LS-Y315螺旋輸送機設計解析

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1、摘要 LS型螺旋輸送機是采用國際標準產(chǎn)品，設計制造符合JB/T7679-95專業(yè)標準。LS型螺 旋輸送機的應用范圍：LS螺旋輸送機被廣泛運用于各種行業(yè)，如建材、化工、煤礦碳、糧 食等行業(yè).它多適用于水平或傾斜輸送粉狀、粒狀和小塊狀物料，如煤礦、面粉、水泥、 化肥、沙子等，輸送物料溫度一般為一20、80℃。 這次設計，我通過查閱了相關書籍資料，了解其結構后確定了其驅動方式為單端驅動。 通過假定輸送物料為石英砂進行相關數(shù)據(jù)的分析確定了輸送機相關部分的尺寸，進而畫出 圖紙，完成本次設計。 LS螺旋輸送機由驅動裝置、螺旋體、機槽、機架和軸承組成。驅動裝置包括電機和減 速器。螺旋體山軸和葉片組成。

2、機槽由幾節(jié)連接而成。軸承含有3種：頭部軸承、中間軸 承和尾部軸承。 關鍵詞LS螺旋輸送機螺旋體物料 Abstract The LS spiral conveyer uses the international standard product, the design manufacture conforms to the JB/T7679-95 specialized standard. LS spiral conveyer's application scope: LS spiral conveyer is widely used in each Industry sector

3、, such as building materials, chemical industry, coaL and grain and food profession. It is usually used to level or tilt transport powdery, granular and small massive material like coal, flour, cement, fertilizer, and sand. The material temperature is usually from -20℃ to 80℃. This design, through

4、searching related books and information; I know its structure and define its drive style---single-ended drive. Through assuming that the material is quartz sand and analyzing its date, I define its size which related to the analysis, and then, draw the blueprint and finish this design. The LS spira

5、l conveyer is made up by drive device, spirochete, machine chamfer, frame and bearing. Driving device includes motor and reducer. Spirochetes formed by the shaft and blade. Bearing has 3 kinds- head bearing, intermediate bearing and tail bearing. Keywords LS spiral conveyer Spirochete Material 摘要

6、I Abstract II 1緒論 1 1.1 引言 1 1.2 LS型螺旋輸送機的特點 1 1.3 LS型螺旋輸送機的應用范圍 1 2 LS螺旋輸送機主要構件的設計和選用 3 1 .1大傾角螺旋輸送機的一般結構 3 2 . 2驅動裝置 4 2. 2. 1電機的選用 4 2. 2. 2減速器的選用 4 2. 2. 3聯(lián)軸器的選用 5 2. 3 LS螺旋輸送機的主要構件 6 2. 3. 1螺旋體 6 2. 3. 2 軸承 9 2. 3. 3 機槽 10 3 LS螺旋輸送機的工作過程分析 13 3. 1物料的運動分析和葉片的設計 13 3.1.1物料的運動分析

7、13 3. 1.2葉片的設計 16 4 LS螺旋輸送機的相關設計計算 19 1 .1設計計算 19 4 . 2軸的校核 19 結論 22 致謝 23 參考文獻 24 1緒論 1.1 引言 螺旋輸送機俗稱“絞龍”，是一種無撓性牽引構件的連續(xù)輸送設備，它借助旋轉螺旋 輸送葉片的推力將物料沿著機槽進行輸送。螺旋輸送機被廣泛地使用在各種工業(yè)部門，如 建材、電力、化工、冶金、煤炭、機械、輕工、糧食及食品行業(yè)。 1.2 LS型螺旋輸送機的特點 LS型螺旋輸送機是采用國際標準產(chǎn)品，等效采用IS01050-75標準，設計制造符合 ZBJ1005.1-2-88專業(yè)標準。其技術指標先進，結

8、構新穎，是我國九十年代替代G型螺旋輸 送機的換代產(chǎn)品。 LS型螺旋輸送機與G型相比，其頭部、尾部軸承移至殼體外，吊軸承采用滾動，滑 輪軸承互換結構，并設防塵密封裝置，密封件用尼龍塑料，因而其密封性好，耐磨性強， 阻力小，壽命長?；瑒虞S瓦有需加潤滑劑的鑄銅瓦，合金而磨鑄鐵瓦和銅基石墨少油潤滑 瓦，出料端設有清掃裝置，整機噪聲低，適應性強，操作維修方便，進出料口位置布置靈 活。 工業(yè)用LS螺旋輸送機具有以下特點： 1 .結構比較簡單，成本較低。 2 .工作可靠，維護管理簡便。 3 .尺寸緊湊，斷面尺寸小，占地面積小。 4 .能實現(xiàn)密封輸送，有利于輸送易飛揚的熾熱的及氣味強烈的物料可減小

9、對環(huán)境的 污染。 5 .裝載卸載方便。水平螺旋輸送機可在其輸送路上的任一點裝載卸載：對垂直螺旋 輸送機配置相對旋轉式取料裝置可具有優(yōu)良的取料性能； 6 .能逆向輸送，也可以使一臺輸送機同時向兩個方向輸送物料，即集向中心或遠離 中心。 7 .單位能消耗較大。 8 .物料在運輸過程中易于研碎及磨損，螺旋葉片和料槽的磨損也較為嚴重。 1.3 LS型螺旋輸送機的應用范圍 螺旋機被廣泛地使用在各種工業(yè)部門，如建材、電力、化工、冶金、煤炭、機械、輕 工、糧食及食品行業(yè)，如輸送水泥、化學品、砂子、面粉、鹽類等等。物料溫度不得超過 200℃,螺旋機不宜輸送易變質的、粘性大的、易結塊的物料。因為這些

10、物料在輸送時會 粘結在一螺旋上，并隨之旋轉而不向前移動，或者在吊軸承處形成物料的積塞而使螺旋機 不能正常工作。LS螺旋機的工作環(huán)境應在-20℃?50℃之間，允許稍微傾斜使用，最大傾角 不得超過20C。在水泥輸送機中使用管狀螺旋輸送機，水泥不易飛揚，既減少浪費也減少 對環(huán)境的污染，是一種良好的水泥運輸設備。 隨著道路建設的飛速發(fā)展，建筑機械的不斷改進，大傾角螺旋輸送機已成為混凝土拌 和設備中不可缺少的重要部分，在使用散裝水泥的建筑工地上，也常使用大傾角管狀螺旋 輸送機。 2 LS螺旋輸送機主要構件的設計和選用 2.1 大傾角螺旋輸送機的一般結構 大傾角螺旋輸送機是由螺旋機本身，進出料口及

11、驅動裝置三大部分組成（如圖1-1）。 螺旋機本體包括頭部軸承、尾部軸承、螺旋軸、外管、觀察口等幾個部分。驅動裝置由電 機、減速機、聯(lián)軸器等組成。大傾角螺旋輸送機的安裝角度一般為45°左右，長度不超過 8米，為了避免螺旋軸過分彎曲導致與外觀摩擦，螺旋軸中間要加支撐，還應進行繞度校 核。 中間支撐是為減小螺旋輸送軸的徑向繞度而設置，這個部位工作條件惡劣。由于螺旋 葉片在中間支撐處間斷，所以支撐沿軸線方向的長度及橫向長度應盡量減小，以防止物料 在此處堵塞。這里的支撐可采用支座軸承或法蘭支座等形成，為了防止物料的微小顆粒進 入軸承，這里要采取可靠的防塵與潤滑設施（圖1-2） 1擋

12、蓋2密封圈3中間法蘭4軸5油嘴 圖1-2 2. 2驅動裝置 螺旋輸送機的驅動是一種典型的恒轉矩負載，而且不可以避免地要帶負荷啟動和制 動。電動機的起動特性與負載的的起動要求不相適應在螺旋輸送機上比較突出，一方面為 了保證必要的起動力矩，電機起動時的電流要比額定運行時的電流大6-7倍，要保證電動 機不因電流的沖擊過熱而燒壞，電網(wǎng)不因大電流使電壓過分降低，這就要求電動機的起動 盡量快，即提高轉子的加速度，使起動過程不超過3-5s。在連續(xù)運行系統(tǒng)中的螺旋輸送機, 由于整個系統(tǒng)的連續(xù)作業(yè)，且自動化的程度很高，任何一個部位發(fā)生故障都會影響整個系 統(tǒng)的正常運轉，所以，這種場合使用的輸送機還應該具

13、備較大的儲備功率。驅動裝置是整 個螺旋輸送機的動力來源，它由電動機，減速器和聯(lián)軸器組成。 2. 2. 1電機的選用 螺旋輸送機的驅動一般選用電動機，電動機已經(jīng)系列化，通常有專門的工廠按標準系 列成批或大批量生產(chǎn)。機械設計中一般根據(jù)工作載荷、工作要求、工作環(huán)境、安裝要求以 及尺寸、重量有無特殊要求等條件，從產(chǎn)品目錄中選擇電動機的類型和結構型式、容量和 轉速，確定具體的型號。 電動機額定轉速根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定，一般情況下電動機的轉速不低于 500r/min,因為功率一定時、電動機的轉速低，其尺寸就愈大，價格愈貴，而效率低。若 電動機的轉速高，則極對數(shù)少，尺寸和重量小，價格也較低。具體選

14、用通過下文計算后選 擇。 2. 2. 2減速器的選用 減速器是一種有封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動或齒輪-蝸桿傳動所組成的 獨立部件，常用在動力機與工作機之間作為減速的傳動裝置。 減速器由于結構緊湊、效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡單，并可成批生產(chǎn), 故在現(xiàn)代機器中應用很廣。 減速器的分類很多，主要有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸桿減速器等，按其 安裝方式有軸裝式減速器、組裝式減速器、聯(lián)體式減速器等等。由于使用的廣泛，很多減 速器已經(jīng)標準化。 聯(lián)體式減速器是一類由電動機和減速器相聯(lián)而組成的獨立部件，因其結構緊湊、占空 間較小、費用較分離的便宜，故受廣大用戶的歡迎。這類

15、減速器的品種也有很多，有齒輪 減速器、蝸桿減速器、齒輪一蝸桿減速器等，有單級也有多級。 考慮到輸送機搬運以及安裝的方便性，綜合各個因素決定選用聯(lián)體式減速器減速器。 根據(jù)電動機的要求跟減速器輸出軸的要求，以及所能承受的轉矩來確定型號。 2. 2. 3聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件。它用來把兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉時兩軸不能分 離一同回轉并傳遞轉矩的一種部件；只有在機器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。聯(lián) 軸器已經(jīng)是標準件，使用時可以根據(jù)國家標準以及使用時的要求選擇合適的聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等， 往往不能保證嚴格的對中

16、，而是存在著某種程度的相對位移。所以在減速器與螺旋軸之間 的聯(lián)接選用十字聯(lián)軸器，十字滑塊聯(lián)軸器由兩個端面上開有網(wǎng)槽的半聯(lián)軸器和一個兩面帶 有凸牙的中間盤所組成。因凸牙可在凹槽中滑動，故可以補償安裝及運轉時兩軸間的相對 位移。這種聯(lián)軸器零件材料可用45鋼，工作表面須進行熱處理，以提高其硬度；要求較 低時也可用Q275鋼，不進行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時應從中間盤的油孔中 注油進行潤滑。 由于輸送機的工作過程中有震動，且安裝時的精度不是很高，所以根據(jù)情況選擇十字 滑塊聯(lián)軸器。LS型螺旋輸送機的驅動裝置有五種形式：第一種為TY型驅動裝置，山TY型 同軸式硬齒面減速器和彈性柱俏聯(lián)軸器構成，功

17、率范圍為0.55?45kw：第二種為YZ型驅 動裝置，由ZSY型減速器，Y系列電動機，彈性柱銷聯(lián)軸器和底座構成，功率范圍為7. 5? 75kw, YZ驅動裝置有I型（右裝）和II型（左裝）兩種裝配形式；第三種為YJ型驅動裝 置，有Y系列電動機與ZQ型減速器組成；第四種為YTC型驅動裝置，由YTC型同軸式齒 輪減速器與Y系列電動機組成：第五種為行星擺線減速器。本課題初步擬定LS315螺旋輸 送機采用第二種TY型驅動裝置。LS螺旋輸送機的驅動方式有兩種：單端驅動和雙端驅動, 為了設計方便我們采用單端驅動。 2. 3 LS螺旋輸送機的主要構件 2. 3.1螺旋體 螺旋體是傳輸物料的主要部件，它

18、是由螺旋軸和螺旋葉片組成。 1螺旋葉片 根據(jù)輸送工藝的要求，螺旋葉片有多種形式，常用的有滿面式、帶式、齒式、和槳式 四種。如圖2-1所示 圖2-la所示為滿面式螺旋葉片。螺旋葉片的一邊緊貼在軸上，形成完整的螺旋面。這 種葉片的構造簡單，輸送能力強，適宜輸送散落性較好的、干燥的顆粒狀或粉狀物料，是 使用最廣泛的葉片形式。最常用的螺旋葉片為正螺旋面(乂稱直母線螺旋面)。正螺旋面 的母線是一條垂直于螺旋軸的直線。當該直線繞軸線作均勻轉動且沿軸向作勻速直線運動 時，所形成的曲面為等距正螺旋面。若該直線沿軸向變速移動，所形成的曲面為變距螺旋 面。當母線與軸線不垂直時所形成的螺旋面稱為非正螺旋面(乂

19、稱彎曲母線螺旋面)。采 用母線為曲線的螺旋葉片可以提高螺旋輸送機的輸送效率，但是由于此種葉片難以制作， 因而很少采用。 圖2-lb所示為帶式螺旋葉片?。螺旋葉片的一邊通過桿件與軸相連，形成帶式的螺旋面。 這種葉片適宜輸送小塊狀的或粘滯性的物料。由于粘性物料易于粘附在實面螺旋葉片及軸 上，而帶狀葉片和軸之間留有空間，因此可避免物料粘附和堆積。這種葉片對物料有較強 的攪拌作用，但生產(chǎn)率較低。 圖2-1螺旋面的形狀 (a)滿面式(b)帶式(c)漿式(d)齒式 滿面式螺旋葉片構造簡單，輸送能力強，適宜輸送散落性較好的、干燥的顆粒狀或粉 狀物料，是使用最廣泛的葉片形式。初步選用滿面式螺旋葉片

20、。 根據(jù)原始數(shù)據(jù)D=315mm,則初步計算螺旋軸直徑 4 =(0.2—0.35)0 式(2-1) 取系數(shù)為0.3,計算得d=94.5mm,查詢鋼管規(guī)格取d=100mm。 螺旋葉片的螺距s可根據(jù)輸送機的布置形式、輸送物料的特性以及螺旋直徑來選取， 通常采用推薦的標準值。當采用標準螺旋直徑時， 5 = (0.8-1.2)2) 式(2-2) 因此，螺距s可寫成通式s=k D。取k=0.8,計算得s=250mm 根據(jù)螺旋葉片在轉動軸上盤繞方向的不同，可將螺旋葉片分為左旋和右旋兩種。螺旋 旋向一般有6種，如2-3圖所示。面對螺旋葉片，如果螺旋葉片的邊緣順右臂傾斜則為右 螺旋，順左臂傾斜則為

21、左螺旋。物料的輸送方向是由螺旋葉片的旋向及轉動軸的旋轉方向 來決定的。如果在同一軸上盤繞有兩種旋向的螺旋葉片，可同時進行兩個方向的物料輸送。 圖2-3水平螺旋輸送機的布置形式 在工業(yè)上螺旋輸送機的螺旋葉片通常采用厚度為2mm-12mm的35或45鋼制成。在 使用過程中，螺旋葉片尤其是葉片的外緣磨損較快，為了增加葉片的耐磨性，可對其進行 熱處理，使葉片表面硬化。 螺旋輸送體的形成通常是先用鋼板制成分段螺旋葉片，再將分段的螺旋葉片彼此對焊 在一起，并將其焊接固定在螺旋軸上，即組成螺旋體。螺旋體的制作方法主要有以下幾種。 纏繞成形法：將帶鋼纏繞在螺旋形模具的空隙內(nèi)強制成形。纏繞時

22、葉片外緣容易產(chǎn)生 裂紋，葉片橫截面容易發(fā)生彎曲，而且每種規(guī)格的葉片都要有專用的模具。 冷軋成形法：將帶鋼通過冷軋機上一對錐形軋掘的輾壓，形成連續(xù)多圈的環(huán)狀件，再 令其通過螺旋分導裝置，則成為具有左(右)旋向并有一定螺距的螺旋葉片。這種方法制 作的葉片其根部較厚，外邊緣較薄。 拉制成形法：先將鋼板沖裁成帶缺口發(fā)平面圓環(huán)，再經(jīng)過沖壓或錘鍛加工成一定螺距 的螺旋葉片，然后將若干個這樣的螺旋葉片焊接或卸接的、成一串連續(xù)的螺旋面。用此方 法生產(chǎn)的螺旋葉片整體厚度相同，但制造效率低而勞動強度較大。 根據(jù)實際需求，螺旋葉片我們采用右旋方式，葉片采用厚度為6mm的45號鋼制成。 在使用過程中，因葉片的外

23、緣磨損較快，為了增加葉片的耐磨性，對螺旋葉片進行熱處理。 2螺旋軸 螺旋輸送機的軸一般采用空心軸（鋼管）制成。這是因為軸體承受相同扭矩的情況下, 空心軸所需的材料和重量都要比實心軸節(jié)省，且相互之間的連接也較方便。為了便于制造 和裝配，螺旋體一般制成2—4m長的節(jié)段，使用時將各節(jié)段連接起來。在軸與軸的連接處 和安裝軸承處需使用一小段實心軸，其聯(lián)接方法如2-4圖所示。即在聯(lián)接處將實心軸伸入 空心軸內(nèi)，再在空心軸外面套一段長約150mm的套筒，然后再用螺栓按相互垂直方向對穿 套筒與兩軸緊固。當采用此種聯(lián)結時.，螺旋葉片應與套筒連接在一起。另一種聯(lián)結方法是 將實心軸伸入空心軸內(nèi)，再用幾只相適應的螺釘

24、或銷釘固定。此種方法主要用于快速螺旋 輸送機螺旋軸的連接。 2 1 圖2-4螺旋輸送軸的聯(lián)接 1.實心軸2.空心軸3.聯(lián)軸器4.螺栓 螺旋軸的直徑d與所傳遞的扭矩有關。單純輸送礫石或面粉等顆粒物時一般采用滿面 式螺旋葉片的輸送機，其螺旋軸的直徑常根據(jù)下述關系式確定 ” = （0.2-0.35）0 式（2-4） 式中，D——螺旋直徑（mm）。 在正常情況下冷軋鋼的軸是可以滿足的；當輸送有腐蝕性或污染的物料也可采用不銹 鋼軸。輸送機采用無潤滑的鐵制懸掛軸承時要用淬火的聯(lián)結軸。而表面淬火的懸掛軸承要 求配用表面淬火的軸。 根據(jù)介紹，我們設計的螺旋輸送機的軸材料選用45號鋼，采

25、用空心軸（鋼管）制成, 這樣軸體承受相同扭矩的情況下，空心軸所需的材料和重量都要比實心軸節(jié)省，且相互之 間的連接也較方便。為了便于制造和裝配，螺旋體選用兩段4m長的節(jié)段，使用時將兩節(jié) 段通過中間的懸掛軸承部件連接起來。 2. 3. 2軸承 螺旋輸送機的軸承根據(jù)其安裝位置和作用，可分為頭部軸承、尾部軸承和中間懸掛軸 承三種。 頭部軸承乂稱首端軸承，位于輸送機的驅動端（卸料端）。頭部軸承除了承受徑向載 荷外，還要承受軸向教荷，因此該端采用止推軸承。這樣的布置可使螺旋軸承受拉力，其 工作條件比承受壓力好。因為軸向壓力會使螺旋軸受壓而發(fā)生撓曲。頭部軸承的結構如2-5 圖所示。螺旋加料機和某些短的

26、螺旋輸送機也可采用加料端驅動，此時螺旋處于受壓狀態(tài)。 本設計由于尺寸較短，故采用加料端驅動。 圖2-5頭部軸承 尾部軸承乂稱末端軸承，通常采用雙列向心球面軸承，主要承受徑向載荷和少量的 軸向載荷。頭部和尾部軸承常用凸緣安裝式，軸承裝于殼體兩端的端蓋外側，以便檢修和 更換。尾部軸承的結構如圖2-6所示。 圖2-6尾部軸承 對于長度在3nl以上的螺旋輸送機，為了避免螺旋軸受力彎曲，每隔21n左右應設置一 中間懸掛軸承（吊軸承）。由于螺旋葉片在懸掛軸承處必須斷開，為了防止物料在此處堵 塞，懸掛軸承的斷面尺寸和長度尺寸都應盡量小。懸掛軸承一般采用滑動軸承，其軸襯由 青銅、減磨鑄鐵、青銅

27、及巴氏合金、硬質合金及硬鐵、油浸木材或其他耐磨材料制成。在 某些情況下，也可采用滾動軸承進行可靠的密封。在各種情形中，軸承都要裝設潤滑油杯 以進行潤滑。懸掛軸承的結構如2-7圖所示. 圖2-7滑動軸承 在設計時中間懸掛軸承時我們選用滑動軸承。 懸掛軸承安裝在機槽兩側壁上緣的角鋼上，通過螺栓及兩個螺母握緊。懸掛軸承座在 支承角鋼上應可以縱向移動，保持浮動狀態(tài)，不得使懸掛軸承座固定在支承角鋼上。當輸 送磨磋性較大的物料時，接近中間懸掛軸承處的螺旋面承受的推力較大，所以應將該部分 的螺旋面加厚。 很多情況下都要求對頭部和尾部設置軸的防塵密封。采用密封壓蓋及槽體端部密封來 防止槽體里的

28、粉塵進入軸承或防止水分沿軸進入槽內(nèi)。 采用密封的滑動懸掛軸承，軸蓋上有防塵密封結構，常用在不易加油，不加油或油對 物料有污染的地方，具有密封效果好，壽命長等特點。 2. 3. 3機槽 螺旋輸送機的機槽主要有U字型和圓筒型兩利I。圖2-8所示是螺旋輸送機機槽的形式。 帶有角鋼法蘭的截面為U字型的鋼制螺旋槽體是最常用的，U字型機槽一般用2-10mm的 薄鋼板制成，其兩側壁垂直，底部呈半圓形，兩側壁的上端邊沿焊有縱向角鋼，用以固定 蓋板及增強機槽的剛性，同時也用以固定懸掛軸承。機槽半圓的內(nèi)徑應大于螺旋葉片的半 徑，使其形成4—8mm的間隙。為了便于制造和安裝，每節(jié)機槽長約2—4m,節(jié)邊用角鋼加

29、 固并做成法蘭邊，以便用螺栓連接。機槽總長度超過3. 5m時，為了避免其彎曲下垂，應 每隔2—3m設置一支架承托。 圖2-8螺旋輸送機機槽形式 （a）角鋼法蘭的U型螺旋槽體（b）折邊法蘭的U型螺旋槽體（c）雙折邊法蘭的螺旋槽體（d）槽鋼U 型螺旋槽體（e）活動底的螺旋槽體（f）折邊法蘭加寬的螺旋槽體（g）標準管狀槽體（h）折邊法蘭 對開槽體（i）矩形槽體 G）帶有夾套的槽體 為了對機槽進行封閉，機槽上部安裝有薄鋼板制成的蓋板。蓋板用螺栓固定在槽體上 端的角鋼法蘭上，或用彈簧卡子緊夾在槽體上。蓋板可以開啟，以便對機槽進行必要的檢 查。對要求防塵的頂蓋還要在蓋板下加密封墊。

30、在蓋板上開有進料口，在機槽底部開有卸 料口，進料口和卸料口常做成方形（有時也采用圓形進料口），以便安裝料管和平板閘門， 如圖2-9所示。閘門控制常用手推式、齒條式及電動推桿式兒種。 根據(jù)設計需要我們采用最常用的U字型機槽。為了便于制造和安裝，所設計的機槽為 4m、仙兩節(jié)，為了避免其彎曲下垂，從輸送端每隔4m設置一支架承托。其具體尺寸數(shù)據(jù) 見總體設計。因為機槽較長，采用折邊法蘭的U型槽體?；顒禹斏w的與槽體的聯(lián)結為簧卡 子夾緊，蓋板可以開啟，這樣便于需要時較快地打開頂蓋。 進、出料口一般在全機安裝固定后，根據(jù)工藝需要現(xiàn)場開口焊接。注意不要進、出料 口位置安排在兩端的軸承處和中間懸掛軸承

31、處，也不要安裝在機槽的支腳處和接頭法蘭 處。 圓筒型機槽乂稱機筒，一般采用薄壁無縫鋼管制成，也可用2——4mm厚的鋼板卷制 并在接縫處連續(xù)焊接而成，或使用硬質塑料管。折邊法蘭對開管狀槽體是由兩個半圓形的 帶有折邊法蘭的槽體用螺栓連在一起而構成的管狀槽體。圓筒型機槽的內(nèi)徑要比螺旋直徑 大些，它們之間的縫隙為5——10mm,圓筒型機槽的密封性好、剛度大，用于垂直螺旋輸 送機和要求嚴格密封的場所。 螺旋輸送機的機槽在進行安裝時，一定要注意對中和找直，否則，工作時由于劇烈而 周期的撓曲應力，會發(fā)生軸的斷裂，軸承的使用壽命也將大大減弱。 3 LS螺旋輸送機的工作過程分析 3.1 物料的運動分析和

32、葉片的設計 3.1.1 物料的運動分析 當螺旋體傳動時，進入機槽的物料受到螺旋葉片的法向推力，該推力的徑向分量和葉 片對物料的摩擦力將物料繞軸轉動；而物料的重力和機槽對物料的摩擦力乂阻止物料繞軸 轉動。當螺旋葉片對物料法向推力的軸向分量克服了機槽對物料的摩擦力及法向推力的徑 向分量，物料不和螺旋一起旋轉，只沿料槽向前運移。其情況猶如被持住不能轉動的螺母 在旋轉的螺桿上作直線運動一樣。但是物料顆粒在輸送過程中，其運動由于受旋轉螺旋的 影響并非作單純的直線運動，而是一個空間運動。 當螺旋升角為。并在展開狀態(tài)時，螺旋線用一條斜直線表示。則旋轉螺旋面作用于半 徑為r (距螺旋軸線之距離)處的物料

33、顆粒A上的力為P”由于摩擦的原因，P分之方向 與螺旋線的法向方向偏離了小角。此力可分解為切向分力P切和法向分力P法，如圖所示。 圖中小角是由物料對螺旋面的摩擦角P及螺旋表面粗糙程度決定的。對于一般沖壓而成或 經(jīng)過很好加工的螺旋面，可以不考慮螺旋表面粗糙程度對小角的影響，此時則認為“比P。 物料顆粒A在P介作用下，在料槽中進行著一個復合運動，即具有圓周速度v網(wǎng)和軸向 速度v軸，其合成速度為v介，圖表示了其速度的分解。 若螺旋的轉速為n,處于螺旋面上的被研究物料顆粒A的運動速度，山圖中三角形ABC 可得 cosp = AB sin a 式(3-1) 因為 式(3-2) ab = ^

34、!L 60 所以 60 cosp 式(3-3) 圓周速度為 ?/ 、 2 型7 sin(<z + p)sina !=嚓，1ng ")= ▽* 就 式(3-4) 以摩擦系數(shù)卜匚tan p代入上式，得到圓周速度 匕!]=毛：sin a(sin a + 〃cosa) 式(3-5) 經(jīng)過換算后，便可求得物料顆粒的圓周速度計算公式 572 S + U 60 2m 式(3-6) 式中：s——螺旋的螺距(m) n——螺旋的轉速(r/min) r——所研究的物料顆粒離軸線的半徑(m) U面 物料與螺旋面的摩擦系數(shù)口 inFtan P 若使公式對r求一次

35、導數(shù)，并令其值為0,便可求得存在v圓最大值的半徑為 2K 式(3-7) 同樣，根據(jù)圖3-2的速度分解關系，可得物料顆粒的軸向輸送速度的計算公式: 式(3-8) 圖3-3表示了對于幾種不同螺距的速度v陽和v卅隨半徑而變化的曲線圖。由圖中可知, 對于處于直線0BlB2B3m以右的r值的母線螺旋而上的被輸送物料，其圓周速度v網(wǎng)在半徑 長度范圍內(nèi)并不是常數(shù)，因此，在其運移過程中要產(chǎn)生物料之間的相對滑動。在靠近螺旋 軸的物料之圓周速度要比外層的大，但該處的軸向輸送速度卻顯著降低。所以使內(nèi)層的物 料較快地繞軸進行轉動，較早地到達表面，這就產(chǎn)生了一個附加料流。它不僅對物料的輸 送起著不良的影響，同

36、時也增加了功率的消耗。但在靠近螺旋外側的物料，其軸向輸送速 度要大于圓周速度。 尸，Em 圖3-3速度隨半徑變化曲線 為了避免直母線螺旋面的上述問題，而乂能獲得物料的最大軸向速度，因而采用如圖 3-4所示的彎曲母線螺旋面。這種螺旋面在靠近螺旋軸處的升角為正a ,而在靠近槽壁處 的升角為負這樣在靠近螺旋軸的區(qū)域處將具有指向槽壁的徑向速度，增加了內(nèi)層物料 對外層物料的

37、壓力和摩擦力，致使螺旋軸附近的附加料流適當?shù)販p小。但在靠近槽壁處， 由于具有升角負a的螺旋面，亦具有指向螺旋軸線的圓周速度，則使該處物料對料槽槽壁 的壓力降低，乃至消除，從而減落或避免了由此引起的能量消耗和物料軸向輸送速度的降 低。 水平螺旋輸送機工作時.，物料在機槽底部并偏向轉動方向的一側，該物料面與水平形 成的夾角”為物料的倒塌角，如圖3-5所示。在此面上物料處于力的平衡，當物料面轉角 巾 ＞弧時，物料沿倒塌角下滑，形成倒塌現(xiàn)象。倒塌下來的物料一部分不斷翻起在落下， 一部分越過軸并落到軸的另一側，即下一個螺距中，形成附加料流。因此，當輸送機工作 時，應使物料面的轉角不大于物料的倒塌角，即

38、 。＜%=0.7% 式(3-9) 式中：圾一一物料在靜止狀態(tài)時的內(nèi)摩擦角(°) 小d——螺旋輸送機穩(wěn)定工作時物料而形成的倒塌角(° ) ”——物料面的轉角(°) 圖3-5物料在料槽中的倒塌角 圖3-4彎曲母線螺旋而的形狀及其速度曲線 3. 1.2葉片的設計 在螺旋輸送機工作過程中，物料面的轉角與填充系數(shù)即進料量、螺距大小及螺旋面的 型式等因素有關。 螺旋輸送機工作時，機槽中物料的填充系數(shù)2（即進料量）影響輸送過程和能量消耗。 圖3-6是輸送礫石時，對于不同填充系數(shù)的物料層堆積的情況及其滑移面。當裝滿系數(shù)較 小時（即4=5%）,物料堆集的高度低

39、矮且大部分靠近槽壁而具有較低的圓周速度，物料 運動的滑移面幾乎平行于輸送方向，見圖3-6小物料顆粒在軸向的運動要比圓周方向顯著 得多。所以，這時垂直于輸送方向的附加料流很少，單位能量消耗也較低。但是，當填充 系數(shù)提高（力=13%或由=40%）時，則物料的滑移面將變陡，見圖3-6b、co此時，物料 在圓周方向的運動加強，在輸送方向的運動減弱，附加料流增大，導致輸送速度的降低和 附加能量的消耗。因而，對于水平螺旋輸送機來說，物料的填充系數(shù)并不能無限增加，一 般取填充系數(shù)力＜45%。各種散粒物料的填充系數(shù)可參考化學工業(yè)出版社出版的1999版 《運輸機械設計選用手冊下冊》P335表15-1。

40、 圖3-6不同填充系數(shù)時物料層堆枳情況及其滑移面 （a）.由二5%（b）.巾二 13%（c）.巾=40% 填充系數(shù)主要與被輸送物料的性質有關。輸送細粉、易流動且沒有磨琢性或有輕微磨 琢性的散狀固體物料時（如面粉、谷物等），填充系數(shù)可達到0.45；如果被輸送的物料易 于粘結或具有中等程度磨琢性的細粒或小塊，則填充系數(shù)限制在0.3左右。如果與此同時 物料還有一定程度的磨琢性，螺旋的轉速就要減少。對于磨琢性的及大物料（如礦石等）, 填充系數(shù)將進一步地限制，大約只能取0.15。 螺距的大小也直接影響物料的輸送過程，如果填充系數(shù)不變，當螺距不同時，則物料 的滑移面亦隨之改變。如果改變了填充系數(shù)

41、，則必導致物料運動速度分布的變化。所以， 應從考慮螺旋面與物料的摩擦關系以及速度各分量間的適當分布關系等兩個條件，來確定 最合理的螺距尺寸。 從圖3-2可得出物料顆粒A所受螺旋面在軸向方向上的作用力為 % =〃j.cos（2 + p） 式（3T0） 為了使P軸＞0,則必須滿足 式（3T1） a < p 2 根據(jù)前面的討論得知，最小的半徑r=d/2 （其中d為螺旋軸的直徑）處所得的螺旋升角 a是最大的，則軸向輸送方向的作用力P軸最小。根據(jù)這個條件，最大的許用螺距值應由 下面兩式求得 式(3-11) tan! --pl max (2 產(chǎn)) 式(3-12) 式(3-13

42、) 若以k=d/D （D為螺旋的外徑）代入上式，則得 max "而 確定最大的許用螺距時，必須滿足的第二個條件是建立在使物料顆粒具有最合理的速 度各分量間的關系的基礎上。亦即應使物料顆粒具有盡可能大的軸向輸送速度，同時乂使 螺旋面上各點的軸向輸送速度大于圓周速度，如圖3-2所示。螺距的大小將影響速度各分 量的分布。當螺距增加時; 雖說軸向輸送速度增大，但是會出現(xiàn)圓周速度不恰當?shù)姆植记?況；相反，當螺距較小時，速度各分量的分布情況較好，但是軸向輸送速度卻較小。于是, 根據(jù)在螺旋圓周處的柏的條件，并利用公式可得 + 〃而 1 - 〃而 一 2 加 .2 m 60fZp

43、_60PV+1 \17rr） S < 2加。-~= tanl --p 2加 1 +〃而 [4 ） 乂因為此時2匚D （螺旋圓周處），故得求螺距的笫二個條件為 / \ S < tan --p M 140 式(3-14) 式(3-15) 式(3-16) 分析了填充系數(shù)及螺距對物料輸送過程的影響后，可以指出，對于較大的裝滿系數(shù)， 應取最小的螺距值；反之，對于較小的裝滿系數(shù)，螺距可偏于取最大值。 由前述知，在螺旋面同一母線上各點的升角。不同。葉片外緣點處升角a外最小，向 內(nèi)升角逐漸增大，至葉片內(nèi)緣點處即靠近螺旋軸處的升角。內(nèi)最大。由此得知，螺旋葉片 同一差別越大，

44、各點處物料轉角”的差別越大，在較大的半徑范圍內(nèi)物料轉角大于其倒塌 角，形成更多的附加料流。從螺距對物料運輸速度各分量分布的影響也可知，螺距增大， 在靠近螺旋軸處物料的v陽顯著增加，且在較大的半徑范圍內(nèi)vQv柏，使較多物料的轉角 大于其倒塌角，形成更多的附加料流。 螺旋在一定的轉速內(nèi)，對物料顆粒運動的影響并不顯著。但是當超過一定的轉速時， 物料受到過大的切向力而被拋起，開始產(chǎn)生垂直于輸送方向的徑向跳躍，從而對輸送過程 產(chǎn)生不利影響。因此，螺旋的最大許用轉速應根據(jù)被輸送物料的最低跳躍高度來確定。但 是，由于至今尚缺乏有關各種物料的許用最低跳躍高度的資料，因此在實用計算中，用下 列經(jīng)驗公式來確定螺

45、旋的最大許用轉速： 仆=今 式⑶⑺ 式中:D -螺旋直徑（m） A -物料特性系數(shù)，由化學工業(yè)出版社出版的1999版《運輸機械設計選用手 冊下冊》P335表15-1查出 從式可知，螺旋的最大許用轉速是螺旋輸送機直徑的函數(shù)，同時也和輸送物料性質及 填充系數(shù)有關。在滿足輸送量要求的情況下，應選用較低的轉速，以減小物料對螺旋葉片 及機殼磨損，延長使用壽命。 4 LS螺旋輸送機的相關設計計算 依據(jù)課題要求該機為LS螺旋輸送機，螺旋體直徑為315nlm,螺旋體最大轉速為 500r/min,輸送長度8m,輸送物料為石英砂,輸送量Q=45 m3/h=119 t/h,傾斜布置, 傾角為45

46、6;。 4.1設計計算 (1)螺旋直徑 D=； @ y90mm 式中：Q—輸送量t/h (p-填充系數(shù) 7——物料堆比重t/ms 。一傾角修正系數(shù) n--旋轉軸轉速rad/s 表1 使用角度 0* 420° (30。 440。 <45° 450© 4606 470° 480° <90* 修正系數(shù)C 1.0 0.9 0.87 0.8 0. 73 0.70 0. 67 0. 6 0.53 0. 47 0.40 (2)電動機功率計算 N = Q …WO = U9(4\Q + 4 后)。82 = 3"

47、; 367 367 式中：H為螺旋輸送機垂直投影高度 L為螺旋輸送機水平投影高度 卬。為總阻力系數(shù) 磨琢性物料可取卬。=6. 5-8. 2,無磨琢性物料可取Wo=5. 5-7. 5 4. 2軸的校核 軸的強度計算主要有三種方法：許用切應力計算、許用彎曲應力計算、安全系數(shù)校核 計算。 許用切應力只需要知道軸的轉矩的大小，方法簡單，但是計算精度較低。 許用彎曲應力的計算必須事先知道作用力的大小，和作用點的位置、軸承彎矩、各段 軸徑等參數(shù)。 安全系數(shù)校核計算也是要在結構設計后進行，不僅要定出各軸段的直徑，而且要定出 過渡圓角、表面粗糙度等細節(jié)，計算比較精確但也十分復雜。 以

48、上三種方法可以單獨使用或者逐個使用。一般轉軸按許用彎曲應力計算已經(jīng)足夠可 靠，不一定在用安全系數(shù)校核。所以螺旋軸的校核取用許用彎曲應力的計算。 前面設計的每節(jié)螺旋軸的長度為4000mm,材料采用45鋼調質，軸的校核計算如下： 為了克服阻力，所需的功率為2.6KW,這樣可以算出，正常工作時，螺旋軸所承受的 轉矩是： T. = 9.55X106 -5-=9. 55x 106 x —=26x 104 N ? mm 1 n, 95 螺旋軸選用45號鋼，軸外徑為100內(nèi)徑為80空心體，45號鋼的密度為7.85g/cn)3, 所以螺旋軸的重量大約為： G=mg=1470N 螺旋葉片也選用45

49、號鋼，螺旋葉片的厚度為6mll1, 螺旋葉片的重量大約為： G=mg=26N 每根螺旋軸上所焊接的螺旋葉片大約為17個，所以單根螺旋軸上的螺旋葉片的額總 重量約為442N。 這些力都是均勻的分布在螺旋軸上的。 用插入法由表4-1查得： =70MP. 許用應力值為： 應力校正系數(shù)： a = ^ = —=0. 57 70 表4-1轉軸的許用彎曲應力 材料 外 b+lb a0b b_lb 碳素鋼 400 130 70 40 500 170 75 45 600 200 95 一 一 00 700 230 110 65 合金鋼 80

50、0 270 130 75 1000 330 150 90 鑄鋼 400 100 50 30 500 120 70 40  螺旋軸的當量轉矩 aT=O. 57x260000=148200N. mm 螺旋軸的當量彎矩 \仁 J141OOOO2+1482OO2 =1417767工 mm 螺旋軸的軸徑 (1417767 \ 0.1x60 =61. 8mm 設計中所選擇的螺旋軸外徑100內(nèi)徑80,所以螺旋軸的軸徑滿足要求。 結論 為期三個月的畢業(yè)設計已接近尾聲，任務書的要求終于要實現(xiàn)了。通過這階段的學 習，我了解了 LS螺旋輸送機的大體結構組

51、成，對其工作原理和制造有了相當?shù)恼J識，并 且自己也設計了一款輸送機?；仡櫿麄€設計過程，我覺得收益匪淺。在對LS315大傾角螺 旋輸送機的設計過程中，理論與實際相結合，加深了理論知識的理解，實現(xiàn)了理論在實際 上的應用。這次畢業(yè)設計是對以前學到的專業(yè)知識做進一步的系統(tǒng)的復習和總結，比如加 深了我對軸類零件的設計和軸承、電機等零部件選用方法的了解，這次畢業(yè)設計也是對自 己的工作和學習能力的檢驗。在設計的過程中自己充分感受到了實際工作中的艱辛，但與 此同時.，也獲益良多，這次畢業(yè)設計不僅使自己鞏固了以前所學的知識，也使自己開闊了 視野，接觸到了更為豐富的理論知識，也使自己敢于、樂于與鉆研更高深的知識，

52、為以后 的工作打下了堅實的基礎。在這次設計中，使我對自己的能力有了更好的了解。重要是在 這次設計中，鍛煉了本人的毅力、恒心，進一步地端正了自己的學習和工作態(tài)度，使我意 識到，只有具有了嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和虛心的精神才能在學術上更上一層樓。 在本次設計中我設計的最主要部分是螺旋體和機槽部分。在設計螺旋體時由于我的能 力有限所以在中間懸掛軸承設計方面有待于進一步加強優(yōu)化，最好是能夠采用某種措施去 掉中間懸掛軸承以避免堵塞現(xiàn)象同時乂能夠解決螺旋軸過于長而產(chǎn)生的彎曲問題。對于葉 片的設計，針對不同的輸送物料應該進行不同的熱處理工藝。 致謝 畢業(yè)設計總算結束了，回顧設計過程我要感謝我的導師對我的幫助。

53、在設計前由從未 接觸過輸送機，因此我向老師詢問了相關內(nèi)容，知道了大概需要查閱那些書籍。在設計時 本人也遇到了好多問題都是在老師的認真指導和啟發(fā)下得到解決，使我能夠順利的、準時 的完成畢業(yè)設計。當然我還要感謝我的室友在相關問題解決上給我的幫助。謝謝你們！ 參考文獻 [1]編委會.運輸機械設計選用手冊.化學工業(yè)出版社，1999-01-25. [2]周明衡主編.減速器選用手冊.化學工業(yè)出版社,2002-01. [3]鄒慧君主編.機械原理.高等教育出版社，2006-05-01. [4]邱宣懷主編.機械設計.高等教育出版社,1997. [5]機械設計學會.機械設計手冊.機械工業(yè)出版社,200

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