螺旋输送机转动过程中产生振动的原因分析

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　　螺旋输送机要求的工作转速较高，一旦其转子(主轴与输送螺旋叶片构成的螺旋体)的转速选取不当，或螺旋体的刚度不足，或制造的螺旋体的平衡性能较差，则运转时将会产生强烈振动。不仅对输送机的输送能力、功率消耗、机械效率、物料破碎率、螺旋叶片的磨损等工作性能产生较大影响，严重时甚至根本无法工作。这里我们将螺旋输送机产生振动的原因进行解析并提出相应的解决办法。
　　虽然螺旋输送机的计算方法、计算公式及其转速下限早已被给出，但由于这些计算方法并未论及转速对其振动和工作性能的影响。而且，在设计计算中，转速与螺旋叶片的外径、根径、螺距、螺旋升角等参数是关联参数,需要根据经验系数进行确定。因此，当应用现有方法确定转速时，其设计结果常常不能令人满意。因此，有必要研究快速螺旋输送机的转速对其振动及工作性能的影响，为确定合理的转速提供更为可靠的依据。
　　由于其螺旋体是由主轴和螺旋叶片构成的，而螺旋叶片绕着主轴呈周期性对称布置特征，且单位长度的螺旋叶片的质量一般远小于在同一位置上的主轴的质量。所以，可将输送螺旋体近似为一均匀梁用。其单位长度的分布质量密度，对实心轴为式中，S―螺距；而且，可将螺旋叶片简化为在主轴外侧的当量圆环，以此计算其惯性矩。设该圆环内径为D 。
　　作为均匀梁的螺旋体，除启动和停机时，其振动属于稳态振动，与时间无关。故它属于连续介质的稳态振动，考虑自重和连续分布的离心力的作用，快速螺旋输送机根据其安装形式：垂直安装和倾斜安装，以及其长度的不同，可将螺旋体两端的支撑情况分为：两端铰支和一端固支、另一端自由。由此可确定其边界条件和对应的固有频率。
　　螺旋输送机的振动与转速设计对于倾斜式快速螺旋输送机，为了避免螺旋叶片与机筒内壁产生直接摩察，则其输送螺旋体两端宜采用铰支支撑。而垂直提升时，宜采用一端固定，一端自由的形式。我们知道当螺旋体的角速度接近其固有频率时，将产生强烈振动。当螺旋体的角速度等于固有频率时，将产生共振。螺旋输送机的共振转速分别为：如果螺旋体的转速接近共振转速时，产生的强烈振动将会破坏物料的稳定流动，将会导致料流的紊乱、回料和螺旋叶片与机筒之间的间隙的快速变化。所以，这将使得螺旋输送机的输送能力和机械效率下降，而功耗增加。
　　同时，使物料在螺旋叶片和机简之间的破碎率出现大的增加。而当螺旋体的振动为多波形振动时，输送机内物料流的稳定流动也将受到其影响，增加破碎率。因此，螺旋体的转速不宜过高。因此，将可使快速螺旋输送机的转速和主轴刚度(轴径)设计更为合理，可避免设计和制造的螺旋输送机产生较强振动现象，提高其工作性能。
　　控制快速螺旋输送机振动的措施振动现象是快速螺旋输送机设计制造中容易遇到的问题。为解决该问题，根据上述分析知，可采用下列措施消除或有效地降低其振动程度：
　　(1)调整转速，使之远离共振区。
　　(2)减小螺旋体长度。共振转速与螺旋体的长度平方成反比。
　　(3)设置中间支撑。和减小螺旋体长度有类似效果，只是其共振转速的计算稍微复杂，但该措施往往是方便而有效的方法。如螺旋输送机在粮食行业的输送中，若降低转速将影响产量；而增大转速，则引起粮食破碎率和功耗增加。所以，采用增设螺旋体中间支撑，保持其它设计参数不变，使计算长度减小一半，结果使原来的剧烈振动变为感觉不到振动。
　　(4)由于快速螺旋输送机负载运转时，机内物料流量变化较大,故为简化问题的数学分析，对其振动现象和转速设计的探讨采用空载状态。虽然这与负载状态有一定差别，但负载运转时，物料流对螺旋体的振动相当于振动阻尼，它将使振动减弱。所以，按本文提出方法设计的转速在负载状态也不会产生较大振动。
　　(5)从上述结果可以看出，快速螺旋输送机的共振区和振动强烈程度不仅受转速影响。而且，与螺旋体的长度、抗弯刚度有关，尤其是螺旋体的长度影响更大。而中间支撑可方便地改变其长度的影响，故在设计中可灵活地利用中间支撑有效而方便地控制螺旋输送机的振动现象。