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2. 1 槽深對輸送能力的影響

    常規(guī)螺旋輸送機(jī)槽深對輸送能力有非常顯著的影響，同時還影響螺桿強(qiáng)度，因此槽深是螺旋輸送機(jī)重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。粉狀物料具有可壓實性，導(dǎo)致輸送粉狀物料時并不是槽深越大輸送能力越好［3］; 而粒子沖擊鉆井技術(shù)中粒子注入系統(tǒng)使用的螺旋輸送機(jī)輸送的物料為球形顆粒，幾乎不具有可壓實性，所以輸送粉狀物料的螺槽深度與輸送能力的規(guī)律不一定適用于粒子沖擊鉆井中使用的螺旋輸送機(jī)，研究螺槽深度與輸送能力的關(guān)系在此處顯得十分必要。用粒徑d = 6. 5 mm 的黃豆作為物料進(jìn)行輸送試驗，使用螺桿1、螺桿2、螺桿3 分別進(jìn)行試驗，各個螺桿參數(shù)如表1，試驗結(jié)果如圖2。

圖2 槽深對輸送能力的影響

    圖2 表明槽深與輸送能力密切相關(guān)，槽深與輸送量的關(guān)系是一條二次拋物線，螺槽越深輸送 量增加越快。黃豆顆粒之間存在較大的間隙，顆 粒表面比較光滑，相互之間摩擦力較小，黃豆在 輸送過程中的滑移同時伴隨著自身的滾動，不會 出現(xiàn)常規(guī)輸送機(jī)輸送粉狀物料時經(jīng)常出現(xiàn)的物料 在螺槽中形成固體塞包裹住螺桿的現(xiàn)象，影響輸 送能力。當(dāng)所需要的輸送量變化時，可以通過調(diào) 整轉(zhuǎn)速和根據(jù)圖2 所示曲線確定所需要的螺槽深 度，實現(xiàn)輸送量的變化。

    2. 2 螺桿與筒壁間隙對輸送能力的影響

    在前期試驗中通過增大螺桿與筒壁的間隙才 解決了球狀顆粒夾卡的問題，可見螺桿與筒壁的 間隙是輸送鋼球等硬質(zhì)物料的螺旋輸送機(jī)重要的 結(jié)構(gòu)參數(shù)，所以需要探究螺桿與筒壁間隙大小對 輸送能力的影響，為后續(xù)工程應(yīng)用做準(zhǔn)備。用粒 徑6. 5 mm 的黃豆作為物料進(jìn)行輸送試驗，使用螺 桿4、螺桿5、螺桿6 分別進(jìn)行試驗，各個螺桿參 數(shù)如表2，試驗結(jié)果如圖3。

    圖3 表明螺桿與筒壁間隙對輸送能力影響比 較明顯。螺桿與筒壁的間隙越大，輸送能力越低。 間隙值越大，存在于螺桿與筒壁間隙中的物料就 越多，因為間隙中的物料相對于存在于螺槽中的 物料軸向速度很小，處于其中的物料越多，螺旋 輸送機(jī)的輸送能力就越差。

    3 筒壁和螺桿表面質(zhì)量對輸送能力的影響

    物料為粉狀螺旋輸送機(jī)的輸送能力受螺桿表 面質(zhì)量和筒壁表面質(zhì)量影響較明顯，螺桿表面越 粗糙，輸送能力越低; 筒壁表面越粗糙，輸送能 力越高［3］。原因是螺桿表面粗糙，使得粘度較大 的粉狀物料與螺桿之間的摩擦力較大，就會出現(xiàn) 物料包裹住螺桿，隨著螺桿進(jìn)行圓周運動，而不 是沿軸向運動，輸送能力降低; 機(jī)筒內(nèi)壁粗糙， 提供的切向摩擦力就越大，阻礙物料進(jìn)行圓周運 動，相對地增大了物料沿軸向的運動速率，使輸送能力提高。

    粒子沖擊鉆井中注入系統(tǒng)使用的螺旋輸送機(jī)輸送的物料為球形顆粒，其表面光滑，與粉狀物料性質(zhì)差別很大，所以仍需要確定筒壁和螺桿粗 糙度對其輸送能力的影響。在試驗室用粒徑d = 2. 5 mm 的鋼球作為物料進(jìn)行輸送試驗，螺桿參 數(shù): 外徑86 mm，內(nèi)徑50 mm，螺距100 mm，螺 棱寬10 mm，螺桿與筒壁單側(cè)間隙7 mm，試驗結(jié)果如圖4 所示。

    圖4 表明螺桿與機(jī)筒表面質(zhì)量對鋼球螺旋輸送機(jī)輸送能力的影響很小。因為鋼球表面光滑， 所以鋼球與螺桿的摩擦因數(shù)和鋼球與筒壁的摩擦 因數(shù)都非常小，導(dǎo)致摩擦力很小。結(jié)果就是單獨 改變螺桿的粗糙度和單獨改變筒壁的粗糙度對于 輸送能力幾乎沒有影響。所以，在以后的試驗和 工程應(yīng)用中，物料為表面光滑的球體時，不必盡 量提高螺桿表面質(zhì)量和采取措施降低筒壁表面質(zhì) 量，可降低零件制造成本。

4 物料粒徑對輸送能力的影響

    現(xiàn)階段使用的是粒徑d = 2. 5 mm 的鋼球作為 物料進(jìn)行輸送，考慮到未來可能采用不同粒徑的 粒子進(jìn)行輸送，需要通過試驗研究粒徑對輸送能 力的影響，為后續(xù)試驗和工程應(yīng)用做準(zhǔn)備。分別 用粒徑d = 6. 5 mm 的黃豆、粒徑d = 4. 5 mm 的紅 小豆和粒徑d = 2. 5 mm 的鋼球作為物料進(jìn)行輸送 試驗，螺桿參數(shù): 外徑86 mm，內(nèi)徑50 mm，螺距 100 mm，螺棱寬10 mm，螺桿與筒壁單側(cè)間隙 7 mm，結(jié)果如圖5。

    圖5 表明: 在同一轉(zhuǎn)速下，物料為d = 4. 5 mm 的紅小豆輸送能力，其次是物料為d = 2. 5 mm 的鋼球，輸送能力的是物料為d = 6. 5 mm 的 黃豆。可見物料粒徑對輸送能力有一定影響，粒 徑太大或者太小都會導(dǎo)致輸送能力降低。物料粒 徑太大，物料之間的空隙增大，浪費機(jī)筒的空間， 使得被輸送的粒子所占的空間相對變小，降低輸 送能力; 物料粒徑太小，使得處于螺桿與機(jī)筒內(nèi) 壁之間的間隙的粒子增多，處在螺桿與筒壁間隙 中的粒子由于其軸向運動的驅(qū)動力僅是粒子間的 相互作用力，導(dǎo)致軸向速度很小，處在其中的粒子數(shù)目越多，輸送能力就越差。