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LS型螺旋输送机设计【11张图/17800字】【优秀机械毕业设计论文】

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LS型螺旋输送机设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

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A1-总图.dwg

A2-尾部轴承装配.dwg

A2-机壳.dwg

A2-选配中间节装配.dwg

A3-前轴.dwg

A3-卸料节实体螺旋.dwg

A3-头部轴承装配.dwg

A3-底座.dwg

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关键词：: ls 螺旋输送设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,39页,17800字左右.
任务书一份.
开题报告一份.
翻译一份.

图纸共9张:
A1-总图.dwg
A2-机壳.dwg
A2-尾部轴承装配.dwg
A2-选配中间节装配.dwg
A3-底座.dwg
A3-底座装配.dwg
A3-前轴.dwg
A3-头部轴承装配.dwg
A3-卸料节实体螺旋.dwg

LS螺旋输送机设计

摘要：LS型螺旋输送机是采用国际标准产品,等效采用ISO1050-75标准,设计制造符合ZBJ1005.1-2-88专业标准。其技术指标先进，结构新颖，是我国九十年代替代GX型螺旋输送机的换代产品。LS型螺旋输送机的应用范围：螺旋机被广泛地使用在各种工业部门，如建材、电力、化工、冶金、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业。
LS螺旋输送机对输送物料的要求，粉状、粒状和小块状物料。如：水泥、煤粉、粮食、化肥、灰渣、砂子等，物料温度不得超过200℃，螺旋机不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。因为这些物料在输送时在一螺旋上，并随之旋转而不向前移动，或者在吊轴承处形成物料的积塞而会粘结使螺旋机不能正常工作。LS螺旋机的工作环境应在-20℃~50℃之间，允许稍微倾斜使用，最大倾角不得超过20℃。
本次LS螺旋输送机设计主要分析了粉状物料输送的相关参数。要求被输送物料的名称及特性来设计，按螺旋输送机驱动方式，我们选择了单端驱动。查阅了相关资料，才完成图纸模型到图纸数据，这都是强有力的效果。

关键词：LS螺旋输送机物料应用范围技术参数。

指导老师签名：
目录
1. 引言…………………………………………………………………………………1
2. 螺旋输送机主要构件的设计和选用………………………………………1
2.1 螺旋输送机的一般结构…………………………………………………………1
2.1.1 螺旋输送机的类型………………………………………………………………2
2.1.2 螺旋输送机的特点………………………………………………………………3
2.2 螺旋输送机的主要构件…………………………………………………………4
2.2.1 螺旋体……………………………………………………………………………4
2.2.2 轴承………………………………………………………………………………9
2.2.3 机槽………………………………………………………………………………11
2.2.4 驱动装置…………………………………………………………………………15
3. 水平螺旋输送机的工作过程分析…………………………………………17
3.1 物料的运动分析和叶片的设计…………………………………………………17
3.1.1 物料的运动分析…………………………………………………………………17
3.1.2 叶片的设计………………………………………………………………………21
4. 总体设计计算……………………………………………………………………26
4.1 原始资料…………………………………………………………………………26
4.1.1 被输送物料的名称及特性………………………………………………………26
4.1.2 选型要求…………………………………………………………………………26
4.2 螺旋输送机的设计计算…………………………………………………………26
4.2.1 确定螺旋直径……………………………………………………………………26
4.2.2 确定螺旋转速……………………………………………………………………27
4.2.3 功率的计算………………………………………………………………………27
4.2.3 电机的选择………………………………………………………………………28
5. 总体尺寸设计……………………………………………………………………29
5.1 LS螺旋输送机的外形及尺寸……………………………………………………29
5.1.1 长度与组合………………………………………………………………………30
5.2 附件尺寸…………………………………………………………………………30
5.2.1 进料口……………………………………………………………………………30
5.2.2 出料口……………………………………………………………………………32
6. 用solidworks对连接轴进行有限元分析………………………………33
7. 结论…………………………………………………………………………………38
8. 参考文献……………………………………………………………………………39
9. 致谢…………………………………………………………………………………40
附录A 英文资料
附录B 中文翻译

毕业设计（论文）任务书

I、毕业设计(论文)题目：LS型螺旋输送机设计

II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：

1. 输送长度：15 米；
2. 输送量：40 t/h, 输送物料为面粉；
3. 螺旋输送机水平布置；
4、进、出料口采用方形；
5、物料温度：常温。
III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：
1.开题报告（1周）2月16日～2月22日
2．外文资料翻译（不少于6000字符）（1周）2月23日～3月1日
3．运动及动力参数计算（2周）3月2日～3月15日
4．总装图设计（4周）3月16日～4月12日
5. 主要零、部件强度及选用计算（3周）4月13日～5月3日
6．用solidworks对连接轴进行有限元分析（2周）5月4日～5月17日
7. 绘制零、部件图（3周）5月18日～6月12日
8.毕业论文及答辩准备（1周）6月13日～6月19日

Ⅳ主要参考资料：
Ⅳ 、主要参考资料：
【1】孙桓等主编.机械原理. 北京：高等教育出版社，2001
【2】濮良贵等主编.机械设计. 北京：高等教育出版社，2001
【3】李启炎主编．Solidworks 2003三维设计教程．北京：机械工业出版社，2003 ，
【4】《运输机械设计选用手册》编委会.运输机械设计选用手册. 北京：化学工业出版社.1999
【5】毛广卿主编.粮食输送机械与应用. 北京：科学出版社，2003
【6】范祖尧主编.现代机械设备设计手册. 北京：机械工业出版社，1996
【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.NewYork:McGraw-Hill Book Company,1980

LS型螺旋输送机设计

内容简介：: 0 2001 477 51 2271, 7 000a a A of a a a by to a by to is a be as a a of in On of be 5 a of as be in . 2. of is of a s in by a we to of a a 1 . In of an We a we be We We a to - 0 00083H. M. 0 2001 4774864781. of an of a to by a We we to of a is as of in is a s of 22J u qJ u u u u . . l 12 1 2 2 13 1 3 3 12 1 2 2 13 1 3 3 1 1 122 J u u qJ u u u . . 212223 23312 12123 233 2 22J u u u yJ u u . . 3 1 23 2 3 2 33 3 13 1 3 1 23 2 3 3 3 3 J s m 1 q m q m 1 q I ; J 12m 11 1 ; J 1 ; J 231g 313 31g 322 2g 2m 12 J 1 ; J 2 K 23 32g 333 3g 33 g; K s m 1 g;1 2g 233K g; u is t is 1 1 is of m is I is of of , is by a is by a as We . of a is to is no No )H. M. 0 2001 477486 4792. of of on we of i P y P 2( . ii si i 1i 1K sP i 1i 2 A of h X P P V in B of 1, is 1 C u 122(OA C u 111.2 f u ,u u yu qb 1 2 222( u yu qb 2 2222 2 1 2 2.3 3 33 33Yu yu qg ya u ,u u AB u yu qg ya 3 3333 3 2 3 3 2()H. 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Y. of 2 1 1986 69. et R&D 7 2 198774of 2 1990 . of of 3 7 1982 1et On of a 991 207212. 液压挖掘机的半自动控制系统本机械工程研究实验室 51 2271, 2000年 7月 27日摘要开发出了一种应用于液压挖掘机的半自动控制系统。采用该系统，即使是不熟练的操作者也能容易和精确地操控液压挖掘机。构造出了具有控制器的液压挖掘机的精确数学控制模型，同时通过模拟实验研发出了其控制算法，并将其应用在液压挖掘机上，由此可以估算出它的工作效率。依照此法，可通过正反馈及前馈控制、非线性补偿、状态反馈和增益调度等各种手段获得较高的控制精度和稳定性能。自然杂志 2001 版权所有关键词：施工机械；液压挖掘机；前馈；状态反馈；操作 1引言液压挖掘机，被称为大型铰接式机器人，是一种施工机械。采用这种机器进行挖掘和装载操作，要求司机要具备高水平的操作技能，即便是熟练的司机也会产生相当大的疲劳。另一方面，随着操作者年龄增大，熟练司机的数量因而也将会减少。开发出一种让任何人都能容易操控的液压挖掘机就非常必要了 1 液压挖掘机之所以要求较高的操作技能，其理由如下。少有两个操作手柄必须同时操作并且要协调好。例如，液压挖掘机的反铲水平动作，必须同时操控三个操作手柄（动臂，斗柄，铲斗）使铲斗的顶部沿着水平面（图 1）运动。在这种情况下，操作手柄的操作表明了执行元件的动作方向，但是这种方向与工作方向不同。如果司机只要操控一个操作杆，而其它自由杆臂自动的随动动作，操作就变得非常简单。这就是所谓的半自动控制系统。开发这种半自动控制系统，必须解决以下两个技术难题。 1. 自动控制系统必须采用普通的控制阀。 2. 液压挖掘机必须补偿其动态特性以提高其控制精度。现已经研发一种控制算法系统来解决这些技术问题，通过在实际的液压挖掘机上试验证实了该控制算法的作用。而且我们已采用这种控制算法，设计出了液压挖掘机的半自动控制系统。具体阐述如下。 2液压挖掘机的模型为了研究液压挖掘机的控制算法 ,必须分析液压挖掘机的数学模型。液压挖掘机的动臂、斗柄、铲斗都是由液压力驱动，其模型如图 2所示。模型的具体描述如下。态模型 6 假定每一臂杆组件都是刚体，由拉格朗日运动方程可得以下表达式：其中下标 i=1次表示动臂，斗柄，铲斗 )。掘机模型每一臂杆组件都是由液压缸驱动，液压缸的流量是滑阀控制的，如图 3所示。可作如下假设：在这个问题上，对于每一臂杆组件，从液压缸的压力流量特性可得出以下方程：当时；其中，供给压力 ; 是油的密度；杆关系在图 1所示模型中，液压缸长度改变率与杆臂的旋转角速度的关系如下： (1)动臂 (2)斗柄 (3)铲斗当时，矩关系从虑到液压缸的摩擦力，提供的扭矩其中，阀的反应特性滑阀动作对液压挖掘机的控制特性产生会很大的影响。因而，假定滑阀相对参考输入有以下的一阶延迟。其中，是滑芯位移的参考输入；是时间常数。 3 角度控制系统如图 4 所示，角基本上由随动参考输入角通过位置反馈来控制。为了获得更精确的控制，非线性补偿和状态反馈均加入位置反馈中。以下详细讨论其控制算法。线性补偿在普通的自动控制系统中，常使用如伺服阀这一类新的控制装置。在半自动控制系统中，为了实现自控与手控的协调，必须使用手动的主控阀。这一类阀中，阀芯的位移与阀的开度是非线性的关系。因此，自动控制操作中，利用这种关系，阀芯位移可由所要求的阀的开度反推出来。同时，非线性是可以补偿的（图 5）。态反馈建立在第 2节所讨论的模型的基础上，若动臂角度控制动态特性以一定的标准位置逼近而线性化（滑芯位移 X 10，液压缸压力差 P 110，动臂夹角 10），则该闭环传递函数为其中，由于系统有较小的系数以反应是不稳定的。例如，大型液压挖掘机。，给出的系数 102 ,106 ,103 a，因而闭环（图 4 的上环）的传递函数就是加入这个因素 ,系数变大，系统趋于稳定。可见，利用加速度反馈来提高反应特性效果明显。但是，一般很难精确的测出加速度。为了避免这个问题，改用液压缸力反馈取代加速度反馈（图 4 的下环）。于是，液压缸力由测出的缸内的压力计算而滤掉其低频部分 7， 8。这就是所谓的压力反馈。 4 伺服控制系统当一联轴器是手动操控，而其它的联轴器是因此而被随动作控制时，这必须使用伺服控制系统。例如，如图 6所示，在反铲水平动作控制中，动臂的控制是通过保持斗柄底部 Z（由 1 与 2 计算所得）与高度。为了获得更精确的控制引入以下控制系统。馈控制由图 1计算 Z，可以得到将方程（ 8）两边对时间求导，得到以下关系式，右边第一个式子看作是表达式（反馈部分）将换成 . 1，右边第二个式子是表达式（前馈部分）计算当 2手动地改变时， 1的改变量。实际上，用不同的 2值可确定 1。通过调整改变前馈增益实现最佳的前馈率。采用测量斗柄操作手柄的位置（如角度）取代测斗柄的角速度，因为驱动斗柄的角速度与操作手柄的位置近似成比例。据位置自适应增益调度类似液压挖掘机的铰接式机器人，其动态特性对位置非常敏感。因此，要在所有位置以恒定的增益稳定的控制机器是困难的。为了解决这个难题，根据位置的自适应增益调度并入反馈环中（图 6）。如图 7所示，自适应放大系数（）作为函数的两个变量， 2和 Z 、 2表示斗柄的伸长量， 5 模拟实验结论反铲水平动作控制的模拟实验是将本文第 4节所描述的控制算法用在本文第2 节所讨论的液压挖掘机的模型上。（在型液压挖掘机进行模拟实验。）图 8表示其中一组结果。控制系统启动 5秒以后，逐步加载扰动。图 9表示使用前馈控制能减少控制错误的产生 . 6 半自动控制系统建立在模拟实验的基础上，半自动控制系统已制造出来，应用在挖掘机上试验。通过现场试验可验证其操作性。这一节将讨论该控制系统的结构与功能。构图 10的例子中，控制系统由控制器、传感器、人机接口和液压系统组成。控制器是采用 16 位的微处理器，能接收来自动臂、斗柄、铲斗传感器的角度输入信号，控制每一操作手柄的位置，选择相应的控制模式和计算其实际改变量，将来自放大器的信号以电信号形式输出结果。液压控制系统控制产生的液压力与电磁比例阀的电信号成比例，主控阀的滑芯的位置控制流入液压缸液压油的流量。为获得高速度、高精度控制，在控制器上采用数字处理芯片，传感器上使用高分辨率的磁编码器。除此之外，在每一液压缸上安装压力传感器以便获得压力反馈信号。以上处理后的数据都存在存储器上，可以从通信端口中读出。制功能控制系统有三种控制模式，能根据操作杆和选择开关自动切换。其具体功能如下。（ 1）反铲水平动作模式：用水平反铲切换开关，在手控斗柄推动操作中，系统自动的控制斗柄以及保持斗柄底部的水平运动。在这种情况下，当斗柄操作杆开始操控时，其参考位置是从地面到斗柄底部的高度。对动臂操作杆的手控操作能暂时中断自动控制，因为手控操作的优先级高于自动控制。（ 2）铲斗水平举升模式：用铲斗水平举升切换开关，在手控动臂举升操作中，系统自动控制铲斗。保持铲斗角度等于其刚开始举升时角度以阻止原材料从铲斗中泄漏。（ 3）手控操作模式：当既没有选择反铲水平动作模式，也没有选择铲斗水平举升模式时，动臂，斗柄，铲斗都只能通过手动操作。系统主要采用构建稳定模组提高系统的运行稳定性。 7 现场试验结果与分析通过对系统进行现场试验，证实该系统能准确工作。核实本文第 3、 4 节所阐述的控制算法的作用，如下所述。个组件的自动控制测试对于动臂、斗柄、铲斗每一组件，以 5的梯度从最初始值开始改变其参考角度值，测量其反应，从而确定第 3节所描述的控制算法的作用。线性补偿的作用图 11 表明动臂下降时的测试结果。因为电液系统存在不灵敏区，当只有简单的位置反馈而无补偿时（图 11 中的关）稳态错误仍然存在。加入非线性补偿后（图 11中的开）能减少这种错误的产生。态反馈控制的作用对于斗柄和铲斗，只需位置反馈就可获得稳定响应，但是增加加速度或压力反馈能提高响应速度。以动臂为例，仅只有位置反馈时，响应趋向不稳定。加入加速度或压力反馈后，响应的稳定性得到改进。例如，图 12 表示动臂下降时，采用压力反馈补偿时的测试结果。铲水平控制测试在不同的控制和操作位置下进行控制测验，观察其控制特性，同时确定最优控制参数（如图 6所示的控制放大系数）。馈控制作用在只有位置反馈的情况下，增大放大系数减少起系统不稳定，导致系统延时，例如图 13所示的“关”，也就是用第 p。如图示的“开”。置的补偿作用当反铲处在上升位置或者反铲动作完成时，反铲水平动作趋于不稳定。不稳定振荡可根据其位置改变放大系数第 14 表示其作用，表明反铲在离地大约 2米时水平动作结果。与不装补偿装置的情况相比较，图中的关表示不装时，开的情况具有补偿提供稳定响应。制间隔的作用关于控制操作的控制间隔的作用，研究结果如下： 00，不稳定振荡因运动的惯性随位置而加剧。 0控制操作不能作如此大提高。因此，考虑到计算精度，控制系统选定控制间隔为 50 载作用利用控制系统，使液压挖掘机执行实际挖掘动作，以研究其受载时的影响。在控制精度方面没有发现与不加载荷时有很大的不同。 8 结论本文表明状态反馈与前馈控制组合，使精确控制液压挖掘机成为可能。同时也证实了非线性补偿能使普通控制阀应用在自动控制系统中。因而应用这些控制技术，允许即使是不熟练的司机也能容易和精确地操控液压挖掘机。将这些控制技术应用在其它结构的机器上，如履带式起重机，能使普通结构的机器改进成为可让任何人容易操控的机器。参考文献 1 J. T. in 1 8 1982 4046. 2 H. A. in 7 3 1975 5562. 3 T. et of 2 2 1985 4251. 4 T. Y. of 2 1 1986 6975. 5 H. et R&D 7 2 1987 7478. 6 2 1990 7 H. of of 3 7 1982 18. 8 et On of a 991 207212. 南昌航空大学学士学位论文 1 学生姓名：宋宝志班级： 050313 指导老师：封立耀摘要：螺旋输送机是采用国际标准产品 ,等效采用准 ,设计制造符合业标准。其技术指标先进，结构新颖，是我国九十年代替代螺旋输送机的换代产品。螺旋输送机的应用范围：螺旋机被广泛地使用在各种工业部门，如建材、电力、化工、冶金、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业。旋输送机对输送物料的要求，粉状、粒状和小块状物料。如：水泥、煤粉、粮食、化肥、灰渣、砂子等，物料温度不得超过 200，螺旋机不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。因为这些物料在输送时在一螺旋上，并随之旋转而不向前移动，或者在吊轴承处形成物料的积塞而会粘结使螺旋机不能正常工作。旋机的工作环境应在 50之间，允许稍微倾斜使用，最大倾角不得超过 20。本次要求被输送物料的名称及特性来设计，按螺旋输送机驱动方式，我们选择了单端驱动。查阅了相关资料，才完成图纸模型到图纸数据，这都是强有力的效果。关键词：物料应用范围技术参数。指导老师签名：毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目：螺旋输送机设计业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 1. 输送长度： 15 米； 2. 输送量： 40 t/h, 输送物料为面粉； 3. 螺旋输送机水平布置； 4、进、出料口采用方形； 5、物料温度：常温。业设计 (论文 )工作内容及完成时间：（ 1 周） 2 月 16 日 2 月 22 日 2 外文资料翻译（不少于 6000 字符）（ 1 周） 2 月 23 日 3 月 1 日 3 运动及动力参数计算（ 2 周） 3 月 2 日 3 月 15 日 4 总装图设计（ 4 周） 3 月 16 日 4 月 12 日 5. 主要零、部件强度及选用计算（ 3 周） 4 月 13 日 5 月 3 日 6 用连接轴进行有限元分析（ 2 周） 5 月 4 日 5 月 17 日 7. 绘制零、部件图（ 3 周） 5 月 18 日 6 月 12 日及答辩准备（ 1 周） 6 月 13 日 6 月 19 日主要参考资料：、主要参考资料：【 1】孙桓等主编北京：高等教育出版社， 2001 【 2】濮良贵等主编北京：高等教育出版社， 2001 【 3】李启炎主编 003 三维设计教程北京：机械工业出版社， 2003 ，【 4】运输机械设计选用手册编委会北京：化学工业出版社 5】毛广卿主编北京：科学出版社， 2003 【 6】范祖尧主编北京：机械工业出版社， 1996 【 7】 E, of 980 航空与机械学院机械设计制造及其自动化专业类 050313 班学生（签名）：宋宝志日期：自 2009 年 2 月 16 日至 2009 年 6 月 19 日指导教师（签名）：封立耀助理指导教师 (并指出所负责的部分 )：机械设计系（室）主任（签名）：附注 :任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：宋宝志日期：位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空工业学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名：宋宝志日期：师签名：日期：南昌航空大学学士学位论文 (开题报告 ) 一、选题的依据及意义针对输送机使用中存在的一些问题，如卸料口积料堵塞、吊轴承使用寿命短、连接件易断裂、螺旋叶片磨损快等问题，依据在铸造生产中的使用实践，进行故障分析，提出了改进思路，以利提高螺旋输送机整体设计和制造水平。螺旋输送机是采用国际标准产品 ,等效采用设计制造符合技术指标先进，结构新颖，是我国九十年代替代二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）型是新一代螺旋机的机型， 90 年代随着水泥工业蓬勃发展，先后有近万台非专业机械工厂生产螺旋机为水泥行业生产服务。由于非专业机械工厂生产设施不完善，在生产、技术、标准及验收细则等方面未能形成行业性规范，使用效果不够理想，产品使用寿命短。例如简化防锈工序使设备提前生锈、锈蚀；简化热处理工序使运动件不耐磨需提前更换；主要机件机械加工精度低、配套协作件不规范，造成整机使用故障多。南昌航空大学学士学位论文 (开题报告 ) 三、研究内容及实验方案六十年代型螺旋输送机（螺旋直径： 150 600种规格）已广泛用于工业生产中，八十年代在型的基础上，结合国外相应机型及标准修改设计列机型（螺旋直径： 100 1250一种规格），广泛用于运输散体颗粒的机械中。和相比较，具有以下特点：驱动上结构紧凑。采用速电动机直联驱动（或 Y 系列电动机加速机联驱动）代替电动机借弹性联轴器传到速机传递动力的方案。型密封性好。图 1 所示为螺旋输送机总图。头尾轴承座与螺旋机机壳脱离，保持 S 距离有利于防尘降温。为了有效防尘，在端面轴承支座 6 上设置填料箱 8，内部旋转石棉盘根，外用压盖压实，能有效阻止粉尘外逸。（型，没有 S 距离，不利输送高温物料）。并分析螺旋输送机的结构组成。优化传统的南昌航空大学学士学位论文 (开题报告 ) 机械结构。另外对总装图的设计、用连接轴进行有限元分析、并绘制零、部件图。使其最终能达到使用要求。四、目标与主要特色及工作进度（ 1）研究目标毕业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 1. 输送长度： 15 米； 2. 输送量： 40 t/h, 输送物料为面粉； 3. 螺旋输送机水平布置； 4、进、出料口采用方形； 5、物料温度：常温。（ 2）主要特色螺旋输送机与其头部、尾部轴承移至壳体外，吊轴承采用滚动，滑轮轴承互换结构，并设防尘密封装置，密封件用尼龙用塑料，因而其密封性好，耐磨性强，阻力小，寿命长。滑动轴瓦有需加润滑剂的铸铜瓦，合金而磨铸铁瓦和铜基石墨少油润滑瓦，出料端设有清扫装置，整机噪声低，适应性强，操作维修方便，进出料口位置布置灵活。螺旋输送机的应用范围：螺旋机被广泛地使用在各种工业部门，如建材、电力、化工、冶金、煤炭、机械、轻工、粮食及食品南昌航空大学学士学位论文 (开题报告 ) 行业。旋输送机对输送物料的要求，粉状、粒状和小块状物料，如：水泥、煤粉、粮食、化肥、灰渣、砂子等，物料温度不得超过200，螺旋机不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。因为这些物料在输送时会粘结在一螺旋上，并随之旋转而不向前移动，或者在吊轴承处形成物料的积塞而使螺旋机不能正常工作。旋机的工作环境应在 50之间，允许稍微倾斜使用，最大倾角不得超过 20。 3）工作进度 2月 16日 2月 22日 2外文资料翻译（不少于 6000 字符） 2 月 23 日 3 月 1 日 3运动及动力参数计算 3 月 2 日 3 月 15 日 4总装图设计 3 月 16 日 4 月 12 日 5. 主要零、部件强度及选用计算 4 月 13 日 5 月 3 日 6用连接轴进行有限元分析 5 月 4 日 5 月 17日 7. 绘制零、部件图 5 月 18 日 6 月 12 日及答辩准备 6 月 13 日 6 月 19 日南昌航空大学学士学位论文 (开题报告 ) 五、参考文献【 1】孙桓等主编北京 :高等教育出版社， 2001 【 2】濮良贵等主编北京 :高等教育出版社， 2001 【 3】运输机械设计选用手册编委会北京 :化学工业出版社 4】毛广卿主编北京 : 科学出版社，2003 【 5】范祖尧主编北京 :机械工业出版社， 1996 【 6】徐灏主编四版）机械工业出版社 7】 E, of 980 【 8】洪致育、林良明主编：连续运输机，机械工业出版社，北京，1982。南昌航空大学学士学位论文 (开题报告 ) 目录 1. 引言 1 2. 螺旋输送机主要构件的设计和选用 1 螺旋输送机的一般结构 1 旋输送机的类型 2 旋输送机的特点 3 螺旋输送机的主要构件 4 旋体 4 承 9 槽 11 动装置 15 3. 水平螺旋输送机的工作过程分析 17 物料的运动分析和叶片的设计 17 料的运动分析 17 片的设计 21 4. 总体设计计算 26 原始资料 26 输送物料的名称及特性 26 型要求 26 螺旋输送机的设计计算 26 定螺旋直径 26 定螺旋转速 27 率的计算 27 机的选择 28 5. 总体尺寸设计 29 29 度与组合 30 附件尺寸 30 料口 30 料口 32 6. 用连接轴进行有限元分析 33 7. 结论 38 8. 参考文献 39 9. 致谢 40 附录 A 英文资料附录 B 中文翻译南昌航空大学航机学院学士学位论文 1 LS 050313 li S to is is is X s in 0s. LS s he is in S to so do 00 , is to in on a it or in to S s 20 50 , do 0 . S s is to we to is LS 南昌航空大学航机学院学士学位论文 2 南昌航空大学学士学位论文 1 1 引言螺旋输送机俗称“绞龙”，是一种无挠性牵引构件的连续输送设备，它借助旋转螺旋输送叶片的推力将物料沿着机槽进行输送。螺旋输送机被广泛地使用在各种工业部门，如建材、电力、化工、冶金、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业。螺旋输送机对输滚动，滑轮轴承互换结构，并设防尘密封装置，密封件用尼龙用塑料，因而其密封性好，耐磨性强，阻力小，寿命长。滑动轴瓦有需加润滑剂的铸铜瓦，合金而磨铸铁瓦和铜基石墨少油润滑瓦，出料端设有清扫装置，整机噪声低，适应性强，操作维修方便，进出料口位置布置灵活。特点及应用范围 : 等效采用业标准。其技术指标先进，结构新颖，是我国九十年代替代螺旋输送机与头部、尾部轴承移至壳体外，吊轴承采用滚动，滑轮轴承互换结构，并设防尘密封装置，密封件用尼龙用塑料，因而其密封性好，耐磨性强，阻力小，寿命长。滑动轴瓦有需加润滑剂的铸铜瓦，合金而磨铸铁瓦和铜基石墨少油润滑瓦，出料端设有清扫装置，整机噪声低，适应性强，操作维修方便，进出料口位置布置灵活。螺旋输送机的应用范围：螺旋机被广泛地使用在各种工业部门，如建材、电力、化工、冶金、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业。旋输送机对输送物料的要求，粉状、粒状和小块状物料，如：水泥、煤粉、粮食、化肥、灰渣、砂子等，物料温度不得超过 200，螺旋机不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。因为这些物料在输送时会粘结在一螺旋上，并随之旋转而不向前移动，或者在吊轴承处形成物料的积塞而使螺旋机不能正常工作。旋机的工作环境应在 50之间，允许稍微倾斜使用，最大倾角不得超过 20。 2 螺旋输送机主要构件的设计和选用螺旋输送机的一般结构如图 1由料槽、螺旋叶片和转动轴组成的螺旋体、两端轴承、中间悬挂轴承及驱动装置所组成。螺旋体由两端轴承和中间悬挂轴承支承，由驱动装置驱动。螺旋输送机工作时，物料由进料口进入料槽，在旋转螺旋叶南昌航空大学学士学位论文 2 片的推动下，沿着料槽作轴向移动，直至卸料排出。螺旋输送机的基本机型有水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机以及处于两者之间的倾斜螺旋输送机。此外，还有许多其他型式的兼有工艺过程和特殊作用的螺旋输送机。 1. 水平螺旋输送机水平螺旋输送机多采用“ U”形槽体（也可采用圆筒槽体）、较低的螺旋转速及固定安装的结构，见图 1送机工作时，物料从输送机的一端加入槽体，被输送到槽体的另一端或在任一希望的中间位置经槽体底部的开口卸出。 2. 倾斜螺旋输送机输送倾角 20o 的螺旋输送机，一般与水平螺旋输送机的结构相同。输送倾角为20o 90般采用短螺距螺旋及圆筒壮槽体，螺旋体的转速也需增加，其结构如同垂直螺旋输送机，如图 1 南昌航空大学学士学位论文 3 3. 垂直螺旋输送机垂直螺旋输送机可垂直提升一般的散状物料，物料颗粒大小一般 12直螺旋输送机的槽体为封闭的圆筒，螺旋体的转动可采用底部驱动或顶部驱动。垂直螺旋输送机的优点是结构简单，所占空间位置小，制造成本底；缺点是输送量小，输送高度一般不超过 8m。螺旋输送机的主要优点：结构简单，制造成本较低，易于维修，机槽密闭性较好，可以多点进料和多点卸料，一台输送机可同时向两个方向输送物料，在输送过程中还可以进行物料的混合、搅拌、松散、加热和冷却等工艺过程。螺旋输送机的主要缺点：在输送过程中，由于物料与机槽及螺旋体的摩擦以及螺旋体对物料的搅拌翻动，致使机槽和螺旋叶片易于磨损，同时对物料具有一定的破碎作用，且输送功率消耗较大。螺旋输送机对超载敏感，需要均匀进料，否则容易产生堵塞现象。当螺旋输送机倾斜或垂直布置时，其功率将大大下降；输送长度受到限制。螺旋输送机适宜输送粉状、颗粒状和小块状物料，不适宜输送长纤维状、坚硬大块状、易黏结成块及易破碎的物料（特殊型式的螺旋输送机也可以输送成件物品，如袋、包、箱等）。螺旋输送机主要用于距离不太长的水平输送，或小倾角输送，少数情况亦用于大倾角和垂直输送。水平输送长度一般小于 40m，最长不超过 70m。倾斜输送高度一般不超过 15m。垂直输送高度一般不大于 8m。它的某些变形常被用作喂料、南昌航空大学学士学位论文 4 计量、搅拌、烘干、仁壳分离、卸料以及连续加压等设备。螺旋体是由螺旋轴和焊接在轴上的螺旋叶片组成。根据输送工艺的要求，螺旋叶片有多种形式，常用的有满面式、带式、齿式、和桨式四种。如图 2示图 2示为满面式螺旋叶片。螺旋叶片的一边紧贴在轴上，形成完整的螺旋面。这种叶片的构造简单，输送能力强，适宜输送散落性较好的、干燥的颗粒状或粉状物料，是使用最广泛的叶片形式。最常用的螺旋叶片为正螺旋面（又称直母线螺旋面）。正螺旋面的母线是一条垂南昌航空大学学士学位论文 5 直于螺旋轴的直线。当该直线绕轴线作均匀转动且沿轴向作匀速直线运动时，所形成的曲面为等距正螺旋面。若该直线沿轴向变速移动，所形成的曲面为变距螺旋面。当母线与轴线不垂直时所形成的螺旋面称为非正螺旋面（又称弯曲母线螺旋面）。采用母线为曲线的螺旋叶片可以提高螺旋输送机的输送效率，但是由于此种叶片难以制作，因而很少采用。图 2示为带式螺旋叶片。螺旋叶片的一边通过杆件与轴相连，形成带式的螺旋面。这种叶片适宜输送小块状的或粘滞性的物料。由于粘性物料易于粘附在实面螺旋叶片及轴上，而带状叶片和轴之间留有空间，因此可避免物料粘附和堆积。这种叶片对物料有较强的搅拌作用，但生产率较低。满面式螺旋叶片构造简单，输送能力强，适宜输送散落性较好的、干燥的颗粒状或粉状物料，是使用最广泛的叶片形式。初步选用满面式螺旋叶片。根据原始数据 D=500初步计算螺旋轴直径 d=( 取系数为算得 d=100旋叶片的螺距 s 可根据输送机的布置形式、输送物料的特性以及螺旋直径来选取，通常采用推荐的标准值。当采用标准螺旋直径时， s=( 因此，螺距 s 可写成通式 s= k=算得 s=400旋叶片上任一点的法线与螺旋轴线的夹角称该点的螺旋升角。螺旋升角由下式确定。式中： s 螺距（ m）该点所在螺旋线的直径（ m）所以，螺旋叶片的外侧升角外和内侧升角内分别为式中： D 螺旋体的外径（ m）南昌航空大学学士学位论文 6 d 螺旋轴的外径（ m）因为 Dd，故内外，即螺旋叶片的外侧升角外最小，内侧升角内最大。图2满面式螺旋叶片的展开图。根据螺旋叶片在转动轴上盘绕方向的不同，可将螺旋叶片分为左旋和右旋两种。一种简单判断螺旋旋向的方法如 2所示。面对螺旋叶片，如果螺旋叶片的边缘顺右臂倾斜则为右螺旋，顺左臂倾斜则为左螺旋。物料的输送方向是由螺旋叶片的旋向及转动轴的旋转方向来决定的。物料的输送方向可采用左、右手定则来判别。右螺旋用左手判别，左螺旋用右手判别。弯曲的四指表示轴的旋转方向，而拇指所指方向即为物料的输送方向。如图 2示。在同一轴上盘绕两种旋向的螺旋叶片，可同时进行两个方向的物料输送。南昌航空大学学士学位论文 7 在工业上螺旋输送机的螺旋叶片通常采用厚度为 2 12 35 号及 45号钢制成。在使用过程中，螺旋叶片尤其是叶片的外缘磨损较快，为了增加叶片的耐磨性，可对其进行热处理，使叶片表面硬化。螺旋输送体的形成通常是先用钢板制成分段螺旋叶片，再将分段的螺旋叶片彼此对焊在一起，并将其焊接固定在螺旋轴上，即组成螺旋体。螺旋体的制作方法主要有以下几种。缠绕成形法：将带钢缠绕在螺旋形模具的空隙内强制成形。缠绕时叶片外缘容易产生裂纹，叶片横截面容易发生弯曲，而且每种规格的叶片都要有专用的模具。冷轧成形法：将带钢通过冷轧机上一对锥形轧辊的辗压，形成连续多圈的环状件，再令其通过螺旋分导装置，则成为具有左（右）旋向并有一定螺距的螺旋叶片。这种方法制作的叶片其根部较厚，外边缘较薄。拉制成形法：先将钢板冲裁成带缺口发平面圆环，再经过冲压或锤锻加工成一定螺距的螺旋叶片，然后将若干个这样的螺旋叶片焊接或铆接的、成一串连续的螺旋面。用此方法生产的螺旋叶片整体厚度相同，但制造效率低而劳动强度较大。根据实际需求，螺旋叶片我们采用左旋方式，叶片采用厚度为 8 45 号钢制成。在使用过程中，因叶片的外缘磨损较快，为了增加叶片的耐磨性，对螺旋叶片进南昌航空大学学士学位论文 8 行热处理。螺旋输送机的轴一般采用空心轴（钢管）制成。这是因为轴体承受相同扭矩的情况下，空心轴所需的材料和重量都要比实心轴节省，且相互之间的连接也较方便。为了便于制造和装配，螺旋体一般制成 2 4m 长的节段，使用时将各节段连接起来。在轴与轴的连接处和安装轴承处需使用一小段实心轴，其联接方法如 2所示。即在联接处将实心轴伸入空心轴内，再在空心轴外面套一段长约 150套筒，然后再用螺栓按相互垂直方向对穿套筒与两轴紧固。当采用此种联结时，螺旋叶片应与套筒连接在一起。另一种联结方法是将实心轴伸入空心轴内，再用几只相适应的螺钉或销钉固定。此种方法主要用于快速螺旋输送机螺旋轴的连接。螺旋轴的直径 d 与所传递的扭矩有关。单纯输送砾石一般采用满面式螺旋叶片的输送机，其螺旋轴的直径常根据下述关系式确定。（摘自机械设计） d=( 式中， D 螺旋直径（当螺旋直径 D 较大时应取该范围的下限，反之取该范围的上限，但选用后仍应对轴的强度进行校核。几种常用螺旋轴的系列尺寸见下表 2昌航空大学学士学位论文 9 表 2 水平螺旋输送机螺旋体与螺旋轴的系列尺寸螺旋体直径 D(100 160 200 250 315 400 500 螺旋轴直径 d(30 36 42 48 60 70 100 在正常情况下冷轧钢的轴是可以满足的；当输送有腐蚀性或污染的物料也可采用不锈钢轴。输送机采用无润滑的铁制悬挂轴承时要用淬火的联结轴。而表面淬火的悬挂轴承要求配用表面淬火的轴。根据介绍，我们设计的螺旋输送机的轴材料选用 45 号钢，采用空心轴（钢管）制成，这样轴体承受相同扭矩的情况下，空心轴所需的材料和重量都要比实心轴节省，且相互之间的连接也较方便。为了便于制造和装配，螺旋体选用 2m、 4m、 4m 长的三节段，使用时将各节段连接起来。在轴与轴的连接处和安装轴承处需使用一小段实心轴，其联接方法如 2所示。螺旋轴的直径 d 与所传递的扭矩有关。单纯输送砾石一般采用满面式螺旋叶片的输送机，其螺旋轴的直径常根据下述关系式确定。 d=( 式中， D 螺旋直径（由于螺旋直径 D 较大时应取该范围的下限，我们选取 d=80心轴壁厚 =20=d1/d=(d=400 )(6/)1(16/)( 354343 由前面的总体计算我们可知， P=轴的扭矩为 )(991)45/550)/(9550 则轴的最大切应力为 525)(991/ 5 所以螺旋轴满足强度要求。螺旋输送机的轴承根据其安装位置和作用，可分为头部轴承、尾部轴承和中间悬挂轴承三种。头部轴承又称首端轴承，位于输送机的驱动端（卸料端）。头部轴承除了承受径向载荷外，还要承受轴向载荷，因此该端采用止推轴承。这样的布置可使螺旋轴承受拉力，其工作条件比承受压力好。因为轴向压力会使螺旋轴受压而发生挠曲。头部轴南昌航空大学学士学位论文 10 承的结构如 2所示。螺旋加料机和某些短的螺旋输送机也可采用加料端驱动，此时螺旋处于受压状态。尾部轴承又称末端轴承，通常采用双列向心球面轴承，主要承受径向载荷和少量的轴向载荷。头部和尾部轴承常用凸缘安装式，轴承装于壳体两端的端盖外侧，以便检修和更换。对于长度在 3m 以上的螺旋输送机，为了避免螺旋轴受力弯曲，每隔 2于螺旋叶片在悬挂轴承处必须断开，为了防止物料在此处堵塞，悬挂轴承的断面尺寸和长度尺寸都应尽量小。悬挂轴承一般采用滑动轴承，其轴衬由青铜、减磨铸铁、青铜及巴氏合金、硬质合金及硬铁、油浸木材或其他耐磨材料制成。在某些情况下，也可采用滚动轴承进行可靠的密封。在各种情形中，轴承都要装设润滑油杯以进行润滑。常用悬挂轴承的结构如 2南昌航空大学学士学位论文 11 图 2设计时中间悬挂轴承我们选用滚动轴承。悬挂轴承安装在机槽两侧壁上缘的角钢上，通过螺栓及两个螺母并紧。悬挂轴承座在支承角钢上应可以纵向移动，保持浮动状态，不得使悬挂轴承座固定在支承角钢上。当输送磨磋性较大的物料时，接近中间悬挂轴承处的螺旋面承受的推力较大，所以应将该部分的螺旋面加厚。很多情况下都要求对霎时间头部和尾部设置轴的防尘密封。采用密封压盖及槽体端部密封来防止槽体里的粉尘进入轴承或防止水分沿轴进入槽内。采用密封的滚动悬挂轴承，轴盖上有防尘密封结构，常用在不易加油，不加油或油对物料有污染的地方，密封效果好，寿命长，输送物料温度 80。为滑动轴承，设有防尘密封装置，有铸铜瓦、合金耐磨铸铁瓦等，常用在输送物料温度较高（ 80）或输送液态物料。螺旋输送机的机槽主要有 2有角钢法兰的截面为 10两侧壁垂直，底部呈半圆形，两侧壁的上端边沿焊南昌航空大学学士学位论文 12 有纵向角钢，用以固定盖板及增强机槽的刚性，同时也用以固定悬挂轴承。机槽半圆的内径应大于螺旋叶片的半径，使其形成 4 8间隙。为了便于制造和安装，每节机槽长约 2 4m，节边用角钢加固并做成法兰边，以便用螺栓连接。机槽总长度超过，为了避免其弯曲下垂，应每隔 2 3m 设置一支架承托。折边法兰的部法兰是由同一块钢板折边加工而成的槽体，这样制成的槽体重量轻而坚固。活动底的 U 型槽体快速、方便地清理输送机内部的场合，该槽体由上部刚性的槽钢与下部半圆形截面槽体所构成，半圆形槽体的一边为铰接，另一边则采用弹簧卡子夹紧或其他形式的快开联结装置。带有夹套的槽体在其夹套上焊有换热介质的进出口管，这种槽体广泛用于加热、冷却或干燥被输送的物料。矩形槽体适合于磨琢性强的物料。允许物料滞留在槽底，这样可以防止物料和槽底的直接摩擦。为了对机槽进行封闭，机槽上部安装有薄钢板制成的盖板。盖板用螺栓固定在槽体上端的角钢法兰上，或用弹簧卡子紧夹在槽体上。盖板可以开启，以便对机槽进行必要的检查。对要求防尘的顶盖还要在盖板下加垫密封。在盖板上开有进料口，在机槽底部开有卸料口，进料口和卸料口常做成方形（有时也采用圆形进料口），以便安装料管和平板闸门，如图 2门控制常用手推式、齿条式及电动推杆式几种。根据设计需要我们采用为带有角钢法兰的截面为于运输砾石的螺旋输送机对机槽的损伤较大，所以机槽由 10南昌航空大学学士学位论文 13 薄钢板制成，其两侧壁垂直，底部呈半圆形，两侧壁的上端边沿焊有纵向角钢，用以固定盖板及增强机槽的刚性，同时也用以固定悬挂轴承。为了便于制造和安装，所设计的机槽为 4m、 4m、 2了避免其弯曲下垂，从输送端每隔 4具体尺寸数据见总体设计。因为机槽较长，采用折边法兰的 U 型槽体。活动顶盖的与槽体的联结为簧卡子夹紧，盖板可以开启，这样便于需要时较快地打开顶盖。图 2、出料口一般在全机安装固定后，根据工艺需要现场开口焊接。注意不要进、出料口位置安排在两端的轴承处和中间悬挂轴承处，也不要安装在机槽的支脚处和接头法兰处。圆筒型机槽又称机筒，一般采用薄壁无缝钢管制成，也可用 2 4的钢板卷制并在接缝处连续焊接而成，或使用硬质塑料管。折边法兰对开管状槽体是由两个半圆形的带有折边法兰的槽体用螺栓连在一起而构成的管状槽体。圆筒型机槽的内径要比螺旋直径大些，它们之间的缝隙为 5 10筒型机槽的密封性好、刚度大，用于垂直螺旋输送机和要求严格密封的场所。螺旋输送机的机槽在进行安装时，一定要注意对中和找直，否则，工作时由于剧烈而周期的挠曲应力，会发生轴的断裂，轴承的使用寿命也将大大减弱。常用的螺旋输送机进料布置如图 2 南昌航空大学学士学位论文 14 固定进料时，可采用装料设施以便可靠地调节螺旋输送机的进料量。装料设施可采用管状槽体的螺旋给料机，使物料在预定速度下从料仓中将物料输出，或采用旋转叶轮给料机，以一定的转速排出物料，其给料量由转速确定。具有多点进料的螺旋输送机，必须有灵活可靠的进料调节装置。在给定时间里仅需打开一个进料口时，应限制闸门或开关装置在最大开度时不至于使输送机超载。当需要开启多个进料口同时进料时，必须小心地调节限制每一个进料口的流量，以使其总量不要超过输送机的设计能力。直接由固定储仓进料的螺旋输送机，若没有流量调节装置，则将大大地增加超载的危险。进料时由于物料块度或颗粒的惯性作用会产生冲击，有碰坏或磨损设备的可能，为此可在进口溜槽中安装折流挡板或缓冲腔来加以克服。由于我们的螺旋输送机用于砾石输送，且输送量大，所以采用较大的进料口，以保证最大的输送能力。常用的螺旋输送机卸料布置见图 2 南昌航空大学学士学位论文 15 标准卸料是最广泛采用的卸料布置，采用标准卸料口来约束物料的卸出并直接将物料送入后续的设备或储存装置。终端卸料的卸料口位于螺旋输送机槽体的最末端。闸板卸料采用手轮或链轮操纵的齿条及小齿轮平闸板，进行有选择地定量卸料、闸板的操作方向可与输送机的轴呈平行或垂直。无接管的卸料口是在输送机槽体底部直接开口。开底卸料是在输送机槽体的底部按任意要求的长度开口卸出物料，用于向料斗、料仓的卸料及布料。槽体端部卸料是指物料直接通过输送机槽体端部的开口卸出，螺旋由局部端板支承，轴承安装在端部的法兰上，当输送机填充系数超过将不能采用这种卸料方法。端部敞开卸料时，输送机尾节螺旋采用标准的悬挂轴承支承。根据实际情况，选用标准的卸料布置，为防止物料满溢，在卸料口和槽体端部间装设一节与主螺旋呈相反方向的螺旋，以防止物料在最后卸料口前的堆积。螺旋输送机的驱动装置由电动机、减速器及联轴器组成。图 2示是水平螺旋输送机常见的几种传动布置形式。图 2示的是电动机及减速器组合驱动方式，由 Y 型电机与减速器组成，有左装和右装两种装配形式。图 2示是南昌航空大学学士学位论文 16 电动机及轴装减速器组合驱动装置，电动机安装在托架上。螺旋输送机的速度可通过调节不同直径的三角皮带轮而改变。当螺旋输送机输送物料量比较稳定时，传动装置可直接连接到螺旋输送机的轴上，从而使结构紧凑，运行可靠，如图 2果螺旋输送机进料量不稳定，经常出现超载运行时，传动装置可采用链条或三角皮带与输送机的轴连接，如图 2速器可以装在各种不同的位置上，因此布置比较灵活。这种布置可以通过调换不同直径的链轮来改变输送机的速度使其满足操作要求。功率较大的螺旋输送机，可通过液力偶合器传动，这样既可均匀地吸收物料量波动的影响，又可以保护电动机及设备瞬时超载及停机的影响。由于所设计的输送机运载量大，在使用过程中会出现如进料量不稳定，超载运行等情况，因此我们选用齿轮减速电动机通过联轴器直接驱动的形式。南昌航空大学学士学位论文 17 3 水平螺旋输送机的工作过程分析料的运动分析当螺旋体传动时，进入机槽的物料受到螺旋叶片的法向推力，该推力的径向分量和叶片对物料的摩擦力将物料绕轴转动；而物料的重力和机槽对物料的摩擦力又阻止物料绕轴转动。当螺旋叶片对物料法向推力的轴向分量克服了机槽对物料的摩擦力及法向推力的径向分量，物料不和螺旋一起旋转，只沿料槽向前运移。其情况犹如被持住不能转动的螺母在旋转的螺杆上作直线运动一样。但是物料颗粒在输送过程中，其运动由于受旋转螺旋的影响并非作单纯的直线运动，而是一个空间运动。当螺旋升角为并在展开状态时，螺旋线用一条斜直线表示。则旋转螺旋面作用于半径为 r（距螺旋轴线之距离）处的物料颗粒合。由于摩擦的原因，方向与螺旋线的法向方向偏离了角。此力可分解为切向分力 P 切和法向分力 P 法，如图所示。图中角是由物料对螺旋面的摩擦角及螺旋表面粗糙程度决定的。对于一般冲压而成或经过很好加工的螺旋面，可以不考虑螺旋表面粗糙程度对角的影响，此时则认为。物料颗粒 A 在 P 合作用下，在料槽中进行着一个复合运动，即具有圆周速度 v 侧和轴向速度 v 轴，其合成速度为 v 合，图表示了其速度的分解。若螺旋的转速为 n，处于螺旋面上的被研究物料颗粒图中三角南昌航空大学学士学位论文 18 形 c o s s i B合因为 260= 所以圆周速度为 2 s i n s i ns i c o 圆合（）（） = 以摩擦系数 =到圆周速度 2 s i n ( s i n c o s )60 圆由于因此，将上述各式代入并经过换算后，便可求得物料颗粒的圆周速度计算公式， 26 0 2( ) 12s n 圆式中： s 螺旋的螺距 (m) n 螺旋的转速 (r/r 所研究的物料颗粒离轴线的半径 (m) 面物料与螺旋面的摩擦系数面 =南昌航空大学学士学位论文 19 若使公式对令其值，便可求得存在 v 圆最大值的半径为 2( m a x )12 面面面同样，根据图 3度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速度的计算公式： 21260 ( ) 12面轴图 3v 圆和 v 轴随半径而变化的曲线图。由图中可知，对于处于直线右的 r 值的母线螺旋而上的被输送物料，其圆周速度 v 圆在半径长度范围内并不是常数，因此，在其运移过程中要产生物料之间的相对滑动。在靠近螺旋轴的物料之圆周速度要比外层的大，但该处的轴向输送速度却显著降低。所以使内层的物料较快地绕轴进行转动，较早地到达表面，这就产生了一个附加料流。它不仅对物料的输送起着不良的影响，同时也增加了功率的消耗。但在靠近螺旋外侧的物料，其轴向输送速度要大于圆周速度。南昌航空大学学士学位论文 20 为了避免直母线螺旋面的上述问题，而又能获得物料的最大轴向速度，因而采用如图 3种螺旋面在靠近螺旋轴处的升角为正，而在靠近槽壁处的升角为负。这样在靠近螺旋轴的区域处将具有指向槽壁的径向速度，增加了内层物料对外层物料的压力和摩擦力，致使螺旋轴附近的附加料流适当地减小。但在靠近槽壁处，由于具有升角负的螺旋面，亦具有指向螺旋轴线的圆周速度，则使该处物料对料槽槽壁的压力降低，乃至消除，从而减落或避免了由此引起的能量消耗和物料轴向输送速度的降低。水平螺旋输送机工作时，物料在机槽底部并偏向转动方向的一侧，该物料面与水平形成的夹角为物料的倒塌角，如图 3示。在此面上物料处于力的平衡，当物料面转角料沿倒塌角下滑，形成倒塌现象。倒塌下来的物料一部分不断翻起在落下，一部分越过轴并落到轴的另一侧，即下一个螺距中，形成附加料流。因此，当输送机工作时，应使物料面的转角不大于物料的倒塌角，即 00 . 7d 南昌航空大学学士学位论文 21 式中： 0 物料在静止状态时的内摩擦角（） d 螺旋输送机稳定工作时物料面形成的倒塌角（）物料面的转角（）在螺旋输送机工作过程中，物料面的转角与填充系数即进料量、螺距大小及螺旋面的型式等因素有关。螺旋输送机工作时，机槽中物料的填充系数（即进料量）影响输送过程和能量消耗。图 3于不同填充系数的物料层堆积的情况及其滑移面。当装满系数较小时（即 =5），物料堆集的高度低矮且大部分靠近槽壁而具有较低的圆周速度，物料运动的滑移面几乎平行于输送方向，见图 3料颗粒在轴向的运动要比圆周方向显著得多。所以，这时垂直于输送方向的附加料流很少，单位能量消耗也较低。但是，当填充系数提高（ =13或 =40）时，则物料的滑移面将变陡，见图 3c。此时，物料在圆周方向的运动加强，在输送方向的运动减弱，附加料流增大，导致输送速度的降低和附加能量的消耗。因而，对于水平螺旋输送机来南昌航空大学学士学位论文 22 说，物料的填充系数并不能无限增加，一般取填充系数 45。各种散粒物料的填充系数可参考化学工业出版社出版的 1999版运输机械设计选用手册下册图 3充系数主要与被输送物料的性质有关。输送细粉、易流动且没有磨琢性或有轻微磨琢性的散状固体物料时（如面粉、谷物等），填充系数可达到果被输送的物料易于粘结或具有中等程度磨琢性的细粒或小块，则填充系数限制在果与此同时物料还有一定程度的磨琢性，螺旋的转速就要减少。对于磨琢性的及大物料（如矿石等），填充系数将进一步地限制，大约只能取螺距的大小也直接影响物料的输送过程，如果填充系数不变，当螺距不同时，则物料的滑移面亦随之改变。如果改变了填充系数，则必导致物料运动速度分布的变化。所以，应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量间的适当分布关系等两个条件，来确定最合理的螺距尺寸。从图 3所受螺旋面在轴向方向上的作用力为 c o 合轴（）为了使 P 轴 0，则必须满足根据前面的讨论得知，最小的半径 r=d/2（其中 d 为螺旋轴的直径）初所得的螺旋升角是最大的，则轴向输送方向的作用力 P 轴最小。根据这个条件，最大的许用螺距值应由下面两式求得 m a x t a n ( )2 南昌航空大学学士学位论文 23 m a 面若以 k1=d/D（入上式，则得 1m a 面确定最大的许用螺距时，必须满足的第二个条件是建立在使物料颗粒具有最合理的速度各分量间的关系的基础上。亦即应使物料颗粒具有尽可能大的轴向输送速度，同时又使螺旋面上各点的轴向输送速度大于圆周速度，如图 3距的大小将影响速度各分量的分布。当螺距增加时，虽说轴向输送速度增大，但是会出现圆周速度不恰当的分布情况；相反，当螺距较小时，速度各分量的分布情况较好，但是轴向输送速度却较小。于是，根据在螺旋圆周处的 v 圆 v 轴的条件，并利用公式可得 1226 0 6 0(n s 面面22+ 1 ) + 12 r 2 r1 t a n ( ) 214 面面2r 又因为此时 2r=D（螺旋圆周处），故得求螺距的第二个条件为 t a n ( )4 分析了填充系数及螺距对物料输送过程的影响后，可以指出，对于较大的装满系数，应取最小的螺距值；反之，对于较小的装满系数，螺距可偏于取最大值。由前述知，在螺旋面同一母线上各点的升角不同。叶片外缘点处升角外最小，向内升角逐渐增大，至叶片内缘点处即靠近螺旋轴处的升角内最大。由此得知，螺旋叶片同一差别越大，各点处物料转角的差别越大，在较大的半径范围内物料转角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。从螺距对物料运输速度各分量分布的影响也可知，螺距增大，在靠近螺旋轴处物料的 v 圆显著增加，且在较大的半径范围内 v 圆 v 轴，使较多物料的转角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。图 3出了水平螺旋输送机的容积生产率 V 与螺旋轴直径 d、物料与螺旋叶南昌航空大学学士学位论文 24 片摩擦系数间的关系。该图是在螺旋直径 s/D=1 的情况绘制的。由图可知，水平螺旋输送机的容积生产率是随螺旋轴直径 f1= 的增大而下降的。而图 3绘出了水平螺旋输送机的容积生产率与s/D 的比值及物料与螺旋叶片间的摩擦系数的关系。由图可知， s/D 比值的适宜范围是此范围之外，生产率则明显下降；此外，物料与螺旋叶片间摩擦系数的大小对产量也有较大的影响，特别是当 s/着 f1=的增大，产量下降得很厉害。例如，当 s/D=2时，若 V=950；若 V=0，即此时物料只随螺旋叶片转动而其轴向运动停止。因此，除适宜选择 s/应恰当地选择螺旋叶片的材料及其光滑程度，以尽量减小物料与螺旋叶片间的摩擦系数。南昌航空大学学士学位论文 25 通过以往试验得知，螺旋在一定的转速内，对物料颗粒运动的影响并不显著。但是当超过一定的转速时，物料受到过大的切向力而被抛起，开始产生垂直于输送方向的径向跳跃，从而对输送过程产生不利影响。因此，螺旋的最大许用转速应根据被输送物料的最低跳跃高度来确定。但是，由于至今尚缺乏有关各种物料的许用最低跳跃高度的资料，因此在实用计算中，用下列经验公式来确定螺旋的最大许用转速： m a 中， D 螺旋直径（ m） A 物料特性系数，由化学工业出版社出版的 1999版运输机械设计选用手册下册 5从式可知，螺旋的最大许用转速是螺旋输送机直径的函数，同时也和输送物料性质及填充系数有关。在满足输送量要求的情况下，应选用较低的转速，以减小物料对螺旋叶片及机壳磨损，延长使用寿命。南昌航空大学学士学位论文 26 4 总体设计计算输送物料的名称及特性（ 1）物料：面粉（ 2）面粉为干的、无磨琢性、无腐蚀物料型要求（ 1）输送能力 Q=40 t/h （ 2）水平输送，输送长度 5米由于该机用于纯运输，因而选用实体螺旋面型叶片；根据选型要求，确定该机为定螺旋直径 D 式中 Q 输送能力 K 物料特性系数，常用物料填充系数，见表 5 倾角系数，见表 5 5物料的粒度物料的磨琢性物料的典型例子特性系数 K 综合系数 A 粉状无磨琢性半磨琢性面粉、石墨、石灰、纯碱 5 粉状磨琢性干炉粉、水泥、石膏粉、白粉 5 粉状无磨琢性半磨琢性谷物、锯木屑、泥煤 0 粒状磨琢性造型土、型砂、沙成粒的炉渣 0 南昌航空大学学士学位论文 27 固体粘性、易结块含水的糖、淀粉质的团 0 表 5物料特性易流动，磨损很少少量磨损且为颗粒至小块状磨损性、侵蚀性大 5倾斜度 0O 5o 10o 15o 20o C 确定螺旋转速 n 螺旋转速在满足输送能力的条件下不宜过高，以免物料受过大的切向力而被抛起，以致无法向前输送。因此。螺旋轴转速 n 不能超过某一极限转速中 A 物料综合系数根据要求计算出来的转速 20、 30、 35、 45、 60、 75、 90、 120、150、 190r/且要用螺旋直径 D 和转速 n 圆整后的数值，对填充系数进行验算。圆整 n=45 r/算。率的计算螺旋输送机所需轴功率 367/)( 0 (式中 Q 输送量， t/h 0 阻力系数，见表 5 螺旋输送机长度， m D 螺旋输送机直径， m H 倾斜布置时的垂直高度， m 南昌航空大学学士学位论文 28 表 5物料特征物料的典型例子物料阻力系数 o 干的，无磨琢性粮食、谷物、锯木屑、煤粉、面粉的，无磨琢性棉子、麦芽、糖块、石英粉磨琢性纯碱、块煤、食盐琢性卵石、砂、水泥、焦炭磨琢性或粘性炉灰、造型土、石灰、硫、砂糖 0= 367/)( 0 (40*(5+0)/367 2 电动机功率 P=( 式中驱动装置总效率，一般取 =里取=为功率储备系数，一般为里取 K= P= 3.2(机的选择南昌航空大学学士学位论文 29 方案平动机型号额定功率(电动机转速电机质量总传动比同步满载 1 500 1440 81 50 720 145 总体尺寸设计图 5 5 摘自运输机械设计手册规格 h h1 l F Q 2 X Y d e 40 63 2500 100 180 50 1000 3000 60 190 120 110 232 170 25 42 60 75 2500 130 210 50 10003000 60 220 130 130 252 170 30 58 80 90 2500 160 244 50 1000 60 250 150 150 254 176 35 58 南昌航空大学学士学位论文 30 3000 00 112 2500 200 304 50 10003000 60 285 180 180 285 182 40 82 50 140 3000 250 356 50 10003500 60 330 210 220 292 188 50 82 80 180 3000 320 420 100 10003500 60 380 250 250 322 190 60 105 55 224 3000 400 530 100 10003500 60 430 300 280 406 212 70 140 00 280 4000 500 632 100 15005000 100 500 360 340 441 218 80 170 00 355 4000 630 768 150 15005000 100 570 430 420 528 240 100 210 30 450 4000 800 998 150 15005000 100 710 530 520 542 260 120 210 10 560 4500 1000 1212 200 15005500 100 810 640 630 616 272 140 250 00 710 4500 1250 1462 200 15005500 100 1000 880 760 671 284 170 300 度与组合其组合为：头节 m 选 1个，中间节的标准节个，中间节的选配节个，尾节 m 选 1个。料口见下图 5 5昌航空大学学士学位论文 31 图 5 5 摘自运输机械设计手册型号规格 A A B B C C n d 质量 00100 160160 136136 120 2 4 10 25125 185185 161161 130 2 4 10 60160 220220 196196 150 3 8 10 00200 280280 248248 180 3 8 10 50250 330330 298298 210 3 8 12 15 315 395395 363363 250 3 8 12 00400 500500 456456 300 4 8 12 00500 600600 558558 360 4 8 12 30630 730730 688688 430 5 16 14 00800 960960 888888

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