摘 要 螺旋输送机在工业生产中使用广泛，由于其设计参数比较多，在实际设计中就应该从具体项目函数以及条件出发进行设计以实现优化设计的目的。螺旋输送机在工业生产中的地位不可忽视，其工作效率和性能直接影响着工业项目的质量。因此，优化和改进螺旋输送机势在必行。

关键词 螺旋输送机；优化研究；改进

中图分类号：TH224 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0179-01

螺旋输送机是工业中常用的连续输送机械，螺旋输送机是利用其螺旋体的旋转运动实现输送功能的，是现代化生产和物流运输中不可缺少的一个设备，而且在国民经济各个部门中也得到了广泛使用，涉及到的行业领域众多，例如，冶金、采矿、建材和码头等[1]。螺旋输送机主要输送大型货物，诸如矿石和煤炭等等。在水泥业中，螺旋输送机不仅承担着输送水泥原料的功能还能够进行工艺处理，例如进行混合和搅拌等。这种输送机设备的型号比较多，结构的差异也很大，加上其众多设计参数中相互影响，使得其设计十分复杂和困难。如果设计和选择不当，对于整个输送机的工作效率和性能都有很大的影响。本文对优化研究和改进螺旋输送机进行了分析。

1 螺旋输送机的优化研究

随着制造技术的发展，螺旋输送机的应用更加的广泛，工业对输送机的性能要求也有所提高。传统的设计已经无法满足当前对螺旋输送机的设计要求，因此，采用合理科学的设计方法优化螺旋输送机很有必要。

螺旋输送机的主要是由螺旋轴、螺旋片、机壳、轴承等零件构成[2]。

优化设计是指在一定的约束条件下满足水要求，使用优化计算方法，合理的确定设计参数。优化设计的核心是在建立数学模型的基础上选择合适优化防范进行求解。在工程机械优化设计中，设备的体积、成本以及性能等等都是设计的目标，而优化设计的目的就是能够使得这些设计参数达到最佳化使得设计目标最优化。通过优化设计不仅能够提高设备的性能，而且还能够提高其效率，减少制造的成本。因此，在机械工程中优化设计的地位不可小觑。

1.1 目标函数设计和约束条件

变量设计：螺旋输送机的螺旋体的尺寸有以下几种，空心轴外径（D），内径（d），螺旋叶片直径（Dm），螺距（S）以及长度和叶片的厚度。

目标函数：在满足输送机的使用要求基础上，要减少螺旋体的质量以实现节约材料和减少成本的目的，而且还要能够方便移动设备。因而，最小质量的实现是目标函数，最大输送功率是约束条件。以下是螺旋输送机的约束条件。

功率限制条件：螺旋输送机功率应该要低于电机的功率，也就是：

g1（x）：N0

其中N表示电机的额定功率，N0表示输送机启动动率。

刚度限制条件：输送机的挠度应该低于许用值：

g1（x）：fmax<[f] （2）

式中的fmax表示螺旋输送机的最大挠度，[f]表示最大的许用挠度。

转速限制条件：为了避免机器的振动以及物料的破碎料，对于螺旋输送机的转速也要加以显示：

g1（x）：<[n] （3）

其中n代表的是输送机的转速。

扭转强度限制条件：螺旋输送机空心轴应该承担的剪应力要低于材料的最大应力：

g1（x）：tmax<[t] （4）

输送效率限制条件：由于螺旋输送效率较低，为减少其消耗既要对其输送的效率加以限制。

g1（x）：h>[h] （5）

h表示输送机输送的功率，[h]表示其允许的最小输送效率。

边界条件限制：边界条件限制包括空心轴内径以及外径，叶片长度和厚度等。对于这些边界条件也要加以限制以实现输送机功率的提高。

1.2 设计优化算法

复杂而多的螺旋输送机参数使得常规设计中很难实现最佳值的搭配，为了保证其安全通常的设计准则都十分保守以至于质量在增加的同时也提高了成本。因而，可以根据数值迭代法建立目标函数以及约束条件进行求解。数值迭代法在螺旋输送机中的使用能够使得求解的难度降低且提高求解的效率。其基本步骤如下。

从某个初始点X沿着规定的方向d1以最佳的步长a1求得目标函数的极值，然后获得一个新的设计点X1。X1=x+a1d1

再从新的设计点X2出发沿着规定的方向d2获得新的最佳步长a2然后获得第二个新的设计点X2。X2=X1+a2d2

重复以上的迭代过程就会得到公式X（k+1）=X（k）+a（k）d（K）。通过这个公式能够计算出设计的最佳精度。

2 改进意见

为了避免螺旋输送机中有结块，在长时间的停机中要清楚稳流箱中的物料。其次，如果稳流段为圆管外壳时其长度上要留有检修空间。另外，在改进输送机稳流箱的上盖时应该设计一料位计和传动部分的联锁，避免物料满后造成设备停机[3]。最后，如果箱内有加挡板，那么就要考虑传动的动率是否能够承受螺旋阻力。

3 结论

螺旋输送机是利用其螺旋体的旋转运动实现输送功能的，是现代化生产和物流运输中不可缺少的一个设备，而且在国民经济各个部门中也得到了广泛使用，螺旋输送机在现代工业中的地位越来越受到重视。螺旋输送机在工业生产中使用广泛，由于其设计参数比较多，在实际设计中就应该从具体项目函数以及条件出发进行设计以实现优化设计的目的。螺旋输送机在工业生产中的地位不可忽视，其工作效率和性能直接影响着工业项目的质量。因此，优化和改进螺旋输送机势在必行。结构简单且管理方便的螺旋输送机能较好的完成输送工作，但是其也存在一定的不足，例如，容易导致物料破碎且消耗的功率较大。对此，本文针对这些问题提出了一些优化设计和改进方法。由于笔者能力有限，在研究中有不足之处还望加以指正。

参考文献

[1]孟庆琳.盾构螺旋输送机承压输送机理研究及控制中的应用[D].大连理工大学，2012.

[2]王铁流，郭晓梅，张青娥，蔡杨.螺旋输送机螺旋体的有限元分析与优化设计[J].煤矿机械，2012（12）：14-16.

[3]尹忠俊，孙洁，陈兵，张连万.开式螺旋输送机输送机理分析与参数设计[J].矿山机械，2010（11）：66-71.

[4]张想.螺旋输送机输送机理分析[J].机械设计与制造2012（12）：55-61.

[5]王松.螺旋输送机输送机参数设计概要[J].制造业自动化，2011（07）：96-101.

作者简介

石文斌（1985-），男，助理工程师，本科，研究方向：机械设计及其自动化。