螺旋运输机的设计

本科毕业设计（论文）题目：螺旋输送机的设计系 别：机电信息系专 业： 机械设计制造及其自动化班 级：学 生：学 号：指导教师：2017年05月西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）任务书系 别 机电信息系专业 机械设计制造及自动化班 B130205姓名惠新阳学号 B130205041 .毕业设计（论文）题目：螺旋输送机的设计2 .题目背景和意义：螺旋输送机是一种不具有挠性牵引构件的旋转类型的物料输送机械，是现代化生产和物料运输不可缺少的重要机械设备之一。它的广泛应用对于提高劳动生产率，实现 物料输送过程的机械化和自动化，都具有重要的现实意义。3 .设计（论文）的主要内容（理工科含技术指标）：1）充分了解螺旋输送机，熟悉其发展状况、详细构造和工作原理；2）根据螺旋输送机的主要参数， 对其进行结构设计和计算；3）运用Auto CAD 软件绘制螺旋输送机总装配图以及主要部件的零件图；设计参数：输送物料为水泥，水泥的产量为10t/h,进行水平输送，输送距离为 10m；水泥物料松散系数 p =1.25t/m3 ；物料阻力系数 。=2.2。4 .设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：第1周一第3周：查阅资料，完成基础知识的积累和开题报告；第4周第7周：对各组成机构进行方案设计；第 8周第11周：对关键部件进行详细结构设计，并绘制总装配图以及主要部件的零件图；第1213周：完成论文撰写与装订与图纸的打印；第14周：送论文评阅，准备答辩； 第15周：论文答辩。其中：开题报告：2016年12月02日-12月06日完成内容：论文综述，方案确定，外文翻译；中期报告： 2017年3月17日-3月21日完成内容： 论文（或设计）内容完成的基础工作报告 ；论文答辩：2017 年5月23日前 完成内容：按导师要求完成所有应完成的工作。5 .毕业设计（论文）的工作量要求 完成不少于1.5万字的毕业论文。 * . . .实验（时数） 或实习（天数）：200小时。 * .一 . . .一 图纸（幅面和张数） ：（折算后）3张A0图纸的工作量，至少一张 A0图纸。 其他要求：一篇相关外文翻译，不少于 3000字。指导教师签名：年 月日学生签名：年 月日系主任审批：年 月日说明：1本表一式二份，一份由学生装订入册，一份教师自留2带*项可根据学科特点选填。摘要螺旋输送机是采用国际标准产品，等效采用ISO1050-75标准，设计制造符合ZBJ1005.1-2-88专业标准。其技术指标先进，结构新颖，是我国九十年代替代G型螺旋输送机的换代产品。螺旋输送机的应用范围：螺旋机被广泛地使用在各种工业部 门，如建材、电力、化工、冶金、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业。螺旋输送机对输送物料的要求，粉状、粒状和小块状物料。如：水泥、煤粉、粮 食、化肥、灰渣、砂子等，物料温度不得超过 200C,螺旋机不宜输送易变质的、粘 性大的、易结块的物料。因为这些物料在输送时在一螺旋上，并随之旋转而不向前移 动，或者在吊轴承处形成物料的积塞而会粘结使螺旋机不能正常工作。螺旋机的工作环境应在-20 C50c之间，允许稍微倾斜使用，最大倾角不得超过20Co本次螺旋输送机设计主要分析了水泥物料输送的相关参数。要求被输送物料的名称及特性来设计，按螺旋输送机驱动方式，我们选择了单端驱动。查阅了相关资料， 才完成图纸模型到图纸数据，这都是强有力的效果。关键词：螺旋输送机；物料；应用范围；技术参数。指导老师签名:AbstractThe spiral conveyer uses the international standard product, equivalent uses the ISO1050-75 standard, the design manufacture conforms to the ZBJ1005.1-2-88 specialized standard. Its technicalspecification is advanced, the structure is novel,is our country substitutes the GX spiral conveyer's update product in the 90s. spiral conveyer's application scope:The screw machine widely is used in each Industry sector, like building materia, electric power, chemical industry, metallurgy, coal, machinery, light industry, grain and food profession.The spiral conveyer to transports the material the request, powdery, granular and small massive material. For example: The cement, the powdered coal, the grain, the chemical fertilizer, the ash dregs,the sand and so on, the material temperature do notsurpass 200 C , the screw machine is not suitable transports the material which the instable archery target, the coherency big, easy to agglomerate. Because these materia in transportation time will cake on a screw, and along with it revolving, but not the forward motion, or will form the material in the suspension bearing place the product to fill enables the screw machine the normal work. The screw's machine working conditions should in - 20 C 50c , the permission incline slightly the use, the maximum inclination angle do not surpass 20C .This spiral conveyer design has mainly analyzed the powdery material handling's related parameter. The request is transported the material the name and the characteristic designs, according to the spiral conveyer drive type, we have chosen the single end actuation. Has consulted the correlation data, only then completes the blueprint model to the blueprint data, this is the powerful effect.Keyword； spiral conveyer; Material; Application scope; Technical parameter.1螺旋输送机的概述12螺旋输送机主要构件的设计和选用 12.1 螺旋输送机的结构 12.1.1 螺旋输送机的类型 22.1.2 螺旋输送机的特点 32.2 螺旋输送机的主要构件 42.2.1 螺旋体 42.2.2 轴承 92.2.3 机槽 112.2.4 驱动装置153水平螺旋输送机的工作过程分析 173.1 物料的运动分析和叶片的设计 173.1.1 物料的运动分析 173.1.2 叶片的设计 214总体设计计算 264.1 原始资料 264.1.1 被输送物料的名称及特性 264.1.2 选型要求 264.2 螺旋输送机的设计计算 264.2.1 确定螺旋直径 264.2.2 确定螺旋转速 274.2.3 功率的计算 274.2.4 电机的选择 285总体尺寸设计295.1 螺旋输送机的外形及尺寸 295.1.1 长度与组合 305.2 附件尺寸 305.2.1 进料口 305.2.2 出料口 32结论 38参考文献39致谢 401螺旋输送机概述螺旋输送机是一种连续运输机，是一种物料输送机械。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辗式、链式、轮式、胶带式、滑板式及悬挂式 等多种具有挠性牵引构件的连续输送机，被运送物品放在牵引构件上或与牵引构件连 接的承载构件上，利用牵引构件的连续运动使物品往特定方的方向进行运送。这类输送机械除了具有挠性牵引构件，承载构件，驱动装置，和张紧装置外，一般还具有装 载，卸载，改向等装置。属于这类输送机械的有带式输送机，板式输送机，行车式输 送机，自动扶梯，通用刮板输送机，埋刮板输送机，斗式输送机，斗式提升机，托架 提升机，摇架提升机，悬挂输送机，推杆输送机，架空索道等。不具有挠性牵引构件的连续输送机利用工作构件的旋转运动或往复运动， 使物料 沿封闭的管道或料槽向前运送。它们输送物料的原理各自根本不同， 而且具有共性的 部件较少。这类输送机械有螺旋输送机，滚珠输送机，振动输送机等。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，螺旋输送机是属于不具有挠性牵引构件的连 续输送机，利用工作构件即螺旋的旋转运动，使物料向前运送。螺旋输送机适用于短距离输送物料，应用螺旋输送机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。螺旋输送机可沿水平、倾斜或垂直方向上输送物料，主要分为水平螺旋输送机和 垂直螺旋输送机。这两种机型也是最常用的。螺旋输送机根据结构分为，双螺旋输送 机和单螺旋输送机，后者使用较多。螺旋输送机的安装方式有固定式和移动式两种， 大部分螺旋输送机采用固定式。1.1 螺旋输送机的发展历史及趋势螺旋输送机的发展，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。1.2 螺旋输送机的发展概况从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。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，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。TS 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TSF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。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，如三聚鼠胺、IH 口等，可以水平输送温度低于 250 C的物料，可 广泛应用于化工、医药、食品、轻工等行业。1.2.1 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。6 .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螺旋输送机主要构件的设计和选用2.1 螺旋输送机的结构随着现代化工业的不断发展，螺旋输送机已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，具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。设计参数：输送物料为水泥，水泥的产量为10t/h,进行水平输送，输送距离为10ml水泥物料松散系数p=1.25t/m3 ;物料阻力系数。=2.2。螺旋输送机的结构如图1-1所示。它由料槽、螺旋叶片和转动轴组成的螺旋体、 两端轴承、中间悬挂轴承及驱动装置所组成。螺旋体由两端轴承和中间悬挂轴承支承， 由驱动装置驱动。螺旋输送机工作时，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。图1-11电机2连轴器3行星减速器4轴承座5旋转体6机壳7进料口 8轴承末端9出料口 10机架螺旋输送机的基本机型有水平螺旋输送机、 垂直螺旋输送机以及处于两者之间的 倾斜螺旋输送机。止匕外，还有许多其他型式的兼有工艺过程和特殊作用的螺旋输送机。2.1.1 螺旋输送机的类型1 .水平螺旋输送机水平螺旋输送机多采用“ 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1-1。输送机工作时，物料从输送机的一端加入槽体，被输送 到槽体的另一端或在任一希望的中间位置经槽体底部的开口卸出。2 .倾斜螺旋输送机输送倾角20o的螺旋输送机，一般与水平螺旋输送机的结构相同。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输送机，如图1-2摘自代运输机械选用手册的图-2典型的倾斜螺旋输送机h.标准L龙槽体.标奉餐胞、简角小于如的螺施傩送机;风管伏槽体.半螺距，悚角大于£丁的螺旋输送皿3 .垂直螺旋输送机垂直螺旋输送机可垂直提升一般的散状物料，物料颗粒大小一般 司2mm。垂直螺旋输送机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 旋输送机的优点是结构简单，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。4 .1.2螺旋输送机的特点螺旋输送机的主要优点：结构简单，制造成本较低，易于维修，机槽密闭性较好， 可以多点进料和多点卸料，一台输送机可同时向两个方向输送物料， 在输送过程中还 可以进行物料的混合、搅拌、松散、加热和冷却等工艺过程。螺旋输送机的主要缺点：在输送过程中，由于物料与机槽及螺旋体的摩擦以及螺 旋体对物料的搅拌翻动，致使机槽和螺旋叶片易于磨损，同时对物料具有一定的破碎 作用，且输送功率消耗较大。螺旋输送机对超载敏感，需要均匀进料，否则容易产生 堵塞现象。当螺旋输送机倾斜或垂直布置时，其功率将大大下降；输送长度受到限制。螺旋输送机适宜输送粉状、颗粒状和小块状物料，不适宜输送长纤维状、坚硬大 块状、易黏结成块及易破碎的物料（特殊型式的螺旋输送机也可以输送成件物品，如袋、包、箱等）。螺旋输送机主要用于距离不太长的水平输送，或小倾角输送，少数 情况亦用于大倾角和垂直输送。水平输送长度一般小于40m,最长不超过70m倾斜 输送高度一般不超过15m垂直输送高度一般不大于8ml它的某些变形常被用作喂料、 计量、搅拌、烘干、仁壳分离、卸料以及连续加压等设备。2.2螺旋输送机的主要构件2.2.1 螺旋体螺旋体是由螺旋轴和焊接在轴上的螺旋叶片组成。根据输送工艺的要求，螺旋叶片有多种形式，常用的有满面式、带式、齿式、和桨式四种。如图2-1所示摘自长运输机械选用手册图27螺旋叶片的型式办满山式足 褶式2 桨吐式；口齿式图2-1a所示为满面式螺旋叶片。螺旋叶片的一边紧贴在轴上，形成完整的螺旋 面。这种叶片的构造简单，输送能力强，适宜输送散落性较好的、干燥的颗粒状或粉 状物料，是使用最广泛的叶片形式。最常用的螺旋叶片为正螺旋面（又称直母线螺旋面）。正螺旋面的母线是一条垂 直于螺旋轴的直线。当该直线绕轴线作均匀转动且沿轴向作匀速直线运动时，所形成的曲面为等距正螺旋面。若该直线沿轴向变速移动，所形成的曲面为变距螺旋面。当 母线与轴线不垂直时所形成的螺旋面称为非正螺旋面（又称弯曲母线螺旋面）。采用母线为曲线的螺旋叶片可以提高螺旋输送机的输送效率，但是由于此种叶片难以制 作，因而很少采用。图2-1b所示为带式螺旋叶片。螺旋叶片的一边通过杆件与轴相连，形成带式的 螺旋面。这种叶片适宜输送小块状的或粘滞性的物料。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。满面式螺旋叶片构造简单，输送能力强，适宜输送散落性较好的、干燥的颗粒 状或粉状物料，是使用最广泛的叶片形式。初步选用满面式螺旋叶片。根据原始数据D=500mm,则初步计算螺旋轴直径d = （0.2 - 0.35）D取系数为0.2,计算得d=100mm螺旋叶片的螺距s可根据输送机的布置形式、输送物料的特性以及螺旋直径来选取，通常采用推荐的标准值。当采用标准螺旋直径时，s= （0.8- -1.2）D因此，螺距s可写成通式s=kD。取k=0.8,计算得s=400mm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a由下式确定。总式中：s螺距（m）Di该点所在螺旋线的直径（m）所以，螺旋叶片的外侧开角 a外和内侧开角a内分别为的卜二t=（R）= Un 0 5：3 J "3°a内=tan-1 ） = tan-1 （ 0125 =45,500.5'314/式中：D螺旋体的外径（m）d螺旋轴的外径（m）因为D>d ,故a内>a外，即螺旋叶片的外侧开角 a外最小，内侧升角a内最大。图 2-2是满面式螺旋叶片的展开图。摘自输送机图之3满面式螺捻叶片的近似族开黑根据螺旋叶片在转动轴上盘绕方向的不同，可将螺旋叶片分为左旋和右旋两种。一种简单判断螺旋旋向的方法如 2-3图所示。面对螺旋叶片，如果螺旋叶片的边缘顺右臂倾斜则为右螺旋，顺左臂倾斜则为左螺旋。物料的输送方向是由螺旋叶片的旋向 及转动轴的旋转方向来决定的。物料的输送方向可采用左、右手定则来判别。右螺旋 用左手判别，左螺旋用右手判别。弯曲的四指表示轴的旋转方向，而拇指所指方向即 为物料的输送方向。如图2-3所示。在同一轴上盘绕两种旋向的螺旋叶片，可同时进 行两个方向的物料输送。摘自运输机械选用手册图2-3螺旋的旋向及输送机输送方向在工业上螺旋输送机的螺旋叶片通常采用厚度为 2mm12mm的35号及45 号钢制成。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。螺旋输送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辗的辗压，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怫接的、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，螺旋叶片我们采用左旋方式，叶片采用厚度为8mm的45号钢制 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。螺旋输送机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 24m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，其联接方法如2-4图所示。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输送机螺旋轴的连接。21图2-4 螺旋输送机轴的联接L卖心釉:2.空心轴13.套筒;4螺栓螺旋轴的直径d与所传递的扭矩有关。单纯输送砾石一般采用满面式螺旋叶片的 输送机，其螺旋轴的直径常根据下述关系式确定。（摘自机械设计）M = （0, 2 0, 35）0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2-1表2-1水平螺旋输送机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。输送机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，我们设计的螺旋输送机的轴材料选用45号钢，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，螺旋体选用2m、4m、4m长的三节段，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，其联接方法如2-4图所示。螺旋轴的直径d与所传递的扭矩有关。单纯输送砾石一般采用满面式螺旋叶片的 输送机，其螺旋轴的直径常根据下述关系式确定。d =(。. 2 0. 35)D式中，D螺旋直径(mm)。由于螺旋直径D较大时应取该范围的下限，我们选取 0.2,得d=80mm。空心轴 壁厚 岸20mm /由di/d=(d-2 9/d=40mm/80mm=0.5。则wt=( d3)/161(1 - 4)=(3.14 0.083)/16 1(1 -0.54) =9.42 10,(m3)由前面的总体计算我们可知，P=4.67KW,则轴的扭矩为T = 9550 (p/n) =9550 (4.67/45) ： 991(N *M )则轴的最大切应力为Max =T/wt =991/(9.42 104)：10.52(MPa) " I - 25-45MPa所以螺旋轴满足强度要求。2.2.2 轴承螺旋输送机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。头部轴承除了承受径头部轴承又称首端轴承，位于输送机的驱动端(卸料端) 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2-5图所示。螺旋加料机和某些短的螺旋输送机也可采用加料端驱动，此 时螺旋处于受压状态。图2-5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。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以上的螺旋输送机，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。常用悬挂轴承的结构如 2-6图所示中间悬挂轴透,采用滑动轴承的中间轴承山.采用漆动轴承的中间轴承图2-6在设计时中间悬挂轴承我们选用滚动轴承。悬挂轴承安装在机槽两侧壁上缘的角钢上，通过螺栓及两个螺母并紧。悬挂轴承 座在支承角钢上应可以纵向移动，保持浮动状态，不得使悬挂轴承座固定在支承角钢 上。当输送磨磋性较大的物料时，接近中间悬挂轴承处的螺旋面承受的推力较大，所 以应将该部分的螺旋面加厚。很多情况下都要求对霎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080Co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(>80C) 或输送液态物料。2.2.3 机梢螺旋输送机的机槽主要有U字型和圆筒型两种。图2-7所示是水平螺旋输送机机 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210mm勺薄钢板制成，具两侧壁垂直，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 48mmi勺间隙。为了便于制造和安装， 每节机槽长约24m,节边用角钢加固并做成法兰边，以便用螺栓连接。机槽总长 度超过3.5m时，为了避免其弯曲下垂，应每隔 23m设置一支架承托。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、方便地清理输送机内部的场合，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钱接，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。摘自输送机图2-7嫁提悔送机机横的形式Q箱例苴”的L也舞旋槽牯山折达幽兰的U形M旗看悌皿 双折边法三的解旋槽体N一 1ft副U潜锦 低情阵2横功展即U府建瓶槽体吊折边法兰加宽的鼎版棺体如标作管状糟体小 祈也绘岂对用嘴 优槽卑北切形槽好小帝有夬会的信体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2-8所示。闸门控制常用手推式、齿条式及电动推杆式几种。根据设计需要我们采用U字型。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。由于运输砾石的螺旋输送机对机槽的损伤较大，所以机槽由10mm勺薄钢板制成，具两侧壁垂直，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。为了便于制造和安装，所设 计的机槽为4m 4m 2m三节，为了避免其弯曲下垂，从输送端每隔 4m设置一支架承 托。其具体尺寸数据见总体设计。因为机槽较长，采用折边法兰的U型槽体。活动顶盖的与槽体的联结为簧卡子夹紧，盖板可以开启，这样便于需要时较快地打开顶盖。摘自输送机图2-8进料和出料口K避料“山一手磷出料lTC.比如传动出科U图2-8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， 也不要安装在机槽的支脚处和接 头法兰处。圆筒型机槽又称机筒，一般采用薄壁无缝钢管制成，也可用24mnS的钢板卷制并在接缝处连续焊接而成，或使用硬质塑料管。折边法兰对开管状槽体是由两个 半圆形的带有折边法兰的槽体用螺栓连在一起而构成的管状槽体。圆筒型机槽的内径要比螺旋直径大些，它们之间的缝隙为510mm圆筒型机槽的密封性好、刚度大, 用于垂直螺旋输送机和要求严格密封的场所。螺旋输送机的机槽在进行安装时， 一定要注意对中和找直，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。常用的螺旋输送机进料布置如图 2-9所示。图9 摞靛输送机的进料而宣X螺旋络料机装料3 旅转射轮船料株装料E 一个进料口或粗，由蚂个进料口装料卡立二个进斜口装料注慎的或科4缓冲枝科固定进料时，可采用装料设施以便可靠地调节螺旋输送机的进料量。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输 送机，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输送机超载。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输送机的设计能力。直接由固定储仓进料的螺旋输送机， 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。由于我们的螺旋输送机用于砾石输送， 且输送量大，所以采用较大的进料口，以 保证最大的输送能力。常用的螺旋输送机卸料布置见图 2-10所示。图2-1口蟠旋箱送羽的郅料布置标选跖稻小一典如如料m 便阿翱科】出 垢相管的枷聃!Im开性曲魁E愠林根馋踹都领斛二&海扉射舟卸料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输送机槽体的最末端。 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 的操作方向可与输送机的轴呈平行或垂直。无接管的卸料口是在输送机槽体底部直接 开口。开底卸料是在输送机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输送机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，当输送机填充系数超过0.45时将不能采用这种卸料方法。端部敞开卸料时，输送机尾节螺旋采用标准的悬挂轴承支承。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问 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。2.2.4 驱动装置螺旋输送机的驱动装置由电动机、减速器及联轴器组成。图 2-11所示是水平螺 旋输送机常见的几种传动布置形式。图2-11a所示的是电动机及减速器组合驱动方 式，由Y型电机与ZQ型减速器组成，有左装和右装两种装配形式。图 2-11b所示是电动机及轴装减速器组合驱动装置， 电动机安装在托架上。螺旋输送机的速度可通过 调节不同直径的三角皮带轮而改变。 当螺旋输送机输送物料量比较稳定时， 传动装置 可直接连接到螺旋输送机的轴上， 从而使结构紧凑，运行可靠，如图2-11c所示的齿 轮减速电动机通过联轴器直接驱动的形式。如果螺旋输送机进料量不稳定，经常出现 超载运行时，传动装置可采用链条或三角皮带与输送机的轴连接，如图2-11d所示螺旋输送机的传动轴通过链传动连到减速器， 减速器可以装在各种不同的位置上，因此 布置比较灵活。这种布置可以通过调换不同直径的链轮来改变输送机的速度使其满足 操作要求。功率较大的螺旋输送机，可通过液力偶合器传动，这样既可均匀地吸收物 料量波动的影响，又可以保护电动机及设备瞬时超载及停机的影响。摘自输送机用装配圜胆阐二廿一附图2Tl水平蟀族输送机传动布置琥式乩窜讹机说那福州台器过装置；h电动机以轴转减需得班合等霸事置;u畲枪减速奥成桃明举笑置血 的传动婴亦陵置由于所设计的输送机运载量大，在使用过程中会出现如进料量不稳定， 超载运行 等情况，因此我们选用齿轮减速电动机通过联轴器直接驱动的形式。3水平螺旋输送机的工作过程分析3.1 物料的运动分析和叶片的设计3.1.1 物料的运动分析当螺旋体传动时，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。当螺旋升角为a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 小角。此力可分解为切向分力P切和法向分力P法, 如图所示。图中小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4角的影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 响，此时则认为小=p。珀坤邙图37幄旋面作用于物料聊裁匕的力物料颗粒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 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V合 cosAB sin因为2二 rnAB=60所以27rm Rina60 co6。圆周速度为v圆=v合 sin( + p)2n rn sin (a + p) sina60cos以摩擦系数 4tan p代入上式，得到圆周速度2二 rn . sin60(sin :因此,式中:2irr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,)2 1螺旋的螺距(m)螺旋的转速(r/min)所研究的物料颗粒离轴线的半径(m)一物料与螺旋面的摩擦系数n面=tan p若使公式对r求一次导数，并令其值不,便可求得存在v圆最大值的半径r(v面 max) 一同样，根据图3-2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:sn1-60)2-1图3-3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。摘自输送机图3-3速度。和"随半径而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3-4所示的弯曲母线螺旋面。这种螺旋面在靠近螺旋轴处的开角为正 a ,而在靠 近槽壁处的开角为负a o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a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。水平螺旋输送机工作时，物料在机槽底部并偏向转动方向的一侧， 该物料面与水 平形成的夹角小为物料的倒塌角，如图3-5所示。在此面上物料处于力的平衡，当物 料面转角4>4d时，物料沿倒塌角下滑，形成倒塌现象。倒塌下来的物料一部分不断 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，当输送机工作时，应使物料面的转角不大于物料的倒塌角，即0.7式中：一一一物料在静止状态时的内摩擦角（o）一一螺旋输送机稳定工作时物料面形成的倒塌角（o） 小一一物料面的转角（o）摘自!输送机图3-4岩曲母线1S旋轴岬形状及其速发曲嫉图3-5傥祠在料槽中的倒塌角3.1.2 叶片的设计在螺旋输送机工作过程中，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。螺旋输送机工作时，机槽中物料的填充系数也（即进料量）影响输送过程和能量 消耗。图3-6是输送砾石时，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（即巾=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 3-6a。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（巾=13%或少=40%）时，则物料的滑移面将变 陡，见图3-6b、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，对于水平螺旋输送机来 说，物料的填充系数并不能无限增加，一般取填充系数也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 o穴同填充系数时物料层增积情犯及以滑移面 ft. J=S%；K 中=13 /g i/r图3-6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3-2可得出物料颗粒A所受螺旋面在轴向方向上的作用力为 尾由=%COS（a + P）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a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冗Smax -二 d tan（二-二）2二 dsmax 二而若以ki=d/D (D为螺旋的外径)代入上式，则得二 k1Dsmax 二 'N面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3-2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s - "1 - 1 ssn 2n r , sn2n r60( s )2+160 (s )2+12二 r2二 r-1R而冗s - 2二 r= tan(：)2二 r1十面4又因为此时2r=D (螺旋圆周处)，故得求螺距的第二个条件为31s 三 tan( P)二 D4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开角a不同。叶片外缘点处开角a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开角a内最大。由此得知，螺旋叶片同一差别越大，各点处物料转角小的差别越大，在较大的半径范围内物料转角 大于其倒塌角，形成更多的附加料流。从螺距对物料运输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/>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3-7a绘出了水平螺旋输送机的容积生产率V与螺旋轴直径d、物料与螺旋叶片摩擦系数tan 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，水平螺旋输送机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fi=tan小i的增大而下降的。而图3-7b则绘出了水平螺旋输送机的容积生产率与 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fi=tan小i的增大， 产量下降得很厉害。例如，当 s/D=2时，若f1=0.3 ,则V=95Q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。摘自输送机皿科产531ft 203040506070 BO 0 gos 11322 5 a&D图37 螺旋输送机容枳生产率的关系的表 a.与转轴直桎dm 与比值。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