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b275
螺旋式
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B275 螺旋式压榨机的设计i,b275,螺旋式,压榨机,设计
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密级： 学号： 2011037705 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 变频调速螺旋输送及成型机的设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 11 本机械工程 1 班 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老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（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学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 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。 本学位论文属于 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 不 保密 。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 学院本科生毕业论文（设计） I 摘要 本设计的设计对象为 变频调速螺旋输送与成型机，概述了 旋输送机的应用与特点，重点对其中的螺旋体、驱动装置以及主要部件作了较为详细的设计。在整个设计过程中，对螺旋叶片进行了材料的选择和相关参数的设计，对作为传动系统的螺旋体进行了设计与 运动分析，对驱动装置中的电动机和减速器进行了合理的选取，最后对主要部件作了具体设计，包括进料口、出料口以及机筒结构的选型，并对螺杆与机筒进行了强度校核。同时，由于设计需要，在设计中不再进行悬挂轴承的设计。 电动机是通过螺旋输送及成型机的功率来计算选型，选用 同轴式减速器，轴按许用弯曲应力计算法校核轴径。 关键词 ：变频调速；螺旋输送；成型机 学院本科生毕业论文（设计） he of of of S on of in In of of as in of At in to no in of T to to of 计） I 目录 第 1 章 绪论 . 1 产品概述 . 1 应用范围 . 1 主要特点 . 2 整机布置形式 . 2 第 2 章 主要构件的设计和选用 . 3 工作原理 . 3 螺旋体 . 3 螺旋叶片 . 3 螺旋轴 . 6 压力的确定 . 11 机槽 . 12 第 3 章 驱动装置的设计 . 14 电机的选择 . 14 功率的确定 . 14 对螺杆转速的要求 . 14 实现无级调速的方法 . 14 减速器的选择 . 15 第 4 章 主要部件的设计 . 16 进、出料口的选择 . 16 叶片形式 . 17 螺旋轴 . 17 螺杆强度的校核 . 17 轴的扭转强度 . 17 轴的扭转刚度 . 18 总轴向力 . 18 螺杆 的合成应力 . 19 机筒结构的选择 . 20 学院本科生毕业论文（设计） 机筒的强度校核 . 21 第 5 章 结论 . 23 参考文献 . 24 致谢 . 25 学院本科生毕业论文（设计） 1 第 1 章 绪论 产品概述 螺旋输送及成型机的结构如图 主要组成结构包括：电动机、轴承箱、减速器和螺旋体（料槽、转动轴及螺旋叶片组成）。螺旋体由轴承箱支承，由驱动装置驱动。工作时，物料从进料 口进入，由螺旋叶片推动作轴向移动，在叶片螺距减小的情况下由于堆积而产生成型压力，进而在出料口处简单成型至卸料排出。 螺旋输送及成型机适宜于输送和成型粉状 ,颗粒状和小块物料。本产品在设计过程中，将螺距逐步减小，随着螺旋轴螺距的减小，输送机的输送能力降低，使物料堆积形成挤压力，从而进行简单成型。 螺旋输送及成型机采用国家标准计制造按照标准 2 种规格，范围为 1001250可以分为双驱动和单驱动两种形式，双驱动螺旋输送成型 机每档 大长度可以达到 80m，特大型的为 60m，其长度根据需要进行选定，而单驱动最大长度能达到 40m，特大型的为 30m。螺旋机的头部轴承位于轴承箱内，既减少了灰尘的侵入，又提高了螺旋机元器件的使用寿命。中间吊轴承设有防尘密封装置，密封件采用尼龙或塑料，因此密封性能较好。其结构为滚动和滑动可互换形式，耐磨性加强，寿命提高。根据不同的场合，滑动轴承的轴瓦有多种材料进行选择，例如尼龙、粉末冶金和巴氏合金等。 由于 在出料端增加了清扫装置，适应性更强，整机噪声更低 ，维修操作更加方便。 图 成型 机的示意图 应用范围 螺旋输送与成型机始终被广泛应用于化工、煤炭、建材、机械、粮食与食品行业等各个国民经济部门。倾斜角以不超过 20为宜，其结构多适宜于对煤粉、沙粒、化肥、焦碳、灰渣、水泥、粮食等小块状、粉状和颗粒状物料的输送。 对于上述物料，其温度以不超过 200为宜，由于粘性大或者易结块和变形的物料在运输过程中比较容易形成粘接甚至堆积，对螺旋轴的良性工作造成极大影响，因此不适宜运用螺旋输送机进行输送。螺旋输送及成型机机使用的环境 温度通常为50；其中，水平型螺旋输送及成型机，其输送物料温度应小于 200；输送学院本科生毕业论文（设计） 2 机倾角一般应小于 20；输送距离一般小于 40m，最大不超过 70m。对于垂直型螺旋输送与成型机，其输送的物料温度以不超过 80为宜，垂直提升高度小于 8m。 主要特点 1. 螺旋输送机应用范围很广，适用于输送粉状物料。 2. 结构简单、成本低、尺寸小，操作安全方便，在使用过程中能密封 ,是一种理想的输送设备。 3. 结构新颖，技术指标先进，密封装置阻力小，耐磨性能好，整机噪声低，密封性好。 整机布置形式 一 台完整的螺旋输送与成型机通常由驱动部分、螺旋机本体以及进出装置三个部分组成。 螺旋机本体包括头节、尾节和中间节。在实际生活中，通常按照其长度对中间节进行排列，相同则排列在一起，最长的中间节应该靠近头节部位。另外，如果有特殊的排列顺序可在订货开始就给出。 机盖一般为瓦片式，与机壳通过盖扣相连接并夹紧，为了改进其密封性能，还可以在机盖与机壳间加一层防水粗纺布。 进出装置包括四个部分，分别为进料口、齿条式出料口、手推式以及方形出料口。一般由用户自行焊接在螺旋机机体上。在进行进出料口的位置布置时，应该注 意以下两点：一是要保证端部到料口的距离，二是要避免料口与底座、机壳连接法兰或吊轴承加油杯相触碰。 驱动装置通常有两种，分别是 系列电动机 + 驱动装置的结构组成包括 节前部置有承受物料轴向力的止推轴承，而中间节一般均设有吊轴承，尾节后部的底座和滚动轴承一方面可以补偿螺旋长度的误差，另一方面也可以起到支撑螺旋的作用。螺旋机的安装应按顺序进行，一般从头部开始。总体布置时应考虑到出料口的位置设定，一般情况下，出料口不宜设 置在机壳法兰连接处或底座，进料口也不宜设置在吊轴承的上方。如果按照该原则设计的出料口影响了底座安排，使用者应该给出相应的螺旋机总图。 学院本科生毕业论文（设计） 3 第 2 章 主要构件的设计和选用 工作原理 水平螺旋输送与成型机是一种常见的输送机械 ,在实际生活中都有比较广泛的应用。在螺旋叶片的旋转推动下，物料可以进行水平或倾斜方向的输送，其主要输送对象为 小块状、粉状和颗粒状物料。 水平螺旋输送与成型机的工作主要是靠带有螺旋叶片的转动轴在封闭料槽内旋转，物料进入时，由于自身重力和相互间的摩擦力 作用，机槽下部堆积的物料在螺旋叶片的旋转推动下向前移动，而不会随螺旋体转动，以此达到物料输送的目的。 螺旋体 螺旋体一般由螺旋轴、轴上焊接的螺旋叶片和法兰三个部分构成。 螺旋叶片 按照输送工艺进行分类，大致可以分成如图 别为齿式、桨式、带式及满面式。 图 螺旋叶片的型式 (a)满面式 (b)带式 (c)桨式 (d)齿式 根据各螺旋叶片的特点，初步选定结构较为简单的满面式螺旋叶片，以获得较好学院本科生毕业论文（设计） 4 的输送效率。 根据 D=120步计算螺旋轴直径： ( 0 . 2 0 . 3 5 ) （ 2 取系数为 d=42据原始数据，总长度为 1500择输送段长度 1L =700缩段长度2L =500量段长度 3L =300受螺旋直径、物料特性以及输送机的位置的影 响，螺距 时 ( 0 1 （ 2 因此，螺距 s= 由于螺距由输送段到计量段逐步减小，分别取输送段 k=1，压缩段 k=量段 k= 则螺杆由输送段到计量段的螺距分别为： 2012011 0 81 2 螺旋升角可定义为叶片任意一点的切线与垂直叶片螺旋轴线的平面的夹角，其大小的确定可以参照式 2 )( (2式中 s 螺距 ,m D 该点处螺旋线的直径 ,m 因此，可以得到： 。(t a n)(t a n 1111 。(t a n)(t a n 1212 。(t a n)(t a n 1313 式中 D 螺旋体的外径 ,m 根据设计要求，选定叶片材料为 45 号钢，其厚度为 8采用左旋方式。因为使用过程中的叶片磨损较大，为提高其耐磨性，可进行相应的热处理。选择冷轧成型法制成叶片。 对于非批量生产的加工下料，则多采用单个叶片焊接法。当 D、 S 和 d 已知时，学院本科生毕业论文（设计） 5 如图，下料公式为： (2(236022 R (2式中 b 叶片宽度， 取2 ， L 外螺旋线长度， 22)( l 内螺旋线长度， 22)( 式中所有符号如图所示： 则 ： 92 2121 92)( 2222 8)( 2323 2121 2222 2323 11111 92222 学院本科生毕业论文（设计） 6 0221111 R 0222222 R 0223333 R 螺旋轴 根据设计要求，选择轴的材料为 38空心钢管制成，相对于实心轴体，空心轴的重量以及所需的材料大大减少，而且连接更加方便。由于输送机的总体长度设计为 方便制造与装配，中间去掉悬挂轴承也能满足要求。 如图 角 的大小取决于螺旋表面粗糙度与物料对螺旋面的摩擦角的大小。对于加工较好或一般冲压而成的螺旋面，我们可以认定为。 图 螺旋面对物料颗粒的作用力 图 物料的运动速度分解 物料颗粒 是一个复合运动，亦即具备轴向速度 v 轴 与圆周速度 v 侧 ，二者的合成速度为 v 合 ，速度的分解图如 示。 若螺旋转速为 n，则由图可得 s 合 （ 2 因为 学院本科生毕业论文（设计） 7 602 （ 2 所以 co （ 2 圆周速度为 c o s )s 602s （合圆(2 以摩擦系 数 =到圆周速度 : )s i v(2由于 2以及2)2(11s 、2)2(12c o 因此，可得出圆周速度的计算公式为： 1)2(2圆（ 2 式中 s 螺旋螺距， m n 螺旋转速， r/r 所研究物料颗粒距离轴线的半径， m 面 物料与螺旋面间的摩擦系数， 面 =对 其值 0得存在最大 v 圆 值的半径： 2m a x )( 面面面 （ 2 据图 送速度计算公式为： 学院本科生毕业论文（设计） 8 1r2 ）（面轴v （ 2 为了获得较大的轴向速度并避免附加料流的产生，通常采用的弯曲母线螺旋面如图 在工作过程中，水平方向与机槽底部偏向转动方向形成的物料面的夹角称为倒塌角，其位置大小如图 力学平衡状态下，当 料下滑产生倒塌现象，并且也可能落到下一个螺距中形成附加料流。 图 弯曲母线螺旋面的形状及其速度曲线 图 物料在料槽 中的倒塌角 因此，在输送机工作状态下，物料的倒塌角应该大于其转角，亦即： d（ 2 式中 0 物料静止状态下的内摩擦角（） d 稳定工作状态下物料面的倒塌角（） 物料面转角（） 在螺旋输送机工作状态下，物料的填充系数会影响其输送过程并增加其功效损耗，而同样的，螺距的大小以及螺旋面的样式布置都对物料面有极大的影响。输送粮食时，物料的堆积及滑移面如图 而，对于水平螺旋输送机来说，一般取物料的填充系数 45。 学院本科生毕业论文（设计） 9 图 不同填充系数情况下物料层堆积及滑移面 （ a） =5% （ b） =13% (c) =40% 填充系数主要与被输送物料的性质有关。输送大物料时，大填充系数为 充系数可取在 从图 出物料颗粒 ）（合轴 c o 2 为了使 0轴P，则必须满足 2/P （ 2 计算可知，当半径 r=d/2（其中 d 为螺旋轴的直径）时轴向作用力轴螺旋升角最大。于是，最大许用螺距值可由下面两式求得： )2/ta n (m a x 2 面2 假定 k1=d/D（ D 为螺旋的外径），则有： 面 /1m （ 2 根据条件 v 圆 v 轴 ，利用公式可得： 1)r2 s(s(260 22 面面 （ 2 a ）（面面 2 此时 D=2r（螺旋圆周处），可得： )4 （ 2 由此我们知道，较大的装满系数可以获得较小的螺距；反之，较小的装满系数需要较大的螺距值。 学院本科生毕业论文（设计） 10 物料最低跳跃高度决定螺旋最大许用转速。在计算设计过程中，通常采用式 2 (2式中 n 螺旋轴的极限转速， r/ 2K 物料特性系数，见表 2螺旋轴的标准转速需圆整为以下数据： 190、 150、 120、 90、 75、 60、 45、 35、30、 20。 表 2螺旋输送机内的物料参数 表 2螺旋输送机倾斜修正系数 c 则 m rn j 圆整为 90r/ 根据原始数据，输送部分的输送能力为 50 1500kg/h,现初步选定输送段的生产能力 1Q =1200kg/h。由输送能力公式 : 460 2 (2得： n v 215(2 式中 Q 输送能力， t/h； D 螺旋直径， m； n 螺旋转速， r/ 物料填充系数； C 倾斜系数， C= 学院本科生毕业论文（设计） 11 则 m i n/2 n v 圆整为 45r/ 核时选用厚壁圆筒理论。 机筒内壁受力分析如图 示，根据材料力学及机筒几何尺寸可知，在内壁()，径向及切向应力都达到最大值，即： 22122 2 221(1 )t P R r （ 4 22 22 221m a x 2 2 2 221() 9 4 2 ( 6 . 6 6 . 4 5 ) 1 5 3 9 . 4 /9 . 8 ( 6 . 6 6 . 4 5 )m a R k g c （ 4 2 2 21m a x 2 2 2 2219 4 2 6 . 4 5 7 2 1 . 6 7 /9 . 8 ( 6 . 6 6 . 4 5 )m a k g c （ 4 式中 1R、2米）。 按第四强度理论 最大变形能量理论计算，其强度条件为： 2 2 22 2 2221( ) ( ) ( )21( 9 4 2 1 5 3 9 . 4 ) ( 1 5 3 9 . 4 7 2 1 . 6 7 ) ( 7 2 1 . 6 7 9 4 2 )21 8 5 3 . 9 9 / 2 8 3 0 /r t t z z rk g c m k g c m 所以机筒强度足够。 学院本科生毕业论文（设计） 23 第 5 章 结论 通过对螺旋输送机的学 习与研究，对其结构和工作原理都有了更深的认识与理解，并在自己的努力下完成了相关的设计。 在遵守前人的经验理论和保证其基本功能的同时，局部地进行了了一定的修改。毕业设计基本达到了预期的目标，实现了任务书的要求。 为期两个月的毕业设计即将结束，回顾整个毕业设计的过程，感触颇多。相对于大学期间所学习的知识，这次对 过在图书馆借阅的资料以及知网上面查找到的论文，使我终于完成了本次毕业设计，这使我感受到付出之后得到收获的充实感。通过老师及同学的 帮助让我顺利完成毕业设计，不仅是对我个人能力的提升，也是对大学四年所学的总结
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