煤炭螺旋输送机的设计

湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计煤炭螺旋输送机的设计THE DESIGN OF THE SCREW CONVEYER COAL学生姓名： 曾 毅 学 号：200841914707年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动化（7）班指导老师及职称：陈志亮 副教授学 部：理工学部湖南长沙提交日期：20 年5月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文作者签名： 年 月 日目 录摘要.1关键词.11 前言.11.1 输送机的历史和发展趋势.21.2 螺旋输送机的介绍.3 1.3 螺旋输送机的主要特点.4 1.4 螺旋输送机的工作原理.42 螺旋输送机的主要参数设计.4 2.1 螺旋直径的计算.4 2.1.1 填充系数的确定5 2.1.2 倾角系数的确定5 2.1.3 螺距的确定6 2.2 转速的验算.72.3 螺旋轴直径的计算.82.4 功率计算及电动机选型.83 减速器设计计算.10 3.1 减速器结构设计.10 3.2 轴承的选型.11 3.3 传动装置运动及动力参数计算.12 3.3.1 总传动比及各级传动比的分配12 3.3.2 各轴转速的计算123.3.3 各轴功率的计算123.4 V带的设计123.4.1 确定计算功率123.4.2 V带的带型确定与带速的验算133.4.3 传动中心距与V带的基准长度的确定133.4.4 小带轮上包角的验算133.4.5 V带根数Z的计算144 螺旋输送机机体的设计.13 4.1 机体主要部件的介绍.13 4.2 进出料口的设计.23 4.3 轴承的密封问题.245 螺旋输送机机体的安装条件、使用及维护.25 5.1螺旋输送机机体的安装条件.25 5.2 螺旋输送机机体的使用及维护.30结论.32参考文献.32致谢.33 煤炭螺旋输送机的设计学 生：曾毅指导老师：陈志亮（湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128）摘要:本设计以建筑业为背景，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运动力学分析及结构设计，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，轴径进出料口，叶片形式，中间悬挂轴承，槽体，螺旋轴的计算选型。电动机是通过螺旋输送机的功率来计算选型。减速器中齿轮通过齿面接触疲劳强度来计算，通过齿根弯曲疲劳强度验算；轴按许用弯曲应力计算法校核轴径。关键词：电动机；减速器；螺旋轴The Design of The Screw Conveyer CoalStudent:Zeng Yi Tutor:Chen Zhiliang(Oriental Science and Technology College of Hunan Agricultural University,Changsha410128)Abstract : This design to construction as the background, this required under the condition of the spiral conveyer structure for the design and calculation, the transmission system of the entire unit the movement mechanics analysis and structure design of the drive further design, and focuses on the main parts of the specific design, including screw conveyor spiral diameter, pitch, in and out of the material trunnion mouth, leaf form, and the middle suspension bearing, tub, screw axis of the calculation of the selection. Motor is through the screw conveyor power to calculate selection. The speed reducer gear tooth surface through contact fatigue strength to calculate, through the tooth root bending fatigue strength check; Axis press allowable bending stress calculation method trunnion check.Keywords：motor; reducer; Screw axis1 前言 螺旋输送机是将物料沿一定线路进行输送的设备，目前的主要类型有带式输送机、链式输送机、螺旋输送机、刮板输送机、架空索道和斗式输送机等，主要应用于矿山、饲料、食品、化肥、冶金、建材等行业物料的输送。本课题所要设计的螺旋输送机是用于煤炭的输送、搅拌和调和。螺旋式输送机作为输送机这类产品中的主要产品其发展历史悠久伴随着现代信息技术的发展已经取得很大的突破，产品发展已经日臻完善。螺旋输送机一般由输送机本体、进出料口及驱动装置三大部分组成；螺旋输送机的螺旋叶片有实体螺旋面、带式螺旋面和叶片螺旋面三种形式，其中，叶片式螺旋面应用相对较少，主要用于输送粘度较大和可压缩性物料，这种螺悬面型，在完成输送作业过程中，同时具有并完成对物料的搅拌、混合等功能。螺旋输送机与其它输送设备相比，具有整机截面尺寸小、密封性能好、运行平稳可靠、可中间多点装料和卸料及操作安全、维修简便等优点。11.1输送机的历史和发展趋势 在中国古代已经有了高转筒车和提水的翻车，那时候人们已经有了利用外力代替人工搬运货物的理念。限于当时生产力的发展状况只能限制在水力为动力的条件下；到了17世纪中，开始应用架空索道输送散状物料；19世纪中叶，随社工业革命的发生和电力的产生人类进入快速发展的时代，而各种现代结构的输送机也相继出现：1868年在英国出现了带式输送机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906年，在英国和德国出现了惯式输送机。到了二十世纪中期随着信息技术的发展，特别是周到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，输送机的性能更加完善，鞋机的行业更加广泛，逐步由完成车间内部的输送，发展到了完成企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为了物料搬运系统机械化和自动化不可或缺的组成部分。 进入二十世纪输送机将随着科学技术的发展不断地发展前进。未来的发展其实是，第一、将向大型化得方向发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达440公里以上。带式输送机的单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送机”。不少国家正在探索长距离大运量连续输送物料更完善的输送机结构。第二、扩大输送机的适用范围。发展能在高温、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、粘性物料输送机。第三、使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。如邮局所用的自动分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要求等。第四、降低能量消耗以节约能源，已成为输送机领域内科研工作的一个重要方面。已将1吨物料输送1公里作为输送机选型的重要指标之一。第五、减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。11.2 螺旋输送机的介绍螺旋输送机俗称绞龙，LS型系列螺旋输送机是一种利用螺旋叶片的旋转,推动散料延着料槽向前运动的输送设备,适宜于输送粉状,颗粒状和小块物料。 LS型螺旋输送机等效采用ISO1050-75标准，设计制造符合ZBJ81005.12-88 LS螺旋输送机 专业标准。LS型螺旋输送机直径由100mm1250mm，共十二种规格,分为单驱动和双驱动两种形式，单驱动螺旋机最大长度可达40m(特大型30m)，双驱动螺旋机采用中间断开轴结构，最大长度可达80m(特大型60m)，螺旋机长度每 0.5m 一档，可根据需要选定，螺旋机头部轴承、尾部轴承置于壳体外部减少了灰尘对轴承室的侵入提高了螺旋机关键件的使用寿命。中间吊轴承采用滚动、滑动可互换的两种结构，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。滑动轴承的轴瓦有粉末冶金、尼龙和巴氏合金等多种材料供用户根据不同的场合选用。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。吊轴承机外侧置式油杯,便于集中加油润滑。进出料口位置布置灵活,并增设电动型出料口，便于自动控制，还可根据用户要求，配置测速报警装置。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。2图1 螺旋输送机Figure 1 screw conveyor1.3 螺旋输送机主要特点 1. 承载能力大、安全可靠。 2. 适应性强、安装维修方便、寿命长。 3. 整机体积小、转速高、确保快速均匀输送。 4. 密封性好、外壳采用无缝钢管制作，端部采用法兰互相连接成一体，刚性好21.4 螺旋输送机工作原理物料从进料口加入，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。22 螺旋输送机的主要参数计算已知参数： 加料量：5T/h 物料密度：0.6T/m3 储料量:0.3T 最大输送倾角：302.1螺旋直径的计算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，其计算公式如下式所示： Q=47Dnsc(T/h)(1)式中：Q螺旋输送机输送量； D螺旋直径； n螺旋转速； s螺距； 填充系数见表1； 物料密度； c倾角系数。22.1.1 填充系数的确定物料在料槽中的填充系数对物料的输送和能量的消耗有很大的影响。当填充系数较小时，物料堆积高度较低，大部分物料靠近螺旋外侧，因而具有较高的轴向速度和较低的圆周速度。物料在输送方向上的运动要比圆周方向显著的多。运动的滑移面几乎平行于输送方向。这是垂直于输送机方向的附加物料流减弱，能量消耗降低；相反，当填充系数较高时，物料运动的滑移面很陡。其在圆周方向的运动将比输送方向的运动强。这将导致输送速度的降低和附加能量的消耗。因而，填充系数适当取小值较有利于输送物料，根据其特性对照表1，选择谷物的填充系数，则：2=0.30表1物料属性和相关参数Table1 material attribute and parameters物料密度 典型例子 填充系数 螺旋面式 特性系数K 综合系数粉状 面粉、石墨 0.35-0.40 实体 0.0415 75粉状 水泥、石膏 0.25-0.30 实体 0.0565 35粉状 谷物、木屑 0.25-0.35 实体 0.0490 50粉状 型砂、炉渣 0.25-0.30 实体 0.0600 30 2.1.2 倾角系数的确定 螺旋输送机的倾斜角度对于螺旋输送机输送过程的生产率和功率消耗都有影响。一般它是以一个影响系数的形式来体现的。倾斜输送系数见表2.螺旋输送机输送能力将随着倾斜角度的增加而迅速降低，同时，螺旋输送机布置时倾斜角度也将影响物料输送效果。因此，在满足使用条件的前提下，螺旋输送机尽量避免倾斜布置，而最好采用水平布置；若工艺需要采用倾斜布置，为了提高输送效率。倾斜角也不宜太高，一般倾斜角为2030，若一级不能满足要求。可采用多级倾斜布置。以减少损耗。其经验数值如表2所示：3表2 倾斜系数表Table2 the sheet of inclination倾斜角 0 5 10 15 20 30C 1.0 0.9 0.8 0.7 0.65 0.5根据已知参数结合2可知倾斜系数为：C=0.62.1.3 螺距的确定 由于螺距的大小与螺旋叶片的形式有关，再加之螺旋叶片用S制法，所以就有如下的结论：3 t=D.(2)结合已知条件可以确定2-1式如下所示： 5=470.30.60.6Dn (3)由(3)式可以看出螺旋输送机的输送能力与螺旋直径和转速有很大关系，其中特别是螺旋直径对输送机能力的影响更大，计算螺旋直径可以通过初选螺旋转速再计算出螺旋直径，根据长期的生产经验总结出了转速、螺旋直径和输送能力的匹配表，表3所示： 初选n=100 r/min代入（3） 算得D=0.214 圆整为215mm通过计算得到螺旋直径为D=215mm，螺旋也为215mm。4表3 螺旋直径输送量匹配表Table3 the sheet of screw diameters quantity delivered螺旋直径mm 100 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250螺距mm 100 160 200 250 315 355 400 450 500 560 630转速r/min 140 112 100 90 80 71 63 50 40 32 25输送量 2.2 8 14 24 34 64 100 145 208 300 388转速 r/min 112 90 80 71 63 56 50 40 32 25 20 输送量 1.7 7 12 20 26 52 80 116 165 230 320转速 r/min 90 71 63 56 50 45 40 32 25 20 16输送量 1.4 6 10 16 21 41 64 94 130 180 260转速 r/min 71 50 50 45 40 36 32 25 20 16 13输送量 1.1 4 7 13 16 34 52 80 110 150 2002.2 转速的验算 螺旋轴的转速对输送量有较大的影响。一般来说，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，因为当转速少过一定的极限值时，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。如下式所示： nd所以表9 螺旋面厚度Table9 spiral face thickness输送物料 输送物料 (mm)谷物 谷物 24煤、建筑材料 D=200300mm 45矿石 D=500600mm 78图3 全叶式螺旋叶片展开图Figure3 complete leaf type spiral leaf expansion figure全叶式叶片下料钢板圆周的大小，可用如下方法确定。 （m） （m）由于螺旋线L和l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DL和dl,则: .(12)由于DL=2b+dl,代人式(12)则有： 根据DL和dl的大小，可以对钢板圆周进行下料，然后再根据圆心角切开，冲压或单个的叶片，的大小为：8 (13)输送机的螺旋可以是右旋(普通的形式)或左旋的，单线、双线或三线的。实际上一般都是做成单线的，很少用双线和三线，后者只在卸车机中采用。根据披运物料的种类，螺旋选用下列结构的一种：当输送流动性好的干燥小颗粒物料或粉状物料时，宜于采用全叶式叶片的螺旋(图4a)，当输送块状的或粘滞性的物料时，宜用带式螺旋(图4b)，当输送有压缩性的物料时，则用叶片式的(图4c)或齿形(图4d)螺旋。8图4 螺旋叶片形状Figure4 spiral leaf shape a全叶式；b带式；c叶片式；d齿形 螺旋输送机悬挂轴承用的典型轴瓦材料有：软金属、青铜及巴氏合金等，硬质合金及硬铁；耐磨材料；木材，实体的或层压的塑料。 对用于有磨琢性的物料常常采用硬铁轴瓦，一般都是采用布氏硬度超过400的铸造白口铁。淬火的钢制联接轴一般常采用冷加工，低碳钢的轴要渗碳及热处理达到洛氏硬度5060。8螺旋输送机螺旋槽体的主要类型列于图5中。大部分截面为“U”形的钢制槽体，长度为3000或3660mm。根据使用要求可以提供各种尺寸、厚度的螺旋槽体，可用平法兰或角铁法兰联接。法兰联接不但可以防尘而且更为经济，因此尽可能制成带有法兰的槽体。 一般情况下，螺旋槽体均有顶盖。必要时顶盖可制成防尘型。顶盖是由薄钢板制成，可以用螺栓连接也可以用弹簧卡子紧夹在螺旋槽体上。下面介绍螺旋槽体的主要类型，见图5。角钢法兰的“U”形螺旋槽体。角钢法兰的U形螺旋槽体是最常用的。顶部法兰是用重型结构角钢制作并与螺旋槽体的上部边棱平焊而成。端面法兰用靠模焊接并保证与相邻的槽体端面对准。折边法兰的“U”形螺旋槽体。顶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。端面法兰用靠模焊接并保证与相邻的槽体端面对准。8双折边法兰的“U”形螺旋槽体。顶部法兰是由同一块钢板经双折边加工而成的槽体。这大大增加了槽体的强度与刚度。当与带法兰的顶盖连接时并加以适当的衬垫材料，可做到有效的防尘密封。9槽钢“U”形螺旋槽体。槽钢“U”形螺旋槽体适用于输送机支承间距要求长的场合。槽体的上边由结构槽钢制成，可用螺栓或弹簧卡子与下部半圆形截面的槽体连在一起。活动底的“U”形螺旋槽体。这种类型的螺旋槽体适用于要求快速、方便地接触到输送机内部的场合。活动底的U形螺旋槽体由上部刚性的槽钢与下部半圆形截面槽上体所构成，半圆形截面槽体的一边为铰接面，另一边则采用弹簧卡子夹紧或其他形式能快速打开的连接装置。9折边法兰加宽的螺旋槽体。这种类型槽体主要用于粘滞的或轻度粘稠的物料，常与带式输送机一起应用。顶部的法兰是由和槽体同一块钢板折边加工而成。端面法兰用靠模焊接并保证与相邻的槽体端面对准。 标准管状槽体。管状槽体可以防尘、防雨水、刚度大并可使整个截面内均充满物抖。标准管状槽体是用钢板卷成并在接给处连续焊接。 折边法兰对开管状槽体。这种形式的槽体类似于角铁法兰槽体，但法兰是由半圆形槽体的同一块钢板桥边加工制成，两个半圆形槽体用螺栓连在一起就构成了一个完整的刚性的、重量轻的管状槽体。9 矩形槽体。矩形槽体适合于磨琢性强的物料。允许物料滞留在榴底，这样可以防止物料和槽底的直接摩擦。带有夹套的槽体。这种形式的槽体由加工好的夹套连续地焊接在普通结构的槽体上，其上焊有换热介质的进出口管。这种槽体广泛用于加热、冷却成干燥物料。夹套中的隔板使循环水较好地分配面强化热交换效果。螺旋输送机是一种连续的物料输送机械，由于连续运输机在工作原理、结构特点、输送物料的方法和方向以及其他一系列特性上各有不同，因此种类繁多。在螺旋输送机设计中，主要是根据输送物料性质、输送量、输送距离、输送倾角、螺旋转速确定螺旋输送机的生产率和功率。设计参数主要有两类，一类为设计常量，它是根据客观规律，具体条件所确定的已知数据或者是预先给定的参数。另一类为设计变量，它是设计中可变化的需要确定的结构参数。由于制砖原料多种多样，而且原料的特性随原料的种类、产地、湿度以及备料净化方式及效果等各种因素的不同而改变，因此，在确定螺旋输送机的主要参数时，要从其输送机理、物料的特性等方面入手，尽可能进行多种试验，取得一些设计参数，才能设计出符合物料特性的螺旋输送机。9图5 螺旋输送机螺旋槽体的形式Figure5 screw conveyor spiral slot form(a)角钢法兰