安徽省交通勘察设计院有限公司 安徽 合肥 230011
摘要：近年来，节能与环保作为当今社会广泛关注的问题，在港口装卸行业表现尤为突出。经济的飞速发展促使港口装卸设备的必须朝着大型化、专业化、自动化的方向发展，传统的间歇式抓斗卸船设备由于能耗高、环境污染大已经逐渐不能适应时代发展的要求，螺旋卸船机在此背景下应运而生，它生产率稳定，能量利用系数高，连续输送的方式易于实现整条生产作业线的自动化；同时由于是封闭式输送，对环境的污染小，所以螺旋卸船机的广泛应用对节能和环境保护都有重要意义。
关键词：螺旋卸船机；取料装置；垂直螺旋；OD轴承；
一、前言
螺旋式连续卸船机，采用阿基米德轴向等径螺旋输送管运送散货，可以在一台设备上分时进行多种散货的卸船作业，因此又称为多用途卸船机。从船舱中取料、出舱、上岸的部件、机构连成一体，卸船作业时，散货的运送状态呈流动状态，实现了真正意义上的连续作业。货物在密闭的管道中流动，所以能有效地防止货物被污染，同时也保证了货物不污染环境。设备工作时，可进行远距离遥控操作，避免了人体与货物的接触，也就实现了有效保护。因此螺旋式连续卸船机被公认为现代化散货码头的标志性设备。
二、典型螺旋卸船机分类
螺旋卸船机常用型式根据喂料型式、螺杆型式，一般来说主要有四种：
(1)OD轴承式螺旋卸船机 (2)吊轴式螺旋卸船机
(3)L型取料头螺旋卸船机 (4)分段式螺旋卸船机
三、不同型式螺旋卸船机介绍及其优劣分析
1、OD轴承（外约束轴承）式螺旋卸船机
该机型是目前在国内使用最多的一种螺旋式卸船机，主要应用在散装水泥、水泥熟料、粮食、散装化肥、煤炭等卸船。
外约束轴承（OD轴承）技术是一种相对成熟的解决方法。其主导意图是，首先是对约束部位的螺旋叶片的外圆周面作强化处理和耐磨处理（如镶嵌硬质合金块等）形成约束外表面，其次是在约束部位外管的内表面也进行强化处理，形成约束内表面，内外表面配合使用，形成滑动形式的轴承。主要优点为效率稳定、结构重量轻、司机操作方便劳动强度低、无货损、环保性能好，由于OD轴承及螺旋全程贯通，物料通过性能好。
此型式螺旋卸船机的主要易磨损部件是输送螺旋与垂直螺旋输送机的中间支承轴承。由于螺旋与物料的相对滑动、中间轴承中支承螺旋边缘与轴瓦之间的相对滑动是难以避免的，螺杆寿命相对较低。采用OD轴承制造安装精度难以保障，设备的可靠性不高,维修保养需要的时间长，给设备的管理带来不便。
2、吊轴承式螺旋卸船机
此机型与之前所述机型最大区别是对于垂直螺旋管内螺纹的固定方式不同，是采取被称为吊轴承的办法来解决内螺旋的挠性问题，这种方法在其他领域的设备上已有使用。由于支撑部位采用滚动轴承，易精确定位，易润滑，故此方案优点是对内螺杆的稳定性好，内螺纹杆变形较小、造价低，可靠性高。
主要缺点是由于吊轴承是有支撑辐条和轴承座组成，为固定式结构，故该处无法安装螺旋状叶片，也就是说无法形成上下贯通的完整的螺旋体。物料通过下部螺旋转速产生的离心力向上的分力在克服物料重力和摩擦力后，落到上部螺旋上以完成上下螺旋物料的接力。当物料的流动性差（即安息角较大的情况下）的情况下，设备极易在吊轴承处形成料堵现象，严重时，会因为堵死而无法使用。
采用吊轴承的螺旋卸船机存在的主要缺陷是积料及堵料现象无法有效解决，同样也存在和采用OD轴承的螺旋卸船机一样的维修保养麻烦的问题。
3、带L型喂料头螺旋卸船机
竖向喂料头这种典型结构，针对流动性好的物料比较适合，如果是安息角较大的物料，比如含水率较大的铜精砂，可能出现料堆不塌陷，喂料头取不到料的情况，需要频繁移动喂料头，增加司机劳动强度。对于这种情况，研制出带L型主动给料装置的喂料头。喂料头能够围绕垂直螺旋管旋转，能够较好的撬动料堆，强制喂料，有效保障取料效率。这种机型的典型缺点是垂直螺旋管不能做摆动，只能保持完全垂直状态，适应水位差只能靠水平输送管的俯仰来完成，因此很难适应较大水位差的码头卸船作用。同时由于取料面是圆形，因此船舱角落的物料不易取到，对小船型的适应性不好。
4 、分段式螺旋卸船机
分段式螺旋卸船机是根据货种特性，为克服OD轴承方案和吊轴承方案存在的缺陷而设计的一种螺旋式卸船方案。
现有螺旋卸船机的螺旋输送机部分为了满足卸船的需要，长度在10-30m，一般采用一根螺旋，为了解决长度过长引起的挠度问题，每隔4-6m设置一个螺旋中间支撑。中间支撑工作于恶劣环境中，寿命短，易损坏，更换不便。
此机型是在原机型上改进。主要改进包括：垂直螺旋管改为无中间支撑，分段进行输送。垂直螺旋机构固定在垂直辅助梁上，垂直螺旋机构出料口通过物料转接口与水平螺旋进料口连接。垂直变幅油缸两端连接垂直辅助梁与水平辅助梁。水平螺旋机构固定在水平辅助梁上，水平辅助梁通过支点轴安装在旋转塔上，水平变幅油缸的一端与旋转塔连接，另一端与水平辅助梁连接，带电机驱动回转支承的旋转塔通过底座固定在可移动的门架上，旋转塔内部落料管与固定在可移动的门架上的下水平螺旋机构连接。垂直螺旋机构由带有取料头的首节垂直螺旋机通过回转支承连接单垂直螺旋输送机，电机驱动回转支承带动首节垂直螺旋机旋转变幅，单垂直螺旋输送机头尾衔接并固定在垂直辅助梁上。
首节取料垂直螺旋可大幅度摆动，卸船机易进出船舱且在船舱内取料范围广。无垂直螺旋中间支撑，可靠性高。螺旋机构分段设置，单段螺旋轴刚性好；各螺旋机构轴承座外置，防止物料与轴承接触，提高轴承使用寿命。为解决水平螺旋中间支撑的问题，同样，水平螺旋机构由多个与水平面成10-20度夹角的螺旋输送机与末节水平安装的螺旋输送机头尾衔接组成。
分段式螺旋卸船机主要优点为有效地解决了采用OD轴承式螺旋卸船机OD轴承的对制造及安装精度要求高、磨损大等缺点，以及采用吊轴承式螺旋卸船机因吊轴承部位无法联通上下螺旋而造成积料、堵料的发生，同时由于分段输送，对制造及安装精度要求不高，可有效保障质量，且方便维修保养。
主要缺点是增大了结构重量，两分段间的物流转接同样会存在积料、堵料现象。需要对两分段螺旋间的联接法兰进行优化，方可满足铜精砂进口的要求。为解决两端间联接处的积料、堵料问题，该处联接法兰可设计为上下两部分，由于各段螺旋输送管的重量及外部荷载均有钢结构箱梁承担，两段间法兰仅起有效联接作用，故上部可采用螺栓联接，且开观察窗，下部可采用可快速拆卸的联接方式。虽然不能解决积料、堵料问题，但可方便进行清理。
四、结语
通过各型螺旋卸船机优劣分析比较，选择最适合的螺旋卸船机，对广大港口用户有十分重要的意义。同时随着社会经济的发展，以及对环保、节能提出的更高要求，将会促进螺旋卸船机的快速发展。
螺旋卸船机的优点明显，但其由于结构复杂，设计参数繁多，设计制造难度大，国内关于螺旋卸船机的研究还在探索阶段，螺旋卸船机的型式也多种多样，本文通过分析几种典型的螺旋卸船机，提出适应于不同环境、货种、船型、工况等因素的螺旋卸船机选型方案，为港口用户选择符合自身特点的螺旋卸船机机型提供了指导思路。
参考文献
［1］余书豪 《垂直螺旋输送机输送特性及螺旋体的优化研究》，西南科技大学硕士论文，2017.6；
[2]王磊《L型螺旋卸船机参数化设计》武汉理工大学，硕士论文，2014.5
论文作者:杨,铎
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/29
标签：螺旋论文; 轴承论文; 物料论文; 水平论文; 型式论文; 机构论文; 设备论文; 《科学与技术》2019年第09期论文;