LS型螺旋輸送機的設計

畢業(yè)設計(論文)LS螺旋輸送機設計THE DESIGN OF LS SPIRAL CONVEYER 學生姓名學院名稱專業(yè)名稱指導教師20*年5月27日 徐州工程學院畢業(yè)設計(論文)摘要LS型螺旋輸送機是采用國際標準產品,等效采用ISO1050-75標準,設計制造符合ZBJ1005.1-2-88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2080，并且當輸送機傾斜輸送時傾斜角度一般低于15。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面粉進行相關數據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。螺旋體由軸和葉片組成。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AbstractThe LS spiral conveyer uses the international standard product, equivalent uses the ISO1050-75 standard, the design manufacture conforms to the ZBJ1005.1-2-88 specialized standard. LS spiral conveyers application scope: LS spiral conveyer is widely used in each Industry sector, 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, and when the spiral is tilt transporting, its angle is always little than 15.This design, through searching related books and information; I know its structure and define its drive style-single-ended drive. Through assuming that the material is flour and analyzing its date, I define its size which related to the analysis, and then, draw the blueprint and finish this design.The LS spiral 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目 錄摘要IAbstractII1 緒論11.1 引言11.2 LS型螺旋輸送機的特點11.3 LS型螺旋輸送機的應用范圍12 LS螺旋輸送機主要構件的設計和選用32.1 LS螺旋輸送機的一般結構32.2驅動裝置32.2.1電機的選用42.2.2減速器的選用42.2.3聯(lián)軸器的選用42.3 LS螺旋輸送機的主要構件62.3.1螺旋體62.3.2軸承102.3.3機槽123 LS螺旋輸送機的工作過程分析153.1物料的運動分析和葉片的設計153.1.1 物料的運動分析153.1.2葉片的設計184 LS螺旋輸送機的相關設計計算214.1輸送量計算214.2 螺旋輸送機驅動功率214.2.1 物料運行時所需功率214.2.2螺旋輸送機空載轉動的驅動功率224.3 電動機功率224.4軸的校核224.5聯(lián)軸器選用的校核244.6螺旋體轉速的校核245 LS螺旋輸送機總體尺寸設計255.1 輸送機外形及安裝尺寸255.2 長度與組合265.3 附件尺寸275.3.1進料口275.3.2出料口28結論29致謝30參考文獻31321 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品,等效采用ISO1050-75標準,設計制造符合ZBJ1005.1-2-88專業(yè)標準。其技術指標先進，結構新穎，是我國九十年代替代GX型螺旋輸送機的換代產品。LS型螺旋輸送機與GX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)。LS螺旋輸送機對輸送物料的要求，粉狀、粒狀和小塊狀物料，如：水泥、煤粉、糧食、化肥、灰渣、砂子等，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-2050之間，允許稍微傾斜使用，最大傾角不得超過20。2 LS螺旋輸送機主要構件的設計和選用2.1 LS螺旋輸送機的一般結構LS螺旋輸送機的一般結構如圖1-1所示。它是由驅動裝置、頭節(jié)、標準節(jié)、選配節(jié)、尾節(jié)組成。驅動裝置由電機和減速器組成。電機由后文的計算部分確定確定其功率轉速確定型號。減速器通過定傳動比選擇型號。頭節(jié)、標準節(jié)、選配節(jié)和尾節(jié)主體部分都差不多，都包含有機槽和螺旋體。不同之處在于：頭節(jié)包含有一段前軸和首端軸承，機殼上開有卸料口；標準節(jié)和選配節(jié)結構大致相同，主要是尺寸不同且含有特有的懸掛軸承（吊軸承）；尾節(jié)包含有一段尾軸和尾部軸承，機殼上開有進料口。螺旋輸送機工作時，物料由進料口進入料槽，在旋轉螺旋葉片的推動下，沿著料槽作軸向移動，直到卸料口排出。圖1-1 LS螺旋輸送機的一般結構1.驅動裝置 2.頭節(jié)3.標準節(jié) 4.選配節(jié) 5.尾節(jié)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，電動機已經系列化，通常有專門的工廠按標準系列成批或大批量生產。機械設計中一般根據工作載荷、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生產機械的要求而選定，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，則極對數少，尺寸和重量小，價格也較低。具體選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，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。這類減速器的品種也有很多，有齒輪減速器、蝸桿減速器、齒輪蝸桿減速器等，有單級也有多級?？紤]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)軸器已經是標準件，使用時可以根據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，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凹槽的半聯(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，所以根據情況選擇十字滑塊聯(lián)軸器。根據輸出軸的軸徑，以及轉矩的要求選擇的聯(lián)軸器型號為：（JB/T 5901-1991 ）WSD7型十字聯(lián)軸器。其公稱轉矩為560N.M。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，由TY型同軸式硬齒面減速器和彈性柱銷聯(lián)軸器構成，功率范圍為0.5545kw；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，最適用于LS630LS1250螺旋輸送機，功率范圍為7.575kw，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ls400螺旋輸送機采用第一種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，它是由螺旋軸和螺旋葉片組成。1 螺旋葉片 根據輸送工藝的要求，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2-1a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（又稱直母線螺旋面）。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（又稱彎曲母線螺旋面）。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2-1b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。根據原始數據D=400mm，則初步計算螺旋軸直徑 式（2-1）取系數為0.2，計算得d=80mm.螺旋葉片的螺距s可根據輸送機的布置形式、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， 式（2-2）因此，螺距s可寫成通式s=k D。取k=0.8，計算得s=320mm螺旋葉片上任一點的法線與螺旋軸線的夾角稱該點的螺旋升角。螺旋升角由下式確定。 式（2-3）式中：s螺距（m）D1該點所在螺旋線的直徑（m）所以，螺旋葉片的外側升角外和內側升角內分別為14.3和51.8。因為D>d，故內>外，即螺旋葉片的外側升角外最小，內側升角內最大。圖2-2是滿面式螺旋葉片的展開圖。圖2-2 滿葉式螺旋葉片的近視展開圖根據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2mm12mm的35號及45號鋼制成。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強制成形。纏繞時葉片外緣容易產生裂紋，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輥的輾壓，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鉚接的、成一串連續(xù)的螺旋面。用此方法生產的螺旋葉片整體厚度相同，但制造效率低而勞動強度較大。根據實際需求，螺旋葉片我們采用左旋方式，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24m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，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，再用幾只相適應的螺釘或銷釘固定。此種方法主要用于快速螺旋輸送機螺旋軸的連接。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下述關系式確定 式（2-4）式中，D螺旋直徑（mm）。當螺旋直徑D較大時應取該范圍的下限，反之取該范圍的上限，但選用后仍應對軸的強度進行校核。幾種常用螺旋軸的系列尺寸見下表2-1表2-1 LS螺旋輸送機螺旋體與螺旋軸的系列尺寸螺旋體直徑D(mm)100160200250315400500螺旋軸直徑d(mm)303642486070100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。根據介紹，我們設計的螺旋輸送機的軸材料選用45號鋼，采用空心軸（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，螺旋體選用三段3m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。2.3.2軸承螺旋輸送機的軸承根據其安裝位置和作用，可分為頭部軸承、尾部軸承和中間懸掛軸承三種。頭部軸承又稱首端軸承，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，還要承受軸向載荷，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)。 圖2-5頭部軸承 尾部軸承又稱末端軸承，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3m以上的螺旋輸送機，為了避免螺旋軸受力彎曲，每隔2m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并緊。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霎時間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粉塵進入軸承或防止水分沿軸進入槽內。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字型和圓筒型兩種。圖2-8所示是水平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210mm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。機槽半圓的內徑應大于螺旋葉片的半徑，使其形成48mm的間隙。為了便于制造和安裝，每節(jié)機槽長約24m，節(jié)邊用角鋼加固并做成法蘭邊，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23m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 (j)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墊密封。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幾種。根據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、4m、2m三節(jié)，為了避免其彎曲下垂，從輸送端每隔4m設置一支架承托。其具體尺寸數據見總體設計。因為機槽較長，采用折邊法蘭的U型槽體。活動頂蓋的與槽體的聯(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。圖2-9 a.進料口b.手動出料口c.齒條傳動出料口進、出料口一般在全機安裝固定后，根據工藝需要現(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處，也不要安裝在機槽的支腳處和接頭法蘭處。圓筒型機槽又稱機筒，一般采用薄壁無縫鋼管制成，也可用24mm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。圓筒型機槽的內徑要比螺旋直徑大些，它們之間的縫隙為510mm。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。當輸送機固定進料時，我們可以在機身加上裝料設施來控制進給量。裝料設施可以采用螺旋給料機或者旋轉葉輪給料機來控制進料口的流量。考慮到物料為顆?；驂K狀物時由于慣性作用，會對設備進行碰撞磨損，我在進口溜槽中安裝擋流板來進行緩沖以保護設備。對于卸料有多種方式可以采用。一般有標準卸料、終端卸料、閘閥卸料、無接管的卸料、開底卸料、槽體端部卸料、端部敞開卸料等。標準卸料是最廣泛采用的卸料布置，采用標準卸料口來約束物料的卸出并直接將物料送入后續(xù)的設備或儲存裝置。終端卸料的卸料口位于螺旋輸送機槽體的最末端。閘閥卸料采用手輪或鏈輪操縱的齒條及小齒輪平閘板，進行有選擇地定量卸料、閘板的操作方向可與輸送機的軸呈平行或垂直。無接管的卸料口是在輸送機槽體底部直接開口。開底卸料是在輸送機槽體的底部按任意要求的長度開口卸出物料，用于向料斗、料倉的卸料及布料。槽體端部卸料是指物料直接通過輸送機槽體端部的開口卸出，螺旋由局部端板支承，軸承安裝在端部的法蘭上，當輸送機填充系數超過0.45時將不能采用這種卸料方法。端部敞開卸料時，輸送機尾節(jié)螺旋采用標準的懸掛軸承支承。在這里我們選用標準的卸料布置，為了防止粉狀物料進入終端部分造成卡機，在卸料口和槽體端部間加上一段反向螺旋以阻止粉塵的堆積和進入。3 LS螺旋輸送機的工作過程分析3.1物料的運動分析和葉片的設計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又阻止物料繞軸轉動。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）處的物料顆粒A上的力為P合。由于摩擦的原因，P合之方向與螺旋線的法向方向偏離了角。此力可分解為切向分力P切和法向分力P法，如圖所示。圖中角是由物料對螺旋面的摩擦角及螺旋表面粗糙程度決定的。對于一般沖壓而成或經過很好加工的螺旋面，可以不考慮螺旋表面粗糙程度對角的影響，此時則認為。 圖3-1 螺旋面作用于物料顆粒上的力 圖3-2 物料運動速度的分解物料顆粒A在P合作用下，在料槽中進行著一個復合運動，即具有圓周速度v側和軸向速度v軸，其合成速度為v合，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，由圖中三角形ABC可得 式（3-1）因為 式（3-2） 所以 式（3-3）圓周速度為 式（3-4）以摩擦系數=tan 代入上式，得到圓周速度 式（3-5）經過換算后，便可求得物料顆粒的圓周速度計算公式 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)面物料與螺旋面的摩擦系數面=tan若使公式對r求一次導數，并令其值為0，便可求得存在v圓最大值的半徑為 式（3-7）同樣，根據圖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圓和v軸隨半徑而變化的曲線圖。由圖中可知，對于處于直線OB1B2B3m以右的r值的母線螺旋而上的被輸送物料，其圓周速度v圓在半徑長度范圍內并不是常數，因此，在其運移過程中要產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。所以使內層的物料較快地繞軸進行轉動，較早地到達表面，這就產生了一個附加料流。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。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，而又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，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，增加了內層物料對外層物料的壓力和摩擦力，致使螺旋軸附近的附加料流適當地減小。但在靠近槽壁處，由于具有升角負的螺旋面，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>d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 式（3-9）式中：0 物料在靜止狀態(tài)時的內摩擦角（） d 螺旋輸送機穩(wěn)定工作時物料面形成的倒塌角（） 物料面的轉角（） 圖3-4彎曲母線螺旋面的形狀及其速度曲線 圖3-5物料在料槽中的倒塌角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（即進料量）影響輸送過程和能量消耗。圖3-6是輸送礫石時，對于不同填充系數的物料層堆積的情況及其滑移面。當裝滿系數較小時（即=5），物料堆集的高度低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3-6a。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，當填充系數提高（=13或=40）時，則物料的滑移面將變陡，見圖3-6b、c。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，物料的填充系數并不能無限增加，一般取填充系數45。各種散粒物料的填充系數可參考化學工業(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。圖3-6不同填充系數時物料層堆積情況及其滑移面(a).=5(b).=13(c).=40填充系數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?；蛐K，則填充系數限制在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，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 式（3-10）為了使P軸>0，則必須滿足 式（3-11）根據前面的討論得知，最小的半徑r=d/2（其中d為螺旋軸的直徑）處所得的螺旋升角是最大的，則軸向輸送方向的作用力P軸最小。根據這個條件，最大的許用螺距值應由下面兩式求得 式（3-11） 式（3-12）若以k1=d/D（D為螺旋的外徑）代入上式，則得 式（3-13）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，同時又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)圓周速度不恰當的分布情況；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，根據在螺旋圓周處的v圓v軸的條件，并利用公式可得 式（3-14） 式（3-15） 又因為此時2r=D（螺旋圓周處），故得求螺距的第二個條件為 式（3-16）分析了填充系數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，應取最小的螺距值；反之，對于較小的裝滿系數，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。葉片外緣點處升角外最小，向內升角逐漸增大，至葉片內緣點處即靠近螺旋軸處的升角內最大。由此得知，螺旋葉片同一差別越大，各點處物料轉角的差別越大，在較大的半徑范圍內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圓顯著增加，且在較大的半徑范圍內v圓>v軸，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，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，開始產生垂直于輸送方向的徑向跳躍，從而對輸送過程產生不利影響。因此，螺旋的最大許用轉速應根據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，用下列經驗公式來確定螺旋的最大許用轉速： 式（3-17）式中:D - 螺旋直徑（m） A - 物料特性系數，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，同時也和輸送物料性質及填充系數有關。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課題要求該機為LS螺旋輸送機，螺旋體直徑為400mm，螺旋體轉速為95r/min，輸送長度10m。4.1輸送量計算計算螺旋輸送機的容積和質量輸送量的初始數據為輸送機的螺旋軸向投影面積A，輸送速度v和螺旋輸送機機槽的填充系數。由和得出 式（4-1） 和 式（4-2）式中：Iv -容積輸送量(/h) -質量輸送量() -堆積密度(t/) -螺旋體直徑() -螺距(m)N -螺旋輸送機轉速，r/min假定輸送的物料為面粉，則查表JB/T 7679-95可知=0.33，=0.59代入上式可得： 4.2 螺旋輸送機驅動功率螺旋輸送機的驅動功率為： 式（4-3）式中：-物料運行時所需要的功率(kw) -螺旋輸送機空載時的輸送功率（kw）4.2.1 物料運行時所需功率對于長度為L的螺旋輸送機，其功率為輸送量，長度L及運行阻力系數的乘積： 式（4-4）式中阻力系數查表可得代入上式得：（kw）4.2.2螺旋輸送機空載轉動的驅動功率功率比之物料運行時所需的功率是很小的，此值與螺旋的直徑D與長度L成正比: (kw)所以輸送機的驅動功率: (kw)4.3 電動機功率 式（4-5）式中：-驅動裝置總效率 -功率儲備系數 -輸送機的驅動功率驅動裝置總效率一般為0.85-0.9，取值。功率儲備系數一般為1.2-1.4，取值代入上式得 （kw）4.4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。安全系數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足夠可靠，不一定在用安全系數校核。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3000mm，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1.1KW，這樣可以算出，正常工作時，螺旋軸所承受的轉矩是：=9.5510=1110Nmm螺旋軸選用45號鋼，軸外徑為100內徑為80的空心體，45號鋼的密度為7.85g/cm，所以螺旋軸的重量大約為：G=mg=g=7.850.0134310=8.45N螺旋葉片也選用45號鋼，螺旋葉片的厚度為6mm，螺旋葉片的重量大約為：G=mg=g=7.850.3610=133N每根螺旋軸上所焊接的螺旋葉片大約為7個，所以單根螺旋軸上的螺旋葉片的額總重量約為931N。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：許用應力值為：應力校正系數：=0.57表4-1 轉軸的許用彎曲應力材料碳素鋼40013070405001707545600200955570023011065合金鋼80027013075100033015090鑄鋼40010050305001207040螺旋軸的當量轉矩 =0.57110000=62700N.mm螺旋軸的當量彎矩 M=1411393N.mm螺旋軸的軸徑 d=61.7mm設計中所選擇的螺旋軸外徑100內徑80，所以螺旋軸的軸徑滿足要求。4.5聯(lián)軸器選用的校核本次設計的螺旋輸送機在減速器與螺旋軸之間選用的聯(lián)軸器的型號為（JB/T 5901-1991）WSD7型十字滑塊聯(lián)軸器，其公稱轉矩為560N.m，前面計算出螺旋軸需要傳遞的最大轉矩為62.7N.m,遠遠小于聯(lián)軸器所能承受的最大轉矩。所以，所選用的聯(lián)軸器滿足要求。4.6螺旋體轉速的校核在前面物料在螺旋體內的受力的分析中已經說明了螺旋體的轉速應該小于螺旋體的臨界轉速的原因。根據螺旋體的直徑計算出螺旋體的臨界轉速為：式（3-17）中螺旋體臨界轉速的經驗公式：n=式中 A物料的綜合特性系數 D螺旋體的直徑。將數據代入公式得：=75/=119設計的螺旋輸送機的轉速為95r/min,遠遠小于其臨界轉速。不會發(fā)生明顯的攪拌現(xiàn)象。所以螺旋體的轉速符合設計要求。5 LS螺旋輸送機總體尺寸設計5.1 輸送機外形及安裝尺寸 LS型螺旋輸送機裝配示意圖見圖5-1。相應尺寸見表5-1。圖5-1 LS型螺旋機(I) (單驅動)表5-1輸送機裝配尺寸規(guī)格hh1lC3BFL0PQ T1T2XYdeLS100140632500100180501000 3000601901201102321702542LS1251607525001302105010003000602201301302521703058LS1601809025001602445010003000602501501502541763558LS20020011225002003045010003000602851801802851824082LS25025014030002503565010003500603302102202921885082LS3152801803000320420100100035006038025025032219060105LS4003552243000400530100100035006043030028040621270140LS50040028040005006321001500500010050036034044121880170 續(xù)表5-1規(guī)格hh 1lC3BFL0PQT1T2XYdeLS800630450400080099815015005000100710530520542260120210LS100071056045001000121220015005500100810640630616272140250LS12508007104500125014622001500550010010008807606712841703005.2 長度與組合表5-2機槽尺寸型號規(guī)格頭節(jié)、標準節(jié)選配節(jié)尾節(jié)LS100-LS2002.511.523LS250-LS400311.523LS450-LS80041.522.53.5LS800-LS12504.51.522.53.5單驅動螺旋機長度（每0.5m一檔） L = nl + L0 (n1)；其組合為：1頭節(jié)（n-1）標準節(jié) + 1尾節(jié)。雙驅動螺旋機長度（每0.5m一檔）（1）采用A型雙驅動中間節(jié)：L = 2l + L0(2) 采用B型雙驅動中間節(jié)：L = 2nl +( l + L0 )其組合為：2頭節(jié)+2(n-1) 標準節(jié)+1A(B)型雙驅動中間節(jié)。本課題選取單驅動螺旋機，其組合為1個3m頭節(jié)，1個3m標準節(jié)，1個1.5m選配節(jié)和1個3m尾節(jié)。5.3 附件尺寸5.3.1進料口進料口形狀見圖5-3，尺寸見表5-3 圖5-3進料口表5-3進料口尺寸型號規(guī)格A AB BC CT1nd質量kgLS10010010016016013613612024100.7LS12512512518518516116113024100.8LS16016016022022019619615038101.1LS20020020028028024824818038101.6LS25025025033033029829821038122.8LS31531531539539536336325038123.4LS40040040050050045645630048125.0LS50050050060060055855836048128.3LS630