----------------------------------------------------------------------------

【卓禾儀器】線上分享互動(dòng)更精彩。集聚稱重自動(dòng)化行業(yè)精英，每個(gè)工作日為您呈上、zui前沿的技術(shù)稱重解決方案及技術(shù)文檔。點(diǎn)滴技術(shù)知識(shí)，凝聚稱重自動(dòng)化行業(yè)大智慧。如果您感興趣，請(qǐng)關(guān)注【卓禾儀器】公眾號(hào)，我們十分樂(lè)意與您分享稱重技術(shù)世界里的精彩！??！

   分享改變世界，稱重技術(shù)產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化升級(jí)，愿您每天從“卓禾儀器”收到一份好心情 ?。?！

----------------------------------------------------------------------------
 

在計(jì)量包裝秤中, 物料的給料控制是實(shí)現(xiàn)zui終計(jì)量包裝的關(guān)鍵步驟之一。要準(zhǔn)確迅速地對(duì)原鹽進(jìn)行計(jì)量, 就要求給料裝置能提供均勻連續(xù)的鹽料并能對(duì)供料進(jìn)行地控制, 以適應(yīng)計(jì)量包裝的基本要求。目前, 國(guó)內(nèi)針對(duì)計(jì)量包裝秤對(duì)不同特性物料進(jìn)行包裝時(shí)常采用的有四種供料方式, 即: 螺旋輸送器 (絞籠 )供料、 皮帶機(jī)供料、 氣動(dòng)門自流式供料和電磁震動(dòng)式供料。其中氣動(dòng)門自流式供料和電磁震動(dòng)式供料主要適用于流動(dòng)性好的物料, 而原鹽的易粘結(jié)及粒度不均勻造成流動(dòng)性能較差, 因此, 它們不宜在原鹽計(jì)量包裝中應(yīng)用。而皮帶機(jī)供料不容易實(shí)現(xiàn)對(duì)供料的控制。螺旋輸送器在輸送過(guò)程中可對(duì)物料進(jìn)行攪拌, 并在一定程度上把較大顆料的鹽料攪碎以減小鹽料進(jìn)入計(jì)量裝置時(shí)的落料沖擊, 提高供料時(shí)的穩(wěn)定性; 同時(shí), 螺旋輸送器可以通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的選用和控制而實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量裝置供料時(shí)的準(zhǔn)確控制。但在《 機(jī)械工程手冊(cè)》 中螺旋輸送器設(shè)計(jì)的著重點(diǎn)主要放在輸送器結(jié)構(gòu)、 輸送能力、 輸送器布置、 工作環(huán)境等方面, 而對(duì)于它在計(jì)量包裝秤方面的應(yīng)用卻未做說(shuō)明。

應(yīng)用于計(jì)量包裝秤中的螺旋輸送器為適應(yīng)計(jì)量包裝秤的要求, 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從以下幾方面入手。

1 結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)

螺旋輸送器的結(jié)構(gòu)尺寸是由所設(shè)計(jì)的計(jì)量包裝秤的稱量范圍決定的。在設(shè)計(jì)中需要確定的結(jié)構(gòu)尺寸主要有螺旋軸直徑、 螺旋葉片直徑及節(jié)距、 螺旋軸的轉(zhuǎn)速等, 正確地確定這幾個(gè)主要尺寸參數(shù)是整個(gè)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。螺旋輸送器應(yīng)用于計(jì)量包裝秤時(shí), 這幾個(gè)主要尺寸的確定直接影響計(jì)量包裝秤的計(jì)量精度, 因?yàn)樵谟?jì)量包裝時(shí), 要求對(duì)供料進(jìn)行控制,也即一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)重量 (現(xiàn)在鹽業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際要求每袋為 50kg± 0.5kg)達(dá)到時(shí), 應(yīng)立即停止供料, 而鹽料在輸送過(guò)程中的慣性和螺旋軸停轉(zhuǎn)時(shí)螺旋葉片相對(duì)于出料口停止位置的隨機(jī)性會(huì)使得少部分鹽料在計(jì)量完成后, 仍然落入到計(jì)量裝置中 (原鹽的堆密度約為 1 . 05t/m³ , 常溫下結(jié)晶密度約 2 . 16g/cm ³)^{[ 4]} ,這是產(chǎn)生計(jì)量后誤差的主要原因之一。因此, 問(wèn)題的關(guān)鍵就是要把這個(gè)誤差控制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)。

螺旋軸葉片的直徑越大、 節(jié)距越長(zhǎng), 一個(gè)節(jié)距螺旋內(nèi)所存的鹽料就越多, 鹽的慣性就越大, 同時(shí), 螺旋輸送器內(nèi)螺旋軸葉片與出料口構(gòu)成空間的隨機(jī)變化也越大。這兩個(gè)原因就會(huì)造成計(jì)量完成后, 因供料未*終止而引起的計(jì)量后誤差變化范圍過(guò)大。螺旋軸葉片直徑過(guò)小、 節(jié)距過(guò)小, 螺旋輸送器的輸送能力變小, 計(jì)量秤的生產(chǎn)率過(guò)低。此外, 節(jié)距過(guò)小,還會(huì)導(dǎo)致螺旋輸送器對(duì)物料的適應(yīng)性變差, /吃粗糧 0的能力降低。因此, 合理地確定螺旋軸葉片的直徑和節(jié)距可以有效的消除計(jì)量包裝秤的計(jì)量后誤差。

1 . 1 螺旋直徑的確定

應(yīng)用于計(jì)量包裝秤時(shí), 要求螺旋輸送器提供連續(xù)均勻的供料, 因此, 螺旋軸上的葉片應(yīng)采用實(shí)體面型螺旋, 如圖 1所示。

在充分考慮螺旋軸的強(qiáng)度和剛度后, 用常規(guī)設(shè)計(jì)方法確定出螺旋軸的直徑φd后, 螺旋葉片的直徑 φD及節(jié)距 t的確定需根據(jù)計(jì)量包裝秤的設(shè)計(jì)生產(chǎn)率試算完成。試算方法如下:

假設(shè)計(jì)量包裝秤的設(shè)計(jì)生產(chǎn)率為每分鐘 10袋,每袋 50kg , 則螺旋輸送器所要達(dá)到的輸送能力應(yīng)為:
  

一個(gè)節(jié)距內(nèi)螺旋軸的體積為:
   

一個(gè)節(jié)距內(nèi)螺旋軸所能輸送鹽料的zui大重量為:

M’= V _L ×γ₀ ( kg)                                     ( 3)

螺旋軸每秒的轉(zhuǎn)速為 n( r/s), 則每秒內(nèi)螺旋輸送器所能輸送鹽料的重量為:

M = M’× n( kg)                                        ( 4)

于是, 根據(jù)生產(chǎn)效率計(jì)算的螺旋輸送能力 Q應(yīng)和由螺旋幾何尺寸所確定的輸送能力相等, 即:

Q= M                                                         ( 5)

將 ( 1)、 ( 2)、 ( 3)、 ( 4)式代入 ( 5)式可得:
  

式中: k——為螺旋輸送器的充填系數(shù), 對(duì)于封閉式螺旋輸送器來(lái)說(shuō)取 0 . 45~ 0 . 55較為合適;

Q ——螺旋輸送器輸送能力, kg/s;

γ₀ ­——原鹽的容重, kg /mm³ ;

n ——螺旋軸轉(zhuǎn)速, r/s。

1 . 2 螺旋節(jié)距的確定

確定螺旋的節(jié)距時(shí), 應(yīng)考慮物料的粒度及實(shí)際要求的生產(chǎn)效率。螺旋軸的節(jié)距越大, 螺旋葉片的螺旋角也越大, 一個(gè)節(jié)距內(nèi)螺旋葉片與料桶構(gòu)成的存料空間也大, 存料空間的變化范圍和螺旋軸的停止位置有關(guān)。在圖 2中, 螺旋軸停轉(zhuǎn)后, 螺旋軸上的B- B截面會(huì)在一個(gè)節(jié)距 t內(nèi)的任意位置隨機(jī)地停止, 其位置變化相當(dāng)于在 A- A到 C- C截面之間這個(gè)節(jié)距內(nèi)隨機(jī)變化, 這樣, 由出料口右端橫截面與螺旋面所構(gòu)成的存料空間也是一個(gè)隨機(jī)量, 其中 A -A、 B- B、 C- C三個(gè)截面與出料口右側(cè)截面分別形成了三個(gè)存料空間的極值面。A- A和 C- C兩個(gè)截面與出料口右側(cè)截面所形成的存料空間zui大, 在這一位置處, 因慣性作用, 進(jìn)入計(jì)量斗的鹽料zui多,若螺旋軸正好停止在這兩個(gè)截面位置, 則計(jì)量秤產(chǎn)生的計(jì)量后誤差zui大; B- B截面與之形成的存料空間zui小, 產(chǎn)生的計(jì)量后誤差也zui小。因此, 螺旋軸的節(jié)距越小, 計(jì)量秤產(chǎn)生的計(jì)量后誤差也越小。但如果螺旋葉片的節(jié)距過(guò)小, 不但螺旋軸的輸送效率變低, 而且對(duì)于易板結(jié)的原鹽來(lái)說(shuō), 螺旋輸送器進(jìn)料口對(duì)板結(jié)成塊的鹽適應(yīng)性變差, 易造成進(jìn)料口的堵料現(xiàn)象。

因?yàn)樵}計(jì)量中要盡可能地減少螺旋軸停轉(zhuǎn)后鹽料向計(jì)量斗的繼續(xù)下落, 螺旋葉片的節(jié)距確定時(shí)應(yīng)考慮原鹽的安歇角 (≤40°), 因此, 螺旋葉片節(jié)距的計(jì)算式如下:

t≤D × cos40°≈ 0 . 766D

1 . 3 螺旋軸轉(zhuǎn)速的確定

螺旋軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)在滿足實(shí)際生產(chǎn)效率的前提下盡可能的降低, 因?yàn)?/span>, 螺旋軸轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí), 螺旋葉片切線速度過(guò)高, 進(jìn)料口的鹽料因葉片的高速拋擲使螺旋輸送器內(nèi)容納的鹽料減少而影響實(shí)際進(jìn)料速度。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比, 若電機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速為 1400r/m in,經(jīng)過(guò) 1： 3減速后, 螺旋輸送器的進(jìn)料效果較好。

原鹽計(jì)量中, 螺旋輸送器料桶為封閉結(jié)構(gòu), 轉(zhuǎn)速的確定只要能滿足實(shí)際的供料速度和進(jìn)料速度即可, 不必進(jìn)行極限轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算 (極限轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算是為了防止螺旋輸送器輸送過(guò)程中的物料拋擲現(xiàn)象的發(fā)生 )。

2 動(dòng)力設(shè)計(jì)

動(dòng)力設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定螺旋軸的輸入功率。螺旋輸送器在一般應(yīng)用中主要起輸送作用, 其長(zhǎng)度zui長(zhǎng)可達(dá) 70m, 輸送能力可通過(guò)加大螺旋的直徑和節(jié)距等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而應(yīng)用于原鹽計(jì)量時(shí), 它的主要目的是對(duì)供料進(jìn)行有效地控制。因此, 應(yīng)用于計(jì)量秤中的螺旋輸送器長(zhǎng)度不長(zhǎng), 輸送過(guò)程中的阻力矩較小, 為減小計(jì)量時(shí)的計(jì)量后誤差, 螺旋軸的直徑和節(jié)距較小, 但為了獲得與計(jì)量秤相適應(yīng)的生產(chǎn)效率, 螺旋軸的轉(zhuǎn)速比前者要高。

對(duì)螺旋軸輸入功率的計(jì)算公式, 計(jì)算過(guò)程如下(計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 3)。

已知條件為螺旋輸送器的運(yùn)量 Q ( t/h)和螺旋軸的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速 n( r/m in), 由此, 螺旋軸出料口物料的速度 V為:
  

根據(jù) 螺旋 輸送 器的 運(yùn)量 Q, 在 △t 秒內(nèi) 有 的鹽料由進(jìn)料口輸送到出料口, 因此,輸送這些鹽料到長(zhǎng)度 △L時(shí), 動(dòng)能的變化量為:
    

式中: K為阻力系數(shù), 螺旋輸送器有效長(zhǎng)度不同, 阻力矩也不同, K值與螺旋輸送器的有效長(zhǎng)度成正比, K= 1 . 06L, L為螺旋輸送器進(jìn)料口與出料口中心的距離。

設(shè)減速器的機(jī)械效率為 η₂ , 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率為η₁ , 則螺旋輸送器的總效率為: η=η₁ ·η₂  , 于是,電動(dòng)機(jī)的有效功率為:
    

例如: 一臺(tái)自動(dòng)秤要求的運(yùn)輸量 Q= 30( t/h),螺旋軸的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速 n=1400/3= 466 . 67( r/m in), 螺旋的節(jié)距 t= 120( mm ), 螺旋輸送器總的機(jī)械效率為η= 0 . 8 , 螺旋輸送的有效長(zhǎng)度 L= 0 . 6( m )則所需驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率為:
    

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

螺旋輸送器應(yīng)用于計(jì)量包裝秤時(shí), 它不僅僅要完成鹽料的輸送功能, 也要對(duì)所輸送的鹽料能實(shí)現(xiàn)較為的控制 , 同時(shí), 基于實(shí)際的鹽業(yè)生產(chǎn)環(huán)境,它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)能滿足特殊生產(chǎn)環(huán)境下的特殊要求。具體包括以下幾方面內(nèi)容。

3 . 1 螺旋軸螺旋葉片有效長(zhǎng)度的合理確定

螺旋軸上螺旋葉片的有效長(zhǎng)度的基本要求是:在進(jìn)料口端應(yīng)將螺旋葉片布滿, 這樣在進(jìn)料口內(nèi)側(cè)不易形成鹽料的堆積而造成鹽料的板結(jié), 并能有效地防止粉末鹽由螺旋輸送器端蓋縫隙中溢出而造成軸承的腐蝕。在出料口端, 螺旋軸上的葉片應(yīng)伸出出料口靠近進(jìn)料口一端的橫截面, 伸出長(zhǎng)度至少應(yīng)為出料口軸向長(zhǎng)度的二分之一。

3 . 2 螺旋軸的布置及兩端軸承的選用

螺旋輸送器在使用中工作頻率較高, 如果長(zhǎng)期在受壓工況中使用, 螺旋軸會(huì)產(chǎn)生彎曲變形, 造成使用壽命過(guò)短。因此, 在選用螺旋軸兩端軸承時(shí)應(yīng)該將軸承布置為使螺旋軸承受軸向拉力。在計(jì)量包裝秤中應(yīng)用的螺旋軸單位時(shí)間內(nèi)所輸送的鹽料不多,螺旋軸所受的載荷不大, 因此軸端固定采用深溝球軸承就能滿足實(shí)際要求。同時(shí), 因螺旋軸長(zhǎng)度較長(zhǎng),螺旋軸另一端可采用調(diào)心球軸承以提高螺旋輸送器的裝配性能。

3 . 3 螺旋輸送器進(jìn)料口、 出料口截面積的確定

螺旋輸送器的輸料能力應(yīng)和計(jì)量包裝秤的包裝速度相匹配, 因此, 進(jìn)料口可以盡可能地大, 但出料口的截面積應(yīng)大于螺旋輸送器的輸料能力, 否則會(huì)造成“悶料”現(xiàn)象。出料口截面積可根據(jù)螺旋輸送器的輸送能力 Q 和原鹽的容重η₀ 計(jì)算。另外, 進(jìn)料口和出料口的兩個(gè)內(nèi)側(cè)面之間應(yīng)至少大于 1 . 5個(gè)螺旋節(jié)距, 以防止螺旋停止轉(zhuǎn)動(dòng)后, 進(jìn)料口和出料口之間未被螺旋葉片*封閉造成露鹽現(xiàn)象。

3 . 4 螺旋輸送器電動(dòng)機(jī)的選用

應(yīng)用于計(jì)量包裝秤中的螺旋輸送器要求計(jì)量完成后, 立即停止給計(jì)量裝置的供料, 而普通三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)性能不能滿足要求。制動(dòng)性能較好的是錐形制動(dòng)電機(jī), 它可通過(guò)調(diào)整好適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)間隙穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)和制動(dòng), 并且具有維護(hù)簡(jiǎn)單, 性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn), 對(duì)原鹽計(jì)量包裝的實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境適應(yīng)性較好。

3 . 5 螺旋軸及葉片材料的選用和熱處理工藝

鹽料不但對(duì)金屬材料具有較大的腐蝕性, 同時(shí)也具有較強(qiáng)的琢磨性。在實(shí)際生產(chǎn)企業(yè)中, 一根用中碳鋼制成的螺旋軸在不到三個(gè)月的時(shí)間內(nèi)就因過(guò)度磨損而失效。因此, 螺旋軸的材料宜采用中碳錳鋼并做調(diào)質(zhì)處理, 螺旋軸葉片的材料應(yīng)選用不銹鋼。

3 . 6 螺旋輸送器結(jié)構(gòu)工藝性的特殊要求

原鹽在采挖、 堆坨、 攤曬等等的生產(chǎn)過(guò)程中, 經(jīng)常會(huì)人為摻雜進(jìn)少部分雜物, 筆者在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)看到的雜物有石頭、 螺栓、 鐵塊甚至鐵路上的道釘, 這些雜物大多是在生產(chǎn)中無(wú)意識(shí)被人丟入的。而有的雜物對(duì)于螺旋輸送器來(lái)說(shuō)卻是制造故障的zui大隱患。因此, 螺旋輸送器的設(shè)計(jì)就應(yīng)該考慮到對(duì)這種意外情況的處理。這些雜物一旦卡死螺旋軸, 排除這種故障的*辦法是拆卸一次螺旋輸送器 (在料桶的上側(cè)面設(shè)置觀察孔時(shí), 故障的處理效果并不理想 ),影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。針對(duì)這種情況, 可將螺旋輸送器的料桶設(shè)計(jì)成對(duì)開(kāi)式, 即從料桶水平截面內(nèi)將料桶剖開(kāi), 一側(cè)邊鉸接, 另一側(cè)邊由螺栓聯(lián)接, 這樣在螺旋軸被卡死時(shí), 就可以翻開(kāi)料桶的上部直接將雜物取出, 大大縮短這類故障的排除時(shí)間。

另外, 在螺旋輸送器進(jìn)料口還應(yīng)加裝二級(jí)料斗。螺旋輸送器應(yīng)用于計(jì)量包裝秤的基本要求就是連續(xù)均勻供料, 如果螺旋輸送器進(jìn)料口直接和大料倉(cāng)出口相連, 大料倉(cāng)內(nèi)鹽料對(duì)進(jìn)料口的壓力會(huì)隨著料倉(cāng)內(nèi)鹽料的多少而發(fā)生較大變化, 進(jìn)料口內(nèi)鹽料所受的壓力不同, 其實(shí)際密度不同, 則造成螺旋輸送器出料不均勻, zui終影響計(jì)量包裝秤的計(jì)量精度。而一定容積的二級(jí)料斗則可以有效地縮小這種壓力變化的范圍, 保證計(jì)量的穩(wěn)定性。二級(jí)料斗的容積以3袋 ~ 4袋標(biāo)準(zhǔn)包裝重量 (此處每袋為 50kg)為宜。

4 結(jié)束語(yǔ)

螺旋輸送器在原鹽計(jì)量秤中應(yīng)用時(shí), 還可采用雙螺旋供料, 即通過(guò)大、 小螺旋的復(fù)合結(jié)構(gòu)向計(jì)量秤的計(jì)量斗供料, 大螺旋供料到標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量斤數(shù)的 80 %左右時(shí), 由小螺旋開(kāi)始供料, 這樣可以進(jìn)一步減小鹽料進(jìn)入到計(jì)量斗時(shí)的落料沖擊, 更加有效地降低原鹽計(jì)量包裝中的實(shí)際計(jì)量誤差, 使整個(gè)計(jì)量包裝秤的重復(fù)精度更高。

作者簡(jiǎn)介: 譚生祿 ( 1973- ), 男, 1993年青海大學(xué)化工系無(wú)機(jī)化工專業(yè)畢業(yè), 青海省鹽業(yè)股份公司項(xiàng)目工程部副主任。 

[參考文獻(xiàn) ]

[ 1] 機(jī)械工程手冊(cè) (第十二卷 ) [M ]. 機(jī)械工業(yè)出版社出版, 1982.

[ 2] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(*卷 ) [M ]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 1991.

[ 3] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室. 理論力學(xué) [M ]. 高等教育出版社出版, 1982 .

[ 4] 內(nèi)蒙 古自治 區(qū)鹽學(xué) 會(huì), 內(nèi) 蒙古自 治區(qū) 鹽務(wù)局. 湖 鹽工藝[M ]. 1998 .
 

(深圳卓禾儀器 www.szlongxin.com)