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摘要：本文介绍了自动配送系统所使用输送设备的组成。对于具体的输送设备，需要对各个环节进行分类设计，本文逐一介绍了驱动电机的选择与性能需求，输送节的具体结构，给出了转速的推导过程，并且根据具体的输送量设计了相关转速拟定方案，同时阐述了密闭与防尘设计的关键技术细节。
关键词：染料粉剂 螺旋输送机 结构 参数化设计
1自动配送系统布置形式和基本组成
螺旋输送机完成的是将进入的物料向前递送的功能。详细的设备结构可见图1-1。本文选择的输送机系列型号为LS型，采用叶片旋转的原理进行推动传送，传输方向按照直线进行，对颗粒状与粉末状的原料有着较好的工作适应性。
目前的国家相关标准为《输送机专业标准（ZBJ81004.1-2-88）》，其中规定了12种不同尺寸型号的输送机的驱动模式选择，既可以采取单电机驱动模式，也可以采取动力更强的双电机驱动模式。单电机驱动的长度上限通常限制在40米以内，而双电机驱动可以进一步倍增其适用的长度上限，输送的最小间隔在工业生产标准中，通常以0.5米为档位最小间隔值。
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根据图1-1的设计，输送机的主舱室外侧加装一对轴承，这可以有效的让输送机内部的封闭性得到很好的提升，使得输送机的使用寿命大大的延长，同时配料环节中启停操作的时候，也不容易发生各类故障。流程的设计方式是：物料一边顺着输送机的外壁进行滑动，另一边同时进行滚动，这相对于进入输送机内部的物料来说，可以很有效的减少产生的磨损。轴承由耐磨材料制造，高碳铬轴承钢是目前轴承的常用原材料，并且在轴承的转动零部件上加注润滑油，减少轴承运动部件的磨损。整个输送机依托于法兰连接架构，所有的轴承零件都可以进行独立拆卸与更换。
图1-2 是最为常见的输送结构，在这一设计中，机轴与输送面始终维持垂直状态。我们可以对输送面、机轴、叶片、输送角度等相关参数进行计算和设计，具体的计算公式如下式所示：
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叶片通常使用环形板材轴向拉伸来进行制作，其内外圆周的尺寸可以靠下列公式来进行确定。
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输送机的螺线内部直径互不相同，但是其圆心角的大小是相等的。所以螺旋的料坯外圆直径DL和内孔直径dl就可以通过以下的公式来进行计算：
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（1-6）式中，b表示螺旋叶片料坯宽度。据此可以求出叶片边的圆形周长DL和叶片边的圆形直径dl的大小。
由于工厂生产线布局的不同，输送机需要有多样化的输送方向与运行模式。常规的输送方向通常是单线式，螺旋方向右旋或左旋均可。这些输送叶片设计的具体选择，主要依靠物料的性质来进行判断。倘若物料非常干燥，不容易板结成块，但是对器件的磨损较为严重，这时候大面积的全叶式设计是较为适用的一种方案。如果物体的湿度比较大，或者具有一定的粘性，容易在舱室内板结成块，那么带状的输送设计就较为可行。此外如果某些物料比较容易受到压缩，那么轴上的叶片则选用叶片式和齿式较为适宜。
2自动配送系统的密封及轴端结构设计
如前所述，为了良好的输送速度和环保需求，还需要在配送系统的结构方面做好优化设计，以满足使用所需。在具体操作中，机管的首尾两侧都具备较好的结构强度，使其具备良好的密封性，这样就不会导致管内和管外的灰尘对密封轴的常规工作状态形成干扰。同时，在工作中，本项目物料应保持干燥，防止外部水分进入。
输送机内部的结构设计以及叶片选材，和相应的布局设计也有关联。通常机管之间依靠法兰做连接设备。角钢型的输送管构型比较常见，在管体的顶端、前后截面以及边缘都覆盖有密封法兰。这些零部件之间的连接密封是通过靠模焊接来完成的，这样可以在保证密闭性的前提下，兼顾整体结构强度与硬度的要求。
此外，管体的整体轮廓造型也需要专门的设计。由于轴体是拼接式的，因此料管的出口的盖子也可以采用拼接结构来完成设计。出于保证整个管体密封性的目的，可以通过橡胶等软性材料做外置密封垫圈，然后对管体进行多段式螺钉固定，并且与橡胶材料进行充分接触，保持密闭性。不同的轮廓造型也会带来各不相同的物料进出口设计布局，图1-4是几种常见的布局图，本文选择其中的第一种方式。
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具体来说，这种布局可以很好的利用物体物料的重力效应。上方的口作为进料口，而下方的口作为出料口，料斗的安插也比较方便。在实践中，出料口不止一个，分别装上不同的阀门进行单独控制。
3自动配送系统结构参数选择计算
(1)输送量
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式中：
Q——输送量(t/h)
D——螺旋叶片外径(m)；
h——螺距(m)；
n——螺旋转速(r/min)；
——物料填充系数；
λ——粉料堆积密度(t/m3)；
ε——倾斜输送系数。
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(2)螺旋直径计算
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K为物料综合特性系数(见表1-2)。
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(3)螺距计算
螺距的最佳K值需要通过参考工程手册提供的经验参数来进行选取。标准设计的螺距一般在0.8-1.0这个范围内，倘若整个机械的布置呈现倾斜状态，那么K值一般在0.8以下。本文选择较为通用的0.8作为螺距。
总结以上几条公式我们可以得出，输送机的旋转速率有两个关键影响的要素，一个是物料本身的属性，另一个是螺旋带的长度。在实际生产过程中，为了让机械设备保持较好的长期运作状态，设计中需要通过不同的转速配置来给定相应的旋转速度，让日常运行中的转速保持在一个稍低的状态，与工作时的上限转速保持一定距离。
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最后根据实际使用需求，我们设置直径D=0.042m，输送机的工作稳定转速n=14,再设定螺距S=0.02，轴体直径d=0.3m。
(4)传动功率计算
当设备在运行的时候，物料并非永远处于传动轴的载重部件上，例如有时物料在管内不充满，有时停车时物料出现自然滑落，因此必然会有部分环节中传动轴是空载的。综上所述，倾斜时的角功率、系统空载时的运行功率也是两个重要的参数，它们和转运时的正常运行功率需要同样被纳入参数设计的考虑范围。参考机械传动系统运动及动力公式，进行计算：
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式中P——螺旋输送机的驱动功率（kw）；
P1——倾斜角功率；
P2——空载功率；
P3——转运物料功率；
Q——输送量（t/h）；
L——输送距离（m）；
H——倾斜高度（m）；
D——螺旋外径（m）；
μ——物料运行阻力系数（2-3）,此处取2.5。
带入如下数据：L=0.5m，μ=2.5，由于生产中螺旋输送机平放，故倾斜高度H=0，得P=0.001kW。
在具体的机械运转过程中，输送机通常在开启以后会保持长时间的运转，因此功率应包含一定的保险系数设计。否则一旦设备出现了运转不畅的情况，消耗功率上升，那么整个系统的功率供应无法满足，会出现突然停机。所以自动化运作系统需要保证运转时的功率比预设功率要更高一些。
参考文献
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