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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目 水平固定式螺旋輸送攪龍?jiān)O(shè)計(jì)
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： 魯小康
學(xué) 號(hào)： 20101162
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1004
年 級(jí)： 2010級(jí)
指導(dǎo)教師： 樊十全
二0一四 年 五 月
摘要
螺旋輸送機(jī)是一種常用的不具有撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送機(jī)械，它是利用工作構(gòu)件即螺旋體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使物料向前運(yùn)送，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和物流運(yùn)輸不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備之一。螺旋輸送機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，主要是用來(lái)運(yùn)送大宗散貨物料，如煤、礦石、糧食、砂、化肥等。螺旋輸送機(jī)種類較多、結(jié)構(gòu)差異大、設(shè)計(jì)參數(shù)多，并且各參數(shù)之間相互聯(lián)系和制約，使得設(shè)計(jì)和選擇復(fù)雜、難度大，尤其是一些主要參數(shù)，如果選擇和組合不當(dāng)，將會(huì)嚴(yán)重影響螺旋輸送機(jī)的生產(chǎn)效率和工作性能。本文以水泥混凝土為主要輸送原料進(jìn)行螺旋輸送機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)。
螺旋輸送機(jī)由槽體、轉(zhuǎn)軸、螺旋葉片、軸承、傳動(dòng)裝置以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。本設(shè)計(jì)中，螺旋輸送機(jī)主要是用于玉米粉料的傳送，根據(jù)給定的輸送量以及物料的特性分別進(jìn)行葉片用料實(shí)形、螺旋直徑、螺旋轉(zhuǎn)速等主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算。傳動(dòng)部分采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈，傳動(dòng)鏈帶動(dòng)一級(jí)減速器、減速器連機(jī)體的傳動(dòng)方式。根據(jù)計(jì)算得出的主要參數(shù)選擇合適的電動(dòng)機(jī)，從而確定鏈輪以及減速器的傳動(dòng)比，將主要后續(xù)工作引向一級(jí)減速器的設(shè)計(jì)，其中包括主要傳動(dòng)軸的校核、齒輪的選擇等計(jì)算工作。最后根據(jù)計(jì)算所得的結(jié)果整理出安裝尺寸以及裝配圖的繪制。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)；減速器；螺旋葉片；螺旋軸
Abstract
Screw conveyor is a common component does not have traction flexible continuous conveyor,that is,to make use of the components of the rotating spiral movement to forward the delivery of materials,modern production and transport an important and indispensable one of mechanical equipment.Screw conveyor of the various department in the national economy has been a wide range of applications,mainly used to transport bulk cargo materials,such coal,ore,grain,sand,fertilizer,food,etc.. Screw conveyor sort is more, structure, the design parameter of big differences between the parameters, and each interconnected and constraints，It will seriously affect screw conveyor production efficiency and work performance. This text based on cement concrete conveying for main raw material for screw conveyor related structure and parameters design.
Screw conveyor by tub, shaft, spiral leaf, the bearings and drive device and drive systems. This design, screw conveyor is mainly used to transmit, cement according to the given throughput and material properties of the actual shape of blade materials respectively, spiral diameter, spiral speed of such main parameters design calculation. The transmission part adopts motor driving transmission chain, transmission chain drive level 1 reducer, gear reducer the transmission way even. According to the main parameters calculated to choose the appropriate motor, so as to determine the sprocket and gear reducer gear ratios, will mainly follow-up work to level the design of the speed reducer, including main shaft of gear check, selection of computational work. Finally, according to the calculation results installation dimensions and straighten out the assembly drawing.
Keywords： motor reducer helical lobe spiral axis
目錄
1緒論 1
1．1論文的研究背景與意義 1
1．2螺旋輸送機(jī)的特點(diǎn) 1
1．3國(guó)內(nèi)外關(guān)于該論題的研究現(xiàn)狀 2
1．4 螺旋輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 2
2 螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與參數(shù)選用 2
2．1 螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3
2．2 螺旋輸送機(jī)的具體設(shè)計(jì)步驟 3
2．3 螺旋輸送機(jī)的選型 4
2.3.1螺旋輸送機(jī)的總體結(jié)構(gòu)形式 4
2.3.2選擇螺旋輸送機(jī)的布置形式 4
2．4輸送物料工作機(jī)理的分析 5
2．5 螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 7
2.5.1 原始資料 7
2.5.2螺旋葉片直徑 8
2.5.3螺距 9
2.5.4殼體的內(nèi)徑 10
2.5.5螺旋軸的軸徑 10
2.5.6螺旋軸的轉(zhuǎn)速 10
2.5.7傾斜角度 11
2.5.8功率計(jì)算 12
3 螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
3.1確定電動(dòng)機(jī)的機(jī)型 13
3.2確定減速器的機(jī)型 14
3.3確定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 14
4 螺旋輸送機(jī)的機(jī)身設(shè)計(jì) 14
4.1螺旋管軸的設(shè)計(jì) 14
4.2首端軸承座設(shè)計(jì) 17
4.2.1前軸的設(shè)計(jì)及校核 18
4.2.2聯(lián)軸器的選擇 19
4.2.3鍵的選擇與校核 20
4.3尾端軸承座設(shè)計(jì) 20
4.3.1后軸的設(shè)計(jì)及校核 21
4.3.2軸承的選擇與校核 22
4.4 螺旋葉片的設(shè)計(jì) 24
4.5進(jìn)出料口的設(shè)計(jì) 27
4.6螺旋蓋板的設(shè)計(jì) 27
4.7螺旋槽的設(shè)計(jì) 28
4.8螺旋輸送機(jī)總裝配 29
5 螺旋輸送機(jī)的安裝使用及維護(hù) 29
5.1螺旋輸送機(jī)的安裝條件 29
5.2螺旋輸送機(jī)的使用與維護(hù) 30
5.3常見(jiàn)的故障機(jī)排除方法 31
結(jié)論 32
參考文獻(xiàn) 33
5
水平固定式螺旋輸送攪龍?jiān)O(shè)計(jì)
1緒論
1．1論文的研究背景與意義
螺旋輸送機(jī)是一種常見(jiàn)的不具有撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送機(jī)械，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和物流運(yùn)輸不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備之一。螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，橫截面積小、密封性能好，便于在任何位置加料和卸料，操作安全方便，制造成本低；但動(dòng)力消耗大，物料易破碎，零件磨損較大。
螺旋輸送機(jī)使用的環(huán)境溫度，物料溫度，一般輸送傾角，螺旋輸送機(jī)的輸送能力一般在一下，輸送長(zhǎng)度。
現(xiàn)在，螺旋輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于糧食工業(yè)、建筑材料工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中。主要用于輸送各種粉狀、粒狀、小塊狀物料，所輸送的散粒物料有谷物、豆類、面粉等糧食產(chǎn)品，水泥、粘土、沙子等建筑材料，鹽、堿類、化肥等化學(xué)品，以及煤、焦炭、礦石等大宗散貨。螺旋輸送機(jī)不宜輸送易變質(zhì)的、粘性大的、塊度大的極易結(jié)塊的物料。處理輸送散狀物料之外，亦可利用螺旋輸送機(jī)來(lái)運(yùn)送各種成件物品。
螺旋輸送機(jī)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上運(yùn)用很廣：作為輸送部件或作攪拌、擠壓、揉碎等工序的工作部件；作為固定式或移動(dòng)式的獨(dú)立輸送機(jī)具，在打谷場(chǎng)、谷物糧食和飼料倉(cāng)庫(kù)、畜舍等用來(lái)運(yùn)送松散物料。
螺旋輸送機(jī)已經(jīng)成為合理組織成批生產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。在我國(guó)現(xiàn)代化的發(fā)展和各個(gè)工業(yè)部門(mén)機(jī)械化水平、勞動(dòng)生產(chǎn)效率的提高中，螺旋輸送機(jī)將發(fā)揮更大的作用。它的廣泛應(yīng)用對(duì)于減輕繁重的體力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)物料輸送過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1．2螺旋輸送機(jī)的特點(diǎn)
1、機(jī)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，成本較低。
2、工作可靠，維護(hù)管理簡(jiǎn)便。
3、尺寸緊湊，斷面尺寸小，占地面積小。
4、能實(shí)現(xiàn)密封輸送，有利于輸送易飛揚(yáng)的、熾熱的以及氣味強(qiáng)烈的物料，可減 少對(duì)環(huán)境的污染，改善港口工人的作業(yè)條件。
5、裝載卸載方便。水平輸送機(jī)可在其輸送線路上的任一點(diǎn)裝載卸載
6、能逆向輸送，也可以使輸送機(jī)同時(shí)向兩個(gè)方向輸送物料，即集向中心或者是 遠(yuǎn)離中心。
7、單位能耗較大。
8、物料在輸送過(guò)程中易于研碎及磨損，螺旋葉片和料槽的磨損也較為嚴(yán)重。
1．3國(guó)內(nèi)外關(guān)于該論題的研究現(xiàn)狀
螺旋輸送機(jī)是一種常見(jiàn)的不具有撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送機(jī)，現(xiàn)在已經(jīng)成為合理組織成批生產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。在我國(guó)現(xiàn)代化的發(fā)展和各工業(yè)部門(mén)機(jī)械化水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率提高中，螺旋輸送機(jī)將發(fā)揮更大的作用。但是其輸送效率卻比較低，現(xiàn)在對(duì)于螺旋輸送機(jī)存在的輸送效率問(wèn)題，越來(lái)越來(lái)受到各界的重視，而且國(guó)外也有了很多的研究成果。在國(guó)內(nèi)的研究成果相對(duì)于國(guó)外來(lái)比較，研究成功還比較少，還不是很先進(jìn)。
1．4 螺旋輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
縱觀螺旋輸送機(jī)的發(fā)展歷程，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)的發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：
1、大運(yùn)量、高速度、長(zhǎng)使用壽命。高速度即意味著高生產(chǎn)率，減少單位時(shí)間生 產(chǎn)成本，磨損是限制螺旋輸送機(jī)使用壽命的主要原因，減少物料與螺旋之間 的摩擦系數(shù)，增加螺旋軸的耐磨性，改善物料的性能，可以較大程度提高輸 送機(jī)的使用壽命。
2、低能源消耗以及降低能量消耗，螺旋輸送機(jī)的能源絕大部分都消耗在摩擦損 失上。因此降低能源消耗是研究和設(shè)計(jì)螺旋輸送機(jī)亟待解決的難題和研究方 向。
3、智能化發(fā)展，未來(lái)的螺旋輸送機(jī)應(yīng)與電腦密切聯(lián)系耆老，適合程序控制、智 能操作。物料的裝卸、機(jī)器安裝與維護(hù)都應(yīng)能實(shí)現(xiàn)智能化管理。
4、空間可彎曲輸送。未來(lái)克服水平和垂直螺旋輸送機(jī)由于結(jié)構(gòu)上的限制而只能 直線輸送的不足，近年來(lái)出現(xiàn)了可彎曲螺旋輸送機(jī)，彈簧輸送機(jī)等。另外其 他各種輸送機(jī)也應(yīng)為了實(shí)現(xiàn)空間、可彎曲輸送機(jī)研制新的機(jī)型。
5、組合復(fù)合化輸送，向著大型化發(fā)展。使用螺旋輸送機(jī)，結(jié)合各種連續(xù)輸送機(jī) 械，來(lái)完成復(fù)雜的物料輸送。大型化包括大輸送能力、單機(jī)長(zhǎng)度和大輸送傾 等方面。
6、擴(kuò)大使用范圍。目前螺旋輸送機(jī)的使用范圍受到限制，要擴(kuò)大其使用范圍， 研究能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的， 以及能在輸送熾熱、易爆、易結(jié)團(tuán)、粘性物料的螺旋輸送機(jī)。
7、環(huán)保意識(shí)設(shè)計(jì)，減少污染，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)的目標(biāo)。傳統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械是敞 開(kāi)狀態(tài)下輸送物料的，在輸送粉料、顆粒狀物料時(shí)，物料散落飛揚(yáng)，嚴(yán)重影 響周圍的環(huán)境，特別是在輸送水泥、化肥、礦石、煤炭、谷物等粉末易飛揚(yáng) 物料時(shí)尤顯嚴(yán)重。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們應(yīng)當(dāng)提前研制多種形式的環(huán)保型 輸送機(jī)，而螺旋輸送機(jī)對(duì)于解決這個(gè)難題，無(wú)疑具有很大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展空間。
2 螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與參數(shù)選用
2．1 螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
螺旋機(jī)適宜輸送粉狀。顆粒狀、小塊狀物料，不宜輸送易變質(zhì)、粘性大、易結(jié)塊的物料，螺旋機(jī)適宜水平和小傾角（150）布置。
螺旋輸送機(jī)主要分為水平和垂直螺旋輸送機(jī)，可沿水平、傾斜或者垂直方向上輸送物料，這兩種機(jī)型也是最常見(jiàn)的。螺旋輸送機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為雙螺旋輸送機(jī)和單螺旋輸送機(jī)。后者使用較多。螺旋輸送機(jī)的安裝方式有固定式和移動(dòng)式兩種，大部分螺旋輸送機(jī)采用固定式。本設(shè)計(jì)為水平固定式螺旋輸送機(jī)。
高速螺旋輸送機(jī)（圓周速大于2.8m/s）的螺旋，一般直徑大于250mm，長(zhǎng)度大于1500mm，工作速度為3.5~6m/s。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知本設(shè)計(jì)采用低速螺旋輸送機(jī)。
其主要部件的特點(diǎn)有：
1、頭部和尾部的軸承均布置在殼體外，安裝和維修都很方便，同時(shí)避免粉塵進(jìn) 入軸承中。
2、螺旋軸的前、后節(jié)螺旋葉片為疏、密兩種螺距，有效防止堵管。俗稱“吃的 少，吐得快”。葉片的高精度制作保證了物料輸送時(shí)充滿罐體。螺旋軸的尾 節(jié)處采用反螺旋結(jié)構(gòu)，這樣能夠有效的防止物料在出料口堆積，保證出料順 暢。
3、螺旋輸送機(jī)連接方式采用銷軸連接代替螺栓連接，強(qiáng)度大，安裝方便，橫截 面積小，對(duì)物料阻力小。
4、采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口高強(qiáng)耐磨鋼制作的連續(xù)式螺旋葉片，制作成形后螺距誤差小于 5mm且葉片表面光滑，保證了物料輸送的均勻、穩(wěn)定性。從而保證了物料計(jì)量 的重復(fù)精度。
5、螺旋輸送機(jī)進(jìn)料口與水泥艙口連接方式分為：球鉸法蘭剛性連接和吊掛加防 水帆布軟連接兩種形式?？梢曉O(shè)備拆裝頻繁程度決定接口形式。
2．2 螺旋輸送機(jī)的具體設(shè)計(jì)步驟
1、根據(jù)輸送條件和要求選擇合適類型的螺旋輸送機(jī)。
2、根據(jù)具體的輸送要求計(jì)算螺旋直徑，選擇螺旋類型和布置形式。
3、計(jì)算輸送功率并依此選擇合適的電動(dòng)機(jī)和減速器等驅(qū)動(dòng)裝置。
4、根據(jù)具體的輸送要求選擇合適的傳動(dòng)裝置。
5、根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇合適參數(shù)確定輸送機(jī)的外形和尺寸。
6、確定螺旋輸送機(jī)長(zhǎng)度組合及各節(jié)重量。
7、選擇合理的密封和潤(rùn)滑方式。
8、確定合理的維修和保養(yǎng)方案。
9、繪制螺旋輸送機(jī)的總裝圖和部分重要的零件圖。
2．3 螺旋輸送機(jī)的選型
設(shè)計(jì)螺旋輸送機(jī)系統(tǒng)時(shí)，往往需要考慮以下的問(wèn)題：
1、合理的裝載方式，提出給料裝置和卸料裝置的要求
2、輸送機(jī)路線上輸送機(jī)之間的相互關(guān)系，啟動(dòng)順序是受料的輸送機(jī)先驅(qū)動(dòng)，停
車順序是給料的輸送先停機(jī)，當(dāng)各螺旋輸送機(jī)的參數(shù)（如長(zhǎng)度，驅(qū)動(dòng)裝置） 不同時(shí)，通過(guò)這一關(guān)系可以提出啟動(dòng)時(shí)間和停機(jī)時(shí)間的要求。
3、不能滿足上述的啟動(dòng)和停機(jī)順序的要求時(shí)，需要考慮在螺絲旋輸送機(jī)間增設(shè) 緩沖倉(cāng)以提高系統(tǒng)的適應(yīng)能力和系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。
4、環(huán)保要求。對(duì)于粉塵大的情況，要考慮采用密封輸送或者設(shè)置必要的除塵設(shè) 備。
5、與相同規(guī)格的輸送機(jī)相比，相同規(guī)格的機(jī)型，其重量約輕30%。
6、零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及易損件的供貨可能性。
2.3.1螺旋輸送機(jī)的總體結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)設(shè)計(jì)要求（輸送物料為玉米粉）我們選擇螺旋輸送機(jī)，傾角為零度，即水平輸送，如圖1：
圖1 螺旋輸送機(jī)的總體結(jié)構(gòu)
由于螺旋輸送機(jī)輸送的距離較短，因此不設(shè)中間吊掛軸承來(lái)支持內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)，其基本構(gòu)件有：驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn)料口，旋轉(zhuǎn)螺旋軸，殼體，出料口，清料口。
2.3.2選擇螺旋輸送機(jī)的布置形式
在布置一臺(tái)水平安裝的螺旋輸送機(jī)是，如果條件允許最好將驅(qū)動(dòng)裝置安放在出料端的位置，因驅(qū)動(dòng)裝置及出料口裝在頭節(jié)（有止推軸承）時(shí)較為合理，可使螺旋管軸處于受拉狀態(tài)。另外各個(gè)螺旋節(jié)（頭節(jié)、中間節(jié)、尾節(jié)）的布置次序最好遵循按螺旋節(jié)長(zhǎng)度的大小依次排列和把相同規(guī)格的螺旋節(jié)排列在一起的原則，這樣給設(shè)計(jì)、制造和訂貨帶來(lái)很大的方便。
在總體布置是還應(yīng)注意不要使支撐底座或出料口布置在機(jī)殼接頭的法蘭處，進(jìn)料口也不應(yīng)該布置在機(jī)蓋接頭處及懸掛軸承上方。
水平螺旋輸送機(jī)根據(jù)螺旋的旋向、螺旋軸的旋轉(zhuǎn)方向以及裝料口與卸料口位置等的不同，有6種常見(jiàn)的布置形式：
圖2 螺旋輸送機(jī)的布置形式
根據(jù)具體實(shí)際的輸送要求選擇第三種布置形式。
2．4輸送物料工作機(jī)理的分析
設(shè)螺旋為標(biāo)準(zhǔn)的等螺距、等直徑、螺旋面升角的單頭螺旋。以距離螺旋軸線處的物料顆粒M作為研究對(duì)象，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析如圖4
圖3 螺旋面作用在物料顆粒上的力
與螺旋面得法線方向偏離了角。角的大小由物料對(duì)螺旋面的摩擦角及螺旋面的表面粗糙程度決定的，對(duì)于一般熱壓或用冷軋鋼板拉制的螺旋面，可忽略其表面粗糙程度對(duì)角的影響，可認(rèn)為。P力可分解為法向分力P1和P2。物料顆粒M在P力作用下，在料槽中進(jìn)行著一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即沿軸向移動(dòng)，又沿徑向旋轉(zhuǎn)，如圖5，既有軸向速度V1，又有圓周速度V2，其合成速度為V。
圖4 物料的運(yùn)動(dòng)速度
當(dāng)螺旋體以角速度W繞軸回轉(zhuǎn)時(shí)，若在螺旋葉片任一半徑r的O點(diǎn)處有一物料顆粒M，則物料顆粒M的運(yùn)動(dòng)速度可有上圖的速度三角形求解。葉片上O點(diǎn)的線速度Vo=r*W,就是物料顆粒M牽連運(yùn)動(dòng)的速度，可用矢量OA表示，方向?yàn)檠豋點(diǎn)回轉(zhuǎn)的切線方向；物料顆粒M相對(duì)于螺旋面相對(duì)滑動(dòng)的速度，平行于O點(diǎn)的螺旋切向方向，可用矢量AB表示。當(dāng)不考慮葉片摩擦?xí)r，則物料顆粒M絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度Vn應(yīng)是螺旋面上O點(diǎn)的法線方向，可用矢量OB表示。由于物料與葉片有摩擦，物料顆粒M自O(shè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度V進(jìn)行分解，則可以得到物料顆粒自O(shè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度V的方向應(yīng)與法線偏轉(zhuǎn)與摩擦角，現(xiàn)對(duì)V進(jìn)行分解，則可以得到物料顆粒自O(shè)點(diǎn)移動(dòng)的軸 向速度V1和圓周速度V2。因此V1就是料槽中的阻滯和干擾。
根據(jù)物料顆粒M的運(yùn)動(dòng)速度圖的分析，物料軸向移動(dòng)的速度為：
所以（1）式又可寫(xiě)成：
式中：S——螺旋螺距（mm）；
n——螺旋轉(zhuǎn)速（r/min）；
f——物料與葉片間的摩擦系數(shù)，f=tg,為葉片與物料的摩擦角；
——螺旋升角。
據(jù)此可得出物料在料槽內(nèi)軸向移動(dòng)速度V1和圓軸速度V2隨半徑r而變化的曲線圖（圖5）
圖5 螺距一定時(shí)V1、V2變化曲線
由圖6可見(jiàn)，V2在半徑長(zhǎng)度范圍內(nèi)是變化的，因此，物料在螺旋內(nèi)的移動(dòng)過(guò)程是要產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的，靠近螺旋軸的物料的V2比外層的大，而V1卻比外層的要?。环粗?，靠近螺旋外側(cè)的物料V1大、V2小。這將使內(nèi)層的物料較容易隨螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)，因而產(chǎn)生一個(gè)附加的物料流對(duì)物料運(yùn)動(dòng)的影響并不顯著。但是，當(dāng)超過(guò)一定的轉(zhuǎn)速時(shí)，物料就會(huì)產(chǎn)生垂直于輸送方向的跳躍的翻滾，起攪拌而不起軸向的推進(jìn)作用。這不僅會(huì)降低物料的輸送效率，加速設(shè)備構(gòu)件的磨損，而且會(huì)增加螺旋功率的消耗。因此威力避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，螺旋的轉(zhuǎn)速不得超過(guò)它的臨界轉(zhuǎn)速。
2．5 螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
2.5.1 原始資料
輸送物料為粉狀玉米，輸送量為，輸送距離，螺旋直徑，螺距，螺旋軸轉(zhuǎn)速，連續(xù)工作制。
查資料可知：玉米粉的松散密度為故。
由于輸送距離較短，故采用GX型螺旋輸送機(jī)。
2.5.2螺旋葉片直徑
螺旋葉片直徑是螺旋輸送機(jī)的重要參數(shù)，直接關(guān)系到輸送機(jī)的生產(chǎn)量和結(jié)構(gòu)尺寸。一般根據(jù)螺旋輸送機(jī)生產(chǎn)能力、輸送物料類型、結(jié)構(gòu)和布置形式確定螺旋葉片的直徑。
螺旋葉片直徑為：
式中：Q------輸送量，t/h;
K------物料特性系數(shù)，查表得K=0.0490；
------填充系數(shù)，查表得=0.25~0.35，故取=0.30；
C------傾角系數(shù)，查表得C=1.0。
物料的綜合特性系數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值。一般來(lái)說(shuō),根據(jù)物料的性質(zhì)，可將物料分為4類，1類為流動(dòng)性好較輕且無(wú)磨啄性的物料；第2類為無(wú)磨啄性但流動(dòng)性較第1類較差的物料；第三類為粒度尺寸及流動(dòng)性同第2類接近，但磨啄性較大的物料；第4類為流動(dòng)性差且磨啄強(qiáng)烈的物料。玉米粉的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)見(jiàn)下表。
表2 玉米粉的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)
物料的粒度
物料的磨琢性
物料
填充系數(shù)
螺旋面形式
特性系數(shù)
K
綜合系數(shù)
A
粒狀
半磨琢性
谷物、木屑、泥煤
實(shí)體螺旋面
0.0490
50
表3 傾角系數(shù)表
傾斜角度
C
1.0
0.9
0.8
0.7
0.65
所以
按上式計(jì)算得出的D值應(yīng)圓整為下列標(biāo)準(zhǔn)直徑：
150、200、220、250、300、400、500、600mm。
故取D=220mm，符合設(shè)計(jì)要求。
2.5.3螺距
螺距不僅決定著螺旋的升角，還決定著在一定填充系數(shù)下物料運(yùn)行的滑移面，所以螺距的大小直接影響著物料的輸送過(guò)程。輸送量Q和直徑D一定時(shí)，螺距改變，物料運(yùn)動(dòng)的滑移面隨著改變，這將導(dǎo)致物料運(yùn)送速度分布的變化。通常螺距應(yīng)滿足下列兩個(gè)條件：螺旋面與物料的摩擦關(guān)系：速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系。
通常可按下式計(jì)算螺距：S=D
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的輸送機(jī)，=0.8~1.0，當(dāng)傾斜布置或輸送物料流動(dòng)性較差時(shí)0.8，當(dāng)水平布置時(shí)=0.8~1.0，實(shí)體式螺旋=1。
故
2.5.5殼體的內(nèi)徑
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，殼體內(nèi)徑的經(jīng)驗(yàn)公式：。所以=245mm
選擇無(wú)縫鋼管219mm,厚度t=6mm。
2.5.4螺旋軸的軸徑
螺旋軸徑的大小與螺距有關(guān)，因?yàn)閮烧吖餐瑳Q定了螺旋葉片的升角，也就決定了物料的滑移方向及速度的分布，所以應(yīng)從考慮螺旋面與物料的摩擦系數(shù)以及速度個(gè)分量的適當(dāng)分布來(lái)確定最合理的軸徑與螺距之間的關(guān)系。
根據(jù)物料的運(yùn)動(dòng)分析，可知要保證物料在料槽中的軸向移動(dòng)，螺旋軸徑處的軸向速度V1要大于0，即螺旋內(nèi)升角，又因?yàn)椤Ｋ月菥嗯c軸徑之間的關(guān)系必須滿足的條件之一是：。
實(shí)踐證明，對(duì)于大多數(shù)螺旋輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，一般其螺旋體得結(jié)構(gòu)均能滿足第一個(gè)條件的要求，但對(duì)螺旋體直徑較小（例如D=100mm）的螺旋輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，其α2不一定能滿足第一個(gè)條件的要求，因而在確定較小直徑螺旋體得S和d時(shí)，必須進(jìn)行這項(xiàng)驗(yàn)算工作。
軸徑與螺距的關(guān)系還應(yīng)滿足的第二個(gè)條件是：螺旋軸徑處得軸向速度v1要大于圓周速度v2,即v1> v2。整理得：
根據(jù)計(jì)算，當(dāng)f取0.3，S=(0.8-1.0)D時(shí)，；當(dāng)f值增加時(shí)，d/D的值還要增加。也就是說(shuō)，根據(jù)上式計(jì)算出的軸徑相當(dāng)大，這勢(shì)必降低有效輸送截面，為了保證足夠的有效輸送截面從而保證輸送能力，就得加大結(jié)構(gòu)，使得輸送機(jī)構(gòu)粗大笨重，成本增加。所以，螺旋軸徑與螺距的關(guān)系應(yīng)是輸送功能與結(jié)構(gòu)的綜合，在能夠滿足輸送要求的前提下，應(yīng)盡可能的使結(jié)構(gòu)緊湊。由于螺旋輸送機(jī)的填充系數(shù)較低，只要保證靠近葉片外側(cè)的物料具有較大的軸向速度，且軸向速度大于圓周速度即可。
推薦的軸徑計(jì)算公式：d=（0.2~0.35）D
計(jì)算得出d=50~87.5mm，故取d=70mm。此為無(wú)縫鋼管的外徑，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，鋼管厚度定為t=6mm時(shí)，能夠滿足輸送要求，不會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。
2.5.5螺旋軸的轉(zhuǎn)速
螺旋軸的轉(zhuǎn)速對(duì)輸送量有較大的影響。一般來(lái)說(shuō)，螺旋軸的轉(zhuǎn)速加快，輸送機(jī)的生產(chǎn)能力提高，轉(zhuǎn)速過(guò)小則使得輸送機(jī)的輸送量下降，但轉(zhuǎn)速也不宜過(guò)高，因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)一定的極限值時(shí)，物料會(huì)因?yàn)殡x心力過(guò)大而外拋，以致無(wú)法輸送。所以還需要對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行一定限定，不能超過(guò)一極限值。
即：
式中：A------表示物料綜合系數(shù)，見(jiàn)表三，取A=50；
故：
按上式計(jì)算的轉(zhuǎn)速n應(yīng)圓整為下列轉(zhuǎn)速：
20、30、35、45、60、75、85、90、120、150、190 r/min
故取n=85r/min。
2.5.6校核填充系數(shù)
物料在料槽中的填充系數(shù)對(duì)物料的輸送和能量的消耗有很大的影響。當(dāng)填充系數(shù)較小的時(shí)候，物料堆積高度較低，大部分的物料靠近螺旋外側(cè)，因而具有較高的州軸向速度，物料在輸送方向上的運(yùn)動(dòng)要比圓周方向上顯著的多，運(yùn)動(dòng)的滑移面幾乎平行于輸送方向，這時(shí)垂直與輸送方向的附加物料流減弱，能量消耗降低；相反，當(dāng)填充系數(shù)較高時(shí)，物料運(yùn)動(dòng)的滑移面很陡，其在圓周方向的運(yùn)動(dòng)將比輸送方向的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，這將導(dǎo)致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，填充系數(shù)適當(dāng)取小值較有利，一般取。此時(shí)，傾斜角度的大小對(duì)填充系數(shù)也有一定的影響。
用螺旋葉片直徑D及轉(zhuǎn)速n圓整后的數(shù)值，對(duì)填充系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算：
查表可知填充系數(shù)的的取值范圍為：，故滿足要求。
2.5.7傾斜角度
螺旋輸送機(jī)的傾斜角度對(duì)于螺旋輸送機(jī)輸送過(guò)程的生產(chǎn)率和功率消耗都有影響，一般它是以一個(gè)影響系數(shù)的形式來(lái)體現(xiàn)的。傾斜輸送系數(shù)見(jiàn)表4。螺旋輸送機(jī)輸送能力將隨著傾斜角度的增加而迅速降低的，同時(shí)，螺旋輸送機(jī)布置時(shí)傾斜角度也將影響物料的輸送效果。另外傾斜角度的大小還會(huì)影響填充系數(shù)。
傾斜角度越大，允許的填充系數(shù)越小，螺旋輸送機(jī)的輸送能力越低。因此，在滿足使用條件的前提下，螺旋輸送機(jī)盡量避免傾斜布置，而最好采用水平布置；若工藝需要采用用傾斜布置，為了提高輸送效率，傾斜角度也不宜過(guò)大，一般傾斜角度。若一級(jí)不能滿足要求，可采用多級(jí)傾斜布置，以減少損失。因此，在滿足使用條件的前提下，在此選用的水平布置，提高輸送效率，即傾斜角度為零。
2.5.8功率計(jì)算
螺旋輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率，是用于克服在物料輸送過(guò)程中的各種阻力所消耗的能量，主要包括以下幾部分：①使被運(yùn)物料提升高度H（水平或傾斜）所需的能量；②被運(yùn)物料對(duì)料槽壁和螺旋面的摩擦所引起的能量消耗；③物料內(nèi)部顆粒間的互相摩擦所引起的能量消耗；④物料沿料槽運(yùn)動(dòng)造成止推軸承處得摩擦引起的能量消耗；⑤中間軸承和末端軸承處的摩擦引起的能量消耗。
克服以上阻力螺旋輸送機(jī)所需軸功率可按下式確定：
式中：
H------螺旋輸送機(jī)傾斜布置時(shí)在垂直平面上的投影高度，H=0；
L------螺旋輸送機(jī)水平投影長(zhǎng)度，L=5.6mm；
ω------物料阻力系數(shù)，見(jiàn)表5，取ω=1.2
表4 玉米粉的阻力系數(shù)
物料特性
典型物料
ω
干的、無(wú)磨啄性
糧食、谷物、鋸木屑、面粉
1.2
故
電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率：
式中：------表示功率儲(chǔ)備系數(shù)，一般取為1.2~1.4；
------電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)效率，，一般為了方便取以0.7計(jì)算。
故
3 螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1確定電動(dòng)機(jī)的機(jī)型
選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題：
1.根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)試以及工作 環(huán)境等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類型及安裝方式。
2.根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，并考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限 制、過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動(dòng) 機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算所需功率，按靠近的功率等級(jí)選擇電動(dòng)機(jī)，負(fù)載率一般取為 0.8~0.9。過(guò)大的備用功率會(huì)使電動(dòng)機(jī)效率降低，對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率因 數(shù)將變壞，并使電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械造價(jià)提高。
3.根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃 易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。
4.根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。
5.根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程性能的要求，以及 機(jī)械機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。
所需的電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：
上式中：------負(fù)載功率;
K------工作情況系數(shù)，取為1.35，見(jiàn)表6；
------減速器效率；
P------計(jì)算功率。
表5 工作情況系數(shù)
原動(dòng)機(jī)種類
工作條件
負(fù)荷性質(zhì)
電動(dòng)機(jī)
穩(wěn)定
中等沖擊
大的沖擊
斷續(xù)3h/d
0。8
1。0
1。35
8~10h/d
1。0
1。2
1。5
24h/d
1。2
1。35
1。6
故：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為：YJ90S-4。額定功率為1.1kw，額定電流為2.7A，額定轉(zhuǎn)速為1415r/min，效率為0.78，功率因數(shù)為0.78，額定轉(zhuǎn)矩為2300N.m。
3.2確定減速器的機(jī)型
現(xiàn)在我采用一種新型減速機(jī)-擺線針輪減速機(jī)。
擺線針輪減速機(jī)采用擺線針齒嚙合、行星式傳動(dòng)原理，所以通常也叫行星擺線減速機(jī)，行星擺線針輪減速機(jī)可以廣泛的應(yīng)用于石油、環(huán)保、化工、水泥、輸送、紡織、制藥、食品、印刷、起重、礦山、冶金、建筑、發(fā)電等行業(yè)，做為驅(qū)動(dòng)或減速裝置，該機(jī)分為臥式、立式、雙軸型和直聯(lián)型等裝配方式。其獨(dú)特的平穩(wěn)結(jié)構(gòu)在許多情況下可替代普通圓柱齒輪減速機(jī)及蝸輪蝸桿減速機(jī)，因此，行星擺線針輪減速機(jī)在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域被廣泛的使用，受到廣大用戶的普遍歡迎。當(dāng)輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，由于擺線輪上齒廓曲線的特點(diǎn)及其受針齒輪上針齒限制之故，擺線輪擺線針輪減速機(jī) 的運(yùn)動(dòng)成為既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面運(yùn)動(dòng)，在輸入軸正轉(zhuǎn)周時(shí)，偏心套亦轉(zhuǎn)動(dòng)一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒從而得到減速，再借助W輸出機(jī)構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。
〇高速比和高效率單級(jí)傳動(dòng) 〇結(jié)構(gòu)緊湊體積小由于采用了行星傳動(dòng)原理，輸入軸輸出軸在同一軸心線上，使其機(jī)型獲得盡可能小的尺寸。〇運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低擺線針齒嚙合齒數(shù)較多，重疊系數(shù)大以及具有機(jī)件平衡的機(jī)理，使振動(dòng)和嗓聲限制在最小程度。〇使用可靠、壽命長(zhǎng)因主要零件采用軸承鋼材料，經(jīng)淬火處理（HRC58～62）獲得高強(qiáng)度，并且，部分傳動(dòng)接觸采用了滾動(dòng)摩擦，所以經(jīng)久耐用壽命長(zhǎng)。
因主要零件是采用軸承鋼淬火處理 （HRC58-62），再精磨而成，且擺線齒與針齒套嚙合傳遞至針齒形成滾動(dòng)磨擦付，磨擦系數(shù)小，使嚙合區(qū)無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，磨損 極小，所以經(jīng)久耐用。
〇設(shè)計(jì)合理，維修方便，容易分解安裝，最少零件個(gè)數(shù)以及簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑，使擺線針輪減速機(jī)深采用戶的信賴。
因此按照工作條件和設(shè)計(jì)要求，選擇腳板式臥裝雙軸擺線針輪減速機(jī)BWY22-17-55型減速器，公稱傳動(dòng)比為17，高速軸許用功率為5.5kw.
3.3確定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比
由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)轉(zhuǎn)速可得傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比為:
由于選用的事標(biāo)準(zhǔn)減速器，所以傳動(dòng)比是17，所以修改工作機(jī)轉(zhuǎn)速為。校核
在推薦范圍內(nèi)，填充系數(shù)滿足要求。
查看《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)下》可知：驅(qū)動(dòng)裝置型號(hào)為：YJ90S-4。
4 螺旋輸送機(jī)的機(jī)身設(shè)計(jì)
4.1螺旋管軸的設(shè)計(jì)
螺旋管軸一般由無(wú)縫鋼管制成，直徑常取為40~90mm。在空心軸的連接處需要實(shí)心軸端。
軸的材料采用45號(hào)鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知：
硬度為217~255HBW 扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度
抗拉強(qiáng)度 許用疲勞應(yīng)力
屈服點(diǎn) 靜應(yīng)力
彎曲疲勞強(qiáng)度 脈動(dòng)應(yīng)力
實(shí)心軸伸入無(wú)縫鋼管約150mm，端部焊接高度約為8mm，然后用螺栓固定。伸入軸和鋼管之間為過(guò)盈配合。
下面是關(guān)于螺旋管軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：
圖6
管軸外徑為89mm，內(nèi)徑為77mm，長(zhǎng)度為5540mm。軸上所承受的物料總重為：。
下面作軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖：
圖7
利用平衡方程求得：
下面作彎矩圖，在距A點(diǎn)x處的D點(diǎn)截?cái)啵∽蟀胼S研究：
圖8
在距離A點(diǎn)為x處的彎矩為：
可知在處，彎矩達(dá)到最大，
作軸的彎矩圖如下：
圖9
作扭矩圖如下：
圖10
作軸的當(dāng)量彎矩圖如下：
圖11
在B點(diǎn)達(dá)到最大值
式中為應(yīng)力校正系數(shù)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)取為0.59。
校核鋼管的強(qiáng)度：
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核該軸上承受的最大當(dāng)量彎矩的強(qiáng)度，即危險(xiǎn)剖面C的強(qiáng)度。
故 故安全。
4.2首端軸承座設(shè)計(jì)
首端軸承座裝配圖如下：
圖12
4.2.1前軸的設(shè)計(jì)及校核
材料：采用45號(hào)鋼調(diào)制處理，查表得 系數(shù)C=112
計(jì)算軸的最小直徑：
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，由選定的ZQ型減速機(jī)可知其輸出軸軸伸的直徑D=55mm,L=85mm。由于螺旋軸和減速機(jī)之間用聯(lián)軸器連接，可知：
前軸端的軸伸 。
因?yàn)槁?lián)軸器靠軸肩定位，軸肩圓整為整數(shù)值，軸段2上安裝軸承端蓋，所以，。
軸段3上安裝軸承，選用雙列圓錐滾子軸承，故，。軸段4上安裝前軸座，故，。
軸段5深入螺旋管軸100mm和管軸之間為過(guò)渡配合，所以，，軸端和管軸之間焊接固定，在距離管軸左側(cè)20mm處用螺栓固定，并且螺栓和鋼管之間的螺栓孔之間焊接固定，在距離螺栓42mm處用同一型號(hào)的螺栓固定，并且焊接固定。同時(shí)兩個(gè)螺栓之間的夾角成90度。
校核該軸：
圖13
作扭矩圖為：
圖14
校核該軸的強(qiáng)度：
式中為抗扭截面模量，它也只與截面尺寸有關(guān)。
4.2.2聯(lián)軸器的選擇
聯(lián)軸器是聯(lián)接兩軸或軸與回轉(zhuǎn)件，在傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過(guò)程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開(kāi)的一種裝置。此外，聯(lián)軸器還可能具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移、緩沖以及安全防護(hù)等功能。聯(lián)軸器一般有兩個(gè)半聯(lián)軸器和鍵聯(lián)接組成，半聯(lián)軸器與主、從動(dòng)軸通常采用鍵連接。根據(jù)工作情況可選擇雙排鏈鏈條聯(lián)軸器，特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，工作可靠，壽命長(zhǎng)，容易拆卸，維護(hù)方便。且有少量補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移性能，用于高溫、潮濕、多塵條件下，允許兩軸有較大的安裝偏差，允許正反轉(zhuǎn)，但不宜用于啟動(dòng)頻繁，正反轉(zhuǎn)變化多的地方。
計(jì)算聯(lián)軸器所需的轉(zhuǎn)矩：
式中：T------理論轉(zhuǎn)矩
------驅(qū)動(dòng)功率
n------工作轉(zhuǎn)速
------動(dòng)力機(jī)系數(shù)，查表取為1.0
K------工況系數(shù)，查表取為1.5
------啟動(dòng)系數(shù)，查表取為1.0
------溫度系數(shù)，查表取為1.2
------公稱轉(zhuǎn)矩
所以：
選用聯(lián)軸器型號(hào)為：GL7，材料40Cr，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度大于220HB
其基本參數(shù)如下：
，由于安裝罩殼，許用轉(zhuǎn)速，軸孔直徑，軸孔長(zhǎng)度L=112mm，，鏈號(hào)12A，鏈條節(jié)距p=19.05，齒數(shù)Z=18，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=0.012。
雙排滾子鏈鏈條聯(lián)軸器的許用兩軸相對(duì)位移：
徑向位移：
軸向位移：
角位移：
4.2.3鍵的選擇與校核
因?yàn)?，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇鍵為： 平鍵
許用擠壓應(yīng)力，許用剪應(yīng)力。
許用應(yīng)力
聯(lián)接工作 方式
被聯(lián)接零件材料
不同載荷性質(zhì)的許用值
靜載
輕微沖擊
重沖擊
靜聯(lián)接
鋼
125~150
100~120
60~90
鑄鋼
70~80
50~60
30~50
動(dòng)聯(lián)接
鋼
50
40
30
120
90
60
表6 不同載荷性質(zhì)的許用值
校核：
式中：d------軸的直徑
------鍵與轂的接觸高度，
h------鍵的高度
l------鍵的長(zhǎng)度
滿足，所選鍵為：。
通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接的另一端與其相同，因此選用相同型號(hào)的鍵聯(lián)接。
4.3尾端軸承座設(shè)計(jì)
尾端軸承座裝配圖如下：
圖15
4.3.1后軸的設(shè)計(jì)及校核
材料：采用45號(hào)鋼調(diào)制處理，查表得 系數(shù)C=112
計(jì)算軸的最小直徑：
軸段1深入螺旋管軸100mm和管軸之間為過(guò)渡配合，所以，，軸端和管軸之間焊接固定，在距離管軸右側(cè)20mm處用螺栓固定，并且螺栓和鋼管之間的螺栓孔之間焊接固定，在距離螺栓36mm處用同一型號(hào)的螺栓固定，并且焊接固定。同時(shí)兩個(gè)螺栓之間的夾角成90度。
軸段2上安裝后軸座，故，。
軸段3上安裝調(diào)心球軸承，故，。
校核該軸：
圖16
作扭矩圖：
圖17
校核該軸的強(qiáng)度：
故安全。
4.3.2軸承的選擇與校核
首先計(jì)算軸承處受力：
電動(dòng)機(jī)加減速器的重量為，機(jī)殼加螺旋軸的重量為。
受力分析如圖所示：
圖18
B處為深溝球軸承，C處為外球面球軸承。
列平衡方程：
得：
B處軸承的校核：
前端軸徑d=65mm，轉(zhuǎn)速n=88r/min，徑向載荷，軸向載荷，要求壽命10年，約為。
選擇雙列圓錐滾子軸承，查表試選軸承代號(hào)為：352213X2。
d=65mm D=120mm B=70mm =220kN =365kN
e=0.37
計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷：
因?yàn)?
所以：
軸承轉(zhuǎn)速大于10r/min，按照額定動(dòng)載荷選擇軸承
故 滿足要求。
計(jì)算當(dāng)量靜載荷：
滿足要求。
C處軸承的校核：
前端軸徑d=65mm，轉(zhuǎn)速n=88r/min，徑向載荷，軸向載荷，要求壽命10年，約為。
首先根據(jù)要求選擇調(diào)心球軸承，查表試選軸承代號(hào)1311。
d=55mm B=29mm D=120mm
計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷：
因?yàn)?
所以：
軸承轉(zhuǎn)速大于10r/min，按照額定動(dòng)載荷選擇軸承
故 滿足要求。
計(jì)算當(dāng)量靜載荷：
滿足要求。
軸承密封與潤(rùn)滑方式：
軸承的密封采用非接觸式密封，利用擋油環(huán)密封，轉(zhuǎn)動(dòng)件與固定件不接觸，可以防止灰塵或其他雜質(zhì)進(jìn)入軸承，并防止軸承內(nèi)潤(rùn)滑油的流失。從潤(rùn)滑和散熱效果來(lái)看，油潤(rùn)滑較好，所以采用油潤(rùn)滑。放油孔采用螺塞以及封油墊密封。
4.4 螺旋葉片的設(shè)計(jì)
⑴螺旋葉片一般由鋼板沖壓而成，然后將它們焊接在無(wú)縫的鋼管上，且在各葉片間加以焊接，其厚度?？蓞⒖急?選取。
表7 螺旋面厚度
輸送物料
谷物
煤、建筑材料、礦石等
⑵螺旋的旋向、頭數(shù)與母線
螺旋軸上的螺旋葉片有左旋與右旋兩種，物料的輸送方向是由螺旋的旋向與螺旋軸的轉(zhuǎn)向所確定的。螺旋頭數(shù)可以是單頭、雙頭或三頭的，多頭螺旋主要用于需要完成攪拌及混合作業(yè)的輸送裝置中。螺旋面的母線通常是采用垂直于螺旋軸線的直線，采用這種螺旋葉片形式的螺旋稱為標(biāo)準(zhǔn)形式螺旋。
以輸送物料為目的的螺旋輸送機(jī)應(yīng)首選考慮采用標(biāo)準(zhǔn)形式的右旋單頭螺旋。
⑶螺旋葉片的形狀
螺旋葉片有實(shí)體、帶式、葉片式、齒輪式等四種形狀，如下圖所示，應(yīng)根據(jù)被輸送物料的種類、特性進(jìn)行選用。實(shí)體式螺旋是最常用的形式，適用于流動(dòng)性好的、干燥的、小顆?；蚍蹱畹奈锪?；帶式螺旋適用于塊狀物料或具有一定粘性的物料；葉片式與齒形式螺旋適用于輸送容易被擠緊的物料，另外，如果水平螺旋輸送機(jī)有對(duì)物料進(jìn)行攪拌、松散等工藝要求，應(yīng)考慮選用葉片式或齒形式螺旋。
根據(jù)所運(yùn)輸?shù)奈锪?，我們選用實(shí)體式螺旋。
下圖為螺旋面的形狀：
圖19 螺旋形狀
A)實(shí)體式 B)帶式 C）葉片式 D）齒形式
根據(jù)實(shí)際情況，綜合考慮，我們選用水平螺旋輸送機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)形式的實(shí)體式螺旋面的右旋單頭螺距。其適用于水平或傾斜的（傾斜角不大于）需要連續(xù)地輸送粉狀和小塊狀如煤粉、水泥、砂、谷類及煤塊等不易粘結(jié)的散狀物料的場(chǎng)合，其工作環(huán)境在范圍內(nèi)，輸送物料的溫度應(yīng)低于2000℃，輸送長(zhǎng)度不超過(guò)40m。
⑶螺旋葉片的相關(guān)系數(shù)
螺旋直徑與螺距：
前面已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了計(jì)算，D=220mm，S=220mm。
螺旋升角：
螺旋升角可以根據(jù)螺紋升角公式計(jì)算出來(lái)：
在計(jì)算螺旋內(nèi)升角時(shí)，d等于螺旋軸直徑；當(dāng)計(jì)算螺旋外升角時(shí)，d等于螺旋直徑；當(dāng)計(jì)算螺旋葉片中間的升角時(shí)，d則等于（d+D）/2。
螺旋葉片的內(nèi)升角為：
螺旋葉片的外升角為：
螺旋葉片中間處的螺旋升角為：
葉片與物料之間的摩擦系數(shù)與摩擦角：
查閱相關(guān)資料得螺旋葉片與玉米粉的摩擦系數(shù)可取為f=0.2，所以其摩擦角為：。
螺旋葉片的下料方法：
螺旋葉片常采用簡(jiǎn)易制造法，即用1.5~4.0mm厚的薄鋼板沖壓或剪切成帶缺口的圓環(huán)，將圓環(huán)拉制成一個(gè)螺距的葉片，然后將若干個(gè)單獨(dú)的葉片經(jīng)焊接或鉚接與螺旋軸形成一個(gè)完整的螺旋葉片。
實(shí)體式葉片展開(kāi)圖如下：
圖20 螺旋葉片下料尺寸
如圖，圓環(huán)的尺寸（下料尺寸）用下面的公式計(jì)算：
式中：R------圓環(huán)外圓直徑
r------圓環(huán)內(nèi)圓直徑
------圓環(huán)的缺角
L------一個(gè)螺距葉片外螺旋線的長(zhǎng)度
------一個(gè)螺距葉片內(nèi)螺旋線的長(zhǎng)度
故：
代入上式中：
4.5進(jìn)出料口的設(shè)計(jì)
本螺旋輸送機(jī)的進(jìn)出料口選擇方形進(jìn)出料口，材料選用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼。其具體尺寸結(jié)構(gòu)如下：
圖21
4.6螺旋蓋板的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了3塊螺旋蓋板，采用Q235-A材料，厚度為5mm。
外形尺寸如下：
螺旋蓋板1：
圖22
螺旋蓋板2：
圖23
螺旋蓋板3：
圖24
4.7螺旋槽的設(shè)計(jì)
管槽是螺旋輸送機(jī)的承載部件，同螺旋面一樣，其厚度根據(jù)螺旋的直徑大小及被輸送物料的特性選取，一般用厚度為2~8mm的薄鋼板制成。本設(shè)計(jì)中取其厚度為5mm。料槽的內(nèi)徑應(yīng)稍大于螺旋的直徑，兩者之間應(yīng)有一定的間隙，一般為7~10mm，為減少物料的磨碎及功率消耗，要求提高螺旋和料槽的尺寸精度，應(yīng)盡量減少其間隙。故本設(shè)計(jì)取其間隙為8mm。
螺旋槽總裝配圖如下：
圖25
4.8螺旋輸送機(jī)總裝配
總裝配圖如下：
圖26
5 螺旋輸送機(jī)的安裝使用及維護(hù)
5.1螺旋輸送機(jī)的安裝條件
本設(shè)計(jì)中螺旋輸送機(jī)的安裝形式為：地面支撐安裝。
螺旋機(jī)安裝的正確性是以后使用情況良好的先決條件之一，其在使用地點(diǎn)的安裝必須妥善地進(jìn)行，并滿足技術(shù)條件的要求。
1．螺旋機(jī)安裝基礎(chǔ)至少應(yīng)在螺旋機(jī)正式安裝以前20天澆灌完成,該基礎(chǔ)應(yīng)能可靠地支承輸送機(jī)并保證不同地基過(guò)小而發(fā)生螺旋機(jī)下沉和額外的變化,保證螺旋機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具有足夠穩(wěn)定性。
2．螺旋機(jī)在安裝以前必須將那些在運(yùn)輸中或卸箱時(shí)粘上的塵垢的機(jī)件加以清洗。
3．相鄰機(jī)殼法蘭石應(yīng)連接平整、密合，機(jī)殼內(nèi)表面接頭處錯(cuò)位偏差不超過(guò)2mm。
4．機(jī)殼法蘭間允許墊石棉調(diào)整機(jī)殼和螺旋長(zhǎng)度的積累誤差。
5．螺旋體外徑與機(jī)殼間的間隙應(yīng)符合表5－1規(guī)定，最小間隙不得少于表中規(guī)定 數(shù)值的60%，需要大間隙，按用戶要求制作。
表8 螺旋體外經(jīng)與機(jī)殼間的間隙應(yīng) 單位（mm）
螺旋公稱直徑D
100
160
250
315
400
500
630
800
1000
1250
間隙
6
10
12.5
15
20
6. 螺旋機(jī)主軸與減速電器的同軸度應(yīng)符合GB1184-80《形狀和位置工差,未注公 差的規(guī)定》附表4中10級(jí)的規(guī)定。
7. 螺旋機(jī)的各底座在機(jī)殼裝妥后，均應(yīng)使之著實(shí)后再擰緊地腳螺釘。
8. 所有聯(lián)結(jié)螺栓均應(yīng)擰緊至可靠的程度。
9．進(jìn)出料口現(xiàn)場(chǎng)安裝應(yīng)使進(jìn)出料口的法蘭支承面與螺旋機(jī)的本體軸線平行，與 相連接的法蘭應(yīng)緊密貼合，不得有間隙。
10．螺旋機(jī)裝妥后應(yīng)檢查各存油處是否有足夠潤(rùn)滑油，不夠則加足之，其后進(jìn)行 無(wú)負(fù)載試車；在連續(xù)進(jìn)行4小時(shí)以上試運(yùn)轉(zhuǎn)后，檢查螺旋機(jī)裝配的正確性， 發(fā)現(xiàn)不符合下列條件的應(yīng)即停車，處理后再運(yùn)轉(zhuǎn)，直至處于良好運(yùn)行狀態(tài)為 止。
(1) 螺旋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)可靠，緊固件無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。
(2) 運(yùn)轉(zhuǎn)2小時(shí)后軸承溫度≤30℃，潤(rùn)滑密封良好。
(3) 減速器無(wú)滲油，無(wú)異常聲，電器設(shè)備、聯(lián)軸器安全可靠。
(4) 空載運(yùn)行功率≤額定功率30%。
5.2螺旋輸送機(jī)的使用與維護(hù)
螺旋輸送機(jī)是用來(lái)輸送粉狀,粒狀,小塊狀物料的一般用途的輸送設(shè)備,各 種軸承均處于灰塵中工作, 因此在這樣工況條件下的螺旋機(jī)的合理操作與保養(yǎng)就 具有更大的意義,螺旋機(jī)的操作和保養(yǎng)主要要求如下:
1、旋機(jī)應(yīng)無(wú)負(fù)載起動(dòng),即在機(jī)殼內(nèi)沒(méi)有物料時(shí)起動(dòng),起動(dòng)后方能向螺旋機(jī)給料。 如因特殊情況發(fā)生緊急停車后，重新啟動(dòng)時(shí)，須先點(diǎn)動(dòng)幾次，或適當(dāng)排除機(jī) 槽內(nèi)的物料。
2、螺旋機(jī)初始給料時(shí),應(yīng)逐步增加給料速度至達(dá)到額定輸送能力,給料應(yīng)均勻, 否則容易造成輸送物料的積塞,驅(qū)動(dòng)裝置的過(guò)載,使整臺(tái)機(jī)器早日損壞。
3、為了保證螺旋機(jī)無(wú)負(fù)載起動(dòng)的要求,輸送機(jī)在停車前應(yīng)停止加料,等機(jī) 殼內(nèi)物 料完全輸盡后方可停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
4、被輸送物料內(nèi)不得混入堅(jiān)硬的大塊物料,避免螺旋卡死而造成螺旋機(jī)的損壞。
5、在使用中經(jīng)常檢視螺旋機(jī)各部位的工作狀態(tài),注意各緊固機(jī)件是否松動(dòng), 如果 發(fā)現(xiàn)機(jī)件松動(dòng),則應(yīng)立即擰緊螺釘,使之重新緊固。
6、應(yīng)特別注意螺旋管與聯(lián)接軸間的螺釘是否松動(dòng),如發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象應(yīng)立即 停止, 矯正之。
7、螺旋機(jī)的機(jī)蓋在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不應(yīng)取下,以免發(fā)生事故。
8、螺旋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生不正常現(xiàn)象均應(yīng)加以檢查,并消除之,不得強(qiáng)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
9、定期清除纏繞在螺旋葉片上的雜物。
10、螺旋機(jī)各運(yùn)動(dòng)機(jī)件應(yīng)經(jīng)常加潤(rùn)滑油。
①驅(qū)動(dòng)裝置的減速器應(yīng)按其說(shuō)明書(shū)要求潤(rùn)滑:主要采用油脂或油浴式潤(rùn)滑，油面高度保持油標(biāo)位置即可；潤(rùn)滑油牌號(hào)EP#機(jī)械油，或減速機(jī)專用潤(rùn)滑脂牌號(hào)為0#或00#；潤(rùn)滑油可以用40#~50#機(jī)械油代替；第一次加油運(yùn)行36小時(shí)后需換新油，并將內(nèi)部沖洗干凈，以后半年換油一次，機(jī)架的軸承用油為油脂潤(rùn)滑，至少每年換一次。
②螺旋機(jī)兩端軸承箱的潤(rùn)滑：左端的UCF309軸承處安裝油杯，將油強(qiáng)制送入潤(rùn)滑面；右端的46211軸承處，采用鈉基潤(rùn)滑脂,每半月注入一次約5克。
③聯(lián)軸器處的鏈條的潤(rùn)滑：因?yàn)橛?/div>
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