颗粒物料螺旋输送机自动化设计

前言我在南机电里学习了三年，终于在大学的最后一学期迎来了本科阶段的最后一项任务—毕业设计。我通过大学四年的学习，了解并掌握了机械原理、电路、液压、plc等基础知识，学习了CAD、proe等一些二维图形和三维图形的绘制软件，在平时的学习中，我只注重知识的学习，而缺乏相应的实践操作，知识如果仅仅停留于脑海之中，却缺乏实践，这就是纸上谈兵，本次的毕业设计便是我对我本科期间所学知识的综合性实践，是理论与实践的有机结合，只有理论联系实际，才能发挥出最大的作用。我的毕业设计选题是颗粒物料螺旋运输机，其核心问题是如何实现颗粒物料的螺旋运输，以及结构如何优化。传动路线的拟定，螺旋片的设计，输送量的设计是我急需解决的问题。在设计该课题的过程中，我翻阅了大量的文献资料，回顾并利用以往所学习的知识，拟定了颗粒物料螺旋运输机的设计方案和参数，我同时使用现代设计方法，分析了所需力等决定性因素，在指导老师的耐心帮助下，经过反复的修改，核算，最终设计出一款符合我们设计预期的颗粒物料螺旋运输机。由于时间的紧张和本人能力的限制，设计中仍可能存在不合理或设计有疏忽的地方，请各位老师给予宝贵意见，批评指正。

1绪论1.1研究背景与意义在本次毕业设计中，因为设计的综合性和题目的难度，我全方面搜索资料，从机械制图、零件的公差与配合、力学、制作工艺等入手，提升了我的个人能力，增加了实践经验。本次课题所设计的颗粒物料螺旋运输机，按其使用场所的不同，可将其分为倾斜式运输、水平式运输、垂直式运输等。通过资料的查找，我对LS螺旋运输机的驱动装置、叶片等部件进行设计参数的选取，并对其强度、运输速度等进行了核算，达到了预期的设计要求，使其设计更加简单，使用过程中的稳定性高。螺旋运输机从发展至今在许多方面得到了使用，在粮食生产过程中，可用于大豆、小麦、玉米等粮食作物的运输；在建筑领域，可用于对沙子、石子等建筑材料的运输；在化工生产过程中，可用于塑料颗粒，化肥颗粒等运输。现阶段，颗粒物料螺旋运输机的设计已较为完整，使用广泛，是大批量生产和流水化作业的基础，是实现机械自动化生产的重要标志。在进一步提高劳动生产率，实现颗粒物料自动化生产中发挥着重要的作用。随着社会的发展，劳动力成本将进一步提高，劳动者也将往高技术方向发展，对于繁重、重复度高的工作需要通过机械设备的替代，颗粒物料螺旋运输机就显得尤为重要，对提高劳动效率有着重大意义。1.2颗粒物料螺旋运输机的特点颗粒物料螺旋运输机拥有许多优点，主要优点如下：制造成本较低，安装简单便捷；机器的拥有较高的可靠性，使用时的故障率较低，机器运行稳定；机器体积较小，占用空间少；机器的运输方向可根据实际情况变化，可在任意位置装卸物料；机器在运输过程中可实现密封运输，可减少物料的污染，保证运输物料的纯净度，能够减少对工作人员身体健康的影响，减少对自然环境的污染；机器需定期维护，检查机器的的磨损程度；机器通过改变驱动装置的转动方向能够实现运输机的逆向运输，或能够同时向两个方向运输；1.3螺旋运输机的分类螺旋运输机可按其叶片形状的不同分为三类：第一类，实体叶片螺旋（S型制法）；第二类，带式叶片螺旋（D制法）；第三类，很少使用，可运输粘性的大块的材料。螺旋运输机有很多种类型，一般按照运输方向来分类，其中水平式螺旋运输机所使用的更加广泛，第二种垂直式运输用在运输距离短，上升距离小于8米的运输场景中。1.4国内外对颗粒物料螺旋运输机的研究现状螺旋运输机有着十分悠久的历史，早在80世纪80年代，美国便率先诞生了世界上第一台真正意义上的螺旋运输装置；伴随着机器大生产的到来，运输机的运输效率和稳定性成为了人们首要考虑的因素。运输效率高、使用功耗低、运行稳定性高、能适用多种场所的应用等特点将成为未来螺旋运输机的主要发展方向。在现阶段，国外许多对于螺旋运输机的研究主要在于使用较为先进的设计方法和计算机设备的计算辅助对螺旋运输机各方面的性能进行分析研究，然后对于其分析所得出的结果进行设计，对机器结构和零件的各项参数进行优化。在我国，螺旋运输装置更多的是被应用在工业生产中，螺旋运输机的结构设计和螺旋叶片的所选用的种类较多，通过叶片的种类和其结构参数的不同又可将其分为很多种类。除有轴螺旋运输装置外，还有污泥运输，垃圾处理，秸秆粗饲料的无轴螺旋运输装置，但现阶段，其造价高，设计参数存在缺陷，无法广泛推广使用。1.5颗粒物料螺旋运输机的发展趋势我们可通过以下几点来预测颗粒物料螺旋运输机未来发展的方向：螺旋运输机的磨损是影响运输机稳定性和功耗的一个重要因素。磨损不仅仅会损伤零件，降低机器运输的效率，增加工作时间，增加运输过程中的机器噪音，同时还会加剧机器的耗电，增加维修成本。如果能够改善材料或结构使机器磨损减小，将大大降低机器的维护成本和运输效率；螺旋输送机应当改善控制与管理系统，使人员操作更加方便，能够实现机器的自主启停，进一步提高运输效率，机器的运输应智能化；运输方向要能够实现灵活，现阶段由于机械结构设计上的局限性，运输机只能实现线性的垂直或水平运输，以后应研发柔性的运输机构，实现运输方向的灵活性，可满足不同场景的运输要求；使用范围的多变化；现阶段的螺旋运输机所运输范围为常温，无腐蚀的材料，以后可以研发能够运输高温和腐蚀材料的运输机；无害的运输方式；粉末材料运输污染大，降低材料的运输，达到对环境的零污染使未来发展一种方向。

2螺旋运输机的结构及工作原理2.1螺旋运输机的一般结构图2-1螺旋运输机的一般结构螺旋运输机的结构请看图2-1，其关键由中间轴承、进料口、螺旋叶片、卸料口、机槽所构成。从图2-1可以看出，螺旋运输机是由四个支撑部分支撑起来的，从左边看起，最左端是驱动装置。最右边上端是进料口，所需运输的物料从该口进入，通过螺旋轴的转动，将物料运送到出料口落出。出料口可根据实际情况安放在不同位置，通过闸门来控制出料口的开闭。2.1.1螺旋叶片图2-2螺旋叶片形状a-实体叶片螺旋b-带式叶片螺旋c-桨式叶片螺旋如上图2-2所展示的，螺旋轴是由叶片和一根圆形轴组合而成的，其叶片按照形状可以分为实体螺旋叶片、带式螺旋叶片、桨式螺旋叶片。轴的正转或逆转决定了材料的向前运输或者向后运输。我们可以通过左右手定则就能够判定物料的运输方向。在设计螺旋轴时，我们通常先确定螺旋轴的参数，螺旋轴参数计算如下首先确定轴的直径：r= (2-1)R=(2-2) r、R分别为内外圆的直径. (2-3)上述计算的参数为所设计轴的圆环数值。 (2-4) (2-5)L、l分别为螺旋轴外、内螺线的长.上述计算的数值均为叶片的参数。图2-3螺旋叶片形状对于不同的颗粒物料都有适合的螺旋形状。使用最多的是实体螺旋，一般将其用于输送干的，粉末状，颗粒等物料。对于一些能被压拉，柔软的材料，通常使用成型的螺旋，例如水泥，在其输送过程中还能对物料进行搅拌。2.1.2螺旋轴图2-4螺旋轴从上图我们可以了解螺旋轴的结构，其中1为空心轴，他是螺旋轴的主体部分，之所以选择空心轴，最重要的一点是控制轴的重量，防止因为轴过重引起的机器损毁；2为轴的连接段，将不同的轴段连接在一起；3是轴承，减少摩擦，提高使用寿命；4是螺旋叶片，物料主要通过其旋转被推着移动；5是一个衬套，通过衬套和螺钉就能将轴组合在一起，达到我们需运输的距离。图2-5轴连接上图为轴连接处的局部放大图，其中1是轴，2是轴的连接处，3是一个滑动轴承，采用这种连接方式会使设计的机器结构更加紧密，机器内部的空间浪费更少；除了使用这种连接之外，我们还可采用其他的连接方式，法兰盘就是其中一种比较常用的连接方式，主要将其应用在体积较大的机器设计中，这样在拆卸机器的时候就会使拆卸十分简单，易于维修。2.1.3轴承在螺旋运输机中，轴承主要起到支撑的作用，一般来说我们会将其放到运输机的内部，但由于安装位置的不同，轴承也被分为了许多种类，一种是放在中间位置，被称为中间轴承；另一种则放在开端，成为头部轴承。当我们由于设计需要所要选择的螺旋轴的长度很长时，我们应当在每一个螺旋轴阶段的地方加装对开式滑动轴承的吊轴承。颗粒物料螺旋运输机运行的过程中，头部会产生轴向力，轴向力的存在将损害机器，这时加装一个止推轴承将会十分重要，会减少机器的损耗。2.1.4料槽料槽是运输机重要的一部分，它主要为物料的运输规定方向和增加摩擦力，一般料槽的连接处采用角钢对其进行固定，为料槽提供足够的支撑强度。水平式的转速慢的螺旋运输机一般由2米到4米左右长度的钢板制造而成。有时我们为节省成本，会将钢板替换为木板，但将钢板替换为木板就不能保证刚度的要求，这时我们会将料槽底部使用铁片包裹起来，除了对表面进行增强外，料槽的支撑能力也要加强，常用的方法是在料槽底部增加支架，这种方式简单易操作。在装配时，我们要保证螺旋叶片的正常运行，就应该保证螺旋叶片和料槽存在一定的间隙，否则可能由于叶片的转动破坏料槽或叶片。在装配时要注意间隙的控制，使其满足要求，间隙大小在6毫米到9.5毫米之间即可。2.2螺旋运输机的工作原理当螺旋轴进行转动的时候，所运送的颗粒物料因为自身的重力及其与料槽槽壁之间的摩擦力，使得颗粒物料只能够沿着螺旋叶片的推动顺着料槽槽底向前方运动，这种方式很像没办法旋转的螺母沿着能够旋转运动的螺杆作平移一样。当物料到达中间轴处时，后方物料的推动使得前方物料不断向前运输。我们可以把物料在料槽内部的运动看为一种滑移运动。我们希望螺旋轴能够处在一种有利的受拉状态，一般来讲我们会把驱动装置和卸料口安装在运输机的同一端，把进料口安装在另外一端的尾部旁边。螺旋叶片的不断旋转将所需运输的物料不断的推移来进行运输。叶片的形状根据所要运输的物料种类的不同可以分为实体面型、叶片面型、带式面型等。

3螺旋运输机的设计和参数的选用3.1螺旋运输机的设计方法随着设计方法的不断革新，我们可以可以采用更方便的设计方法来设计机器，但大多数的设计仍旧采用传统的方法，根据工作经验来完善自己的设计，但这种设计方法无疑工作量巨大，其设计过程也往往是复杂难受。如今，产品升级换代越来越快，如果一味的采用经验来设计，这将会降低设计和生产的效率，不能及时发现设计中的缺陷，改进产品结构。随着各个行业不停的进步和发展，颗粒物料螺旋运输机已经成为了各个部门生产过程中不可或缺的一部分，制作工艺的改进和设计方法的进步也使得颗粒物料螺旋运输机的输送效率在进一步提高，向着高效率，运输距离更远，运输方向可适应于多种应用场景的方向发展。曾经的一些设计理念和设计方法已经不能适应机器的改进，更先进的设计方法需要我们学习和运用。过去的传统设计主要依靠不断地实验试错来完成，其设计中也运用了许多的设计方法，而在我国，计算实验是被广泛应用的一种方法，根据前人实验总结的公式进行计算，对所得结果进行反复实验。这种方法容易产生较大的误差，在设计出现问题时不能够及时改正，同时不断地实验也将造成资金的浪费。除了这种设计方法之外，查阅表格也是常用的方法，在一些标准件的设计中，查阅相关的设计手册，然后根据自己设计所需的要求选取合适的数值就可以了。但这种设计方法存在显著的缺点，在进行一些全新的结构设计时，并没有相关的经验可以借鉴，如果没有足够的能力，将导致设计无法正常进行。还有些方法，例如我们可以从现在的一些机器设计上吸取经验，再去改进现有结构。3.1.1螺旋运输机的现代设计方法现代设计方法使用计算机进行辅助设计，其设计过程更加的先进，现代设计方法包含有限元分析，solidworks等软件的辅助设计，模块化设计以及仿真模拟。系统化设计：这种设计方法可以让我们把机器中的任意的一部分看作是一个系统，这样我们就能够将机器划分为无数子系统的合集，最后对各个子系统进行逐一分析即可。有限元设计：这种设计方法在平时的设计中已经得到了广泛的应用。在大学学习中也已经被广泛推广。其原理是变分原理。有限元分析的设计方法十分完备。可以根据机器的各种条件以各种方式对其进行分析，比如静态或非线性。如今，在计算机上我们可以使用各种软件进行有限元分析，计算机辅助软件的出现极大地促进了有限元的发展。有限元分析的方法对解决问题有着十分重要的促进作用。科学类比的方法：科学类比法和我们传统的设计方法很相像，但相比于传统的设计方法，科学类比法在现代设计的加持下更加合理，更加高效。相似性分析就是科学类比法的一种，相似性分析有对称性。通过相似性分析我们可以将其看作是减少我们设计工作量的一种方法，通过分析相似的机器结构来简化设计步骤。CAD等计算机辅助设计软件：随着市场的发展，产品的淘汰速度越来越快，产品更替更加频繁，不断地更新产品设计将会费时费力，在这种情况下，计算机辅助设计软件应运而生。随着图形技术、计算机技术地不断进步，辅助设计软件地出现能够有效提高设计效率，加快产品地更新换代。软件功能增加也大大降低了实验所带来的成本消耗。模块化设计方法：模块化设计方法将一台完整的机器划分为不同的单元，类似于系统化的设计方法，这样带来的好处就是能降低总体设计难度和成本，将不同模块分散下去，升级产品时只需将某一模块进行升级便可以得到升级的产品。除了产生升级简单，制造费用降低之外，模块化设计还将大大降低维修费用，产品出现故障只需对某一特定模块进行替换和维修即可。模块化的设计现在尚未广泛推广，某些高端、精密产业已采用此种设计方法，等模块设计被大力推广之后，许多行业将会产生巨大革新。仿真设计：仿真设计依赖于计算机的使用，通过计算机软件的计算可对零件的强度，机器的运行进行仿真模拟，仿真模拟按照实际情况进行模拟运行，通过仿真我们可以提前发现一些设计中所存在的缺陷，包括零件强度不够，零件之间相互约束过多而引起的机器不能正常运转等，这将降低许多损失，减少不必要的费用消耗。在有限元方法中，又出现了一种叫做边界元的方法。边界元方法的出现将会使设计过程更加简单，计算准确性更加精准。通过改变边界元中的控制方程，就可以把计算改为积分，最后通过边界离散化就能求得所需结果。随着计算机技术和其他技术的革新，有限元分析的方法将会得到更为广泛的应用。现代化设计离不开计算机辅助，与传统设计相比，会产生更大的影响，在未来设计中扮演着更加重要的角色。3.1.2螺旋运输机的常规设计在我国，螺旋运输机的设计依赖于查询标准设计手册，设计的水准往往取决于设计的个人能力，但无论是传统的的方案设计还是现代化设计，经验都十分重要，只有自身实力达标，所设计的机器才能符合要求。在我国市场上大多数螺旋运输机是LS和GX型号的，他们的设计依赖于设计手册的数据。3.2颗粒物料螺旋运输机的设计计算螺旋运输机的设计参数由所运输的材料决定。运输的物料质量越轻，运输量越大，运输所消耗的时间就会越小。在实际过程中，我们只需要保证所设计的机器运行速度与要求速度一致便可而，接下来我们将详细分析螺旋运输机的运输过程及影响因素。3.2.1颗粒物料运输的运动分析通过之前的分析我们可知，螺旋轴经过螺旋运输物料，但实际上仅仅依靠的是物料的向前滑动，由于同时还有其他因素的影响，物料的实际运动是在空间中的运动，不是单纯的平面运动。图3-1颗粒受力分析图如图3-1所示，α称为螺旋面升角，ψ角是由材料与表面之间的摩擦角和表面粗糙度引起的。如果螺旋表面经过了一些的特殊处理，其粗糙度便可以忽略不计。此时，ψ和α的大小近似相等。A是材料粒子，r是材料到轴的距离。因此，由于P的组合，物料的运动由圆周速度和轴向速度组成，这是复合运动。分解这两种速度后，计算：假设转速为n，我们将物料A所受的力进行分解，其各速度的分量满足如下的要求：（3-1）∵∴（3-2）根据三角形几何关系，可求出V（3-3）将摩擦系数 代入上式： （3-4） ∵ ∴，因此，将相应数值代入3-4式便可计算出V圆（3-5）式中——螺距（螺旋）,mm.——转数（螺旋）,rpm.——物料和轴线的半径,m.——物料和螺旋面的摩擦系数在我们知道圆周速度之后，需要计算出其最大的半径，然后我们就需要使用3-5公式来对r进行微分，令微分值为零： （3-6）计算出最大半径之后，根据3-7式就能计算出轴向的速度： （3-7） 将摩擦系数 代入3-7式进去：（3-8）∵∴，因此，通过将以上述格式获得的数据代入计算中，可以得到粒状材料轴向速度的计算公式： （3-9）从公式3-8，我们可以发现，在速度不变的情况下，节距s的大小将决定轴向速度的大小。3.2.2设计参数确定选取参数表3-1不同物料的参数种类填充系数阻力系数密度石灰0.35~石膏0.25~水泥0.26~0.332.21.25煤渣粉末状材料对螺旋叶片更加具有腐蚀性。选择表中的一种材料，石灰，我们便可以得到石灰的阻力系数为0.8。运输机所要满足的运输量为Q=10t/h，运输长度L=10m，水平运输，在常温环境下进行运输。叶片直径的选择直径采用下式计算而来：（3-10）为螺旋叶片的特性参数，Q是所设计的运输机所具备的运输量，C为运输机倾斜的程度。上述的数值我们可通过查阅下方两表得到。表3-2物料大小、填充系数、特性系数数据表物料大小磨琢性具体例子填充系数φ螺旋面形式特性系数K综合系数A粉状无磨琢性半磨琢性石灰0.35~0.40实体0.041575粉状磨琢性水泥0.25~0.30实体0.056535粒状无磨琢性半磨琢性泥煤0.25~0.35实体0.049050粒状磨琢性砂0.25~0.30实体0.050030小块α<60mm无磨琢性半磨琢性石灰石0.25~0.30实体0.053740小块α<60mm磨琢性干炉渣0.20~0.25实体或带式0.064525中等及大块α>60mm无磨琢性半磨琢性块状石灰0.20~0.25实体或带式0.060030中等及大块α>60mm磨琢性干黏土0.125~0.20实体或带式0.079515固状粘性容易结块湿糖0.125~0.20带式0.071020表3-3倾斜角ββ校正系数（C）≤5°0.9≤10°0.8≤15°0.7≤20°0.6从表中的数据获取，，，然后将这些数据代入公式以获取但是有一个标准的螺旋直径系列，应将这些数据取整：0.100m、0.125m、0.160m、0.200m、0.250m、0.315m、0.400m、0.500m、0.630m、0.800m、1.00m、1.25m.所以，接下来，将检查螺旋的直径。已分类的物料，而未分类的物料是。根据计算，我们选择的螺旋直径是符合我们的设计要求的。螺旋轴的螺距从公式3-9可以知道螺距对于螺旋直径的选择十分重要。先析螺旋面和物料速度之间的关系，然后分析摩擦的关系，最后就能得出符合要求的尺寸大小。从图3-1可以得出，如果要使，那么α的大小必须要是α<π/2−ρ上式的P轴假如我们要α的值能够达到最大，根据r=d根据计算，螺距最大应为： （3-11）或（3-12）由于 ，将该式子带入上式可知： （3-13）除了以上的影响因素之外，螺距的大小同时与速度分量有着很大的关系。假如要使运输速度最快，圆周速度就要大于速度分量。螺距与轴向速度存在着某种联系，我们通过查阅设计手册可以知道，当螺距变大时，轴向速度相应的也会变大，反之亦然。而螺旋轴的速度分布情况与螺距也存在着关系，螺距变大，速度分布会呈现较好的分布情况，而当螺距变小，速度分布就会比较差。由于存在，即所以s应满足和。我们通过查阅运输机设计手册，可以得到摩擦系数、运动方向等参数。螺距计算公式为：（3-14）通常来讲，k的数值在0.8和1之间，这时选择的运输方式为水平运输，当选择运输方式为倾斜式运输时，k的值应小于0.8。所以，取，这时，m。螺旋轴直径选取图3-2螺旋叶片的受力分析在设计过程中，许多因素之间具有相互制约的作用，而直径的选取则取决于螺距的大小，类比螺距的选取方法，直径选取请参见下面的图3-3：从上图的几何关系，可以求出轴向力的大小（3-15）材料和螺旋轴表面的摩擦力影响螺旋升角α，叶片经过一些特殊的处理可以将叶片表面的粗糙度忽略，此时。∴ （3-16）我们想要轴向力取到最小，螺旋升角此时应取到最大，根据上图我们可以看到，此时，即将，全部代入上面算式并化简，得： （3-17）轴的直径想要尽可能得小，轴向速度就要尽可能大，且该速度要求大于圆周的速度。经过上文的推到，得： （3-18） （3-19）图3-3螺旋叶片速度分量图∵存在∴我们可以得到 （3-20）在上面所述的式子中，当取，时，。所以当u变的越来越大时，d/D也随之变大。所以根据上式可知，当轴径尺寸选择很大时，运输机有效的运输面积将会减小，同时，所运输的物料便会减小，机器的运输能力将大幅下降，为了不出现这种情形，机器设计的结构将要相应的增加，增加机器结构就会占用较大的空间和面积，相应的成本也会增加。所以，选择螺旋的螺距要综合性分析，不能仅仅抓住单一的方面，在能达到我们所设计的运输效率之下，如何让机器结构更加紧凑是需要考虑的。本次所设计的螺旋运输机，其填充系数较低，因此，我们仅需考虑上面所研究的条件即可，当V轴较大时，。因此，经过计算我们得出螺旋轴的直径为mm。轴的转速转速可通过下式确定：得（3-21）其中，为料槽底与叶片之间得间隙，通常在5mm和15mm之间。通常，当n的取值越来越大时，颗粒物料的运输能力就会越来越高，但n存在一个最大的值，如果n超过了这个值，离心力将会十分大，运输物料由于离心力的作用便会抛出料槽，无法正常向前运输，因此，转速要确定好最大值，在选取数值时保证不会超过这个最大值。在实际的生产实践中n满足下式：即 （3-22） （3-23）因为n有最大值的存在，所选取数值不能超过最大值，所以应合理的选择D、d、s的取值。查阅前表可得，，同时m，将数值代入3-24式可计算出转速的极值为70r/min。通过圆整取转速为：20r/min，30r/min，35r/min，45r/min，60r/min，75r/min，90r/min，120r/min，150r/min，190r/min，因为转速存在最大值，过高得转速会导致机器损毁，根据计算，转速。运输功率在驱动装置驱动螺旋轴来运输物料的时候，不可避免的会产生某些方面的能量损失，这些能量损失包括很多方面，首先是物料在料槽中运输由于摩擦所造成的能量损耗，当物料被运输到中间的止推轴承处，也会因为运输的摩擦产生能量的损耗；当螺旋运输机倾斜放置时，物料要被推向高处，这时会克服重力将物料运输上去；随着机器的不断使用磨损，机器各部分之间将会产生更大的损耗，不仅会降低机器的寿命，耗能也会大幅增加。由于摩擦力等其他力得存在，驱动装置所发出得功率不可能全部用于运输物料，所以在计算运输功率时我们要考虑到阻力和各类损耗。在对机器的耗能进行研究之后，我们来分析机器所产生的运输阻力。由于螺旋轴作旋转运动，头部和末端安装轴承，轴承之间存在着摩擦阻力，如果长时间使用不添加润滑油，阻力将会大幅增加。中间放置的支撑轴承还将受到螺旋轴重力的作用，施加一个向下的压力，该压力也会使得螺旋轴旋转时得阻力增加；如果料槽壁不足够光滑，也将会产生极大得摩擦阻力。根据所学知识，总功率应该等于各种功率之和，所以有P1为总功率，P2为空载时的功率，P3为机器倾斜运输时的功率螺旋叶片展开尺寸的计算标准型实体式螺旋面展开后，能够计算出下料尺寸：（3-24）（3-25） （3-26） 式中——螺旋轴直径；——圆环内径；——圆环外径；螺旋叶片展开图如下图3-4所示：图3-4叶片展开图表3-5叶片厚度物料直径200~300mm500~600mmδ2~4mm7~8mm通过查阅表3-7，可知，叶片地厚度δ为：mm。轴连接轴与轴之间得连接如图3-5所示：图3-5空心轴各段之间的连接上图为空心轴各段的连接方式，其中空心轴1通过螺栓5和衬套4将不同的空心轴节段连接起来，之所以使用空心轴作为主体，是因为其重量轻，能够减少轴的总体重量，防止由于轴体过重带来的阻力增加，或由于轴体过重损伤机器。这些空心轴的长度一般为2m—4m长，通过这些轴的紧密连接使得检修和安装时的难度大大减低，提高劳动效率。3.2.3螺旋运输机的外形和尺寸螺旋运输机的外形如下图所示：图3-6LS型螺旋运输机如上图所示，这是LS型螺旋运输机的外形，LS拥有许多种的型号和规格，一般螺旋的直径为100mm-1250mm，其长度尺寸，单驱动的运输机一般最长值为35m。因此，根据我们上面的计算，查阅相关的设计手册我们应当选择LS250型号的螺旋运输机，其设计参数为：F=3000mm，E=3000mm，W=3000mm，l=2980mm，l1=3000mm，l2=2000mm，l3=3140mm，N=140mm，G=2000mm，R=250mm，Q=250mm，Z=70mm，K=224mm，S=224mm3.2.4螺旋运输机的外形长度和重量参数表3-6是螺旋运输机的长度与重量选择，我们根据该表就能选取出合适的组合：表3-6长度与重量选择运输机型号头节中间节尾节长度/m重量/Kg长度/m重量/Kg长度/m重量Kg/mLS-250218126322002.52052.52.52203.2.5驱动装置参数计算在我们设计传动装置的时候，要考虑传动装置的刚度要求，否则可能由于传动装置刚度不够而导致机器损毁。一般来讲，应选用较大刚度的轴，但并不是唯一的一种方式。因为齿轮的不同分布会给轴产生不同的应力，当齿轮对称安装，所受应力就是分布均匀，这时对轴的刚度要求就可相应降低。驱动装置设计主要有电机的的设计和减速器的设计。我们应先确定电动机的参数。确定电机的类型我们根据前文所分析的结果，电动机可以选择鼠笼三相异步电机、额定电压为380V。电机功率计算根据公式可以得到，单位均为千瓦（kW）。总传动功率为：将，，带入上式，得：电动机转速我们已经计算出螺旋轴转速二级圆柱齿轮减速器的转动比为根据所查数值可确定电动机的转速范围为：经过计算及查表，转速可选：YJ型驱动设备如图3-7所示：图3-7YJ型驱动装置地脚螺栓如图3-8所示：图3-8地脚螺栓图YJ型驱动装置电动机转速与减速器型号：电动机转速选择：表3-7Y型电动机转速转速19015012090706045353020同步转速1500150015001500150015001500150010001000极数4444444446减速器参传动比及装配方式：表3-8ZQ型减速器传动比48.5748.5740.1731.523.3420.4915.7512.6410.358.23装配方式右50-ⅠZ50-ⅠZ40-ⅠZ31.5-ⅠZ25-ⅠZ20-ⅠZ16-ⅠZ12.5-ⅠZ10-ⅠZ8-ⅠZ左50-ⅡZ50-ⅡZ40-ⅡZ31.5-ⅡZ25-ⅡZ20-ⅡZ16-ⅡZ12.5-ⅡZ10-ⅡZ8-ⅡZ减速器型号选择：表3-9减速器型号型号转速运输量驱动装置许用长度减速器电机LS25045r/min11ZQ25-i4-IY100L2-4-329mZQ35-i4-IY100L1-4-2.221mZQ35-i4-IY90L2-4-1.514mZQ35-i4-IY112M-4-435m通过查阅上述表格，最终确定选用型号为Y90-L-4-1.5的减速器和型号为ZQ35-i3-I的驱动装置。3.2.6螺旋运输机轴承的选择LS型螺旋运输机轴承型号：表3-10LS型轴承型号选择轴承位置头部轴承中间轴承尾部轴承数量211标准号GB297-64GB276-64GB281-64LS2507312802101212因此，LS250型号的螺旋运输机拥有一个1212型的尾部轴承，两个7312型的头部轴承，一个80210型的中间轴承。3.2.7出、进料口对轴承进行选择之后，我们就要确定进、出料口的参数。出料口有许多种形式，常见的有手推型，机架型和方型。出料口处的盖板安装可选择左装或是右装，当选择左安装时，从运输机头部向尾部看，盖板是往左边开的；而右安装的盖板则是相反的打开方向。进料口尺寸参考图3-9：图3-9进料口表3-11进料口的尺寸选择螺旋直径DABCC1td重量KG图号15017023621675392.84GX15▪10▪00200220306272100393.64GX20▪10▪00250270356330120394.8GX25▪10▪003003204283861404138.88GX30▪10▪0040042052849216041312.42GX40▪10▪0050052866261216041716.56GX50▪10▪0060062876272018041721.2GX60▪10▪00出料口尺寸参考图3-13：图3-10出料口表3-12出料口的尺寸选择螺旋直径DABCC1Etd重量KG图号1501762422161358392.66GX15▪11▪002002263122721658394.36GX20▪11▪0025027637433019510397.52GX25▪11▪00300328426386225104139.36GX30▪11▪004004285364922801041314.28GX40▪11▪005005366706123401541726.14GX50▪11▪006006367747204301541739.2GX60▪11▪00

4运输机三维装配图绘制及运动仿真4.1三维装配图绘制本次毕业设计除了理论设计之外，我还对毕业设计设进行了三维装配图的绘制及运动仿真。三维装配的绘制及运动仿真通过solidworks软件进行。首先应该绘制各个零件图，根据前文所设计的参数进行绘制，零件图绘制的难点在于螺旋叶片的绘制及中间轴承的绘制，螺旋叶片根据所设计的螺旋叶片直径及螺径进行绘制。在绘制完所有的零件三维图之后，进行装配图的绘制，在绘制装配图的过程中，要注意每个单独零件之间的约束关系，过多或过少的约束都可能会导致装配的不正确，也会使得之后的运动仿真出现错误，传动顺序的不正确，零件不能正确运行等。我所绘制的颗粒物料螺旋运输机的三维装配图的俯视图、主视图、右视图和左视图如下所示：图4-1俯视图图4-2主视图图4-3右视图图4-4左视图4.2颗粒物料螺旋运输机运动仿真一种机器的设计能否实现，关键在于所设计的机器能否正确运行，是否会出现由于零件尺寸设计不正确或结构不正确而导致的机器无法正常运行。Solidworks的运动仿真模块给我们提供了一种对机器运行过程进行模拟的方式，在机器进行量产或实验前可有效帮助我们发现错误，减少不必要的损失。运动仿真过程：打开solidworks，将之前绘制好的三维装配图导入其中；点击新建新建运动算例，点击后在下方弹出的对话框中选择动画选项；图4-5添加马达点击马达按钮，给输入轴添加一个马达，在弹出的对话框中设置马达的参数，应与我们所选用的电动机的参数一致；点击运行按钮，我们便可以得到机器模拟运行时的运行状况；根据所模拟的结果可知所设计的运输机可以正常运行。图4-6模拟运行

5螺旋运输机的安装使用与维护5.1螺旋运输机的安装要求在螺旋运输机进行安装时，要保证安装满足相应的技术条件，否则螺旋运输机可能无法安装所设计的正常运转，以下几点是我们在安装过程中应该注意到：安装前，保持安装零件的清洁，特别是一些重要零部件，在生产和运输的过程中零件表面可能附着着污渍，这些污渍有可能会对机器产生不好的影响，严重的可能导致机器无法正常运行。为降低损失，在安装之前要对零件进行清理，同时在以后的使用过程中也要对机器进行清洁。在安装机器之前，传送带等设备应当提前安装完成，这些设备必须足够支撑螺旋运输机，保证机器的正常运行，同时保证机器不会在运行过程中发生倾翻。阀体外壳与螺旋长度间存在着累积误差，在外壳法兰之间使用石棉垫可对其进行误差调整。外壳的法兰应紧密连接并平坦。螺旋的公称直径与运输机的外壳之间存在着间隙。查询公称直径与间隙表格可知道，最小间隙不能小于值的60％，假如对设计有特殊要求，可适当加宽间隙。我们在组装运输机的过程中，中间轴承处的安装应当符合同轴度要求，否则可能导致机器运输出现问题，一般采用的方法是将轴承牢固地安装在壳体的吊耳上。同时，在安装了悬架轴承之后，必须确保螺旋体轴的同轴度满足要求。当同轴度无法满足要求时，可以在外壳吊耳和轴承座之间安装垫圈。在安装过程中，为保证机器的运行，用来连接轴承的螺钉和连接机器的螺钉要安装稳定。安装时，齿轮减速器与主轴之间的同轴度也应符合相应设计手册上的形位公差要求。牢固安装底座和外壳后，将所有的地脚螺栓给紧固，检查各连接是否稳固。在进、出料口的法兰连接应该保证水平，同时法兰和其连接大法兰之间应该不存在间隙。安装结束后，检查润滑油是否充足，加满润滑油，然后开始空载调试操作。请在出现问题时立即停止调试，在发现详细问题与提出相应方案之前不应当再次调试，否则可能造成不可逆的伤害。找到解决方式之后再次调试，直到机器运行平稳，顺利。其中，应仔细检查拧紧和加固的部件，以确保没有打滑或松动。如果长时间使用机器，由于摩擦力的作用，机器可能局部部件过热或磨损。在调试过程中，额定功率不应该过低，这样无法测试机器的稳定性。在测试规定时间内保证机器各部件正常运行无故障即完成了测试。5.2使用须知与机器维护我们所设计的运输机主要用途是运输颗粒状的物料，长时间使用在轴承处可能存在着许多灰尘，这些灰尘可能会导致机器效率降低，加速机器的损耗。为降低损耗，对机器进行定期的维护和保养就显得至关重要，以下几点建议对于延长螺旋运输机的使用十分重要。所运输的物料必须没有杂质，特别是大的杂质。由于螺旋叶片的直径是根据运输物料所选择的，当不同尺寸的杂质混入其中，可能会导致螺旋叶片受损或者电机受损。注意所有零件的定期维护，以及拧紧螺栓和螺钉等零件的密封性，以确保它们处于良好状态。运送物料时，速度不能立即提高到额定速度。速度应当逐渐提高，防止因物料堵塞螺旋轴导致电机、螺旋叶片的损毁。如果想要关停机器，要保证料槽内不存在运输物料，否则有物料长时间留存在料槽内可能导致料槽、螺旋轴及叶片的形变。输送物料时，千万不要随意打开护盖，物料可能飞溅，产生意想不到的危害。在我们操作螺旋运输机的过程中，在某些位置出现故障或机器不能正常运转时，应及时停止并进行维修。要经常给轴承添加润滑油，如果缺少润