毕业设计论文-螺旋输送机的设计

螺旋输送机的设计装订目录一、毕业论文设计任务书02二、完成毕业论文设计阶段任务情况检查表05三、毕业论文设计开题报告06四、毕业论文设计正文11五、毕业论文设计成绩评定表50毕业论文设计任务书机械电子工程专业题目螺旋输送机的设计（任务起止日期20133112013531）学生姓名班级学号指导教师教学基层组织负责人年月日审查专业负责人年月日批准课题内容设计一台半圆形螺旋输送机，螺旋机主要由叶片、主轴、机壳、进出料口、电动机、减速器和轴承构成。课题对其叶片、主轴、机壳和进出料口的设计计算，对电动机、减速器和轴承的设计选型。课题任务要求设计一台水平输送小麦（其他种类粮食同样能输送），输送量为20T/H，输送距离为10M，室内外均能适应，结构合理，性价比较高的螺旋输送机。主要参考文献1洪致育,林良明连续运输机M北京机械工业出版社，19812黄学群运输机械选型设计手册M北京化学工业出版社,201133庞美荣,王春维螺旋输送机叶片下料的理论计算J粮食与饲料工业,19940533374赵红霞,王淑珍螺旋输送机螺距优化及效率研究J拖拉机与农用运输车,2005237395张东海螺旋输送机的优化研究D大连大连理工大学硕士论文,20066姚茂河,易怀安螺旋输送机螺距优化设计J机械研究与用,20110583847罗园山螺旋输送机叶片下料法J粮食加工,20060450518孙洁,尹忠俊,陈兵开式螺旋输送原理分析与参数设计J起重运输机械,20100511169徐余伟旋输送机设计参数选择J砖瓦世界,200807323710苑春艳螺旋输送机吊轴承的结构分析J福建建材,200906878811成大先等机械设计手册M北京化学工业出版社,20071112913012皮习常,李伟,康建领螺旋输送机常见故障处理及预防措施J设备管理与维修,2011Z15758同组设计者无注此表由学生本人按指导教师下达的任务填写打印。本科生毕业论文设计工作进度计划表序号毕业论文设计工作任务工作进度1课题调研，查阅资料20130311201303162撰写开题报告20130317201303243撰写并提交初稿20130325201304214修改论文并提交修改稿20130422201304305二次修改论文并定稿20130501201305166论文定稿打印2份上交、提交论文答辩申请、评阅、答辩20130517201305267毕业论文装订上交并提交装订版电子档20130527201306038910注1此表由学生按导师要求填写打印；2进度安排请填写“XXXX年XX月XX日XX月XX日”学生完成毕业论文阶段任务情况检查表时间内容检查记录教师签字组织纪律第一阶段完成任务情况签字日期组织纪律第二阶段完成任务情况签字日期组织纪律第三阶段完成任务情况签字日期注1此表由指导教师认真填写；2“完成任务情况”一栏应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写；3对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出警告或对其成绩降一等级。毕业论文设计开题报告题目螺旋输送机的设计专业机械电子工程班级学号学生姓名指导教师2013年3月24日一、选题理由随着我国经济建设的高速发展，各行各业的竞争也日趋激烈，要想在竞争中处于优势，就要不断创新，不断提高生产效率，这样产品才能在市场经济的环境下占有技术优势或价格优势，才能拥有强的市场竞争力。螺旋输送机作为冶金、建材、化工、粮食及机械加工等部门广泛应用的一种连续输送设备。LS型螺旋输送机与GX螺旋输送机相比结构新颖，技术指标先进，采用头、尾轴承移至壳体外，中间吊轴承采用滚动、滑动可以互换的两种结构，均设防尘密封装置，密封件用尼龙及塑料王，阻力小，密封性强，耐磨性好，滑动瓦有需加润滑剂的铸铜瓦、合金耐磨铸铁瓦和铜基石墨少油润滑瓦，其结构简单、横截面尺寸小、密封性好、可以进行多点装料和卸料、操作安全方便以及制造成本低等优点使其应用广泛。毕业论文设计所选的题目是螺旋输送机设计，主要是针对在某公司实习所遇到的实际问题进行设计，该公司设计此类输送机时，各零部件的选择型号普遍偏大，增加了设备的价格。所要解决的问题是要求水平输送小麦,输送量为20T/H，输送距离为10M,设计一台结构合理，性价比较高的螺旋输送机。结合此实际问题，设计螺旋片，输送机进出料口，驱动装置，减速器等主要零部件的设计计算及相关零件的校核。综合运用工程材料、机械制造工艺、公差配合、机械制图、CAD辅助设计等方面的知识，能从各个方面检查及巩固在大学阶段所学的专业知识。二、国内外研究现状综述在国内，关于螺旋输送机的研究比较多，但主要是研究水平或者是微倾斜的螺旋输送机。1977年4月，洛阳工业高等专科学校的赵红霞、刘建寿和李志荣等人从螺旋叶片结构尺寸出发，对输送机的螺旋叶片结构尺寸的优化问题做了深入研究，研究出螺旋叶片的结构尺寸对输送机的输送效率有着很大的影响。螺旋输送机的输送功率计算，一般都是按照通用计算公式算出来，但结果往往小于实际值。这个问题武汉食品工业学院的庞美荣等人经研究分析提出了推荐计算公式，并将推荐计算公式和通用计算公式结合起来，得到的结果同实际值相符。随着中国经济的快速发展，对于新型螺旋输送机的研究，也取得了一定的发展。大倾角螺旋输送机替代了由斗升式和水平螺旋输送机所组成的水泥输送系统，成为混泥土搅拌站重要的喂料设备，它的螺旋叶片采用的是变螺距的螺旋叶片，输送效率相对以往的设备有了很大的提高，而且还可以防止高流动物料在输送时倒流。目前，关于水平或者微倾斜的螺旋输送机研究比较多，也比较成熟，而大倾角螺旋输送机的研究少之甚少，而且也不全面，没有权威的数据可供参考。这与螺旋输送机的在运输物料的时候比水平的螺旋输送机要复杂的多有一定关系，主要原因有以下几点1、工作原理的不同，水平螺旋输送机主要是由转动的转动轴带动螺旋叶片的在一封闭的圆形或半圆形的料槽内转动使得物料在料槽内沿料槽向前移动，在水平方向上完成物料的运输，不受自身重力的影响。而在大倾角螺旋输送机中，机体倾角较大，物料在传输过程中受自身重力而产生下滑分力的影响也较大，因此大倾角的螺旋输送机在工作的时候对转速要求较高，必须超过临界值转速。在螺旋轴的高速旋转运动的情况下，物料颗粒受到较大的离心力，可以摆脱它与螺旋叶片之间的摩擦力向机体内壁高速运动，继而同机体内壁发生挤压而产生较大的摩擦力，由于摩擦力作用的原因，物料颗粒开始减速，同螺旋叶片产生相对运动，于是在螺旋叶片的带动下物料开始做一定的旋转运动并伴随着直线运动沿机体内壁向上传输，完成物料的输送。2、在大倾角螺旋输送机的传输过程中，由于重力和离心力的作用，物料出现大量滚动和湍流。3、在大倾角螺旋输送机的传输过程中，容易产生一个附加的物料流，增加了物流的传输阻力。4、螺旋轴在超过一定的转速后，物料颗粒会产生径向跳跃、碰撞，造成物料的扰动，增加功耗三、设计（论文）方案（1）输送物料的运动分析（2）螺旋叶片的设计（3）螺旋机壳的计算选择（4）主轴的设计计算（5）进出料口的尺寸计算（6）电动机的计算选型（7）减速器的选择（8）轴承的计算选型（9）主轴的应力校核（10）轴承的强度校核四、重点难点及创新之处重难点主轴和吊轴承、头尾部轴承的配合，螺旋叶片于机壳内壁之间间隙的选择，电动机、减速器和主轴之间同轴度的配合创新点整体设计优化，合理设计选择各部分零件，使用效率达到最高，节省制作成本和使用过程中的成本。五、应收集资料及参考文献（不低于15篇）1洪致育,林良明连续运输机M北京机械工业出版社，19812黄学群运输机械选型设计手册M北京化学工业出版社,201133庞美荣,王春维螺旋输送机叶片下料的理论计算J粮食与饲料工业,19940533374赵红霞,王淑珍螺旋输送机螺距优化及效率研究J拖拉机与农用运输车,2005237395张东海螺旋输送机的优化研究D大连大连理工大学硕士论文,20066姚茂河,易怀安螺旋输送机螺距优化设计J机械研究与用,20110583847罗园山螺旋输送机叶片下料法J粮食加工,20060450518孙洁,尹忠俊,陈兵开式螺旋输送原理分析与参数设计J起重运输机械,20100511169徐余伟旋输送机设计参数选择J砖瓦世界,200807323710苑春艳螺旋输送机吊轴承的结构分析J福建建材,200906878811成大先等机械设计手册M北京化学工业出版社,20071112913012皮习常,李伟,康建领螺旋输送机常见故障处理及预防措施J设备管理与维修,2011Z1575813中华人民共和国国家标准运输机械术语螺旋输送机GB/T1452179314任进门庄妍旋输送机设计与参数的选择1995328373915常明画法几何及机械制图M武汉华中科技大学出版社，200416徐茂功公差配合与技术测量M北京机械工业出版社，201017李振军，刘建英液压传动与控制M北京机械工业出版社，200918赵明炯实用机械工程材料手册M沈阳辽宁科学技术出版社,2004六、进度安排1、课题调研、查阅资料2012031201203102、确定设计方案,撰写开题报告20120311201203243、设计、撰写并提交初稿20120325201205014、修改论文并提交修改稿20120502201205075、修改论文并提交二次修改稿20120508201205156、论文定稿打印上交,答辩申请、评阅、答辩20120516201205267、毕业论文装订上交并提交装订版电子档2012052720120530七、指导教师意见指导教师签名年月日八、专业负责人意见（或开题审查小组意见）签名年月日机械电子工程专业毕业论文设计题目螺旋输送机的设计设计人（签名）设计说明书页附图张附表张图纸张教学基层组织名称教学基层组织负责人（签名）设计指导教师（签名）（签名）评阅人（签名）2013年5月24日作者声明本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全了解有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀学位论文评选机构将本学位论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。本学位论文内容不涉及国家机密。论文题目螺旋输送机的设计作者单位湖北民族学院理学院作者签名2013年5月24日目录摘要15ABSTRACT161引言172螺旋输送机的相关介绍1721螺旋输送机的发展历程1722螺旋输送机的类型1823螺旋输送机主要结构18231螺旋叶片19232螺旋主轴20233轴承20234螺旋机壳2023螺旋输送机的工作原理213螺旋输送机的设计与选择2131螺旋输送机的设计条件2132输送物料的运动分析2133螺旋叶片的计算2334螺旋机壳内径的选择2535主轴轴径的计算2536进出料口尺寸的计算2537传动功率的确定264驱动装置的计算选型2641电动机的计算选型2642减速器的选择2743轴承的选型28431头尾部轴承的选择28432中间吊轴承的选择295主轴的传动校核3051主轴的应力计算3052主轴的强度校核3153轴承的强度校核31531头部轴承的校核32532尾部轴承的校核326螺旋输送机的安装调试和使用维护3261螺旋输送机的安装调试3262螺旋输送机的使用维护337结束语34致谢35参考文献35附录1整体的三维模型图37附录2主要零部件工程图41螺旋输送机的设计摘要螺旋输送机是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一，本文以小麦为输送原料进行螺旋输送机的相关结构和主要参数设计。本次设计介绍了螺旋输送机的工作原理，利用SOLIDWORKS对螺旋输送机进行三维建模，然后对螺旋输送机主要零部件进行优化设计决定，进而确定最优的设计方案，节省制作成本，提高整机的效率。关键词螺旋输送机，结构设计，三维建模THEDESIGNOFTHESCREWCONVEYORABSTRACTSCREWCONVEYORISONEOFTHEMOSTIMPORTANTMECHANICALEQUIPMENTSOFMODERNPRODUCINGANDTRANSPORTATIONTHISPAPERDESIGNSTHEMAINPARAMETERANDTHERELATEDSTRUCTUREOFSCREWCONVEYORBASEDONTHETRANSPORTATIONOFTHEMATERIALOFWHEATTHISDESIGNINTRODUCESTHEOPERATINGPRINCIPLEOFSCREWCONVEYORANDUSESSOLIDWORKSTODESIGNTHE3DMODELINGOFSCREWCONVEYOR,ANDDECIDETOSTRUCTURALDESIGNOFCOMPONENTSANDPARTSOFSCREWCONVEYORTHENCHOOSETHEBESTDESIGN,SAVETHEPRODUCTIONCOSTANDINCREASETHEEFFICIENCYOFTHEMACHINEKEYWORDSSCREWCONVEYOR,STRUCTURALDESIGN,3DMODELING1引言毕业论文设计所选的题目是螺旋输送机设计，主要是针对实习所在单位遇到的实际问题进行设计，所要解决的问题是要求水平输送小麦,输送量为20T/H，输送距离为10M,设计一台结构合理，性价比最高的螺旋输送机。结合此实际问题，根据设计条件确定输送机型为LS型，设计螺旋叶片，输送机进出料口，驱动装置，减速器等主要零部件的设计计算及相关零件的校核。综合运用工程材料、机械制造工艺、公差配合、机械制图、CAD辅助设计等方面的知识，能从各个方面检查及巩固在大学阶段所学的专业知识。螺旋输送机作为冶金、建材、化工、粮食及机械加工等部门广泛应用的一种连续输送设备。LS型螺旋输送机与GX螺旋输送机相比结构新颖，技术指标先进，采用头、尾轴承移至壳体外，中间吊轴承采用滚动、滑动可以互换的两种结构，均设防尘密封装置，密封件用尼龙及塑料王，阻力小，密封性强，耐磨性好，滑动瓦有需加润滑剂的铸铜瓦、合金耐磨铸铁瓦和铜基石墨少油润滑瓦，其结构简单、横截面尺寸小、密封性好、可以进行多点装料和卸料、操作安全方便以及制造成本低等优点使其应用广泛。利用这次毕业设计的机会，将两个半月实习所面临的实际问题，在老师耐心的指导下，并利用自己在大学所学的书本知识，参阅了大量的相关书籍和资料，对螺旋输送机进行了设计，为解决上述实际问题对螺旋输送机进行分析、设计、计算和选择。由于时间仓促和本人水平有限，在设计过程中会有不合理的地方，恳请老师给予宝贵的意见，并给予批评和指正。2螺旋输送机的相关介绍21螺旋输送机的发展历程中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的基础；17世纪中叶，开始应用架空索道输送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。螺旋输送机的发展，分为有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机两种型式的发展过程。有轴螺旋输送机由螺杆，U型料槽，盖板，进，出料口和驱动装置组成，一般分为水平式，倾斜式和垂直式三种；而无轴螺旋输送机则将螺杆改为无轴螺旋，并在U型槽内装置可换衬体，结构简单，物料由进料口输入经螺旋推动后由出料口输出，整个传输过程可在一个密封的槽中进行。一般来讲，我们平常所指的螺旋输送机都指有轴型式的螺旋输送机。而对许多输送比较困难的物料，人们一直在寻求一种可靠的输送方法，而无轴螺旋输送机则是一种较好的解决方法1。GX型螺旋输送机是出现较早的一种螺旋输送机，也是我国最早定型生产的通用性生产设备。GX型螺旋输送机的优点主要是，其头尾部轴承移至壳体外，具有防尘密封性好，噪声低，适应性强，操作维修方便，进、出料口位置布置灵活等缺点是动力消耗大，机件磨损快，物料在运输时粉碎严重。LS型螺旋输送机是在GX型输送机的基础上修改设计的新一代螺旋输送机，LS型螺旋输送机特点是结构新颖，性能可靠，技术指标先进，适用范围广泛，节能降耗显著。总体而言，该机头部和尾部轴承移到壳体外部，消除了由于密封不严漏料而降低轴承寿命的可能性；中间吊轴承采用滚动、滑动可以互换的两种结构，均设防尘密封装置，密封性强，耐磨性好；螺旋叶片的表面涂有耐磨材料，增强了叶片的耐磨性；传动部分采用摆线针轮减速机，使得整机噪音低，适应性强，操作维修方便。22螺旋输送机的类型1螺旋输送机的类型有水平固定式输送机、垂直式螺旋输送机。2螺旋输送机的螺旋叶片有实体螺旋面型、带式螺旋面型及叶片螺旋面型三种如图21。实体螺旋面称为S制法，其螺旋节距GX型为叶片直径的08倍，LS型适用于输送粉状和粒状物料。带式螺旋面又称D制法，其螺旋节距与螺旋叶片直径相同，适用于输送粉状即小块物料。叶片式螺旋面应用较少，主要用于输送粘度较大和可压缩性物料，在输送过程中，同时完成搅拌、混合等工序，其螺旋节距约为螺旋叶片直径的12倍2。A实体螺旋面型；B带式螺旋面型；C、D叶片螺旋面型图21螺旋叶片的形式3螺旋输送机的螺旋叶片分为左旋与右旋两种旋向。4LS、GX型螺旋输送机物料出口端，应设置1/21圈反向螺旋片，防止粉料堵塞端部轴承，在出口管上端无螺旋片。23螺旋输送机主要结构螺旋式输送机的结构如图22所示主要由传动轴1，头部轴承2，进料口3，主轴4，吊轴承5，螺旋叶片6，支座7、9，出料口8和机壳10所组成。图22螺旋输送机的整体结构刚性的螺旋体通过头、尾部和中间部位的轴承支承于机壳，形成可实现物料输送的转动构件，螺旋体的运转通过安装于头部的驱动装置实现，进出料口分别开设于机壳尾部上侧和头部下侧。进出料口均可沿机器的长度方向安装多个，并用平板闸门启闭，只有其中一个卸料，传动装置可以装于机壳头部或尾部。231螺旋叶片螺旋体是螺旋输送机实现物料输送的主要构件，它由螺旋叶片和螺旋轴两部分构成。常用的叶片有满面式和带式两种形式。按叶片在轴上的盘绕方向不同可分为右旋和左旋两种逆时针盘绕为左旋，顺时针盘绕为右旋。螺旋体输送物料方向由叶片旋向和轴的运转向决定，一般先确定叶片旋向，然后按左旋用右手、右旋用左手的原则，四指弯曲方向为轴旋转方向，大拇指伸直方向即为输送物料方向。同一螺旋体上有两种旋向的叶片，能同时实现两个不同方向物料的输送。螺旋轴通常采用直径3070MM的空心钢管。螺旋体的主要规格尺寸为螺旋叶片直径DMM、轴直径DMM和螺距SMM，系列直径见表2。螺旋叶片通常采用简易制造法，即用1540MM厚的薄钢板冲压或剪切成带缺口的圆环，将圆环拉制成一个螺距的叶片，然后将若干个单独的叶片经焊接或铆接于螺旋轴形成一个完整的螺旋叶片3。圆环的尺寸如图23，用下面的公式计算（22LDDRL1）（22）（23）式中R圆环外圆半径；R圆环内圆半径；圆环的缺角；L一个螺距叶片外螺旋线的长度（MM）；2LSD一个螺距叶片内螺旋线的长度MM。LD图23螺旋叶片及下料尺寸当运送干燥的小颗粒或粉状物料时，宜采用实体螺旋，这是最常用的型式。运送块状的粘滞性的物料时，宜采用带式螺旋。当运送韧性和可压缩性的物料时，宜采用叶片式或成型的螺旋浆，这两种螺旋往往在运送物料的同时，还可以对物料进行搅拌，揉捏及混合等工艺操作。带式螺旋是利用径向杆柱把螺旋带固定在轴上。有些螺旋是用宽的钢带经过链形轧辊轧成的一个没有接头的整螺旋体。在一根螺旋转轴上，有时可以一半是右旋的，一半是左旋的。这样可将物料同时从中间输送到两端或从两端输送到中间，根据需要进行设计。螺旋的螺距有三种，对于GX型螺旋输送机，实体螺旋螺距等于直径的08倍；LS型螺旋输送机，实体螺旋螺距等于直径的081倍；带式螺旋螺距等于直径。232螺旋主轴图24螺旋输送机轴螺旋输送机轴一般是空心的，由长24米的节段装配而成，通常采用钢管制成的，因在强度相同情况下，它的重量要小得多，而且互相连接也方便。轴头起到连接各个节段的作用如图24，可以利用轴头3插入空心轴的衬套5内，以螺钉2固定连接来，这些圆轴还可用作中间吊轴承和头部轴承的颈部。这种方式可使结构紧凑如图25，但装卸较麻烦，大型的螺旋输送机，则是采用法兰连接。采用一段两端带法兰的短轴2与螺旋轴1的端法兰接起来，这种连接方法，装卸容易，但径向尺寸相对大一些。图25轴的连接233轴承轴承是安装于机壳外部用于支承螺旋体的构件，按其安装位置和作用不同可分为头部轴承和尾部轴承。头部应装止推轴承，以承受由于运送物料之阻力所产生的轴向力，一般放在输送物料的前方。当轴较长时，应在每一中间节段内装一吊轴承，用于支撑螺旋轴，吊轴承一般采用对开式滑动轴承。234螺旋机壳机壳是由38毫米厚的薄钢板制成，水平慢速螺旋输送机的机壳通常用24MM厚的薄钢板制成。横断面两侧壁垂直，底部为半圆形，每节机壳的端部和侧壁上端均用角钢焊接加固，以保证机壳的刚度，实现节与节间、顶部盖板与机壳的连接，机壳底部应设置铸铁件或角钢焊接件的支承脚，以保证输送物料过程的强度。垂直快速螺旋输送机机壳横断面为圆形，通常采用薄壁无缝钢管制成。不锈钢或薄钢板制成圆筒或带有垂直侧边的U形槽，为了便于连接和增加刚性，在料槽的纵向边缘及各节段的横向接口处都焊有角钢，用可拆卸的盖子盖在上面。机壳的内直径要稍大于螺旋直径，使两者之间有一间隙。螺旋和机壳制造、装配愈精确间隙可愈小。这对减少磨损和动力消耗非常重要，一般间隙为5015毫米。23螺旋输送机的工作原理在电动机带动主轴转动时，利用旋转的螺旋将被输送的物料沿固定的机壳内表面推移而进行输送工作，像是被持住不能旋转的螺母沿丝杆作平移运动一样，使物料不与螺旋一起旋转的力量是物料的重力和机壳对于物料的摩擦阻力。所以，物料在输送机中的运送，完全是一种滑移运动。为了使螺旋轴处于较为有利的受拉状态，一般都将驱动装置和卸料口安放在输送机的同一端，而把进料口尽量放在另一端的尾部附近4。3螺旋输送机的设计与选择31螺旋输送机的设计条件根据客户要求,需水平输送小麦,输送量为20T/H，输送距离为10M。设计一台结构合理，成本最低的螺旋输送机。32输送物料的运动分析物料在旋转输送机中的运动，不随螺旋体转动，而只在旋转的螺旋叶片推动下沿螺旋方向移动。物料颗粒在输送过程中，物料的运动由于受旋转螺旋的影响，物料的运动并非是单纯的沿轴线作直线运动，而是在直线复合运动中沿螺旋轴运动，是一个立体运动5。当螺旋面的升角A在展开的状态时，螺旋线用一条斜直线来表示，则旋转螺旋面作用于半径为R处的物料颗粒A上的力为依据。由于磨擦的原因，力的方向与螺旋线的法线方向偏离了A角。此力可分解为切向分力P切和法向分力P法如图31。图31物料颗粒受力分析图图31中角是由物料对螺旋面的摩擦角P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，此时可取。物料颗粒A在合力P合的作用下，在料槽中进行复杂的运动，即具有圆周速度和轴向速度，其合成速度V合，速度的分解如图32。图32物料颗粒速度分解图若螺旋的转数为N，处于螺旋面上的被研究物料颗粒A的运动速度，由图中三角形ABC可得VABSIN合因为，所以（3260ABR2SI60COR合1）圆周速度为V圆V合SINSI6CO0SINR以摩擦系数代入上式，得TG322SIS圆由于，以及TR，2SIN1SR21COSSR因此，将上述各式代入并经过换算，便可以求得物料颗粒的圆周速度计算公式，332601SNRV圆式中S螺旋的螺距MN一螺旋的转数RPMR一研究的物料颗粒离轴线的半径距离M；物料与螺旋面的摩擦系数，。TG若使公式V圆对R求一次导数，并令其值，便可求出存在V圆的最0DR圆大值的半径为。2MAX1S圆同样，根据图示的速度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速度的计算公式21COS60SSNRV合轴以摩擦系数代人上式得TG2SINCSIN60R合由于，以及T，2SIN1SR21COSSR因此，将上述各式代人并经过换算，求得物料颗粒的轴向速度计算公式21COS60SNVR合轴从上式可以看出，在一定的转速下螺距S在某一范围内物料可以得到较好的轴向输送速度，螺距过大或者过小，都会影响物料的轴向速度6。33螺旋叶片的计算根据输送量计算公式（3306QKRND4）式34中Q输送量T/H；物料填充系数,选用见表11；0倾斜系数,选用见表12；K螺距与直径比例系数,由选定规格的螺旋输送机计算求值；R物料容重T/M3，见表13；N转速R/MIN；D螺旋直径M，见表13表11物料填充系数7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045033015表12倾斜系数70倾斜角05101520010090080070065若干散料的容重R及运行阻力系数（总阻力系数）表13物料容重R7物料R（T/M3）灰与渣07103燕麦、大麦0519砂桨18213玉米、黑麦、稻谷050719砂14173小麦0819水泥101319在料槽中，物料的充填系数影响输送过程和能量的消耗。当充填系数较小即5时，物料堆积的高度低矮且大部分物料靠近槽壁并且具有较低的圆周速度，运动的滑移面几乎平行于输送方向如图33A。物料颗粒沿轴向的运动要较圆周方向显著得多。所以，这时垂直于输送方向的附加物料流不严重，单位能量消耗也较小。但是，当充填系数提高即13或40时，则物料运动的滑移面将变陡如图33B、C。此时，在圆周方向的运动将比输送方向的运动强，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说，物料的充填系数并非越大越好，相反取小值有利，一般取508。各种微粒物料的充填系数值可参考表11。图33不同填充系数时物料层的情况根据设计条件可知Q30T/H，结合上述表中可确定物料填充系数、倾斜系数O、物料容重R。小麦特性为少量磨损且为颗粒，所以物料填充系数取033；需要水平输送，倾斜系数O取10；物料容重R取08。根据实习单位以前的产品经验和网上查阅的资料，螺旋机主轴转速一般为40120R/MIN，且多为90R/MIN，本次设计初选转速N为80R/MIN。LS型螺旋输送机，实体螺旋螺距等于直径的081倍，根据表14，初选K为10。表14LS型螺旋输送机规格、技术参数规格型号10016020025031540050063080010001250螺旋直径10016020025031540050063080010001250螺距100160200250315355400450500560630N1401121009080716350403225Q2271322316298140200280380N11290807163565040322520Q1761018244978112160220306N9071635650454032252016Q14581419396290126176245N7150504540363225201613Q11316211154315077102140198注1、N转速R/MIN（偏差允许在10范围内）；2、Q输出量M3/H根据公式306KRNDQ20T/H，033，O10，R08T/M3，N80R/MIN,K10可解出D25084MM为使整个输送机更节约成本，选择娇小型号，提高转速，圆整选择螺旋直径为250MM，确定K10，再把D250MM代入公式计算得N8081R/MIN，圆整选择转速N为85R/MIN，根据确定的K值，计算出螺距L为250MM。34螺旋机壳内径的选择机壳是由38毫米厚的薄钢板制成。水平慢速螺旋输送机的机壳通常用24MM厚的薄钢板制成。横断面两侧壁垂直，底部为半圆形，每节机壳的端部和侧壁上端均用角钢焊接加固，以保证机壳的刚度，实现节与节间、顶部盖板与机壳的连接，机壳底部应设置铸铁件或角钢焊接件的支承脚，以保证输送物料过程的强度。垂直快速螺旋输送机机壳横断面为圆形，通常采用薄壁无缝钢管制成。不锈钢或薄钢板制成圆筒或带有垂直侧边的U形槽，为了便于连接和增加刚性，在料槽的纵向边缘及各节段的横向接口处都焊有角钢，用可拆卸的盖子盖在上面。机壳的内直径要稍大于螺旋直径，使两者之间有一间隙。螺旋和机壳制造、装配愈精确间隙可愈小。这对减少磨损和动力消耗非常重要，一般间隙为5015毫米。根据我实习所在公司的实际生产水平，结合以往生产总结的间隙设计要求如表15。选取间隙为10MM，所以螺旋机壳内径为270MM。表15螺旋公称直径与机壳间隙公称直径/MM螺旋直径与机壳内径的间隙/MM100751253151040050012563080015100012502035主轴轴径的计算螺旋轴通常采用直径3070MM的空心钢管。再根据公式计算，轴径较大，可以保证传输过程中的强度，但会影响横截面0235DD的输送物料的有效面积，所以取，所以轴径为75MM。选取厚0375DDM度为6MM的钢管做主轴，则内径为63MM。36进出料口尺寸的计算螺旋机进料口、出料口根据用户现场开设，一般应从尾部进料，头部出料，但也可以从头部进料尾部出料，如需要中部进料，头部、尾部出料，或头部进料，中间出料，则为非标准制法。进料口进料口是用以连接螺旋机和进料漏斗的部件，其由盖寸口夹紧在机盖上，也可用焊接的方法与机盖相联，装置进料口时应在所装的机盖上按进料口内孔尺寸开孔。LS型螺旋输送机进料口的外形与安装尺寸表见表16表16进料口的外形与安装尺寸外型及安装尺寸MM螺旋机型号ABCDDNLS100100180146100124LS160160250210100128LS200200300256100148LS250250350306100148LS315315415370160148LS4004005004561601412LS5005006005581601412LS6306307506962001416LS8008009208682001816LS10001000112010702001820LS12501250137013142001824出料口出料口由钢板及扁钢焊接而成,使用时将出料口焊在机壳上,其法兰石与溜槽法兰相连接,出料口的机壳应按出料口的内孔尺寸开孔,LS型螺旋输送机出料口的外形与安装见表17表17出料口的外形与安装外形及安装尺寸MM螺旋机型号ABCDHDNLS10010018014611210124LS16016025021015014128LS20020030025618014148LS25025035030622414148LS31531541537025014148LS4004005004562801651412LS500500600558340201412LS630630750696420201416LS800800920868520201816LS1000100011201070630251820LS1250125013701314760251824出料口横截面的计算因为输送量为20T/H,物料容重为08T/M3,输送量转换为25M3/H；物料的轴向输送速度按下式计算M/S,式中L螺旋节距M；N螺/60VLN旋转速R/MIN；轴向输送速度为；所以截2580/654/S面积为25/034619SM因此进、出料口的横截面要大于001962M2。37传动功率的确定查机械设计手册2，可知计算所需螺旋输送机正常运转的功率的公式（30/367/0PQLHDL5）Q输送量，阻力系数，L螺旋输送机长度，D螺旋输送机直径，H倾斜布置时的垂直高度，前面已经知道Q20T/H,19，L10M，D250MM，H0。02190/3672510/6PKW4驱动装置的计算选型41电动机的计算选型选择电动机类型和结构型式电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求时不宜采用。生产单位一般应选用交流电动机。交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有鼠笼式和绕线式两种，其中以普通鼠笼式异步电动机应用最多。我国新设计的Y系列三相鼠笼式异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于启动性能较好，也适用于某些要求启动转矩较高的机械，如压缩机等。在经常起动、制动和反转的场合（如起重机等），要求电动机转动惯量小和过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型（鼠笼式）或YZR（绕线式）。电动机除按功率、转速来区分之外，为适应不同的输出轴要求和安装需要，电动机机体又有几种安装结构形式。根据不同防护要求，电动机结构还有开启式、防护式、封闭式和防爆式等区别。电动机的额定电压一般为380V。电动机类型要根据电源种类（交流或直流），工作条件（温度、环境、空间位置尺寸等），载荷特点（变化性质、大小和过载情况），起动性能和起动、制动、反转的频繁程度，转速高低和调速性能要求等条件来确定。选择电动机的容量电动机的功率选择是否合适，对电动机的工作状况和经济性都有重要的影响。功率小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载而过早损坏；功率过大则电动机价格高，能力利用不充分，由于经常不满载运行，效率和功率应数都较低，增加电能消耗，造成浪费。电动机的功率主要根据电动机运行时的发热条件来决定。电动机的发热与其运行状态有关。运行状态有三类，即长期连续运行、短时运行和重复短时运行。变载下长期运行的电动机、短时运行的电动机和重复短时运行的电动机的容量要按等效功率法计算并校验过载能力和起动转矩。由于螺旋输送机的工作环境是常温,有灰尘,用的是三相交流电,电压为380V，输送的物料需要的功率为116KW。根据以上两点，初选用Y100L14型号的电动机。Y100L14电动机的主要性能如表21格所示表21Y100L14电动机的主要性能满载时型号额定功率KW转速R/MIN电流（380V）A效率功率因数起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y100L422142050381082222342减速器的选择所设计的螺旋的工作转速为8081R/MIN，选择的电动机的转速为1420R/MIN，中间减速器的减速比I1420/80811757。结合我实习所在公司的情况，决定初选为摆线针轮减速机，其特点如下摆线针轮减速机，是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位180的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成H机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构从而组成。当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上齿廓曲线的特点及其受针齿轮上针齿限制，摆线轮的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转一周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速，再借助W输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴，传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。摆线针轮减速机的使用条件摆线针轮减速机允许使用在连续工作制的场合，同时允许正、反两个方向运转。输入轴的转速额定转数为1500转/分，在输入功率大于185千瓦时建议采用960转/分的6极电机配套使用。卧式安装摆线针轮减速机的工作位置均为水平位置。在安装时最大的水平倾斜角一般小于15。摆线针轮减速机的输出轴不能受较大的轴向力和径向力，在有较大轴向力和径向力时须采取其他措施。带电机摆线针轮减速机的扭矩计算摆线针轮减速机扭矩9550电机功率电机功率输入转数速比使用效率（6575）综合以上摆线针轮减速机的特点，选择减速机型号为XWD8115，这是一款卧式带电机型，减速比为17,其搭配的电机额定为30KW，配套型号为XWD317/1Y22KW/4P，其传动效率70，额定输出功率可达到154KW，输出转速为8353R/MIN，满足要求。XWD317/1Y22KW/4P型号的电机减速器的输出轴许用转矩245NM，输出轴许用径向力255。43轴承的选型螺旋输送机上面主要有三处要用到轴承，首先是连接减速器电动机的头部需要安装轴承，再就是螺旋输送机的末端需要轴承，中间段连接的地方也需要轴承。431头尾部轴承的选择首端轴承是位于物料运移前方的一端，且为止推式如图41，以承受物料运动阻力所产生的轴向力。在这种情况下，螺旋轴的全部长度上都受到拉伸作用，因此，它的工作条件要比轴向压缩的情况有利9。图41首端止推轴承螺旋主轴的轴径为75MM，减速器通过轴头传输动力至主轴，如图41的中间轴，右端插入螺旋主轴通过螺柱固定连接，主轴的外径为75MM，内径为63MM。因为头尾部轴承既要承受较大的轴向力，也要承受较大的径向力，结合实习单位的生产经验，选择为头部是两个背靠背安装的圆锥滚子轴承，尾部为双列调心球轴承。圆锥滚子轴承的型号选为32912GB/T2971994，其尺寸如图42A为D60MM，D85MM，T17MM，B17M，C14MM，计算系数E033，Y18，Y01，基本额定载荷CR460KN，COR730KN。调心球轴承的型号选为1212（GB/T2811994），其尺寸如图43B为D60MM，D110MM，B22MM，计算系数E019，Y134,Y253，Y036，基本额定载荷CR302KN，COR115KN图42A圆锥滚子轴承尺寸图图42B调心球轴承尺寸图432中间吊轴承的选择水平螺旋输送机除在两端装有轴承外，一般还需要安装中间轴承。中间轴承从上部悬置在横向板条上，板条则固定在料槽的凸绦或它的加固角钢上。因此，这种轴承也称为悬置轴承。由于螺旋叶片在悬置轴承处应该间断，所以轴承沿轴线方向的厚度应尽可能地加以限制，以保证前后两螺旋叶片的间断尽可能小，否则螺旋中断距离增加。通常，采用青铜、减摩铸铁、巴氏合金或其他减摩材料制成的滑动轴承，为了减小阻力，也可以采用滚动轴承球面双列滚珠轴承如图43，滚珠轴承采用可靠的密封装置，以防止输送物料时微小颗粒的落入。同时，密封装置不应使轴承体的直径和长度增加很大。在各种情况下，轴承都是用固定在料槽盖上方的管子内的油杯以润滑脂进行润滑10。几种典型的铸造及焊接结构的中间轴承如图43所示。图43几种典型的中间轴承当输送磨损性较大的物料时，接近中间轴承前的螺旋面承受的推力较大。所以，最好将该部分的螺旋面加厚。中间轴承的间距是受螺旋轴的垂度限制的，为了避免轴过分的弯曲，在螺旋直径D200300MM时，取其间距L225M；当螺旋直径D较大时，则取L253M，甚至可取4M。经过综合考虑，选取由青铜、减摩铸铁、巴氏合金等减摩材料制成的滑动轴承,螺旋直径D250MM，取其间距为最大L25MM。5主轴的传动校核51主轴的应力计算计算主轴所受到的弯矩物料在机壳内是匀速移动，对主轴的压力，可将物料近似看成在机壳内是静止的，物料在围绕主轴旋转作离心运动的同时，也受到壳体的摩擦力作用，将物料的自重全部加载在主轴上进行计算，还包括主轴和叶片的自重。主轴全长10M，中间吊轴承的间距为25M，主轴在竖直方向的受力示意图如图51。图51主轴竖直方向受力图图52物料在机壳中的尺寸截图其中GG1G2，G1为壳体中装满物料的重量，G2为主轴的自重。计算机壳中物料的总重G1物料在机壳中的截面尺寸如图52，不计算螺旋叶片在机壳中所占的体积。108057340513407539850723N（）主轴和螺旋叶片的自重G2叶片进行简化计算，叶片宽875MM，厚选为6MM，螺距为250MM，10M的螺旋轴总共由40个螺旋叶片拉伸焊接。叶片的下料的圆环的内径估为80MM，外径则为1675MM，忽略被剪的缺口。将自重放大进行计算校核，可以更好的保证主轴的强度。主轴厚为6MM。22227810347503141083754069813056G（）（）268N螺旋机在安装的时候,5米以上的距离时,间隔3米左右就会在机壳下面安装一个支座,本次设计为间隔25米安装一个支座,整个机壳即可看成是一个刚性的,吊轴承是固定在机壳上面的,螺旋主轴每一段的弯矩也应该相同,所以计算一段的弯矩,再求出最大值,进行校核。根据图51主轴竖直方向的受力示意图，可得计算式，12345FFG12345F解得1234576N计算主轴第一段的弯矩，弯矩计算式，力F为所受的竖直方MS向的力，S为所计算弯矩点至支点的距离。弯矩最大点为中点处，根据图51可得计算式（505090MMAXSM1）计算主轴所受的扭矩螺旋传动物料的过程中受到比较大的扭矩，物料是通过螺旋叶片向前滑移，查阅机械设计手册11，扭矩的计算公式（55/TPN2）P为主轴传动的额定功率，N为主轴的转速。95016/83513260TNM图53主轴弯扭图主轴弯扭图如图53，能更直观的表现出主轴各点的弯矩和扭矩之间的关系。52主轴的强度校核主轴的弯矩和扭矩计算出来后，再计算其当量弯矩MV。查阅机械设计手册，当量弯矩的计算式（5222MVMAXT3）根据弯扭图，可以看出计算出的当量弯矩，D点处最大，整个螺旋主轴材料与结构相同，所以只需要校核D点处的强度即可，D点处有螺旋主轴和中间连接的头轴，分别进行校核。主轴旋转时，切应力按对称循环变化，所以取1。根据公式计算解得D点处的当量弯矩为10531053MVNM主轴强度进行校核主轴为空心轴，外径D75MM，内径D63MM，按照计算式（534/（）4）DD由上面两个式子解得4746MPA。主轴一般选用碳钢材质，其，所以主轴大小的选165MPA1择合适。53轴承的强度校核本次设计的螺旋机，中间吊轴承选择的是滑动轴承，强度很高，就不去校核，主要校核头尾部的轴承，头尾部轴承受力示意图如图54。图54头尾部轴承受力图轴承在竖直方向的力已经计算出F1F212756N，水平方向所受的力大小即为物料与机壳的摩擦力，查阅相关资料，小麦与钢板之间的取较大值，为03。总的摩擦力为，1035769FG012FF012解得012768N531头部轴承的校核头部选用两个背靠背安装的圆锥滚子轴承，型号选为32912GB/T2971994，水平方向的力主要是最外端的圆锥滚子轴承承受，靠近内侧的轴承主要起到保持平衡和防止外侧轴承滑动的作用；竖直方向的力是两个轴承同时承受。主轴静止时，轴承只承受竖直方向的力，而主轴旋转时，轴承要同时承受竖直方向和水平方向的力，所以只需要校核主轴转动时外侧的轴承即可，即校核其承受的动载荷。外侧轴承的水平竖直方向的力的大小分别为027685AFN20256378RFN03E，/1RE44151624RAPYN4PCK所以头部轴承选用合适。532尾部轴承的校核尾部选用双列调心球轴承，型号选为1212（GB/T2811994），主轴静止时，轴承只承受竖直方向的力，而主轴旋转时，轴承要同时承受竖直方向和水平