树枝粉碎机机身及输送设备设计【含CAD图纸】
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大学大学毕业设计说明书毕业设计说明书题题 目：目：树枝粉碎机机身及输送设备设计树枝粉碎机机身及输送设备设计专专 业：业： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 完成日期：完成日期： 20122012 年年 5 5 月月 2121 日日 I大学大学毕业论文（设计）任务书毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：树枝粉碎机机身及物料输送设备的设计 学号： 姓名： 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师： 教授 系主任： 教授 一、主要内容及基本要求主要内容： 1、熟悉机身及物料输送机的结构特点和工作原理，并分析总结物料输送机设备设计要求以及设计原则。 2、根据物料输送机性能参数设计和输送机的输送能力及使用范围（包括输送距离，输送量，输送物料的种类等） 。 3、对机身进行结构设计和输送机各组成部分进行选型，机身，尺寸确定。画出二维图纸，并校核。 4、用 PRO/E 建机身及输送装置主轴、螺旋叶片、料槽等的三维模型。 基本要求： 1、设计说明书一份，要 8000 字以上。 2、提交 CAD 图纸（机身及螺旋输送机主要构件零件图、装配图、输送机总状图等 14 张配图） 。 3、提交 PRO/E 三维模型。 二、重点研究的问题 通过查找与整理螺旋输送机的几个个主要构件（螺旋主轴、螺旋叶片、轴承座等）的资料，查阅相关文献资料了解螺旋输送机结构和设计参数，在此基础上设计出一套自动输送树枝粉碎物料的装置。进一步熟练使用 proe 设计三模型，得到螺旋输送机结构设计部分的装配图和若干关键零件的 设计图。合理确定料槽厚度以及叶片的结构，以保证工作装置各构件能满足强度和刚度要求。 三、进度安排 各阶段完成的内容起止时间1 查阅相关资料 第一周2 确定机身各部分组成 第二周3确定机身机输送机各部分的参数 第三周4 零部件的设计 第四、五周5 零部件的强度 第六周6 零部件的刚度 第七周7 选定的一种结构设计 第八周8 画零件图 第九、十周9 画装配图 第十一周10 撰写毕业设计说明书 第十二周二、应收集的资料及主要参考文献1宋宝昌,程立杰.FS 型粉碎机的研制J.木材加工机械,1997,(4):12-14. 2吉颖风.新型锤片式粉碎机筛分效率的研究D.北京；中国农业大学，2000. 3张汉文，黄激文.园林树枝切碎机的设计J.广东农机，2002,(3):8-9. 4刘文广.锤片式粉碎机异型粉碎室的理论分析及实验研究D.内蒙古农业 学，2006. 5洪德纯,于志宏,祝悦红.国外削片机的新进展J.吉林林学院报，1995, (2):114-118. 6付敏，王述洋.林木生物质高效精细粉碎研制现状及展望J.林业机械与木工设备，2008（5）：8-10. 7赵国兴,孙广秦.锤片式粉碎机参数确定及对性能的影响J.农业机械化工与电气化，2007（3）：15-20. 9张兴辉.运输机械设计选用手册J.化学工业出版社，1999(5):25-45. 10范祖尧.现代机械设备设计手册J.机械工业出版社，2000(3):6-18. 11唐大放,冯晓宁,杨现卿.机械设计工程学D.徐州；中国矿业大学出版社,2001(8):8-10. 大学大学毕业论文（设计）评阅表毕业论文（设计）评阅表学号 姓名 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 树枝粉碎机机身及输送设备设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价评阅人： 2012 年 5 月 日 大学大学 毕业论文（设计）鉴定意见毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 姓名： 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 46 页 图 表 11 张论文（设计）题目： 树枝粉碎机机身及输送设备设计 内容提要： 随着人们环境意识的日益增强，对环境的要求越来越高，城市废弃树枝的随意堆放 及焚烧被逐渐禁止，废弃树枝的处理及综合利用成了城市园林及环卫部门亟待解决的问题。目前采用的主要技术方案是将树枝粉碎后堆肥，用作城市植被、盆栽花卉及树苗移栽的底肥。机身作为粉碎机的一个组成部分，是粉碎装置的基本载体，对粉碎装置的使用寿命有很大的保护作用。而粉碎后物料的输送设备也是连接粉碎后物料与成型室的一个重要装置，能保物料能够连续不断的，稳定的输送到成型室中进行成型。 我设计的机身及输送设备的主要特点：保证机身完整性前提下，机身重量较小，具有一定的抗震能力和稳定性。结构紧凑，占地空间小。而输送装置的特点是结构简单，成本较低；工作可靠，维护管理比较方便；能实现连续的密封运输，运输平稳；同时装卸比较方便。最终得出结论机身在结构方面及输送设备在输送的合理及可靠性上是我设计的重点。指导教师评语指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见答辩委员会主任： 年 月 日摘要摘要随着人们环境意识的日益增强，对环境的要求越来越高，城市废弃树枝的随意堆放及焚烧被逐渐禁止，废弃树枝的处理及综合利用成了城市园林及环卫部门亟待解决的问题。目前采用的主要技术方案是将树枝粉碎后堆肥，用作城市植被、盆栽花卉及树苗移栽的底肥。机身作为粉碎机的一个组成部分，是粉碎装置的基本载体，对粉碎装置的使用寿命有很大的保护作用。而粉碎后物料的输送设备也是连接粉碎后物料与成型室的一个重要装置，能保物料能够连续不断的，稳定的输送到成型室中进行成型。粉碎室机身是粉碎树枝后的载体是将物料输送到成型室的首要环节，同时机身的设计对于粉碎装置的最大效率的实现有很大的辅助意义。它的结构优化，噪音的处理，粉碎装置的稳定性，都具有重要的意义。对于螺旋输送机，在工程设计及使用中还存在一些的缺陷，如参数选择不合理等。目前，螺旋公式计算输送机的设计仍是依靠经验，在经验公式中许多参数的选择是在一定范围内凭经验选取的，这使得螺旋输送机的设计较落后，无法提高其设计水平和提高产品的性能。文中对螺旋输送机进行了较全面论述，了解了螺旋输送机的类型、发展现状。阐明了螺旋输送机的工作原理。并根据螺旋输送机的工作原理、工作条件、输送要求等设计一螺旋输送机。该螺旋输送机用于树枝粉碎料的水平输送，根据输送量以及输送路程设计出螺旋直径。最后对螺旋输送机的安装及平时保养做出了总结。整个设计对今后的设计工作将有实际指导意义和价值。关键词关键词: : 机身；上壳体；下壳体；螺旋输送机;连续运输机械;螺旋直径Abstract As peoples environmental awareness increasing, the requirement to the environment is more and more high, the city deserted branch random stacking and burning was gradually abandoned the ban, the treatment and comprehensive utilization of the city landscape and environmental sanitation departments problems to be solved.At present the main technical proposal is that the branch crushing after composting, as city vegetation, potted flowers and seedlings transplanting fertilizer.The fuselage as the mill is an integral part of, is a basic carrier of crushing device for crushing device, the service life is very protective effect.The crushed material conveying device is also connected crushed material and the molding chamber is an important device, can guarantee the material can be continuous, stable conveying to the molding chamber for forming.Crushing chamber body is crushed branches after the carrier is the material is transported to the molding chamber is the important link, at the same time the design for grinding device for maximum efficiency achievement greatly assisted significance.Its structure is optimized, noise processing, grinding device stability, have important sense.The text of the screw conveyor in a more comprehensive discussion about the type of screw conveyor, the development of the status quo. To clarify the working principle of the screw conveyor. Screw conveyor in accordance with the working principle, working conditions, transportation requirements to design a screw conveyor. The screw conveyor for conveying the level of cement, according to throughput and transmission distance diameter spiral design, computing power, as well as a spiral in accordance with the power to choose a motor, reducer and coupling to solve practical problems.At last, some research work is made about the influences of parameters during screw conveyors conveying bulks. This can direct later research work about screw conveyors design work, and has practical significance.Key Words: screw conveyor; continuous transportation machine; screw diameter目录摘要 .IABSTRACT.II第 1 章 粉碎机机身的结构设计.11.1 树枝粉碎机的结构设计与参数.1 1.1.1 机身的设计要求.11.1.2 机身材料的选取.11.2 机身粉碎室结构尺寸的确定.21.2.1 粉碎室宽度 B 的确定.21.2.2 粉碎室上壳体尺寸的确定.21.2.3 粉碎室下壳体尺寸的确定.31.2.4 粉碎室下壳体出料口尺寸确定.41.3 机身机架结构尺寸.4第 2 章 粉碎机螺旋输送机的设计.52.1 螺旋输送机的工作原理及特点.52.2 螺旋输送机发展历史及趋势.62.2.1 螺旋输送机的发展历史.6 2.2.2 螺旋输送机的发展趋势.92.2.3 螺旋输送机的应用范围.102.3 螺旋输送机的发展现状.10第 3 章 螺旋输送机的设计与参数选用.123.1 螺旋输送机的设计方法.123.1.1 螺旋输送机的现代设计方法.133.1.2 螺旋输送机的常规设计.143.2 螺旋输送机的具体设计.153.2.1 螺旋输送机的选型.153.2.2 螺旋输送机的设计计算.173.2.3 螺旋输送机外形尺寸.273.2.4 螺旋输送机轴承选择.273.2.5 螺旋输送机进出料口装置.28第 4 章 螺旋输送机的安装使用及维护.28 4.1 螺旋输送机安装技术条件.284.2 螺旋输送机的使用与维护.29总结.31参考文献.32附录.331第第 1 章章 粉碎机机身的结构设计粉碎机机身的结构设计1.1 树枝粉碎机机身的结构设计与参数树枝粉碎机机身的结构设计与参数1.1.1 机身的设计要求机身的设计要求机身作为粉碎室的主要载体，粉碎装置都安装固定在粉碎室内部。机身的机架由全钢折弯焊接而成。机身结构设计应满足下列要求：(1)机身在满足强度、刚度的条件下，力求重量轻、节约金属。(2)结构力求简单，并便装于其上的所有部件、零件容易安装、调整、修理和更换。(3)结构设计应便于铸造或烽接和机加工。(4)必须有足够的底面积，保证压力机的稳定性。(5)结构设计应力求减少振动和噪音。(6)结构设计力求外形美观。1.1.2 机身材料的选取机身材料的选取机身结构分为铸造结构和焊接结构两种。铸造结构使用材料有 HT2040 铸铁、QT4210 球铁和 ZG35 铸钢等。焊接结构使用材料多为钢板，也有用 16Mn 钢板。铸造结构的3A材料比较容易供应，消震性能较好。但重量较重，刚度较差。目前，较适合于成批生产。焊接结构与之相反，重量较轻，刚度较好，外形比较美观，但消震性能较差。当前我国钢板材料供应不足，焊接技术和工艺装备有待于进一步提高与充实，因此，只适合于单件小批生产。对于采用铸造还是焊接结构，须视各厂具体条件而定。随着工业的发展，焊接结构必然将更广泛采用。铸造结构尽量使壁厚不要有突然变化，适当加大过渡圆角，减少应力集中。结构设计需使铸造和加工方便。焊接结构尽量设计成具有对称性的截面相对称性的焊缝位置，以减少焊接变形，特别是扭曲变形。要合理布置筋板，数量不宜过多。焊缝应尽量远离应力集中区域，尽量避免用焊缝直接承受主要工作载荷。焊缝避免交叉与聚集，并考虑焊接施工方便。总结以上叙述，确定了以焊接结构作为此次机身设计的基础结构。具体的材料和机身各部分的尺寸，可查看具体的零件图。21.2 机身粉碎室结构尺寸的确定机身粉碎室结构尺寸的确定1.2.1 粉碎室宽度粉碎室宽度 B 的确定的确定1）转子直径 D 的确定由得转子直径为：Dn100060 mmnD100060 mm180080100060 mm6002）粉碎室宽度 B 的确定粉碎机转子直径 D 与粉碎室宽度 B 之积可用以下经验公式求得: (21)kDB 式中：B粉碎室宽度，mm；k经验系数,一般取 0.290.75； D转子直径，mm。DB 确定之后, 为了降低噪音, 一般采用大转子低转速, 确定要根据粉碎物料的品种具体分析。如果以树枝等物料为主, 要采较小的 B 和较大的 D；如果是以粉碎牧草为主，则要采用较大的 B 和较小的 D。将数据代入式(31)得：B=0.43600mm =258mm取整 B=260mm1.2.2 粉碎室上壳体尺寸确定粉碎室上壳体尺寸确定1）机身粉碎室上壳体尺寸参数：上壳体圆外径：355mm。壳体厚度: 5mm。入料口高度：200mm。入料口外跨度：200mm。入料口内跨度：160mm。 其他尺寸参数见下图：3 图 2-11.2.3 粉碎室下壳体尺寸确定粉碎室下壳体尺寸确定下壳体圆外径：355mm。出料口高度：210mm。出料口宽度：270mm。 图 2-241.2.4 粉碎室下壳体出料口尺寸确定粉碎室下壳体出料口尺寸确定 图 2-3 1.3 机身机架结构尺寸的确定机身机架结构尺寸的确定 机架的结构是采用焊接结构，机架的立柱与横梁都是采用厚 10mm，宽 70mm 的 A3 钢板折弯而成的，以此为基本构建的一个方形机架用于粉碎室的支撑，图如下 图 2-4 5图 2-5第第 2 章章 粉碎机螺旋输送机的设计粉碎机螺旋输送机的设计2.1 螺旋输送机的工作原理及特点螺旋输送机的工作原理及特点螺旋输送机利用带有螺旋叶片的螺旋轴的旋转，使物料产生沿螺旋面的相对运动，物料受到料槽或输送管壁的摩擦力作用不与螺旋一起旋转，从而将物料轴向推进，实现物料的输送。在水平螺旋输送机中，料槽的摩擦力是由物料自身重力引起的；而在垂直螺旋输送机中，输送管壁的摩擦力主要是由物料旋转离心力所引起的。螺旋输送机具有以下特点：1 结构比较简单，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。在港口的卸车卸船作业中易进出舱口、车厢。4 能实现密封输送，有利于输送易飞扬的、炽热的及气味强烈的物料，可减小对环6境的污染，改善港口工人的作业条件。5 装载卸载方便。水平螺旋输送机可在其输送线路上的任一点装载卸载；对垂直螺旋输送机配置相对螺旋式取料装置可具有优良的取料性能；利用与物料堆直接接触的螺旋轴具有自动取料的能力可作为港口其他类型卸船机械的取料装置。6 能逆向输送，也可使一台输送机同时向两个方向输送物料，即集向中心或远离中心。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。2.2 螺旋输送机的发展历史及趋势螺旋输送机的发展历史及趋势2.2.1 螺旋输送机的发展历史螺旋输送机的发展历史螺旋输送机的发展，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。7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8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9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。2.2.2 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。106.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。2.2.3 螺旋输送机的应用范围螺旋输送机的应用范围螺旋输送机广泛应用于粮食工业、建筑材料工业、化学工业、机械制造业、交通运输业等国民经济各部门中。螺旋输送机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，盐类、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、块度大的及易结块的物料。除了输送散粒物料外，亦可利用螺旋输送机来运送各种成件物品。螺旋输送机在输送物料的同时可完成混合、搅拌、冷却等作业。在港口，螺旋输送机主要用于卸车、卸船作业以及仓库内散粒物料的水平和垂直输送。利用与物料直接接触的水平螺旋轴将物料逐层从车厢两侧卸下的螺旋卸车机在国内港口已有多年的成功使用经验。由水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机以及相对螺旋取料装置组成的螺旋卸船机，已成为一种较为先进的连续卸船机型，日益广泛地应用于国内外散货专用码头。螺旋输送机在港口除直接用于卸船作业以及输送物料外，常利用其裸露的螺旋具有收集物料的功能而作为其他类型卸船机的取料装置。2.3 螺旋输送机的发展现状螺旋输送机的发展现状螺旋输送机由于其结构简单，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。国内关于这方面的研究情况也比较多.在 19 97 年4月，洛阳工业高等专科学校赵红霞，刘建寿和李志容和堰师水泥厂的常松芝，从螺旋叶片结构尺寸出发，对输送机螺旋叶片结构尺寸的优化问题做了深入的研究和探索。螺旋输送机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11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。对螺旋输送机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。螺旋输送机的选型问题，水平螺旋输送机的选型设计中，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输送机的选型设计。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输送机选型设计的数学模型，在平台下，利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。在螺旋输送机的实际使用过程中，常常产生故障而影响生产，对于这些问题，很多的学者做过螺旋输送机的故障分析和总结。2001年马洪祥就对碳酸钾生产过程中螺旋输送机所产生的故障原因进行分析，并提出了改进方法，取得了很好的效果。2002年，山东建设机械股份有限公司济南北方机械厂的韩其迎，也对螺旋输送机的使用提出了几点改进方法。为保证螺旋输送机有可靠的动力输入，将原先的圆柱齿轮减速机换为输出扭矩较大、效率高、体积小、质量轻的摆线针轮减速机，提高了产品的承载能力，传动更加平稳。采用变螺距技术提高螺旋输送机的输送能力。螺旋机进料段用较小螺距，中间段螺距增大10-20mm，输出节螺距再增大10-20mm。这样使输入节粉料填充量大，中间段和输料段随螺距变大、填充量减小，可有效防止高流动性粉料在输送时发生倒流或堵塞现象。按一般规律，螺旋输送机在功率、螺距、转速、物料容重及填充系数相同的条件下，生产率随工作倾角加大而降低，而且呈一种非线性关系。综合考虑搅拌设备的整体结构和螺旋机生产率要求，螺旋机的工作倾角调整在左右较为适宜。螺旋输送机一般采用水平或倾斜向上送料方035式，螺旋轴的防松主要由前支座完成。前支座内设有止推轴承，由双螺母加单耳止动垫圈12相互加紧对其压紧和防松。为了增强防松效果，在前端螺母两侧加设紧定螺钉。对于新型螺旋输送机的研究，也取得了很多的进展。大倾角螺旋输送机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。大倾角螺旋输送机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为1,输送区段也能得到最佳的充填系数0.5到0.7， 从而能使输送机输送的比能容降低50%，而且还可防止高流动物料在输送时倒流。总之 ，现在对于螺旋输送机的研究越来越收到各界的重视，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，研究成功还较少，还不是很先进。第第 3 章章 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目前，在工程上，螺旋输送机的设计还主要是依靠工程技术人员凭借经验，依靠传统的设计方法来进行设计工作，设计工作量大，而且繁琐。在水平螺旋输送机的实际使用中，还存在很多问题，尚待研究和解决，如输送量低，机械功率不高，物料堵塞和物料流难以控制等。3.1 螺旋输送机的的设计方法螺旋输送机的的设计方法随着现代化工业的不断发展，螺旋输送机己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。为了使输送机安全可靠地运行，其结构系统必须具有良好的静、动态特性，传统的设计方法己不能满足设计要求，必须采用现代设计方法对输送机系统进行设计。传统的机械设计方法是以经验、感性、静态手工式劳动为基础的一种设计方法，包括下列各种方法:类比设计方法:类比设计方法是基于与旧有的同类或相似的机器作比较而进行新机器设计的一种设计方法。依据这种方法，在设计之前，首先要以工艺对设备所提出的性能要求为依据，同时参照旧有的类似机器设备，依靠经验估计，针对旧有设备的缺点加以改进，从而拟定出一个或几个新的设计方案，进而分析比较，择其较好的方案或集中诸方案的优点做出最终的设计方案。显然，它是基于设计者的经验积累进行局部创新而形成的一种设计方法。这种设计方法的设计工作量很大，设计周期很长。现仍被广泛采用。试算法 : 此法是以一定的理论公式为依据，在一定的技术条件下算得相应的参数值，若所得结果不理想，则改变技术条件，重新计算，循环往复，直至获得感性认为是理想的13结果。它的计算工作量也很大，且难于取得真实的理想结果。但在计算工具不足的情况下，目前国内仍大量采用。表格法 : 它是根据一定的理论公式，参照常用的尺寸系列和材料参数，预制出系统表格，以供设计时使用，此法减少工作量，提高设计速度。但是这个方法难取得理想的结果。图算法 : 此法的原理与表格法相同，但有不同于表格法。图算法是使用按一定的比例尺绘制成的专用图线一诺模图来进行设计。其计算工作量大大减少，所计算的结果要比表格法改进许多。3.1.1螺旋输送机现代设计方法螺旋输送机现代设计方法现代设计方法是一个科学的、理性的、动态的和计算机化的过程。它采用当代的技术手段和方法来提取最合理的数据，使设计的结果达到最优。依据这种方法，首先对设计的各种原始数据进行分析，取得有利的信息，得出最经济合理的参数;然后，在设计过程中进行各种性态和指标分析，确定出设计对象的全部数据;最后，评价、测试和诊断设计的质量及可能出现的问题，并确定出相应的对策。科学类比与相似分析:科学类比与传统设计方法中类比设计法的区别，在于科学类比把某些现代化分析方法引入进来，从而构成一种类比推理方法，使得旧有的类比法由低级上升到高级阶段。根据类比过程所侧重的因素之不同，科学类比法有以下几种:因果类比、对称类比、协变类比、综合类比等。通过科学类比，可对设计对象的总体结构及其各组成部分的相互关系，有一个明确的了解，以便进行下一步的系统分析。相似分析是属于科学类比法范畴。为了避免大量的重复性劳动，对于同类的设计对象，可采用相似分析和计算，比如采用量纲分析法等等，确定设计对象与参考对象的结构、参数之间的数学模型关系，获得新设计对象的有关参数.系统分析与动态系统分析:这里系统，都是指动态系统。系统分析就是把设计对象当作一个完整的系统，然后将其分成若干个子系统和构成子系统的元素，进而进行分析和综合，确定每一个系统和元素的输入、输出，以及它们之间如何转换等等。机器中的一切零件、部件和传动系统都理解为系统，它们均通过边界与其毗邻的系统相分离，又通过输入信号和输出信号与毗邻的系统相联系，此即系统工程在设计中的应用。有限元设计:目前，有限元设计方法是应用很多很广泛的一种方法。有限元设计方法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。它能整体、全面、多工况随意组合，14进行静力、动力、线性和非线性分析，对完成复杂结构或自由度系统的分析十分有效。有限元能针对机械实际使用机构边界条件进行定量的分析计算，并提供丰富的、反映实际工况的计算结果，并可配有丰富的动态图形显示功能。国内外己涌现出大量有关有限元分析的成熟软件，这将促使有限元法的不断推广和应用。对于复杂的结构物体，可视其当作为由有限个单元体的组合体来研究，其中各单元体之间只在有限个节点处相连接。在有限元分析法中，为了减少计算工作量，近年来发展了一种边界元法。它把域内控制方程变换成边界上的积分方程，再通过边界离散化处理转化成代数方程来求解。这样，既可以使问题的维数降低，又可使计算精度提高，而且其数学原理简单易懂。有限元分析方法多应用于结构计算和场域计算。计算机辅助设计(CAD):随着市场竞争的加剧，不仅要求缩短产品更新换代周期，而且还要求产品由原来的单一产品、大批量生产模式，转向多品种、高质量、小批量生产模式。传统的人工设计方式己经不能适应这种变化的要求。随着计算机技术的迅速发展，已有各种性能良好的计算机硬件及外围设备陆续问世。计算机技术也有很大的提高，发展了数据库技术，开发了大量的图形软件。这些都促进了CAD技术的应用和发展。目前美国、德国、日本等一些大公司都广泛应用CAD方法进行机械方面的设计。我国也己开发多种CAD系统，各大中型企业也都相继采用CAD方法进行机械的设计计算与绘图。今后CAD技术的应用在广度和深度方面会有更大的发展。模块化设计:模块化设计是工程设计的发展方向之一。它根据模块化原则，设计一些基本模块单元，通过不同的组合形成不同的产品，己满足用户的多种需求。模块化设计以功能分析为基础，将机器上同功能的基本单元、复合单元、，设计成不同用途、不同功能的模块。选用不同模块进行组合可形成各种不同类型和规格的通用和专用机器。采用模块化设计，不仅是一种设计方法的改革，同时会影响到整个机械行业的技术、生产和管理。目前，模块化设计在我国工程机械设计时也有了初步应用。仿真设计:国内外近年来在机械设计中采用了动态仿真设计新方法，即用计算机对机构与结构在各种工况下承受载荷进行运行状态及随时间变化过程仿真模拟，得到仿真输出参数和结果，以此来估计和推断实际运行的各种数据，并在对机器进行动态分析计算时用。除了这种承受载荷和结构响应的动态仿真外，还有一种就是动画仿真。由于大多机械在工作过程中，工作场地会有去多障碍物，如房屋、桥梁、树木等。如果没有实现设计好路线，可能会造成一定的损失，在这种情况下，国外一些企业做出了一些模拟现实软件，可以模拟整个工程的运行过程。15目前，现代设计方法己经在许多领域得到运用。动态设计、优化设计、计算机辅助设计是现代设计方法的核心。可以说，现代设计法远远胜过传统设计法，它将广泛应用在各个科技领域。它的发展和推广使用，将对我国科学技术的进步起着重要的促进作用。3.1.2螺旋输送机的常规设计螺旋输送机的常规设计目前，我国有两种定型产品，即LS型和GX型螺旋输送机。LS型螺旋输送机是GX型螺旋输送机的更新换代产品，其所有参数均等效采用ISO 1050-75及DIN 15261一1986标准，设计制造遵循ZBJ 81005一88螺旋输送机(新标准为JB/T 7679-95螺旋输送机)171。总之，螺旋输送机的常规设计方法还是以从标准或设计选用手册为基准，在结合以前的设计经验来进行设计。在设计前需要掌握足够的设计依据和经验，如果不具备足够的设计经验，即使采用先进的设计方法，其设计效果也不会很好。同时还要强调系统设计的重要性3.2 螺旋输送机的具体设计螺旋输送机的具体设计 螺旋输送机的具体设计包括：根据输送条件和要求选择合适类型的螺旋输送机。根据具体输送要求计算螺旋直径，选择螺旋类型和布置形式。根据设计手册选择合适参数确定输送机的外形和尺寸。绘制螺旋输送系统的总装图和部分重要零件图。 3.2.1 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，往往需要考虑下列问题:1.合理的装载方式，提出给料装置和卸料装置的要求.2.输送机线路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.不能满足上面的启动和停机顺序的要求时，需要考虑在螺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。5.零部件的标准化和通用化及易损件的供货可能性。根据设计要求(输送物料为树枝粉碎物料，粉状物体磨琢性较大。进行 1.3m 的水平输送)我们选择水平螺旋输送机，倾斜角度为，如下图所示：0016 图 41 水平螺旋输送机1入料口；2传动轴一；3螺旋叶片；4无缝钢管；5出料口；选择螺旋输送机的布置形式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确定了螺旋输送机布置形式：图 42 水平螺旋输送机布置形式螺旋轴由螺旋叶片与轴组成。制造方法螺旋叶片一般由钢板冲压而成，然后焊接在无缝刚过轴上，且在各叶片间加以焊接。对于输送磨琢性较大的物料或输送距离较短的输送机，螺旋面可采用由扁钢扎制而成的节段套装在轴上而形成。螺旋的旋向、头数与母线螺旋轴上的螺旋叶片有右旋与左旋两种，物料的输送方向是由螺旋的旋向与螺旋轴的转17向所确定的。螺旋头数可以是单头、双头或三头的，多头螺旋主要用于需要完成搅拌及混合作业的输送装置中。螺旋面的母线通常采用垂直于螺旋轴线的直线，采用这种螺旋叶片形式的螺旋称为标准形式螺旋，以输送物料为目的的水平螺旋输送机应首先考虑采用标准形式的右旋单头螺旋。螺旋叶片的形状螺旋叶片有实体式、带式、叶片式、齿轮式四种形状，应根据被输送物料的种类、特性进行选用。实体式螺旋式最常用的形式，适用于流动性好的、干燥的、小颗粒或粉状的物料。所以综合选择实体式叶片形状如下图所示：图 44 螺旋面形状3.2.2 螺旋输送机的设计计算螺旋输送机的设计计算 螺旋输送机设计参数的确定螺旋输送机的这些基本参数都是影响输送能力的因素。由于物料在螺旋输送机中的运动状况、允许的物料输送量及速度是由物料特性所决定的，所以轻的、松散的和非磨琢性18的物料与重的磨琢性物料相比，可以在u形槽内装得满一些，转轴的转速也可高些。最大推荐轴转速为上极限转速，对于大多数螺旋输送机来说，所选定的螺旋轴的工作转速约为最大推荐轴转速的一半。下面来具体的分析这些参数的确定。 输送物料的运动分析物料在旋转输送机中的运动，不随螺旋体转动，而只在旋转的螺旋叶片推动下沿螺旋向前移动。物料颗粒在输送过程中，物料的运动由于受旋转螺旋的影响，物料的运动并非是单纯的沿轴线作直线运动，而是在一直复合运动中沿螺旋轴运动，是一个空间运动。当螺旋面的升角a在展开的状态时，螺旋线用一条斜直线来表示，则旋转螺旋面作用于半径为r(离螺旋轴线的距离)处的物料颗粒A上的力为乓。由于磨擦的原因，凡的方向与螺旋线的法线方向偏离了OP角。此力可分解为切向分力P,j和法向分力P,6。如图2.1所示。图45 物料颗粒受力分析图图中角是由物料对螺旋面的摩擦角P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v角的影响，此时可取。物料颗粒A在合力P合的作用下，在料槽中进行复杂的运动，即具有圆周速度和轴向速度，其合成速度V合，图2.2表示了其速度的分解。19 图46 物料颗粒速度分解图若螺旋的转数为n，处于螺旋面上的被研究物料颗粒A的运动速度，由图中三角形ABC可得: V=V 3-1 合sincosAB合 因为AB=，所以V合 = 3-2260rn260rncossin 圆周速度为V圆 =V合 sin()= 3-3602 rnsin()sincos 以摩擦系数代入上式，得：tg V圆 = 3-4602 rnsin(sincos) 由于，以及， 2stgr2)2(12sinrsrs2)2(11cosrs因此，将上述各式代入并经过换算，便可以求得物料颗粒的圆周速度计算公式:20 V圆 = ， 3-560sn22()12srsr式中s-螺旋的螺距(m):n一螺旋的转数(rpm);r一研究的物料颗粒离轴线的半径距离(m)；物料与螺旋面的摩擦系数，。tg若使公式V 对r求一次导数，并令其值，便可求出存在V 最大值的半径法0rddV法法为 3-6snr212法同样，根据图示的速度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速度的计算公式： 3-71)2(2160)cos(2rsrssnVV合轴以摩擦系数代人上式得：tg)sin(cossin602rnV合由于，以及，2stgr2)2(12sinrsrs2)2(11cosrs因此，将上述各式代人并经过换算，便可以求得物料颗粒的轴向速度计算公式： 1)2(2160)cos(2rsrssnVV合轴 3-8从上式可以看出，在一定的转速下螺距s在某一范围内物料可以得到较好的轴向输送速度，螺距过大或者过小，都会影响物料的轴向速度。 螺旋输送机设计参数的确定原始资料原始资料输送物料为树枝粉碎物料，粉状磨琢性较大，其生产量为Q=3.5t/h。输送距离为L=1.3m,室温水平输送。物料松散密度为= 1.10t/。3m 21 表41 螺旋输送机内物料物料名称煤粉水泥木屑碎石膏石灰松散密度0.61.251.11.30.9填充系数0.40.20-0.330.28-0.330.250.34-0.4物料阻力系数0.22.21.82.50.23螺旋叶片直径螺旋叶片直径螺旋直径可初步按下式计算： 3-9)(5 . 2mcQKD式中 输送能力，t/h；Q 物料特性系数，常用物料的值见下表3-1；KK 填充系数，见表3-1； 倾斜系数，见表3-2。C表4-2 常用物料的填充、特性、综合系数物料的粒度物料的琢磨性物料典例填充系数螺旋面型特性系数K综合系数A粉状无/半琢磨性石灰0.34-0.4实体0.415075粉状琢磨性水泥0.2-0.33实体0.056535粉状无/半琢磨性锯木屑0.25-0.35实体0.049050粒状琢磨性砂0.25-0.30实体0.050030小块无/半琢磨性石灰石0.25-0.30实体0.053740表4-3 倾斜系数表倾斜角0005010015020螺旋输送机倾斜布置时输送量校正系数C1.00.90.80.70.6522 查表得=0.0490 =0.30 =1.0。将以上数据代入公式计算得KC=0.220。螺旋直径应圆整到标准系列，标准系列为：Dm0.100，0.125，0.160，0.200，0.250，0.315，0.400，0.500，0.630，0.800，1.00，1.25。m 对所确定的螺旋直径还应按所输送物料的快度进行校核。 对于未分选的物料，要求: (810)aD 对于分选的物料，要求: (46) D maxa式中：a 物料的平均快度，m；物料的最大块度，m。maxa 很明显螺旋直径合适。 螺旋轴螺距螺旋轴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输送过程。最大螺距应满足下列两个条件:要考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量间的适当分布关系两个条件，来确定最合理的螺距尺寸。物料颗粒在螺旋面轴向方向上的作用力为为了, 则必须满cos(),PP合轴0P 轴足条件。在最小半径处的螺旋升角是最大的，输送方向的作用力最22dr P轴小。根据这个条件，最大的许用螺距值，由下式确定： 3-10max()2sdtg或 3-11maxds若以(D-螺旋的外径)代人上式，则得 3-1dKD1max;k Ds12另外，在确定最大的许用螺距时，必须满足的第二个条件是建立在使物料颗粒具有最合理的速度各分量间的关系的基础上的，即应使物料颗粒具有尽可能大的轴向输送速度，同时又使螺旋面上各点的轴向输送速度大于圆周速度。螺距的大小将影响速度各分量的分布。当螺距增加时，虽然轴向输送速度增大，但是会出现圆周速度不恰当的分布情况;相反，当螺距较小时，速度各分量的分布情况较好，但是轴向输送速度却较小。于是，根据在螺旋23圆周处的的条件，；即轴法VV1)2(21601)2(26022rsrssnrsrssn可得出。 3-13rtgrs2)4(112()4stgD 所以，s需要满足，和两个条件。1k Ds()4stgD 物料的摩擦系数同物料在料槽里的运动取向、运动速度、物料的尺寸、湿度以及螺旋叶片材料及表面状态等有关。输送物料的摩擦系数可参考连续运输机设计手册。通常可按下式计算螺距: s=KD 3-14对于标准的螺旋输送机，K 值一般取为 0.81。当倾斜布置或输送物料流动性较差时，K0.8,当水平布置，可取 K 值等于 0.81. 故取 K=1 那么螺距为 s=0.125。m 螺旋轴直径螺旋轴直径 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。图47 螺旋叶片受力分析从上图可以看出，物料在螺旋面上轴向受力分量F轴为： （为螺旋升角） 3-15cos()FF合轴24式中: a角是由物料对螺旋面的摩擦角P以及螺旋表面粗糙程度决定的。对于一般热压或用冷扎钢板拉制的螺旋片表面，可以忽略螺旋叶面粗糙程度对9)角的影响，此时可认为。所以， 3-16cos()FF合轴因为螺旋升角a在叶片根部最大，此处的输送方向(轴向)作用力最小。d与s应满足关系之一是，即。将带入上式并整理得出：0F 轴2,stgtgd 3-17sd确定最小轴径还应满足的第二个条件是物料具有尽可能大的轴向速度，同时螺旋面上各点的轴向速度大于圆周速度。圆周速度和轴向速度分别为: 3-181)2(2602rsrssnV法 3-1)2(21602rsrssnV法1925图48 螺旋叶片速度分析 要使得螺旋面在叶片根部的轴向速度大于圆周速度，得出 3-20sd11根据上式计算，当取0.3，s=(0.8-1)D时，d(0.47-0.59)D; 当u值增加时，还增加，也dD就是说，根据上式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，成本提高。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，应尽可能使结构紧凑。由于这种场合使用的输送机填充系数较低，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。 经综合分析可得螺旋轴直径d=40mm。 实体式螺旋叶片的展开尺寸实体式螺旋叶片的展开尺寸 将一个螺距的标准型实体式螺旋面展开，其下料尺寸为：26 3-26)()()()(2222221dDSdSDSdd 3-27)()()()(222222dDSdSDSDDL 3-28022360)(LLLDSDDa式中：螺旋轴直径，；dm 螺旋面展开图圆环内径，；ldm 螺旋面展开图圆环外径，；LDm 展开圆环切除部分的周心角， 。 la0求得： =30mm ； =115mm。1dLD图 49 实体式螺旋叶片的展开图27 螺旋叶片的厚度可根据物料性质和螺旋直径按下表选取：表 4-4 螺旋叶片厚度输送物料mm谷物2-4煤4-5矿石7-8故取螺旋叶片厚度=2mm。 螺旋轴与无缝钢管的连接螺旋轴与无缝钢管的连接 螺旋轴与无缝钢管的连接是采用传动轴与无缝钢管相互通孔，用螺栓进行连接如下图所示： 图 410 3.2.3 螺旋输送机外形及尺寸螺旋输送机外形及尺寸考虑到粉碎机物料产量 Q，及综合考虑粉碎机与输送设备箱连接的输送能力确定了螺旋输送机的基本尺寸参数如下图：28图 411 LS 型螺旋输送机 3.2.4 螺旋输送机轴承选择螺旋输送机轴承选择LSLS220 头部轴承 30206 型圆锥滚子轴承一个，尾部轴承 30206 型圆锥滚子轴承一个。3.2.5 螺旋输送机进出料口装置螺旋输送机进出料口装置29图 4-12第第 4 章章 螺旋输送机的安装使用及维护螺旋输送机的安装使用及维护4.1 螺旋输送机安装技术条件螺旋输送机安装技术条件螺旋机安装的正确性是以后使用情况良好的先决条件之一，其在使用地点的安装必须妥善地进行，并满足技术条件的要求。1. 螺旋机安装基础至少应在螺旋机正式安装以前 20 天浇灌完成,该基础应能可靠地支承输送机并保证不同地基过小而发生螺旋机下沉和额外的变化,保证螺旋机在运转时具有足够稳定性。2. 螺旋机在安装以前必须将那些在运输中或卸箱时粘上的尘垢的机件加以清洗。3. 相邻机壳法兰石应连接平整、密合，机壳内表面接头处错位偏差不超过 2mm。4. 机壳法兰间允许垫石棉调整机壳和螺旋长度的积累误差。5. 螺旋体外经与机壳间的间隙应符合表 4-1 规定，最小间隙不得少于表中规定数值的60%，需要大间隙，按用户要求制作。 表 5-1 mm螺旋公称直径D10016025031540050063080010001250间隙61012.51520 螺旋机各中间悬吊轴承应可靠地固定在机壳吊耳上,与相邻 螺旋联连后螺旋转动均匀,没有被卡住现象，安装时可在吊 轴承底座与机壳吊耳间加调整垫片以保证各吊轴承同轴安装后螺旋体轴线的同轴度应符合表 4-2 规定。 表 5-2螺旋机长度(cm)315153030505070同轴度(mm)3.04.05.05.06. 螺旋机主轴与减速电器的同轴度应符合 GB1184-80形状和位置工差,未注公差的规定附表 4 中 10 级的规定。7. 螺旋机的各底座在机壳装妥后，均应使之着实后再拧紧地脚螺钉。308. 所有联结螺钉均应拧紧至可靠的程度。 10进出料口现场安装应使进出料口的法兰支承面与螺旋机的 本体轴线平行，与相连接的法兰应紧密贴合，不得有间隙。 11螺旋机装妥后应检查各存油处是否人足够润滑油，不够则 加足之，其后进行无负载试车；在连续进行 4 小时以上试 运转后，检查螺旋机装配的正确性，发现不符合下列条件 的应即停车，处理后再运转，直至处于良好运行状态为止。 螺旋机运转应平稳可靠，紧固件无松动现象。 运转 2 小时后轴承温度30，润滑密封良好。 减速器无渗油，无异常声，电器设备、联轴器安全可靠。 空载运行功率额定功率 30%。5.2 螺旋输送机的使用与维护螺旋输送机的使用与维护螺旋输送机是用来输送粉状、粒状、小块状物料的一般用途的输送设备，各种轴承均处于灰尘中工作，因此在这样工况条件下的螺旋机的合理操作与保养就具有更大的意义，螺旋机的操作和保养主要要求如下：1.螺旋机应无负载起动，即在机壳内没有物料时起动，起动后方能向螺旋机给料。2螺旋机初始给料时，应逐步增加给料速度至达到额定输送能力，给料应均匀，否则容易造成输送物料的积塞，驱动装置的过载，使整台机器早日损坏。3为了保证螺旋机无负载起动的要求，输送机在停车前应停止加料，等机壳内物料完全输尽后方可停止运转。4被输送物料内不得混入坚硬的大块物料，避免螺旋卡死而造成螺旋机的损坏。5在使用中经常检视螺旋机各部位的工作状态，注意各紧固机件是否松动，如果发现机件松动，则应立即拧紧螺钉，使之重新紧固。6应当特别注意螺旋管与联接轴间的螺钉是否松动，如发现此现象应立即停止，矫正之。7螺旋机的机盖在机器运转时不应取下，以免发生事故。8螺旋机运转中发生不正常现象均应加以检查，并消除之，不得强行运转。9螺旋机各运动机件应经常加润滑油。 驱动装置的减速器应按其说明书要求润滑。31 螺旋机两端轴承箱内用锂基润滑脂，每半月注入一次约 5 克。 螺旋机吊轴承，选用 M1类别，其中 80000 型轴承浸在融化了润滑脂中，与润滑脂一道冷却，重新装好后使用；如尼龙密封圈损坏应及时更换，使用一年，用以上方法再保养一次，可获良好效果。 螺旋机吊轴承，选用 M2类别，每班加注润滑脂，每个吊轴承瓦注脂约 5 克，高温物料应使用 ZN2钠基润滑脂GB492-77 ，采用自润滑轴瓦，也应加入少量润滑脂。 螺旋输送机的保养：俗称日保或班保，有操作人员进行。它的主要内容是班前外观目检，加油润滑，空载运行，精心操作，班后清料。不管情况如何，均应在交接记录上如实载明备查。总结总结在我进行毕业设计的过程中，我的老师和同学们给了我很大的帮助，这里我向他们表示诚挚的敬意。当我打完毕业论文的最后一个字符，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。本篇论文虽然凝聚着自己的汗水，但是却不是个人智慧的产品，我想向曾经给我帮助和支持的老师和同学表示衷心的感谢。四年来的寒窗苦读，是我人生最重要的一段，其间的痛苦，悲伤，欢笑，一切的一切在我脑海中还是那么清晰、难忘但我还是要感谢，感谢陪我走过、陪我经历这一切的所有的朋友、同学、老师、父母。感谢你们对我的帮助；感谢你们给我的教导，感谢你们给我的温情。首先，我要感谢指导教师田茂和老师，通过这次毕业设计他们教会了我如何去设计，怎么去设计，以及在最初构思时，应该注意的各种问题。他们严谨治学的态度、不辞辛劳指导我做毕业设计，严于律己，宽以待人的为人都给我留下了深深的印象。他们的热情，32他们的执着，更是让我终身难忘。这一切将对我以后的学习和工作有很大的帮助。我还要感谢进行毕业设计中期检查的各位领导和机械工程系的其他老师，他们及时的给我指出了毕业设计当中的不足，并且给予我很多完成设计的便利条件。“三人行，必有我师” 。我还要特别感谢，我们同一个设计组的其他同学，他们给了我很多不错的建议。在各位老师和同学的大力帮助下，才使我的毕业设计得以完成。最后，再次对他们给予我的帮助，表示衷心的感谢！并对论文审阅老师的辛勤劳动表示敬意。参考文献1宋宝昌,程立杰.FS 型粉碎机的研制J.木材加工机械,1997,(4):12-14. 2吉颖风.新型锤片式粉碎机筛分效率的研究D.北京；中国农业大学，2000. 3张汉文，黄激文.园林树枝切碎机的设计J.广东农机，2002,(3):8-9. 4刘文广.锤片式粉碎机异型粉碎室的理论分析及实验研究D.内蒙古农业 学，2006. 5洪德纯,于志宏,祝悦红.国外削片机的新进展J.吉林林学院报，1995, (2):114-118. 6付敏，王述洋.林木生物质高效精细粉碎研制现状及展望J.林业机械与木工设备，2008（5）：8-10. 7赵国兴,孙广秦.锤片式粉碎机参数确定及对性能的影响J.农业机械化工与电气化，2007（3）：15-20. 9张兴辉.运输机械设计选用手册J.化学工业出版社，1999(5):25-45. 10范祖尧.现代机械设备设计手册J.机械工业出版社，2000(3):6-18. 11唐大放,冯晓宁,杨现卿.机械设计工程学D.徐州；中国矿业大学出版社,2001(8):8-10. 33附录：外文翻译附录：外文翻译微动疲劳下二阶裂纹拓展的力学分析微动疲劳下二阶裂纹拓展的力学分析B.B. YangYang a,*,a,*, S.S. MallMall b ba 美国，美国，FL 32901，墨尔本，佛罗里达理工学院，机械与航空航天工程系，墨尔本，佛罗里达理工学院，机械与航空航天工程系 b 美国，美国，OH 45433,代顿，赖特代顿，赖特-帕特森空军基地，航空技术学院，飞行技术与帕特森空军基地，航空技术学院，飞行技术与航空系航空系摘要摘要通过实验观察的启发，我们用高效，准确的边界元法对微动疲劳下的两阶段裂纹扩展进行了数值分析。首先，我们在循环载荷中的应力场变化开始分析。考虑到摩擦接触区是已被证明的相当影响应力场系数的多种因素。那么，假设发生裂纹萌生于剪切模量中，表面开口裂纹引入到标本在剪应力幅值最高位置。裂纹尖端的应力强度因子（应力强度因子）适合于各种不同裂缝长度和裂缝角度，大致至左右的接触面。结果表明，对于载荷比为340.5 的来说，它的循环模式- II 的应力强度因子裂纹长度的增加幅度减少，同时其平均值就增加。这表明，在（第一阶段）剪切裂缝迟早会成为休眠状态，或切换到另一个模式，一个可以提供裂纹继续扩展的模式。然后，第一阶段剪切裂缝被人为得弯折成第二个阶段的开放式裂纹，接着我们就要分析后续的驱动力。事实表明，只有当第一阶段的裂纹增长到一定的长度时才能有利于弯折的结果。因此，本研究提供了两个阶段裂纹扩展在力学上深刻见解，并且频繁观察了在微动疲劳下的典型的燕尾结合。同时也建议改进实验装置来定量调查燕尾结合中的微动疲劳。关键词：边界元法；接触力学；裂纹开裂；裂纹弯折；燕尾结合；断裂力学；摩擦力;微动疲劳1 导论导论危险应力状态出现在两配合零件的接触区会导致局部塑性变形和损坏。如果载荷是循环的，就会更加危险，从而导致裂纹开裂且扩展。这种包含裂纹扩展的损坏过程被称为微动疲劳。它实际上已分为两个阶段，即萌生与扩展阶段，这取决于裂纹尺寸的大小，它可以由有效的无损评估技术检测到。起始阶段包括早期裂纹扩展到几百微米。与此同时，传播阶段是后续的裂纹增长，直至结构破坏。在起始阶段，人们发现裂缝发展经常倾向于从接触面的表面。然后，他们弯折并最终传播到大型张力正常，并表现出典型的两阶段裂纹的萌生和发展模式。为了表征微动疲劳裂纹萌生，研究员们利用剪应力幅值作为以压力为基础方法的关键参数。莱金斯等人后来通过将数值模拟与实验相结合发现圆筒上的平面和平面上的平面接触的微动疲劳裂纹萌生的地点是可以合理地解释这个参数配置分析。此外，杨和莫应用了裂纹模拟模型/断裂力学的方法来研究初始驱动力模式- I 和模式- II 的裂缝边缘的接触带的摩擦系数来作为关键参数。通过与实验结果进行比较，他们发现，微动疲劳裂纹萌生在剪切模式了。另一方面，在一个最初磨损的缝隙所观察到的扭结暗示从剪切断裂机制到开放模式转变。一些裂缝力学为基础的方法已被用于分析微动疲劳裂纹的萌生和发展，没有把它们分开，在任何一种开放模式或沿指定路径混合模式的条件。然而，这两个裂解过程中的关于微动疲劳阶段参数研究尚未文献报道。与此同时，一些以关键平面为基础的方法在没有任何断裂力学的原理的情况下提出了一些考虑预测裂纹萌生寿命的应力以在接触表面裂纹萌生应变振幅为基础。这些关键面为基础的方法可以得到改善，如果两个阶段裂纹的萌生和早期生长的考虑在内。这促使现有的研究。35在目前的工作，我们数学上模拟了的两个阶段的开裂微动疲劳的实验观察指导的过程。首先，对应力场的一个典型负荷周期的变化进行了分析。摩擦系数在接触带不同的值进行检查，这证明它是相当的影响了应力场。然后，一个表面破剪型裂纹在最高剪应力振幅接触区的位置被引进了。裂纹尖端的应力强度因子（SIF）有各种计算裂纹长度，范围从 25 到45 左右的接触面不同裂缝方位角度。它是那么扭结成手动对最大切向应力幅标准为基础的开放式裂纹。这个参数的研究表明，裂缝应成为休眠状态，或切换到一个开放的剪切模式，扭结传播后一定距离。这与实验结果一致。在塞克申，摩擦接触，非线性问题，制定打击。它是通过应用解决边界元（BE）的方法。在第二节，在裂纹萌生前接触区应力场分析了各种微动疲劳参数，包括装载率和摩擦系数。在塞克申，微动疲劳裂纹萌生和早期生长两个阶段进行了分析2 问题公式化问题公式化在燕尾联合设计中一个主要的担心和忧虑，例如，用于连接燃气涡轮发动机的刀片和磁盘（图 1a） ，就是所说的微动疲劳。当循环加载应用，动力在连接部位接触带之间的（刀片和磁盘）的作用在正常和切向分量有差异。这两个组件的耦合由几何联合确定的方式。然而，这往往是在实验上用微动测试设置来研究，也是在理论上，当正交力分量（或正常位移分量）保持不变，而切向分力是多种多样的（大多数情况中） 。实用几何学中的燕尾结合也已考虑到一些微动疲劳研究。在本研究中，我们考虑到正常和切向荷载的组件是耦合配置，如图 2 所示。它更贴切地描述了联合的现实状况，如图 1b 和 1a 中的一部分所示。此外，此设置可能很容易像以前的设置一样在实验室里实现。图 1， （a）涡轮发动机中一个典型的燕尾榫连接一个刀片和一个圆盘； （b）在（a）中选定的局部区域如图 2 所示的设置由两部分组成：一个标本，和一个应用微动负荷通过垫试样组件。在我36们的模拟，标本和装载组件采取的是同样的材料，它是各向同性和线性弹性的。这个标本是受制于沿其底部和右侧的边界平稳滑导刚性壁。装载组件是遭受了其左边的边界正常的牵引，然后它沿着上边界平稳的滑动到刚性壁。装载组件最初通过一个圆柱形垫和用平顶面标本连接，在没有预应力的情况下。由于装载组件是楔形形状，所以衬垫和试样上表面接触有限区域，当 R 应用时。否则它的结构将远离牵引力。边界条件和其他细节都显示在图 2 示意。加载方向，可能需要进行调整负荷之间的组件和标本的密封性，其中分别紧密代表刀片的零件和燕尾磁盘中的一个关节。当机构（图 2）承受疲劳载荷，即循环 R，一个裂纹可能集中在标本的接触表面。裂纹可能会裂开，闭合，或者局部处于这两者之间的循环载荷。它的密封性取决于强加在垫和标本之间的封闭裂纹的相对平面。接触面之间切向作用力是以库仑型摩擦定律为模型的， , （1）其中，和 p 分别为摩擦力切向与法向的分力，f 是摩擦系数，接触表面间单位时间内相对位移的变化，是它的大小。牵引力的分力，和 p 是根据标本来定义的。图 2，模拟了精密配合下的微动疲劳的一种装置。这个镶嵌件展示了一个圆柱垫的载荷分量和一个裂纹可能被引发并在接触的后缘增长。它的大小由一个特定的长度尺寸 L 决定。 因为材料是具有线性弹性的材料（各向同性） ，这个相对于边界点的位移可以表示成加权位移的积分和沿着边界线与裂纹的摩擦力。它是为了交换标本上的载荷分量，他们分别为;37 （2） （3）其中分别为载荷分量和标本的界限，是裂纹的一面，u 为位移，p 是摩擦力，w 是裂纹裂开的宽度，和是位移和摩擦力的各向同性弹性的基本解式。为了解决构想在单域内的裂纹问题，下面的对摩擦力的分析需要应用积分方程。 （4）其中是和的组合导数，公式（1）中也有，以上的公式（2）(4)可以建立一个有效而准确的伯努利方程在数学上解决上面提到的非线性边界值问题。这指的是1适用于数值模拟技术的一般细节,2-4适用于详细处理摩擦接触和裂纹的非线性问题。因此，依靠迭代方案解决目前的非线性问题是必要的。3 接触应力分析接触应力分析在下面的模拟中，我们设置了加载方向 b = 30_，圆柱半径垫 = 10 升，其他如图所示的几何参数。 2，其中 L 是一个长度尺度来规范的所有的长度尺寸。在 B 或在 R 变化的对幅度有重大影响，但对接触区的应力场特征影响不大。杨氏模量 E 是用来规范所有压力维度的。Poison 的比率米被设定为 0.3。我们我们采用了一种自适应网格与浓度元素及周边地区的接触区相符合。以下解决方案受到了所有与网格细化收敛检查。最后网就是这样，当网密度增加一倍，位移相对变化小于 0.1。第一次模拟运行系统被加载单调到 R = 0.005E，然后卸载完全。在接触区摩擦系数 F = 0.3。应力沿试样接触面被记录下高峰负荷和三个中间装卸水平。结果被绘制在三维图 3a中。在图 3a 中，该系统是受制于高峰负荷。受切引力组件 sxy 变化表明，接触区是完整的下滑状态，也就是在总滑移条件下。正切力组件 Rx 是具拉伸的和集中在接触后缘，但压（不集中）在接触前沿。图 3B - D 显示卸载后的应力状态。在卸货过程中，压力，即正常牵引组件 Ry 的跌幅。反相滑移发生在在棍子区域内双方的接触边缘。棒子区逐渐减弱至消退。正切应力组件 RX 在接触后缘（在高峰负荷时拉伸）迅速变成压缩。然而，在接触前沿（在高峰负荷压缩）切向应力分量变成紧张，呈现出轻微的浓度，并最终消退。这些数字显示在裂纹萌生前载荷循环期间接触应力变化的特点的一个模拟燕尾结合的，以及准确的数值解周期装置中。为了解摩擦的作用，另一个模拟与上述参数相同除了接触带中的摩擦系数更改为 0.7。该系统单调的装载货物至高峰负荷，然后卸载到一半，即载荷比 R = 0.5。应力沿接触面至最大负荷，最终卸载点绘制在图 4a 和 b 中。相较于以前的情况下，较小的接触区有较低接38触压力 Ry，较高的剪切牵引组件 sxy，以及较高的切线（拉伸）应力 RX 集中在接触后缘地带经实验得出在接触带中有较高价值的摩擦系数 f。然而，它似乎有些变化在沿接触表面应力分布的定性特征。图 3,在摩擦系数的情况下,分别当（a） （最大负载） ；（b） （空载） （c） ；（d）时，沿着接触表面的应力分量的变化情况。图 4，当摩擦系数的情况下，分别当（a） （最大负载）和（b） （空载）时，沿着接触表面的应力分量的变化情况。为了准备两个阶段裂纹扩展下一步分析，应力振幅用装载比 R = 0.5 来审查和摩擦系数 f = 0.3 和 0.7。最大常应力幅值，最大剪应力幅，及最大剪应力沿接触面角度的变化幅度都分别绘制在图 5，6a 和 b。其最大正常应力幅角等于最大剪应力幅加 45 度角。首先，可以看出接触后缘的经历着比接触前沿更严重的疲劳载荷。因此，裂缝分析下一步将侧重于前39者。它也看到，有两个最大正应力振幅峰。在接触边缘高峰负荷存在一个更高的峰值，并在卸载（高峰负荷的一半）后的反滑带钟存在一个较低的。在反滑带只有一个最大剪应力振幅峰值。最重要的是，它表明，常最大应力和最大剪应力幅值都表现出更高规模，接触区内更高梯度及更高价值的摩擦系数。因此，合成应力场在腐蚀疲劳期间会越来越对微动裂纹萌生有害当摩擦系数的规模增强（由于表面粗糙） 。此外，最大剪应力幅角变化约 5至 45 从反粘滑边界位置到高峰负荷接触的边缘。图 5，当摩擦系数和时，沿着接触表面的最大的标准应力幅值的变化情况。图 6， （ a）摩擦系数和时，沿着接触表面的最大的标准应力幅值的变化情况； （b）当摩擦系数和时，沿着接触表面的同位角的变化情况。4 裂纹分析裂纹分析 在一节中，我们考察了两个阶段微动疲劳裂纹扩展在燕尾关节样的配置的过程，如图2 所示。摩擦系数在接触区等于 0.7 和负载率等于 0.5 那是在上一节开裂已经研究过。分40析裂纹，表面裂痕引入到标本最高剪应力幅位置，并在 2545 左右的接触面。这个角度范围是因为飞机，可观的剪应力幅已被实验出，如图 6 所示。值得重视的剪应力幅也已发现5 至 25 角度。然而，在这个角度范围内，初始裂纹始终为已检验的裂纹长度范围内封闭。因此，它没有考虑到下面的议论。初始裂纹的位置是固定在最高剪应力幅位置，因为通过对初始裂纹的位置大量的模拟得出裂纹行为被认为是敏感的位置。为了简单起见，裂纹表面被认为是光滑的。裂纹表面摩擦被认为是只能在数量上改变。裂纹尖端应力强度因子在最大和最小负载的情况下可以被计算出各种裂缝长度。在最低负载瞬间，裂纹全部关闭。在高峰负荷瞬间，裂纹是关闭所有的长度如果 25 的角度。当角大于 25 度，在小的裂缝长度开放，但在较长的长度封闭。该平均价格的变动和循环模式II 的应力强度因子沿裂纹路径幅度被绘制在图 7 中。同时，模型 I 应力强度因子与裂纹长度在高峰负荷变化图被绘制于图 8 中。 图 7 的平均模式II 显示应力强度因子随裂纹长度增加。内裂纹角由 25 至 45 是不敏感的范围。另一方面，模式II 的 SIF 的幅度明显变化当角达 40。当裂纹角度大于40（小于 45）的差异变得微不足道。在所有这些情况下，模式II SIF 的幅度先增加后裂纹的长度减小。这意味着达到一定长度后将破解，如果该进程是只有这个参数控制。或者，它会切换到开放模式，或任何混合模式，它们可以提供持续增长的支持。在图 7 和 8 中曲线的尖锐扭结符合裂缝在高峰负荷增长最初打开能足够增长和转变成在一个负荷周期完全封闭裂缝。图 8 中清楚明白的告诉我们常态裂纹应力强度因子变为零。模式I 的历史证明模式I 的幅度足以与模式IISIF 相比较。在模式转型过程中它有可能在初始剪切裂纹扩展提供援助。图 7 在模式 II SIF 下， （a）裂纹长度在不同的裂纹角的平均值的变化情况； （b）裂纹长度在不同的裂纹角的振幅的变化情况。41 图 8，裂纹长度在最大负载的情况下，不同裂纹角在模式I SIF 的变化情况。图 9（a）在不同的一阶裂纹长度下的二阶弯折裂纹的路径；（b）模式I SIF 路径上的振幅。另一个模拟实验设置在当初始剪裂缝根据最大切向应力准则被迫转入到不同深度开放式裂纹。然后，裂纹被允许在开放模式增长成同样的标准。请注意，在振幅方面是按照SIF 标准来应用的，即沿裂缝传播沿着模式I SIF 最大幅值和零度模拟II SIF 的幅度的方向。然而，模式- IISIF 本身可能是非 0 度的。例如，图 9A 显示了两阶段裂缝轨迹的各种扭曲深度。第一阶段裂缝倾向于在 35 度时。与此同时，图 9B 显示是模式二沿着裂缝的应力强度因子幅度轨迹。可以看出，裂缝，在任何情况下，在接触面的方向从 73 扭结。这是拉应力幅度最大批量的方向。此外，模式- I SIF 的振幅模式对扭结深度是不敏感的，它似乎是所有这些不同的扭结深度的主曲线。沿着这条主曲线，模式一 SIF 幅值先增加后裂纹长度减小，裂纹的长度。这显示了在一个区域内其早期裂纹增长的过渡是接触应力占主导地位所在地区对他的影响削弱了。最后，它清楚地表明，弯折过程只在第一个阶段剪裂缝已发展到一定的深度。以上力学中两个阶段的微动疲劳裂纹扩展的讨论应分析定性不42变的加载方向 b 或垫半径与力学，因此按照在参数方面做一些详细的参数研究是不必要的。当然，他们是在实际设计中是很重要的。总之，第一阶段的剪切裂缝启动后，经历了在一个递减驱动力下的增长。在的模式-II的裂纹增长的驱动力变得无效之前，如果在过渡过程中提供足够的驱动力，裂纹将切换到一个开放模式。我们现在研究所显示出来的的早期的微动疲劳的裂纹增长的二阶力学过程与以前所广泛引用的以前实验观察的结果是相一致的。它可能将范围拓展到涡轮发动机上的燕尾榫上早期的微动疲劳裂纹增长，同时考虑到在配合实际几何和载荷条件下的模型/预测。 5 结语结语我们用数值计算，分析了微动疲劳下的二阶断裂的过程。首先,对一个鸠尾榫连接类的装置接触应力场进行了微动疲劳各种参数的分析，包括疲劳载荷率和接触区的摩擦系数。例如,在载荷比是 0.5 的情况下，最大切应力振幅被证明是可以发生在滑粘边界附近的瞬间和在最小载荷和尾缘的接触区负荷高峰的瞬间。相应的角度如下，相应的飞机到达最大切应力振幅的情况下,范围从 5 度到 45 度的接触表面。两个最大的标准和最大切应力振幅都集中在开头和结尾的联系更严重的边缘在后者的位置。 然后,一个裂缝被介绍给标本最高切应力所在地之振幅。计算了裂纹尖端应力场突变型多模光纤为各种各样的裂纹取向角、不同
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