物料输送机械

1、第二章 物料输送机械第一节 固体物料输送机械食品输送机械的作用是：在单机或生产线中，将物料按生产工艺要求从一个工作地点传送到另一个工作地点或在传送中对物料进行工艺操作处理。输送机械按传送过程的特征可分为连续式和间歇式两大类。按传送时的运动方式可分为直线式和回转式。根据驱动方式又可分为机械驱动、液压驱动、气压驱动和电磁驱动等形式。按所传送的物料可以分为固体物料输送和流体物料输送。输送固体物料时，一般采用各种类型的输送机械；输送流体物料时，则采用各种形式的泵、气、液流输送装置。一、 带式输送机（一）用途及工作特点带式输送机是食品工厂广泛采用的一种连续输送机械。常用于块状、颗粒状物料及整件物料进行水

2、平方向或倾斜方向运送。同时还可用作选择、检查、包装、清洗和预处理操作台等。带式输送机的工作特点：速度范围广(0.024.00m/s)，输送距离长，生产效率高，所需动力较小，结构简单可靠，使用方便，维护检修容易，无噪音，能够在全机身中任何地方进行装料和卸料。缺点是输送轻质粉状物料时易产生粉尘飞扬现象，倾斜角度大于200时，则工作不可靠。（二）结构组成 带式输送机是由挠性牵引构件组成形式的一种输送机械。主要由无端的环形输送带、驱动装置、张紧装置、托辊和机架等所组成。1.输送带输送带既是牵引构件，又是承载构件。常用的输送带有：橡胶带、纤维编织带、塑料、尼龙、强力锦纶带、板式带、钢带和钢丝网带。其中使

3、用最多的是普通型橡胶带。 (1)橡胶带 橡胶带由210层棉织品或麻织品、人造纤维衬布用橡胶胶合而成。其外表面附有胶作为保护层。胶层起到连接衬布、保护其不受机械损伤及运载物料的磨损，防止潮湿及外部介质的侵蚀。橡胶带按其用途不同分为强力型、普通型和耐热型三种。相对于普通型橡胶带而言，强力型能承受更大的载荷，而耐热型则用于比室温高些的温度环境。国产橡胶带的品种及规格可查阅机械设计手册(GB523-74)。主要规格（按宽度查找）为：200、250、300、350、400、450mm、(胶带厚度范围为616.5 mm)500、650、800、1000、1200、1600mm(胶带宽度厚度范围为625 m

4、m)。选择橡胶输送带时，主要确定：带宽B(mm)，衬布层数i和带长（m）。带宽B可参考同类型输送机、根据生产能力或牵引力决定，带长则根据输送的距离确定。而衬布层数则按工作拉力、带的种类和带宽决定。带的强度决定于衬布层数，层数越多，承载能力越大。每一层衬布的许用工作拉力为断裂强度b的1/31/12，即其安全系数为312，一般衬布的许用极限强度为：=56×9.8（1/31/12）=45.7183（N/层·cm）,例如带宽度为400mm，衬布层数为3的胶带，其断裂拉力为： SMAX=56×9.8×3×40=65856 (N) 若取安全系数为8，则其许

5、用工作拉力为： S=56×9.8×3×408=8232 (N)b 胶带断裂极限强度 (N/层·cm) 胶带许用强度 (N/层·cm) 如已知工作拉力SMAX =1000Kg，取安全系数n =10，选胶带宽度B=500mm时，应选的胶带层数 i 为： i= n SMAX/ b B 或 i= SMAX/ B =1000×10× 9 .8 /56 ×9 .8 ×503.57（层） 胶带连接形式有皮线缝纽法、胶液冷粘缝纽法、金属扣搭接法和加热硫化搭接法。搭接时最好是采用硫化搭接法，其搭接强度可达胶带强度的90%，

6、同时接口无缝，表面平整，运转平稳。而缝纽法和金属扣搭接法则简单易行，但强度降低至原来的35%40%。(2)钢带 钢带的厚度一般为0.61.5mm，宽度在650mm以下。钢带的机械强度大，不易伸长，耐高温，因而常用于烘烤设备中。但钢带的刚度大，与橡胶带相比，需要采用直径较大的驱动滚筒。钢带容易跑偏，其调偏装置结构复杂，且要求所有的支承及导向装置安装准确。一般用于输送粘着性较大，灼热的物料。 (3)钢丝网带 钢丝网带强度高，耐高温。它具有网孔，网孔的大小可按需要选择，多用于一边输送一边固液分离的场合。如油炸食品炉中的物料输送，水果洗涤设备中的水平输送等常采用钢丝网带。钢丝网带用于烘烤食品设备中时，

7、由于网带网孔能透气，故烘烤时食品生坯底部水分容易蒸发，其外形不会因胀发而变得不规则或发生油滩、洼底、粘带及打滑等现象。网带上积累的面屑碳黑不易清洗，致使制品底部粘上黑斑而影响食品质量。应对网带涂镀防粘材料来解决。 (4)塑料带 具有耐磨、耐酸碱、耐油、耐腐蚀和适用于温度变化较大等优点，分多层芯式和整芯式两种。多层芯塑料带和普通橡胶带相似，径向断裂强度为549N/层·cm。整芯式塑料带制造工艺简单，生产率高，成本低，质量好，但挠性较差。采用塑化接头时强度稍好些，若用机械接头则强度会大大降低。(5)帆布带 帆布带主要用于饼干成型前的面片和饼坯的输送，如面片叠层、加酥辊压、饼干成型过程中均

8、用帆布作为输送带。帆布带除抗拉强度大之外，主要特点是柔性好，能经受多次反复折叠而不疲劳。目前配套国产饼干机的帆布带宽度有500、600、800、1000、1200mm等几种。帆布的缝接通常采用棉线和人造纤维缝合，少数情况下用皮带扣连接。(6)板式带 板式带即链板式传送带，与带式传送不同之处是：带式传送用来移动物品的牵引件为各式传送带，传送带作为承载被送物品的构件和输送构件；而链板式传送中，用移动被送物料的牵引件为板式关节链，而支承被送物品的构件则为托板下固定的导板，即链板是在导板上滑行的。在食品工业中，这种输送带常用来输送装料未装料的包装容器如玻璃瓶、金属罐等。 食品工厂用的链板式传送装置，托

9、板和链节做成一个整体而成为链板，如图所示。链板与链板间用销子连接，驱动链轮和改向链轮根据链板的结构作成槽形或多边形。链板式传送与带式传送相比较其结构紧凑，作用在轴上的载荷较小，承载能力大，效率高，并能在条件差的场合下工作，如高温、潮湿的场合。链板与驱动链轮间不存在打滑现象，因而能保证链板具有稳定、均匀的速度。但链板的自重较大，制造成本相对较高，对安装精度较高的要求。由于链板之间由铰链关节连接，需及时保养和调整、润滑。.驱动装置带式输送机的驱动装置由电动机、减速装置和驱动辊组成。倾斜式输送机上还设制动装置或停电刹车装置。除板式带的驱动辊为表面有齿的滚轮外，其它输送带的驱动辊通常为直径较大、表面光

10、滑的空心滚筒。为了增加滚筒和带的摩擦力，有时在表面包上木材、皮革或橡胶等，滚筒的宽度比带宽大100200mm。驱动滚筒形如腰鼓，即中间直径比两端直径稍大，能自动纠正胶带的跑偏。驱动滚筒的牵引力，根据传送带与滚筒表面不打滑为条件来确定。根据欧拉公式，驱动滚筒对输送带的牵引力Ft为： Ft=SiS1 S1 (ef1) (N) Si、S1输送带绕入点和绕出点的张力（N）输送带在滚筒上包角（rad） f 为传送带与滚筒间的摩擦系数，一般为0.20.3Ft=SiS1 S1 (ef1) (N)S1为某一定值时，ef值越大，滚筒对输送的牵引力越大。可以通过增大包角和摩擦系数f 的办法增大滚筒对输送带的牵引力

11、。而在滚筒表面包上橡胶和木条可以增大摩擦系数。输送带采用压紧带形式亦可增大牵引力。3.张紧装置 在带式输送机中，输送带具有一定的延伸率，在拉力作用下，长度会增大，输送带未张紧时，输送带的紧边不平坦，不仅使承载能力下降，且物料运行不平稳。这个增加的长度需要得到补偿，否则带与驱动滚筒间不能产生足够的摩擦力而打滑，使输送带无法正常运转。这种补偿装置就是张紧装置。张紧装置有重锤式、螺旋式和压力弹簧式等。锤式张紧装置由自由悬垂重物作用产生拉紧力。其优点是能够保证张紧力恒定，缺点是外形尺寸较大。压力弹簧张紧装置是在张紧辊两端的轴承座上连接一弹簧和调节螺钉。其优点是外形尺寸小，具有缓冲作用，但结构较复杂。

12、对于输送距离较短的输送机，张紧装置可直接安装在输送带的从动辊筒的支承轴上，而对于较长的输送机则需设专用的张紧辊。螺旋式张紧装置是利用拉力螺杆、压力螺杆使输送带张紧。其主要优点为外形尺寸小，较紧凑。缺点是必须经常调整。4.机架和托辊机架多用槽钢、角钢焊接而成。可移式输送机的机架装在滚轮上。托辊在输送机中对输送带及其上物料起承托作用，使输送带及物料运行平稳。板式带不用托辊，靠上下的导板承托滑行。托辊分承载托辊和空载段托辊。槽形托辊在带的同一横截面方向接连安装3或5个平型辊，底下一个水平，旁边倾斜安装而组成一个槽形，主要用于输送散状物料。（三）带式输送机的设计计算1.生产能力计算（）输送能力计算已知

13、带宽求输送量可用下式： Q=3600KB2VC (t/h) 式中 K为断面系数，见表1 为物料密度（t/m3） B为带宽 （m） V为带速 （m/s） C为带的倾角系数，见表2已知输送量求带宽可用下式 B=(Q/K VC) 0.5 (m)表1 断面系数K物料动态堆积角 物料动态堆积角10°10015°15020°20025°25030°30030°350K值槽型输送带槽型输送带316316335335385385422422458458496496平行输送带平行输送带67679696135135172172209209249249表2

14、 倾斜度修正系数 倾角 00 -70 80 -150 160 -200 210 -250 修正系数C 1 0.95-0.90 0.80-0.900.75-0.80(2)输送成件物品时的输送能力Q= 3.6GV/L N=3600V/L (件/h) 输送成件物品时，输送带的宽度应比成件物品的横向尺寸大50100mm。2.输送带张力计算由于输送带各点阻力不同,带内部各点的张力也不同。计算内部各点的张力时,一般从输送带在驱动滚筒的上绕出点(该点的张力为S1)开始,然后沿输送带的运行方向逐点计算到驱动滚筒的上绕入点,从而计算出该点的输送带张力Si，Si与S1两点张力之间的函数关系为： S1=f（Si）

15、（N） 为保证输送带不打滑Si与S1应满足欧拉公式，即： Si=S1ef （N）主动滚简上的有效圆周力Ft等于驱动滚筒上绕入点张力si与绕出点张力s1之差，即： Ft=Si-S1 代入(Si=S1ef )式，即可求出Si。输送带所受的最大拉力Smax也就是驱动滚筒绕入点的张力Si，联立解方程 Ft=Si-S1 Si=S1ef Si= Ft ef / ef -1根据带的最大拉力值Smax Si ，即可确定胶带的层数，即 i=nSmax/B b3.输送带长度及带速输送带的长度与物料输送距离、滚筒直径及带速在非承载段的运动路线有关，一般按下式计算： L2A（D1D2） 2 （m）A为前后滚筒中心距（

16、m） D1、D2为前、后滚筒直径（m）带式输送机的带速视其用途和工艺要求而定，用作输送时一般取0.82.5m/s，用作检查性运送时取为0.050.1m/s。在特殊情况按特定要求选用，如在饼干烘炉中使用的输送带，其带速应根据饼干的品种、厚薄及炉长等情况具体决定。通常饼干烘炉的输送带配有无级变速传动装置，以适应不同饼干所需的不同输送速度。4.输送机功率输送机功率，主要消耗在克服带在各区段运行时的阻力。根据上述计算求出驱动滚筒上带的绕入点和绕出点的拉力后，即可求出电机功率： PFt V （SmaxS1）V (W)Ft为驱动滚筒的有效圆周力（N） V为带速（m/s） 为传动系统机械效率Smax 、S1

17、为驱动滚筒上带的绕入点和绕出点的拉力（N）二.斗式提升机（一）斗式提升机用范围及特点在食品连续化生产中，有时需将物料沿垂直方向或接近于垂直方向进行输送。由于采用带式输送机倾斜输送时，倾角必须小于物料与输送带的静摩擦角，因此输送物料方向与水平方向的角度不能太大。当输送倾角大于静摩擦角时，应采用斗式提升机。如酿造食品厂输送豆粕、散装粉料、罐头食品厂把蘑菇从料槽升送到预煮机、番茄、柑橙制品生产线中经常采用。斗式提升机的主要优点是占地面积小，可把物料提升到较高的位置(3050m)，生产率范围较大(3160m3/h)。缺点是过载敏感，必须连续均匀地供料，结构上应设停电刹车装置。斗式提升机按输送物料的方向

18、可分为倾斜式和垂直式两种，按不同的牵引机构，可分为皮带斗式和链条斗式 (单链式和双链式两种），按输送速度可分为高速和低速两种。（二）斗式提升机结构及工作原理1.斗式输送机工作原理如图所示为倾斜式斗式提升机。为了改变物料升送的高度，以适应不同生产情况的需要，料斗槽中部有一可拆段，保证提升机可以根据需要调整输送距离。支架也是可以伸缩，用螺钉固定。支架有垂直 (如图中支架lA)和倾斜(支架2A)两种。倾斜支架固定在槽体中部，有时为了移动方便，机架装在活动轮子上。2.斗式提升机牵引构件如图一所示为料斗在牵引带上的布置简图。它是根据被运送物料的特性、使用场合和料斗装料和卸料的方法决定料斗排布形式。如安置

19、在打浆机、预煮机、分级机等前面的提升机，在生产率相同的条件下，以料斗密接好，这样可以使进料连续和均匀，有利于各种机械的控制和使用。斗式提升机的装料方式分为挖取式和撒入式.如图二所示。前者适用于粉末状、散粒状物料，输送速度可达2m/s, 料斗间隔排列。后者适用于输送大块和磨损性大的物料，输送速度较低，料斗呈密接排列。一 料斗分布形式 二 装料方式3.料斗卸料方式物料装入料斗后，提升到上部进行卸料。卸料时，要根据原料特性采用卸料方式，卸料方式有离心抛出、靠重力下落和离心与重力同时作用等三种形式，依靠离心力作用卸料的方式称离心式，靠重力作用卸料的方式称为无定向自流式，依靠重力和离心力同时作用的卸料式

20、称为定向自流式。分别适应如下场合：离心式 如图a)，适用于物料提升速度在12 m/s左右；利用离心力将物料抛出，斗与斗之间要保持一定的距离。离心式卸料适用于粒度较小而且磨损性小的物料；无定向自流式 如图b）所示，物料靠重力作用卸出，适用于低速（0.40.6m/s）运送的物料，物料沿前一个料斗的背部落下。它适合提升大块度、比重较大、磨损性大和易碎的物料；定向自流式 如图c），用于提升速度较低（0.60.8m/s），适用于流动性不良的散状、纤维状物料或潮湿物料。 4.料斗卸料力计算由于卸料是利用料斗通过顶部驱动轮所产生的离心力和重力作用把物料卸出，落入提升机外壳上部的卸料流管中，为保证卸料正常进行

21、，必须正确地选择下列参数：料斗的运动速度、驱动轮直径、卸料管安装位置和料斗间距。由图a）可知，料斗未接近驱动轮旋转中心之前作匀速直线运动，物料只受重力P=mg作用，当料斗到驱动轮位置，物料除受重力外，还受离心力作用：F=Mv2/r重力和离心力合力R的大小与方向都随着料斗的位置改变而改变，但合力R作用方向的延长线总与驱动轮的垂直中心线相交于同一点B，这点叫做极点，极点至驱动轮中心距离称为极距L。从ABO和AFR的相似关系可以得出：OB OA FR AF 而OB=L ，OA=r，FR=P，AF=Fo L r=P/F=gr/v2 v=rn/30 L895n2 斗式提升机受力分析简图 a）-料斗的运动

22、 b）-离心式卸料 c）-无定向自流式卸料由式L895n2可以得出极距的大小只与驱动轮的转速有关，随着转速n的增大，极距将减小，而离心力与重力的比(F/P)也增大。 极距L的实际意义在于它可以校核斗式提升机的卸料方式。反之，当决定了卸料方式后，可根据极距的大小来决定驱动轮转速n和驱动轮半径rb的范围，所以极距是决定斗式提升机转速n、驱动轮半径rb和料斗质量中心到旋转中心的半径r等参数的主要依据。 实验研究表明，当Lrb时(如图所示)，即当极点的位置在驱动轮的圆周以内时，离心力F就大于重力P，这时物料将朝料斗的开口运动，从而使料斗作离心式卸料。 当速度较低时，Lr时，即极点在料斗质心的圆周外，离

23、心力F小于重力P(如图所示)，则料斗作无定向自流式卸料。 当速度中等时，rLrb，则料斗作定向自流式卸料。 要使料斗按一定的形式进行卸料，必须按式L895n2来决定驱动轮的转速和驱动轮的直径。从料斗内抛出的物料，在提升机外壳上部内沿抛物线运动，随后落入卸料流管的料槽内，因此，卸料流管的位置应安装适当，以保证物料不致撒落及造成太多破碎现象。通常由卸料角来决定，角即水平线与流管槽的起点C和驱动轮中心的连线之间的夹角，见图，这个夹角大致为300450。较小值适用于干燥物料，而较大值适用于潮湿物料。 5.料斗料斗是提升机的盛料构件，根据运送物料的性质和提升机的结构特点，料斗可分为三种不同的形式，即圆柱

24、形底的深斗和浅斗及尖角形斗(如图所示)。深斗斗口呈650的倾斜，斗的深度较大，用于干燥、流动性好、能很好地撒落的粒状物料的输送(如图a所示)。（b）图所示为浅圆底斗，斗口呈450倾斜，深度小。它适用于运送潮湿的和流动性差的粉末、粒状物料。由于倾斜度较大和斗浅，物料容易从斗中倒出。深斗和浅斗在牵引件上的排列要有一定的间距，斗距通常取为2.33.0h(h为斗深)。斗一般用26mm厚的不锈钢板或铝板焊接、铆接或冲压而成。如图（c）所示为尖角形料斗，它与上述两种斗不同之处是斗的侧壁延伸到底板外，使之成为挡边，卸料时，物料可沿一个斗的挡边和底板所形成的槽卸料。它适用于粘稠性大和沉重的块状物料的运送，斗间

25、一般没有间隔。料斗的主要参数是斗宽R、间距L、容积V和高度h,A及斗的形式，这些参数可从有关产品目录中查取。6.牵引构件(1)斗式提升机的牵引件，一般有胶带和链条两种，胶带的结构和带式输送机的相同。料斗用特种头部的螺钉和弹性垫片固接在牵引带上，带宽比料斗的宽度大3040mm。(2)链条常用套筒链或套筒滚子链。其节距有150、200、250mm等三种。当料斗的宽度较小(160250mm)时，可用一根链条固接在料斗的后壁上，斗的宽度大时，用两条链条固接在料斗两边的侧板上，即借助于角钢把料斗的侧边和外链板相联。(3)牵引件的选择，取决于提升机的生产率、升送高度和物料的特性。以胶带作为牵引件，主要用于

26、中小生产能力及中等提升高度，适合于体积、比重小的粉状和小颗粒等物料的输送。用链条作牵引件则适合于大生产率、升送高度大和较重物料的输送。(4)皮带斗式提升机所用的驱动轮和改向轮的直径D是根据带的帆布层数决定的。一般取：D=(125150)i mm，改向轮的直径可比驱动轮稍小些。在改向轮的轴承座上装有螺杆式的张紧装置，调节螺杆的螺母则装在提升机外壳侧壁上，行程在200500mm范围内选取。（三）斗式提升机的计算1.生产能力的计算 G=3600Vi/a （t/h）V为料斗速度 （m/s） i为料斗容积 （m3） 为物料堆积密度 (t/m3)a为相邻两料斗中心距，可取=2.33.0h，斗连续布置时a=

27、h为料斗充填系数,为斗的实际容积与理论容积之比,其值的大小取决于物料种类、性状及充填方法。对于粉状及细颗粒状干燥物料=0.750.95，谷物=0.700.90， 水果=0.500.70 。计算时，一般先确定斗的的尺寸及间距,依式求出V，选定驱动轮半径,求驱动轮转速n,再校核极距L是否符合所需的卸料方式。2.电动机功率 电动机功率消耗于：把提升高度为H所消耗的能量，克服牵引件及传动机构的运动阻力。P=（K1+K2）Q H/367 (t/h) Q为生产能力 ( t/h) H为升送高度 (m) V为牵引物件的线速度 (m/s)K1为安全系数，一般为1.15 K2为与提升机型式及生产能力有关的系数 为

28、传动效率,一般为0.80.9三螺旋输送机(一)螺旋输送机的用途螺旋输送机是一种不带挠性牵引件的连续输送机械，主要用于各种干燥松散的粉状、粒状、小块状物料的输送。例如面粉、谷物、面团等的输送。在输送过程中，可对物料进行搅拌、混合、加热和冷却等工艺处理。但不宜输送易变质、粘性大、易结块及大块的物料。螺旋输送机主要由一装置有螺旋叶片的转轴和料槽组成。转轴通过轴承安装在料槽两端轴承座上，轴的一端与驱动装置相联，如轴较长则在轴中部设置中间轴承。料槽顶面和槽底分别设置进、出料口。物料输送是靠旋转螺旋叶片将物料推移而进行的 (物料与螺旋的运动态关系相当于旋合的螺母、螺杆，物料似不旋转的螺母沿螺杆平移)。使物

29、料不与螺旋叶片一起旋转的原因是物料自身重量和料槽摩擦阻力的作用。 (二)螺旋输送机的主要构件1.螺旋旋转轴上焊有螺旋，螺旋叶片的形式根据输送不同的物料而分为实体螺旋、带式螺旋、叶片螺旋、成型螺旋等 。转轴在物料运动方向的终端设置有止推轴承，以承受物料给螺旋的轴向力。带式、成型螺旋的结构特征是螺距与直径相等，但输送强度较低，成型螺旋在输送的同时还可对物料进行挤压。实体螺旋的输送强度较高，实体螺旋的直径是螺距的0.8倍。2.机壳机壳是螺旋输送机的主要工作构件，一般以不锈钢制造，机壳与螺旋的间隙为6至9mm，间隙太大降低输送效率，太小则增加输送阻力，周边焊加强筋，槽底呈半圆形。3.中间轴承由于螺旋轴

30、较长，中间应设置支承装置，常用中间对开轴承支承螺旋轴。中间对开轴承要可以进行两个方向的调整。4.安全装置螺旋输送机设有安全装置，保证打开机壳时，自动停车。(三)螺旋输送机参数计算进行螺旋输送机的设计计算时，必须先确定设计的原始条件，它包括： 输送能力物料的性质 即粘度、密度、温度、湿度、粘度、磨琢性等。工作环境 (露天或室内，干燥或潮湿，灰尘多少，环境温度)。输送机布置形式1.螺旋形式确定输送干燥、粘度小的小颗粒或粉状物料，宜采用实体面型螺旋，输送块状或粘度中等的物料，宜采用带式面型螺旋，采用叶片式螺旋时，物料在输送过程中往往伴随着混合、搅拌等工艺处理。螺旋叶片的厚度一般为410mm。2.螺旋

31、直径的计算实体螺旋或带式螺旋的直径D按下式计算D2 (/d K0) 0.5 (m) Q为生产率 (kg/h) 0为物料容积密度 (kg/m3) Kd为填充系数，K2为物料综合特性系数，K为倾角系数按上式计算得出的D值，应圆整为标准螺旋直径螺旋直径D与物料粒度d的关系如下：对已分选的物料 Dl0d 对一般物料 D6d3.螺旋节距计算实体螺旋节距取t=0.8D、带式型螺旋节距取t=D、叶片螺旋节距取 f=l.2D 4.螺旋转速的确定螺旋转速在满足生产能力的条件即可，不宜过高，以免物料受过大的切向力而被抛起，以至物料难于向前输送。其转速n不能超过极限转速nj。 nnj=K1 /D 0.5 (rpm)

32、 K1为物料特性系数按上式计算出的转速应圆整为下列数值：20、30、35、45、60、75、90、120、150、190 rpm， 螺旋直径D及转速圆整后的数值，还必须对填充系数进行验算 Kd=Q/47K 0D2 n t若按上式求出的Kd值在所推荐的范围内，则圆整后的D值与n值是适当的，当Kd值低于数值下限，则应降低螺旋转速5.螺旋输送机功率计算螺旋输送机输送物料时，功率消耗包括：物料与料槽底、壁、螺旋叶片表面的摩擦损耗；轴端轴承、中间轴承的内摩擦损耗；搅拌与破碎物料、 物料的提升及倾斜输送以及一些附加的阻力损耗。产生的附加阻力有：物料在中间轴承处，由于不可避免地发生物料的堆积现象，某些物料的

33、颗粒常常会被卡在螺旋叶片边缘与料槽槽壁之间的缝隙内，其中一些被卡的颗粒，可能还会受到挤压作用而结成硬壳等等，这些都能产生附加阻力。各种摩擦阻力可以用数学方法进行计算。但许多附加阻力则无法用数学方法计算出来，而附加阻力在总阻力中往往占很大比重，在计算螺旋输送机功率时，采用螺旋输送机使用中得出的总阻力系数进行计算。螺旋轴运转所需功率： N 0=Q（Lh士H） （kw） 为阻力系数， Lh为输送机水平投影长度 (m),H为输送高度 (m) 6.设计选择注意事项 螺旋轴应布置为受拉力构件。 螺旋轴一般采用无缝钢管制造，其尺寸由结构及焊接工艺决定，必要时进行强度校核计算。 中间轴承的设计选用应保证物料的

34、流通有效断面，不使物料堵塞。轴承宽度要适当，使螺旋中断距离减少，并应注意密封。对磨损性小的物料，采用滑动袖承可简化密封结构。对磨损性大的物料,则应用滚动铀承，采用较完善的密封结构。 螺旋叶片与机壳的间隙一般为69mm。第二节 流体输送机械流体输送机械 是利用流体载运物料的设备，载运物料的流体可以是水、其它液体和气体，这种设备广泛用于食品工厂果蔬原料、鱼和颗粒状、粉状物料输送。一、水力流送槽流送槽是利用液流动力，把球状或块状食品物料，从一地输送到另一地的输送装置。用于番茄、蘑菇、菠萝、土豆、柑桔、鱼等原料在加工过程中处理或输送。在输送的同时，还完成清洗和其它工艺操作。（一）流送槽的构造由具有一定

35、倾斜度的水槽、水泵、喷淋系统组成。水槽可用砖水泥或玻璃钢、钢制做。要求流送槽内壁光滑、平整，减小摩擦损耗，槽底可作成半圆形或矩形，多为半圆形，并设除砂装置。槽的倾斜度（即槽两端高度差与长度之比），用于输送时为0.0110.02，在转弯处为0.0110.015，用于冷却时，槽倾斜度为0.0080.01。为避免输送时形成死角，拐弯处的曲率半径应大于3m。用水量为原料的35倍，水流速度应大于0.50.8m/s之间。一般多用离心泵给水。工作时，槽体水位为槽高的75%。(二)主要参数的计算流送槽参数计算包括：流送槽生产能力、用水量和流送槽断面尺寸。 根据流体力学原理，流送槽内单位时间混合物的体

36、积流量Q等于混合物在槽内有效截面积F和流送速度V的乘积或物料流量和液体流量与物料密度之比 QF V =(W+q)/=q(m+1)/1000 （m3/s） VC(R i) 0.5 （m/s） q :物料流量 (kg/s), W:液体流量 (kg/s), :物料密度(kg/m3)约为1000, m :液固混合比 W/q i:流送槽倾斜度 C:粗糙系数（槽壁粗糙度和横截面形状确定）C=6m(m-1.1)/(m+1.1) R:水力半径，即水浸面积与水浸周边长之比 经变换可得：q=1000F (R i) 0.5 6m(m-1.1)/(m+1.1) (m+1) (kg/s) 依上式可以决定流送槽的生产能力

37、、用水量和流送槽尺寸。 为保证原料不沉积：无原料时，槽体供水流速V0= m V /(m+1) （m/s）二、真空吸料装置真空吸料是一种简易的流体输送方法，凡有真空设备都可实现流态、半流态产品输送和提升，特别适宜于酱类或带有固体的物料输送；而用泵输送时，料液粘度大，具有腐蚀性，只能采用耐腐蚀和不易堵塞的泵才行。使用真空吸料装置则可解决没有特殊泵时的输送问题。但真空输送的距离和高度都不大，输送效率较低 。(一)工作原理图所示为真空吸料装置示意图，真空泵将密闭贮存罐3内的空气抽出，而形成一定真空度。由于贮料罐3与相连的料槽1之间具有一定的压力差，压力使物料由料槽1经管道2输送到贮料罐3中，实现了物料

38、从料槽1至贮料罐3的输送。图1(二)主要构件 真空吸料装置组成较为简单，主要由管道、罐体容器和真空泵所组成。也可直接利用密闭的输送管道，再安装一台真空泵就可进行真空吸料输送。1.水环式真空泵结构 水环式真空泵是真空系统中最常用的一种真空泵，结构如图所示。主要由泵体和泵壳组成。泵体由一个呈放射状均匀分布的叶轮和轮毂组成，叶轮偏心安装于泵壳内。2.工作原理 启动前，工作室内注入适量水，工作时，电机驱动叶轮转动，叶轮带动叶片间的水一起转动，水在离心力作用下被甩至泵壁形成一个旋转水环，水环的外部表面与轮壳相切，沿箭头方向旋转的叶轮，在前半周中，水环内表面渐离开叶轮，叶片间的空隙增大，形成一定负压，当气

39、压小于贮料罐压力时，贮罐中的空气从吸气口吸入，使罐内形成一定的真空度。后半周，水环内表面逐渐靠近叶轮，叶片间的空隙逐渐减小，叶片间的空气被压缩，当气压大于大气压力时，气体则从排气口排出。周而复始而达到抽真空的目的。水环泵的整个 工作过程分为进气、压缩、排气三个连续阶段，叶片间的工作室相当于气缸，水环类似活塞，其工作原理相当于圆柱活塞作往复运动，使叶片间工作室压力发生周期性变化。水环泵正常工作时必满足：叶轮与壳体偏心装，工作室内保持一定量的液体。 3.泵体用铸铁制造，其上设有吸、排气口，下有放水螺栓，泵体用填料函密封。泵体侧面有螺纹孔，用来接管向泵内充水。4.叶轮也由用铸件制造，12片叶片呈放射

40、状均布。叶轮用键与泵轴相接。轴用优质碳钢制成，轴端以滚动轴承支撑。通过联轴器与电机轴连接。5.水环泵结构简单、紧凑，易于制造，操作可靠，排气均匀。但因高速运转，水的冲击使泵体和叶片容易磨损，需经常更换，功率消耗也较大。(三)真空吸料装置计算在图1中取料槽口截面A-A和排料管截面B-B。取lN料液，列出在其间流动的能量衡方程式 (柏努利方程)： mgh1+mPa/+m Va2/2=mgh2 +mPb/+mVb2/2 h1+Pa/g+Va2/2g=h2+Pb/ g+Vb2/2g+h(AB) Pa为大气压力（Pa） Pb为贮料罐压力（Pa）为物料的密度（kg/m3） Va为料槽截面A-A处的流速（m

41、/s）。与管道截面流速相比其值很小，计算时可取Va =0。 Vb为排料管截面BB处的流速（m/s） h(AB)为截面（A-A）（B-B）之间管道阻力 h2-h1=H=(Pa-Pb)/g +(Va2- Vb2 )/2g -h(AB) 若取流速Va,、 Vb =0，则阻力h（AB）=0，某一真空度下物料提升的最大高度Hmax=(Pa-Pb)/g (m)Pa-Pb）即为贮料罐3的真空度，当已知物料必须提升的高度时，可用上式求出真空系统的真空度，并用此数据选择真空泵。 流速方程式Vb=4G/3600d2 G为流量（kg/h） d为管径（m）用上式可根据流量和流速求出输料管径。但在实际生产设计计算时，住

42、往要考虑料液中含有固形物对输送过程的影响，为避免管道堵塞，选择管径时，用流速校正系数校正。求取实际管径用的速度VB。VB=Vb （m/s） 为流速系数，常取0.350.4用柏努力方程式求VB时，取h(AB) =0Vb= 2g (Pa-Pb)/ g -H0.5=4.43 (Pa-Pb)/ g-H0.5VB=4.43 (Pa-Pb)/ g-H0.5 （m/s） 三、泵液体输送在食品加工中具有重要的地位，被输送的物料有牛奶、果汁、糖浆原料和水等。食品液体，种类繁多，性质差别较大，使得输送问题变得更为复杂。液体的粘度范围很宽，低粘度的水、油溶液，高粘度的巧克力浆等；再如输送酱油、醋及果蔬汁等原料时，存

43、在不同程度的腐蚀性；含脂食品易于氧化；营养丰富的食品又是微生物生长的温床。为保证食品卫生，要求输送机械凡与食物接触的部分必须采用无毒，耐腐蚀材料，而且结构上要有完善的密封结构，同时应易于清洗。这些都是液体食品的特殊性对输送机械提出的要求。1.叶轮式泵 凡是依靠高速旋转的叶轮对被输送液体作功的机械，均属于此种类型的泵。如各种形式的离心泵、轴流泵、旋涡泵等。2.往复式泵 利用泵体内往复运动的活塞或柱塞的推挤对液体作功的机械。属于这种类型的泵有活塞泵、柱塞泵或隔膜泵等。3.旋转式泵 依靠旋转运动的转子对液体作功的机械。属于这种类型的泵有齿轮泵、罗茨泵、螺杆泵、滑片泵等。（一）离心泵离心泵是典型的径流

44、式泵，是使用范围最广泛的输送液体机械之一，不但可以输送简单的低、中粘度溶液，也可以输送含悬浮物或有腐蚀性的溶液。1.离心泵的工作原理离心泵的工作原理如图所示。 泵轴1上装有叶轮，叶轮上设置有弯曲的叶片2，叶轮之间形成液体通道。泵轴受外力作用，带动叶轮在泵壳3内旋转。液体由入口4沿轴向垂直进入叶轮中央，并在叶片之间通过而进入泵壳，最后从泵的液体出口5沿切线排出。离心泵多用电动机带动。开动前泵内要先灌满所输送的液体或水，启动后，叶轮旋转，叶轮内的液体在离 心力作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，以很高的 度流入泵壳，并在壳内减速，经过能量转换，达到较 高的压力，然后从排出口进入管路。叶轮内的流体被

45、抛出后，叶轮中心处形成真空。泵的吸入管一端与叶 轮中心处相通，另一端浸没在被输送液体内，在料槽 液面压力与泵内压力的压差作用下，液体经吸入管进 入泵内，填补被排出液体的位置。只要叶轮的转动不 停，离心泵便不断地吸入和排出液体。离心泵启动时，如果泵壳与吸入管路内没有充满液体，则泵内充满空气，由于空气的密度远小于液体的密度，而不可能产生较大的离心力，致使叶轮中心处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。此时，虽启动离心泵，但不能输送液体，此种现象称为气缚。2.离心泵的基本构成典型离心泵的结构(如图所示)，主要由泵体、泵盖、轴、叶轮、轴承、密封部件和支座等构成。由原动机带动固定在轴的叶轮旋转，使叶轮中的液

46、体获得能量 (包括压力能和动能)。为防止液体从泵壳等处泄漏，在各密封点上分别装有密封环或轴封箱。轴承支持着转轴。整台泵和电机安装在一个底座上。对整台泵的综合要求：结构紧凑、工作可靠、检修方便、安全耐用。3.离心泵的基本类型离心泵的类型很多，通常可按下列方法分类分为单吸式和双吸式两种。双吸式泵在叶轮两侧都设有吸入口，液体从两面进入叶轮，因此在同样条件下比单吸式泵流量增加1倍；转子承受的轴向推力基本平衡。单级泵和多级泵 。同一泵轴上串装两个以上叶轮的泵称为多级泵，叶轮数多可使液体获得足够的能量以达到较高的压头。4.离心泵的主要部件离心泵主要的部件是叶轮、泵壳与轴封装置。（1）叶轮叶轮将原动机的机械

47、能传送给液体的部件，提高液体的静压能和动能。离心泵叶轮内设有612片叶片。叶轮通常有四种类型:闭式叶轮、叶轮两侧带有前盖板及后盖板。这种叶轮效率较高，应用最广，但只适用于输送清洁液体；第二种为半闭式叶轮、吸入口侧无前盖板；第三种为开式叶轮:开式叶轮适用于输送浆料或含有固体悬浮物的液体，因叶轮不装盖板，液体在叶片间运动时易产生倒流，故效率较低；第四种为双吸叶轮,适用于大流量泵。（2）轴封装置轴封的作用是防止高压液体从泵壳内沿轴的四周漏出，或外界空气从相反方向进入泵壳内。常用的主轴与泵壳之间的轴封装置有填料密封和机械密封两种。离心奶泵所采用的是不透性石墨端面密封装置。（3）泵壳离心泵的外壳多成截面

48、逐渐扩大的蜗牛壳形通道。叶轮在泵壳内沿蜗形通道逐渐扩大的方向旋转。由于通道逐渐扩大，以高速从叶轮四周抛出的液体便逐渐降低流速，减少能量损失，并使部分动能有效地转化为静压能。所以泵壳不仅是一个汇集由叶轮抛出液体的部件，而且本身又是一个能量转换装置。5.泵的主要参数计算泵的主要性能参数包括：压头 (扬程)、流量、转速、功率和效率等。（1）压头泵的压头（扬程）是指单位重量液体通过泵所获得的能量增值。在工程单位制中，常以米为单位，压头的符号常用H来表示。（2）流量：泵的流量是指单位时间排出的液体量Q（m3/h）。（3）泵的功率：泵在单位时间内对液体所作的功，称为有效功率P。 P=HQg （w） 式中

49、P:泵的有效功率（W） H :泵的压头（m） Q :泵的流量 （m3/h） :液体密度（kg/m）（4）轴功率：驱动机构传给泵轴的功率称为轴功率，用P轴表示。（5）效率：指泵的有效功率与轴功率之比， 若泵效率已知，则泵的轴功率为： P轴=HQg/（w） 泵流量、压头、功率与泵的结构有关，可根据说明书的性能曲线图选用。（二）往复泵的原理与结构1.往复泵的类型往复泵的类型根据液力形式来分有活塞泵、柱塞泵、隔膜泵等几种。2.往复泵的原理与特点往复泵是一种容积式泵。主要由泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀组成。缸内活塞与阀门间的空间称为工作室。当活塞由左向右移动时，工作室容积增大，形成低压，可将贮液池

50、内的液体经吸入阀吸入缸内。在吸入液体的同时排出阀受压差的作用而关闭。活塞移至最右端 (右死点)，吸入行程结束。活塞向左移动时，泵缸内的液体受挤压，压力增大排液，排液结束，完成一个工作循环。 往复式泵是靠活塞对液体直接压缩做功，将能量以压力能的形式直接传给液体，这与离心式泵有着本质的区别。因而离心泵的流量可以任意调节，而往复泵的压力随流量减少急剧增大，使用时必须注意。往复泵的主要特点为：(1)往复泵的流量只与泵的几何尺寸和活塞的往复次数有关，而与压头无关。(2)往复泵的压头与泵的几何尺寸无关，液体压力取决于排料压力，与泵体的机械强度和原动机的功率有关。如排液口堵塞，往复泵的压头可达任何压力。(3

51、)往复泵的安装高度也与当地的大气压、液体的性质和温度有关，故吸入高度也有一定的限制，但泵内无须充满液体。(4)往复泵不能用管路阀门调节流量，一般采用回路调节装置。 因此，往复泵适用于小流量、高压头的场所，也适合输送高粘度液体。往复泵的瞬时流量是不均匀的，单缸泵的流量脉动与活塞的加速度有相同波形，多缸泵的瞬时流量等于同一瞬时各缸瞬时流量之和。缸数增多脉动减小，奇数缸效果比偶数缸好。3.柱塞泵 柱塞泵在食品工业中主要用于干制的粉状食品的压力喷雾干燥及液体食品的高压均质。加工工艺要求供料的压力达数十MPa，所用高压泵为三柱塞式往复泵，传动部分由齿轮减速器、3个曲柄销互成1200的曲轴、十字头、连杆 及箱体组成。 泵体部分由液缸、阀、柱塞及填