螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化與應(yīng)用實(shí)踐的論文
輸設(shè)備，其工作原理是利用旋轉(zhuǎn)葉片推動(dòng)物料前移從而實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸。由于螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作易捷，占地面積小，且能實(shí)現(xiàn)任何角度的物料輸送，故其廣泛應(yīng)用于煤炭、焦化、冶金、化工、食品加工等生產(chǎn)領(lǐng)域。螺旋輸送機(jī)往往在加工、運(yùn)輸設(shè)備中起到承前啟后的作用，即其在生產(chǎn)中起到中間運(yùn)輸環(huán)節(jié)作用，故螺旋輸送機(jī)運(yùn)行一旦出現(xiàn)問(wèn)題便會(huì)造成整個(gè)加工、運(yùn)輸系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題甚至造成系統(tǒng)停滯。考慮到螺旋輸送機(jī)所處環(huán)境往往存在濕氣大、粉塵多等特點(diǎn)，且部分螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)不盡合理，在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障導(dǎo)致停機(jī)。這些問(wèn)題的存在一方面降低了螺旋輸送機(jī)運(yùn)輸效率和使用壽命，另一方面也會(huì)給企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，故對(duì)螺旋輸送機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)改造顯得尤為重要。
1 螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)組成及工作原理
螺旋輸送機(jī)根據(jù)布置不同可分為水平螺旋輸送機(jī)和垂直螺旋輸送機(jī)。水平螺旋輸送機(jī)主要由螺旋軸、料槽、中間軸承、葉片、末端軸承、首端軸承、中間裝載口、中間卸料口、末端卸料口、驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成，這些部件通過(guò)焊接、法蘭式或穿軸式中間連軸形成一體，除了料口和驅(qū)動(dòng)裝置等，其余部件全部安裝在封閉的料槽內(nèi);驅(qū)動(dòng)裝置作用于螺旋軸使其旋轉(zhuǎn)，經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入到料槽內(nèi)的物料在焊接在螺旋軸上的葉片的推動(dòng)作用下前移并在出料口進(jìn)行卸載。垂直螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)與水平螺旋輸送機(jī)近似，其工作原理是物料在螺旋離心力作用下向葉片邊緣移動(dòng)進(jìn)而壓在輸送管壁上，這樣增加了物料與管壁的摩擦力，該摩擦力迫使物料旋轉(zhuǎn)速度低于葉片旋轉(zhuǎn)速度，在葉片的推動(dòng)作用下從而實(shí)現(xiàn)物料上升，最后經(jīng)卸料口卸載。總的來(lái)說(shuō)，無(wú)論何種螺旋輸送機(jī)最終是依靠葉片的推動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸?shù)摹?/p>
2 螺旋輸送機(jī)存在的問(wèn)題及優(yōu)化方案
螺旋輸送機(jī)是我單位重要的運(yùn)輸設(shè)備，但是使用過(guò)程中受到外界環(huán)境、自身結(jié)構(gòu)的影響，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)在2013 年~2014 年之間便因運(yùn)輸機(jī)故障停機(jī)達(dá)70 多個(gè)小時(shí)，嚴(yán)重時(shí)甚至一個(gè)生產(chǎn)班出現(xiàn)幾次停機(jī)，這樣造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)20 余萬(wàn)元，其中設(shè)備更換花費(fèi)就達(dá)到4 萬(wàn)余元。另外，因螺旋輸送機(jī)故障還經(jīng)常造成輸送機(jī)運(yùn)輸能力不足、出現(xiàn)經(jīng)常性的堵料和溢料現(xiàn)象，大幅度的降低了螺旋輸送機(jī)運(yùn)輸性能。技術(shù)人員對(duì)螺旋輸送機(jī)故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)輸送機(jī)故障主要為吊軸承磨損、葉片變形、螺旋磨損等。
吊軸承磨損是連接相鄰螺旋體的部件，其可分為滾動(dòng)和滑動(dòng)吊軸承兩種，若吊軸承油封密封性差或者軸承本身密封性不好，則容易導(dǎo)致超細(xì)粉塵物料進(jìn)入軸承套內(nèi)造成連接軸與軸承套連接處磨損，進(jìn)而增加吊軸承磨損程度。吊軸承磨損不僅會(huì)使螺旋軸擺動(dòng)幅度加大，同時(shí)也會(huì)促使螺旋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞損壞。解決吊軸承磨損可以從改變吊軸承結(jié)構(gòu)和改變吊軸承材質(zhì)兩方面著手，改滑動(dòng)軸承支承方式為滾動(dòng)支承，在吊軸承兩側(cè)增加兩個(gè)托輥，避免軸承產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)進(jìn)而增加了吊軸承使用期限;采用高抗磨性材質(zhì)進(jìn)行鑄造吊軸承，可有效降低吊軸承磨損速度和磨損程度，有助于提高吊軸承使用壽命。
葉片是推動(dòng)物料前移的關(guān)鍵部件，葉片的`磨損變形程度與物料性質(zhì)、外界溫度、葉片材質(zhì)密切相關(guān)，試驗(yàn)表明，葉片磨損主要發(fā)生在葉片邊緣區(qū)域，且離葉片邊緣越近磨損越嚴(yán)重。分析認(rèn)為是在螺旋輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，葉片對(duì)物料進(jìn)行擠壓，葉片邊緣因距離傳動(dòng)軸較遠(yuǎn)，該區(qū)域受力較大，首先出現(xiàn)磨損和裂紋，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后磨損程度必然高于葉片內(nèi)緣。另外，由于物料在出料口附近葉片受到物料沖擊滑移摩擦作用，出料口附近葉片比進(jìn)料口附近葉片磨損程度較嚴(yán)重。解決葉片磨損的主要途徑是在葉片邊緣增加耐磨涂層和耐磨焊條，此外，采用新型合金體制作葉片也是改良螺旋輸送機(jī)葉片的重要發(fā)展方向。
由于物料在運(yùn)輸過(guò)程中容易在螺旋與槽體之間堆積，物料的推擠容易造成螺旋輸送機(jī)螺旋磨損，且螺旋兩端磨損程度往往較中間磨損程度大，分析認(rèn)為主要是螺旋兩端軸承密封性差導(dǎo)致，軸承密封性差容易導(dǎo)致軸承密封失效，造成螺旋軸頭磨損。通過(guò)多次試驗(yàn)，作者在螺旋軸頭處增加兩片葉片，這樣螺旋旋轉(zhuǎn)時(shí)可以促使增加的葉片推動(dòng)物料前移，減少物料堆積量;在軸承軸頭與物料之間填充密封隔離材料也可以降低物料對(duì)軸承密封的磨損。另外，螺旋輸送機(jī)常采用軸唇形密封圈，在軸承部壓力和溫度的變化下密封圈唇口處也會(huì)出現(xiàn)一定程度的彈性變形，在停機(jī)過(guò)程中，粉塵會(huì)因外界氣壓超過(guò)軸承腔內(nèi)氣壓迫使密封唇口處松開(kāi)變形處進(jìn)入軸承腔，進(jìn)而造成螺旋軸頭磨損，故可從改進(jìn)密封著手來(lái)降低螺旋磨損程度。為了提高螺旋軸頭密封性，我們采用了帶副唇油封，在螺旋輸送機(jī)停機(jī)過(guò)程中，在副唇的保護(hù)作用下，外界粉塵難以進(jìn)入軸承腔。
上述故障的解決大幅度的提高了螺旋輸送機(jī)運(yùn)行效率和使用壽命，對(duì)于提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益起到了顯著的作用。考慮到各螺旋輸送機(jī)頭節(jié)、尾節(jié)和中間節(jié)長(zhǎng)度不一，缺乏互換性，這樣造成螺旋輸送機(jī)各節(jié)備用件增加，也相應(yīng)的提高了資金的閑置率。鑒于此，為了提高備用件利用率，經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)單位共同研究決定，將螺旋輸送機(jī)頭節(jié)、尾節(jié)和中間節(jié)進(jìn)行了統(tǒng)一，這樣既滿足了企業(yè)單位資金節(jié)約，也可以方便對(duì)故障螺旋輸送機(jī)的檢修、拆卸和更換。
3 螺旋輸送機(jī)改進(jìn)后應(yīng)用實(shí)踐
螺旋輸送機(jī)經(jīng)改進(jìn)后運(yùn)行效果較好，大幅度減少了葉片、吊軸承、螺旋的維修、更換頻率，有效地降低了螺旋輸送機(jī)維護(hù)成本，提高了設(shè)備的運(yùn)輸性能和有效運(yùn)輸率。對(duì)于螺旋輸送機(jī)頭節(jié)、尾節(jié)和中間節(jié)長(zhǎng)度的統(tǒng)一降低了設(shè)備資金閑置率，提高了設(shè)備的維修、維護(hù)速度，對(duì)于提高設(shè)備利用率具有重要的意義。經(jīng)過(guò)此次改造后，根據(jù)螺旋輸送機(jī)近半年運(yùn)行情況來(lái)看，降低了因螺旋輸送機(jī)故障造成的經(jīng)濟(jì)損失約12 萬(wàn)余元，其中節(jié)約設(shè)備零部件消耗2 萬(wàn)余元，為提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益奠定了基礎(chǔ)。
4 結(jié)束語(yǔ)
螺旋輸送機(jī)作為重要的連續(xù)性運(yùn)輸設(shè)備，具有操作便捷、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置方便等多種優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率具有重要的意義。在處理螺旋輸送機(jī)故障時(shí)應(yīng)掌握其結(jié)構(gòu)特征和工作原理，然后根據(jù)實(shí)際進(jìn)行故障診斷，并給出相應(yīng)的措施。在使用螺旋輸送機(jī)時(shí)應(yīng)根據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn)，對(duì)螺旋輸送機(jī)進(jìn)行主動(dòng)式優(yōu)化改造，這樣才能從根本上提高螺旋輸送機(jī)的工作性能和使用壽命，才能盡可能的提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，在應(yīng)用螺旋輸送機(jī)時(shí)還應(yīng)做好日常檢修和維護(hù)工作，確保螺旋輸送機(jī)處于高性能工作狀態(tài)。
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