螺旋输送机的设计

#ThedesignofthescrewconveyorlongjihuElectro-mechanicalengineering020941206Supervisor：ZENGDe-huiABSTRACTThescrewconveyorisacontinuousconveyor;themachinetospiralvanerotarytubeshaftdrivenbythemotor,therebypromotingtheoperationofthematerialisimportantconveyingequipmentofmodernindustry,mainlyusedfortransportingpowdery,granularandsmallpieceslikematerial.Ithasasimpleandcompactstructure,easymaintenance,lowcost,troughclosed,easythetransportGigalight,hotandtangymaterials.Withtheimprovementofthedeliveryofmaterialscostsintheproductioncosts,reasonableselectionanddesignofscrewconveyorhasimportantpracticalmeaning,thedesignisfirstmadeabriefoverviewoftheconveyorandthenintroducedtheselectionmethodsanddesignprinciples,andthengaveadetailedaccountofthescrewconveyordrives,thelastsimpledescriptionoftheinstallationandmaintenanceofthescrewconveyor.KEYWORDS:Screwconveyor,spiralblade,reducer,bulkmaterialhandling学士学怯孤攵BACHELORSTHESIS学士学怯孤攵BACHELORSTHESIS学封怯孤攵BACHELOR'STHESIS学封怯孤攵BACHELOR'STHESIS学封怯孤攵BACHELOR'STHESIS学封怯孤攵BACHELOR'STHESIS.引言螺旋输送机概述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，使用的环境温度为-20～50℃，物料的温度小于200℃；输送机的倾角β≤20℃；输送长度一般小于40m，最长不超过70m。螺旋输送机的螺旋叶片有实体螺旋面型、带式螺旋面型及叶片螺旋面型三种，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型分为11种，适用于输送粉状和粒状物料。带式螺旋面有称D制法，其螺旋节距与螺旋叶片直径相同，适用于输送粉状及小块物料。叶片式螺旋面应用较少，主要用于输送粘度较大和可压缩性物料，在输送过程中，同时完成搅拌、混合等工序，其螺旋节距约为螺旋叶片直径的1.2倍。螺旋输送机的螺旋叶片有左旋和右旋两种旋向，判断其旋向的方法是将轴处于竖直的位置，其叶片左高右低为左旋，右高左低为右旋。螺旋输送机的类型有水平固定式螺旋输送机、垂直式螺旋输送机。水平固定式螺旋输送机是最常用的一种形式。垂直式螺旋输送机用于短距离提升物料，输送高度一般不大于8m，螺旋叶片为实体面型，它必须有水平螺旋喂料，以保证必要的进料压力。LS、GX型螺旋输送机物料进出口端，应设置1/2～1圈反向螺旋叶，防止物料堵塞端部轴承，在出口管上端应无螺旋叶片。螺旋输送机由螺旋机本体、进出料口及驱动装置三大部分组成。螺旋机本体由头部轴承、尾部轴承、悬挂轴承、螺旋、机壳、盖板及底座等组成。驱动装置由电动机、减速器、联轴器及底座所组成。螺旋输送机工作原理及特点螺旋输送机由连接有减速器的电动机，带动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，物料受到料槽摩擦力作用不与叶片一起旋转，从而将物料沿轴向推进，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、可以中间多点加料和卸料、操作安全方便以及制造成本低廉等优点。它的缺点是机件磨损较严重、输送量较低、消耗功率大以及物料在运输工程中易被破碎。.螺旋输送机的结构设计螺旋输送机的结构和规格参数LS型螺旋输送机采用DIN15261-1986标准，设计制造符合JB/T7679-45,《LS型螺旋输送机》专业标准，LS型螺旋输送机螺旋直径为100～1250mm，共十一种规格，分为单驱动和双驱动两种型式。单驱动螺旋输送机最大长度可达35m，其中LS1000、LS1250型最大长度为30m.螺旋输送机长度每0.5m一档，可根据需要选定。螺旋输送机中间吊轴承采用滚动、滑动可互换的两种结构，阻力小，密封性强，耐磨性好，还可根据用户要求配置测速报警装置及电动出料阀。按螺旋输送机的驱动方式分为C1和C2制法，其中C1制法的螺旋输送机长度小于35m时，单端驱动，C2制法的螺旋输送机长度大于35m时，双端驱动。按螺旋输送机中间吊轴承种类分为M1和M2两种形式，其中M1为滚动吊轴承，采用80000型密封轴承，轴盖上另有防尘密封结构，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，吊轴承寿命长，输送物料温度t≤80℃。M2为滑动吊轴承，设有防尘密封装置，有铸铜瓦，合金耐磨铸铁瓦，铜基石墨少油润滑瓦，常用在输送物料温度比较高（t>80℃）或输送液状物料，订货时客户可自行选择轴瓦材质。螺旋输送机的代号一般是LSXX.XX.XX-X，LS是螺旋输送机的型号，紧跟其后的是螺旋输送机的直径（单位为mm），接着是螺旋输送机的长度（单位为m），后面是螺旋输送机的转速（单位为r/min），最后一位是中间吊轴承的类别（可分螺旋输送机的选型设计条件运输物料为堆积一段时间的干燥煤粉，其密度P=0.6"m3；输送量为20t/h；水平输送，运输长度为15m。螺旋叶片直径螺旋轴上的螺旋叶片有左旋与右旋两种，物料的输送方向是由螺旋的旋向与螺旋轴的转向所确定的。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。螺旋面的母线通常是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螺旋输送机应首选考虑采用标准形式的右旋单头螺旋。螺旋叶片有实体、带式、叶片式、齿轮式等四种形状，如图2-1所示，应根据被输送物料的种类、特性进行选用。实体式螺旋是最常用的形式，适用于流动性好的、干燥的、小颗粒或粉状的物料；带式螺旋适用于块状物料或具有一定粘性的物料；叶片式与齿形式螺旋适用于输送容易被挤紧的物料，另外，如果水平螺旋输送机有对物料进行搅拌、松散等工艺要求，应考虑选用叶片式或齿形式螺旋。根据所运输物料的特点，我们选用实体式螺旋叶片。

图2-1螺旋形状A）实体式B）带式C）叶片式D）齿形式综合以上分析，根据实际情况我们选用水平螺旋输送机，标准形式的实体式螺旋面的右旋单头螺距。按公式D≥K2.5'Q，得螺旋直径2.5ϕρC式中D——螺旋叶片直径（m）；Q——物料的输送量（t/h）；ρ——物料的松散密度（t/m³）；ϕ——填充系数；（见表2-1）K——表示物料特性系数；（见表2-1）C——倾角系数；（见表2-2）表2-1常用物料的填充、特性、综合系数物料粒度物料的磨磋性物料典型例子填充系数ϕ推荐的螺旋叶片形状特性系数KA粉状无磨磋性、半磨磋性石灰粉、石墨0.35~0.40全叶式0.041575学士*傀裕攵BACHELOR'STHESIS学士*傀裕攵BACHELOR'STHESIS粉状磨磋性干炉灰、水泥、石膏粉0.25~0.30全叶式0.056535粒状无磨磋性、半磨磋性谷物、泥煤0.25~0.35全叶式0.049050粒状磨磋性砂、型砂、炉渣0.25~0.30全叶式0.060030小块状α<60mm无磨磋性、半磨磋性煤、石灰石0.25~0.30全叶式0.053740小块状α<60mm磨磋性卵石、砂岩、炉渣0.20~0.25全叶式或带式0.064525中等及大块度α>60mm无磨磋性、半磨磋性块煤、块石灰0.20~0.25全叶式或带式0.060030中等及大块度α>60mm磨磋性干粘土、硫矿石、焦炭0.125~0.20全叶式或带式0.079515表2-2倾角系数表倾斜角β0°≤5°≤10°≤15°≤20°c1.000.900.800.700.65由表2-1，可以查得输送煤粉时:K=0.0415；ϕ=0.35～0.4，此处取ϕ=0.4；ρ=0.6；A=75；由表2-2，C=1.0；将原始数据Q=20t/h,D=KQ=0.0415× 20 =0.22m2.5ϕρC 2.50.4×0.6×1.0将上式得出的螺旋直径D圆整为下列标准螺旋直径：150、200、250、300、400、500、600，则取D=0.25m，即D=250mm。如果输送物料的粒度较大时，螺旋直径还应与输送物料的粒度维持如下关系：对于未分选物料D≥（8～10）d0（d0为物料的平均粒度）对于分选物料D≥（4～6）dk（dk为物料的最大粒度）对于本设计，由于是煤粉，d≤0.05所以满足该关系。0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S=KD,K=0.8～1.0；当倾斜布置或输送物料流动性较差时K≤0．8；当水平布置时，K=0.8～1.0,查JB/T7679-95，其推荐值为250mm，也满足要求，则取S=250mm。为防止物料运输过程中发生堵塞，所以可以进行适当改进，把螺距设计成先密后疏的结构，同时为了防止物料在出料口处发生堵塞，所以螺旋轴的尾部，出料口附近设计一小节反螺旋结构，可以有效解决输送物料堵塞的问题。壳体的内径查JB/T7679-95关于螺旋外径和槽体的间隙，即表2-3知间隙应为10mm，则壳体的内径D=250+10×2=270mm壳表2-3螺旋外径与料槽间隙螺旋公称直径10012516020025031540050063080010001250名义间隙7.51012.51520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，因此也影响了物料的速度分布，当螺旋叶片以角速度ω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,其线速度V=rω,可用矢量OA表示，方向为沿O点回转的切线方向；O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的方向应与法线有偏转角P，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。如下图2-1所示：考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS学士徵依裕攵BACHELOR'STHESIS学士徵依裕攵BACHELOR'STHESIS学士徵依裕攵BACHELOR'STHESIS学士徵依裕攵BACHELOR'STHESIS图2-2物料的速度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vι=Vcos(a+P')要大于0,即螺旋内升角α<π/2-P',因为螺旋升角a在叶片根部最大，此处的轴向作用力最小，其中tanα=上,令tanρ'=U,带入πda<π/2-ρ-并整理得出：d≥u∙s。π确定最小轴径还应满足的第二个条件是物料螺旋面上各点的轴向速度大于圆周速度。V由图2-2知，V=——cosP'V=VSinαn0S 2nπV0=rω= • V02πtanα 60tanα=—,令tanρ=U将 πd 带入计算得出s1U—V=Sn 吼60s1+(-)2

πdsV=吵∙q601+J)2πd

由第二条件匕＞V2得出,1+USd≥ •1-uπ (2-1)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的螺旋输送机来说，其a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v1要大于圆周速度U2，即匕＞V2，由式(2-1)知d随着U的增大而递增，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=(0.2～0.35)D，在此取d=0.3D即d=0.3X250=75mm2.2.6螺旋轴转速螺旋轴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，因此，螺旋轴转速n不能超过某一极限转速A75A75n≤前=百=150r/min把D，n带入公式?=IC'对填充系数进行验算:其中t=S=0.25mφ=Q

φ=Q

47D2nPtC2047X0.252X150X0.6X0.25x1.0=0.3此时φ=0.3‹0.35〜0.45,所以降低螺旋机的转数为n=120r/min；学士*傀裕攵BACHELOR'STHESIS学士*傀裕攵BACHELOR'STHESISφ=再次校核填充系数Qφ=再次校核填充系数Q47D2nρtC2047×0.252×120×0.6×0.25×1.0=0.38此时φ∈(0.35〜0.45),所以螺旋机的转数确定为n=120r/minπD2

φC输送机载荷的横断面面积:F= 4=0.38X0.8X3.140.25=0.015m24ns120X0.2物料在输送时的运移速度:v=60= 60 =0.4m/s故:所选螺旋轴叶片直径D=250mm,螺旋轴转速n=120r/min2.2.7螺旋面叶片的下料图2-3螺旋叶片的展开图实体螺旋面型叶片的展开如图2-3所示，则同心圆周长L=、；(nD)2+h2l=.Y'(πd)2+h2已知上式中h=SDL由同心圆的关系可知-==7 (2-2)dll

岸士号俊松女BACHELORSTHESIS岸士号俊松女BACHELORSTHESISD-d=2bLlα=(2-3)πD-α=(2-3)LD将L，l，D，h带入(2-2)和(2-3)L式得到如下结果：d1v'(π将L，l，D，h带入(2-2)和(2-3)L式得到如下结果：d1v'(πd)2+S2√(πD)2+S2-.j(πd)2+S2(D-d)DL∙γ,'(πD)2+S2J(πD)2+S2-式兀d)2+S2(D-d)πD-γ'(πD)2+S2a=——L——1 πDL×3600其中D=250mm,d=75mm,S=250mm带入得到本设计的下料尺寸为Lld=125mm,D=300mm,α=45o1L2.2.8传动功率螺旋输送机的总功率，应包括物料运行需要功率,空载运转所需功率，以及由于倾斜引起的附加功率三个部分，查螺旋输送机的设计手册，得到螺旋输送机总的轴功率:P=Q(ω0L+H)+DL

0 367 20(2-4)式中，Q——输送量(t/h),ω 阻力系数，参见表2-40L——螺旋输送机长度(m)，D——螺旋输送机直径(m)，H——倾斜布置时的垂直高度(m)，将Q=20t/h，ω0=1∙2,L=15,D=0.25,H=0带入(2-4)式得到P0=1∙2kW电动机的功率^^⅛⅛⅛-t⅛ΛBACHELOR'STHESISPP=—η式中η为驱动装置的总效率，一般取0.85〜0.9,此处设计取η=0用5则电动机功率P 1.2P=—0= =1.4kWη 0.85表2-4物料阻力系数物料特征物料的典型例子 物料阻力系数ω0干的，无磨琢性粮食、谷物、锯木屑、煤粉、面粉 1.2湿的，无磨琢性半磨琢性磨琢性强磨琢性或粘性棉子、麦芽、糖块、石英粉 1.5纯碱、块煤、食盐 2.5卵石、砂、水泥、焦炭 3.2炉灰、石灰、矿砂、砂糖、硫 4.02.2.9布置形式一台螺旋输送机通常由驱动装置、头节、若干标准中间节、选配中间节、尾节、进料口、出料口等组成（见图2-4），除头节和选配中间节外，各节螺旋机及机壳均有互换性。1——驱动装置；2——末端轴承；3——装载口；4——螺旋轴；5——料槽；6——中间轴承；7——卸载口；8——首段轴承图2—4水平螺旋输送机螺旋机本体由头节、中间节、尾节三种组成。一般情况下，出厂总装时将中间节按长度长短依次排列，最长的中间节靠近头节，相同的中间节挨在一起。在布置一台水平安装的螺旋输送机时，最好将驱动装置安放在出料端，因为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。

学士学候苗攵

BACHELOR'STHESIS螺旋输送机有六种常见的结构布置形式，见图2-5在总体布置时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，进料口也不应布置在机盖接头处及悬挂轴承上方。螺旋输送机有六种常见的结构布置形式，见图2-5图2-5螺旋输送机的布置形式以上六种形式要根据不同场景的实际情况作出合理的选择，主要参考的是螺旋叶片的旋向、螺旋轴的旋转方向、装料口与卸料口位置等，本次设计选择第三种。LS250螺旋输送机长度组合如表2-5所示，由于原始数据中螺旋输送机的长度为15m，则查表得出头节一个，长度3m，中间节三个，每个都是标准的3m，没有选配节，尾节一个，长度也是3m。表2-5LS250螺旋输送机的长度组合考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS端庞辖送机长度IU头节LUl二3m中间节尾节L⅞s=3rτi媒脚殖送机长崖m头吊Jj∪I—3∏l中间节尾吊Ejh=3m扉捷⅛-Jm选配节标东LlMj3m选配"⅛=L5m^∏±-2mioi~2∙5πι仆2=1.Se“二2屯LE=2.5m61115m]7.511115<5L211181116L221A.511]#IJ]I5I]117I311g,£I11Ig1S11to]]1Lg111M1111]&5]3L1111111Ig13夕111-5111119.514111?1ΞL20141i12.5111jL20-514I113Li121Zl15113,5I21I21，5]411141£11£2143114.5]21_1鸵•金1511水平螺旋输送机除在两端装有轴承外，一般还需要安装中间轴承。中间轴承从上部悬置在横向板条上，板条则固定在料槽加固角钢上。因此，这种轴承也称为悬置轴承。由于螺旋叶片在悬置轴承处应该间断，所以轴承沿轴线方向的厚度应尽可能地加以限制，以保证前后两螺旋叶片的间断尽可能小，否则螺旋中断距离增加。通常，采用青铜、减摩铸铁、巴氏合金或其他减摩材料制成的滑动轴承，为了减小阻力，也可以采用滚动轴承，滚珠轴承采用可靠的密封装置，以防止输送物料时微小颗粒的落入。同时，密封装置不应使轴承体的直径和长度增加很大。在各种情况下，轴承都是用固定在料槽盖上方的管子内的油杯以润滑脂进行润滑。当输送磨损性较大的物料时，接近中间轴承前的螺旋面承受的推力较大，所以最好将该部分的螺旋面加厚。螺旋输送机螺旋槽体的主要类型如图2－6所示，大部分截面为“U”形的钢制槽体，长度为3000或3660mm。根据使用要求可以提供各种尺寸、厚度的螺旋槽体，可用平法兰或角铁法兰联接。法兰联接不但可以防尘而且更为经济，因此尽可能制成带有兰的槽体。一般，螺旋槽体均有顶盖。必要时顶盖可制成防尘型。顶盖是由薄钢板制成，可以用螺栓连接也可以用弹簧卡子紧夹在螺旋槽体上。

岸士学位伤女BACHELORSTHESISQO岸士学位伤女BACHELORSTHESISQO图2－6螺旋输送机螺旋槽体的形式(a)角钢法兰的U形螺旋槽体； (b)折边法兰的U形螺旋槽体；(c)双折边法兰的U形螺旋槽体； (d)槽钢U形螺旋槽体；(e)活动底的U形螺旋槽体； (f)折边法兰加宽的螺旋槽体；(g)标准管状槽体； (h)折边法兰对开管状槽体；(i)矩形槽体； (j)带有夹套的槽体。水平螺旋输送机的进料口开在机槽的盖上，常做成方孔，以便安装料斗或料仓，卸料口开在机槽底部，有时沿长度方向开数个孔，以便在中间卸科。卸料口也开成方孔，便于安装平板闸门。3螺旋输送机的驱动装置设计电动机的选择电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求时不宜采用。生产单位一般用三相交流电源，因此，如无特殊要求都应选用异步交流电动机。电动机类型要根据电源种类(交流或直流)，工作条件(温度、环境、空间位置尺寸等)，载荷特点(变化性质、大小和过载情况)，起动性能和起动、制动、反转的频繁程度，转速高低和调速性能要求等条件来确定。电动机的容量(功率)选的合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。容量小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载而过早损坏；容量过大则电动机价格高，能力又不能充分利用，由于经常不满载运行，效率和功率应数都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。由于煤粉螺旋输送机的工作环境是常温,有灰尘，且煤粉易燃易爆，综合考

虑选择防爆型三相异步电动机YB2-100L1，其同步转速为1500r/min,功率为2.2KW。减速器的选择减速器选择的好坏直接关系到设备的效率与承载能力，综合考虑传动比、功率、承载能力、输入输出转速等方面，本次选用CW型圆弧圆柱蜗杆减速器，其具有整体机体、模块化设计的特点，用于传递两交错轴间的运动和功率的机械传动。减速器的工作环境温度-40～40℃，当工作环境温度低于0℃时，启动前润滑油必须加热到0℃以上，或采用低凝固点的润滑油，当工作环境温度高于40℃时，必须采取冷却措施；减速器输入轴可以正、反两方向旋转。由电动机转速为1500r/min，螺旋轴转速为120r/min，得到传动比=12.51500=12.5i= 120查《机械设计手册》关于CW型圆弧圆柱蜗杆减速器的输入功率和转矩表以及电动机轴端直径，初步选择中心距为100mm，输入转速为1500r/min，公称传动比为12.5，其最大承载功率为6.81KW的的减速器，其型号为CW100-12.5-IF(其中I表示第I种装配形式，F表示带有风扇)。对该减速器的选用进行验算，查《机械设计手册》可以得到选用该减速器的条件为，减速器工作载荷平稳，无冲击，每日工作8h，每小时启动10次，启动转矩不超过额定转矩的2.5倍，小时载荷率Jc=100%，环境温度为20℃。由于螺旋输送机开启后匀速旋转，所以工作载荷平稳，没有冲击。启动次数也较少，启动时是不运输物流的，当稳定后才加入物料，所以启动转矩也较小。每小时工作的时间(min)J= 其中小时载荷率C 60 ，很显然也满足要求。头轴的尺寸设计可选轴的材料为45钢，调质处理，查表A=103~126估算轴的最小直d径P 22d径=A3,—=110×3 =29mmminn 120学士*傀裕攵BACHELORSTHESIS学士*傀裕攵BACHELORSTHESIS学士*傀裕攵BACHELORSTHESIS学士*傀裕攵BACHELORSTHESIS查询《机械设计手册》关于减速器的详细资料，可以知道减速器的输出轴直径为48mm,则初选轴端直径为4=48mm，LI=58mm。右侧轴肩的高度a≈(0.07~0.1)d,取a=3.5mm则d=55mm。由于安装12双轴承则轴环高度取5mn，宽度b=1.4a，此处加大宽度，取13=14mm。头轴与螺旋管轴的配合是将实心轴伸入无缝钢管约100mm,然后用十字螺栓固定，伸入轴和钢管之间为过盈配合。螺旋输送机的轴承是外置安装的，为保证密闭效果，需安装盘根盒，综合考虑盘根盒宽度，轴承座宽度以及轴伸入钢管的长度等相关因素，设计各尺寸如下图3-1所示。图3-1头轴尺寸尾轴的尺寸设计尾轴的设计可以参考头轴的设计尺寸，因为两轴最后都是连接在螺旋轴上，尺寸可以设计成对称的样式，由于尾轴没有轴伸端，且尾轴只安装一个轴承，所以综合考虑设计尺寸如下如3-2所示。学士号傀轮■攵学士号傀轮■攵BACHELOR'STHESIS图3-2尾轴尺寸轴的校核螺旋轴上的扭矩查《机械设计手册》有关圆弧圆柱蜗杆减速器得到在输入转速是1500r/min时，其效率为η=0.86，联轴器的效率为η=0.98则输入螺旋轴的功率为12P=P∙η∙η=2.2×0.86×0.98=1.85kW012P 1.85T=9550一=9550X——=147N.mn 1203.5.2轴的强度校核两端头轴和尾轴为45号刚，调质处理，查,《机械设计手册》的到轴的许用疲劳应力σ=180~207MPa-1P输送的量为20t/h,输送距离为15m，螺距S=0.25m，v=120r/min,则在料槽里的所有物料的重量为G=20X一竺—=0.1710.25X120X3600螺旋管所受的总的力G=G'*g=0.17×1000×9.8=1666NG均布载何q=15=111N/m（1）画轴的受力简图由于头轴安装了双轴承，轴承之间的距离为14mm，相对于整理15294mm来说可以忽略，故为简化受力分析，将其简化为一点，该点为两轴承的中点。轴受到两端轴承的力以及中间吊轴承的力，中间15000mm范围的均布载荷力，简化后两端两轴承之间的距离为15294mm，「斑3「斑3学士学俄苗女BACHELOR'STHESIS考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS受力简图如图3-3所示。图3-3受力简图(2)求支反力并画出弯矩图由于螺旋输送机匀速运转，工作稳定，则各种轴承所受的径向力可视为相等，则：H士=工F+F+F+F+F+F-G=0垂直面内AVBVEVFVGVHVF =F =F =F =F =FAVBVEVFVGVHV解得F=F =F =F =F =F =278NAVBVEVFVGVHV截面C处弯矩M=F•l=278×0.147=41N.mCVAVAC截面E处弯矩M=F•l--ql2=278X3.147-1X111×32=375N.mAVAVAE2CE 2截面F处弯矩M=F•l+F•l--ql2=278X6.147+278X3--X111×62=545N.mAVAVAFEVEF2CF 2截面G处弯矩M=F•l+F•l+F•l-1ql2=278X18.147-0.5X111X92=545N.mAVAVAGEVEGFVFG2CG截面H处弯矩M=M =375N.mHVEV截面D处弯矩M=M =41N.mDVCV由前面可知在中间点的弯矩最大M=F•(l+1)+F•(l+1)+F•l-1q(l +1)2maxAVAF EVEF FV2CF其中l=1.5m,带入得M=672N.mmax水平面内不受力或受力可以忽略故，不予分析，垂直面弯矩图如图3-4所示。Mmax图3-4弯矩图(4)绘制扭矩图T=147N.m图3-5扭矩图(4)绘制当量弯矩图由前面图可知，C处中间处可能是危险截面，此处的轴的扭矩应力视为不变应力，取α≈0.65C截面M=、M2+(αT)2=.■412+(0.65×147)2=104N.mCε C中间截面M =、：'M2+(αT)2=.■■6722+(0.65×147)2=679N.m中间ε max V将以上数据合成为当量弯矩图如图3-6所示学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS君士号像论失BACHELORSTHESISMb君士号像论失BACHELORSTHESISMb图3-6当量弯矩图（5）校核危险截面处得强度C处直径的校核MM104×1000σ=—C-=—C-= =9.4MPa<[σ]W 0.1d3 0.1×483 -ιPC中间螺旋管的校核MMc、679×1000八，55、σ= Ce=——A(1-υ4)= ×(1-(—)4)=11.4MPa<[σ ]W 0.1d3 0.1×753 75 TPC所设计轴满足要求。联轴器的选择由于螺旋输送机传动平稳，所以电动机和减速器采用凸缘联轴器连接两轴。凸缘联轴器属于刚性联轴器，是把两个带有凸缘的半联轴器用普通平键分别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器连成一体，以传递运动和转矩。凸缘联轴器结构简单，制造方便，成本较低，工作可靠，装拆、维护均较简便，传递转矩较大，能保证两轴具有较高的对中精度，一般常用于载荷平稳，高速或传动精度要求较高的轴系传动。查《机械设计手》可知电动机轴端直径为28mm，减速器输入轴端直径为28mm，查询凸缘联轴器的标准，然后选择型号为GY3型凸缘联轴器。对于减速器与螺旋轴之间的连接选用十字滑块联轴器，十字滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘组成，因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。这种联轴器零件的材料可用45钢，工作表面需要进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。十字滑块联轴器有一下有点：1.主体轴套采用铝合金,体积轻巧2、安装方便、免维护、可抗油污抗腐蚀和电气绝缘3、结构简单的高扭矩,高刚性,高灵敏度联轴器4、容许大的径向和轴向偏差5、吸收较的的传动扭力6、寿命长,性能安全可靠查《机械设计手册》关于滑块联轴器的有关参数，综合考虑转矩T=147N.M,转速v=120m/s,选用其型号为KL4型十字滑块联轴器。轴承的选择与校核螺旋输送机在运行过程中，有较大的轴向力，所以选择能承受轴向力的轴承，综合考虑头轴选择推力球轴承51111，并且成对配置，这样可以使轴承承受双向的轴向力，提高其稳定性。由于头轴就可以承受较大的轴向力，所以尾轴选用单个轴承，便于其根据不同的受力及轴的热胀冷缩情况灵活游动。中间轴承主要承受径向力，故中间吊轴承选用M1类型，为滚动吊轴承NJ211E，采用80000型密封轴承，轴盖上另有防尘密封结构，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，吊轴承寿命长，输送物料温度t≤80℃。推力球轴承51111,则其尺寸为d×D×B=55X78×16mm，查《机械设计基础》，可得e「89.2KN，Ca=33.8KN,C0r为轴向额定静载荷，Ca为轴向额定动载荷。推力球轴承主要承受轴向力，故校核时只校核轴向力。（1）计算轴承所受轴向力物料在在料槽中的移动可以认为是滑动摩擦，故其轴向力可近似认为与物料的摩擦力相等，查表得物料的摩擦系数μ=0.5摩擦力F=μ∙G=0.5X1666=833Nf考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS学士*优裕攵BACHELOR'STHESIS学士*优裕攵BACHELOR'STHESIS学士*优裕攵BACHELOR'STHESIS学士*优裕攵BACHELOR'STHESIS轴承所受的轴向力F≈F=833Naf推力球轴承轴向当量静载荷P=F=833N0aa(2)验算轴的当量动载荷查《机械设计手册》得速度因素f=0.652,n假设螺旋输送机每天工作10h，工作8年，则轴承预期寿命L=10×365×8=29200h10h由工作时间查得f=3.91h因载荷平稳无冲击，取fd=1.2力矩载荷较小故取力矩载荷因数f=1.5m工作温度小于120℃，故温度因数f=1.0T轴承额定动载荷C=fhfdfmP=3,91×1.2×1∙5×833=8992N≈9KN<Cff0.652X1.0 anT故所选轴承满足要求(3)计算需要的最小轴向载荷查《机械设计手册》得最小载荷系数A=0.043〃 120F ≥A(——)2=0.043X()2=0.00062=0.6Namin 1000 1000轴承在工作中大于最小的载荷故轴承不需要预紧。螺栓的选择与校核为了便于制造和装配，头轴尾轴与螺管的连接采用的是穿透螺栓，成十字型安装，这种连接方式的优点是结构简单而紧凑，并且更换维修时的拆卸和安装也比较方便。考虑到螺栓要承受剪切应力，故选择钢结构用高强度大六角螺栓M20，其等级为5.8级，抗拉强度极限500MPa，屈服极限400MPa。σ其许用剪切应力τ=-，sσ其许用剪切应力τ=-，s4T此处取s=5，则τ=§=80MPa4X147螺栓的剪切应力τ= =-πd2D 3..14X0.022X0.075=6.2MPa<[τ]所以所选螺栓满足要求。键的选择与校核普通平键，其尺寸为L100~120Mpa头轴直径d=48mm,查阅机械设计手册，选择C［型b×h×1=14×9×58mm普通平键，其尺寸为L100~120Mpa2TP=——=≤[σ]校核Dklp式中：T——转矩，N*mm;D——轴的直径，mm;k——键与轮毂的接触高度，mm;平键k=h/2；=23<=23<表3-1不同载荷性质的许用值许用应力联接工作方式被联接零件材料不同载荷性质的许用值静载轻微冲击重冲击σp静联接钢125~150100~12060~90铸钢70~8050~6030~50pp动联接钢504030τp1209060经计算得：“=2×147×103P=48×G∕2)×58所以所选的键也是满足要求。4.螺旋输送机的安装与维护螺旋输送机安装技术条件螺旋输送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．螺旋输送机安装基础至少应在螺旋机正式安装以前20天浇灌完成,该基学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS(、跄)学行俵孤女BACHELOR'STHESIS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．螺旋体外径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4－1螺旋体外经与机壳间的间隙应单位(mm)螺旋公称直径D10016025031540050063080010001250间隙61012.515206．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4－2螺旋体轴线的同轴度螺旋机长度(cm)3~15>15~30>30~50>50~70同轴度(mm)φ3.0φ4.0φ5.0φ5.0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。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。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有足够润滑油，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%。12．机械密封出现故障的机会较多，比例较大，常见的损坏形式可分为腐蚀损坏、热损坏和机械损坏三种，由于机械密封特殊的结构形式和千差万别的工作环境，其腐蚀形态也存在多样性的特点。金属环腐蚀a表面均匀腐蚀如果金属环表面接触腐蚀介质，而金属本身又不耐腐蚀，就会产生表面腐蚀，其现象是泄漏、早期磨损、破坏、发声等。金属表面均匀腐蚀有成膜和无膜两种形态，无膜的金属腐蚀很危险，腐蚀过程以一定的速度进行，这主要是选材错误造成的。成膜的腐蚀，其钝化膜通常具有保护作用的特性，但金属密封环所用材料，如不锈钢、钴、铬合金等其表面的钝化膜在端面摩擦中破坏，在缺氧条件下新膜很难生成，使电偶腐蚀加剧。b应力腐蚀破裂金属在腐蚀和拉应力的同时作用下，首先在薄弱区产生裂缝，进而向纵深发展，产生破裂，称为应力腐蚀破裂。选用堆焊硬质合金及铸铁、碳化钨、碳化钛等密封环，容易出现应力腐蚀破裂。密封环裂纹一般是径向发散型的，可以是一条或多条。这些裂缝沟通了整个密封端面，加速了端面的磨损，使泄漏量增加。非金属环腐蚀a石墨环的腐蚀用树脂浸渍的不透性石墨环，它的腐蚀有三个原因：一是当端面过热，温度＞180℃时，浸渍的树脂要析离石墨环，使环耐磨性下降；二是浸渍的树脂若选择不当，就会在介质中发生化学变化，也使耐磨性下降；三是树脂浸渍深度不够，当磨去浸渍层后，耐磨性下降。所以密封冷却系统的建立，选择耐蚀的浸渍树脂，采用高压浸渍，增加浸渍深度是非常必要的。b石墨环的氧化在氧化性的介质中，端面在干摩擦或冷却不良时，产生350-400℃的温度能使石墨环与氧发生反应，产生CO2气体，可使端面变粗糙，甚至破裂。非金属环在化学介质和应力的同时作用下，也会破裂。c聚四氟乙烯(F4)密封环的腐蚀F4填充如玻璃纤维、石墨粉、金属粉等以提高其耐温性、耐磨性。填充F4环的腐蚀主要是指填充物的选择性腐蚀、溶出或变质破坏。例如在氢氟酸中，玻璃纤维分子热腐蚀，所以填充何物应视具体情况而定。辅助密封圈及其接触部位的腐蚀a辅助密封圈的腐蚀橡胶种类不同，其耐蚀性亦不同。由于橡胶的腐蚀、老化，其失效的橡胶遭腐蚀后表面变粗糙且失去弹性，容易断裂。橡胶耐油性因品种而异，不耐油的橡胶易胀大、摩擦力增大，浮动性不好，使密封失效。橡胶与F4耐温性差，硅橡胶耐温性最好，可在200℃使用。b与辅助密封圈接触部位的腐蚀机械密封动环、轴套、静环、静环座，与橡胶或F4辅助密封圈接触处没有大的相对运动，该处液相对静止易形成死角，给与之接触的金属轴套、动环、静环座及密封体等造成了特种腐蚀，主要有缝隙腐蚀、摩振腐蚀、接触腐蚀，三种腐蚀同时存在，交替进行，所以腐蚀面较宽、较深。观察其表面深度在1~1.5倍密封圈直径，蚀度不小于0.01mm时，密封泄漏就严重了。螺旋输送机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。(1)驱动装置的减速器应按其说明书要求润滑。(2)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。(3)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。(4)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。10．提高螺旋叶片耐磨性的措施螺旋输送器的寿命取决于螺旋叶片的耐磨性。螺旋叶片磨损最严重的地方是它的顶部，磨损主要是磨粒磨损、氧化磨损和热磨损，提高螺旋叶片的耐磨性,可采取下列措施：(1)表层强化处理。表层强化并不仅仅提高表层硬度,还可使金属材料表面具有某种特殊的化学性能，表面强化处理可以采用电弧和火焰方法来提高金属材料表面的硬度，一般来说,硬度高,耐磨性好。(2)在靠螺旋叶片上部装上耐磨钢片或覆盖增强高分子耐磨片,磨损后可很快地更换。(3)刷涂耐磨涂层。如ＨＮＴ耐磨涂料,这种涂料粘结力强,成型好,稳定性高,摩擦系数小,具有一定的机械强度,刷涂工艺简单,适合于温度小于100℃的场合,但抗冲击性差，试验证明这种耐磨涂料的耐磨性比铸铁高2.5倍．(4)以聚四氟乙烯为基材,填充高分子粉或合金粉和氧化物等材料,采用粉末冶金烧结成型的螺旋叶片,其耐磨性很高,年磨损量只有0.002～0.004mm。11．经常检查密封装置的性能，不能敲打密封装置，尽量每半年就更换密封装置。考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS考士*依裕攵BACHELOR'STHESIS学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS学士学怯孤攵BACHELOR'STHESIS常见的故障及排除方法1．运转时碰壳和有异响产生原因是：斜槽变形或者是螺旋同心度不好排除方法：整形或者是调整吊轴承座，使其同心度一致2．输送量下降，机身有抖动现象产生原因：螺旋叶磨损或者是螺旋叶片上有杂物排除方法：更换螺旋叶或者是定期清除螺旋叶片上的杂物3．减速机发热产生原因：润滑油超过刻度线或者是润滑油不足排除方法：调整油面或者是补加润滑油4．物料堵塞产生原因：没有按照要求使用机器，只能用于煤粉的运输，输送量可能过大排除方法：适当减小进料量5．无法输送物料产生原因：电动机速度过高，物料附着在管壁上排除方法：排查电动机或减速器是否故障，并修复结论通过这阶段时间的学习，我了解了LS螺旋输送机的大体结构组成，工作原理，并且在此基础之上自己也设计了一款螺旋输送机。在设计的过程中，困难重重，每一个零件的设计都是一步一个脚印，非常艰辛，整个设计的过程，更多的是对我们的一种磨练，培养我们吃苦耐劳、艰苦奋斗的精神，提高了我们以后面对复杂环境的能力。在本次设计时，为了完美，每一个零件都落到了实处，进行了严谨的分析与计算。LS螺旋输送机拥有相当广阔的市场，适合各种不同的物料的输送，由于其价格便宜，便于安装修理，因此拥有着相当高的市场经济价值和前途。本次毕业设计，主要分为两点，一是螺旋装置，主要介绍了螺旋叶片的设计过程，二是驱动装置，着重对轴进行了设计，最后简单的说明了输送机的安装与维护。在设计的过程中，主要根据原始数据，进行了理论的研究，涉及到的内容都是是大众化东西，对于某些特殊的地方，由于不具有普遍性，就未做分析。由于个人水平有限，我的设计存在着许多还没来得及解决的问题，希望老师能够给予批评指正。致谢到今天我的毕业设计就写完了，大学四年的学习和生活也即将结束。感谢这四年各位老师对我的教诲，各位同学给我的帮助！时间真的如白驹过隙，大学四年转眼过去了，在这次写毕业设计的过程中，我遇到了许许多多的困难，有时候真的想放弃，但在学校老师同学的帮助下，我还是坚持完成了我的毕业设计，因此我要真诚的向那些给我帮助和指导的老师同学表示我最深沉的感谢。首先要感谢我的指导老师曾老师，在这段时间内她给了我莫大的帮助，正由于她的热心地帮助和指导，我的毕业设计才能够顺利的完成。曾老师严谨治学的态度和精神也是我在这次设计过程中学到的宝贵的财富。其次要感谢我实习公司的史部长，他那丰富的专业知识和经验以及对专业孜孜不倦的敬业精神让我感触很深。他给予了我充分的指导，并且还培养我了独立思考问题的能力。从他的身上我不仅学到了很多专业方面的知识，还学到了一种严谨的求知精神。所有这些都将成为我们以后继续学习的榜样。最后我还要感谢我的同学们，是他们和我一起探讨问题，给我提供了很多的建议和意见，从而才能使我的设计顺利完成，才能写出更加完美的设计。参考文献[1]北京有色冶金设计研究总院。机械设计手册，第四版。化学工业出版社。2002.1[2]黄石茂。螺旋输送机输送机理及其主要参数的确定[J]。广东造纸，1988(3)：27-31[3]机械化运输设计手册编委会。机械化