螺旋式给料机设计说明书

PAGE6摘要螺旋给料机把经过的物料通过称重桥架进行检测重量，以确定胶带上的物料重量，装在尾部的数字式测速传感器，连续测量给料机的运行速度，该速度传感器的脉冲输出正比于给料机的速度，速度信号和重量信号一起送入给料机控制器，控制器中的微处理器进行处理，产生并显示累计量/瞬时流量。该流量与设定流量进行比较，由控制仪表输出信号控制变频器改变给料机的驱动速度，使给料机上的物料流量发生变化，接近并保持在所设定的给料流量，从而实现定量给料的要求。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。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关键词：螺旋给料器；料槽；轴承

AbstractThescrewfeedermeasurestheweightofthepassingmaterialthroughtheweighingbridgetodeterminetheweightofthematerialonthetape.Thedigitalspeedsensorinstalledatthetailcontinuouslymeasurestherunningspeedofthefeeder.ThepulseoutputofthespeedsensorisproportionaltoThefeederspeed,speedsignalandweightsignalarefedtogetherintothefeedercontroller.Themicroprocessorinthecontrollerprocessesandgeneratesanddisplaystheaccumulated/instantaneousflow.Theflowrateiscomparedwiththesetflowrate.Theoutputsignalofthecontrolinstrumentcontrolsthefrequencyconvertertochangethedrivespeedofthefeeder,sothatthematerialflowrateonthefeederchanges,andapproachesandmaintainsthesetfeedflowrate,soastoachievequantitativeFeedingrequirements.Screwfeedersconsistofchutes,spirals,bearingsanddriveunits.Thespiralbodyissupportedbybothendbearingsandintermediatesuspensionbearingsandisdrivenbyadrivedevice.Canmeettherequirementsofengineeringproduction,butalsocanreducethelaborintensityofworkers,increaseproductivity,realizethemechanizationandautomationofthematerialconveyingprocessKeywords:spiralfeeder;chute;bearing

目录1.引言 42.螺旋给料器的概述 42.1螺旋给料器的基本结构 52.2螺旋给料器的类型 62.2.1水平螺旋给料器 62.2.2倾斜螺旋给料器 62.2.3垂直螺旋给料器 62.3螺旋给料器的特点 62.4螺旋给料器的研究现状 72.5螺旋给料器的的发展趋势 83.螺旋给料器工作原理及主要构件的设计和选用 93.1水平螺旋给料器的工作原理 93.2螺旋体 103.2.1螺旋叶片 103.2.2螺旋轴 133.2.3轴承 143.2.4机槽 153.2.5驱动装置 184.水平给料器工作过程分析 214.1物料的运动分析和叶片的设计 215.总体设计计算 295.1被输送物料的名称及特性 295.2选型要求 295.3螺旋给料器的设计计算 295.3.1确定螺旋直径D 325.3.2确定螺旋转速n 326.总体尺寸设计 326.1螺旋给料器的外形及尺寸 32结论 34致谢 35参考文献 36

1.引言螺旋给料机的结构和工作原理与螺旋输送机的结构和工作原理相似。主要区别在于螺旋送料器的输送距离很短。因此，要了解螺旋送料器，可以通过了解螺旋输送器来分析它。螺旋送料器是一种普通的连续输送机器，没有柔性牵引部件它是现代生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一。广泛应用于建材，化工，电力，冶金，煤炭，煤炭，食品等行业的各种行业，适用于煤，灰，渣等粉状，粒状及小块物料的水平或倾斜输送，水泥，食品等。材料温度低于200°C。螺旋送料器不适合输送易腐，粘稠，结块的物料。旋转的螺旋叶片将材料移动通过螺旋送料器，以便材料不会随着螺旋送料器叶片旋转。旋转力是材料本身对螺旋进料器机器槽的材料和内壁的摩擦阻力。螺旋叶片在螺旋进料器的旋转轴上，叶片的表面轮廓根据材料的不同而不同，包括表面类型，表面类型，新月型表面和曲折表面类型。螺旋送料器的螺杆轴在材料移动方向的末端具有止推轴承，以向材料提供螺杆的轴向反作用力。当飞行长度较长时，应增加中悬轴承。螺旋喂料器是水平的，倾斜的和垂直的。根据不同的设计要求选择合适的型号。本项目设计要求：螺旋输送机直径为300mm，螺旋输送机长度为2600mm，采用变频器或调速电机实现无级调速，电机功率为1.5KW。根据数据分析，确定要运输的材料是粉煤，并选择了LS型螺旋输送机。在当今这个快速发展的时代，传统的设计方法已经难以满足设计要求，但是如果使用最优设计方法，可以减少错误以满足设计要求。因此，在传统方法中，结合现代常用的优化设计方法和各种二维和三维软件，简化了设计，简化了设计。在中国，螺旋饲养机的研发与国外还存在差距。因此，在设计过程中，设计方案既要满足工程需要，又要降低工人的劳动强度，提高生产效率。可以在很多方面应用，而不是单一的机床设计。基于这个想法，我们开始了这个项目的设计。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。2.1螺旋给料器的基本结构螺旋给料器的基本结构如图2-1所示。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。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2-1螺旋给料器基本结构2.2螺旋给料器的类型2.2.1水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2-1。给料器工作时，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。2.2.2倾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—90o的螺旋输送机，一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，2.2.3垂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≤12mm。垂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。2.3螺旋给料器的特点（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-20～50℃；物料温度小于200℃；给料器的倾角β≤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。2.4螺旋给料器的研究现状螺杆喂料机已被广泛应用于各个行业，从而促进其研发。由于螺旋给料机结构简单，操作维修方便，广泛用于输送物料，但其输送效率较低。目前，螺旋给料机的设计仍主要采用传统的经验设计方法进行。缺点是效率低，周期长，难以提高设备性能。为了克服这些缺点，国内在这方面有很多研究。螺旋给料器的输送效率与螺旋叶片结构的尺寸和叶片与材料之间的摩擦系数有关。对于某些材料的输送，摩擦系数是一定的值，其主要原因是螺旋叶片的大小和传动效率。高和低的影响。如何使螺旋输送机获得最佳的输送效率，有必要优化螺旋叶片结构的尺寸。许多专家学者对螺旋输送机的输送功率做了大量的研究工作。一般来说，根据通用计算公式计算的螺旋输送机的螺旋轴功率通常小于实际值。针对这一实际问题，武汉食品工业学院庞美荣，王春伟通过调研和实例对螺杆轴进行了理论分析。提出了推荐的计算公式，并将推荐的计算公式与通用计算公式结合起来计算和比较。得出的结论表明，推荐的计算公式与实际需求吻合较好。螺旋给料器选择问题。在卧式螺旋给料机的选型和设计中，螺杆体的尺寸，螺杆转速和功率主要根据输送物料的性质，输送量，输送机类型，输送距离和输送倾角。设计果汁的正确选择是选择设备的关键。手动设计效率低下且容易出错。随着计算机的发展，这一过程由计算机完成，因此计算机可以选择卧式螺旋给料机的设计。华东理工大学机械工程学院李莹和武汉理工大学刘光荣教授在螺旋输送机和计算机技术的选择方面做了有效的工作。他们建立了VisualC中水平螺旋喂料器选择设计的数学模型。在十+6.0平台下，采用面向对象编程实现了水平螺旋输送机的计算机选型设计。参数输入，参数输出和图形显示均在同一接口上设计。通过中间计算计算和计算的参数自动，标准化，人工调整和使用方便。新型螺旋喂料机的研究也取得了很大进展。大角度螺旋给料机是由斗式提升机和水平螺旋输送机组成的组合水泥输送系统。作为装有混凝土搅拌站的水泥桶的进料装置，其结构简单，运行可靠，成本低廉。易于维护，取得了快速的发展和应用。大角度螺旋给料机采用可变螺距的螺旋叶片。下输送部分的间距较小，上输送部分的间距较大。这可以使进料段的填充系数=1，并且传送段也可以达到最佳填充因子=0.5-0.7，这可以使传送带的比能量降低40％-50％，并且它可以还可防止高流量物料在交货期间倒流。总之，螺杆喂料器的研究正受到越来越多的关注，国外也有不少研究成果。但与国外相比，国内研究成果还存在一些差距，仍有很大的发展空间2.5螺旋给料器的的发展趋势螺旋喂料器的未来发展方向：1.容量大，速度快，使用寿命长。高速意味着高生产力和降低单位时间的生产成本。磨损是限制螺旋给料器寿命的主要原因，降低了材料与螺杆之间的摩擦系数，增加了螺杆轴的耐磨性，提高了材料的性能。很大程度上延长了馈线的使用寿命。2.能耗低，能耗低。螺旋送料器的大部分能量消耗在摩擦损失中。因此，降低能耗是一个亟待解决的难题，也是研究设计螺旋送料器的发展方向。3.智能化发展。未来的螺旋送料器应与计算机紧密联系，适合程序控制和智能化操作。物料搬运，机器安装和维护应该能够实现智能管理。4.空间可以灵活传送。为了克服只能线性输送物料的水平和垂直螺旋送料器的局限性，近年来出现了柔性螺旋送料器，弹簧送料器等。此外，各种其他馈线还应开发新的模式，以实现空间灵活的运输。5.把复合运输结合起来，向更大规模发展。使用螺旋喂料器，结合各种连续喂料装置，完成复杂的物料输送。大规模包括运输能力大，单机长度大，运输倾向大等几个方面。6.扩大使用范围。目前螺杆给料机的使用范围有限，使用范围应扩大，应能在高温，低温条件下使用腐蚀性，放射性，易燃物质的环境中工作因为能够运输热，爆炸性和容易。聚集的粘性材料螺旋送料器。7.设计环保意识，减少污染，实现绿色设计目标。传统的连续运输机械以开放状态运输物料。粉末和颗粒物料运输时，物料分散飞扬，严重影响周围环境，特别是在运输水泥，化肥，矿石，煤炭，粮食等粉末时。材料特别严重。为了解决这个问题，人们应该提前开发各种形式的环保喂料器，螺旋喂料器无疑在解决这个问题上有很大的优势和发展空间。3.螺旋给料机的选型及原理3.1水平螺旋给料器的工作原理卧式螺旋给料机是普通的输送机械，不含柔性牵引部件，广泛应用于建材，化工，冶金，煤矿，食品等行业。它使用一个旋转的螺旋叶片向前移动材料并以水平或倾斜（小于或等于20°）的方向输送，主要用于输送粉状，粒状和小块材料。卧式螺旋给料机的工作原理是带螺旋叶片的螺旋轴在一个封闭的溜槽内转动。当物料进入固定溜槽时，物料的重力以及物料与溜槽内壁之间的摩擦物在槽下部积聚的物料不随螺旋体旋转，而仅在推动下移动正如非旋转螺母沿旋转螺杆进行平移运动一样，从而达到输送物料的目的。卧式螺旋给料机主要由溜槽，螺旋体，轴承和驱动装置组成。槽采用半圆形截面，带平盖。半圆形部分的内径略大于螺旋体的内径。两者之间的差距一般为7-10mm。该槽设有进料口和卸料口，以便于进料的更换，并且在排料位置还设置有中间进料口和中间排料口，并且不用时门关闭。螺旋体由电动机通过减速装置驱动。螺旋体支撑在第一端轴承和中间轴承上。材料排出口端部的轴承推动轴承，直到它受到作用在螺钉上的轴向力。中间轴承大部分暂停。由于螺旋叶片在中间轴承的位置应该是不连续的，所以轴承的尺寸应尽可能小，以使螺旋工作表面的间隙尽可能小，这有利于材料的平稳通过并且降低了材料通过螺旋体间隙时的运行阻力。螺旋输送机的主要特点是：结构简单紧凑;工作可靠，维护不太复杂，成本低;槽闭合，便于运输易飞扬，高温，有气味的物料，减少对环境的污染。输送物料可以在生产线上的任何点装载，或者可以在多个点卸载;输送是可逆的，并且材料可以同时在两个方向（中心到中心或远离中心）传送;在输送过程中可以进行混合和搅拌;滑槽具有很高的刚度，可以承受一定的弯曲力矩。使用螺旋给料机来运输散装物料也有一些缺点。首先，由于螺旋体和料罐上物料的摩擦以及物料的搅拌，单位能耗较大;其次，材料容易破碎磨损，特别是螺旋体和物料槽磨损严重;另外，螺旋送料器对过载非常敏感，容易堵塞。为了防止螺旋进料器过载，可以使进料器的进料部分的螺旋叶片的螺距小于其他部分的螺距;另一种防止过载的方法是使用相同的音调，但使用两个或更多的馈送端口，这对于这个问题可能是一个很好的决定。为了提高螺杆喂料机的输送能力，饲料部门研究的核心问题是增加材料的添加量。可以使用的四种类型的结构是：逐渐扩大叶片以增加推进力;添加增量式扩张管以减少进料阻力;既采用逐渐扩大的刀片，又增加了管子的膨胀;使用双头螺旋螺旋母线。这些方法在增加材料添加量方面取得了很好的效果。3.2螺旋体螺旋体是由螺旋轴和焊接在轴上的螺旋叶片组成。3.2.1螺旋叶片螺旋叶片是螺旋给料器的主要工件，材料为3-6mm厚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。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GX型为叶片直径的0.8倍，LS型见《运输机械设计选用手册》表15-5。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1.2倍。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LS型螺旋叶片，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=300mm，则初步计算螺旋轴直径(3-1)取系数为0.25，计算得出d=75mm，不需要圆整。由于采用的是LS型螺旋叶片，故由《运输机械设计选用手册》表15-5LS型螺旋给料器的规格与输送能力中，可以查得LS250与LS315的螺距都为直径的大小，所以，在这里取LS300的螺距s=300mm。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α由下式确定。(3-2)式中：s——螺距（m）D1——该点所在螺旋线的直径（m）所以，螺旋叶片的外侧升角α外和内侧升角α内分别为式中：D——螺旋体的外径（m）d——螺旋轴的外径（m）因为D>d，故α内>α外，即螺旋叶片的外侧升角α外最小，内侧升角α内最大。图3-3是实体螺旋叶片的展开图图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15-2所示。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2mm——12mm的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。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2.5mm的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。3.2.2螺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——4m长的节段，使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150mm的套筒，然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》）式中，D——螺旋直径（mm）。当螺旋直径D较大时应取该范围的下限，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。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（mm）100160200250315400500螺旋轴直径d（mm）303642486070100由于没有螺旋直径为300mm的，但是通过计算也可以得到当系数为0.2时，d=60mm，但是经过前面计算我们已得出所设计的螺旋给料器d=75mm。这里将系数值取大些，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δ=10mm，β=d1/d=(d-2δ)/d=55mm/75mm=0.733。则其中。由前面的总体计算我们可知，P=1.5KW，则轴的扭矩为其中n的值是通过后面的计算得到的。则轴的最大切应力为所以螺旋轴满足强度要求。3.2.3轴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2.6m，小于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。3.2.4机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字型机槽一般用2mm—10mm的薄钢板制成，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4mm—8mm的间隙。若机槽总长度超过3.5m时，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2.6m，故不需要支架承托。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8mm的薄钢板制成，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。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0.45时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。3.2.5驱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。LS型螺旋给料器的驱动装置有五种形式：第一种为TY型驱动装置，由TY型同轴式减速器和弹性柱销联轴器构成，功率范围为0.55~0.45KW；第二种为YY型驱动装置，由ZSY型减速器，Y系列电动机，弹性柱销联轴器和底座构成，最适用于LS630~LS1250,螺旋给料器，功率范围为7.5~75KW，YY型驱动装置有Ⅰ型（即右装）和Ⅱ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Ⅰ型，减速器的低速轴在电动机左侧者为Ⅱ型。第三种为YJ型驱动装置，由Y型电机和ZQ型减速器组成；第四种为YTC型驱动装置，由YTC型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TY型驱动装置和地脚螺栓尺寸及重量表。规格型号转速r/min同轴减速器型号许用长度mHH1ll1F1LS31580TY80-18-2.2TY100-18-4TY112-18-5.5TY125-18-7.5TY140-18-118152027353623984394804921802002252502657908549411003114237141143145049523227228230134663TY100-22.4-2.2TY100-22.4-3TY112-22.4-4TY112-22.4-5.5TY125-22.4-7.5913182535398398439439480200200225225250834834886941100341141143143145027227228228230150TY80-28-1.5TY100-28-2.2TY100-28-3TY112-28-4TY125-28-5.5TY140-28-7.581217233035362398398439480492180200200225250265755834834886963106537141141143145049523227227228230134640TY100-35.5-1.5TY100-35.5-2.2TY112-35.5-3TY125-35.5-4TY125-35.5-5.51015202735398398439480480200200250250250799834866908963411411431450450272272282301301规格型号转速r/min同轴减速器型号F2F3C1C2M*l0重量G3，kgLS31580TY80-18-2.2TY100-18-4TY112-18-5.5TY125-18-7.5TY140-18-118080110110110240275285320350210260285310350180180240240240M16*400M20*400M20*400M24*400M30*50010714320623335263TY100-22.4-2.2TY100-22.4-3TY112-22.4-4TY112-22.4-5.5TY125-22.4-7.58080110110110275275285285320260260285285310180180240240240M20*400M20*400M20*400M20*400M24*40013313817720623350TY80-28-1.5TY100-28-2.2TY100-28-3TY112-28-4TY125-28-5.5TY140-28-7.5808080110110110240275275285320350210260260285310350180180180240240240M16*400M20*400M20*400M20*400M24*400M30*5009913313817721930440TY100-35.5-1.5TY100-35.5-2.2TY112-35.5-3TY125-35.5-4TY125-35.5-5.58080110110110275275285320320260260285310310180180240240240M20*400M20*400M20*400M24*400M24*400125133171190219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LS315的数值来选择，由于计算出n=40r/min，所以选择驱动装置的型号为TY100-35.5-1.5。图3—9水平螺旋给料器传动布置形式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A上的力为P合。由于摩擦的原因，P合之方向与螺旋线的法向方向偏离了φ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φ角是由物料对螺旋面的摩擦角ρ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φ角的影响，此时则认为φ≈ρ。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A的运动速度，由图中三角形ABC可得(4-1)因为(4-2)所以圆周速度为(4-3)以摩擦系数μ=tanρ代入上式，得到圆周速度由于因此，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，式中：s——螺旋的螺距(m)n——螺旋的转速(r/min)r——所研究的物料颗粒离轴线的半径(m)μ面——物料与螺旋面的摩擦系数μ面=tanρ若使公式对r求一次导数，并令其值，便可求得存在v圆最大值的半径为(4-4)同样，根据图4-2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：(4-5)图4-3表示了对于几种不同螺距的速度v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OB1B2B3m以右的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。图4—3速度Vm和Vr随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4-3所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α，而在靠近槽壁处的升角为负α。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α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φ为物料的倒塌角，如图4-5所示。在此面上物料处于力的平衡，当物料面转角φ>φd时，物料沿倒塌角下滑，形成倒塌现象。倒塌下来的物料一图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，应使物料面的转角不大于物料的倒塌角，即式中：φ0——物料在静止状态时的内摩擦角（º）φd——螺旋给料器稳定工作时物料面形成的倒塌角（º）φ——物料面的转角（º）在螺旋给料器工作过程中，物料面的转角与填充系数即进料量、螺距大小及螺旋面的型式等因素有关。螺旋给料器工作时，机槽中物料的填充系数ψ（即进料量）影响输送过程和能量消耗。图4—6是输送粮食时（这里可以借鉴下），对于不同填充系数的物料层堆积的情况及其滑移面。当装满系数较小时（即ψ=5％），物料堆集的高度低矮且大部分靠近槽壁而具有较低的圆周速度，物料运动的滑移面几乎平行于输送方向，见图4-6a。物料颗粒在轴向的运动要比圆周方向显著得多。所以，这时垂直于输送方向的附加料流很少，单位能量消耗也较低。但是，当填充系数提高（ψ=13％或ψ=40％）时，则物料的滑移面将变陡，见图4-6b、c。此时，物料在圆周方向的运动加强，在输送方向的运动减弱，附加料流增大，导致输送速度的降低和附加能量的消耗。因而，对于水平螺旋给料器来说，物料的填充系数并不能无限增加，一般取填充系数ψ＜45％。各种散粒物料的填充系数可参考化学工业出版社出版的1999版《运输机械设计选用手册下册》P335表15-1。图4—6不同填充系数时物料层堆积情况及其滑移面a.=5%b.=13%c.=40%填充系数主要与被输送物料的性质有关。输送细粉、易流动且没有磨琢性或有轻微磨琢性的散状固体物料时（如面粉、谷物等），填充系数可达到0.45；如果被输送的物料易于粘结或具有中等程度磨琢性的细粒或小块，则填充系数限制在0.3左右。如果与此同时物料还有一定程度的磨琢性，螺旋的转速就要减少。对于磨琢性的及大物料（如矿石等），填充系数将进一步地限制，大约只能取0.15。螺距的大小也直接影响物料的输送过程，如果填充系数不变，当螺距不同时，则物料的滑移面亦随之改变。如果改变了填充系数，则必导致物料运动速度分布的变化。所以，应从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等两个条件，来确定最合理的螺距尺寸。从图4-1可得出物料颗粒A所受螺旋面在轴向方向上的作用力为(4-6)为了使P轴>0，则必须满足根据前面的讨论得知，最小的半径r=d/2（其中d为螺旋轴的直径）初所得的螺旋升角α是最大的，则轴向输送方向的作用力P轴最小。根据这个条件，最大的许用螺距值应由下面两式求得(4-7)若以k1=d/D（D为螺旋的外径）代入上式，则得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。亦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，如图4-2所示。螺距的大小将影响速度各分量的分布。当螺距增加时，虽说轴向输送速度增大，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，根据在螺旋圆周处的v圆≤v轴的条件，并利用公式可得又因为此时2r=D（螺旋圆周处），故得求螺距的第二个条件为(4-8)分析了填充系数及螺距对物料输送过程的影响后，可以指出，对于较大的装满系数，应取最小的螺距值；反之，对于较小的装满系数，螺距可偏于取最大值。由前述知，在螺旋面同一母线上各点的升角α不同。叶片外缘点处升角α外最小，向内升角逐渐增大，至叶片内缘点处即靠近螺旋轴处的升角α内最大。由此得知，螺旋叶片同一差别越大，各点处物料转角φ的差别越大，在较大的半径范围内物料转角速度各分量分布的影响也可知，螺距增大，在靠近螺旋轴处物料的v圆显著增加，且在较大的半径范围内v圆>v轴，使较多物料的转角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。图4—7a绘出了水平螺旋给料器的容积生产率V与螺旋轴直径d、物料与螺旋叶片摩擦系数tanφ1间的关系。该图是在螺旋直径D保持不变时，s/D=1的情况绘制的。由图可知，水平螺旋给料器的容积生产率是随螺旋轴直径d及物料与叶片间的摩擦系数f1=tanφ1的增大而下降的。而图4—7b则绘出了水平螺旋给料器的容积生产率与s/D的比值及物料与螺旋叶片间的摩擦系数的关系。由图可知，s/D比值的适宜范围是0.8—1.25，在此范围之外，生产率则明显下降；此外，物料与螺旋叶片间摩擦系数的大小对产量也有较大的影响，特别是当s/D比值较大时，随着f1=tanφ1的增大，产量下降得很厉害。例如，当s/D=2时，若f1=0.3，则V=950；若f1=0.9，则V=0，即此时物料只随螺旋叶片转动而其轴向运动停止。因此，除适宜选择s/D比值外，还应恰当地选择螺旋叶片的材料及其光滑程度，以尽量减小物料与螺旋叶片间的摩擦系数。

（a）（b）图4—7通过以往试验得知，螺旋在一定的转速内，对物料颗粒运动的影响并不显著。但是当超过一定的转速时，物料受到过大的切向力而被抛起，开始产生垂直于输送方向的径向跳跃，从而对输送过程产生不利影响。因此，螺旋的最大许用转速应根据被输送物料的最低跳跃高度来确定。但是，由于至今尚缺乏有关各种物料的许用最低跳跃高度的资料，因此在实用计算中，用下列经验公式来确定螺旋的最大许用转速：(4-9)式中，D——螺旋直径（m）A——物料特性系数，由化学工业出版社出版的1999版《运输机械设计选用手册下册》P335表15-1查出从式可知，螺旋的最大许用转速是螺旋给料器直径的函数，同时也和输送物料性质及填充系数有关。在满足输送量要求的情况下，应选用较低的转速，以减小物料对螺旋叶片及机壳磨损，延长使用寿命。5.总体设计计算5.1被输送物料的名称及特性（1）物料：煤粉（2）无烟煤松散密度ρ=0.6t/m3（3）煤粉为干的，无磨琢性5.2选型要求（1）水平输送，输送长度为2600mm（2）输送能力Q=0.6～10t/h（3）螺旋直径D=300mm、螺距s=300mm(4)电机功率1.5KW5.3螺旋给料器的设计计算由于该机械用于纯运输，因而选用实体螺旋面型叶片；根据选型要求，确定该机为螺旋给料机。（1）1.螺旋给料器的输送能力Q可按照下式计算:(5-1)式中D__________________ 螺旋直径,m；n__________________ 螺旋轴转速,r/min；t__________________ 螺距,m；__________________ 物料松散密度，；__________________物料填充系数见下表所示；C__________________给料器倾角系数,参见小表所示。螺旋输送机内的物料参数物料名称煤粉水泥生料碎石膏石灰物料松散密度，t/m30.61.251.11.30.9填充系数0.40.28~0.330.28~0.330.25~0.30.35~0.4物料阻力系数w01.22.21.82.5表内物料松散密度数值只供计算螺旋给料器能力用。物料阻力系数物料特征物料的典型例子物料阻力系数w0干的，无磨琢性粮食、谷物、煤粉、面粉1.2湿的，无磨琢性棉子、麦芽、糖块、石英粉1.5半磨琢性纯碱、块煤、食盐2.5磨琢性砂、水泥、焦炭、卵石3.2强磨琢性或粘性石灰、矿砂、砂糖、炉灰4.0物料的填充、特性、综合系数物料的粒度物料的磨琢性物料的典型例子推荐的填充系数推荐的螺旋面型式特性系数K综合系数A粉状无磨琢性半磨琢性面粉、石灰、石墨0.35~0.40实体螺旋面0.041575粉状磨琢性水泥、白粉、石膏粉0.25~0.30实体螺旋面0.050535倾角系数表倾斜角0°5°10°15°20°螺旋输送机倾斜布置时的输送量校正系数C1.00.90.80.70.65（2）螺旋给料器转速螺旋给料器的工作转速与物料特性有密切关系，高转速螺旋给料器的制作和装配要求严格，而且平衡性好，表中的每种规格有四中转速选择，实际上比较保守，特别是大,中规格，转速偏低。造成较大浪费，建议在选型时取表中较高的转速，综合效果更好。（3）螺旋给料器的功率的计算螺旋给料器所需功率(5-2)式中Q输送量,t/hw阻力系数,参见上面表L螺旋给料器长度,mD螺旋给料器直径,mH倾斜布置时的垂直高度,m电动机功率(5-3)式中为驱动装置的总效率一般取=0.85~0.9。(4)LS螺旋给料器的选用选型要求根据设计要求产量为0.6～10t/h，螺旋给料器直径为:300mm。其次根据查表可得物料的松散密度为=0.62，物料的填充系数为，给料器倾角系数C=1。5.3.1确定螺旋直径D(5-4)式中Q——输送能力，0.6~10；K——物料特性系数，煤粉的K=0.0415；ψ——物料填充系数，煤粉的ψ=0.35～0.40，取ψ=0.4（参考化学工业出版社出版的1999版《运输机械设计选用手册下册》P335表15-1）；C——倾角系数，水平输送C=1。则:根据课题要求，D=300mm，符合5.3.2确定螺旋转速n螺旋转速在满足输送能力的条件下不宜过高，以免物料受过大的切向力而被抛起，以致无法向前输送。因