洗煤厂煤泥螺旋输送机的设计与制作

胡兴伟 陈兆彬

（陕西博选科技有限公司，陕西 西安 710026）

0 引言

在目前的洗煤厂中，皮带工作时，由于煤泥中含有水分，因此部分煤泥会附着在皮带上，当附着的煤泥经过皮带下方的皮带清扫器时会被其清理下来落在地上[1]，并堆积起来，每隔一段时间就得需要人工用铁锹将皮带下方的煤泥装在皮带上。但皮带下方空间有限，煤泥清理起来费时费力。

该文针对以上问题设计了一种煤泥螺旋输送机以代替人工劳动，可以实现回收皮带下方脱落的煤泥，并将其输送到皮带上方[2]。

1 螺旋输送机的基本现状

螺旋输送机又称螺旋绞龙输送机，也叫绞龙输送机，适于从平面、斜面上输送煤泥、砂石和纯碱等，但不能输送容易变质、黏度较高、容易结块的物质。绞龙螺旋输送机既可在二头，也可在中部装料和卸货，输出方向既可逆向，也可同时在相反2 个方向同时输出货物，并按照实际的状况进行安装[3]。

螺旋输送机在生活中是一种随处可见的、不带有挠性牵引结构的且具备连续运输能力的机械设备，是现代化工业生产中物质输送、货物运输、材料运输中不能缺少的主要机械之一，可减少工作和生活中笨重的体力劳作，极大地提高劳动生产率，对实现物质输送、货物运输、材料运输中的机械化与自动化具有重大的实用意义。因此螺旋输送机已经在现实生活中所能见到的各种部门都获得了非常普遍的运用，并且现已渗透到工业所有领域。在冶金、采矿、交通、建筑、海港和部分重工业及其搬运机械设备等各行各业中，主要用于输送各种块状材料、粉状材料、块粉混合材料，如玉米、面粉、化肥、煤炭等。在机械设备加工制作等工业领域中，螺旋输送机也是现代化节奏流水作业生产线所需要的主要装置之一，配合工业生产节奏运送各种各样的机械零部件、机械产品、机械零件、原材料、半部分和小部分的材料，实现生产车间输送和加工过程中安装设备的流水化和机械化，并进一步达到生产程序的自动化。在农业、轻纱纺织工业、渔业、畜牧业、加工食品等机械设备工业部门，使用螺旋施输送机的目的不仅是运送原材料，还需要进行一些生产工序管理活动。在重大工程如机场、公路、铁路、海路等要求现代化货物、质料、材料运输体系的重要场所中，螺旋运输机也都有普遍性的应用。以螺旋输送机现有的技术可以形成物资的成批量生产和规模化流水作业的技术基础，是中国现代化生产方式的主要标志之一。在中国工业、养殖业、农业、渔业现代化的发展和各部门规模化管理水平、劳动生产率的提升过程中，螺旋输送机技术将起到更大的作用[4]。

2 螺旋输送机的工作原理及特点

螺旋输送机利用装有螺杆叶片的螺线轴的转动，使材料形成沿螺施面的相对移动，物料受料沟和运输管壁之间的磨擦力作用而不与螺旋线同时转动，以便使材料轴向后前进，进而实现材料的运输。在水平螺杆运输机中，料槽的磨擦力一般是由材料本体自重造成的，而在竖直螺旋运输机中，输送管壁的磨擦力则一般是由材料转动时的离心力造成的。

螺旋输送机具有以下特点：1）体积小巧，占地面积小。2）可进行密闭运输，可运送容易飞扬的、炽热的或臭味浓厚的货物，可减少对周围环境的破坏，提高港口人员的作业条件。3）安装拆卸方便快捷。

3 煤泥螺旋输送机的结构设计

煤泥螺旋输送机（如图1 所示）包括水平传动装置、水平输送装置、垂直传动装置和垂直输送装置。其中水平传动装置包括水平传动电机、水平传动减速器、十字滑块联轴器保护罩、十字滑块联轴器、水平传动立板和水平传动底座；水平输送装置包括水平螺旋短轴、水平螺旋叶片、凹凸型活动式法兰A 和U 型外壳；垂直传动装置包括垂直传动轴承、垂直传动电机底座、垂直传动电机、皮带防护罩、小皮带轮、皮带和大皮带轮；垂直输送装置包括垂直输送长轴、凹凸型活动式法兰B、垂直螺旋叶片、垂直外壳、卸料管、凹凸型活动式法兰C、凹凸型活动式法兰D和骨架油封。

图1 煤泥螺旋输送机

4 煤泥螺旋输送机设计参数的确定

4.1 水平输送装置的设计

4.1.1 螺旋直径的计算

输送货物为煤泥粉末，粉末磨琢性比较大，其生产质量约为Q=0.9t/h。水平运输距离为1200mm，室温状态下水平输送，查阅相应的资料得知其物料松散密度为ρ=0.6t/m3。

螺旋直径（m）可初步按公式（1）计算。

式中：Q-输送能力，t/h；K-物料特性系数，经查K=0.0537；φ-填充系数，经查φ=0.3；C-倾斜系数，经查C=1。

将以上数据代入公式（1）得出D≈0.300，螺旋直径应圆整到标准系列，标准系列为0.1、0.125、0.16、0.2、0.25、0.315、0.4、0.5、0.63、0.8、1.0、1.25。因此D=0.315m。

4.1.2 螺旋轴螺距的计算

通常情况下可按公式（2）计算螺距。

对标准的螺旋输送机，K值一般取为0.8~1。当非水平布置或输送物料流动性不佳时，K≤0.8。水平布置时，K值可取为0.8~1。因此取K=1 时螺距为S=0.315m。

4.2 垂直输送装置的设计

4.2.1 螺旋直径的计算

生产量为Q=0.9t/h。输送距离为2800mm，室温状态下垂直输送，经查阅相应的资料得知其物料松散密度为ρ=0.6t/m3。

螺旋直径（m）可初步按公式（1）计算。

将以上数据代入公式（1）得出D≈0.300，螺旋直径应圆整到标准系列，标准系列为0.1、0.125、0.16、0.2、0.25、0.315、0.4、0.5、0.63、0.8、1.0、1.25。因此D=0.315m。

4.2.2 螺旋轴螺距的计算

通常情况下可按公式（2）计算螺距。

对于标准的螺旋输送机，K值一般取为0.8~1。当非水平布置或输送物料流动性不佳时，K≤0.8。因此取K=0.5，那么螺距为S=0.16m。

5 煤泥螺旋输送机的设计优点

煤泥螺旋输送机包括水平传动装置、水平输送装置、垂直传动装置和垂直输送装置。十字滑块联轴器保护罩可以用来保护十字滑块联轴器。水平传动立板固定支撑水平螺旋短轴。水平传动底座可以固定水平传动减速器。U 型外壳材质为304 不锈钢并且其上端为漏斗状，可以用来接收煤泥。水平螺旋叶片的材质为16Mn，厚度为20mm，垂直螺旋叶片的材质为16Mn，厚度为5mm，经过拉拔螺旋而成保证了其强度和使用寿命。水平螺旋叶片与U 型外壳的配合间隙为0.5mm~1mm。水平输送装置（如图2 所示）与垂直输送装置（如图3 所示）通过凹凸型活动式法兰A和凹凸型活动式法兰B 连接，方便安装与拆卸并且连接处采用盘根式双道密封保证不漏水。

图2 水平输送装置

图3 垂直输送装置

水平输送装置的有效输送长度为1.2m，垂直输送装置有效输送长度为2.8m。

水平传动装置（如图4 所示）的传动方式为轴传动，垂直传动装置（如图5 所示）的传动方式为皮带传动且垂直传动电机的转速为63r/min。

图4 水平传动装置

图5 垂直传动装置

皮带防护罩可以保护皮带并提高安全性。垂直传动电机底座可以固定垂直传动电机。垂直螺旋叶片与垂直外壳的间隙为8mm~10mm，方便煤泥的运输。垂直输送长轴与垂直螺旋叶片之间的连接方式为段焊连接，防止垂直螺旋叶片焊接变形。垂直外壳与卸料管通过凹凸型活动式法兰C 和凹凸型活动式法兰D 连接，方便拆卸更换并且连接处采用盘根式双道密封，以保证不漏水。垂直输送装置的上端使用骨架油封密封，防止漏水[5]。

6 煤泥螺旋输送机的制作

先根据煤泥螺旋输送机的设计参数选择水平传动电机、水平传动减速器、十字滑块联轴器、垂直传动轴承、垂直传动电机、小皮带轮、皮带、大皮带轮和骨架油封的规格型号。经过网上查找相关资料和去实体店做相应的调查，最终确定了水平传动电机、水平传动减速器、十字滑块联轴器、垂直传动轴承、垂直传动电机、小皮带轮、皮带、大皮带轮和骨架油封的规格型号[6]。然后将煤泥螺旋输送机中的十字滑块联轴器保护罩、水平传动立板、水平传动底座、水平螺旋叶片、凹凸型活动式法兰A、U 型外壳、垂直传动电机底座、皮带防护罩、凹凸型活动式法兰B、垂直螺旋叶片、凹凸型活动式法兰C、凹凸型活动式法兰D 的CAD 版设计图纸导入激光切割机中，用叉车等工具将需要用到的铁板挑到激光切割机的工作平台上面，用激光切割机将十字滑块联轴器保护罩、水平传动立板、水平传动底座、水平螺旋叶片、凹凸型活动式法兰A、U 型外壳、垂直传动电机底座、皮带防护罩、凹凸型活动式法兰B、垂直螺旋叶片、凹凸型活动式法兰C 以及凹凸型活动式法兰D 的材料切割好。再找出十字滑块联轴器保护罩、U 型外壳、皮带防护罩切割好的材料按照设计图纸的要求进行折弯卷筒的工序。等到十字滑块联轴器保护罩、U 型外壳、皮带防护罩制作完成后，找出水平螺旋叶片、垂直螺旋叶片切割好的材料，按照设计图纸的要求进行拉拔螺旋工序。在水平螺旋叶片、垂直螺旋叶片制作完成后，找出制作水平螺旋短轴、垂直输送长轴和垂直外壳需要用到的材料。最后开始组装焊接工序，将之前制作好的配件按照先后顺序依次组装、焊接起来[7]，到此煤泥螺旋输送机的制作就完成了。

7 煤泥螺旋输送机的试用

将制作好的煤泥螺旋输送机运送到洗煤厂中，放到皮带架的下方，用高强度螺栓将其固定在皮带架下方的水泥地面上，接通电源观察煤泥螺旋输送机的工作状态是否能满足设计需求，并每隔一段时间做一次工作状态记录。

8 总结

煤泥螺旋输送机在洗煤厂已经投入生产开始使用，使用效果显著，可代替人工实现回收皮带下方脱落的煤泥，并将其输送到皮带上方。其不仅解决了每隔一段时间皮带下方会出现堆积煤泥的问题，还减少了工人的工作量，提高了生产效率。煤泥螺旋输送机的投入使用可以推动选煤工业的进一步发展[8]。