物料壓縮率對長距離絞龍輸送的影響

■崔 斌 孔 震 徐飛翔 趙雪峰 韓俊巍

（布勒（常州）機械有限公司，江蘇溧陽 213332）

螺旋輸送機（以下簡稱為絞龍）在飼料領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，廣泛用于各種粒料粉料的水平輸送。本文主要探討壓縮率比較大的粉體物料對長距離絞龍輸送的影響。

在飼料廠中絞龍的應(yīng)用非常廣泛，可是隨著絞龍長度的增加，單根軸的長度是受到限制的，單根軸長度過大會由于軸的剛性不好，造成軸旋轉(zhuǎn)時與絞龍機筒摩擦碰撞，根據(jù)經(jīng)驗當(dāng)軸的長度達到3 m以上時一般會采用吊掛將兩根軸連接起來?？墒遣捎玫鯍斓慕g龍在輸送物料的時候相比沒有吊掛的絞龍往往容易堵料。針對這種情況從物料特性的角度進行分析實驗并提出了解決方案。

1 壓縮率概念

壓縮率(Compression ratio)，定義為在截面積不變的情況下，在與截面垂直方向上施加壓力，造成物料在矢量方向上的長度變化，從而引起的體積變化效果，壓縮后的體積與受壓之前的體積差與原體積的百分比即為此物料的壓縮率。

長距離輸送絞龍，是指由于長度過大，無法使用一根整軸而采用中間軸承或吊掛形式的絞龍。

以玉米粉為例，對壓縮率進行測定，以便更好理解什么是壓縮率，以及壓縮率的性質(zhì)。

2 實驗一

實驗準(zhǔn)備：玉米粉，量筒，砝碼，壓蓋，攪棒。

2.1 將玉米粉裝入量筒，進行搖勻，使之處于自然狀態(tài)，記錄此時量筒上的刻度。

2.2 將壓蓋壓在玉米粉上，在壓蓋上增加砝碼，逐次增加，每次加壓后，待玉米粉穩(wěn)定后再次記錄刻度。

2.3 用攪棒將被壓實的玉米攪勻使之恢復(fù)到自然無壓狀態(tài)，搖晃量筒使之平鋪在量杯內(nèi)，再次記錄刻度。

取同批次玉米粉，進行5次實驗。

2.4 實驗結(jié)果與分析

表1 玉米粉實驗結(jié)果（ml）

圖1 量筒中的玉米粉

由以上數(shù)據(jù)可以看到，當(dāng)儲存在倉內(nèi)的玉米粉，物料受到壓力后，密實度會變大，當(dāng)恢復(fù)到無壓狀態(tài)時就又會基本恢復(fù)到之前的容重，也就是說對于同一質(zhì)量的玉米粉在受壓前后，它本身的體積是會發(fā)生變化的。

根據(jù)前文提到的壓縮率的概念，在這幾種實驗條件下，不同的壓力，物料的壓縮率是不同的，但是當(dāng)壓力增加到一定程度，物料的壓縮率保持不變，稱之為最終壓縮率。

本實驗玉米粉的最終壓縮率α=27.8%。

在實驗中使用的量筒直徑為30 mm，當(dāng)砝碼重量達到5 kg的時候，玉米粉就達到了最終壓縮率。

換算到施加在玉米粉上的壓強就是

由實驗一結(jié)論聯(lián)系到飼料廠實際情況。

在飼料廠玉米粉倉內(nèi)，由于倉本身的高度，會造成倉底的玉米粉受倉內(nèi)玉米粉的重力作用而受壓，從而造成了倉底的玉米粉密實度變大。

對于實驗一中的玉米粉，當(dāng)倉的高度達到9.3 m時就可以提供所需的壓強，玉米粉基本就達到了最終壓縮率。也就是說在0～9.3 m的范圍內(nèi)，倉高越高玉米粉被壓縮的變形量越大，壓縮率越高。

但是，存儲在倉中的玉米粉，被絞龍輸送的過程中，由于所受的壓力變小，壓縮率就會變小，加之絞龍的攪拌作用（類似實驗一中第三步）玉米粉就會體積膨脹，逐漸恢復(fù)到之前的狀態(tài)。那么在絞龍的輸送過程中，玉米粉在絞龍截面積的充滿系數(shù)就會上升。

在一般的絞龍設(shè)計當(dāng)中，在進料口的最后一片螺距都會小于后面管子內(nèi)的螺距，也為物料的膨脹提供了空間，如圖2。

圖2 螺距示意圖

但是在長距離的輸送絞龍內(nèi)，一根軸無法達到過長的長度，往往都是通過吊掛連接兩根或幾根軸（見圖3）。那么在有吊掛的部分，由于吊掛本身會造成此處的截面積比螺旋葉片部分的及面積變小，此時物料的壓縮率已經(jīng)很小，體積基本恢復(fù)，就會造成在此處堵料。

針對物料壓縮后，恢復(fù)到原狀態(tài)需要一定時間和攪動的特性，進行驗證性實驗。

3 實驗二

取用同一個倉，倉內(nèi)放入同量的玉米粉，用同一型號的絞龍，絞龍軸的葉片采用兩種螺距排布。

第一種：進料口過后絞龍葉片即變大，且保持等螺距直到到達吊掛，見圖4。

圖3 吊掛結(jié)構(gòu)

圖4 進料口結(jié)構(gòu)1

第二種：進料口過后絞龍螺距不變，直到最后一片到達吊掛時放大螺距，見圖5。

圖5 進料口結(jié)構(gòu)2

實驗二結(jié)果與分析：在使用第一種軸時，物料始終是基本保持在充滿系數(shù)100%的狀態(tài)通過吊掛，這就證明了雖然我們在通過進料口時放大了螺距，由于物料所受壓力消除，物料壓縮率變小，物料體積膨脹，造成了通過吊掛時，充滿系數(shù)依然是100%。

在使用第二種軸時，雖然在進料口到吊掛倒數(shù)第一片螺距的部分充滿系數(shù)是100%，但是當(dāng)?shù)竭_吊掛前倒數(shù)第一片放大的螺距時，物料充滿系數(shù)馬上下降。這就驗證了我們的假設(shè)，也就是說，在進料口到吊掛倒數(shù)第一片之前，由于螺距并沒有變化，物料還是保持著進料時較高的壓縮率，在通過倒數(shù)第一片放大螺距的時候，雖然螺距放大，但是物料并沒有第一時間就恢復(fù)原來的體積，所以在壓縮率逐步變小，體積逐步變大的過程中通過了吊掛。吊掛的充滿系數(shù)也就沒有達到100%。

4 結(jié)論

玉米粉等飼料原料的壓縮率是一個對長距離絞龍輸送設(shè)計影響較大的因素，在實際設(shè)計使用過程中應(yīng)當(dāng)注意。

對于帶有吊掛的絞龍物料不易通過吊掛，我們提出以下幾種解決方案。

①當(dāng)使用帶有吊掛的絞龍輸送壓縮率較大的物料時，通過放大吊掛前的螺距，保證放大的比例大于通過物料前后的壓縮率之差。降低通過吊掛時的充滿系數(shù)。

② 在吊掛的截面上，放大截面面積，可以采用在吊掛上方制作釋放空間，降低通過的充滿系數(shù)。

③盡可能放低倉的高度，確保物料的壓縮率不超過螺距比例變化。