螺旋输送机驱动电机的选择计算南京玻璃纤维研究设计院何朝远1问题的起源螺旋输送机是玻璃配合料系统中常用的机械设备,其工作能否正常,直接影响整个系统的工作状况。在螺旋输送机的设计过程中,除了螺旋直径、螺旋轴转速、送料速率等参数需要根据使用要求设计、计算外,其驱动电机的选择也是尤为重要的一环。如果电机功率选择不当,轻则使螺旋输送机不能正常工作;重则会烧毁电机,造成事故。以往螺旋输送机驱动电机的功率计算,是在假设螺旋输送机空载起动、填充系数小于0145的理想工况下进行的。其常用计算公式为:P=W367(K0L±H)×kΓ式中:P:所选驱动电机功率,单位:千瓦;W:螺旋输送机的送料量,单位:吨�小时;K0:所送物料的阻力系数,由表查得;L:螺旋输送机的工作长度,单位:米;H:螺旋输送机倾斜布置时,工作长度在垂直平面上的投影高度,单位:米;K:电机安全系数;Γ:传动装置效率。但是,在许多实际应用场合,螺旋输送机的工作条件很难符合上述要求。并且,不同螺旋输送机的螺旋直径、螺距各不相同;不同物料的摩擦系数也不尽相同;进料口处物料堆积压力对螺旋输送机的启动、运行影响也很大。而在上式中,对这些情况均未给予充分考虑。因此,在设计计算时,常常会把螺旋输送机驱动电机的功率选择得太小,从而导致在使用时发生电机堵转现象。起动时,这一现象尤为严重。为此,有必要在计算螺旋输送机电机功率时,充分考虑各种因素的影响,以便使电机的选择,尽量接近实际需要,满足使用要求。2螺旋输送机驱动电机的功率计算对于不少螺旋输送机而言,空载起动、填充系数小于0145的工作条件是很难满足的。等螺距、不变径螺旋输送机更是如此。因而,我们在进行螺旋输送机驱动电机功率的计算推导时,就以等螺距、不变径、满载起动、填充系数为1的螺旋输送机作为对象。我们先对等螺距、不变径螺旋输送机起动时的受力情况进行分析。然后,再分别对这些力进行分析、计算,并推导出最终的计算公式。211螺旋输送机起动时的受力分析我们知道,螺旋输送机起动和工作时,受物料作用的主要部位是:螺旋面、送料槽壁和转轴表面。因而,螺旋输送机的受力面也主要是这三者。我们先来看看送料槽和螺旋面的受力情况。当螺旋输送机转动时,物料在螺旋面作用下沿送料槽向出料口方向运动。此时,物料与送料槽壁的接触面上,因物料重力的作—6—《玻璃纤维》1998年第2期©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.用而产生摩擦阻力,我们设它的合力为F1且均匀作用在各螺旋面上。如图1所示,取螺旋面上的受力单元面为ds,F1作用在受力单元面ds上的单元力为dF1,那么,dF1就会在ds上产生摩擦阻力dF1·cosΗ·f(Η为ds处的螺旋升角;f为物料对钢的摩擦系数,下同)。而dF1·cosΗ·f在横截面上的投影与作用半径R的乘积和其在水平面上的投影,就分别是作用在ds上的转动阻力矩dM1和轴向力dF11,如图2。于此同时,物料重力在螺旋面受力单元面ds左、右两个面上的作用力dN又会产生摩擦阻力2dN·f,2dN·f又可分解为dM2和轴向力dF2(此处我们把螺旋叶片的厚度忽略不计,因而可认为左、右两个面上的dN大小相等、方向相反、相互抵消)如图3所示。若螺旋输送机倾斜使用,当其工作时,因送料槽内物料势能的改变而产生的重力惯性阻力F3也会作用在螺旋面上。图1再来看看转轴表面受力情况。我们知道,前面提到的力F1和F3的作用方向与转轴轴线是平行的,因此,这两个力对转轴的转动不产生影响。转轴转动时,仅受物料重力对转轴表面的作用力N产生的摩擦阻力矩M3的作用,如图4所示(图中N为垂直转轴表面的重力作用力的合力;r1为转轴半径)。还应当注意的是,进料口处螺旋面上除了受上述力和力矩的作用外,还要受到进料口处物料剪切抗力的作用。图2图3图4经过以上受力分析,我们知道,一般情况,螺旋输送机满载起动时,主要受以下几—7—《玻璃纤维》1998年第2期©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.个由物料引起的阻力和阻力矩的作用:(1)螺旋输送机推动物料前进时,送料槽各面产生的摩擦阻力F1。(2)摩擦阻力F1在螺旋面上造成的物料对螺旋面的摩擦引起的摩擦阻力矩M1和轴向力F11。(3)物料重力对螺旋面的作用产生的摩擦引起的摩擦阻力矩M2和轴向...
