水平固定式螺旋输送机的设计(含全套CAD图纸)

1 需全套 CAD 或三维图或代码 联系 QQ JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 题目 水平固定式螺旋输送机设计水平固定式螺旋输送机设计 学学 院 院 工学院工学院 姓姓 名 名 学学 号 号 专专 业 业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 10041004 年年 级 级 20102010 级级 指导教师 指导教师 2 二二 0 0 一四一四 年年 五五 月月 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械 它是利用 工作构件即螺旋体的旋转运动使物料向前运送 是现代化生产和物流运输不可 缺少的重要机械设备之一 螺旋输送机在国民经济的各个部门中得到了相当广 泛的应用 主要是用来运送大宗散货物料 如煤 矿石 粮食 砂 化肥等 螺旋输送机种类较多 结构差异大 设计参数多 并且各参数之间相互联系和 制约 使得设计和选择复杂 难度大 尤其是一些主要参数 如果选择和组合 不当 将会严重影响螺旋输送机的生产效率和工作性能 本文以水泥混凝土为 主要输送原料进行螺旋输送机的相关结构和参数设计 螺旋输送机由槽体 转轴 螺旋叶片 轴承 传动装置以及驱动系统组成 本设计中 螺旋输送机主要是用于玉米粉料的传送 根据给定的输送量以及物 料的特性分别进行叶片用料实形 螺旋直径 螺旋转速等主要参数的设计计算 传动部分采用电动机带动传动链 传动链带动一级减速器 减速器连机体的传 动方式 根据计算得出的主要参数选择合适的电动机 从而确定链轮以及减速 器的传动比 将主要后续工作引向一级减速器的设计 其中包括主要传动轴的 校核 齿轮的选择等计算工作 最后根据计算所得的结果整理出安装尺寸以及 装配图的绘制 关键词关键词 电动机 减速器 螺旋叶片 螺旋轴 3 Abstract Screw conveyor is a common component does not have traction flexible continuous conveyor that is to make use of the components of the rotating spiral movement to forward the delivery of materials modern production and transport an important and indispensable one of mechanical equipment Screw conveyor of the various department in the national economy has been a wide range of applications mainly used to transport bulk cargo materials such coal ore grain sand fertilizer food etc Screw conveyor sort is more structure the design parameter of big differences between the parameters and each interconnected and constraints It will seriously affect screw conveyor production efficiency and work performance This text based on cement concrete conveying for main raw material for screw conveyor related structure and parameters design Screw conveyor by tub shaft spiral leaf the bearings and drive device and drive systems This design screw conveyor is mainly used to transmit cement according to the given throughput and material properties of the actual shape of blade materials respectively spiral diameter spiral speed of such main parameters design calculation The transmission part adopts motor driving transmission chain transmission chain drive level 1 reducer gear reducer the transmission way even According to the main parameters calculated to choose the appropriate motor so as to determine the sprocket and gear reducer gear ratios will mainly follow up work to level the design of the speed reducer including main shaft of gear check selection of computational work Finally according to the calculation results installation dimensions and straighten out the assembly drawing Keywords motor reducer helical lobe spiral axis 4 目录目录 1绪论 1 1 1 论文的研究背景与意义 1 1 2 螺旋输送机的特点 1 1 3 国内外关于该论题的研究现状 2 1 4 螺旋输送机的发展趋势 2 2 螺旋输送机的设计与参数选用 2 2 1 螺旋输送机的结构特点 3 2 2 螺旋输送机的具体设计步骤 3 2 3 螺旋输送机的选型 4 2 3 1 螺旋输送机的总体结构形式 4 2 3 2 选择螺旋输送机的布置形式 4 2 4 输送物料工作机理的分析 5 2 5 螺旋输送机设计参数的确定 7 2 5 1 原始资料 7 2 5 2 螺旋叶片直径 8 2 5 3 螺距 9 2 5 4 壳体的内径 10 2 5 5 螺旋轴的轴径 10 2 5 6 螺旋轴的转速 10 2 5 7 倾斜角度 11 2 5 8 功率计算 12 3 螺旋输送机驱动装置结构设计 13 3 1 确定电动机的机型 13 3 2 确定减速器的机型 14 3 3 确定传动装置的传动比 14 4 螺旋输送机的机身设计 14 4 1 螺旋管轴的设计 14 4 2 首端轴承座设计 17 5 4 2 1 前轴的设计及校核 18 4 2 2 联轴器的选择 19 4 2 3 键的选择与校核 20 4 3 尾端轴承座设计 20 4 3 1 后轴的设计及校核 21 4 3 2 轴承的选择与校核 22 4 4 螺旋叶片的设计 24 4 5 进出料口的设计 27 4 6 螺旋盖板的设计 27 4 7 螺旋槽的设计 28 4 8 螺旋输送机总装配 29 5 螺旋输送机的安装使用及维护 29 5 1 螺旋输送机的安装条件 29 5 2 螺旋输送机的使用与维护 30 5 3 常见的故障机排除方法 31 结论 32 参考文献 33 水平固定式螺旋输送搅龙设计 1 1 绪论绪论 1 1 1 1 论文的研究背景与意义论文的研究背景与意义 螺旋输送机是一种常见的不具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 螺旋输送机的结构简单 横截 面积小 密封性能好 便于在任何位置加料和卸料 操作安全方便 制造成本 低 但动力消耗大 物料易破碎 零件磨损较大 螺旋输送机使用的环境温度 物料温度 一般输 C150 C20 00 C 0 200 送倾角 螺旋输送机的输送能力一般在一下 输送长度 C200 h m40 3 m40L 现在 螺旋输送机广泛应用于粮食工业 建筑材料工业 机械制造业 交 通运输业等国民经济各部门中 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 碱类 化肥等化学品 以及煤 焦炭 矿石等大宗散货 螺旋输送 机不宜输送易变质的 粘性大的 块度大的极易结块的物料 处理输送散状物 料之外 亦可利用螺旋输送机来运送各种成件物品 螺旋输送机在农业机械上运用很广 作为输送部件或作搅拌 挤压 揉碎 等工序的工作部件 作为固定式或移动式的独立输送机具 在打谷场 谷物粮 食和饲料仓库 畜舍等用来运送松散物料 螺旋输送机已经成为合理组织成批生产和机械化流水作业的基础 是现代 化生产的重要标志之一 在我国现代化的发展和各个工业部门机械化水平 劳 动生产效率的提高中 螺旋输送机将发挥更大的作用 它的广泛应用对于减轻 繁重的体力劳动 提高生产效率 实现物料输送过程的机械化和自动化 都具 有重要的现实意义 1 1 2 2 螺旋输送机的特点螺旋输送机的特点 1 机构相对比较简单 成本较低 2 工作可靠 维护管理简便 3 尺寸紧凑 断面尺寸小 占地面积小 4 能实现密封输送 有利于输送易飞扬的 炽热的以及气味强烈的物料 可减 少对环境的污染 改善港口工人的作业条件 5 装载卸载方便 水平输送机可在其输送线路上的任一点装载卸载 6 能逆向输送 也可以使输送机同时向两个方向输送物料 即集向中心或者是 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 水平固定式螺旋输送搅龙设计 2 1 1 3 3 国内外关于该论题的研究现状国内外关于该论题的研究现状 螺旋输送机是一种常见的不具有挠性牵引构件的连续输送机 现在已经成 为合理组织成批生产和机械化流水作业的基础 是现代化生产和机械化流水作 业的基础 是现代化生产的重要标志之一 在我国现代化的发展和各工业部门 机械化水平 劳动生产率提高中 螺旋输送机将发挥更大的作用 但是其输送 效率却比较低 现在对于螺旋输送机存在的输送效率问题 越来越来受到各界 的重视 而且国外也有了很多的研究成果 在国内的研究成果相对于国外来比 较 研究成功还比较少 还不是很先进 1 1 4 4 螺旋输送机的发展趋势螺旋输送机的发展趋势 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个方 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使用寿命的主要原因 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 低能源消耗以及降低能量消耗 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亟待解决的难题和研究方 向 3 智能化发展 未来的螺旋输送机应与电脑密切联系耆老 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 未来克服水平和垂直螺旋输送机由于结构上的限制而只能 直线输送的不足 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 可弯曲输送机研制新的机型 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 等方面 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 以及能在输送炽热 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 在输送粉料 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 2 2 螺旋输送机的设计与参数选用螺旋输送机的设计与参数选用 水平固定式螺旋输送搅龙设计 3 2 2 1 1 螺旋输送机的结构特点螺旋输送机的结构特点 螺旋机适宜输送粉状 颗粒状 小块状物料 不宜输送易变质 粘性大 易结块的物料 螺旋机适宜水平和小倾角 150 布置 螺旋输送机主要分为水平和垂直螺旋输送机 可沿水平 倾斜或者垂直方 向上输送物料 这两种机型也是最常见的 螺旋输送机根据结构可分为双螺旋 输送机和单螺旋输送机 后者使用较多 螺旋输送机的安装方式有固定式和移 动式两种 大部分螺旋输送机采用固定式 本设计为水平固定式螺旋输送机 高速螺旋输送机 圆周速大于2 8m s 的螺旋 一般直径大于250mm 长度 大于1500mm 工作速度为3 5 6m s 根据设计要求可知本设计采用低速螺旋输 送机 其主要部件的特点有 其主要部件的特点有 1 头部和尾部的轴承均布置在壳体外 安装和维修都很方便 同时避免粉尘进 入轴承中 2 螺旋轴的前 后节螺旋叶片为疏 密两种螺距 有效防止堵管 俗称 吃的 少 吐得快 叶片的高精度制作保证了物料输送时充满罐体 螺旋轴的尾 节处采用反螺旋结构 这样能够有效的防止物料在出料口堆积 保证出料顺 畅 3 螺旋输送机连接方式采用销轴连接代替螺栓连接 强度大 安装方便 横截 面积小 对物料阻力小 4 采用优质进口高强耐磨钢制作的连续式螺旋叶片 制作成形后螺距误差小于 5mm且叶片表面光滑 保证了物料输送的均匀 稳定性 从而保证了物料计量 的重复精度 5 螺旋输送机进料口与水泥舱口连接方式分为 球铰法兰刚性连接和吊挂加防 水帆布软连接两种形式 可视设备拆装频繁程度决定接口形式 2 2 2 2 螺旋输送机的具体设计步骤螺旋输送机的具体设计步骤 1 根据输送条件和要求选择合适类型的螺旋输送机 2 根据具体的输送要求计算螺旋直径 选择螺旋类型和布置形式 3 计算输送功率并依此选择合适的电动机和减速器等驱动装置 4 根据具体的输送要求选择合适的传动装置 5 根据设计手册选择合适参数确定输送机的外形和尺寸 6 确定螺旋输送机长度组合及各节重量 7 选择合理的密封和润滑方式 8 确定合理的维修和保养方案 9 绘制螺旋输送机的总装图和部分重要的零件图 水平固定式螺旋输送搅龙设计 4 2 2 3 3 螺旋输送机的选型螺旋输送机的选型 设计螺旋输送机系统时 往往需要考虑以下的问题 1 合理的装载方式 提出给料装置和卸料装置的要求 2 输送机路线上输送机之间的相互关系 启动顺序是受料的输送机先驱动 停 车顺序是给料的输送先停机 当各螺旋输送机的参数 如长度 驱动装置 不同时 通过这一关系可以提出启动时间和停机时间的要求 3 不能满足上述的启动和停机顺序的要求时 需要考虑在螺丝旋输送机间增设 缓冲仓以提高系统的适应能力和系统的运转率 4 环保要求 对于粉尘大的情况 要考虑采用密封输送或者设置必要的除尘设 备 5 与相同规格的输送机相比 相同规格的机型 其重量约轻30 6 零部件的标准化和通用化及易损件的供货可能性 2 3 1 螺旋输送机的总体结构形式螺旋输送机的总体结构形式 根据设计要求 输送物料为玉米粉 我们选择螺旋输送机 倾角为零度 即水平输送 如图1 图图1 1 螺旋输送机的总体结构螺旋输送机的总体结构 由于螺旋输送机输送的距离较短 因此不设中间吊挂轴承来支持内轴旋转 其 基本构件有 驱动装置 进料口 旋转螺旋轴 壳体 出料口 清料口 2 3 22 3 2 选择螺旋输送机的布置形式选择螺旋输送机的布置形式 在布置一台水平安装的螺旋输送机是 如果条件允许最好将驱动装置安放 在出料端的位置 因驱动装置及出料口装在头节 有止推轴承 时较为合理 可使螺旋管轴处于受拉状态 另外各个螺旋节 头节 中间节 尾节 的布置 水平固定式螺旋输送搅龙设计 5 次序最好遵循按螺旋节长度的大小依次排列和把相同规格的螺旋节排列在一起 的原则 这样给设计 制造和订货带来很大的方便 在总体布置是还应注意不要使支撑底座或出料口布置在机壳接头的法兰处 进料口也不应该布置在机盖接头处及悬挂轴承上方 水平螺旋输送机根据螺旋的旋向 螺旋轴的旋转方向以及装料口与卸料口 位置等的不同 有6种常见的布置形式 图图2 2 螺旋输送机的布置形式螺旋输送机的布置形式 根据具体实际的输送要求选择第三种布置形式 2 2 4 4 输送物料工作机理的分析输送物料工作机理的分析 设螺旋为标准的等螺距 等直径 螺旋面升角的单头螺旋 以距离螺旋 轴线处的物料颗粒M作为研究对象 进行运动分析如图4 图图3 3 螺旋面作用在物料颗粒上的力螺旋面作用在物料颗粒上的力 与螺旋面得法线方向偏离了角 角的大小由物料对螺旋面的摩擦角及螺 旋面的表面粗糙程度决定的 对于一般热压或用冷轧钢板拉制的螺旋面 可忽 水平固定式螺旋输送搅龙设计 6 略其表面粗糙程度对角的影响 可认为 P力可分解为法向分力P1和 P2 物料颗粒M在P力作用下 在料槽中进行着一个复合运动 即沿轴向移动 又沿径向旋转 如图5 既有轴向速度V1 又有圆周速度V2 其合成速度为V 图图4 4 物料的运动速度物料的运动速度 当螺旋体以角速度W绕轴回转时 若在螺旋叶片任一半径r的O点处有一物料 颗粒M 则物料颗粒M的运动速度可有上图的速度三角形求解 叶片上O点的线速 度Vo r W 就是物料颗粒M牵连运动的速度 可用矢量OA表示 方向为沿O点回转 的切线方向 物料颗粒M相对于螺旋面相对滑动的速度 平行于O点的螺旋切向 方向 可用矢量AB表示 当不考虑叶片摩擦时 则物料颗粒M绝对运动的速度Vn 应是螺旋面上O点的法线方向 可用矢量OB表示 由于物料与叶片有摩擦 物料 颗粒M自O点的运动速度V进行分解 则可以得到物料颗粒自O点的运动速度V的方 向应与法线偏转与摩擦角 现对V进行分解 则可以得到物料颗粒自O点移动 的轴 向速度V1和圆周速度V2 因此V1就是料槽中的阻滞和干扰 根据物料颗粒M的运动速度图的分析 物料轴向移动的速度为 tg S tg r S ftg tg S tg Sn 60 2 1 1 cos 1 1 cos 60 Sn V 60230 rV cos cos sin VV sinVV cos V V VcosV 2 2 1 0 01 0n n 1 由于 而 水平固定式螺旋输送搅龙设计 7 所以 1 式又可写成 3 1 r2 S f r2 S 60 Sn V2 2 1 2 r2 S f 1 60 Sn V1 2 2 同理可得 r S 式中 S 螺旋螺距 mm n 螺旋转速 r min f 物料与叶片间的摩擦系数 f tg 为叶片与物料的摩擦角 螺旋升角 据此可得出物料在料槽内轴向移动速度V1和圆轴速度V2随半径r而变化的曲线图 图5 图图5 5 螺距一定时螺距一定时V1V1 V2V2变化曲线变化曲线 由图6可见 V2在半径长度范围内是变化的 因此 物料在螺旋内的移动过 程是要产生相对滑动的 靠近螺旋轴的物料的V2比外层的大 而V1却比外层的 要小 反之 靠近螺旋外侧的物料V1大 V2小 这将使内层的物料较容易随螺 旋轴转动 因而产生一个附加的物料流对物料运动的影响并不显著 但是 当 超过一定的转速时 物料就会产生垂直于输送方向的跳跃的翻滚 起搅拌而不 起轴向的推进作用 这不仅会降低物料的输送效率 加速设备构件的磨损 而 且会增加螺旋功率的消耗 因此威力避免这种现象的产生 螺旋的转速不得超 过它的临界转速 2 2 5 5 螺旋输送机设计参数的确定螺旋输送机设计参数的确定 2 5 12 5 1 原始资料原始资料 输送物料为粉状玉米 输送量为 输送距离 螺旋直径 hmQ 3 6 17 mL5 3 水平固定式螺旋输送搅龙设计 8 螺距 螺旋轴转速 连续工作制 mmD220 mmS220 min85rn 查资料可知 玉米粉的松散密度为故 3 72 0 mt hthmQ 7 12 6 17 3 由于输送距离较短 故采用GX型螺旋输送机 2 5 2 螺旋叶片直径螺旋叶片直径 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 旋叶片的直径 螺旋叶片直径为 5 2 C Q KD 式中 Q 输送量 t h K 物料特性系数 查表得 K 0 0490 填充系数 查表得 0 25 0 35 故取 0 30 C 倾角系数 查表得 C 1 0 物料的综合特性系数为经验值 一般来说 根据物料的性质 可将物料分为 4 类 1 类为流动性好较轻且无磨啄性的物料 第 2 类为无磨啄性但流动性较第 1 类较差的物料 第三类为粒度尺寸及流动性同第 2 类接近 但磨啄性较大的 物料 第 4 类为流动性差且磨啄强烈的物料 玉米粉的经验系数见下表 表表2 2 玉米粉的经验系数玉米粉的经验系数 物料的粒 度 物料的磨 琢性 物料 填充系数 螺旋面形 式 特性系数 K 综合系数 A 粒状半磨琢性 谷物 木 屑 泥煤 35 0 25 0 实体螺旋 面 0 049050 表表3 3 倾角系数表倾角系数表 倾斜角度 0 0 0 5 10 0 15 0 20 C1 00 90 80 70 65 所以 mmm C Q KD 8 2192198 0 0 172 03 0 7 12 0490 0 5 2 5 2 按上式计算得出的 D 值应圆整为下列标准直径 150 200 220 250 300 400 500 600mm 故取 D 220mm 符合设计要求 水平固定式螺旋输送搅龙设计 9 2 5 3 螺距螺距 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的输送过程 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 这将导致物料运送速度分布的变化 通常 螺距应满足下列两个条件 螺旋面与物料的摩擦关系 速度各分量间的适当分 布关系 通常可按下式计算螺距 S D 1 K 对于标准的输送机 0 8 1 0 当倾斜布置或输送物料流动性较差时 1 K 0 8 当水平布置时 0 8 1 0 实体式螺旋 1 1 K 1 K 1 K 故mmDKS2202201 1 2 5 5 壳体的内径壳体的内径 根据实际生产经验 壳体内径的经验公式 所以 245mm 30 1 DD 1 D 选择无缝钢管219mm 厚度 t 6mm 2 5 4 螺旋轴的轴径螺旋轴的轴径 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的分布 所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦系数以 及速度个分量的适当分布来确定最合理的轴径与螺距之间的关系 根据物料的运动分析 可知要保证物料在料槽中的轴向移动 螺旋轴径处的 轴向速度 V1 要大于 0 即螺旋内升角 又因为 所以 2 2 dS tan 螺距与轴径之间的关系必须满足的条件之一是 fsd 实践证明 对于大多数螺旋输送机来说 一般其螺旋体得结构均能满足第一 个条件的要求 但对螺旋体直径较小 例如 D 100mm 的螺旋输送机来说 其 2 不一定能满足第一个条件的要求 因而在确定较小直径螺旋体得 S 和 d 时 必须进行这项验算工作 轴径与螺距的关系还应满足的第二个条件是 螺旋轴径处得轴向速度v1 要大 于圆周速度 v2 即 v1 v2 整理得 S f f 1 1 d 根据计算 当 f 取 0 3 S 0 8 1 0 D 时 当 f 值增加 D 59 0 47 0 d 时 d D 的值还要增加 也就是说 根据上式计算出的轴径相当大 这势必降 低有效输送截面 为了保证足够的有效输送截面从而保证输送能力 就得加大 结构 使得输送机构粗大笨重 成本增加 所以 螺旋轴径与螺距的关系应是 输送功能与结构的综合 在能够满足输送要求的前提下 应尽可能的使结构紧 凑 由于螺旋输送机的填充系数较低 只要保证靠近叶片外侧的物料具有较大 的轴向速度 且轴向速度大于圆周速度即可 水平固定式螺旋输送搅龙设计 10 推荐的轴径计算公式 d 0 2 0 35 D 计算得出 d 50 87 5mm 故取 d 70mm 此为无缝钢管的外径 根据生产经验 钢管厚度定为 t 6mm 时 能够满足输送要求 不会产生弯曲变形 2 5 5 螺旋轴的转速螺旋轴的转速 螺旋轴的转速对输送量有较大的影响 一般来说 螺旋轴的转速加快 输送 机的生产能力提高 转速过小则使得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外抛 以致无法输 送 所以还需要对转速进行一定限定 不能超过一极限值 即 D A nn max 式中 A 表示物料综合系数 见表三 取 A 50 故 min 100 250 0 50 max r D A nn 按上式计算的转速 n 应圆整为下列转速 20 30 35 45 60 75 85 90 120 150 190 r min 故取 n 85r min 2 5 6 校核填充系数校核填充系数 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 系数较小的时候 物料堆积高度较低 大部分的物料靠近螺旋外侧 因而具有 较高的州轴向速度 物料在输送方向上的运动要比圆周方向上显著的多 运动 的滑移面几乎平行于输送方向 这时垂直与输送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 一般取 此时 倾斜角度的大小 50 对填充系数也有一定的影响 用螺旋叶片直径 D 及转速 n 圆整后的数值 对填充系数进行验算 33 0 0 12 072 0 9025 047 7 12 47 22 SCnD Q 查表可知填充系数的的取值范围为 故满足要求 35 0 25 0 2 5 7 倾斜角度倾斜角度 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 4 螺旋输 水平固定式螺旋输送搅龙设计 11 送机输送能力将随着倾斜角度的增加而迅速降低的 同时 螺旋输送机布置时 倾斜角度也将影响物料的输送效果 另外倾斜角度的大小还会影响填充系数 倾斜角度越大 允许的填充系数越小 螺旋输送机的输送能力越低 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 若工艺需要采用用倾斜布置 为了提高输送效率 倾斜角度也不宜过大 一般倾斜角度 若一级不能满足要求 可采用多级倾斜布置 以减 20 10 少损失 因此 在满足使用条件的前提下 在此选用的水平布置 提高输送效 率 即倾斜角度为零 2 5 2 5 8 8 功率计算功率计算 螺旋输送机的驱动功率 是用于克服在物料输送过程中的各种阻力所消耗 的能量 主要包括以下几部分 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所引起的能量消耗 物料内部 颗粒间的互相摩擦所引起的能量消耗 物料沿料槽运动造成止推轴承处得摩 擦引起的能量消耗 中间轴承和末端轴承处的摩擦引起的能量消耗 克服以上阻力螺旋输送机所需轴功率可按下式确定 367 P 00 HLw Q 式中 H 螺旋输送机倾斜布置时在垂直平面上的投影高度 H 0 L 螺旋输送机水平投影长度 L 5 6mm 物料阻力系数 见表 5 取 1 2 表表4 4 玉米粉的阻力系数玉米粉的阻力系数 物料特性物料特性典型物料典型物料 干的 无磨啄性粮食 谷物 锯木屑 面粉 1 2 故kwHLw Q 23 0 6 52 1 367 7 12 367 P 00 电动机驱动功率 0 P P 式中 表示功率储备系数 一般取为 1 2 1 4 电动机传动效率 一般为了方便取以 0 7 计算 9 0 水平固定式螺旋输送搅龙设计 12 故kw P KP427 0 7 0 23 0 3 1 0 11 3 螺旋输送机驱动装置结构设计螺旋输送机驱动装置结构设计 3 1 确定电动机的机型确定电动机的机型 选择电动机应综合考虑的问题 1 根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动 制动 反转 调试以及工 作 环境等要求 选择电动机类型及安装方式 2 根据负载转矩 速度变化范围和启动频繁程度等要求 并考虑电动机的温升 限 制 过载能力和启动转矩 选择电动机功率 并确定冷却通风方式 所选 电动 机功率应大于计算所需功率 按靠近的功率等级选择电动机 负载率一 般取为 0 8 0 9 过大的备用功率会使电动机效率降低 对于感应电动机 其功率因 数将变坏 并使电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高 3 根据使用场所的环境条件 如温度 湿度 灰尘 雨水 瓦斯以及腐蚀和易 燃 易爆气体等考虑必要的保护方式 选择电动机的结构型式 4 根据企业的电网电压标准 确定电动机的电压等级和类型 5 根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求 以 及 机械机构的复杂程度 选择电动机额定转矩 所需的电动机的输出功率为 1 1 KP P 上式中 负载功率 1 P K 工作情况系数 取为 1 35 见表 6 减速器效率 1 P 计算功率 表表 5 5 工作情况系数工作情况系数 原动机种类原动机种类负荷性质负荷性质 工作条件工作条件 稳定中等冲击大的冲击 断续3h d0 81 01 35 8 10h d 1 01 21 5 电动机 24h d 1 21 351 6 水平固定式螺旋输送搅龙设计 13 故 kw KP P6405 0 9 0 35 1427 0 1 1 根据设计要求选择 Y 系列三相异步电动机 型号为 YJ90S 4 额定功率为 1 1kw 额定电流为 2 7A 额定转速为 1415r min 效率为 0 78 功率因数为 0 78 额定转矩为 2300N m 3 23 2 确定减速器的机型确定减速器的机型 现在我采用一种新型减速机 摆线针轮减速机 摆线针轮减速机采用摆线针齿啮合 行星式传动原理 所以通常也叫行星 摆线减速机 行星摆线针轮减速机可以广泛的应用于石油 环保 化工 水泥 输送 纺织 制药 食品 印刷 起重 矿山 冶金 建筑 发电等行业 做 为驱动或减速装置 该机分为卧式 立式 双轴型和直联型等装配方式 其独 特的平稳结构在许多情况下可替代普通圆柱齿轮减速机及蜗轮蜗杆减速机 因 此 行星摆线针轮减速机在各个行业和领域被广泛的使用 受到广大用户的普 遍欢迎 当输入轴带着偏心套转动一周时 由于摆线轮上齿廓曲线的特点及其 受针齿轮上针齿限制之故 摆线轮摆线针轮减速机 的运动成为既有公转又有自 转的平面运动 在输入轴正转周时 偏心套亦转动一周 摆线轮于相反方向转 过一个齿从而得到减速 再借助 W 输出机构 将摆线轮的低速自转运动通过销 轴 传递给输出轴 从而获得较低的输出转速 高速比和高效率单级传动 结构紧凑体积小由于采用了行星传动原理 输入轴输出轴在同一轴心线上 使其机型获得尽可能小的尺寸 运转平稳噪 声低摆线针齿啮合齿数较多 重叠系数大以及具有机件平衡的机理 使振动和 嗓声限制在最小程度 使用可靠 寿命长因主要零件采用轴承钢材料 经淬 火处理 HRC58 62 获得高强度 并且 部分传动接触采用了滚动摩擦 所 以经久耐用寿命长 因主要零件是采用轴承钢淬火处理 HRC58 62 再精磨而成 且摆线齿 与针齿套啮合传递至针齿形成滚动磨擦付 磨擦系数小 使啮合区无相对滑动 磨损 极小 所以经久耐用 设计合理 维修方便 容易分解安装 最少零件个数以及简单的润滑 使摆线针轮减速机深采用户的信赖 因此按照工作条件和设计要求 选择脚板式卧装双轴摆线针轮减速机 BWY22 17 55 型减速器 公称传动比为 17 高速轴许用功率为 5 5kw 3 3 确定传动装置的传动比确定传动装置的传动比 由选定的电动机满载转速和工作机转速可得传动装置的传动比为 水平固定式螺旋输送搅龙设计 14 64 16 85 1415 i 由于选用的事标准减速器 所以传动比是 17 所以修改工作机转速为 校核min 23 83 17 1415 rn 34 0 47 2 SCnD Q 在推荐范围内 填充系数满足要求 查看 运输机械设计选用手册下 可知 驱动装置型号为 YJ90S 4 4 螺旋输送机的机身设计螺旋输送机的机身设计 4 14 1 螺旋管轴的设计螺旋管轴的设计 螺旋管轴一般由无缝钢管制成 直径常取为 40 90mm 在空心轴的连接处需要 实心轴端 轴的材料采用 45 号钢 查机械设计手册可知 硬度为 217 255HBW 扭转疲劳强度 MPa155 1 抗拉强度 许用疲劳应力 MPa b 637 MPa59 1 屈服点 静应力 MPa s 353 MPa216 1 弯曲疲劳强度 脉动应力 MPa268 1 MPa98 0 实心轴伸入无缝钢管约 150mm 端部焊接高度约为 8mm 然后用螺栓固定 伸入 轴和钢管之间为过盈配合 下面是关于螺旋管轴的设计计算 图图 6 6 管轴外径为 89mm 内径为 77mm 长度为 5540mm 轴上所承受的物料总重为 Kg D 03 105 3348 90 72 0 6 17 下面作轴的计算简图 水平固定式螺旋输送搅龙设计 15 图图 7 7 N G FF CA 15 49 2 8 903 10 2 利用平衡方程求得 0 CA MM 下面作弯矩图 在距 A 点 x 处的 D 点截断 取左半轴研究 图图 8 8 在距离 A 点为 x 处的弯矩为 0 2 M x xGxFA l xG xFM A 2 2 可知在处 弯矩达到最大 2 l x mmN l xG xFM A 7 41144 2 2 max 作轴的弯矩图如下 图图 9 9 作扭矩图如下 水平固定式螺旋输送搅龙设计 16 mmN n P TTT CBA 8 15735 88 145 0 95509550 图图 1010 作轴的当量弯矩图如下 图图 1111 在 B 点达到最大值 mmNTMM 2 41155 8 1573559 0 7 41144 2222 max max 式中为应力校正系数 扭转剪应力为脉动循环变应力时取为 0 59 校核钢管的强度 进行校核时 通常只校核该轴上承受的最大当量弯矩的强度 即危险剖面 C 的 强度 故 故安全 MPa D dD M W M n 85 61 1 16 4 3 max max 4 2 首端轴承座设计首端轴承座设计 首端轴承座装配图如下 水平固定式螺旋输送搅龙设计 17 图图 1212 4 2 1 前轴的设计及校核前轴的设计及校核 材料 采用 45 号钢调制处理 查表得 系数 C 112 MPa T 35 计算轴的最小直径 mm n p Cd23 13 88 145 0 112 33 min 查阅机械设计手册 由选定的 ZQ 型减速机可知其输出轴轴伸的直径 D 55mm L 85mm 由于螺旋轴和减速机之间用联轴器连接 可知 前轴端的轴伸 mmD55 1 mmL85 1 因为联轴器靠轴肩定位 轴肩圆整为整数值 轴 aDa2D D1 0 07 0 121 段 2 上安装轴承端盖 所以 mmD60 2 mmL30 2 轴段 3 上安装轴承 选用双列圆锥滚子轴承 故 轴mmD65 3 mmL75 3 段 4 上安装前轴座 故 mmD75 4 mmL40 4 轴段 5 深入螺旋管轴 100mm 和管轴之间为过渡配合 所以 mmD80 5 轴端和管轴之间焊接固定 在距离管轴左侧 20mm 处用螺栓固定 mmL100 5 水平固定式螺旋输送搅龙设计 18 并且螺栓和钢管之间的螺栓孔之间焊接固定 在距离螺栓 42mm 处用同一型号的 螺栓固定 并且焊接固定 同时两个螺栓之间的夹角成 90 度 校核该轴 图图 1313 mmN n P T 8 157359550 作扭矩图为 图图 1414 校核该轴的强度 T n MPa W M 482 0 55 16 8 15735 3 max 式中为抗扭截面模量 它也只与截面尺寸有关 n W 4 2 24 2 2 联轴器的选择联轴器的选择 联轴器是联接两轴或轴与回转件 在传递运动和动力过程中一同回转而不脱开 的一种装置 此外 联轴器还可能具有补偿两轴相对位移 缓冲以及安全防护 等功能 联轴器一般有两个半联轴器和键联接组成 半联轴器与主 从动轴通 常采用键连接 根据工作情况可选择双排链链条联轴器 特点是 结构简单 重量轻 工作可靠 寿命长 容易拆卸 维护方便 且有少量补偿两轴相对偏 移性能 用于高温 潮湿 多尘条件下 允许两轴有较大的安装偏差 允许正 反转 但不宜用于启动频繁 正反转变化多的地方 计算联轴器所需的转矩 ntzw w tzwc TKKKK n p KKKTKT 9550 式中 T 理论转矩 水平固定式螺旋输送搅龙设计 19 驱动功率 w P n 工作转速 动力机系数 查表取为 1 0 w K K 工况系数 查表取为 1 5 启动系数 查表取为 1 0 z K 温度系数 查表取为 1 2 t K 公称转矩 n T 所以 mNKKKK n p T tzw w c 55 522 10 15 11 88 269 0 95509550 选用联轴器型号为 GL7 材料 40Cr 调质处理 齿面硬度大于 220HB 其基本参数如下 由于安装罩壳 许用转速 轴孔直径 mNTn 630min 2500rnp 轴孔长度 L 112mm 链号 12A 链条节距 mmdd55 21 mmL84 1 p 19 05 齿数 Z 18 转动惯量 J 0 012 双排滚子链链条联轴器的许用两轴相对位移 径向位移 mmPY381 005 1902 0 02 0 轴向位移 mmPX8575 205 1915 0 15 0 角位移 1 a 4 2 3 键的选择与校核键的选择与校核 因为 查机械设计手册 选择键为 平键mmd55 1 1016 hb 许用挤压应力 许用剪应力 MPa pp 120 100 MPa p 90 不同载荷性质的许用值不同载荷性质的许用值 许用应力许用应力 联接工作联接工作 方式方式 被联接零件被联接零件 材料材料静载轻微冲击重冲击 钢 125 150100 12060 90 pp 静联接 铸钢 70 8050 6030 50 pp p 动联接钢 504030 p 1209060 水平固定式螺旋输送搅龙设计 20 表表6 6 不同载荷性质的许用值不同载荷性质的许用值 校核 pppp MPa ldh T 8 3 55565 2920022 式中 d 轴的直径 键与毂的接触高度 h h 键的高度 l 键的长度 pp MPa dbl T 2 1 561655 2920022 满足 所选键为 561016 lhb 通过联轴器联接的另一端与其相同 因此选用相同型号的键联接 4 34 3 尾端轴承座设计尾端轴承座设计 尾端轴承座装配图如下 图图 1515 水平固定式螺旋输送搅龙设计 21 4 3 1 后轴的设计及校核后轴的设计及校核 材料 采用 45 号钢调制处理 查表得 系数 C 112 MPa T 35 计算轴的最小直径 mm n p Cd23 13 88 145 0 112 33 min 轴段 1 深入螺旋管轴 100mm 和管轴之间为过渡配合 所以 mmD80 5 轴端和管轴之间焊接固定 在距离管轴右侧 20mm 处用螺栓固定 mmL100 5 并且螺栓和钢管之间的螺栓孔之间焊接固定 在距离螺栓 36mm 处用同一型号的 螺栓固定 并且焊接固定 同时两个螺栓之间的夹角成 90 度 轴段 2 上安装后轴座 故 mmD65 2 mmL40 2 轴段 3 上安装调心球轴承 故 mmD55 3 mmL29 3 校核该轴 图图 1616 mmN n P T 8 157359550 作扭矩图 图图 1717 校核该轴的强度 T n MPa W M 482 0 55 16 8 15735 3 max 故安全 水平固定式螺旋输送搅龙设计 22 4 3 2 轴承的选择与校核轴承的选择与校核 首先计算轴承处受力 电动机加减速器的重量为 机壳加螺旋轴的重量为 NG19118 9195 1 NG 6 29598 9 3 159 7 142 2 受力分析如图所示 图图 1818 B处为深沟球轴承 C处为外球面球轴承 列平衡方程 0 2121 ZZGG 0 8 02 035 3 1 08 0 8 02 0675 1 4 0 2121 ZZGG 0 21 XX 得 NZ NZ 7 1245 9 3624 2 1 B 处轴承的校核 处轴承的校核 前端轴径 d 65mm 转速 n 88r min 径向载荷 轴向载荷N Z Fr45 1812 2 1 要求寿命 10 年 约为 NFF ra 5 1396 6 39cos45 1812cos hLh9000 选择双列圆锥滚子轴承 查表试选轴承代号为 X2 d 65mm D 120mm B 70mm 220kN 365kN r C or C e 0 37 8 1 1 Y7 2 2 Y8 1 0 Y 计算当量动载荷 水平固定式螺旋输送搅龙设计 23 因为 e F F r a 77 0 45 1812 5 1396 所以 NFYFP arr 9 4984 5 13967 245 181267 0 67 0 2 轴承转速大于 10r min 按照额定动载荷选择轴承 故 满足要求 rh CNL n PC 5 180549000 16670 88 9 4984 16670 3 计算当量静载荷 NFYFP aror 15 4326 5 13968 145 1812 0 满足要求 oror CNPSC 45 1297815 43263 00 C 处轴承的校核 处轴承的校核 前端轴径 d 65mm 转速 n 88r min 径向载荷 轴向载荷N Z Fr85 622 2 2 要求寿命 10 年 约为 NFF ra 9 4796 39cos85 622cos hLh9000 首先根据要求选择调心球轴承 查表试选轴承代号 1311 d 55mm B 29mm D 120mm kNCr 5 51 kNCor 2 18 23 0 e 7 2 1 Y2 4 2 Y8 2 0 Y 计算当量动载荷 因为e F F r a 77 0 85 622 9 479 所以 NFYFP arr 4 2420 9 4792 485 62265 0 65 0 2 轴承转速大于 10r min 按照额定动载荷选择轴承 故 满足要求 rh CNL n PC 3 87669000 16670 88 4 2420 16670 3 计算当量静载荷 NFYFP aror 57 1966 9 4798 285 622 0