李玉勝

摘要：實(shí)際生活中，螺旋輸送機(jī)的作用與價(jià)值是顯著的，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)礦山、化工、醫(yī)藥、造紙等行業(yè)，促進(jìn)了這些行業(yè)的快速發(fā)展。究其功能，只要是用于物料的破碎輸送，為各個(gè)企業(yè)節(jié)省了不少的人力、物力、財(cái)力。在螺旋輸送機(jī)中，螺旋軸是其中的重要零部件，在落選輸送機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)中，起到了至關(guān)重要的作用。在一段時(shí)期內(nèi)，各行各業(yè)的螺旋軸都出現(xiàn)了斷裂顯現(xiàn)，也正因其重要性，引申出我們本次的研究與分析，探究主題為螺旋輸送機(jī)螺旋軸斷裂的分析計(jì)算，通過(guò)對(duì)螺旋輸送機(jī)螺旋葉片進(jìn)行受力分析，以撓曲率為剛度條件，對(duì)螺旋軸進(jìn)行最大撓度校核，選取使用壽命更長(zhǎng)的螺旋軸。

關(guān)鍵詞：螺旋輸送機(jī);受力分析;最大撓度;撓曲率

0 ?引言

眾所周知，機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)部分零部件的損壞，螺旋輸送機(jī)也不例外，螺旋軸是該機(jī)器中比較容易出現(xiàn)問(wèn)題的零部件。螺旋軸的損壞多以斷裂形式出現(xiàn)，在較常一段時(shí)期內(nèi)，深深困擾著各行各業(yè)，也嚴(yán)重干擾與阻礙了各行各業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由此可見(jiàn)，對(duì)螺旋輸送機(jī)螺旋軸斷裂的進(jìn)行分析與計(jì)算有其必要性和意義。也希望能夠通過(guò)本次的研究，可以為相關(guān)行業(yè)、企業(yè)帶去實(shí)際性幫助。

1 ?簡(jiǎn)介

螺旋輸送機(jī)是由帶有螺旋葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在一密閉的機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使進(jìn)入的物料沿機(jī)殼向前移動(dòng)，在運(yùn)轉(zhuǎn)中，螺旋推動(dòng)物料作軸向運(yùn)動(dòng)。物料可以從槽底合適的開(kāi)口落下來(lái)或是從槽的端部輸出。當(dāng)然，螺旋軸的材料會(huì)根據(jù)使用場(chǎng)合的不同而有所差異，如常用的碳鋼、合金鋼、耐磨鋼、鋁合金等，這些材料的性能、價(jià)位均不相同，其中，屬碳鋼材質(zhì)更受歡迎，只因其能滿足強(qiáng)度、剛度硬性標(biāo)準(zhǔn)，還能為企業(yè)節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本、減少螺旋軸自重，是一種不可多得的材料，因此，在日常生產(chǎn)過(guò)程中，碳鋼材質(zhì)的螺旋軸更為常見(jiàn)。

某石化廠包裝單元V-710螺旋輸料機(jī)，東西各一臺(tái)，型號(hào)為ZBM L600/25，是全自動(dòng)稱(chēng)重包裝碼垛生產(chǎn)線的一部分，屬于一段跨度螺旋軸，它主要是由變頻電機(jī)、減速機(jī)、軸承（UCF210）、螺旋軸等組成。其中電機(jī)及減速機(jī)的參數(shù)可見(jiàn)表1。

2 ?受力分析

東側(cè)螺旋輸送機(jī)于2016年6月和11月發(fā)生了螺旋軸斷裂，致使該設(shè)備無(wú)法繼續(xù)使用。螺旋軸斷裂的位置均在軸的中部。斷裂如圖1所示。

V-710螺旋輸送機(jī)的螺旋軸材質(zhì)為0Cr18Ni9，螺旋長(zhǎng)度為1785mm，2016年6月和11月斷裂的螺旋軸的主軸均使用的是直徑為Φ60×5mm的不銹鋼空心管，該螺旋軸的參數(shù)見(jiàn)表2。

對(duì)螺旋葉片進(jìn)行受力分析，以螺旋中徑d為螺旋葉片當(dāng)量直徑，葉片受力見(jiàn)圖2。

由圖2可知，螺旋葉片對(duì)物料的推力F分解為兩個(gè)分力：Fa、Ft。

Fa為軸向分力，推動(dòng)物料沿軸向前進(jìn);Ft為圓周分力，使物料沿圓周回轉(zhuǎn)。

式中：d1——螺旋葉片中徑，mm;l——螺旋葉片中徑周長(zhǎng)，mm;α——螺旋中徑上螺旋角，°;Fa——主動(dòng)端軸承承受軸向力，從動(dòng)端軸承軸向力為零，N。

3 ?折斷原因分析

在螺旋輸送機(jī)中，決定其工作性能、生產(chǎn)效率和使用壽命的主要零部件就是螺旋軸。螺旋軸在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)遭受斷裂的影響，而造成斷裂的緣由需要深究，具體觀點(diǎn)如下：

一段跨度螺旋軸一般用無(wú)縫鋼管外焊螺旋葉片制成，軸兩端有軸承支承，中間懸空。螺旋軸受力主要是承受彎矩、扭矩和軸力的作用，受力最大的危險(xiǎn)截面是在軸的中部。相對(duì)彎矩而言，扭矩和軸力引起的受力變形很小，約為前者的1/6-1/10，在實(shí)際計(jì)算時(shí)可忽略不計(jì)。[1]由于物料的粘度特性，該設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，物料附著在螺旋葉片上，輸送倉(cāng)內(nèi)物料越積越多，在軸的中部易由于彎矩的作用而發(fā)生斷裂。

螺旋軸運(yùn)轉(zhuǎn)一周，軸上各點(diǎn)的受到的彎矩、扭矩和軸力均循環(huán)一周，螺旋軸一直處于以上幾種力的循環(huán)往復(fù)的作用中。所以，疲勞斷裂是一段式螺旋軸折斷的主要原因，疲勞斷裂是最大線應(yīng)變達(dá)到單向應(yīng)力狀態(tài)下的極限值而造成的。由于線應(yīng)變?cè)诠こ躺辖朴趽锨剩菪S的撓曲率是其最大撓度與跨度之比，所以可以通過(guò)撓曲率對(duì)該軸進(jìn)行檢驗(yàn)。

由計(jì)算可知，更新后螺旋軸的葉片所受到的圓周分力和軸向分力均小于更新前螺旋軸螺旋軸的葉片所受到的圓周分力和軸向分力，空心軸的最大撓度和撓曲率均小于更新前的空心軸。相應(yīng)的線應(yīng)變比更新前而減小，螺旋軸上各點(diǎn)的受到的彎矩、扭矩和軸力也比更新前而減小?？梢?jiàn)使用直徑為Φ76mm不銹鋼空心管制造的螺旋軸，它的使用壽命相比直徑為Φ76mm不銹鋼空心管制造的螺旋軸使用壽命更長(zhǎng)。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

螺旋輸送機(jī)是輸送設(shè)備中最重要的設(shè)備之一，它的應(yīng)用價(jià)值是值得肯定的，這是毋庸置疑的，從中不難看出，螺旋輸送機(jī)成為了產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不可或缺的一部分，也由此奠定了其在生產(chǎn)中的重要地位。鑒于這點(diǎn)，就有必要對(duì)螺旋輸送機(jī)中的螺旋軸的斷裂進(jìn)行分析與探究，只因螺旋軸的斷裂對(duì)影響螺旋輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)給相關(guān)企業(yè)、行業(yè)帶去經(jīng)濟(jì)損失和實(shí)際困擾。通過(guò)對(duì)葉片受力分析和空心軸的最大撓度和撓曲率的分析計(jì)算，可看出使用直徑為Φ76mm鋼管制造的螺旋軸，它的使用壽命更長(zhǎng)，為更多企業(yè)提供了建議與解決渠道，使得本次的研究有了重要突破，相信可以為進(jìn)一步解決螺旋輸送機(jī)的螺旋軸斷裂問(wèn)題提有效依據(jù)和憑證。

參考文獻(xiàn)：

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