食用菌培养料装袋机中螺旋输送器的设计

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螺旋输送器是现代生产和物流输送的连续输送装置，广泛用于粮食、饲料、化工、食品、矿石、煤炭、冶金等方面r- 。食用菌行业，螺旋输送器主要用来输送食用菌生产所需要的培养料。目前，我国食用菌生产机械化程度较低，有关装袋机中螺旋输送器的报道很少，即使《机械设计手册》口l中也没对食用菌装袋机方面进行说明。本文在研究食用菌培养料(以棉籽壳为例)特性的基础上，对其螺旋输送器进行参数和结构设计。

1 螺旋输送器的工作原理食用菌装袋机中的螺旋输送器，主要用于培养料的输送和混合，输送长度较短、水平输送。-般采用实体螺旋叶片的等螺距单头普通螺旋输送。见图1，它由螺旋轴和套筒组成，螺旋轴的-端与驱动装置相联，并在套筒顶部开有进料口，螺旋轴的另-端为出料口。其工作原理：培养料从进料口喂人，螺旋轴转动时，培养料在螺旋叶片法向推力 和摩擦力 的作用下，有可能使培养料绕轴1转动；但由于培养料自身重力和套筒对培养料的摩 -机架；2-轴承；3-进料口；用： !竺图 图 绕轴转动，而是沿着套筒 - - 。

2 螺旋输送器的主要参数设计螺旋输送器设计中，需要确定的主要参数有：螺旋直径、螺旋轴直径、螺旋节距、螺旋轴转速等。这些参数的好坏直接关系到装袋机的生产率，也会影响到以后菌袋的发菌、出菇的-致性和整齐性。

2.1 螺旋直径 的确定螺旋直径 是按食用菌料袋的尺寸确定，可将螺旋直径和套椭别设计成相应的不同规格。料袋规格以袋(宽X长)150 minx400 mm为例，可选用外径Do：85.5 mm，壁厚4 mm的钢管作为套筒。螺旋直径应稍小于套筒内径，使二者之间有-定间隙；间隙愈小，结构愈精确，愈能减少磨损和动力消耗；-般间隙为6.0～9.5 mm，选取9.5 mm。经计算得螺旋直径 为58.5 mm，圆整为60 mnl。按料袋的实际长度和料斗的下 口宽，可确定螺旋长度 为700 mm。

2.2 螺旋轴直径d的确定- 般螺旋轴直径： f0.2～0.35)D. (1)式中：系数取0.2，则得螺旋轴直径：d12mm。

2.3 螺旋螺距 的确定确定螺旋螺距5时，先应考虑培养料与螺旋叶片的摩擦关系，应使物料在螺旋轴颈处的轴向速度要大于零，以保证培养料在套筒内沿轴向移动。经推算，螺距s与轴径d之间须满足 ≥，5/1T。还应考虑培养料速度的各分量间的合理分布问题，即既要使培养料有旧能大的轴向输送速度，又要使螺旋面上各点物料的轴向速度大于圆周速度，由此推得，螺距5与螺旋直径 的关系为5≤1T tan(45- .-般情况下，当螺旋水平布置时，螺距计算式为：S(0.75-1.2) (2)选取系数：O。75，则得螺距545/lm。

实践表明，本文设计的螺旋器结构满足上述两条件的要求。

2.4 螺旋轴转速 /7的确定螺旋轴转速对输送量有着很大影响，螺旋轴转速越大、输送量就会越大，从而提高机器的输送能力；反之会降低输送能力。但螺旋轴转速也不宜过大，当超过-定的极限值时，培养料会因较大离心力而被向外抛，导致增加摩擦、降低输送量，严重时无法完成输送任务。因此，为使物料平稳输送，需将螺旋轴转速限制在-定范围内。根据试验，螺旋轴的极限转速为：～ 2/- ～ 收稿日期：2013-03-11作者简介：贾爱莲(1974-)，女，d64L-g-A ，讲师，硕士，研究方向：工程图学及农业工程技术与装备方面的研究。E-mail：jailian04C，ahoo.C011舢 。

· 79·第4期(总第134期) 机 械 管 理 开 发式中：‰ 为螺旋轴的极限转速； 为螺旋直径；岛为培养料综合特性系数，查表可得棉籽壳培养料的综合特性系数为55。故可求得螺旋轴的极限转速为‰ 224 r/min。

2.5 输送能力 0的确定输送能力决定了螺旋输送器每小时的输送量H ：Q47D Snipe. (4)式中：Q为螺旋输送器的输送能力，kg/h；D为螺旋直径，m；S为螺旋输送器的螺距，rn；n为螺旋轴转速，r/min；P为培养料的容重，测得湿棉籽壳混合培养料容重为p770 kgCm ； 为培养料的填充系数，取 0.5；c为螺旋与水平方向的夹角系数，取c：1～各参数代人式(4)算得螺旋器的输送能力为Q656.6 kg，h。据经验，每个菌袋装料约2 ，每小时可装袋约328袋，若用人工至少需要3人才能完成。

2.6 螺旋推料所需功率的确定螺旋输送器所需功率是用以克服工作过程中的耗能阻力；培养料与套筒之间的摩擦力；培养料与螺旋面之间的摩擦力；以及轴承的摩擦阻力等。这些阻力难以精确计算，可按实践经验选择阻力系数。水平螺旋输送的器功率算式为：. (5)式中： 为螺旋推料所需功率，kw；Q为螺旋输送器的输送能力，kg/h；L为螺旋长度，m；09为输送阻力系数，据经验取 3～各参数代人式(5)算得螺旋推料所需功率为 0.376 kW。

3 螺旋输送器的结构设计要求1)螺旋叶片的结构要求：螺旋叶片的工作表面上，按照仿生学原理 朋布置-些凸起(2 mm左右)，并按螺旋线规律排列多条，提高生产率。

2)进料口的设计：进料口是在研究培养料摩擦特性的基础上确定其结构和形状的。据摩擦力学理论，料斗的侧壁倾角应大于55。，防止培养料粘附在料斗壁上造成培养料的堆积和架空，有利于培养料的下滑流动 ▲料口高度为300 rflm，上口宽度450 mm，下口宽度300 mm。

3)螺旋轴和叶片材料的选用：由于培养料中添加了菌丝生长所需的无机盐类物质，对金属有较大的腐蚀性；实际生产中，螺旋轴、叶片、套筒材料宜采用耐摩耐腐蚀的调质钢，防止被培养料腐蚀 ，以延长使用寿命。

4 结 论1)设计了食用菌装袋机中螺旋输送器的主要工作参数：螺旋直径D60 ram；螺旋轴直径d12 mm；螺距S45 mm；螺旋轴转速/224 r/min；螺旋输送能力p656.6 kg/h；螺旋推料所需功率Po0.006 26 kW。

2)食用菌装袋机中螺旋输送器的结构方面，根据仿生原理，在螺旋叶片的工作表面上设计了按-定规律排列的凸起，有效控制培养料装袋密度；据摩擦力学理论，设计料斗壁倾斜角为75 o，料斗内培养料无架空和堆积现象发生，输料速度快，显著提高生产效率。

3)设计的螺旋输送器具有结构简单紧凑、作业性能好，生产效率高的优点。不过，食用菌装袋机中螺旋输送器在生产实践中，由于培养料的种类繁多，且原料的特性也因产地、湿度、处理方式等因各不相同；因此，在确定螺旋输送器的设计参数时，要从输送物料的特性人手，经过多次反复的生产实践才能确定-些设计参数，才能设计出符合物料特性和满足生产实践的螺旋输送器。