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[摘 要]垂直螺旋輸送机传统设计是采用经验公式方法，这种方法存在一定的局限性，难以有效提升其设计水平和整机性能。本文主要针对如何优化垂直螺旋输送机性能参数问题进行探讨，旨在为垂直螺旋输送机设计实践与结构、性能优化，提供一定的理论参考。
[关键词]垂直螺旋输送机；性能参数；优化设计
中图分类号：TH224 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0079-01
垂直螺旋输送机是螺旋输送机中常见的一种，是一种不带挠性牵引构件的连续输送机械，借助原地旋转的螺旋叶片将物料推移而进行输送。由于物料自身重量和机壳对物料摩擦阻力的作用，使物料不与螺旋叶片一起旋转，而是以滑动形式沿着轴向直线移动实现输送物料。螺旋输送机的设计参数比较多，且各参数之间相互联系、相互制约，导致设计过程较为复杂，难度也比较大。相似理论是现象模拟和研究相似现象的基础，在大型复杂设备和结构设计过程中，一般都要在相似理论指导下，通过模化方法和模型试验，使方案取得合理参数，预测设备的性能。本文以相似理论为基础，以垂直螺旋输送机LC-250为模型，建立螺旋输送机性能参数关系方程，从而设计出一套优化垂直螺旋输送机性能参数的计算公式，以提高设备的研发效率、工作效率与质量。
一、垂直螺旋输送机输送原理
垂直螺旋输送机结构主要包括电动机、减速器、机座、上轴承座、出料口、壳体、螺旋叶片、进料口、下轴承座等部分。工作时，以螺旋旋转面推动物料的方式来输送物料，同时，在输送过程中还可以完成对物料的搅拌、混合、加热和冷却等工艺。物料颗粒通过下进料口进入螺旋与壳体形成的区域内。此时，电动机带动螺旋旋转，在离心力、摩擦力、重力等作用下，该区域的物料颗粒借助惯性作用，就开始沿螺旋面加速滑动。当离心力大于螺旋面摩擦力时，颗粒就会向槽壁不断移动。随着颗粒与槽壁之间的接触压力逐渐增加，槽壁对颗粒的摩擦力也相应地会加强。此时，在摩擦力的作用下，槽壁附近的物料就会慢慢减速，物料与螺旋间产生相对运动，使物料颗粒向上运动，最后，物料颗粒就会从出料口流出。
二、螺旋输送机性能参数完全相似设计条件
（一）完全相似设计条件
1、几何相似
表示颗粒受到的离心力；表示颗粒受到的摩擦力；表示力比例系数，是一常数；表示颗粒动压值；表示压力比例系数，是一常数。
当垂直螺旋输送机满足上述三个相似条件时，其模型与实物就会达到完全相似设计。在（3）中的动力相似中，全压、动压与静压满足以下关系：
（二）螺旋输送机基本性能参数与其关系方程
1、基本性能参数
影响螺旋输送机性能的参数主要有8个。将这8个基本性能参数的名称、符号、单位、量纲等项，如表1所示。该量纲分析采用MKS制，即基本量数目。其中，为质量量纲；为长度量纲；为时间量纲。
2、基本性能参数关系方程
在上式中，表示因变量；表示自变量。
根据相似第一理论，只要垂直螺旋输送机的模型与实物满足上述三个完全相似条件，其性能参数就一定会满足关系方程（7），也就是说，对应量在数值上呈现对应比例关系，比例系数为一常数。
（三）垂直螺旋输送机相似设计计算公式
根据相似设计理论可知，首先需要对螺旋输送机的主要性能参数，进行无因次化，得到其无因次方程，才能为推导螺旋输送机的相似设计计算公式打好基础。在完成无因次化后，可得到所要设计的螺旋输送机的已知条件：螺旋输送机出口压力；生产率；垂直螺旋输送机的进口压力；额定转速；堆积密度；填充系数；输送效率。
1、选出性能优良的模型参数。
2、分别计算出等螺旋输送机的几何参数、动力参数。
3、螺旋输送机相似设计计算的基本公式如下：
根据以上公式，可得到螺旋输送机性能参数设计的全部设计计算公式。
三、结语
综上，本文针对水泥垂直螺旋输送机，对其性能参数优化设计问题进行了探讨。在分析垂直螺旋输送机结构与工作原理基础上，基于相似设计理论和量纲分析，以螺径、产量、堆积密度为基本量，列出垂直螺旋输送机的主要性能参数，推出了两个重要无因次数，即产量的无因次数、输送动压无因次数与输送功率无因次数的比值，从而构建了垂直螺旋输送机的性能参数数学模型。然后，根据数学模型，优化设计了新型垂直螺旋输送机实物，应用实践表明，其性能得到极大提高，值得在实践中进一步推广应用。
参考文献
[1] 孟文俊，赵占一，郭宇航，孙晓霞，李宇红.周期边界条件下垂直螺旋输送机颗粒流数值模拟[J].中国粉体技术，2016，（01）：28-33.
[关键词]垂直螺旋输送机；性能参数；优化设计
中图分类号：TH224 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0079-01
垂直螺旋输送机是螺旋输送机中常见的一种，是一种不带挠性牵引构件的连续输送机械，借助原地旋转的螺旋叶片将物料推移而进行输送。由于物料自身重量和机壳对物料摩擦阻力的作用，使物料不与螺旋叶片一起旋转，而是以滑动形式沿着轴向直线移动实现输送物料。螺旋输送机的设计参数比较多，且各参数之间相互联系、相互制约，导致设计过程较为复杂，难度也比较大。相似理论是现象模拟和研究相似现象的基础，在大型复杂设备和结构设计过程中，一般都要在相似理论指导下，通过模化方法和模型试验，使方案取得合理参数，预测设备的性能。本文以相似理论为基础，以垂直螺旋输送机LC-250为模型，建立螺旋输送机性能参数关系方程，从而设计出一套优化垂直螺旋输送机性能参数的计算公式，以提高设备的研发效率、工作效率与质量。
一、垂直螺旋输送机输送原理
垂直螺旋输送机结构主要包括电动机、减速器、机座、上轴承座、出料口、壳体、螺旋叶片、进料口、下轴承座等部分。工作时，以螺旋旋转面推动物料的方式来输送物料，同时，在输送过程中还可以完成对物料的搅拌、混合、加热和冷却等工艺。物料颗粒通过下进料口进入螺旋与壳体形成的区域内。此时，电动机带动螺旋旋转，在离心力、摩擦力、重力等作用下，该区域的物料颗粒借助惯性作用，就开始沿螺旋面加速滑动。当离心力大于螺旋面摩擦力时，颗粒就会向槽壁不断移动。随着颗粒与槽壁之间的接触压力逐渐增加，槽壁对颗粒的摩擦力也相应地会加强。此时，在摩擦力的作用下，槽壁附近的物料就会慢慢减速，物料与螺旋间产生相对运动，使物料颗粒向上运动，最后，物料颗粒就会从出料口流出。
二、螺旋输送机性能参数完全相似设计条件
（一）完全相似设计条件
1、几何相似
表示颗粒受到的离心力；表示颗粒受到的摩擦力；表示力比例系数，是一常数；表示颗粒动压值；表示压力比例系数，是一常数。
当垂直螺旋输送机满足上述三个相似条件时，其模型与实物就会达到完全相似设计。在（3）中的动力相似中，全压、动压与静压满足以下关系：
（二）螺旋输送机基本性能参数与其关系方程
1、基本性能参数
影响螺旋输送机性能的参数主要有8个。将这8个基本性能参数的名称、符号、单位、量纲等项，如表1所示。该量纲分析采用MKS制，即基本量数目。其中，为质量量纲；为长度量纲；为时间量纲。
2、基本性能参数关系方程
在上式中，表示因变量；表示自变量。
根据相似第一理论，只要垂直螺旋输送机的模型与实物满足上述三个完全相似条件，其性能参数就一定会满足关系方程（7），也就是说，对应量在数值上呈现对应比例关系，比例系数为一常数。
（三）垂直螺旋输送机相似设计计算公式
根据相似设计理论可知，首先需要对螺旋输送机的主要性能参数，进行无因次化，得到其无因次方程，才能为推导螺旋输送机的相似设计计算公式打好基础。在完成无因次化后，可得到所要设计的螺旋输送机的已知条件：螺旋输送机出口压力；生产率；垂直螺旋输送机的进口压力；额定转速；堆积密度；填充系数；输送效率。
1、选出性能优良的模型参数。
2、分别计算出等螺旋输送机的几何参数、动力参数。
3、螺旋输送机相似设计计算的基本公式如下：
根据以上公式，可得到螺旋输送机性能参数设计的全部设计计算公式。
三、结语
综上，本文针对水泥垂直螺旋输送机，对其性能参数优化设计问题进行了探讨。在分析垂直螺旋输送机结构与工作原理基础上，基于相似设计理论和量纲分析，以螺径、产量、堆积密度为基本量，列出垂直螺旋输送机的主要性能参数，推出了两个重要无因次数，即产量的无因次数、输送动压无因次数与输送功率无因次数的比值，从而构建了垂直螺旋输送机的性能参数数学模型。然后，根据数学模型，优化设计了新型垂直螺旋输送机实物，应用实践表明，其性能得到极大提高，值得在实践中进一步推广应用。
参考文献
[1] 孟文俊，赵占一，郭宇航，孙晓霞，李宇红.周期边界条件下垂直螺旋输送机颗粒流数值模拟[J].中国粉体技术，2016，（01）：28-33.