半封闭螺旋输送机运动量及几何参数确定

1 半封闭螺旋输送机的应用
F3200/17.5/27F 型放顶煤液压支架与半封闭螺旋输送机配套使用如图 1 所示，F3200/17.5/27F 型放顶煤液压支架，以两架并行为例，每架支架又分为前支架和后支架，在运输顺槽端头布置支架，放煤依靠后支架尾部梁的开启，在两架靠近煤层底板侧铺设转载运输机。将煤放落到超短刮板机上并转运到顺槽转载机上。同时在前支架中布置扩巷操作，破落的煤体用半封闭螺旋输送机转运到顺槽转载机上。
2 基本构造及工作原理
半封闭螺旋输送机由带有螺旋叶片的传动轴在一半封闭的弧形槽内旋转，使工作面的松散煤体受到螺旋叶片法向推力的作用，其径向分力和叶片对煤体的摩擦力，有可能带着煤体绕轴转动，但由于煤体自身重量及对弧形槽的摩擦力和开放侧煤体作用力的共同作用缘故，才不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着弧形槽轴向移动。煤体输入可在螺旋体长度方向任意位置，煤体输出在螺旋体端部，图 2 所示。
3 物料的运动分析
当螺旋面的升角为 α 并在展开的状态时，螺旋线用一条斜直线表示，则旋转螺旋面作用于半径为 （r离螺旋轴线之距离）处，物料颗粒 A 在力 P 的作用下，在料槽中进行着一个复合运动，即具有圆周速度 v圆和轴向速度 v轴，其合成速度为 v合，图 3 中 φ 角是由物料对螺旋面的摩擦角 ρ及螺旋表面粗糙程度决定的。对于一般冲压而成或经过很好加工的螺旋面，可以不考虑螺旋表面粗糙程度对 φ 角的影响，此时则认为φ≈ρ。
    由（1）、（2）式可绘制速度 v圆、v轴随半径而变化的曲线规律。由图 4 可得出螺旋叶片断面的速度分布规律有：
    ①物料输送的圆周速度 v圆内大外小，轴向速度v轴内小外大，一方面增加了功率的消耗，另一方面也对物料的输送起着不良的影响。
    ②在靠近螺旋外侧的物料，其轴向输送速度v轴要大于圆周速度
圆。
4 物料填充系数 φ 的确定
    在料槽中，物料的充填系数也影响输送过程和能量的消耗。图 5 说明，当充填系数较小（即 φ=5%）时，物料堆积的高度低矮且大部分物料处于靠近槽壁而具有较低的圆周速度，运动的滑移面几乎平行于输送方向。物料颗粒在输送方向的运动要较圆周方向显著得多。
    所以，这时垂直于输送方向的附加物料流不严重，单位能量消耗也较小。但是，当充填系数提高（即&phi;=13%～40%）时，则物料运动的滑移面将变陡。此时，在圆周方向的运动将比输送方向的运动强，导致输送速度的降低和附加能量的消耗。因而，对于螺旋输送机来说，物料的充填系数并非可无限增加，相反取小值有利，一般取&phi;<50%。
5 螺距的确定
    螺距的大小也直接影响物料的输送过程，如果充填系数不变，当螺距不同时，则物料运动的滑移面亦随之改变。如果改变了充填系数，则必导致物料运动速度分布的变化。所以，应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量间的适当分布关系等两个条件，来确定最合理的螺距尺寸。物料颗粒 A 所受螺旋面在轴向方向上的作用力为。
    分析表明：对于较小的充填系数，螺距可偏于取大值；反之，对于较大的充填系数，应取较小的螺距值
6 螺旋转数的确定
    一旦螺旋转速超过临界转速，起到搅拌物料而不是轴向推进的作用，物料就会产生垂直于输送方向的跳跃翻滚，而螺旋转速低时，阻滞物料颗粒运动的影响并不显著。因此，为了避免这种现象的产生，物料所受向心力与自身重力应该满足许多条件，螺旋的转速不得超过其临界转速。尽量避免降低物料输送效率，浪费能源，加速设备磨的情况出现。