螺旋输送机的毕业设计

河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 摘 要 根据我对日常生活的观察，以及在大学阶段的各个实习，最后选定毕业设计题目为螺旋输送机的设计。其原理为：当电动机驱动螺旋轴回转时，加入槽内的物料由于自重的作用，使螺旋叶面旋转，但受着螺旋的轴向推力的作用，向着一个方向推进到卸料口处，物料被卸出，从而达到输送物料的目的。在水平输送机中，料槽的摩擦力主要是由物料自身重力所引起的。由于运用的广泛，某些型号的输送机已经标准化，如LS 型螺旋输送机。本次设计介绍了螺旋输送机的工作原理，分析了螺旋输送机的主要参数对其使用性能和输送能力的影响，阐明了螺旋输送机各设计参数的选择和确定原则及方法。关键字：输送机；螺旋；设计ABSTRACT According to my observation of daily life, as well as the various internship at the university stage, the final design selected topics for graduate - spiral conveyer design. Its principles are : When electric motors driven screw axis rotation, the inside of the materials themselves as role-not screw leaf surface, but once the spiral must thrust role toward a direction to the mouth of the discharge Office of materials being discharged to reach carrier materials.In horizontal conveyor, the manger friction material is mainly caused by the force of its own gravity. Due to the use of certain types of belt conveyor, standardization, such as LS has type screw conveyor. This design introduces the working principle of the spiral conveyer, analyzed the main parameters of screw conveyor for its performance and conveying capacity, expounds the design parameters of the screw conveyor and determine the principles and methods.Key words: conveyor, Spiral, design目录 前言5第一章 螺旋输送机的介绍61.1 螺旋输送机的历史61.2 螺旋输送机的发展趋势111.3 螺旋输送机的一般结构12第二章 螺旋输送机的几种方案对比152.1 两种方案的提出152.2 两种方案的对比162.3 螺旋输送机电机的选择172.4 联轴器的选择172.5 螺旋输送机支撑设计172.6 螺旋输送机的驱动装置设计182.7料槽的固定设计18第三章 减速器的设计计算193.1减速装置运动参数和动力参数的计算203.1.1 传动装置的总传动比及效率分配203.1.2 减速器运动参数及动力参数的计算203.2 齿轮的设计计算213.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数213.2.2 按齿面接触强度计算223.2.3 齿轮几何尺寸计算263.2.4 验算263.2.5 结构设计及绘制齿轮零件图263.3减速器轴的设计293.3.1 轴的材料选择293.3.2 轴的结构及装配293.3.3 各轴段直径和长度的确定313.3.4 轴上载荷的计算33第四章 螺旋轴的设计计算414.1螺旋轴的结构设计414.1.1螺旋轴的材料414.2 螺旋轴尺寸设计434.2.1 螺旋轴主要参数计算434.3螺旋轴尾节的强度校核474.3.1 绘制尾节计算简图474.3.2 轴上载荷的计算484.4螺旋输送机首节强度校核524.4.1 绘制轴的计算简图524.4.2 轴上载荷的计算524.4.3 按弯扭合成强度进行校核544.4.4绘制轴的弯矩图544.5螺旋轴中间节强度校核554.5.1 绘制中间轴的计算简图554.5.2 轴上载荷的计算554.5.3 按弯扭合成应力校核564.5.4 绘制轴的弯矩图57第五章 螺旋输送机的润滑与密封585.1 螺旋输送机的润滑585.2螺旋输送机的密封59致 谢61参考文献62前言经过四年的学习，大学的最后也是最重要的一项毕业设计开始了。作为对大学四年学习的总结，毕业设计既考察了我们对所学知识的掌握，也是对我们能否灵活运用所学理论知识解决实际问题的检验。通过四年的理论学习我们掌握了一定的理论知识，但只有通过实践，我们才能对这些知识融会贯通，在使用时才能够得心应手。因此，毕业设计是我们毕业前的最关键的一环，也是我们走向工作岗位的模拟训练，对我们有着非常重要的意义。因此，我会像在学习中通过自身努力和勤勉好问解决难题一样，我会认真的配合老师、同学和工人师傅，认真的搞好这次毕业设计，在毕业前交出一份令人满意的答卷。我这次设计所选的题目是螺旋输送机设计，主要设计螺旋片，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。综合运用了机械工程材料，机械制造工艺，极限配合，机械制图等方面的知识，所以能从各个方面检查所学知识。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。其结构简单、横截面尺寸小、密封性好、可以中间多点装料和卸料、操作安全方便以及制造成本低等优点使其拥有广泛的应用。在毕业前，利用毕业设计这次机会，在老师耐心的指导下，利用自己在大学所学的书本知识和实习结合，参阅了大量的相关书籍和资料，对螺旋输送机进行了设计，就我个人而言，对螺旋输送机螺旋进行设计和计算，以及对驱动装置进行了分析和选择。由于时间仓促和本人水平有限，在设计过程中会有缺点和不合理的地方，恳请老师给予宝贵的意见，并给予批评和指正。 第一章 螺旋输送机的介绍1.1 螺旋输送机的历史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雏形；17世纪中，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，一般还有水平式，倾斜式和垂直式三种:而无轴旋输送机则采用螺杆改为无轴螺旋，并在U型槽内装置有可换衬体，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。从17世纪中叶，开始应用架空索道输送散状物料，到1887年，螺旋输送机由阿基米德发明，后来得到改进，在工业上广泛用来输送散状、固体物料，随后经过了很长时间的发展过程，逐渐研制出了一系列的螺旋输送机，使得螺旋输送机有了长足的发展。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。它以输送粉状、粒状、小块状物料为主，不适宜输送易变质的，粘性的易结块的物料和大块的物料，因为这些物料容易粘在螺旋上而随之旋转，或在吊轴承处产生堵料现象，给物料输送过程带来很大的不便。GX型螺旋输送机的优点主要是节能、降耗显著，其头部、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。另外 ，LS型螺旋输送机还有多种系列的输送机产品。LSS系列螺旋输送机、LSY型螺旋输送机、LSF系列螺旋输送机都是在LS型螺旋输送机的基础上逐渐发展形成的。LSS系列水平螺旋输送机是一种固定装置的机械输送设备。LSY型是一种非基础固定式螺旋输送机，它可以实现水平、倾斜、垂直全方位和任意姿态的连续输送。它的实用性和先进性尤其体现于能适应山区、平原各种野外流动作业，也适用于化工、冶金工业企业和造纸、建筑工程等行业。LSF系列螺旋输送机是在LS型螺旋机的基础上改进的，其结构新颖，技术指标先进。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。TLSS系列螺旋输送机具有结构简单、密封性能好，无粉尘、噪声低，能多点送料、卸料等特点，适用于各行业的粉状或颗粒的输送。该螺旋输送机横截面可设计成U形和圆形两种，圆形截面输送机还可作为垂直输送用。该机广泛用于面粉、粮油、饲料行业水平物料的输送，并可在其出料端增设料封装置，形成TLSSF型料封螺旋输送机，在进料口左侧或右侧增设吸风口，专门用于输送粉碎后的物料。在各种LS系列输送机的基础上，也研制出了一些其他系列和类型的螺旋输送机。JT型螺旋输送机，是一种按工艺布置需要有单机单驱动(或重叠式，分体双驱动)，带夹套的全密封型螺旋输送机。其具有结构紧凑合理，占地面积小，密封性好，工艺布置灵活等优点，适用于输送要求冷却或加热的有毒、易挥发及具有腐蚀性或怕被污染的物料，如三聚氰胺、1H口等，可以水平输送温度低于250的物料，可广泛应用于化工、医药、食品、轻工等行业。MLG管式螺旋给料输送机是一种等同采用国际标准的螺旋输送机，其特点是变螺距，给料量稳定，具有一定的锁风效果。输送机长度在特定范围内可由用户指定选用，用作料仓底部给料设备时，一般采用倾斜布置，基本可消除物料自流(即冲料)现象。MLG管式螺旋给料输送机可用于生料、煤粉、水泥等粉状物料的给料和短距离输送。YS 型圆筒螺旋输送机，可设计成水平式、倾斜式、垂直式三种类型。FX系列螺旋输送机广泛用于盐、化工等行业粉状物料的输送及提升，而且可以垂直输送替代斗式提升机。随着运输机械的发展，还出现一些新型的特殊用途的螺旋输送机，如可弯曲螺旋输送机，螺旋管输送机，大倾角螺旋输送机，成件物品螺旋输送机，热交换式螺旋输送机，微粉螺旋输送机，新型冷却螺旋输送机等。可弯曲螺旋输送机可实现空间可弯曲输送物料，有水平型，垂直型，还可以布置成其他型式。可弯曲螺旋输送机的螺旋体心轴为可挠曲材料，输送线路可根据需要按空间曲线任意布置，避免物料转载，不设中间轴承，阻力小，当机壳内进入过多的物料或有硬块物料时，螺旋体会自由浮起，不会产生卡堵现象;噪音小。螺旋管输送机也称滚筒输送机，其为螺旋输送机的一种变态形式，为内螺旋输送机。在其圆筒形机壳内焊有连续的螺旋叶片，机壳与螺旋叶片一起转动，加入的物料由于离心力和管壁的摩擦力的作用随机壳一起转动并被提升，然后在物料的重力下，又沿螺旋面下滑，实现物料的向前移动。如同不旋转的螺杆沿着转动的螺母做平移运动一样，达到输送物料的目的。螺旋管输送机工作时没有卡壳、阻塞现象，对谷物破碎小，适于输送含杂较多的谷物、经烘干机处理后的热谷物以及谷物种子。如果在螺旋管壁上销上不同直径的孔眼，还可在输送的同时完成物料的筛分工作。大倾角螺旋输送机输送原理是，由于大倾角螺旋输送机的螺旋转速较高，物料在它的推动下，产生较大的离心力，倾角越大，转速越高，离心力也越大。这种离心力足以使物料克服它与螺旋叶片之间的摩擦力而被压向螺旋叶片的周围，呈环状分布。被压向螺旋叶片周围的物料与输送管内壁形成了新的摩擦阻力，当这种阻力达到足够大时，便能克服物料本身重力及其它力所引起的下滑力，在螺旋叶片的推动下，物料又克服它与螺旋叶片间的和它与输送管内壁间的两个摩擦阻力，从而以比螺旋转速较低的旋转速度上升，直到出料口卸出。热交换式螺旋输送机，广泛用于化工、粮食加工以及矿物处理等行业，如冷却锅炉炉渣、冷却矿渣、加热千燥多种化工产品以及粮食或饲料等，是一种特殊的高效热交换器，同时也起输送物料作用，并完成对物料的搅拌、混合、冷却、加热或千燥等工艺。输送微粉的微粉螺旋输送机，具备合理的螺旋轴结构，有很好的密封性能，稳定的微粉原料的输送速率，能减少悬料及降低过冲量。微粉输送技术已用于设计微粉螺旋输送机上，并且在玻璃纤维池窑拉丝配料生产线上得以应用，经生产运行，达到输送微粉原料的目的，满足了生产的需求。成件物品螺旋输送机可以对成件、大型物料进行输送，它由两根相互平行的表面焊有左、右旋螺旋形钢条的两根钢管组成，输送距离较长的可以分为几断。螺旋扒谷机(4,61，由螺旋喂料机构与倾斜移动式螺旋输送机组合而成。喂料机构主要有两种结构形式，一种型式是螺旋体一半为左旋，一半为右旋，工作时自两侧向中心汇集物料;第二种型式是螺旋体只有一个旋向，但是可以上下左右移动，以扩大扒谷范围，减少移动次数。对转螺旋输送机，其输料管与螺旋体都旋转，但旋转方向相反。这种新颖的垂直螺旋输送机填充率高达70-90%。当螺旋体转速与输料管以一定的转速相配时，可观察到物料并无旋转运动而只有垂直上升运动。它的工作原理不能再用单一颗粒受到离心力的作用来说明，而应对整个物料柱的运动进行分析。在这方面还需要作进一步研究。复式螺旋输送机，同一料槽内装上转向相反的两个螺旋体，加上驱动装置，就构成了复式螺旋输送机。它能同时完成两种不同物料的输送，并且占地面积小，相对空间尺寸也小。双向螺旋输送机，同一螺旋轴上的两半节上，分别焊有左旋叶片和右旋叶片，这是双向螺旋输送机的主要特点。它可以向两个方向同时输送同一种物料，即将物料从两端集向中心，或从中部进料后输向两端。变螺距螺旋输送机，这种螺旋输送机的螺距沿前进方向是变化的。叶片焊接或由疏渐密，或由密渐疏，适合港口卸船用或饲料工业中作配料设备用。1.2 螺旋输送机的发展趋势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。 纵观螺旋输送机的发展历程，可以预见未来的发展方向主要有以下几方面：1 大运量、高速度、长使用寿命。高速度即意味着高生产率，减少单位时间生产成本。磨损是限制螺旋输送机寿命的主要原因，减少物料与螺旋之间的摩擦系数，增加螺旋轴的耐磨性，改善物料的性能，可以较大程度提高输送机的使用寿命。 2 低能源消耗及降低能量消耗。螺旋输送机的能源绝大部分都消耗在摩擦损失上。因此降低能源消耗是研究和设计螺旋输送机急待解决的难题和发展方向。3 智能化发展。未来的螺旋输送机应与电脑密切联系，适合程序控制、智能操作。物料的装卸、机器安装与维护都应能实现智能化管理。 4 空间可弯曲输送。为了克服水平和垂直螺旋输送机由于构造上的限制而只能直线输送物料的不足，近年来出现了可弯曲螺旋输送机，弹簧输送机等。另外其他各种输送机也应为了实现空间、可弯曲输送研制新的机型。 5 组合复合化输送，向着大型化发展。使用螺旋输送机，结合各种连续输送机械，来完成复杂的物料输送。大型化包括大输送能力、单机长度和大输送倾角等几个方面。6 扩大使用范围。目前，螺旋输送机的使用范围受到限制，要扩大其使用范围，研究能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的螺旋输送机。 7 环保意识设计，减少污染，实现绿色设计的目标。传统的连续运输机械是敞开状态下输送物料的，在输送粉状、颗粒状物料时，物料散落飞扬，严重影响周围的环境，特别是在输送水泥、化肥、矿石、煤炭、谷物等粉末易飞扬物料时尤显严重。为了解决这个问题，人们应当提前研制多种形式的环保型输送机，而螺旋输送机对于解决这个难题，无疑具有很大的优势和发展空间。1.3 螺旋输送机的一般结构螺旋输送机与一般的输送机械不同，它是属于不具有挠性牵引构件的输送设备。在工作时，启动电机，电机带动减速机低速轴转动，通过一级减速之后带动螺旋轴转动，带有螺旋叶片的转动轴在封闭的槽内旋转，使装入料槽的物料在自身重力及其对料槽的摩擦力的作用而不和螺旋轴一起转动，只沿料槽向前运移。其情况好象不能旋转的螺母沿着螺杆作直线运动一样。在垂直的螺旋输送机中，物料是靠离心力可对槽壁所产生的摩擦力而向上运动。不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的及大块的物料。输送过程中还可以对物料进行搅拌混合、加热和冷却。螺旋输送机一般由螺旋轴、进料口、出料口，料槽、驱动装置等五个部分组成，其中螺旋轴是螺旋输送机的基本构件，它由轴和叶片组成，螺旋叶片多由钢板冲压而成，然后将它相互焊接在一起。螺旋的形状按输送物料的性质不同而有以下几种形式：1.实体螺旋（见图1.1a），是最常用的一种，适用于输送流动性好的，干燥的、小颗粒的或粉状的物料。考虑到水泥是一种粉末状，干燥小颗粒物质，故本设计的螺旋本体采用该种制法。2.带式螺旋（见图1.1b）适用于输送块状的或粘滞性的物料。3.叶片螺旋（见图1.1c）和齿形螺旋(见图1-1d),适用于输送容易被挤紧的物料和在输送过程中需要同时进行搅拌、混合的物料。图1.1螺旋形状螺旋输送机的本体部分除了螺旋轴外还包括：料槽、底座、轴承，槽盖、端盖等部分。两端的轴承主要用于承受物料在输送过程对轴产生的附加轴向力。螺旋轴一般做成空心的，这样既可以减轻重量，又便于联接。但是做成空心的又会使轴的强度和刚度下降，要提高轴的强度和刚度要么选用较好的材料，而这样势必增加制造成本，要么通过增大轴的结构尺寸来达到提高强度和刚度的目的，这样不仅使得轴的结构显得臃肿影响输送效率，还会使制造材料增加，从而使制造成本增加，因此从经济性和工艺性的角度出发本设计选用实体螺旋轴。由于本螺旋输送机输送的距离较长，故将螺旋轴分三段制造，中间用吊环轴承支撑以改善其工艺结构和提高其刚度以减小轴因挠曲变形而带来能量消耗。吊环轴承装在沿轴向安装的支架上。由于中间安装的吊环轴承，使得螺旋轴在中间间断不联续，从而使得物料容易在中间轴承处堵塞，螺旋输送机不能正常工作，效率下降，所以吊环轴承沿轴向的尺寸应尽量做得小一些。为了减小阻力，中间轴承选用双列调心球轴承。为了防止物料进入轴承中，在吊环承体的两端加上挡盖，并同时给轴承装上润滑装置，本设计的中间轴承通过螺栓杆中间的孔向轴承家润滑油。为了减小制造成本，输送机的料槽采用铸铁制造。料槽的下半部分做成半圆形，上半部分做成直板式。料槽盖用螺栓跟料槽的凸沿联接。底座跟料槽分开制造，在安装时通过焊接将其与料槽焊在一起，用于支撑料槽。螺旋输送机的进出料口也是本机械的一个重要组成部分，其安装布置比较灵活，可以根据现场需要灵活布置，进料口可以布置在机体的两端，由一端向另一端输送物料，也可以布置在机体的中间，由中间向两端输送物料。由于水泥从加工到包装一般是流水作业，故本机械将进料口和出料口分别布置在机体的两端。进出料口的结构如图1-2a、b所示。图1-2进出料口第二章 螺旋输送机的几种方案对比2.1 两种方案的提出本次设计的参数:物料输送长度：12m 输送能力：10t/h在生活中，常根据使用要求，经济条件，生产条件的不同将螺旋输送机设计成两种常用的结构，其中一种是不带减速机的螺旋输送机，另一种带有减速机的螺旋输送机，它们的传动方案如图2-1、2-2所示：图2-1传动方案一 图2-2传动方案二2.2 两种方案的对比方案二从结构上讲很简单，也很经济，但是它存在很多技术上的问题，比如说功耗大。由于螺旋轴与电机直接相连,转速高，承受的扭矩大，如果材料不够好或结构尺寸达不到要求很可能使机械在经历较短的工作时间后便失效，因此这种方案对轴的材料要求较高和尺寸要求较大，然而选用好的材料、增大轴的结构尺寸将使以经济为目的的设计陷入一个不能自拔的旋涡中。除此之外，由于本方案没有减速器，而螺旋轴实际工作需要的转速远低于电机转速，这样一方面会造成功率的大量损耗，另一方面选择高速电机势必增加设计成本。本方案在经济条件不太好的情况下比较适用。因此当我们选用这样一种设计方案时，要综合考虑各个方面的因素，使设计在整体上达到最优，这样才能实现经济的目的。方案一在结构上由于多了一个减速器显得比方案二复杂一些，但正是由于它的加盟使得螺旋输送机在性能上较方案一有了很大的改善：1）减速机的引入使螺旋轴直接承受的扭矩减小了，这样有利于减小轴的结构尺寸，使输送机的结构更加紧凑，也有利于提高输送机的工作寿命。2）机械的传动更加平稳了，这样不仅有利于物料的连续输送，保证输送机的工作效率，还有利于减小输送机在输送物料过程中的阻力，减小输送机的功耗，使输送机更加经济。3）使电机的选择更加合理、经济。由于引入减速器之后，使得的我们对于需要的电机的选择更加科学，更加合理。通过以上比较及调研可见方案一比方案二要好，因此从经济性和适用性的角度出发本设计选用方案一作为设计方案。2.3 螺旋输送机电机的选择螺旋输送机的驱动装置由电机、减速器，联轴器三部分组成。根据本螺旋输送机的输送能力及输送长度要求，从机械设计指导中选择全封闭自冷式笼型三相异步电动机，其型号为Y160M1-8，额定功率为4KW，额定转速为750r/min。2.4 联轴器的选择至于驱动装置中的联轴器，由于联接和传动的需要本设计中有两个联轴器，在这里由于减速机高速轴与电机之间传动的扭矩和动力较大，故由机械设计手册选用弹性联轴器Q/ZB121-73联轴器。减速机低速轴与螺旋轴之间采用刚性连接，由机械设计手册选用HL3型联轴器。2.5 螺旋输送机支撑设计从螺旋输送机的工作原理可知，由于物料在输送过程中要对轴产生附加的轴向力，而该轴向力通过轴作用在轴承上，因此在选用轴承时要考虑轴承既能承受径向力又要能承受轴向力，因此本设计选用角接触球轴承做为端面轴承。选择好了轴承又会遇到了一个安装的问题，如果轴承安装布置不好，它将直接影响螺旋轴的刚度，进而影响轴的寿命。轴承的布置有多种方式，而每种方式在特殊场合下对提高轴的刚度都是有利的。考虑到本设计中传动轴跟螺旋轴作成一体，为了提高螺旋轴的刚度将轴承布置成背对背的形式（见图2-3），因为这样布置使得轴的悬伸量减小了，从而提高了轴的刚度。由于螺旋输送机输送的距离较长，为了便于制造和安装而将轴分三段制造，中间用吊环轴承支撑对于吊环轴承的情况在前面也有叙述，故此不再馁述。 图2-3轴承安装方式2.6 螺旋输送机的驱动装置设计本螺旋输送机的驱动装置包括三个部分：电机、减速器，联轴器。其中减速器采用标准直齿圆柱齿轮传动。由于直齿圆柱齿轮传动不会产生附加的轴向力，因此减小了螺旋轴的轴向串动，提高了轴的工作稳定性 。另外由于直齿圆柱齿轮的设计简单易行，设计周期短，设计成本低，制造也很方便，因此在本设计中选用直齿圆柱齿轮传动是可取的。联轴器用来连接电机与减速机及减速机与螺旋轴。减速机高速轴与电机之间用弹性较好，能缓冲减振，不要润滑的弹性圈柱销联轴器连接构造简单，减速机低速轴与螺旋轴之间用可移动的，成本低，能够传递大扭矩的刚性凸缘联轴器连接。2.7料槽的固定设计为了降低制造成本，料槽盖选用铸铁制造，料槽盖与料槽之间用螺钉固定，以便于及时打开对螺旋输送机进行清理。其固定如图2-4所示：这种设计结构简单，密封性也较好，只需要在料槽盖和料槽的凸沿上钻出一定数量的螺钉孔即可图2-4料槽的密封第三章 减速器的设计计算3.1减速装置运动参数和动力参数的计算 3.1.1 传动装置的总传动比及效率分配(1) 传动装置的总传动比的选定通常情况下电动机的转速是比较高的，而螺旋轴实际需要的转速只有60r/min，故减速器的传动比应该取的大一些，但同时又考虑到结构的紧凑性，故传动比不能选得太大，在这里我们取I=8(2) 各部分传动效率的由于联轴器上损失的能量并不多，故取两个联轴器的传递效率1=0.98；滚动轴承的传递效率2=0.99（一对）；齿轮传动由摩擦带来的能量损失相对较大一些，故取3=0.95；安装螺旋轴的角接触球轴承的传动效率4=0.98； 3.1.2 减速器运动参数及动力参数的计算0轴电机轴：r/min kWNm轴高速轴： r/min kW Nm 轴低速轴： r/min kW Nm 轴螺旋轴： r/min kW Nm传动机构的运动参数与动力参数列表： 轴名参数0轴轴轴轴r/min4804806060P（kW）32.942.82.7T (N.m)59.758.4445.7436.8传动比i8效率1=0.982=0.993=0.954=0.983.2 齿轮的设计计算 3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）齿轮类型：根据所设计的螺旋输送机的传动方案，选用闭式直齿圆柱齿轮传动，这样一方面是因为直齿圆柱齿轮传动效率高，可高达99%以上，另一 方面是因为直齿轮传动不会产生附加轴向力。（2）精度等级：由于螺旋输送机为一般机械，转速不高，故根据机械设计表10-8选取7级精度。（3）材料：由机械设计表10-1选取小齿轮的材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45号钢（调质）硬度为240HBS，两者的硬度差为40HBS。（4）齿数：由于才用的是闭式齿轮传动，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，小齿轮的齿数应取的大一些，故取Z1=20，Z2=Z1*8=160。3.2.2 按齿面接触强度计算（1） 根据前面所选取的材料及齿轮的传动方式可知，该齿轮传动为软齿面闭式齿轮传动，故根据机械设计准则应先按齿面接触强度计算，然后再按齿根弯曲强度进行校核。由机械设计式10-9a有： （3-1）式中：分度圆直径试算值，单位为mm;载荷系数; 轴一上的扭矩,单位为N.mm； u 传动比； 齿宽系数；弹性影响系数；许用的接触应力，单位为MPa;1） 确定公式内各参数的值 ：由于事先不知道使用系数、动载系数、齿间载荷分配系数和齿向载荷分配系数，故试选K=1.4。 ：由前面的计算可知Nmm ：根据 齿轮在轴上的布置形式由机械设计表10-7选取齿宽系数 =1； ：根据齿轮材料及配对齿轮的材料由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8 MPa1/2； ：由机械设计图10-21按齿面硬度查得=600MPa；=550MPa； N：由机械设计式10-3有N=60nj 式中：N应力循环次数； j齿轮每转动一圈时，同一齿面啮合的次数； Lk齿轮的工作寿命（单位为h）；假定螺旋输送机的寿命为20年，每年工作300天，每天两班制，则有： 接触疲劳寿命系数：根据应力循环次数及齿轮材料查机械设计图10-19得=0.94，=0.97。 计算接触疲劳许用能力：取安全系数S=1MPa MPa2) 计算： 小齿轮分度圆直径：将中较小的值及上面各参数的值代入式3-1: 圆周速度：=m/s 齿宽b:mm 齿宽与齿高之比（b/h）：模数：mm齿高：h=mmb/h=114.4/12.9=8.89 确定载荷系数K:根据=1.8m/s及7级精度由机械设计图10-8查得动载系数。假定N/mm，由机械设计表10-3查得。由机械设计表10-2查得使用系数。由机械设计表10-4查的精度等级，小齿轮相对于支撑对称布置时：由b/h=8.89及 查机械设计图10-13得 载荷系数K= 按实际载荷系数校正所得分度圆直径：由机械设计式10-10a有：mm 。 模数m:mm ,根据机械原理教程表4-3取标准模数m=6mm。3) 按齿根弯曲强度校核 计算由机械设计式10-5a 有： （3-2）式中：齿根弯曲应力；齿形系数；应力校正系数；式中其它参数同前。根据齿轮的材料由机械设计表10-5查得：齿形系数=2.80 ，应力校正系数=1.55，将上面各参数代入公式3-2：MPa 根据齿轮的材料由机械设计图10-20c查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa；大齿轮的弯曲疲劳极限=380MPa。由机械设计图10-18查得弯曲疲劳寿命系数=0.88，=0.89。同时取弯曲疲劳安全系数S=1.5。由机械设计式10-12有： 符合强度要求3.2.3 齿轮几何尺寸计算 取=20分度圆直d:mmmm中心距: mm。齿轮宽度：mm,取 mm，mm。3.2.4 验算 N N/mmN/mm，故符合要求。3.2.5 结构设计及绘制齿轮零件图1) 结构设计 齿轮结构设计：由于小齿轮直径mm160mm，故将小齿轮作成实心式。其结构如图3-1所示：图3-1小齿轮由于大齿轮的尺寸较大为节省材料将其做成腹板式，其结构如图3-2所示：图3-2大齿轮 齿轮的几何尺寸计算小齿轮的几何尺寸：mm mm mm ,取D=60mmmm B=122mm(为倒角尺寸)大齿轮几何尺寸：齿顶圆直径： mm齿根圆直径： mm分度圆直径： mm mm 取 mm mm mm mm mm B=132mm3.3减速器轴的设计 3.3.1 轴的材料选择考虑到经济性、耐磨性、抗疲劳、对应力集中敏感性较低等因素从机械设计表15-1中选取45号钢(调质)。 3.3.2 轴的结构及装配根据轴在减速器中的安装位置及形式、轴上零件的类型及尺寸、轴的连接方式、轴的加工工艺及轴上载荷性质、方向、分布情况将低速轴和高速轴的结构设计如图3-3，3-4所示的形式：图3-3高速轴装配图3-4低速轴装配3.3.3 各轴段直径和长度的确定1） 高速轴：段：尺寸：取mm定位 该段用于安装联轴器，其右端用轴肩定位，左端用螺钉锁定,取mm。键的选择：根据轴的直径由机械设计指导表9-5查得键的尺寸为：mmmmmm。长度：根据所选择的键的长度结合联轴器的安装情况取mm。段:由于轴肩高度mm故取h=3mmmm ,取mm。段：该段用于安装轴承。轴承的轴向定位方法：左端用端盖，右端用套筒对其进行定位。取mm ，mm。段：定位：该段用于安装齿轮，齿轮的右端用轴肩定位，左端用套筒定位。直径：对于该轴段左端的轴肩,由于其高度mm,故取h=5mmmm长度：根据=60mm由机械设计指导表9-25查得键的尺寸为：mmmmmm，故取mm。段：直径：对段而言，段左端轴肩的高度mm，h=6mmmm。长度：由于轴环的宽度bmm,故取mm。段：该段为过渡轴段，取mm，mm。段：该段用于安装轴承，轴承的左端用轴肩进行定位，右端用端盖固定。取mm，mm。2） 低速轴：段：定位：该段用安装轴承，轴承的右端用套筒进行定位，左用端盖固定。直径与长度：取mm，根据这个尺寸由机械设计指导表10-1查得轴承宽度B=16mm,结合轴承的定位方式取mm。段：定位：该段用于安装大齿轮，齿轮的两端均用套筒定位，齿轮的周向用平键定位。直径与长度：取mm，根据此值查机械设计指导表9-25得键的尺寸为：mmmmmm，结合齿轮的宽度及键的长度取mm。段：该段为过渡轴段，取mm，mm。段：定位：该段用于安装轴承，轴承的左端用轴肩定位，右端用端盖定位。直径与长度：取mm，根据这个尺寸由机械设计指导表10-1查得轴承宽度B=16mm，故取mm。段：该段为过渡轴段，取mm，mm。段：定位：该轴段用来安装联轴器，联轴器的左端用轴肩定位，右端用螺钉紧固。直径与长度：取mm，根据此尺寸查机械设计指导表9-25得键的尺寸：mmmmmm，故取mm。3.3.4 轴上载荷的计算1） 高速轴 绘制高速轴：为了便于计算，根据轴的结构图作出轴的计算简图如图3-5所示：3-5高速轴计算简图 在小齿轮上的力NN 轴上载荷计算力：N N NN弯矩M： Nmm NmmNmm总弯矩： Nmm Nmm扭矩T： Nmm现将危险截面C处的、及M的值列于下表：载荷 水平面H 垂直面V 支反力FNNN N 弯矩 Nmm Nmm Nmm总弯矩M Nmm 扭矩TT= Nmm 按弯扭合成应力校核轴的强度在进行轴的强度校核时，由于危险截面处的弯曲应力和扭转应力都是最大的，如果危险截面处满足强度要求，则其它地方也是满足的，因此只需要校核轴的危险截面C处强度即可。根据机械设计式15-5有轴的弯曲合成强度条件： （3-3）式中: 轴的计算应力，单位为MPa；M 轴所受的弯矩，单位为Nmm；T 轴所受的扭矩，单位为Nmm； 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，单位为MPa；取并将上面表中数据M中较大的值代入公式3-3中有：MPa根据前面选定的轴的材料45号钢（调质处理）从机械设计表15-1中查得=60MPa,因此有，由此可知所设计的轴结构和选用的尺寸都是合理的。 绘制弯矩、扭矩图为了读图的方便，将弯矩图、扭矩图和轴的计算简图绘制在一起如图3-6所示。3-6高速轴弯矩低速轴：根据轴的结构图作出其计算简图如图3-7所示：2) 低速轴绘制低速轴的计算简图为了便于计算，根据轴的结构图作出轴的计算简图如图3-7所示： 图3-7低速轴计算简图 作用在大齿轮上的力N， N 轴上危险截面载荷的计算力：NNNN弯矩M：Nmm Nmm Nmm总弯矩: Nmm Nmm扭矩T： Nmm现将危险截面B处的、及M的值列于下表：载荷 水平面H 垂直面V支反力FN NN N 弯矩M Nmm Nmm Nmm总弯矩 Nmm扭矩T Nmm 按弯扭合成应力校核轴的强度由于低速轴B处的应力最复杂，是该轴上的危险截面，在进行强度校核时只需要校核该处即可。根据机械设计式15-5有轴的弯曲合成强度条件：。取并将上表中总弯矩值代入该公式中有：。根据前面选取的轴的材料45号钢（调质处理）由机械设计表15-1查得=60MPa于是有，由此可见所设计的轴在结构上和尺寸上均是可取的。 绘制弯矩图根据前面的算的数据绘制低速轴的弯矩图如图3-8所示：图3-8低速轴弯矩第四章 螺旋轴的设计计算4.1螺旋轴的结构设计 4.1.1螺旋轴的材料由于螺旋输送机工作的环境恶劣，要求轴要有较高的耐磨性和强度、刚度，因此从机械设计表15-1中选用38CrMoAl(调质)。轴的结构设计由于本螺旋输送机输送的距离较长，轴采用整体制造困难，也不经济，为了制造和装配的方便，先将轴分三段制造，然后再它们连接起来。为了提高轴的刚度及消除因为连接带来的不便，将动力轴跟螺旋轴做成一体，这样不仅减少了中间连接，提高了轴的刚度，也可以减轻由于连接过多而使的物料输送不连续的情 经济性、工艺性、适用性的角度出发，将轴的具体结构设计如图4-1所示：(a) 螺旋轴首节（b）螺旋轴尾节（c）螺旋轴中间节图4-1螺旋轴轴的结构4.2 螺旋轴尺寸设计 4.2.1 螺旋轴主要参数计算已知：螺旋输送机输送能力为10t/h，输送长度为12m,主要用于输送水泥。1） 螺旋叶片直径D由输送机设备维修问答式7-1有： （4-1）式中：Q螺旋输送机输送能力，单位为t/h； 物料综合特性系数； 充填系数； 倾角系数； 物料的堆积重度，单位为t/m3；根据螺旋输送机输送的物料查输送机设备维修问答式7-1、7-2、1-5得：=0.3，=0.0565，=1.2 t/m3。由于选用的是卧式螺旋输送机，故取=1。将Q=10t/h及以上各参数的值代入式4-1得：m，通过圆整取D=250mm。2) 螺旋节矩S由于采用的是实体螺旋，根据实体螺旋的经验公式有：。3) 螺旋轴的转速n 由输送机设备维修问答式7-2有： （4-2）式中：经验系数，查输送机设备维修问答表7-1得=35；D 螺旋直径，单位为mm；将上面两参数的值代入公式4-2得：r/min，故取标准值n=60r/min。4） 验证由输送设备维修问答式7-3有： （4-3）式中：充填系数；倾角系数（由于本螺旋输送机采用水平布置，故=1）Q 螺旋输送机输送能力，单位为t/h；物料的堆积重度，单位为t/m3；D 螺旋叶片直径，单位mm；S 螺距，单位mm；上述各参数的值代入式4-3得：mm0.3mm，故符合要求。5) 驱动功率P由输送设备维修问答式7-4有： （4-4）式中: 机械效率：W 阻力系数；输送机水平投影长度，单位m；H 出料口与进料口高度差，向上输为正，向下输为负，单位m；由输送设备维修问答表7-3查得=3.2，将上面各参数的值代入式4-4得：kW，取P=3kW6） 根据轴向定位的要求确定轴各段直径和长度由前面计算可知螺旋叶片直径D=250mm,根据经验公式有：D=4d（d为光轴的直径）则mm，取d=62mm。螺旋轴首节：12段：定位：为了满足半联轴器的轴向定位