无级变速螺旋给料器设计【5张图/28500字】【优秀机械毕业设计论文】

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A3-出料口.dwg

A3-槽体.dwg

A3-螺旋体.dwg

A3-装配图.dwg

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关键词：: 无级变速螺旋料器设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,49页,28500字左右.
设计任务书一份.
开题报告一份.
外文翻译一份.

图纸共5张,如下所示
A3-装配图.dwg
A3-槽体.dwg
A3-出料口.dwg
A3-进料口.dwg
A3-螺旋体.dwg

目录
1. 引言………………………………………………………（1）
2. 螺旋给料器概述
2.1 螺旋给料器的基本结构………………………………………………(2)
2.2 螺旋给料器的类型……………………………………………………(3)
2.2.1 水平螺旋给料器………………………………………………………(3)
2.2.2 倾斜螺旋给料器………………………………………………………(3)
2.2.3 垂直螺旋给料器………………………………………………………(4)
2.3 螺旋给料器的特点……………………………………………………(4)
2.4 螺旋给料器的研究现状………………………………………………(4)
2.5 螺旋给料器的发展趋势………………………………………………(5)
3. 螺旋给料器工作原理及主要构件的设计和选用
3.1 水平螺旋给料器的工作原理…………………………………………(6)
3.2. 螺旋体…………………………………………………………………(7)
3.2.1 螺旋叶片………………………………………………………………(7)
3.2.2 螺旋轴 ………………………………………………………………(11)
3.2.3 轴承 …………………………………………………………………(12)
3.2.4 机槽 …………………………………………………………………(13)
3.2.5 驱动装置 ……………………………………………………………(17)
4. 水平给料器工作过程分析
4.1 物料的运动分析和叶片的设计…………………………………………(19)
5. 总体设计计算
5.1 被输送物料的名称及特性 …………………………………………(27)
5.2 选型要求 ……………………………………………………………(27)
5.3 螺旋给料器的设计计算 ……………………………………………(27)
5.3.1 确定螺旋直径 D ……………………………………………………(30)
5.3.2 确定螺旋转速 n ……………………………………………………(30)
6. 总体尺寸设计
6.1 LS 螺旋给料器的外形及尺寸 ……………………………………(31)
6.2 附件尺寸 ……………………………………………………………(31)
6.2.1 进出料口 ……………………………………………………………(31)
7. 无级变速器
7.1 变频调速器 …………………………………………………………(33)
7.1.1 变频调速器的基本原则 ……………………………………………(34)
7.1.2 变频调速器的工作原理 ……………………………………………(35)
7.2 变频调速器的选型 …………………………………………………(37)
7.2.1 变频调速器的选用原则 ……………………………………………(37)
7.3 变频调速器的特点 …………………………………………………(41)
7.3.1 变频调速器优点 ……………………………………………………(41)
7.3.2 变频调速器的缺点 …………………………………………………(45)
结论 ………………………………………………………(47)
参考文献 ………………………………………………………(48)
致谢 ………………………………………………………(49)

无级变速螺旋给料器的设计

摘要：螺旋给料器是一种常用的没有挠性牵引构件的连续输送机械，是现代化生产不可缺少的重要机械设备之一。广泛应用于各行业，如建材、化工、电力、冶金、煤炭、粮食等行业。适用于水平和倾斜输送粉状、粒状和小块状物料。不适用于输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。螺旋给料器由料槽、螺旋体、轴承及驱动装置组成。螺旋体由两端轴承和中间悬挂轴承支承，由驱动装置驱动。无级变速是指通过改变交流电频率来调节电机的转速，从而改变速度的快慢。而在调速的过程中，具有冲击小、平缓的进行换速，是一种理想的高效率、搞性能的调速手段。能够满足工程生产中的要求，还能够减轻工人的劳动强度，提高生产率，实现物料输送过程的机械化和自动化。
此次设计使用优化思想和方法，通过对给料器完整的设计计算使得输送量和效率得到较合理的匹配，输送性能和传输能力的主要参数分析和使用与改善在生产上的实用合理性。课题对螺旋给料器的设计研究的方法、理论分析结合起来，对整机进行全面的性能、参数的影响深入研究。根据选型要求，设计参数选择的原则和方法鉴定确定该机为LS型螺旋给料器。优化螺旋叶片，结合实际完成的工作目标经过计算后采用右旋弯曲母线螺旋面满面式叶片，确定最合理的填充系数即进料量、螺距大小等。采用变频调速器或调速电机，使螺旋给料器应用中提高劳动生产率、改善质量、提高设备自动化程度等。

关键词：无极变速螺旋给料器变频器

指导老师签名：

Design of continuously variable speed screw feeder
Student name :Lin Juan Yi Class: 0781051
Supervisor :Zhang Xu Kun
Abstract: Screw feeder is a common continuous conveyor that has not flexible traction, it is one of the important and indispensable manchinery and equipment .Widely used in warious industries, such as building materials, chemicals, power, metallurgy, coal, grain etc. Apply to horizontal and inclined conveying powder, granular and small bulk materials. Does not apply to transport perishable, viscous, easy caking materials. Screw feeder make up of trough, spirocheres, bearings and drive components. Spirochete is supported of both ends of bearings and the middle suspension of bearings, divern by the dive. Continuously Variable Transmission is adjusted motor speed by changing the frequency of AC, thus changing the speed. In the speed of the process, with the impact of small, gentle to exchange rate, it is an ideal high-efficiency and high-performance speed control means. It can meet the engineering requirements of the production and can also ruduce workers labor intensity, improve productivity, to achieve material handling process mechanization and automation.
The design uses ideas and methods of optimization, through the feeder allows the complete design and calculation of transmission capacity and efficiency of a more reasonable match, transmission performance and transmission capacity of the main parameters of the analysis and use in the production and improvement of practical rationality. Subject to the design research methods of screw conveyor, theoretical analysis combined the performance of the machine to conduct a comprehensive, parameters of in-depth study. According to model selection, design parameters to determine the principles and methods of identification of aircraft for the LS-type screw conveyor. Optimization of spiral blades, combined with the actual completion of work objectives through the calculated use of R-bend helical sounded style blade, to determine the most reasonable fill factor that is feeding quantity, pitch size. With frequency converter or motor, so screw conveyor applications to improve productivity, improve quality, increase the degree of automation equipment.
Keyword: Infinitely variable Spiral Feeder Inverter
Signature of Supervisor:

毕业设计（论文）任务书

I、毕业设计(论文)题目：

无级变速螺旋给料器的设计

II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：

1．产量：0.6～10吨/时；
2．螺旋输送机直径：300mm；
3．螺旋输送机：2600 mm；
4．采用变频调速器或调速电机；
5．电机功率：1.5kW。

III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：
1．查阅资料，英文资料翻译（2周）1月3日～1月17日
2．撰写开题报告（1周）1月18日～1月23日
3．设计并绘制无级变速螺旋给料器的设计装配图（5周）2月21日～3月27日
4．绘制主要零件图若干张（4周）3月27日～4月23日
5．编写设计计算说明书（毕业论文）一份（3周）4月25日～5月21日
6．毕业设计审查、毕业答辩（1.5周）5月23日～ 6月2日

Ⅳ 、主要参考资料：
[1] 璞良贵，纪名刚主编.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社，2001
[2] 金国淼等.输送机械设计选用手册（上、下）. 北京：化学工业出版社，2002.7
[3] 徐灏主编，机械设计手册.北京：机械工业出版社，1995.12
[4] 李克永.化工机械手册. 天津: 天津大学出版社，1991.5
[5] Bathala C. Redlaty, V. S. Muvthy, Madaboosi S. Ananth, Chamarti D. P. Rao. Modeling of continuous Fertilizer Cranulation process for control. Part. Part. Syst. Charact 15(1998):156-160

无级变速螺旋给料器设计

内容简介：: 毕业设计（论文）外文文献翻译题目无级变速器中摩擦环的应力分析专业名称机械设计制造及其自动化班级学号 078105101 学生姓名林娟伊指导教师张绪坤填表日期 2011 年 01 月 15 日 5 (2000) 213225of in 7030, of a in a is of is of to of is by by on of is ed of By a of is on a on of mm is is to by ed ( 2000 of a Di!in di!In of a is A a is of be by on a of be to is VT is A of a a is 1. 0/$ 2000 S 0 1 6 8 - 8 7 4 X ( 9 9 ) 00065of mm)d of s (N)h mm)k N mm)r of mm)x,y,z of 9e!2. VT of et 3,4. of is to 5,6. of VT 7 in VT is et 8 by to to 9. It to a at in a to of is of In be of be be 10 to of to a of on In EM in to EM of be in 11. 5 (2000) 2132251. VT a is a of on An nd is of a of AO is to of 1 on of a b2 in b2 to of to of 2 , on to is by is ed by to to of by s as N*F&/k, (1)of lis 12. s et 13. a a VT im 14. In 5 (2000) 213225 2152. of 3. of on of h) of 1120 45160 80216 S. 5 (2000) 2132254. of a a is to is on a to of of .1 .A of is of on on s 15. on is of of at of of It is It is so as to de#is to is as a 5). in of at a to to to in a in of In be in to a is in of of di!on of of is of do 5 (2000) 213225 2175. as a (2) is of h to is by )k is !)to be r/d(8 q. (5),3/d8 q. 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S. on a on a at 9 (1998) 117122.5 J. F. 285(1996) 441.6 M. F. of a VT as a 7,n 3, 1997, 391394.7 M. F. of a 8, n 1998, 336341.8 Y. A. K. Y. M. Y. on of 1998, 855861.9 C. A. F. by of 4 (1994) 2732.10 C. S. A of on 2 (1990) 185190.11 M. EM by J. 4 (1993)107113.12 T. Y. R. A. E!of on of 7 1304, 1998, 1118.13 H. C. W. M. P. (1998) 176195.14 H. J. of a 9(1994) 865867.15 s 1989, 233343.16 li!s, 1998, 719 5 (2000) 213225 2251 无级变速器中摩擦环的应力分析计与制造研究所，史蒂文斯技术学院，赫德森城堡，霍博肯，新泽西州 07030，美国摘要在无极变速器（摩擦环最常见的失效模式是疲劳失效。此研究的主要目的是确定这种失效的原因并改善环的形状。这种环是仿照有限元法（解析公式生成的圆环。计算表明，在与环的接触表面上存在很高的内应力。修改环的形状是为了获得环的最佳形状和尺寸。根据有限元法分析，在环的螺旋槽内侧，其表面应力有所下降，但槽附近的应力增加与否主要取决于槽半径大小。经过分析和优化处理，用维数为 R=为槽半径进行计算和检测。通过测试修改环发现，疲劳失效有所减小。 2000 年埃尔塞维尔科学有所有版权。关键字：无极变速器；形状优化；有限元模型的参数化 1. 简介企业想要快速发展必须了解许多与其相关的机制。这里有一种被称为无极变速器（制的可变速度和扭矩比的机制类型。这些不同类型的动器已经在各行业中应用多年了。其中可变金属链带驱动器是众所周知的。在这项研究里，对用一个圆锥和钢圈装配来牵引的驱动器进行了研究。一个用钢圈制成的动器因为环结构简单、成本低所以价格便宜。但是，高扭矩无法通过摩擦驱动器来传递。由于法向力是通过圆锥和圆环的相互摩擦约束而获得的，随着时间的推移，观测到一种被称为点蚀疲劳失效的类型。关于文献是非常少的。一个可变的金属 V 带驱动器的性能特点，也有类似的组装和性能特点，由文献【 1】出。文献【 2】中卡拉姆对速比，传递扭矩，和可变金属 V 带传动摩擦系数的影响进行了分析。文献【 3,4】中桑原等人对动力传导机构进行了研究。为了获得运动系统的预测真实性对链摩擦传动的运动进行模拟【 5,6】。在列车自动驱动系统中，波许和菲佛【 7】对链传动非线性动力学进行了研究。另一项对研究是由竹本等人进行的。文献【 8】是关于金属2 之间相互碰撞所引起的噪声问题。在有限元法（基础上，新的优化程序已经从生物传输优化机制发展到了机械工程【 9】。这意味着，在一段时间内，任何生物负载体的应力趋于恒定得以证实。因为应力集中会导致失效所以无法承受高应力，所以在负载区中浪费了材料。因此，轻量化设计的原则是以自然结构形状为主要标准的。在某些情况下，几何约束应考虑机器的运作问题，因此几何学变得比重量因素更为关键。在一些计算机辅助优化（法的原则中可以使用，但是必须加以考虑某些几何约束。这个方法由伯克哈迪特【 10】开发，用以如何减小表应力从而改善高负载部件的同质化问题。在实际负载和边界条件下，用有限元（动应力第一法则与有限元模型来计算。这种应力分布会导致形状的变形，之后改进的有限元（动应力的峰值将减小并被同质化。卡斯帕将一些优化方法与一般数值领域计算方法如有限元（算方法【 11】相结合来讨论。在这些关于制的报道中，有一个是关于金属环承受高应力而导致疲劳失效的问题。一个关于轴向应力的近似解被计算出来。为了得到应力分布，运用了有限元分析。修改环的设计应用于的混合和曲线拟合程序集成中。修改方案检测到疲劳失效有所减小。专业术语 A 横截面面积 ( 宽度（ d 直径（ E 弹性模量（杨式模量）（法向力（ N） h 质心距离（ k 常数 M 弯矩（ N R 槽半径（ r 半径（径向力中心轴半径（质心轴半径（ x， y， z 坐标 u 摩擦系数 v 泊松比大应力（轴向应力（ 3 2. 该机制的说明图一中在滑轮电机轴机制中有两个摩擦锥，和在轴向上的固定是自由的。在规定的范围内可移动。因为他们是相互连接的，所以他们的移动距离一样。等轴侧视图和制图分别为图 2 和图 3。相对于滑轮，在不同位置上环的速度比中的最小值和最大值会有所不同。扭矩是通过圆锥和钢圈相对滑动形成的接触线来传递的。考虑到所给预应力在圆锥和钢圈的接触点上，在摩擦面上的法向力就可以满足。对于无滑动的滚动，法向力和摩擦力与摩擦系数有关，如下： /（ 1）假设摩擦系数都为【 12】。埃尔森等人审查基于库伦公式的其他模型【 13】。对于类似的机制， 14】对金属 V 带无级变速器的 V 带特性进行了研究和实验解析。在这项研究中，不是用金属然部分材料的屈服应力要比环上的最大应力值高，导致在机制运行中出现了由疲劳造成的损坏。许多点蚀发生都比预想的大出了表 1。图 4为已损坏的钢圈图片。图 1 4 图 2 无级变速器械的等轴侧视图图 3 该无级变速器机制图 5 表 1 环接触面的损伤图 4 已损坏的钢圈图片 3. 应力环的计算式【 15】计算出了圆环上的法向应力的近似解。环公式是基于以下的假设。 1. 环的横截面与曲率平面相对称。 2. 所有载入值都在横截面质心的径向位置。 3. 大于弹性极限的应力是无效的。 4. 圆的稍为变形不算是很严重的变形。 5. 变形的主要原因是弯曲。图 5 是把环作为弯曲梁获得的检测值。对于弯曲平面曲线中截面的每一段法向应力都会通过质心并对其影响，一切应力 V 和径向截面相平行，并在曲线平面内形成一条弯曲的 M 对。此外，曲梁上的径向应力趋于平衡。当曲梁在起始曲率处弯曲，而平面部分仍然保持为平面，由于梁内外的纤维长度不同，因此，部件应变和应力的分布都不是线性的。中心轴没有通过截面中心，所以6 直梁公式不适用。轴向应力的值可以表示为：（ 2）图 5 环作为弯曲梁其中应用公式如下：（ 3）细环，常数 2 （ 4）从质心轴到中心轴的距离可以用 8d/r R 式（ 5）和 8/ （ 6）来计算。 n /（ 5） c （ 6）显而易见，式 6 的误差率为 4%5%之间，其中为质心轴横截面的瞬时转动惯性面积。环被认为是超静定梁，并用来分析卡式第二定律。 7 4. 有限元模型的详细介绍何模型建立环的有限元模型是为了观察其应力分布。这种模型是在参数化分析基础上建立的。把一个实体模型作为一个三维几何体来编制。对具有对称条件的模型进行简化，并只用 1/8的部分进行分析（图 6）。环的初始尺寸如下（图 7）： 05 2限元模型的参数包括一个环内槽的参数，表 2. 图 6 对称环 8 图 7 环的尺寸表 2 限元素类型和材料特性选择一个八节点四面体“固体 73”元素来进行分析。这种类型的元素用来给固体结构进行三维建模，其定义是八节点中每个节点都有六个自由度：节点在于此类元素在三角形四面体变质的时候具有较高的失效率，。所以应用这类元素的四面体项，可以观测到许多元素的数目就增加到了可以看到其最合适的收敛区间（图 8）。用 050 钢作为材料。制造后，环被硬化，用弹性模量 E=200泊松比v=计算。当水淬和回火温度为 900 F 时这种材料的屈服强度为 6906。用载荷和边界条件在边界条件下的应用如下：至少有一个为 90 法向力用于传递扭矩，弯矩为 M=21000 个法向力在接触线上的载荷分布为 9 为在表面节点上采用对称边界条件（图 9）。 9 5. 改性环和槽半径优化经过对初始环分析，观测到在接触线上的高应力区域。应力值小于弹性极限，但经过长时间的作用，在预测领域内观测到由疲劳造成的损坏。为了减小应力区域，必须修改环的横截面。图 8 为初始环模型预测冯图 9 环上的边界条件 10 图 10 预测冯由于计算机辅助设计（术在有限元软件中的使用，在直观设计，经验设计和中间结构设计到最后设计阶段，给设计任务和分析提供了方便。利用数据库管理系统，设计者可以结合有限元分析，优化和完成工程绘图设计。使用有限元软件，有一个参数化建模模块和优化功能。一个拥有小尺寸元素参数的二维模型，这种模块可以用来寻找最佳解决方案。但对于三维模型部分必须用一些新的优化程序。修改环应用在序和曲线拟合集成中。为了分散应力集中，内外槽沿环旋转。应力的均布如人们所期望的一样。通过设置半径变量，对环内部（ 1），环接触面（ 2），和环外部（ 3）进行了勘测。如图 7 所示。从分析结果中发现，随槽半径的增加，应力集中移动到了内部区域（图 10）。有一半环槽的表面应力比没有环槽时减小了 3是随着槽半径的不断扩大，槽的应力集中反而会增大（图 11 11 图 11 预测冯图 12 预测冯图 13 预测冯为了找到最佳的槽尺寸，发现了曲线拟合方程 7）和 8），还有一个交叉点。 1 2 (7) m (8) 经过优化，当槽半径为 R=，在接触线和环内部的最大应力值为 263 14）。 12 图 14 最大趋势曲线。接触应力和内表面应力与槽尺寸三种被测方案和疲劳破坏的减小（表 3）表 3 点蚀数 6. 结论经过对无级变速器摩擦环的分析，通过有限元模型的参数化优化编制，内部高应力减小到临界水平。在接触面内设计一个环槽来减小应力集中。为了探讨有限元模型的三维结果，使用了新的优化程序。序和曲线拟合集成用来修改环的截面形状和尺寸。为了找到最佳预测半径，对最大应力曲线进行了研究。发现当槽半径为R=为最理想的情况。为了便于样板制造，在编制中使用 R=2 致谢此研究工作所提交的文件是 1998在伊斯坦布尔技术大学，土耳其和美国设计与研究制作所完成的。作者很感谢土耳其（北约科学与技术研究委员会的支持。作者很感谢生，生和生他们的协助，并想感谢作社给予许可，发表这篇文章。特别要感谢那些评审。 13 参考文献 1 of a J. 110 (1988) 4722 A. D. A of (1992) 3193 S. T. . VT a in of 8 1998 494 S. Y. T. S. on a of on a at 9 (1998) 1175 J. F. 285(1996) 441. 6 M. F. of a VT as a 7,n 3, 1997, 3917 M. F. of a 8, n 1998, 3368 Y. A. K. Y. M. Y. on of 1998, 8559 C. A. F. by of 4 (1994) 2710 C. S. A of on 2 (1990) 18511 M. EM by J. 4 (1993) 10712 T. Y. R. A. E!of VT on of 7 1304, 1998, 1113 H. C. W. M. P. (1998) 17614 H. J. of a 9(1994) 86514 15 s 1989, 23316 1998, 719 学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：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。本人授权南昌航空大学科技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。作者签名：日期：导师签名：日期：毕业设计（论文）题目：无级变速螺旋给料器的设计系别航空工程系专业名称机械设计制造及其自动化班级学号 078105101 学生姓名林娟伊指导教师张绪坤二 O 一一年五月毕业设计（论文）开题报告题目无级变速螺旋给料器的设计专业名称机械设计制造及其自动化班级学号 078105101 学生姓名林娟伊指导教师张绪坤填表日期 2011 年 01 月 20 日一、选题的依据及意义：螺旋给料器简称搅龙，是一种常用的没有挠性牵引构件的连续输送机械，利用工作构件即螺旋的旋转运动，使物料均匀向前输送，是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一。主要用来输送各种粮食、油料及其他物料，在输送过程中也可完成一些加工。它的特点是结构简单耐久，体积小而紧凑，操作管理方便，使用安全可靠，密闭性好，物料不易抛散，灰尘不易外扬；可以水平安装，也可以倾斜和垂直安装，转速可在很大范围内变化。其缺点是易使物料破碎，消耗功率比其他输送装置高 50 90，要求给料均匀。尽管如此，由于它能够减轻工人繁重的体力劳动，提高劳动生产率，实现物料输送过程的机械化和自动化，目前，它仍是粮食和油脂工厂应用最广泛的物料输送器。螺旋给料器种类很多，按其安装形式可分水平式、倾斜式和垂直式，结构基本相似。垂直螺旋输送器下面有水平送料器，上部出口处为了避免阻料而装有卸料板。螺旋方向有左旋和右旋，可根据物料所要求的输送方向来定。随着现代化工业的不断发展，螺旋给料器已经成为国民经济各部门生产过程中的重要组成部分，正朝着长距离、大运量、高速度方向发展。而传统的机械设计方式主要是以经验、感性、静态手工式劳动为基础的设计方法，已经不能满足现在的设计要求了，必须采用现代化的设计方法来对给料器系统进行设计。现在，各界越来越重视对螺旋给料器的研究，国内外在这方面的的研究也很多，并有很多成功的例子。但是，我国在这方面的研究还很欠缺，和外国相比，有一定的差距，还有很大的发展空间。所以根据实际需要设计出能满足工程需要的同时，具有通用化的螺旋给料器，使其更实用，更经济，是未来的一个方向。此次的设计基于这样的思想，开始了对无极变速螺旋给料器的设计。二国内外研究概况及发展趋势 (含文献综述 )：螺旋给料器的发展，分为有轴螺旋给料器和无轴螺旋给料器两种型式的发展过程。有轴螺旋给料器由螺杆，板，进，出料口和驱动装置组成，一般有水平式、倾斜式和垂直式三种。而无轴旋给料器则采用螺杆改为无轴螺旋，并在构简单，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槽中进行。一般来讲，我们平常所指的螺旋给料器都指有轴型式的螺旋给料器。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，而无轴螺旋给料器则是一种较好的解决方法。螺旋给料器在我国研制较早，是一种重要又具有代表性的旋转类型的连续运输机械。在各种不同类型的连续运输机械中，应用螺旋给料器可以将物料在一定的输送线路上，从装载地点到卸载地点以恒定的或变化的速度进行输送，还可以形成连续的物流或脉动性的物流，即从最初的供料到最终的卸料之间可以形成一种物料的自动连续的输送。螺旋给料器的种类很多，如有大倾角螺旋给料器、复式螺旋给料器、无轴螺旋给料器等等。我国生产制造的螺旋给料器的类型较多。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，螺旋给料器的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离螺旋给料器的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离螺旋给料器成套设备、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，并对螺旋给料器的减速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动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。但是，我国螺旋给料器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给料器的关键元部件及其功能。而国外对这方面的研究比我国更具先进性。特别是关键核心技术上的差距，我们和国外的技术水平还存在一定的差距。如在自移机尾、高效储带与张紧装置等方面与外国存在很大的差距；在可靠性、寿命上、控制系统上等的差距。螺旋给料器未来的发展方向：、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，可以较大程度提高给料器的使用寿命。旋给料器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给料器急待解决的难题和发展方向。来的螺旋给料器应与电脑密切联系，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。了克服水平和垂直螺旋给料器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给料器，弹簧给料器等。另外其他各种给料器也应为了实现空间可弯曲输送研制新的机型。着大型化发展。使用螺旋给料器，结合各种连续给料器械，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。前，螺旋给料器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、粘性物料的螺旋给料器。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给料器，而螺旋给料器对于解决这个难题，无疑具有很大的优势和发展空间。三研究内容及实验方案：研究内容为： 1产量： 10吨 /时； 2螺旋给料器直径： 300 3. 螺旋给料器长度： 2600 4采用变频调速器或调速电机实现无极变速； 5电机功率：实验方案：根据所给的原始资料，查找相关书籍，在网上查找相关资料，了解螺旋给料器的原理，组成部分等，确定所要设计的螺旋给料器的机型，要运送的物料等（经过查找资料，分析过后，在煤碳方面螺旋给料器与国外的还有一定的差距，所以此次设计输送的物料定为煤粉，设计的给料器为找到相关的参考参数、资料，计算所需要的各种参数值，比如螺旋轴的设计计算，螺旋给料器的外形尺寸计算，驱动装置的选择，轴承的选择，进出料口装置的选择计算等。根据计算的值进行组合、优化，结合真设计等软件进行设计，看能否达到工程需要的要求，如果满足，则进行螺旋给料器各部分零件和装配图的绘制，然后编写产品说明书。如果没有满足，则进行进一步的设计，优化，直到满足工程要求。四目标、主要特色及工作进度螺旋给料器作为冶金、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、操作安全方面及制造成本低等优点使其拥有广泛的应用。虽然螺旋给料器在各方面领域的应用都很广泛，但是煤炭运送方面还是存在不足，为了不断更新、优化螺旋给料器的研究，让螺旋给料器的发展更适应快速发展的生产。此课题就是根据所给设计任务要求，设计一个无极变速螺旋给料器，经过查找资料，分析，设计的是螺旋给料器，输送的物料为煤粉。所设计的螺旋给料器不但要满足工程生产中的需求，又能减轻工人们繁重的体力劳动，提高劳动生产率，实现物料输送过程的机械化和自动化生产。其特色是：设备结构简单、横截面尺寸小、密封性好、工作可靠、制造成本低，输送方向可逆向，也可同时向相反两个方向输送。能实现无极调速，根据工作需求可调节物料的流量，实现加速、减速或匀速输送。工作进度： 1查阅文献、英文资料翻译； 2 周 2 撰写开题报告； 1 周 3. 设计并绘制无极变速螺旋给料器的设计装配图 5 周 4绘制主要零件图若干张； 4 周 5编写设计计算说明书（毕业论文）一份 3 周 6. 毕业设计审查、毕业答辩；五参考文献 1濮良贵机械设计北京：高等教育出版社， 2001 2金国淼等、下）学工业出版社， 3徐灏主编北京：机械工业出版社， 4李克永天津：天津大学出版社， 5李方国北京：电子工业出版社 ,2007 6廖念钊等北京：中国计量出版社 ,2006 7李克永天津 : 天津大学出版社， 8洪致育连续运输机北京 :机械工业出版社， 1981 9 孙桓等北京：高等教育出版社， 2001 10运输机械设计选用手册编委会北京：化学工业出版社， 1999 11机械设计手册编委会编著行本械工业出版社，无级变速螺旋给料器的设计学生姓名：林娟伊班级： 0781051 指导老师：张绪坤摘要：螺旋给料器是一种常用的没有挠性牵引构件的连续输送机械，是现代化生产不可缺少的重要机械设备之一。广泛应用于各行业，如建材、化工、电力、冶金、煤炭、粮食等行业。适用于水平和倾斜输送粉状、粒状和小块状物料。不适用于输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。螺旋给料器由料槽、螺旋体、轴承及驱动装置组成。螺旋体由两端轴承和中间悬挂轴承支承，由驱动装置驱动。无级变速是指通过改变交流电频率来调节电机的转速，从而改变速度的快慢。而在调速的过程中，具有冲击小、平缓的进行换速，是一种理想的高效率、搞性能的调速手段。能够满足工程生产中的要求，还能够减轻工人的劳动强度，提高生产率，实现物料输送过程的机械化和自动化。此次设计使用优化思想和方法，通过对给料器完整的设计计算使得输送量和效率得到较合理的匹配，输送性能和传输能力的主要参数分析和使用与改善在生产上的实用合理性。课题对螺旋给料器的设计研究的方法、理论分析结合起来，对整机进行全面的性能、参数的影响深入研究。根据选型要求，设计参数选择的原则和方法鉴定确定该机为螺旋给料器。优化螺旋叶片，结合实际完成的工作目标经过计算后采用右旋弯曲母线螺旋面满面式叶片，确定最合理的填充系数即进料量、螺距大小等。采用变频调速器或调速电机，使螺旋给料器应用中提高劳动生产率、改善质量、提高设备自动化程度等。关键词：无极变速螺旋给料器变频器指导老师签名： of i 0781051 u is a it is of in as to to up of is of of of by is by C, In of of to it is an It of to of of of a of of in of to of of to a of to to of of of of to is or so to of 南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 1. 引言本次设计课题是无级变速螺旋给料器，刚接触时，脑海中找不到与之相对应的图片、资料，所以，很茫然。为了能更好的了解这个课题，我查看了一些相关书籍，也在网上找到了一些相关的资料。但是都只是一般介绍，没有很细的资料。另外，由于在学校中很少与在实际生产运用中的机器接触，即使通过书籍见过相关描述，也不能很好的了解和描绘那些图片，所以，在这样的情况下，只能摸索着前进。当然了，通过对书本和网上的资料进行整理，慢慢了解并开始着手设计。螺旋给料器的构造及其工作原理均与螺旋输送机相似，不同之处主要是螺旋给料器的输送距较短。所以了解螺旋给料器，可以通过了解螺旋输送机来分析。螺旋给料器是一种常用的没有挠性牵引构件的连续输送机械，是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一。广泛应用于各行业，如建材、化工、电力、冶金、煤矿炭、粮食等行业，适用于水平或倾斜输送粉状、粒状和小块状物料，如煤粉、灰、渣、水泥、粮食等，物料温度小于 200 。螺旋给料器不适于输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋给料器输送，使物料不与螺旋给料器叶片一起旋转。旋转力是物料自身重力和螺旋给料器机槽内壁对物料的摩擦阻力。螺旋给料器旋转轴上焊的螺旋叶片，叶片的面型根据输送物料的不同有满面式面型、带式面型、月牙式面型和锯齿式面型等型式。螺旋给料器的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力，在机长较长时，应加中间吊挂轴承。螺旋给料器有水平式、倾斜式和垂直式三种。根据不同的设计要求选择合适的类型。本次课题设计的要求是螺旋输送机直径为 300旋输送机长度为 2600用变频调速器或调速电机实现无极调速，电机功率为据对资料的分析，确定输送的物料为煤粉，选择的是螺旋输送机。在这个快速发展的今天，传统的设计方法已经很难满足设计要求，但是若运用优化设计方法，可以减小误差以致满足设计要求。所以，在传统的方法上，结合优化设计方法和现代常用的各种二维、三维软件，便于设计，使设计简单化。我国在螺旋给料器这方面和外国的研究发展还存在一定的差距，所以在设计的过程中要使设计方案不但满足工程上的需要，还要减轻工人的劳动强度，提高生产率，最好是能应用在多方面，而不是单一化的机床设计。基于这样想法，开始了本次课题设计。南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 2. 螺旋给料器的概述螺旋给料器是一种常用的没有挠性牵引构件的连续输送机械。输送机械有很多类型，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。连续运输机械按照用途分为通用输送机械、专用输送机械和辅助输送设备；按照输送的对象可分为输送散粒物料、输送成件物品和输送人员三类；按照安装形式可分为固定式，移动式和移置式三类；按照输送机的传动特点和结构形式的不同可分为有挠性牵引构件的和无挠性牵引构件的两类 ;按照连续输送机械输送机理可分为机械式和流体式两类；此外输送机械还可分为辊式、链式、轮式、胶带式、滑板式及悬挂式等多种。螺旋输送机在我国研制较早，是一种重要而又具有代表性的旋转类型的连续运输机械。在各种不同类型的连续运输机械中，螺旋输送机是属于没有挠性牵引构件的连续输送机，利用工作构件即螺旋体的旋转运动 ,使物料向前运送。螺旋给料器适用于短距离输送物料，应用螺旋给料器可以将物料在一定的输送线路上，从装载地点到卸载地点以恒定的或变化的速度进行输送，还可以形成连续的物流或脉动性的物流，即从最初的供料到最终的卸料之间可以形成一种物料的输送流程。螺旋给料器可沿水平、倾斜（小于或等于 20）或垂直方向上输送物料，主要分为水平螺旋给料器和垂直螺旋给料器。这两种机型也是最常用的。螺旋给料器根据结构分为：单螺旋给料器和双螺旋给料器，前者使用较多。螺旋给料器的安装方式有固定式和移动式两种，大部分螺旋给料器采用固定式。其他型式的螺旋给料器有很多种类，例如有螺旋管给料器，可弯曲螺旋给料器，大倾角螺旋给料器，成件物品螺旋给料器，热交换式螺旋给料器，微粉螺旋给料器，新型冷却螺旋给料器，对转螺旋给料器，复式给料器，双向给料器，变螺距给料器，变直径给料器等。各种型式的螺旋给料器在工程实际中都得到了很广泛的应用。旋给料器的基本结构螺旋给料器的基本结构如图 2示。它由料槽、螺旋体、轴承及驱动装置组成。螺旋体由两端轴承和中间悬挂轴承支承，由驱动装置驱动。螺旋给料器工作时，物料由进料口进入料槽，在旋转螺旋叶片的推动下，沿着料槽作轴向移动，直至卸料排出。南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 螺旋给料器的基本机型有水平式螺旋给料器、倾斜式螺旋给料器和垂直式螺旋给料器。水平式螺旋给料器是最常用的一种型式。垂直式螺旋给料器用于短距离提升物料，但必须有水平螺旋喂料，以保证必要的进料压力。此外，还有许多其他型式的兼有工艺过程和特殊作用的螺旋给料器。图 2 旋给料器基本结构旋给料器的类型平螺旋给料器水平螺旋给料器多采用“ U”形槽体（也可采用圆筒槽体）、较低的螺旋转速及固定安装的结构，见图 2料器工作时，物料从给料器的进料口加入槽体，被输送到槽体的出料口或在任一希望的中间位置经槽体底部的出料口卸出。斜螺旋给料器输送倾角 20o 的螺旋给料器，一般与水平螺旋给料器的结构相同。输送倾角为20o 90般采用短螺距螺旋及圆筒壮槽体，螺旋体的转速也需增加，其结构如同垂直螺旋给料器，南昌航空大学科技学院学士学位论文 4 直螺旋给料器垂直螺旋给料器可垂直提升一般的散状物料，物料颗粒大小一般 12直螺旋给料器的槽体为封闭的圆筒，螺旋体的转动可采用底部驱动或顶部驱动。垂直螺旋给料器的优点是结构简单，所占空间位置小，制造成本底；缺点是输送量小，输送高度一般不超过 8m。旋给料器的特点（ 1）螺旋给料器是在化工、建材、冶金、煤矿、粮食等部门中广泛应用的一种输送设备，主要用于输送粉状、粒状和小块状物料。它不适宜输送易变质的、粘性大的和易结块的物料。（ 2）螺旋给料器使用的环境温度为 50；物料温度小于 200；给料器的倾角 20；输送长度一般小于 40m，最长不超过 70m。（ 3）螺旋给料器与其他输送设备相比较，具有结构简单、横截面尺寸小、密封性能好、可以中间多点装料和卸料、输送方向可逆向、操作安全方便以及制造成本低等优点。它的缺点是螺旋体特别是螺旋叶片及料槽易磨损，输送量较低，消耗功率大以及物料在运输过程易破碎。旋给料器的研究现状螺旋给料器在各个行业都得到了广泛的应用，因此促进了其研究和发展。螺旋给料器由于其结构简单，操作维护简便，在输送物料场合得到了广泛的应用，但是其输送效率却比较低。目前，螺旋给料器的设计工作仍主要是使用传统的经验设计方法进行，存在的缺点是效率低，周期长以及难以提高设备性能。为了攻克这方面缺点，国内对这方面的研究情况也比较多。螺旋给料器的输送效率高低与螺旋叶片结构尺寸和叶片与物料之间的摩擦系数有关，对输送某种物料而言，其摩擦系数为一定值，那么主要的就是螺旋叶片结构尺寸对输送效率高低的影响。如何使得螺旋输送机获得最佳的输送效率，就有必要对螺旋叶片结构尺寸进行优化。对螺旋给料器存在的输送功率问题，许多专家学者做过很多这方面的研究工作。一般来讲，按照通用计算公式算出的螺旋输送机螺旋轴功率往往小于实际的需要值，对于这个实际的问题，武汉食品工业学院的庞美荣和王春维根据调查和实例，对螺旋南昌航空大学科技学院学士学位论文 5 轴进行了理论分析，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，进行计算比较对照，得出推荐计算公式与实际需要符合得很好这样的结论。螺旋给料器的选型问题。在水平螺旋给料器的选型设计中，主要是根据输送物料性质、输送量、输送机类型、输送距离和输送倾角来确定螺旋体的尺寸、螺旋转速和功率。正确地选型设计汁算是选择设备的关键。采用手工设计效率低、易出错。随着计算机的发展把这一过程交给计算机完成，从而实现计算机对水平螺旋给料器的选型设计。华东理工大学机械工程学院李英和武汉工业学院许诺，刘光蓉，对螺旋输送机的选型问题，结合计算机技术做了有效的工作，他们建立了水平螺旋给料器选型设计的数学模型，在用面向对象的程序设计，实现了水平螺旋输送机计算机选型设计。参数输入、参数输出和图形显示设计在同一界面上，采用自动、标准和人工三种方式对中间计算所得参数进行圆整、取值，使用方便。对于新型螺旋给料器的研究，也取得了很多的进展。大倾角螺旋给料器是替代由斗式提升机和水平螺旋转送机所组成的联合水泥输送系统，作为混凝土搅拌站配套的水泥计量斗的喂料设备，其结构简单，运转可靠，造价低廉，维修方便，取得了较快的发展和应用。大倾角螺旋给料器是采用变螺距螺旋叶片，下端加料区段螺距较小，上面输送区段螺距较大，这样能使加料区段的充填系数 =1,输送区段也能得到最佳的充填系数 = 从而能使输送机输送的比能容降低 40%而且还可防止高流动物料在输送时倒流。总之 ,现在对于螺旋给料器的研究越来越受到各界的重视，而且国外也有了很多研究成果。但国内的研究成果与国外相比，还有一定的差距，还有很大的发展空间。旋给料器的的发展趋势螺旋给料器未来的发展方向：、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，可以较大程度提高给料器的使用寿命。旋给料器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给料器急待解决的难题和发展方向。来的螺旋给料器应与电脑密切联系，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。了克服水平和垂直螺旋给料器由于构造上的限制而只能直线输南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 送物料的不足，近年来出现了可弯曲螺旋给料器，弹簧给料器等。另外其他各种给料器也应为了实现空间可弯曲输送研制新的机型。着大型化发展。使用螺旋给料器，结合各种连续给料器械，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。前，螺旋给料器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、粘性物料的螺旋给料器。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给料器，而螺旋给料器对于解决这个难题，无疑具有很大的优势和发展空间。 3. 螺旋给料器工作原理及主要构件的设计和选用 3 1 水平螺旋给料器的工作原理水平螺旋给料器是一种常见的没有挠性牵引构件的输送机械，在建材，化工，冶金，煤矿，粮食等行业中得到了广泛的应用。它借助旋转的螺旋叶片将物料推移向前而进行输送，可在水平或倾斜（小于或等于 20）方向上输送物料，主要用来输送粉状、粒状和小块状物料。水平螺旋给料器的工作原理是由带有螺旋叶片的螺旋轴在一封闭的料槽内旋转，当物料进入固定的料槽内时，由于物料的重力及其与料槽内壁间的摩擦力作用，堆积在料槽下部的物料不随螺旋体转动，而只在旋转的螺旋叶片推动下向前移动，如同不旋转的螺母沿着转动的螺杆做平移运动一样，达到输送物料的目的。水平螺旋给料器主要由料槽、螺旋体、轴承和驱动装置等构成。料槽采用带有平盖的半圆形断面，半圆部分的内径要比螺旋体稍大，两者的间隙一般便于改变装料和卸料的位置，还设有中间进料口和中间卸料口，不用时将闸门关上。螺旋体由电动机通过减速装置带动。螺旋体支承在首尾端轴承和中间轴承上。物料卸料口的末端轴承为止推轴承，以承受作用在螺旋体上的轴向力。中间轴承多为悬挂式。由于螺旋叶片在安置中间轴承处要间断，所以轴承的尺寸要尽南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 量小，以使螺旋工作面的间隙尽可能小，便于物料顺利通过和减小物料通过螺旋体间隙时的运行阻力。螺旋输送机的主要特点有：结构比较简单紧凑；工作可靠、维修不太复杂、成本低；料槽是封闭的，便于输送易飞扬的、炽热的及气味强烈的物料，减少了对环境的污染；输送物料可以在线路上任意一点装载，也可以在许多点卸载；输送是可逆的，可以同时向两个方向 (集向中心或远离中心 )输送物料；输送过程中可以进行混和、搅拌等作业；料槽刚度较大，能够很好地承受一定的弯矩作用。使用螺旋给料器输送散粒物料，也存在一定的缺点。首先，由于物料对螺旋体及料槽的摩擦和物料的搅拌，使得单位功率消耗较大；其次，容易引起物料的破碎及磨损，特别是螺旋体和料槽有强烈的磨损；另外，螺旋给料器对超载很敏感，易产生堵塞现象。为了防止螺旋给料器过载，可使给料器进料段的螺旋叶片的螺距小于其他部分的螺距；防止过载的另一种方法是螺距相同，但采用两个或更多的进料口，都可以很好的决这个问题。提高螺旋给料器输送能力，其进料段研究的中心问题是提高物料加入量，可以采用的四种结构形式是：渐扩叶片，可加大推进力；增加渐扩管，可减少进料阻力；既采用渐扩叶片，又增加渐扩管；采用具有弯曲母线的双头螺旋。这些方法提高物料加入量效果都取得了很好的效果。旋体螺旋体是由螺旋轴和焊接在轴上的螺旋叶片组成。旋叶片螺旋叶片是螺旋给料器的主要工件，材料为 3的钢带或钢板冲压或轧制而成，然后焊或用螺钉固定在螺旋轴上的。常用的种类有满面式（螺旋面）、带式、月牙式和锯齿式四种。如下图图 3 2所示。南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 图 3 2 叶片常用的种类（ a）满面式（ b）带式（ c）月牙式（ d）锯齿式图 3 2 中（ a）满面式螺旋叶片主要用来输送干燥后的粒状、粉状及有粘附性的物料。这种螺旋叶片的一边紧贴在轴上，形成完整的螺旋面，由于其构造简单，而且输送力强，生产率高，是应用最广的一种。实体螺旋面称为 S 制法，其螺旋节距，见运输机械设计选用手册表 15 图 3 2 中（ b）带式螺旋叶片多用于输送较大粒状、块状和稍带粘性的物料。由于粘性物料易于粘附在实面螺旋叶片及轴上，而带状叶片和轴之间留有空间，因此可避免物料粘附和堆积。这种叶片对物料有较强的搅拌作用，但生产率较低。也可用于两种物料的混合。这种螺旋叶片的一边通过杆件与轴相连，形成带式的螺旋面。带式螺旋面又称 D 制法，其螺旋节距与螺旋叶片直径相同。图 3 2 中（ c）月牙式螺旋叶片适用于输送潮湿发粘和易于挤压成块的物料。这种螺旋叶片将一片片的月牙状的叶片按照输送方向，以一定距离用螺钉固定在螺旋轴上形成螺旋，其角度按物料的推进速度和方向能很方便地加以调节，它具有很强烈的搅拌作用，其螺旋节距约为螺旋叶片直径的。南昌航空大学科技学院学士学位论文 9 图 3 2 中（ d）锯齿式螺旋叶片适用于输送粘性大的和腐蚀性强的物料，如油脚等。它还具有搅伴和松散作用。但应用较少。通过对资料的分析和研究，此次课程设计采用的是螺旋叶片，用来输送的物料是煤粉，故采用的螺旋叶片的型式为实体螺旋面。根据原始数据 D=300初步计算螺旋轴直径 3 50 （ (3取系数为算得出 d=75需要圆整。由于采用的是螺旋叶片，故由运输机械设计选用手册表 15S 型螺旋给料器的规格与输送能力中，可以查得螺距都为直径的大小，所以，在这里取螺距 s=300 螺旋叶片上任一点的法线与螺旋轴线的夹角称该点的螺旋升角。螺旋升角由下式确定。 )/(ta n 1 (3式中： s 螺距（ m）该点所在螺旋线的直径（ m）所以，螺旋叶片的外侧升角外和内侧升角内分别为 30t a n/st a n 1 外 1 30t a n/st a n 1 内式中： D 螺旋体的外径（ m） d 螺旋轴的外径（ m）因为 Dd，故内外，即螺旋叶片的外侧升角外最小，内侧升角内最大。图 3实体螺旋叶片的展开图南昌航空大学科技学院学士学位论文 10 图 3 3实体螺旋叶片近似展开图螺旋给料器的螺旋叶片有左旋与右旋两种旋向，决定螺旋旋向方法参见运输机械设计选用手册图 15示。图 3 4 螺旋旋向图及螺旋给料器的六种常见的结构布置形式在工业上螺旋给料器的螺旋叶片通常采用厚度为 2 12 35 钢及 45钢制成。在使用过程中，螺旋叶片尤其是叶片的外缘磨损较快，为了增加叶片的耐磨性，可对其进行热处理，使叶片表面硬化。螺旋体的形成通常是先用钢板制成分段螺旋叶片，再将分段的螺旋叶片彼此对焊在一起，并将其焊接固定在螺旋轴上，即组成螺旋体。螺旋体的制作方法主要有以下几种。南昌航空大学科技学院学士学位论文 11 缠绕成形法：将带钢缠绕在螺旋形模具的空隙内强制成形。缠绕时叶片外缘容易产生裂纹，叶片横截面容易发生弯曲，而且每种规格的叶片都要有专用的模具。冷轧成形法：将带钢通过冷轧机上一对锥形轧辊的辗压，形成连续多圈的环状件，再令其通过螺旋分导装置，则成为具有左（右）旋向并有一定螺距的螺旋叶片。这种方法制作的叶片其根部较厚，外边缘较薄。拉制成形法：先将钢板冲裁成带缺口发平面圆环，再经过冲压或锤锻加工成一定螺距的螺旋叶片，然后将若干个这样的螺旋叶片焊接或铆接的、成一串连续的螺旋面。用此方法生产的螺旋叶片整体厚度相同，但制造效率低而劳动强度较大。根据实际需求，螺旋叶片我们采用右旋方式，叶片采用厚度为 45 钢制成。在使用过程中，因叶片的外缘磨损较快，为了增加叶片的耐磨性，对螺旋叶片进行热处理。旋轴螺旋给料器的轴一般采用空心轴（钢管）制成。这是因为轴体承受相同扭矩的情况下，空心轴所需的材料和重量都要比实心轴节省，且相互之间的连接也较方便。为了便于制造和装配，螺旋体一般制成 2 4用时将各节段连接起来。在轴与轴的连接处和安装轴承处需使用一小段实心轴 ,即在联接处将实心轴伸入空心轴内，再在空心轴外面套一段长约 150后再用螺栓按相互垂直方向对穿套筒与两轴紧固。当采用此种联结时，螺旋叶片应与套筒连接在一起。另一种联结方法是将实心轴伸入空心轴内，再用几只相适应的螺钉或销钉固定。此种方法主要用于快速螺旋给料器螺旋轴的连接。螺旋轴的直径 d 与所传递的扭矩有关。一般采用实体螺旋叶片的给料器，其螺旋轴的直径常根据下述关系式确定。（摘自机械设计） ( 0 . 2 0 . 3 5 ) 式中， D 螺旋直径（当螺旋直径取该范围的下限，反之取该范围的上限，但选用后仍应对轴的强度进行校核。几种常用螺旋轴的系列尺寸见下表 3 4。南昌航空大学科技学院学士学位论文 12 表 3 4 水平螺旋给料器螺旋体与螺旋轴的系列尺寸螺旋体直径 D（ 100 160 200 250 315 400 500 螺旋轴直径 d（ 30 36 42 48 60 70 100 由于没有螺旋直径为 300，但是通过计算也可以得到当系数为，d=60是经过前面计算我们已得出所设计的螺旋给料器 d=75里将系数值取大些，是根据所输送的物料来选择的，选择大些螺旋轴直径其承重能力更强，刚性更好。在正常情况下冷轧钢的轴是可以满足的；当输送有腐蚀性或污染的物料也可采用不锈钢轴。给料器采用无润滑的铁制悬挂轴承时要用淬火的联结轴。而表面淬火的悬挂轴承要求配用表面淬火的轴。根据介绍，我们设计的螺旋给料器的轴材料选用 45 钢，采用空心轴（钢管）制成，这样轴体承受相同扭矩的情况下，空心轴所需的材料和重量都要比实心轴节省，且相互之间的连接也较方便。为了便于制造和装配，由于给料器总长度才 3m，故中间不需要悬挂轴承就能满足要求。空心轴壁厚 =10=d1/d=(d=555 )(1d 364343t （其中 7 。由前面的总体计算我们可知， P=轴的扭矩为 )(34142/550 其中 n 的值是通过后面的计算得到的。则轴的最大切应力为 M P t 4)(41/ 66m 所以螺旋轴满足强度要求。承螺旋给料器的轴承根据其安装位置和作用，可分为头部轴承、尾部轴承和中间悬挂轴承三种。头部轴承又称首端轴承，位于给料器的驱动端（卸料端）。头部轴承除了承受径向载荷外，还要承受轴向载荷，因此该端采用止推轴承。这样的布置可使螺旋轴承受拉力，其工作条件比承受压力好。因为轴向压力会使螺旋轴受压而发生挠曲。头部轴南昌航空大学科技学院学士学位论文 13 承的结构如图 3 5 所示。螺旋加料机和某些短的螺旋给料器也可采用加料端驱动，此时螺旋处于受压状态。图 3 5 首端轴承尾部轴承又称末端轴承，通常采用双列向心球面轴承，主要承受径向载荷和少量的轴向载荷。这里采用深沟球轴承即可。头部和尾部轴承常用凸缘安装式，轴承装于壳体两端的端盖外侧，以便检修和更换。对于长度在 3m 以上的螺旋给料器，为了避免螺旋轴受力弯曲，每隔 2m 左右应设置一中间悬挂轴承。由于螺旋叶片在悬挂轴承处必须断开，为了防止物料在此处堵塞，悬挂轴承的断面尺寸和长度尺寸都应尽量小。悬挂轴承一般采用滑动轴承，其轴衬由青铜、减磨铸铁、青铜及巴氏合金、硬质合金及硬铁、油浸木材或其他耐磨材料制成。在某些情况下，也可采用滚动轴承进行可靠的密封。在各种情形中，轴承都要装设润滑油杯以进行润滑。由于本设计的输送长度为于 3m，所以不需要中间悬挂轴承就可以满足设计要求。很多情况下都要求对瞬时间头部和尾部设置轴的防尘密封。采用密封压盖及槽体端部密封来防止槽体里的粉尘进入轴承或防止水分沿轴进入槽内。采用密封的滚动悬挂轴承，轴盖上有防尘密封结构，常用在不易加油，不加油或油对物料有污染的地方，密封效果好，寿命长，输送物料温度 80。为滑动轴承，设有防尘密封装置，有铸铜瓦、合金耐磨铸铁瓦等，常用在输送物料温度较高（ 80）或输送液态物料。槽螺旋给料器的机槽主要有 U 字型和圆筒型两种。图 3 6 所示是水平螺旋给料器机槽的形式。带有角钢法兰的截面为 U 字型的钢制螺旋槽体是最常用的， U 字型机南昌航空大学科技学院学士学位论文 14 槽一般用 210薄钢板制成，其两侧壁垂直，底部呈半圆形，两侧壁的上端边沿焊有纵向角钢，用以固定盖板及增强机槽的刚性，同时也用以固定悬挂轴承。机槽半圆的内径应大于螺旋叶片的半径，使其形成 48间隙。若机槽总长度超过，为了避免其弯曲下垂，应每隔 2m 3m 设置一支架承托。本设计给料器总长为不需要支架承托。折边法兰的 U 型槽体，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。活动底的 U 型槽体快速、方便地清理给料器内部的场合，该槽体由上部刚性的槽钢与下部半圆形截面槽体所构成，半圆形槽体的一边为铰接，另一边则采用弹簧卡子夹紧或其他形式的快开联结装置。带有夹套的槽体在其夹套上焊有换热介质的进出口管，这种槽体广泛用于加热、冷却或干燥被输送的物料。矩形槽体适合于磨琢性强的物料。允许物料滞留在槽底，这样可以防止物料和槽底的直接摩擦。为了对机槽进行封闭，机槽上部安装有薄钢板制成的盖板。盖板用螺栓固定在槽体上端的角钢法兰上，或用弹簧卡子紧夹在槽体上。盖板可以开启，以便对机槽进行必要的检查。对要求防尘的顶盖还要在盖板下加垫密封。在盖板上开有进料口，在机槽底部开有卸料口，进料口和卸料口常做成方形（有时也采用圆形进料口），以便安装料管和平板闸门，如图 3 6 所示。闸门控制常用手推式、齿条式及电动推杆式几种。图 3 6螺旋给料器槽的形式根据设计需要此次设计采用 U 字型机槽。因为带有角钢法兰的截面为 U 字型的钢制螺旋槽体是最常用的。机槽由 8薄钢板制成，其两侧壁垂直，底部呈半圆形，两侧壁的上端边沿焊有纵向角钢，用以固定盖板及增强机槽的刚性，同时也用以南昌航空大学科技学院学士学位论文 15 固定悬挂轴承。其具体尺寸数据见总体设计。进、出料口一般在全机安装固定后，根据工艺需要现场开口焊接。注意不要进、出料口位置安排在两端的轴承处和中间悬挂轴承处。螺旋给料器的机槽在进行安装时，一定要注意对中和找正，否则，工作时由于剧烈而周期的挠曲应力，会发生轴的断裂，轴承的使用寿命也将大大减弱。固定进料时，可采用装料设施以便可靠地调节螺旋给料器的进料量。装料设施可采用管状槽体的螺旋给料机，使物料在预定速度下从料仓中将物料输出，或采用旋转叶轮给料机，以一定的转速排出物料，其给料量由转速确定。具有多点进料的螺旋给料器，必须有灵活可靠的进料调节装置。在给定时间里仅需打开一个进料口时，应限制闸门或开关装置在最大开度时不至于使给料器超载。当需要开启多个进料口同时进料时，必须小心地调节限制每一个进料口的流量，以使其总量不要超过给料器的设计能力。直接由固定储仓进料的螺旋给料器，若没有流量调节装置，则将大大地增加超载的危险。进料时由于物料块度或颗粒的惯性作用会产生冲击，有碰坏或磨损设备的可能，为此可在进口溜槽中安装折流挡板或缓冲腔来加以克服。常用的螺旋给料器进料布置如图 3 7 所示图 3 7螺旋给料器的进料布置标准卸料是最广泛采用的卸料布置，采用标准卸料口来约束物料的卸出并直接将南昌航空大学科技学院学士学位论文 16 物料送入后续的设备或储存装置。终端卸料的卸料口位于螺旋给料器槽体的最末端。闸板卸料采用手轮或链轮操纵的齿条及小齿轮平闸板，进行有选择地定量卸料、闸板的操作方向可与给料器的轴呈平行或垂直。无接管的卸料口是在给料器槽体底部直接开口。开底卸料是在给料器槽体的底部按任意要求的长度开口卸出物料，用于向料斗、料仓的卸料及布料。槽体端部卸料是指物料直接通过给料器槽体端部的开口卸出，螺旋由局部端板支承，轴承安装在端部的法兰上，当给料器填充系数超过将不能采用这种卸料方法。端部敞开卸料时，给料器尾节螺旋采用标准的悬挂轴承支承。常用的螺旋给料器卸料布置见图 3 8 所示。图 3 8螺旋给料器的卸料布置根据实际情况，选用标准的卸料布置，为防止物料满溢，在卸料口和槽体端部间装设一节与主螺旋呈相反方向的螺旋，以防止物料在最后卸料口前的堆积。南昌航空大学科技学院学士学位论文 17 动装置螺旋给料器的驱动装置由电动机、减速器、联轴器及底座组成。螺旋给料器的驱动装置有五种形式：第一种为驱动装置，由同轴式减速器和弹性柱销联轴器构成，功率范围为二种为驱动装置，由减速器， Y 系列电动机，弹性柱销联轴器和底座构成，最适用于旋给料器，功率范围为 5 驱动装置有型（即右装）和型（即左装）两种装配型式。站在电动机尾部向前看，减速器的低速轴在电动机右侧者为型，减速器的低速轴在电动机左侧者为型。第三种为驱动装置，由 Y 型电机和四种为驱动装置，由同轴式齿轮减速器与 Y 型电机组成；第五种驱动装置并非每一个制造厂都能配备。下表是驱动装置和地脚螺栓尺寸及重量表。规格型号转速r/轴减速器型号许用长度 m H H1 l 1 0 15 20 27 35 362 398 439 480 492 180 200 225 250 265 790 854 941 1003 1142 371 411 431 450 495 232 272 282 301 346 63 13 18 25 35 398 398 439 439 480 200 200 225 225 250 834 834 886 941 1003 411 411 431 431 450 272 272 282 282 301 50 12 17 23 30 35 362 398 398 439 480 492 180 200 200 225 250 265 755 834 834 886 963 1065 371 411 411 431 450 495 232 272 272 282 301 346 40 0 15 20 27 35 398 398 439 480 480 200 200 250 250 250 799 834 866 908 963 411 411 431 450 450 272 272 282 301 301 南昌航空大学科技学院学士学位论文 18 规格型号转速r/轴减速器型号 3 2 M*量0 0 80 110 110 110 240 275 285 320 350 210 260 285 310 350 180 180 240 240 240 00 00 00 00 00 107 143 206 233 352 63 0 80 110 110 110 275 275 285 285 320 260 260 285 285 310 180 180 240 240 240 00 00 00 00 00 133 138 177 206 233 50 0 80 80 110 110 110 240 275 275 285 320 350 210 260 260 285 310 350 180 180 180 240 240 240 00 00 00 00 00 00 99 133 138 177 219 304 40 0 80 110 110 110 275 275 285 320 320 260 260 285 310 310 180 180 240 240 240 00 00 00 00 00 125 133 171 190 219 由于所设计的给料器运载量大，在使用过程中会出现如进料量不稳定，超载运行等情况，根据数值来选择，由于计算出 n=40r/以选择驱动装置的型号为图 3 9水平螺旋给料器传动布置形式南昌航空大学科技学院学士学位论文 19 4 水平给料器工作过程分析当螺旋升角为并在展开状态时，螺旋线用一条斜直线表示。则旋转螺旋面作用于半径为 r（距螺旋轴线之距离）处的物料颗粒合。由于摩擦的原因，方向与螺旋线的法向方向偏离了角。此力可分解为切向分力 P 切当螺旋体传动时，进入机槽的物料受到螺旋叶片的法向推力，该推力的径向分量和叶片对物料的摩擦力将物料绕轴转动；而物料的重力和机槽对物料的摩擦力又阻止物料绕轴转动。当螺旋叶片对物料法向推力的轴向分量克服了机槽对物料的摩擦力及法向推力的径向分量，物料不和螺旋一起旋转，只沿料槽向前运移。其情况犹如被持住不能转动的螺母在旋转的螺杆上作直线运动一样。但是物料颗粒在输送过程中，其运动由于受旋转螺旋的影响并非作单纯的直线运动，而是一个空间运动。和法向分力 P 法，如下图所示。图中角是由物料对螺旋面的摩擦角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，此时则认为。图 4 1螺旋面作用于物料颗粒的力图 4 2物料运动速度的分解南昌航空大学科技学院学士学位论文 20 物料颗粒 A 在 P 合作用下，在料槽中进行着一个复合运动，即具有圆周速度 v 侧和轴向速度 v 轴，其合成速度为 v 合，图表示了其速度的分解。若螺旋的转速为 n，处于螺旋面上的被研究物料颗粒图中三角形 s s (4因为 602 (4所以 c o ss 圆周速度为 c o ss i n)s i n (602)s i n ( 以摩擦系数 =入上式，得到圆周速度 )c o s( s i ns i 由于 22 )2(12c o s)2(11s i a ，以及因此，将上述各式代入并经过换算后，便可求得物料颗粒的圆周速度计算公式， 1)2(2602 圆南昌航空大学科技学院学士学位论文 21 式中： s 螺旋的螺距 (m) n 螺旋的转速 (r/r 所研究的物料颗粒离轴线的半径 (m) 面物料与螺旋面的摩擦系数面 =若使公式对 r 求一次导数，并令其值 0可求得存在 v 圆最大值的半径为 sr v 2 12)( m a (4同样，根据图 4 速度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速度的计算公式： 1)2(2160 2 面轴 (4图 4v 圆和 v 轴随半径而变化的曲线图。由图中可知，对于处于直线右的 r 值的母线螺旋而上的被输送物料，其圆周速度 v 圆在半径长度范围内并不是常数，因此，在其运移过程中要产生物料之间的相对滑动。在靠近螺旋轴的物料之圆周速度要比外层的大，但该处的轴向输送速度却显著降低。所以使内层的物料较快地绕轴进行转动，较早地到达表面，这就产生了一个附加料流。它不仅对物料的输送起着不良的影响，同时也增加了功率的消耗。但在靠近螺旋外侧的物料，其轴向输送速度要大于圆周速度。南昌航空大学科技学院学士学位论文 22 图 4 3 速度半径变化的曲线为了避免直母线螺旋面的上述问题，而又能获得物料的最大轴向速度，因而采用如图 4示的弯曲母线螺旋面。这种螺旋面在靠近螺旋轴处的升角为正，而在靠近槽壁处的升角为负。这样在靠近螺旋轴的区域处将具有指向槽壁的径向速度，增加了内层物料对外层物料的压力和摩擦力，致使螺旋轴附近的附加料流适当地减小。但在靠近槽壁处，由于具有升角负的螺旋面，亦具有指向螺旋轴线的圆周速度，则使该处物料对料槽槽壁的压力降低，乃至消除，从而减落或避免了由此引起的能量消耗和物料轴向输送速度的降低。水平螺旋给料器工作时，物料在机槽底部并偏向转动方向的一侧，该物料面与水平形成的夹角为物料的倒塌角，如图 4示。在此面上物料处于力的平衡，当物料面转角料沿倒塌角下滑，形成倒塌现象。倒塌下来的物料一南昌航空大学科技学院学士学位论文 23 图 4 4弯曲母线螺旋面的形状及其速度曲线图 4 5 物料在料槽中的倒塌角部分不断翻起在落下，一部分越过轴并落到轴的另一侧，即下一个螺距中，形成附加料流。因此，当给料器工作时，

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