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倾斜式螺旋输送机的设计【优秀机械毕业设计@word+10张CAD全套图纸】

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10º倾斜式螺旋输送机的设计【优秀机械毕业设计@word+10张CAD全套图纸】

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CAD制图

减速器设计

减速器(A0)

蜗杆(A2)

蜗轮(A2)

蜗轮轴(A3)

机体零件图

中间轴承(A2)

料槽（A2)

螺旋(A1)

连接轴(A3)

螺旋输送机装配图（A0加长）

螺旋输送机（A0加长）.dwg---(点击预览)

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关键词：: 倾斜歪斜螺旋输送设计优秀优良机械毕业设计 word cad 全套图纸

资源描述：

摘要

　　　螺旋输送机是一种常用的不具有挠性牵引构件的连续输送机，主要是用来运送大宗散货物料，如煤、矿石、粮食、沙、化肥、粮食等。物料从进料口加入，当转轴转动时，物料受到螺旋叶片法向推力的作用。该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物料绕轴转动，但由于物料本身的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故，才不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。

　　　本设计以煤炭业为背景，对此工况下所要求的螺旋输送机结构进行设计与计算，对整个装置中的传动系统进行了设计，对其驱动装置做了深入设计，并着重对其主要零部件进行了具体设计，包括螺旋输送机的螺旋直径，螺距，进出料口，叶片形式，中间轴承，槽体，螺旋轴的计算选型。

　　　关键词：螺旋输送机；电动机；减速器；螺旋叶片；螺旋轴

Design and Analysis of Inclined Screw Conveyor

Abstract

　　　Screw conveyor is a common component which does not have a flexible continuous conveyor traction, mainly used to transport bulk cargo materials, such as coal, ore, grain, sand, fertilizer, and grain. When the material is added into the inlet orifice, and the shaft rotates, the materials is given the thrust by the helical blade. The thrust of the radial contributes to the material and blades the friction, it is possible that the materials could rotate around the axis, but because of the gravity of the material and the friction which the silo acts, the material does not rotate with the helical blade, it moves along the axis of the silo by the thrust of the spiral blade .

　　　As the background coal industry, to design and calculate the structure of screw conveyor. Transmission system needs to be designed for the entire device. Beside, the drive of screw conveyor has been designed. And it is necessary to design the screw conveyor mainly parts, which includes the spiral diameter, pitch, the inlet and discharge ports, the leaf types, the intermediate bearing, the tank, the calculation and selection of the spiral axis.

　　　Keywords: Screw conveyor; motor; reducer; helical blade; spiral axis

第一章前言1

1.1螺旋输送机的技术现状和发展趋势1

1.1.1国外螺旋输送机技术的发展现状1

1.1.2国内螺旋输送机技术的发展现状1

1.1.3国内外螺旋输送机技术的差距2

1.1.4煤矿输送机技术的发展趋势4

1.2螺旋输送机应用范围5

1.3螺旋输送机工作原理和主要特点5

1.3.1螺旋输送机的工作原理5

1.3.2螺旋输送机的主要特点6

1.4螺旋输送机整机布置形式6

1.5螺旋输送机规格、技术参数7

1.5.1LS型系列螺旋输送机型号规格7

1.5.2螺旋输送机的技术参数8

1.6本次设计给定的已知条件及任务书9

1.6.1设备的工作条件9

1.6.2原始数据9

1.6.3任务书9

第二章传动装置的总体设计10

2.1传动方案的选择10

2.2电动机的选择10

2.2.1选择电动机类型和结构形式10

2.2.2选择电动机的容量11

2.2.3确定电动机的转速13

2.2.4选择电动机型号13

2.3确定传动装置的传动比、各级运动参数与动力参数14

2.3.1确定传动装置的传动比14

2.3.2计算各级运动参数与动力参数14

第三章蜗轮蜗杆减速器设计17

3.1设计闭式圆柱蜗杆传动17

3.1.1选择材料及热处理方式17

3.1.2选择蜗杆头数、蜗轮齿数17

3.1.3按齿面接触疲劳强度确定模数和蜗杆分度圆直径18

3.1.4计算传动中心距19

3.1.5验算蜗轮圆周速度、相对滑动速度及传动效率19

3.1.6计算蜗杆尺寸19

3.1.7计算蜗轮尺寸20

3.1.8蜗轮齿面接触疲劳强度校核20

3.1.9热平衡计算21

3.1.10选择精度等级和侧隙种类21

3.2轴的设计计算21

3.2.1蜗杆轴(输入轴)的设计计算21

3.2.2蜗轮轴（输出轴）的设计计算27

3.3键的选型及校核34

3.3.1蜗杆轴与电动机轴的联接34

3.3.2蜗轮轴与蜗轮的联接34

3.3.3蜗轮轴与螺旋输送机主轴的联接34

3.4轴承的选型及校核35

3.4.1蜗杆轴上的轴承35

3.4.2蜗轮轴上的轴承36

第四章螺旋输送机机体的设计39

4.1机体主要部件的介绍39

4.1.1螺旋输送机的组成39

4.1.2螺旋输送机的布置形式39

4.1.3机体主要部件介绍39

4.2机体主要部件的设计计算43

4.2.1螺旋轴的外径与内径43

4.2.2螺旋叶片的设计43

　　4.2.3进料口与出料口的设计45

　　4.2.4支承轴承45

　　4.2.5机体配套尺寸45

第五章螺旋输送机机体的安装条件、使用及维护47

5.1螺旋输送机机体的安装条件47

5.2螺旋输送机机体的使用及维护49

结论51

参考文献53

致谢54

第一章前言

1.1螺旋输送机的技术现状和发展趋势

1.1.1国外螺旋输送机技术的发展现状

　　螺旋输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是螺旋输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状螺旋输送机、空间转弯螺旋输送机等各种机型；另一方面是螺旋输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型螺旋输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了螺旋输送机动态分析与监控技术，提高了螺旋输送机的运行性能和可靠性。其关键技术与装备有以下几个特点：

⑴设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产300-500万t以上高产高效集约化生产的需要。

⑵应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。

⑶采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。

⑷新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国FSW生产的FSW1200/（23）×400（600）工作面顺槽螺旋输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达3000 t/h以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的S500E）配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。

1.1.2国内螺旋输送机技术的发展现状

　　　我国生产制造的螺旋输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，螺旋输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离螺旋输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离螺旋输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩螺旋输送机等均填补了国内空白，并对螺旋输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。

1.1.3国内外螺旋输送机技术的差距

（1）大型螺旋输送机的关键核心技术上的差距

①螺旋输送机动态分析与监测技术 ?

　　　长距离、大功率螺旋输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型螺旋输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究螺旋输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系统（一般取n=10左右），与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体，长距离螺旋输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了螺旋输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系统，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型螺旋输送机的设计达到了最高水平（输送带安全系数n=5～6），并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。

②可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 ?

　　　长距离大运量螺旋输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机制动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击，软起动时应有分时慢速起动；还要控制输送机起动加速度0.3～0.1 m/s2，解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会出现不均衡，一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制，并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离螺旋输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率螺旋输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率>500 kW时，可控CST软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成（即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达98% 以上。但价格昂贵，急需国产化。

（2）技术性能上差距

我国螺旋输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩螺旋输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。

①装机功率 ?

　　　我国工作面顺槽可伸缩螺旋输送机最大装机功率为4×250 kW，国外产品可达4×970 kW，国产螺旋输送机的装机功率约为国外产品的30%～40%，固定螺旋输送机的装机功率相差更大。

②运输能力 ?

　　　我国螺旋输送机最大运量为3000 t/h，国外已达5500 t/h。

③最大输送带宽度 ?

　　　我国螺旋输送机为1400 mm，国外最大为1830 mm。

④带速 ?

　　　由于受托辊转速的限制，我国螺旋输送机带速为4m/s，国外为5m/s以上。

⑤工作面顺槽运输长度 ?

我国为3000 m，国外为7300m。

连接轴1、2(A3).gif

料槽(A2).gif

螺旋（A1).gif

螺旋输送机（A0加长）.gif

蜗杆（A2打印）.gif

蜗杆减速器（A0打印）.gif

蜗轮（A2打印）.gif

蜗轮轴（A3打印）.gif

中间轴承(A2).gif

内容简介：: 学校代码：_ 学号：0706014008Hefei University本科毕业设计（论文）BACHELOR DISSERTATION论文题目：倾斜式（10）螺旋输送机的设计及分析学科专业：_ _机械设计制造及其自动化_作者姓名：_ _导师姓名：_ 蒋克荣_完成时间：_ _ 2 0 1 1年5月2 5日_ _ 此毕业设计获得合肥学院2011年度优秀毕业设计一等奖！倾斜式（10）螺旋输送机的设计及分析摘要螺旋输送机是一种常用的不具有挠性牵引构件的连续输送机，主要是用来运送大宗散货物料，如煤、矿石、粮食、沙、化肥、粮食等。物料从进料口加入，当转轴转动时，物料受到螺旋叶片法向推力的作用。该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物料绕轴转动，但由于物料本身的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故，才不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。本设计以煤炭业为背景，对此工况下所要求的螺旋输送机结构进行设计与计算，对整个装置中的传动系统进行了设计，对其驱动装置做了深入设计，并着重对其主要零部件进行了具体设计，包括螺旋输送机的螺旋直径，螺距，进出料口，叶片形式，中间轴承，槽体，螺旋轴的计算选型。关键词：螺旋输送机；电动机；减速器；螺旋叶片；螺旋轴Design and Analysis of Inclined Screw ConveyorAbstractScrew conveyor is a common component which does not have a flexible continuous conveyor traction, mainly used to transport bulk cargo materials, such as coal, ore, grain, sand, fertilizer, and grain. When the material is added into the inlet orifice, and the shaft rotates, the materials is given the thrust by the helical blade. The thrust of the radial contributes to the material and blades the friction, it is possible that the materials could rotate around the axis, but because of the gravity of the material and the friction which the silo acts, the material does not rotate with the helical blade, it moves along the axis of the silo by the thrust of the spiral blade .As the background coal industry, to design and calculate the structure of screw conveyor. Transmission system needs to be designed for the entire device. Beside, the drive of screw conveyor has been designed. And it is necessary to design the screw conveyor mainly parts, which includes the spiral diameter, pitch, the inlet and discharge ports, the leaf types, the intermediate bearing, the tank, the calculation and selection of the spiral axis.Keywords: Screw conveyor; motor; reducer; helical blade; spiral axis目录第一章前言11.1螺旋输送机的技术现状和发展趋势11.1.1国外螺旋输送机技术的发展现状11.1.2国内螺旋输送机技术的发展现状11.1.3国内外螺旋输送机技术的差距21.1.4煤矿输送机技术的发展趋势41.2螺旋输送机应用范围51.3螺旋输送机工作原理和主要特点51.3.1螺旋输送机的工作原理51.3.2螺旋输送机的主要特点61.4螺旋输送机整机布置形式61.5螺旋输送机规格、技术参数71.5.1LS型系列螺旋输送机型号规格71.5.2螺旋输送机的技术参数81.6本次设计给定的已知条件及任务书91.6.1设备的工作条件91.6.2原始数据91.6.3任务书9第二章传动装置的总体设计102.1传动方案的选择102.2电动机的选择102.2.1选择电动机类型和结构形式102.2.2选择电动机的容量112.2.3确定电动机的转速132.2.4选择电动机型号132.3确定传动装置的传动比、各级运动参数与动力参数142.3.1确定传动装置的传动比142.3.2计算各级运动参数与动力参数14第三章蜗轮蜗杆减速器设计173.1设计闭式圆柱蜗杆传动173.1.1选择材料及热处理方式173.1.2选择蜗杆头数、蜗轮齿数173.1.3按齿面接触疲劳强度确定模数和蜗杆分度圆直径183.1.4计算传动中心距193.1.5验算蜗轮圆周速度、相对滑动速度及传动效率193.1.6计算蜗杆尺寸193.1.7计算蜗轮尺寸203.1.8蜗轮齿面接触疲劳强度校核203.1.9热平衡计算213.1.10选择精度等级和侧隙种类213.2轴的设计计算213.2.1蜗杆轴(输入轴)的设计计算213.2.2蜗轮轴（输出轴）的设计计算273.3键的选型及校核343.3.1蜗杆轴与电动机轴的联接343.3.2蜗轮轴与蜗轮的联接343.3.3蜗轮轴与螺旋输送机主轴的联接343.4轴承的选型及校核353.4.1蜗杆轴上的轴承353.4.2蜗轮轴上的轴承36第四章螺旋输送机机体的设计394.1机体主要部件的介绍394.1.1螺旋输送机的组成394.1.2螺旋输送机的布置形式394.1.3机体主要部件介绍394.2机体主要部件的设计计算434.2.1螺旋轴的外径与内径434.2.2螺旋叶片的设计434.2.3进料口与出料口的设计454.2.4支承轴承454.2.5机体配套尺寸45第五章螺旋输送机机体的安装条件、使用及维护475.1螺旋输送机机体的安装条件475.2螺旋输送机机体的使用及维护49结论51参考文献53致谢54第一章前言1.1螺旋输送机的技术现状和发展趋势1.1.1国外螺旋输送机技术的发展现状螺旋输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是螺旋输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状螺旋输送机、空间转弯螺旋输送机等各种机型；另一方面是螺旋输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型螺旋输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了螺旋输送机动态分析与监控技术，提高了螺旋输送机的运行性能和可靠性。其关键技术与装备有以下几个特点：设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产300-500万t以上高产高效集约化生产的需要。应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国FSW生产的FSW1200/（23）400（600）工作面顺槽螺旋输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达3000 t/h以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的S500E）配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。1.1.2国内螺旋输送机技术的发展现状我国生产制造的螺旋输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，螺旋输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离螺旋输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离螺旋输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩螺旋输送机等均填补了国内空白，并对螺旋输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。1.1.3国内外螺旋输送机技术的差距（1）大型螺旋输送机的关键核心技术上的差距螺旋输送机动态分析与监测技术长距离、大功率螺旋输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型螺旋输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究螺旋输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系统（一般取n=10左右），与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体，长距离螺旋输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了螺旋输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系统，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型螺旋输送机的设计达到了最高水平（输送带安全系数n=56），并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。可靠的可控软起动技术与功率均衡技术长距离大运量螺旋输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机制动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击，软起动时应有分时慢速起动；还要控制输送机起动加速度0.30.1 m/s2，解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会出现不均衡，一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制，并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离螺旋输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率螺旋输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率500 kW时，可控CST软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成（即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达98% 以上。但价格昂贵，急需国产化。（2）技术性能上差距我国螺旋输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩螺旋输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。装机功率我国工作面顺槽可伸缩螺旋输送机最大装机功率为4250 kW，国外产品可达4970 kW，国产螺旋输送机的装机功率约为国外产品的30%40%，固定螺旋输送机的装机功率相差更大。运输能力我国螺旋输送机最大运量为3000 t/h，国外已达5500 t/h。最大输送带宽度我国螺旋输送机为1400 mm，国外最大为1830 mm。带速由于受托辊转速的限制，我国螺旋输送机带速为4m/s，国外为5m/s以上。工作面顺槽运输长度我国为3000 m，国外为7300m。自移机尾随着高产高效工作面的不断出现，要求顺槽可伸缩螺旋输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口，主要有2种：（a）随转载机一起移动的由英国LONGWALL公司生产的自移机尾装置。（b）德国DBT公司生产的自移机尾装置。前者只有一个推进油缸，后者则有2个推进油缸。LONGWALL公司生产的自称机尾用于在国内带宽1.2 m的输送机上，缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小，纠偏能力弱，刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者，水平、垂直2个方向均有调偏油缸，纠偏能力强。因此，前者还需完善，后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的，既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。高效储带与张紧装置我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏，不会出现脱轨现象。输送机品种机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用；另外，我国煤矿的地质条件差异很大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（+25）直至垂直提升等，应开发特殊型专用机种螺旋输送机。（3）可靠性、寿命上的差距输送带抗拉强度我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 N/mm，国外为3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 N/mm，国外为7000 N/mm。输送带接头强度我国输送带接头强度为母带的50%65%，国外达母带的70%75%。托辊寿命我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于螺旋输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h，国外托辊寿命59万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30%40%。输送机减速器寿命我国输送机减速器寿命2万h，国外减速器寿命7万h。螺旋输送机上下运行时可靠性差（4）控制系统上差距驱动方式我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如BOSS系统、CST可控传动系统等，控制精度较高。监控装置国外输送机已采用高档可编程序控制器PLC，开发了先进的程序软伯与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启（制）支装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。输送机保护装置国外螺旋输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。1.1.4煤矿输送机技术的发展趋势（1）设备大型化、提高运输能力为了适应高产高效集约化生产的需要，螺旋输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的10a内输送量要提高到30004000 t/h，还速提高至46m/s，输送长度对于可伸缩螺旋输送机要达到3000m。对于钢绳芯强力螺旋输送机需加长至5000m以上，单机驱动功率要求达到10001500 kW，输送带抗拉强度达到6000 N/mm（钢绳芯）和2500 N/mm（钢绳芯）。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩螺旋输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩螺旋输送机，以提高我国螺旋输送机技术的设计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含7个方面的关键技术：螺旋输送机动态分析与监控技术；软起动与功率平衡技术；中间驱动技术；自动张紧技术；新型高寿命高速托辊技术；快速自移机尾技术；高效储带技术。（2）提高元部件性能和可靠性设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使螺旋输送机的性能得到进一步的提高。（3）扩大功能，一机多用化拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。开发特殊型螺旋输送机，如弯曲螺旋输送机、大倾角或垂直提升输送机等。1.2螺旋输送机应用范围螺旋输送机广泛应用于粮食工业、建筑材料工业、化学工业、机械制造业、交通运输业等国民经济各部门中。螺旋输送机主要用于输送各种粉状、粒状、小块状物料，所输送的散粒物料有谷物、豆类、面粉等粮食产品，水泥、粘土、沙子等建筑材料，盐类、碱类、化肥等化学品，以及煤、焦炭、矿石等大宗散货。螺旋输送机不易输送易变质的、粘性大的、块度大的及易结块的物料。除了输送散粒物外，亦可利用螺旋输送机来运送各种成件物品。螺旋输送机在输送物料的同时可完成混合、搅拌、冷却等作业。在港口，螺旋输送机主要用于卸车、卸船作业以及仓库内散粒物料的水品和垂直输送。利用与物料直接接触的螺旋轴将物料逐层从车厢两侧卸下的螺旋卸车机在国内港口已有多年的成功使用经验。由水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机以及相对旋转取料装置组成的螺旋卸船机，已经成为一种较为先进的连续卸船机型，日益广泛的应用于国内外散货专用码头。螺旋输送机除直接用于卸船作业以及输送物料外，常利用其裸露的螺旋具有耙集物料的功能而作为其他类型卸船机的取料装置。1.3螺旋输送机工作原理和主要特点1.3.1螺旋输送机的工作原理螺旋输送机利用带有螺旋叶片的螺旋轴的旋转，使物料产生沿螺旋面的相对运动，物料受到料槽或输送管壁的摩擦力作用不与螺旋一起旋转，从而将物料轴向推进，实现物料的输送。在水平螺旋输送机中，料槽的摩擦力是由物料自身重力引起的；而在垂直螺旋输送机中，输送管壁的摩擦力主要是由物料旋转离心力所引起的。1.3.2螺旋输送机的主要特点（1）结构比较简单，成本较低。（2）工作可靠，维护管理简便。（3）寸紧凑，断面尺寸小，占地面积小。在港口的卸车卸船作业中易进出舱口、车厢。（4）能实现密封输送，有利于输送易飞扬的、炽热的及气味强烈的物料，可减小对环境的污染，改善港口工人的作业条件。（5）装载卸载方便。水平螺旋输送机可在其输送线路上的任一点装载卸载；对垂直螺旋输送机配置相对螺旋式取料装置可具有优良的取料性能；利用与物料堆直接接触的螺旋轴具有自动取料的能力可作为港口其他类型卸船机械的取料装置。（6）能逆向输送，也可使一台输送机同时向两个方向输送物料，即集向中心或远离中心。（7）单位能耗较大。（8）物料在输送过程中易于研碎及磨损，螺旋叶片和料槽的磨损也较为严重。1.4螺旋输送机整机布置形式一台螺旋输送机通常由驱动装置、头节、若干标准中间节、造配中间节、尾节、进料口、出料口等组成，除头节和选配中间节外，各节螺旋机及机壳均具有互换性。螺旋机本体由头节、中间节、尾节三种组成。一般情况下,出厂总装时将中间节按长度长短依次排列,最长的中间节靠近头节，相同长度的中间节则挨在一起，如果有特殊要求，则在订货时给出排列顺序。在头节内装有止推轴承承受轴向力，在中间节和尾节内装有用轴承支承螺旋轴，此外，在尾节内还装有可轴向移动的径向轴承以补偿螺旋轴长度的误差和适应温度的变化。螺旋面的形式有实体螺旋（S制法）和带式螺旋（D制法）两种。各螺旋轴之间采用法兰式联接，保证了联接轴的互换性，便于维修。机盖为瓦片式并用盖扣夹紧在机壳上，若需改进密封性能，用户可自行在机盖与机壳间加防水粗帆布。进、出料装置有进料口,方型出料口，手推式出料口，齿条式出料口四种。由用户在使用现场在机体上开口焊接。布置进、出料口位置时应注意保证料口至端部的距离，同时避免料口与吊轴承加油杯、机壳联接法兰、底座等相碰。螺旋输送机的驱动装置由电动机、减速器、高速轴联轴器、低速轴联轴器、及驱动装置底座组成。头节前部装有止推轴承。可承受输送物料时产生的轴向力。标准中间节均设置一只吊轴承，尾节后部装有滚动（滑动）轴承和底座，用以支撑螺旋和补偿螺旋长度的误差，螺旋机安装时应从头部开始，按顺序进行。在总体布置时应注意进料口不应设置在吊轴承上方，出料口不应设在底座或机壳法兰连接处。如果因为开出料口影响底座的安排而不能遵循本原则时，使用单位应绘出螺旋机总图。1.5螺旋输送机规格、技术参数LS型螺旋输送机与GX型相比，其头部、尾部轴承移至壳体外，出料端设有清扫装置，整机噪声低，适应性强，操作维修方便。因此，本次设计选择LS型螺旋输送机。1.5.1LS型系列螺旋输送机型号规格表1 LS型系列螺旋输送机型号规格型号螺旋公称直径D(mm)螺距S(mm)尺寸（mm）名义主轴转速(r/min)hh1bL小型LS10010010014063453500-400001401129071LS12512512516075451251008063LS1601601601809055112907156LS20020020020011260100806350中型LS250250250250140704000-8000090715645LS3153153152801809080635040LS40040035535522410071564536大型LS5005004004002801105500-8000063504032LS63063045050035513050403225LS80080050063045015040322520特大型LS100010005607105601606000-6000032252016LS12501250630800710170252016131.5.2螺旋输送机的技术参数（1）输送量Q输送量是衡量螺旋输送机能力的一个重要指标，一般根据生产需要给定，但它与其他参数密切相关。在输送物料时，螺旋轴径所占据的截面虽然对输送能力有一定的影响，但对于整机而言所占比例不大。（2）螺旋轴转速n螺旋轴的转速对输送量有较大的影响。一般说来，螺旋轴转速加快，输送机的生产能力提高，转速过小则使输送机的输送量下降。但转速也不宜过高，因为当转速超过一定的极限值时，物料会因为离心力过大而向外抛，以致无法输送。所以还需要对转速n 进行一定的限定，不能超过某一极限值。（3）螺旋叶片直径D螺旋叶片直径是螺旋输送机的重要参数，直接关系到输送机的生产量和结构尺寸。一般根据螺旋输送机生产能力、输送物料类型、结构和布置形式确定螺旋叶片直径。（4）螺距h螺距不仅决定着螺旋的升角，还决定着在一定填充系数下物料运行的滑移面，所以螺距的大小直接影响着物料输送过程。输送量Q 和直径D 一定时，螺距改变，物料运动的滑移面随着改变，这将导致物料运动速度分布的变化。通常螺距应满足下列两个条件：即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两个条件，来确定最合理的螺距尺寸。（5）螺旋轴直径d螺旋轴径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的升角，也就决定了物料的滑移方向及速度分布，所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量的适当分布来确定最合理的轴径与螺距之间的关系。（6）驱动功率P螺旋输送机的驱动功率，是用于克服物料输送过程中的各种阻力消耗的能量，主要包括以下几个部分：使被运物料提升高度H( 水平或倾斜) 所需的能量；被运物料对料槽壁和螺旋面的摩擦引起的能量消耗；物料内部颗粒间的相互摩擦引起的能量消耗；物料沿料槽运动造成在止推轴承处摩擦引起的能量消耗；中间轴承和末端轴承处摩擦引起的能量消耗。从另外的角度，也可以这样分：物料与料槽间摩擦消耗的功率；物料与螺旋叶片间摩擦消耗的功率；轴承处摩擦消耗的功率；提升物料及物料颗粒间相互运动消耗的功率。1.6本次设计给定的已知条件及任务书1.6.1设备的工作条件载荷平稳，单向运转，每日工作一班，工作五年，允许螺旋运输机主轴转速误差小于5%。车间有三相交流电源。1.6.2原始数据（1）输送物料：干燥煤粉，堆积密度；（2）安装方式：倾斜放置（10度）即；（3）运输量: =25t/h；（4）运输长度：=10m。1.6.3任务书总体设计的任务：包括螺旋输送机的总体设计和部件设计，确定主要工作参数，设计时主要确定联轴器，螺旋轴的选择，蜗轮蜗杆减速器的传动比及其齿数和模数的确定，同时通过弯扭的合成确定各轴，并校核轴和轴承，根据运输的物料的密度，速度等各方面的因素确定螺旋轴的内外径，最后绘出总装图和部件图。第二章传动装置的总体设计2.1传动方案的选择机器一般有原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置在原动机与工作机之间传递运动和动力，并借以改变运动的形式、速度大小和转矩大小。满足工作机性能要求的传动方案，可以由不同传动机构类型以不同的组合形式和布置顺序构成。合理的方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护便利。本次毕业设计采用的传动顺序为：电动机联轴器减速器联轴器螺旋运输机。如下图2.1所示：图1 传动顺序2.2电动机的选择2.2.1选择电动机类型和结构形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。生产单位一般用三相交流电源，因此，如无特殊要求都应选用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。我国新设计的Y系列三相笼型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，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、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（笼型）或YZR（绕线型）。电动机除按功率、转速排成系列之外，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。根据以上几点，本次毕业设计电动机选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2.2.2选择电动机的容量螺旋输送机总的功率P包括：物料运行需要功率,空载运转所需功率, 以及由于倾斜引起的附加功率三个部分。即：则式中, 螺旋输送机的驱动功率( kW) ；输送量(t/h) ；输送距离(m) ; 螺旋外径(m) ；物料运行阻力系数，根据设计手册取；倾斜角度()。螺旋叶片直径由下列经验公式计算可得：式中, 物料综合特性系数，由于是干燥煤粉，故由表2-1取；为填充系数, 见下表2，由于是干燥煤粉故取；堆积密度，；倾斜修正系数，由表3取。表2 物料综合特性系数物料的块度物料的磨琢性举例填充系数值值粉状无磨琢性面粉、米粉0.400.500.038786粉状半磨琢性水泥、石灰0.300.400.041575粒状半磨琢性小麦、玉米0.250.300.055846粒状磨琢性砂石、化肥0.200.350.063228块状无磨琢性豆粕、菜饼0.300.350.058436块状半磨琢性煤、矿石0.150.200.079515液状无磨琢性面浆、纸浆0.550.600.078519液状磨琢性混凝土、建材0.500.550.065428表3 螺旋输送机倾斜修正系数倾斜角051015201.000.900.800.700.65则计算可得，因为螺旋输送机的螺旋直径应根据标准系列进行圆整，故取，所以由表1选择螺旋输送机的型号为LS31510；则则对于电动机驱动功率为：式中,表示功率储备系数, 一般取为1.21.4；电动机传动效率, 0.9, 一般为了方便取0.9计算。则2.2.3确定电动机的转速螺旋输送机的螺旋轴工作转速（由经验公式计算）：式中物料的综合特性系数，由表2-1取；螺旋叶片直径。因此, 螺旋输送机的螺旋转速应根据物料输送量、螺旋直径和物料的特性而定, 在满足输送量要求的前提下, 螺旋转速不宜过高, 更不允许超过它的临界转速, 即:式中, 螺旋轴的实际转速(r/min)。根据设计手册，蜗轮蜗杆一级减速器传动比范围为，故电动机的转速为：2.2.4选择电动机型号根据所计算出的电动机容量以及电动机的转速范围，由设计手册选择电动机的型号为：Y112M-4，其主要性能如下表格所示：表4 Y132M-4电动机的主要性能型号额定功率（kw）额定负载堵转电流倍数堵转转矩倍数最大转矩倍数转速（r/min）电流（380V时）（A）效率 (%)功率因数Y112M-44.014408.884.50.827.02.22.22.3确定传动装置的传动比、各级运动参数与动力参数2.3.1确定传动装置的传动比根据本章第一节中的计算数据：，以及运输量=25t/h（等同于29.41），由表1-1选用LS315，名义主轴转速为80的螺旋输送机，则传动装置的传动比。由蜗轮蜗杆一级减速器传动比范围为，故符合条件。2.3.2计算各级运动参数与动力参数本次毕业设计所设计的减速器是蜗轮蜗杆一级减速器，该类减速器的特点是:可以得到很大的传动比，结构紧凑；因为是线接触，故承载能力比较大；传动平稳无噪音；当蜗轮的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，机械具有自锁性，即只能有蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆，起到了安全保护作用。缺点是传动效率比较低，成本较高，蜗杆的轴向力较大。轴承及联轴器效率的概率值查机械设计手册得：滚动轴承（每对）： 0.98-0.995弹性联轴器： 0.99-0.995万向联轴器： 0.99由机械设计手册查得：蜗杆传动一级减速器（双头）的一对蜗轮副的传动效率为：0.750.82。（1）计算各轴的转速电动机轴：；1轴：；2轴：；主轴（螺旋轴）：。（2）各轴输入功率与输出功率取，各轴输入功率计算电动机轴：；1轴：；2轴：；主轴：各轴输出功率计算1轴：；2轴：；主轴：（3）各轴输入转矩与输出转矩电动机轴输出转矩：；各轴输入转矩1轴：；2轴：；主轴：各轴输出转矩1轴：；2轴：；主轴：（4）运动和动力参数计算结果整理于下表：表5 运动和动力参数计算轴名功率 (KW)转矩（Nm）转速 (r/min)传动比效率输入输出输入输出电动机轴2.5717.04144010.991 轴2.5522.52616.9216.751440180.82 轴2.0212.001241.21238.808010.98主轴1.9811.961236.41234.0580第三章蜗轮蜗杆减速器设计本次毕业设计所设计的减速器是蜗轮蜗杆一级减速器（采用圆柱蜗杆传动），该类减速器的特点是:可以得到很大的传动比，结构紧凑；因为是线接触，故承载能力比较大；传动平稳无噪音；当蜗轮的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，机械具有自锁性，即只能有蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆，起到了安全保护作用。缺点是传动效率比较低，成本较高，蜗杆的轴向力较大。3.1设计闭式圆柱蜗杆传动3.1.1选择材料及热处理方式考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度也不高，蜗杆选用45号钢制造，淬火处理，齿面硬度4555HRC。初估相对滑动速度：故蜗轮轮缘选用铝青铜ZcuAl10Fe3，又因批量生产，采用金属模铸造。3.1.2选择蜗杆头数、蜗轮齿数根据设计手册可知，蜗杆头数通常取1-10，推荐=1、2、4、6；蜗轮齿数一般取为27-80。因此，根据第二章计算的传动比，由下表6可取，即选择圆柱蜗杆头数为2（双头），蜗轮齿数为36。表6 和的推荐值5-67-1314-2728-80642130-3628-5228-5428-803.1.3按齿面接触疲劳强度确定模数和蜗杆分度圆直径（1）确定作用于蜗轮上的转矩（2）确定载荷系数由机械设计手册查的使用系数=1.0；假设蜗轮圆周速度，取动载荷系数；因工作载荷平稳，故取齿向载荷分布系数。所以（3）确定许用接触应力由设计手册查取基本许用接触应力：160Mpa；应力循环次数：；故寿命系数：；所以：（4）确定材料弹性系数（5）确定模数和蜗杆分度圆直径；由设计手册“普通圆柱蜗杆传动的与搭配值”表，选取，。3.1.4计算传动中心距蜗轮分度圆直径，所以圆整中心距，取，则变位系数3.1.5验算蜗轮圆周速度、相对滑动速度及传动效率圆周速度显然，与原假设相符，取合适。由，得，所以相对滑动速度：显然，与原假设相符，所选材料合适。由，查设计手册得当量摩擦角，所以与原来初取值相符。3.1.6计算蜗杆尺寸分度圆直径：节圆直径：齿顶圆直径：齿根圆直径：蜗杆螺旋部分长度：，圆整取3.1.7计算蜗轮尺寸分度圆直径（节圆直径相同）：齿顶圆直径：齿根圆直径：外圆直径：蜗轮齿宽：，圆整取；轮毂宽度。3.1.8蜗轮齿面接触疲劳强度校核蜗轮齿面接触疲劳强度计算公式：所以符合要求。3.1.9热平衡计算所需散热面积：取温油，周围空气温度，设通风良好，取散热系数，传动效率为，则：若箱体散热面积不足此数，则需加散热片、装置风扇或采取其他散热冷却方式。3.1.10选择精度等级和侧隙种类因为这是一般动力传动，而且，故取8级精度，侧隙种类代号为c，即传动8c GB/T 10089-1988。3.2轴的设计计算3.2.1蜗杆轴(输入轴)的设计计算已知条件：输入功率，输入转矩，转速，蜗杆分度圆直径,蜗杆螺旋部分长度。（1）选择轴的材料由于该轴传递的功率不大，并且题目对该轴的质量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，采用调质处理。（2）初算轴径由材料力学可知，轴1受转矩作用时，其强度条件为：式中：为轴的直径（mm）；为由许用扭转剪应力确定的系数，由表7取。表7 轴的常用材料的许用扭转剪应力确定的系数轴的材料Q2354540Cr、35SiMo、35CrMo158-135118-106106-97所以轴1的最小直径：考虑到键槽的影响：（3）结构设计蜗轮蜗杆一级减速器可将蜗杆蜗齿部分安排在箱体中央，相对两轴承对称布置，两轴承分别以轴肩和轴承盖定位。如图2所示：图2 蜗杆、联轴器及轴段由于轴段直径大小需要根据所选的联轴器决定，所以先选定连接电动机轴与1轴之间的联轴器。该联轴器连接的是高速轴，为补偿联轴器所连接的两轴的安装误差，隔离震动，所以选用弹性柱销联轴器。由设计手册查的，则计算转矩。此外，根据所选电动机型号为Y112M-4，该电动机轴的直径为28。综上，由机械设计手册查的GB5014-1985中的HL2型联轴器符合要求：公称转矩为315，许用转速为5600。考虑电动机轴的直径为28以及，最终确定联轴器为：HL2联轴器2862 GB5014-85即主动端：Y型轴孔、A型键槽；联轴器轴孔直径28mm；轴孔长度。从动端：Y型轴孔、A型键槽；联轴器轴孔直径28mm；轴孔长度。所以，轴段的直径。轴段的长度应比联轴器主动端轴孔长度略短，故取。、密封圈与轴段在确定轴段的直径时，应考虑联轴器的固定及密封圈的尺寸两个方面。当联轴器右端用轴肩固定时，由设计手册得：轴肩高度相应的轴段的直径的范围为。轴段的直径最终由密封圈决定。查机械设计手册，可选用毡圈油封中的轴径为35的，则轴段的直径。、轴承与轴段及轴段考虑到蜗杆的轴向力较大，轴承类型选用圆锥滚子轴承。轴段上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。现暂取轴承型号为30208，查轴承手册，内径，外径，宽度，定位轴肩直径，轴上定位端面的圆角直径。故轴段的直径，取。通常同一根轴上的两个轴承取相同型号，故轴段的直径。轴段的长度理论上与轴承宽度相同，但由于要在轴端部进行倒角，故取。、轴段与轴段轴段（轴环）是用来定位轴承的，由此可确定轴段的直径。轴环高度，取。则轴环的宽度，可取轴段的长度。轴段（轴环）也是用来定位轴承的，其直径应根据7208C轴承的定位轴肩直径确定，即。轴环的宽度，可取轴段的长度。、轴段轴段上有蜗杆的螺旋部分，已知齿根圆直径，则轴段的直径应比小，为了加工方便可取。又因为蜗杆螺旋部分长度，且由蜗轮的齿顶圆直径以及其他各种因素，取轴段的长度。、机体与轴段的长度轴段的长度除与轴上零件有关外，还与机体及轴承盖等零件有关。通常从齿轮端面开始向两端展开来确定这些尺寸。为了避免转动齿轮与不动机体相碰，应在齿轮端面与机体内壁间留有足够间距。为补偿机体的铸造误差，轴承应深入轴承底座孔内适当距离，以保证轴承在任何时候都能坐落在轴承座孔上，为此取轴承上靠近机体内壁的端面与机体内壁间的距离=5.8mm。为保证拧紧上下轴承座连接螺栓所需扳手空间，轴承座应有足够的宽度C，可取C=60.8mm。根据轴承30208的外圈直径，可取轴承盖凸缘厚度e=10mm。为了避免联轴器轮毂端面转动时与不动的轴承盖连接螺栓相碰，联轴器轮毂端面与轴承盖间应有足够的间距K，可取K=20mm。在确定齿轮、机体、轴承、轴承盖及联轴器的相互位置后，轴段、的长度就随之确定下来，即：进而，轴承的支点及力的作用点间的跨距也随之确定下来。查机械设计手册知，30208轴承力作用点距外环原边约17mm，取该点为支点。取联轴器轮毂中点为力作用点，则可得跨距，（见图2）。图3 蜗杆的受力分析（4）轴的受力分析、画轴的受力简图（图3）。、计算支承反力（为蜗杆分度圆直径）圆周力：径向力：轴向力：在水平面上：在垂直面上：轴承1的总支反力：轴承2的总支反力：、画弯矩图（图3）。在水平面上： a-a剖面左侧 a-a剖面右侧在垂直面上：合成弯矩： a-a剖面左侧 a-a剖面右侧、校核轴强度a-a剖面左侧，因弯矩大，有转矩，故a-a剖面左侧为危险剖面。抗弯剖面模量：抗扭剖面模量：弯曲应力：抗剪应力：对于调质处理的45钢，由机械设计手册查的，；材料的等效系数，。蜗杆螺旋根部有效应力集中系数可取，。绝对尺寸系数，由表查得：，。轴磨削加工时的表面质量系数由设计手册查得：。安全系数：查设计手册得许用安全系数，显然，故a-a剖面安全。3.2.2蜗轮轴（输出轴）的设计计算已知条件：输入功率，输入转矩，转速，蜗轮分度圆直径,蜗轮齿宽。（1）选择轴的材料由于该轴传递的功率不大，并且题目对该轴的质量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，采用调质处理。（2）初算轴径由材料力学可知，轴2受转矩作用时，其强度条件为：式中：为轴的直径（mm）；为由许用扭转剪应力确定的系数，由下表8取。表8 轴的常用材料的许用扭转剪应力确定的系数轴的材料Q2354540Cr、35SiMo、35CrMo158-135118-106106-97所以轴1的最小直径：考虑到键槽（两个）的影响：（3）结构设计图4 蜗轮轴、联轴器及轴段由于轴段直径大小需要根据所选的联轴器决定，所以先选定连接螺旋输送机主轴与1轴之间的联轴器。该联轴器连接的是低速轴，由于螺旋输送机主轴与蜗轮轴所成夹角为，所以选用WS型双十字万向联轴器。由设计手册查的，则计算转矩。综上，由机械设计手册查的JB5901-91中的WS8型联轴器符合要求：公称转矩为1120。考虑蜗轮轴的最小直径，最终确定联轴器为：WS8联轴器75 JB/T5901-91即主动端：型轴孔、A型键槽；40mm；。从动端：型轴孔、A型键槽；40mm；。所以，轴段的直径。轴段的长度应比联轴器主动端轴孔长度略短，故取。、密封圈与轴段在确定轴段的直径时，应考虑联轴器的固定及密封圈的尺寸两个方面。当联轴器右端用轴肩固定时，由设计手册得：轴肩高度相应的轴段的直径约为。轴段的直径最终由密封圈决定。查机械设计手册，可选用毡圈油封中的轴径为45的，则轴段的直径。、轴承与轴段及轴段考虑到蜗轮的轴向力较大，轴承类型选用角接触球轴承。轴段上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。现暂取轴承型号为7210C，查轴承手册，内径，外径，宽度，定位轴肩直径，轴上定位端面的圆角直径。故轴段的直径。通常同一根轴上的两个轴承取相同型号，故轴段的直径。轴段的长度与轴承宽度相同，但由于要在轴端部进行倒角，故取。、蜗轮与轴段轴段上安装蜗轮，为了便于蜗轮的安装，应略大于，可取。蜗轮一端用套筒固定，为使套筒端面顶在齿轮端面上，即靠紧，轴段的长度应比蜗轮毂长略短，已知；轮毂宽度，可取。、轴段与轴段蜗轮右端用轴肩固定，由此可确定轴段的直径。轴肩高度：则取。轴环宽度，可取轴段的长度。为减小应力集中，并考虑右轴承的拆卸，轴段的直径应根据7210C轴承的定位轴肩直径确定，即。、机体与轴段、的长度轴段、的长度除与轴上零件有关外，还与机体及轴承盖等零件有关。通常从蜗轮轮毂端面开始向两端展开来确定这些尺寸。为了避免转动齿轮与不动机体相碰，应在蜗轮端面与机体内壁间留有足够间距H，由设计手册可取H=14.5mm。为补偿机体的铸造误差，轴承应深入轴承底座孔内适当距离，以保证轴承在任何时候都能坐落在轴承座孔上，为此取轴承上靠近机体内壁的端面与机体内壁间的距离=5.5mm。为保证拧紧上下轴承座连接螺栓所需扳手空间，轴承座应有足够的宽度C，可取C=57.5mm。根据轴承7210C的外圈直径，可取轴承盖凸缘厚度e=10mm。为了避免联轴器轮毂端面转动时与不动的轴承盖连接螺栓相碰，联轴器轮毂端面与轴承盖间应有足够的间距K，可取K=20mm。在确定齿轮、机体、轴承、轴承盖及联轴器的相互位置后，轴段、的长度就随之确定下来，即：进而，轴承的支点及力的作用点间的跨距也随之确定下来。查机械设计手册知，7210C轴承力作用点距外环原边19.4mm，取该点为支点。取联轴器轮毂中点为力作用点，则可得跨距，（见图4）。（4）轴的受力分析图5 轴的受力分析、画轴的受力简图（图5）。、计算支承反力（为蜗轮分度圆直径）圆周力：径向力：轴向力：在水平面上：负号表示力的方向与受力简图中所设方向相反。在垂直面上：轴承1的总支反力：轴承2的总支反力：、画弯矩图（图5）。在水平面上： a-a剖面左侧 a-a剖面右侧在垂直面上：合成弯矩： a-a剖面左侧 a-a剖面右侧、校核轴强度a-a剖面左侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故a-a剖面左侧为危险剖面。抗弯剖面模量：抗扭剖面模量：弯曲应力：抗剪应力：对于调质处理的45钢，由机械设计手册查的，；材料的等效系数，。键槽引起的应力集中系数可取，。绝对尺寸系数，由表查得：，。轴磨削加工时的表面质量系数由设计手册查得：。安全系数：查设计手册得许用安全系数，显然，故a-a剖面安全。3.3键的选型及校核3.3.1蜗杆轴与电动机轴的联接（1）选型由于平键联接结构简单、装拆方便、对中性好，所以选用平键。根据所联接的轴的直径，选用：圆头普通平键b=8mm，h=7mm，L=56mm。（2）校核取键、轴、联轴器的材料都为钢，查表得。显然，故强度足够。3.3.2蜗轮轴与蜗轮的联接（1）选型同样选择普通平键联接，根据轴的直径，选用：圆头普通平键b=16mm，h=10mm，L=50mm。（2）校核取键、轴、联轴器的材料都为钢，查表得。显然，故强度足够。3.3.3蜗轮轴与螺旋输送机主轴的联接（1）选型同样选择普通平键联接，根据轴的直径，选用：圆头普通平键b=12mm，h=8mm，L=70mm。（2）校核取键、轴、联轴器的材料都为钢，查表得。显然，故强度足够。3.4轴承的选型及校核3.4.1蜗杆轴上的轴承（1）选型由于是蜗轮蜗杆传动，蜗杆轴承受的轴向力很大，所以选用应用广泛的圆锥滚子轴承，公称接触角，它同时承受径向、轴向联合载荷。根据第二节的内容，轴承型号为30208。（2）校核图6 轴承布置及受力由设计手册查30208轴承得，、计算轴承的轴向力。假设，则，。轴承1、2的内部轴向力分别为：及的方向如图3.5所示。与同向，则：显然，因此轴有左移趋势，但由轴承部件的结构图分析可知轴承1将使轴保持平衡，故两轴承的轴向力分别为：比较两轴承的受力，因及，故只需校核轴承1。、计算当量载荷。查设计手册得。因为，所以以上假设成立。当量载荷：。、校核轴承寿命轴承在以下工作，查设计手册得。载荷变动小，为减速器用轴承，查设计手册得。轴承1的寿命：已知减速器使用5年，每日工作一班，则预期寿命：显然，故轴承寿命充裕。3.4.2蜗轮轴上的轴承（1）选型由于蜗轮轴所承受轴向力不是特别大，所以选用角接触球轴承，公称接触角，它同时承受径向、轴向联合载荷。根据第二节的内容，轴承型号为7210C。图7 轴承布置及受力（2）校核由设计手册查7210C轴承得，、计算轴承的轴向力。轴承1、2的内部轴向力分别为：及的方向如图3.6所示。与同向，则：显然，因此轴有左移趋势，但由轴承部件的结构图分析可知轴承1将使轴保持平衡，故两轴承的轴向力分别为：比较两轴承的受力，因及，故只需校核轴承1。、当量载荷。由，查设计手册得。因为，所以，。当量载荷：。、校核轴承寿命轴承在以下工作，查设计手册得。载荷变动小，为减速器用轴承，查设计手册得。轴承1的寿命：已知减速器使用5年，每日工作一班，则预期寿命：显然，故轴承寿命很充裕。第四章螺旋输送机机体的设计4.1机体主要部件的介绍4.1.1螺旋输送机的组成螺旋输送机主要由螺旋叶片、螺旋轴、料槽、首端轴承、末端轴承、中间悬置轴承、驱动装置、装载口与卸载口等组成部分。4.1.2螺旋输送机的布置形式图8 输送机布置形式如图8所示，螺旋输送机根据螺旋的旋向、螺旋轴的旋转方向、以及装载口与卸载口位置等的不同，有以上6中常见布置形式。本次毕业设计采用左边第二种形式。4.1.3机体主要部件介绍（1）螺旋叶片、制造方法螺旋轴的叶片一般由钢板冲压而成，然后焊接到无缝钢管轴上，且在各叶片间加以焊接，其厚度的选取，可参考下表9，在本次毕业设计中，由于D=315mm，所以取=5mm。表9 螺旋叶片的厚度输送物料(mm)谷物2-4煤、建筑材料、矿石等D=200-300mm4-5D=500-600mm7-8 、螺旋的旋向、头数与母线螺旋轴上的螺旋叶片有右旋与左旋两种，物料的输送方向是由螺旋的旋向与螺旋轴的转向所确定的。螺旋头数可以是单头、双头或三头的，多头螺旋主要用于需要完成搅拌及混合作业的输送装置中。螺旋面的母线通常采用垂直于螺旋轴线的直线，采用这种螺旋叶片形式的螺旋称为标准形式螺旋。在本次毕业设计中，采用右旋单头螺旋。、螺旋叶片的形状如下图9所示，螺旋叶片有实体式（a）、带式(b)、叶片式(c)、齿轮式(d)四种形状，应根据被输送物料的种类、特性进行选用。实体式螺旋式最常用的形式，适用于流动性好的、干燥的、小颗粒或粉状的物料；带式螺旋适用于块状物料或具有一定粘性的物料；叶片式与齿形式螺旋适用于易压实挤紧的物料。如水平螺旋输送机有对物料进行搅拌、松散等工艺要求，应考虑选用叶片式或齿形式螺旋。本次毕业设计，螺旋叶片采用实体式(a)。图9 螺旋叶片形状（2）螺旋轴螺旋轴可以是实心的或管形的，管形轴在强度相同情况下的重量要小得多，并且相互间的连接更为方便。因此，本次毕业设计采用管状的。如下图10所示，为了便于制造和装配，有螺旋面的轴1是由2-4m的各个节段装配而成。在采用管形轴的情况下，各个节段是利用由穿透螺钉5所固定的插入衬套3和圆轴节段4连接起来，这些圆轴也被用作中间轴承和末端轴承的颈部。在本次毕业设计中，采用4个节段装配而成，每段2.5mm。图10 管形螺旋轴各节段的联接1管形轴；2螺旋面；3衬套；4圆轴；5螺钉在决定联接轴及螺旋轴或管的类型及尺寸时，主要考虑的是所选用的轴能否经受住传递包括超载在内的所需功率。在正常情况下冷轧钢的轴是可以满足的；由于扭矩的原因可用高强度的轴；当输送有腐蚀性或污染的物料时也可采用不锈钢轴。输送机采用无润滑的铁制悬挂轴承时要用淬火的联接轴。而表面淬火的悬挂轴承要求配用表面淬火的轴。（3）支承轴承螺旋输送机的螺旋轴是通过首、末端部轴承和中间轴承而安装于料槽内。首端是指物料运移前方的一端。首端轴承应采用止推轴承，以承受由物料运行阻力等所引起的轴向力。末端轴承只受径向载荷作用，采用径向轴承。中间轴承是螺旋轴的中间支承。输送机对中间轴承的主要要求为：沿轴线方向的长度尺寸以及横向尺寸应尽可能小，以防止物料在轴承处堵塞。中间轴承一般采用由青铜及巴氏合金等耐磨材料制成的滑动轴承，也可采用尺寸紧凑的滚动轴承以减小阻力。中间轴承座是悬置布置的，有焊接和铸造两种结构。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，在螺旋直径较小时，取其间距22.5m；当螺旋直径D较大时，则取2.53m，甚至可取4m。在本次毕业设计中取。（4）料槽螺旋输送机的料槽由薄钢板制成。料槽的形状是半圆形底面（U形槽）与平直的顶、侧面，在料槽外侧的纵向与横向应加焊角钢，以增强料槽的刚度并有利于料槽与盖子、与中间轴承座以及各个节距之间的连接。料槽钢板的厚度按螺旋直径以及被输送物料的磨琢性大小来确定。螺旋直径较小、输送磨琢性小的物料时，料槽厚度取为；螺旋直径大、输送磨琢性大的物料时，取。在本次毕业设计中取。料槽半圆形底部的内径应略大于螺旋直径。当螺旋直径较小、物料粒度较小时，螺旋与槽壁的间隙取较小值，反之取大值。当螺旋和料槽的制造精度和装配精度较高时，该间隙可取较小值。由JB/T 7679-1995，在本次毕业设计中取间隙值为10mm。（5）进料口与出料口螺旋输送机的进料口开在机槽的盖上，常做成方孔，以便安装料斗或料仓，卸料口开在机槽底部，有时沿长度方向开数个孔，以便在中间卸科。卸料口也开成方孔，便于安装平板闸门。进料与卸材的四种组合形式见图11。在本次毕业设计中采用第一种形式。图11 进、卸料形式4.2机体主要部件的设计计算4.2.1螺旋轴的外径与内径螺旋轴径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的升角，也就决定了物料的滑移方向及速度分布，所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量的适当分布来确定最合理的轴径与螺距之间的关系。根据经验公式，一般轴径计算公式为：，取。由于所采用的螺旋轴是管状的，取其内径。4.2.2螺旋叶片的设计（1）螺旋叶片的直径由第二章第一节内容可知：（2）螺距式中：螺旋节距与螺旋直径的比值，当螺旋直径时，取，由于是倾斜布置，故取。所以：（3）螺旋叶片的展开计算图12 全叶式螺旋叶片展开图如图12，将一个螺距的标准型实体式螺旋面展开，由于螺旋线和在平面上是圆心角相同的两条同心圆弧，若此两圆弧的直径为和，则：根据和的大小，可以对钢板圆周进行下料，然后再根据圆心角切开，冲压成单个的叶片，的大小为：4.2.3进料口与出料口的设计（1）进料口的设计进料口是用以连接螺旋输送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开尺寸。（2）出料口的设计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。（3）进、出料口横截面的计算输送量：；物料轴向输送速度为：；所以截面积为；因此进、出料口的横截面要大于。4.2.4支承轴承首端轴承采用推力调心滚子轴承，型号为9039412。末端轴承采用圆柱滚子轴承，型号为N210E。中间轴承采用由青铜及巴氏合金等耐磨材料制成的滑动轴承。4.2.5机体配套尺寸机体配套尺寸参照表10表10 机体配套尺寸（单位mm）项目头节中间节尾节标准节选用节螺旋输送机长度300030001500200025003000螺旋长度291029101410191024102500机壳长度320030001500200025002800第五章螺旋输送机机体的安装条件、使用及维护5.1螺旋输送机机体的安装条件螺旋输送机的正确安装是以后使用情况良好的先决条件之一，因此在使用地点的安装必须妥善地进行，并满足技术条件的要求。1螺旋输送机的安装地基至少应在螺旋机正式安装之前20天浇灌完成,该地基应能可靠地支承输送机并保证不因地基过松而发生螺旋机下沉及其它变化,从而使螺旋输送机机在运转时具有足够稳定性。2螺旋输送机在安装之前，必须将那些在运输过程中或卸箱时粘上尘垢的机件加以清洗。3相邻机壳法兰石应连接平整、密合，机壳内表面接头处错位偏差不超过2mm。4机壳法兰间允许垫石棉调整机壳和螺旋长度的积累误差。5螺旋体外径与机壳间的间隙应符合规定。 6螺旋输送机各中间悬吊轴承应可靠地固定在机壳吊耳上,与相邻螺旋联接后螺旋转动均匀,没有被卡住现象，安装时可在吊轴承底座与机壳吊耳间加调整垫片，以保证各吊轴承同轴安装后螺旋体轴线的同轴度应符合规定。7. 螺旋输送机主轴与减速电器的同轴度应符合GB1184-80形状和位置工差,未注公差的规定规定。8. 螺旋输送机的各底座在机壳装妥后，均应使之稳实后再拧紧地脚螺钉。9. 所有联结螺钉均应拧紧至可靠的程度。10进、出料口的安装应使进出料口的法兰支承面与螺旋机的本体轴线平行，与之相连接的法兰应紧密贴合，不得有间隙。11螺旋输送机装妥后应检查各存油处是否有足够润滑油，不够则加足之，其后进行无负载试车；在连续进行4小时以上试运转后，检查螺旋机装配的正确性，发现不符合下列条件的应即停车，处理后再运转，直至处于良好运行状态为止。(1) 螺旋机运转应平稳可靠，紧固件无松动现象。(2) 运转2小时后轴承温度30，润滑密封良好。(3) 减速器无渗油，无异常声，电器设备、联轴器安全可靠。(4) 空载运行功率额定功率30%。12机械密封出现故障的机会较多，比例较大，常见的损坏形式可分为腐蚀损坏、热损坏和机械损坏三种，由于机械密封特殊的结构形式和千差万别的工作环境，其腐蚀形态也存在多样性的特点。(1) 金属环腐蚀a.表面均匀腐蚀如果金属环表面接触腐蚀介质，而金属本身又不耐腐蚀，就会产生表面腐蚀，其现象是泄漏、早期磨损、破坏、发声等。金属表面均匀腐蚀有成膜和无膜两种形态，无膜的金属腐蚀很危险，腐蚀过程以一定的速度进行，这主要是选材错误造成的。成膜的腐蚀，其钝化膜通常具有保护作用的特性，但金属密封环所用材料，如不锈钢、钴、铬合金等其表面的钝化膜在端面摩擦中破坏，在缺氧条件下新膜很难生成，使电偶腐蚀加剧。b.应力腐蚀破裂金属在腐蚀和拉应力的同时作用下，首先在薄弱区产生裂缝，进而向纵深发展，产生破裂，称为应力腐蚀破裂。选用堆焊硬质合金及铸铁、碳化钨、碳化钛等密封环，容易出现应力腐蚀破裂。密封环裂纹一般是径向发散型的，可以是一条或多条。这些裂缝沟通了整个密封端面，加速了端面的磨损，使泄漏量增加。 (2) 非金属环腐蚀a.石墨环的腐蚀用树脂浸渍的不透性石墨环，它的腐蚀有三个原因：一是当端面过热，温度180时，浸渍的树脂要析离石墨环，使环耐磨性下降；二是浸渍的树脂若选择不当，就会在介质中发生化学变化，也使耐磨性下降；三是树脂浸渍深度不够，当磨去浸渍层后，耐磨性下降。所以密封冷却系统的建立，选择耐蚀的浸渍树脂，采用高压浸渍，增加浸渍深度是非常必要的。b.石墨环的氧化在氧化性的介质中，端面在干摩擦或冷却不良时，产生350-400的温度能使石墨环与氧发生反应，产生CO2气体，可使端面变粗糙，甚至破裂。非金属环在化学介质和应力的同时作用下，也会破裂。c.聚四氟乙烯密封环的腐蚀聚四氟乙烯填充如玻璃纤维、石墨粉、金属粉等以提高其耐温性、耐磨性。聚四氟乙烯密封环的腐蚀主要是指填充物的选择性腐蚀、溶出或变质破坏。例如在氢氟酸中，玻璃纤维分子热腐蚀，所以填充何物应视具体情况而定。(3) 辅助密封圈及其接触部位的腐蚀a.辅助密封圈的腐蚀橡胶种类不同，其耐蚀性亦不同。由于橡胶的腐蚀、老化，其失效的橡胶遭腐蚀后表面变粗糙且失去弹性，容易断裂。橡胶耐油性因品种而异，不耐油的橡胶易胀大、摩擦力增大，浮动性不好，使密封失效。橡胶与聚四氟乙烯耐温性差，硅橡胶耐温性最好，可在200使用。b.与辅助密封圈接触部位

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