火炸藥用螺旋喂料機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)研究

何凈

摘 要：螺旋喂料機(jī)在許多領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用，喂料精度能夠達(dá)到0.5%。不過從目前來看，受本身工藝安全性的影響，螺旋喂料機(jī)在火炸藥領(lǐng)域的應(yīng)用嚴(yán)重受限。對(duì)此，本文就多種螺旋喂料機(jī)提出了有效的改進(jìn)設(shè)計(jì)，在提升其本質(zhì)安全的同時(shí)，使得螺旋喂料機(jī)可以被應(yīng)用到危險(xiǎn)物料的生產(chǎn)加工，促進(jìn)其生產(chǎn)效率的提高。本文以失重式螺旋喂料機(jī)為例，對(duì)其在火炸藥領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)缺陷進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：火炸藥；螺旋喂料機(jī)；改進(jìn)

1 引言

螺旋喂料機(jī)包括了稱重料斗、進(jìn)料閘門、出料裝置、攪拌器以及計(jì)量控制裝置等，可以分為單螺旋和雙螺旋兩種類型，后者憑借著更高的喂料精度得到了更加廣泛的應(yīng)用。而在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，散裝物料輸送系統(tǒng)中比較常見的是兼具計(jì)量功能的失重式螺旋喂料機(jī)，可以在計(jì)量物料輸送量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)給料速率的連續(xù)調(diào)節(jié)，在相對(duì)成熟的技術(shù)支撐下，這種設(shè)備幾乎不需要進(jìn)行維護(hù)，加料精度最高是甚至可以達(dá)到0.1%。不過，在火炸藥等易燃易爆物料的處理中，考慮粉末可能進(jìn)入設(shè)備轉(zhuǎn)軸縫隙導(dǎo)致摩擦爆炸，螺旋喂料機(jī)在應(yīng)用方面受到了較大的限制。

2 技術(shù)缺陷

在火炸藥等易燃易爆物料的處理中，失重式螺旋喂料機(jī)的技術(shù)缺陷主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，炸藥粉末可能進(jìn)入軸承縫隙和螺桿安裝槽中，引發(fā)摩擦爆炸。通常情況下，螺旋喂料機(jī)的螺桿與傳動(dòng)箱采用的是間隙配合的連接方式，不僅螺桿的安裝拆卸簡(jiǎn)單，而且當(dāng)機(jī)筒內(nèi)充滿物料后，螺桿會(huì)浮起，其本身具備的徑向與周向的自由度可以有效避免卡料或者積料的情況。將螺旋喂料機(jī)應(yīng)用到火炸藥的生產(chǎn)加工中，最大的問題就是炸藥粉末可能進(jìn)入軸承縫隙和螺桿安裝槽中，埋下巨大的安全隱患。以硫酸銨粉代替炸藥進(jìn)行螺旋加料試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)軸承縫隙和螺桿安裝槽縫隙都被硫酸銨粉包裹，如果換成火炸藥，極有可能會(huì)因?yàn)槟Σ磷饔靡l(fā)爆炸；另一方面，螺桿本身在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)擾動(dòng)或者形變，繼而與機(jī)筒發(fā)生摩擦碰撞。現(xiàn)階段，在火炸藥領(lǐng)域應(yīng)用的失重式螺旋喂料機(jī)采用的全部都是懸臂支承、間隙配合，在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)螺桿擾動(dòng)問題，尤其在加料剛剛開始時(shí)，由于缺乏物料支承，螺桿前端可能會(huì)直接搭接在機(jī)筒上。而應(yīng)用于特殊場(chǎng)合的孔心螺桿或者彈簧螺桿由于本身剛度不足，受物料擠壓可能會(huì)出現(xiàn)變形問題[1]。

3 改進(jìn)設(shè)計(jì)

從提升工藝安全性的角度，需要對(duì)失重式螺旋喂料機(jī)進(jìn)行必要的改進(jìn)設(shè)計(jì)。

3.1改進(jìn)連接方式

傳統(tǒng)螺旋喂料機(jī)采用的間隙配合雖然具備一定的優(yōu)點(diǎn)，但是火炸藥粉末可能會(huì)進(jìn)入到配合間隙中，受持續(xù)摩擦作用的影響，同時(shí)螺桿本身在徑向擺動(dòng)過程中存在與機(jī)筒內(nèi)壁的碰撞問題，容易造成螺桿擾動(dòng)或者變形，引發(fā)安全問題。作為一種發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)成熟、維護(hù)方便的設(shè)備，螺旋喂料機(jī)應(yīng)用效率受其本身稱重部分的影響，想要保證螺旋喂料機(jī)設(shè)計(jì)合理、加工精度高同時(shí)在一定范圍內(nèi)得到靈活應(yīng)用，需要避免頻繁的螺桿安裝和拆卸。因此，可以通過改進(jìn)連接方式來解決火炸藥粉塵進(jìn)入螺桿安裝間隙的問題。具體來講，就是將螺桿和減速箱的連接方式從間隙配合改成緊密配合，在安裝調(diào)試完成后，可以針對(duì)連接部分做好焊接處理，以焊錫封堵縫隙。如果螺旋喂料機(jī)主要應(yīng)用與火炸藥階段性試驗(yàn)，則可以實(shí)驗(yàn)完成后，針對(duì)設(shè)備整體進(jìn)行溶劑處理、水處理；如果螺旋喂料機(jī)用于火炸藥生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，應(yīng)該定期針對(duì)螺桿進(jìn)行大修，始終保證其運(yùn)行良好。

3.2提高螺桿剛度

針對(duì)螺桿剛度不足導(dǎo)致的形變問題，可以采用剛度較大的不銹鋼等材料制作螺桿，然后在表面進(jìn)行鍍銅處理。常規(guī)螺旋喂料機(jī)采用的間隙配合保證了螺桿在徑向和周向上的自由浮動(dòng)，有效避免了卡料和積料的問題，如果將之改成緊密配合，則會(huì)對(duì)螺桿的自由浮動(dòng)形成限制，若螺桿本身剛度不足，在物料的擠壓作用下，容易與機(jī)筒內(nèi)壁產(chǎn)生碰撞。在保證設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，螺桿與機(jī)筒之間的間隙在1mm左右，螺桿稍微形變就會(huì)碰撞，而如果提升螺桿的剛度，則在現(xiàn)有機(jī)械加工精度的支撐下，能夠完全避免螺桿與機(jī)筒的碰撞[2]。

3.3分離減速箱與進(jìn)料口

螺旋喂料機(jī)的螺桿是由減速箱輸出轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在減速箱和螺桿之間有軸承存在，從提升工藝安全性的角度，可以將減速箱和進(jìn)料口分離，分別設(shè)置在機(jī)筒兩側(cè)，從而避免火炸藥與軸承的直接接觸。改進(jìn)前后的螺旋喂料機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。將減速箱與進(jìn)料口分離后，可以有效避免火炸藥粉塵進(jìn)入軸承縫隙和螺桿與減速箱連接縫隙，保證生產(chǎn)安全。

3.4配置雙支承螺桿

螺旋喂料機(jī)也可以稱為螺旋擠出機(jī)或者開口擠出機(jī)，考慮模具安裝問題，采用的多是單支承懸臂結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，無論是理論分析還是仿真實(shí)驗(yàn)，懸臂支承對(duì)于螺旋喂料機(jī)的性能和精度都沒有很大影響，并不是必須采用這種設(shè)計(jì)。因此，在火炸藥領(lǐng)域中，螺旋喂料機(jī)可以采用雙支承螺桿，配合中間進(jìn)料出料的方式，可以在增強(qiáng)螺桿剛度的同時(shí)，有效減少螺桿與機(jī)筒內(nèi)壁的摩擦問題[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

火炸藥制造屬于化工類國(guó)防基礎(chǔ)行業(yè)，對(duì)于國(guó)防安全意義重大。但是從目前來看，我國(guó)的火炸藥制造工藝不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，在國(guó)內(nèi)化工制造業(yè)中甚至沒有能夠達(dá)到平均水平。分析原因，主要是其本身市場(chǎng)參與度較低，對(duì)于民用技術(shù)采用的多是生搬硬套的方式，沒有能夠根據(jù)實(shí)際需求對(duì)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。針對(duì)螺旋喂料機(jī)在火炸藥領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)缺陷，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以保證工藝安全，提升火炸藥工業(yè)的生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張西良，王輝，石云飛，等.顆粒尺寸對(duì)螺旋加料機(jī)定量加料性能的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30（5）：19-27.

[2]王林.螺旋加料襯套在SJPL-Z60×25拉絲機(jī)組上的工程應(yīng)用及改進(jìn)設(shè)計(jì)[D].華東理工大學(xué)m，2017.

[3]王夫華.烘干破碎系統(tǒng)螺旋鎖風(fēng)喂料機(jī)的改進(jìn)[J].水泥工程，2014，（3）：56.