螺旋输送机的设计含proe三维及8张CAD图
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螺旋输送机的设计含proe三维及8张CAD图,螺旋,输送,设计,proe,三维,CAD
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螺旋输送机的设计 摘要此螺旋输送机的设计主要用于饲料的传送，根据给定的输送量以及物料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皮带，皮带带动一级减速器、减速器连接机体的传动方式。根据计算得出的主要参数选择合适的电动机，从而确定带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。最后根据计算所得结果整理出安装尺寸以及装配图的绘制。关键词：螺旋输送机 减速器 Abstract The design of screw conveyor is mainly used for feed delivery, according to the given throughput and material characteristics of the materials were actually the leaf-shaped, screw diameter, screw speed and other main parameters of the design calculations.Transmission of the use of motor driven belt, belt drive a gear reducer, speed reducer to connect the body of the drive.According to the calculated main parameters select the appropriate motor pulley and speed reducer to determine the transmission ratio, will lead a major follow-up reducer design, which includes checking the main shaft, gear selection calculationwork.Finally, the calculated results supported the installation size and assembly mapping.Key words: Screw Conveyor Reducer feed transportTitle:Screw conveyor design目录摘要1Abstract21 引言52 螺旋输送机工作原理53 主要参数设计53.1 输送量53.2 螺旋直径的确定63.3 螺旋转速的确定73.4 螺旋轴轴径的确定73.5 单片螺旋叶片用料实形的下料确定83.6 倾斜角度93.7电机功率的计算104 传动端轴的验算104.1 端部轴承的选择计算115 动力装置的选择和分配115.1电动机的选择115.2 传动方案说明115.2.1 将带传动布置于高速级115.2.2 选用闭式斜齿圆柱齿轮125.2.3将传动齿轮布置在距离扭矩输入端较远的地方125.3 总传动比的确定及各级传动比的分配125.3.1 理论总传动比125.3.2 各级传动比的分配125.4 各轴转速，转矩与输入功率125.4.1 各轴理论转速135.4.2 各轴的输入功率135.4.3 各轴的理论转矩135.4.4各轴运动和动力参数汇总表146.传动设计146.1 V带传动设计146.1.1 原始数据146.1.2 设计计算146.1.3带轮材料及结构176.2 高速级齿轮传动设计186.2.1原始数据186.2.2设计计算186.3低速轴的结构设计256.3.1低速轴上的功率P、转速n、转矩T256.3.2估算轴的最小直径256.3.3轴的结构设计(直径,长度来历)276.4 低速轴强度校核286.4.1作用在齿轮上的力286.4.2 计算轴上的载荷294.2.3 按弯扭合成校核轴的强度31七. 减速器箱体317.1 箱体结构形式及材料317.2箱体主要结构尺寸表（单位：mm）31八 个人小结32致 谢33资料索引331 引言螺旋输送机是一种常用的连续输送机械。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，在国民经济的各个部门中得到了相当广泛的应用，已经遍及冶金、采矿、动力、建材、轻工、码头等一些重工业及交通运输等部门。主要是用来运送大宗散货物料，如煤、矿石、粮食、砂、化肥等。本文以面粉为主要输送原料进行螺旋输送机的相关结构和参数设计。2 螺旋输送机工作原理 面粉运输工业中螺旋输送机，一般采用实体螺旋叶片，中间吊挂轴承等螺距的全叶式螺旋即S制法螺旋输送机。其结构图如下图1所示 它由一根装有螺旋叶片的转轴和料槽组成。转轴通过轴承安装在料槽两端轴承座上，转轴一端的轴头与驱动装置相联。料槽顶面和槽底开有进、出料口。其工作原理是：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。3 主要参数设计3.1 输送量输送量是衡量螺旋输送机能力的一个重要指标，现传送物料选择为面粉，平均产量为45T/时，采用螺旋输送机输送，输送距离为15米，输送高度为1.5米。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，因此，螺旋输送机的物料输送量可粗略按下式计算：式中：Q=螺旋输送机输送量，th 。 F为料槽内物料层横截面积 入为物料的单位容积质量，t ，它同原料的种类、湿度、切料的长度以及净化方式、效果等多种因素有关，其值查阅相关的手册 为倾斜输送系数 在实际工作中，通常不考虑物料轴向阻滞的影响，因此物料在料槽内的轴向移动速度，所以，可以看出，螺旋输送机的物料输送量与D、S、n、，有关，当物料输送量Q确定后，可以调整螺旋外径D、螺距S、螺旋转速n和填充系数等四个参数来满足Q的要求。 3.2 螺旋直径的确定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。由经验公式米由已知条件知 吨/时【1.2倍系考虑生产数倍量】=0.46【查表得物料填充系数】=0.6吨/【查表得物料堆积重度】=0.0387由输送长度15米，高1.5米可得倾斜角度为6度C=0.94 【查表1】=339GX型螺旋输送机的螺旋直径系列如下100,150,200,250,300,400,500,600 因此圆整取D=300mm螺距不仅决定着螺旋的升角，还决定着在一定填充系数F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。对于标准的输送机，通常螺距为K =0810；当倾斜布置或输送物料流动性较差时K 08；当水平布置时，K1=0810。因选用全叶式螺旋，其螺距和螺旋直径的关系为 S=0.8D=240mm表一倾斜角度o0510152030405060708090倾斜输送系数C10.970.940.920.880.820.760.700.640.580.520.46填充系数0.50.460.460.420.400.380.360.350.350.320.320.303.3 螺旋转速的确定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。为了保证物料能比较平稳地输送，不至被螺旋抛起来，根据实验螺旋的极限转速为 。1式中D为螺旋直径，为物料特性系数 查表可得生料的物料特性系数为86 。由以上计算可得D=0.3m 代入1式求的螺旋转速N=191转/分 按螺旋输送机转速系列20,30,35,45,60,75,90,120,150,190 因此圆整取标准系列值N=190转/分在此校核填充系数=在推荐范围了 填充系数满足要求表二物料的块度物料的磨琢性 举例填充系数K值A值粉状无磨琢性面粉米粉040050O038786粉状半磨琢性水泥石灰0300400041575粒状半磨琢性小麦玉米025_O30O055846粒状磨琢性砂石化肥O200350063228块状无磨琢性豆粕菜饼 O30035O0584 36块状半磨琢性煤矿石O15020O079515液状无磨琢性面浆纸浆05506000785193.4 螺旋轴轴径的确定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要大于0，即螺旋内升角，又因为tanp=f，tan=S所以螺距与轴径之间的关系必须满足的条件之一是：d实践证明，对大多数螺旋输送机来说，一般其螺旋体的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 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的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：螺旋轴径处的轴向速度 要大于圆周速度 ，即 。由此计算得出的轴径相当大，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，使得输送机结构粗大笨重，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，直尽可能使结构紧凑 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。一般轴径计算公式为d=【0。2035】D 在此 取d=0.3D 即 d=0.3300=90mm3.5 单片螺旋叶片用料实形的下料确定全叶式螺旋结构简单，输送效率亦高，适于输送松散的物料。而叶片是极易磨损的原件，需要经常的制备和更换。叶片通常先煨制成长度为一个螺距的单节叶片，再在转轴上焊接成为连续的螺旋。单节螺旋叶片的计算方法如上图所示，根据已知的 C,D,S,d值 ，计算a R的值。计算公式如下r=.1R=.2 .3式中.4 .5由上面计算可知螺旋轴直径d=90mm 螺旋直径D=300mm 2C=300-90=210 所以C=105mm =0.105M计算可得=0.408=0.371r=0.105x0.371/(0.408-0.371)=0.62R=0.105+0.62=0.725=0.371/(0.01745x0.62)= 3.6 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，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，倾斜角度对填充系数的影响如表1。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。3.7电机功率的计算螺旋输送机的功率，用以克服以下阻力。1)使被运物料提升高度H(水平或倾斜)所需的能量(2)被运物料对料槽壁和螺旋面的摩擦所引起的能量消耗(3)物料内部颗粒间的相互摩擦引起的能量消耗；(4)物料沿料槽运动造成在止推轴承处的摩擦引起的能量消耗；(5)中间轴承和末端轴承处的摩擦引起的能量消耗。克服以上阻力所需轴功率=千瓦所需电动机功率=千瓦其中为物料阻力系数 为输送机水平投影长度 为垂直投影高度 一般取=0.94为功率备用系数 =1。2-1.4 为轴功率 为电动机功率 由上式代入数值计算得：=5.63千瓦=6.21千瓦4 传动端轴的验算螺旋输送机的端轴直径d 是由螺旋直径D的系列所确定。但端轴传递的功率则随螺旋输送机的水平投影长度L和垂直投影高度H值的增加而增大。为了保证端轴能可靠的传递功率，确定功率后，对端轴进行强度验算。一定系列螺旋输送机的端轴所能承受的扭矩M和悬臂力P是固定的。端轴的需用扭矩通常以许用千瓦转速比【】表示。现拟采用联轴节和减速器作为传动装置。端轴受扭矩作用 进行千瓦转速验算千瓦/转/分 查表得D=300毫米时 所以端轴强度满足强度要求4.1 端部轴承的选择计算在螺旋的俩端，装端部轴承。在此，输入端采用单列圆锥滚子轴承。螺旋轴直径d=90mm 从右至左各段长度分别为L1、L2、L3、各段宽度为D1、D2、D3、则D1接联轴器，所以D1=70 D2=D1+(510)mm 取D2=80mm D3=d=90mm L1=168mL2=62.5mm L3=15800mm 由此查机械设计课程设计手册 选用 圆锥滚子轴承 30316 GB/T 297-1994 其相关安装尺寸可参照课程设计手册第75页另一端也采用圆锥滚子轴承 其尺寸如下图所示 参照机械设计课程设计手册 选择滚动轴承 30316GB/T 28119945 动力装置的选择和分配5.1电动机的选择由以上计算可知电机功率输出功率为6.21KW千瓦 因此选择Y132M-4 额定功率为7.5KW 转速为1440转/分 其主要安装尺寸如下图中心高H外形尺寸底角安装尺寸地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸装键部位尺寸1602038x805.2 传动方案说明5.2.1 将带传动布置于高速级将传动能力较小的带传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑，匀称。同时，将带传动布置在高速级有利于发挥其传动平稳，缓冲吸振，减少噪声的特点。5.2.2 选用闭式斜齿圆柱齿轮闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好。而在相同的工况下，斜齿轮传动可获得较小的几何尺寸和较大的承载能力。采用传动较平稳，动载荷较小的斜齿轮传动，使结构简单、紧凑。而且加工只比直齿轮多转过一个角度，工艺不复杂。5.2.3将传动齿轮布置在距离扭矩输入端较远的地方由于齿轮相对轴承为不对称布置，使其沿齿宽方向载荷分布不均。固齿轮布置在距扭矩输入端较远的地方，有利于减少因扭矩引起的载荷分布不均的现象，使轴能获得较大刚度。综上所述，本方案具有一定的合理性及可行性。 5.3 总传动比的确定及各级传动比的分配5.3.1 理论总传动比 nm : 电动机满载转速5.3.2 各级传动比的分配(1)V带传动的理论传动比初取2.33 (2)齿轮传动的传动比5.4 各轴转速，转矩与输入功率5.4.1 各轴理论转速设定：电动机轴为0轴，高速轴为轴，低速轴为轴，联轴器为轴 (1)电动机 r/min(2)轴 r/mim(3)轴 r/min5.4.2 各轴的输入功率(1)电动机 kw(2)轴 kw(3)轴 kw5.4.3 各轴的理论转矩(1)电动机 (2)轴 Nmm(3)轴Nmm5.4.4各轴运动和动力参数汇总表轴号理论转速（r/min）输入功率（kw）输入转矩(Nmm)传动比电动轴14407.54.9741044.33第I轴6187.1254.37第II轴1906.8426.传动设计6.1 V带传动设计6.1.1 原始数据电动机功率 kw电动机转速 r/minV带理论传动比2.33单向运转、双班制、工作机为带式运输机6.1.2 设计计算（1） 确定计算功率PcaPca =KAPd查得工作系数KA=1.2Pca =KAPd=1.27.5= 9 kw（2）选取普通V带带型根据Pca，nd确定选用普通V带B型。 （3）确定带轮基准直径 dd1和dd2a. 初选 小带轮基准直径=140mmb验算带速 5m/s V 20m/s m/s 5m/sV25m/s带的速度合适。 c. 计算dd2dd2 mm圆整dd2 =355 mm（4）确定普V带的基准长度和传动中心距根据0.7（dd1+dd2） a 0 2（dd1+dd2）346.5mm a 0990mm初步确定中心距 a 0 = 500mmLd = =1800.66mm取Ld = 1800 mm计算实际中心距a （5）验算主轮上的包角= 主动轮上的包角合适（6）计算V带的根数ZP0 基本额定功率 得P0=2.81 P0额定功率的增量 P0=0.46包角修正系数 得=0.93长度系数 得=0.95= =3.114 取Z=4根 （7）计算预紧力 F0qV带单位长度质量 q=0.10 kg/m=250.95 N应使带的实际出拉力 （8）计算作用在轴上的压轴力FP 得=1959 N带传动主要参数汇总表带型LdmmZdd1mmdd2mmammF0NFPNB18004140355500250.9519596.1.3带轮材料及结构（1）带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200( 2 ) 带轮的结构 带轮的结构形式为孔板式，轮槽槽型B型小带轮结构图 大带轮结构图6.2 高速级齿轮传动设计6.2.1原始数据输入转矩= Nmm小齿轮转速=618 r/min齿数比= 6.2.2设计计算一 选齿轮类、精度等级、材料及齿数1 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮；2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度；3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动小齿轮材料：45号钢调质 HBS1=220接触疲劳强度极限MPa 弯曲疲劳强度极限 Mpa 大齿轮材料：45号钢正火 HBS2=190接触疲劳强度极限 MPa 弯曲疲劳强度极限 Mpa 4初选小齿轮齿数大齿轮齿数Z2 = Z1= 243.25=78取795初选螺旋角二 按齿面接触强度设计 计算公式： mm （由1P218式10-21） 确定公式内的各计算参数数值初选载荷系数小齿轮传递的转矩 Nmm齿宽系数 材料的弹性影响系数 Mpa1/2 区域系数 ， 应力循环次数接触疲劳寿命系数 接触疲劳许用应力取安全系数 取 MPa计算（1）试算小齿轮分度圆直径=70mm（2）计算圆周速度 2.26m/s（3）计算齿宽b及模数mnt mmb/h=8.79（4）计算纵向重合度（5） 计算载荷系数 使用系数 根据电动机驱动得 动载系数 根据v=2.26m/s、 7级精度 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7级精度、=0.8、 mm，得 =1.291 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数根据b/h=8.79、 齿向载荷分配系数、 假设，根据7级精度，软齿面传动，得 =11.11.41.291=1.988（6） 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 三 按齿根弯曲强度设计 1 确定计算参数（1）计算载荷系数K （2）螺旋角影响系数 根据纵向重合系数，得0.88（3）弯曲疲劳系数KFN得 （4）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 得（5）计算当量齿数ZV，（6）查取齿型系数YF 应力校正系数YS （7）计算大小齿轮的 并加以比较比较所以大齿轮的数值大，故取0.0188。2 计算=1.99mm四 分析对比计算结果对比计算结果，取=2已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的d1=75.25mm来计算应有的 取37 取120需满足、互质五 几何尺寸计算1 计算中心距a将a圆整为162mm2 按圆整后的中心距修正螺旋角3 计算大小齿轮的分度圆直径d1、d2 76.06mm246.78mm4 计算齿轮宽度b =60.85mm 圆整后 b=61六 验算 100N /mm 与初设相符 设计符合要求齿轮参数汇总表高速级齿轮齿数分度圆直径d(mm)da(mm)df(mm)精度等级Z13776.0681.63478.3427Z2120246.78278.326267.362传动传动比i中心距a模数mn螺旋角计算齿宽b2(mm)3.25162213.46161齿轮结构参照2/P66表9-2，小齿轮采用齿轮轴，大齿轮采用腹板式。6.3低速轴的结构设计6.3.1低速轴上的功率P、转速n、转矩TP=6.842kwn=190r/minT= Nmm6.3.2估算轴的最小直径低速轴选用材料：45号钢，调质处理。 取A 0 =110由于需要考虑轴上的键槽放大,d0 =70mm段轴需与联轴器连接，为使该段直径与连轴器的孔径相适应，所以需同时选用连轴器，又由于本减速器属于中小型减速器，其输出轴与工作机轴的轴线偏移不大。其次为了能够使传送平稳，所以必须使传送装置具有缓冲，吸振的特性。因此选用弹性柱销联轴器。 工作情况系数 1.5 选用HL4型弹性柱销联轴器LX5型弹性柱销联轴器主要参数为：公称转矩Tn3150 Nmm轴孔长度L=142 mm孔径d1 =70 mm联轴器外形示意图联轴器外形及安装尺寸型号公称扭矩Nm许用转速r/min轴孔直径mm轴孔长度mmDmm转动惯量kgm2LX631503450701422200.1916.3.3轴的结构设计(直径,长度来历)一 根据轴向定位要求，确定轴的各段直径和长度(1)1段与联轴器配合取d1=70，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上取L1=142。(2)为了满足半联轴器的轴向定位，2段右侧套筒，轴承，初选圆锥滚动轴承毡圈油封的轴径取d2=75mm由轴从轴承座孔端面伸出15-20mm,由结构定取L2=125。(3)轴肩为非定位轴肩，齿轮取d3=80考虑轴承定位稳定，L3略小于轴承宽度加挡油环长度取L3=60。(4)根据轴上零件（轴承）的定位要求及箱体之间关系尺寸取d4 =90m，L4 =12 d5 =80 L5 =8(5)6段装轴承取d6=75mm，L6=42mm轴上齿轮、半联轴器零件的周向定位均采用键联接 。由2P119表（11-5），取轴端倒角1.545，各轴肩处圆角半径R=1.6mm三、高速轴尺寸（1）确定各轴段直径d1=26mmd2 =30mmd3 =35mmd4=45 mmd5=35mmd6=30 mm(2)确定各轴段长度L1=80mmL2=125mmL3=60mmL4=8mmL5=12mmL6=42mm6.4 低速轴强度校核6.4.1作用在齿轮上的力6.4.2 计算轴上的载荷载荷分析图 (1)垂直面 载荷分析图水平垂直面由装配图俯视受力视角决定(2)水平面 (3) 总弯矩从轴的结构以及扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面，现将计算出的截面C处的MH、M V、M V及M的值例于下表：载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=80NFNH2=1127.14NFNV1=1397.9675NFNV2=1397.9675N弯矩MM H1 =5600NmmM H2 =7.86104NmmMV =9.784104 Nmm总弯矩M 1=9.786104 NmmM 2=1.26105Nmm扭矩TT=Nmm4.2.3 按弯扭合成校核轴的
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