螺旋输送机结构设计

XXXXXX毕 业 论 文 （设 计）设计题目：螺旋输送机结构设计姓 名 XXXXX 学 号 XXXXXX 专 业 XXXX 班 级 XXX 指导教师 XXX 学 部 XX学部 答辩日期 XXXX 年XX月XX日 本科生毕业论文（设计）评语（一）姓名XX学号XXX专业班级XXX总成绩毕业论文（设计）题目：螺旋输送机结构设计答辩委员会评语答辩成绩主任签字： 年 月 日答辩委员会成员签字学部毕业论文（设计）领导小组意见组长签字： 年 月 日 学部公章本科生毕业论文（设计）评语（二）姓名XXX学号XXX专业班级XXX毕业论文（设计）题目：螺旋输送机结构设计指导教师评语指导教师成绩指导教师签字： 年 月 日本科生毕业论文（设计）评语（三）姓名XX学号XXX专业班级XXX毕业论文（设计）题目：螺旋输送机结构设计评阅教师评语评阅教师成绩评阅教师签字： 年 月 日 本科生毕业论文（设计）任务书姓名XXX学号XXX专业班级XXX毕业论文（设计）题目：螺旋输送机结构设计毕业论文（设计）的立题依据主要内容及要求进度安排学生签字：指导教师签字：年 月 日本表一式三份，学生本人、指导教师、学部各一份。XXX本科生毕业论文（设计）螺旋输送机结构设计 摘 要 螺旋输送机是一种没有挠性牵引构件的输送机。它依靠带有螺旋叶片的轴在封闭的料槽中旋转而推动物料运动，或令带有内螺旋叶片的圆筒旋转使物料运动（螺旋管输送机)。在国民经济的各个部门中得到了相当广泛的应用，已经遍及冶金、采矿、动力、建材、轻工、码头等一些重工业及交通运输等部门。主要是用来运送大宗散货物料，如煤、矿石、粮食、砂、化肥等。本论文通过对螺旋输送机的工作范围、工作性能等内容进行分析，确定了螺旋输送机的性能指标，并在此基础上对螺旋输送机整体结构及其重要零部件进行设计，主要包括螺旋体、螺旋输送机的前端与尾端部分等等，在设计过程中要充分考虑到螺旋输送机在实际运作中可能出现的问题，然后对其零部件的位置、形状以及结构进行设计。本文所设计的螺旋输送机可以实现粉状物料输送。和现有的输送设备相比较，其具有整机截面尺寸小、密封性能好、运行平稳可靠、可中间多点装料和卸料及操作安全、维修简便等优点，输送能力达到51吨/小时。可以广泛应用在现代化生产和物流中去。关键词：螺旋输送机；减速器；螺旋轴；矿山运输机械；结构设计IXXX本科生毕业论文（设计）ABSTRACT差一段The working performance of the spiral conveyer has been determined, according to the analysis about work range, service behavior and so on. And on this basis, the overall structural and all components are designed, including helicoids, front end and back end. During the design processes, there must be some problems considered, which possibly appears in the actual operation. Then its spare parts position, the shape as well as the structure are designed.The spiral conveyer designed convex can convey powder material. Compared with the existing conveyor, this has many advantages, for example, the small complete machine section size, the good sealing property, the steady movement, the safe operation, and the simple service, etc. And its delivery capacity amount is 51 tons per hour. The spiral conveyor is widely used in the modernized production and the physical distribution.Key words: spiral conveyor；reducer；screw；carrying machine in mine；structure designIIXXX本科生毕业论文（设计）目 录摘 要Abstract第1章 绪论11.1 概述11.2 螺旋输送机的发展现状及趋势11.2.1 螺旋输送机的发展历史及基本现状11.2.2 螺旋输送机的发展趋势21.3 螺旋输送机的类型31.4 螺旋输送机的组成部分51.5 螺旋输送机的工作原理51.6 本论文主要内容6第2章 螺旋输送机的总体设计72.1 螺旋输送机72.1.1 螺旋输送机的适用范围72.1.2 螺旋输送机的工作原理与机理分析72.1.3 螺旋输送机的结构82.2 螺旋输送机的参数设计82.2.1 物料的选择82.2.2 螺旋输送机原始参数的选择设定92.2.3 螺旋输送机基本参数的确定92.3 本章小结11第3章 螺旋输送机驱动装置的设计123.1 电动机的选择123.1.1 电动机类型的选择123.1.2 电动机型号的选择123.2 减速装置的选择133.2.1 总传动比的确定133.2.2 减速器类型的选择133.2.3 减速器型号的选择133.2.4 键联接的选择与计算153.3 本章小结15第4章 螺旋输送机机身的设计164.1 螺旋输送机的整体布置164.2 螺旋体部分的设计164.2.1 螺旋轴的设计164.2.2 螺旋叶片的设计174.2.3 连接法兰的设计214.2.4 悬挂装置224.3 螺旋输送机机壳的设计234.3.1 半圆形机壳的设计234.3.2 前端部分的设计234.3.3 尾端部分的设计264.4 进出料口274.5 本章小结28结 论29参考文献30附录31致 谢32XXX本科生毕业论文（设计）螺旋输送机结构设计第1章 绪论1.1 概述螺旋输送机，俗称绞龙，是一种常用的不具有挠性牵引构件的连续输送机械，由于它是以一刚性的螺旋体作为主要构件而实现物料输送的，所以也通常称它为具有刚性“牵引”构件的输送设备。它主要用于运送粉状和粒状等物料，螺旋输送机与其它输送设备相比，具有整机截面尺寸小、密封性能好、运行平稳可靠、可中间多点装料和卸料及操作安全、维修简便等优点。与带式输送机、刮板输送机等同样是现代化生产和物流运输不可缺少的起重机械运输设备之一。1.2螺旋输送机的发展现状及趋势1.2.1 螺旋输送机的发展历史及基本现状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，是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一。它的广泛应用对于减轻繁重的体力劳动，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。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形式的发展过程，有轴螺旋输送机由螺杆，U型斜槽，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。而无轴螺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，平常所指的螺旋输送机都指有轴式的螺旋输送机。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。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。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。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，按照通用计算机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的结论。总之，现在对于螺旋输送机的研究越来越多地受到各界的重视，而且国外也有了很多的研究成果。国内的研究成果相对于国外来比较，研究成果还较少，还不是很先进。现在，螺旋输送机已经成为合理组织成批生产和机械化流水作业的基础。是现代化生产的重要标志之一。在我国现代化的发展和各工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，螺旋输送机将发挥更大的作用。1.2.2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。磨损时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（如图1.1所示）、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、易燃、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图1.1 可弯曲螺旋输送机状态下输送物料的，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、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。1.3螺旋输送机的类型螺旋输送机根据其输送物料的特性、要求及结构的不同，有如下几种不同的型式：普通螺旋输送机、垂直螺旋输送机、螺旋管输送机和可弯曲的螺旋输送机等等。本论文设计的螺旋输送机属于普通的螺旋式送机，为水平螺旋输送机，其倾角为0。普通螺旋输送机是最可以代表螺旋输送机的，它的结构是所有螺旋输送机结构的基础。螺旋输送机按其安装形式可分水平螺旋输送机、倾斜螺旋输送机和垂直式螺旋输送机3种类型，如图1.2、图1.3和图1.4所示。1-进料口 2-槽体 3-螺旋轴 4-卸料口图1.2 水平式螺旋输送机结构示意图 1-螺旋轴 2-机壳 3-螺旋片 4-卸料板 5-轴承 6-上盖板 7-端墙A-进料口 B-出料口 L-输送机的长度 H-倾斜安置高度 P-螺距图1.3 倾斜式螺旋输送机结构示意图 1-出料口 2-电机 3-三角带 4-混料筒5-套筒 6-立式螺旋输送机7-进料口 8-电机图1.4 立式螺旋输送机结构简图按结构可分为双螺旋输送器和单螺旋输送器，后者使用较多。按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。按螺旋方向不同可分为右旋和左旋，可根据物料所要求的输送方向来定。1.4螺旋输送机的组成部分螺旋片是螺旋输送器的主要部件，用厚度=36mm的钢带或钢板冲压或轧制而成，然后焊或螺钉固定在螺旋轴上，常用的种类有：（1）满面式。主要用来输送干燥后的粒状、粉状及有黏附性的物料，它推送力大，生产率高，是应用最广的一种。（2）带式。多用于输送较大粒状、块状和稍带黏性的物料，也可用于两种物料的混合。（3）月牙式。将一片片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，它具有强烈的搅拌作用，适用于输送潮湿发黏和易于挤压成块的物料。（4）锯齿式。它适用于输送黏性大和腐蚀性强的物料。图1.5螺旋片的类型1.5螺旋输送机的工作原理旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋输送机输送。使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。即如同一根旋转的螺旋轴，带动一个螺母沿其轴向移动一样，旋转体相当于螺旋轴，物料相当于螺母，当螺旋体连续旋转时则物料也连续输送。无轴旋转体为较厚的带状叶片，通过驱动端驱动，中间无轴，旋转体与机壳内壁底部衬板接触。螺旋输送机的旋转轴的旋向，决定了物料的输送方向，但一般螺旋输送机在设计时都是按照单项输送来设计旋转叶片的。当反向输送时，会大大降低输送机的使用寿命。1.6 本论文主要内容本论文前部分主要介绍了螺旋输送机的国内外发展状况和一些关于螺旋输送机的基本问题。在论文中详细的介绍了该螺旋输送机的设计过程，在设计过程中针对螺旋输送机在生产生活中所存在的问题提出一些修改意见。(1)对螺旋输送机进行总体设计；(2)对螺旋输送机的驱动装置进行设计；(3)对螺旋输送机的机体部分进行设计；(4)螺旋输送机的机体部分结构设计，轴承的防尘问题；(5)输送轴中间支撑的问题，要求密封性好，耐磨损。第2章 螺旋输送机的总体设计螺旋输送机的整体设计是在了解其工作原理及其机理的基础上对螺旋输送机的性能参数进行设定，并根据其性能参数计算出其基本参数，从而实现螺旋输送机的设计。2.1 螺旋输送机2.1.1 螺旋输送机的适用范围(1)螺旋输送机主要用于输送粉状、颗粒状和小块状物料，如：煤粉、炭黑、纯碱、再生胶粉、氧化锌、碳酸钙及小块煤等。不适宜运输易变质的、粘性大的和易结块的物料。(2)使用的环境温度为-20-50；物料温度不大于200。(3)螺旋输送机由于功率消耗大，因此多用在较低中等输送量及输送长度不大的情况下，一般，输送距离不大于70m（50m以下为佳）。(4)可以用于水平或倾斜运输（倾角小于20），一般只能单向输送。2.1.2 螺旋输送机的工作原理与机理分析(1)螺旋输送机的工作原理物料从进料口加入，当转轴转动时，物受到螺旋叶片法向推力的作用，该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物料绕轴转动，但由于物料本身的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故，才不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分作用下，沿着料槽轴向移动螺旋转输送机在输送物料过程中，物料的运动由于受旋转螺旋的影响，其运动并非是单纯的沿轴线作直线运动，而是在一复合运动中沿螺旋轴运动，作一个空间运动。(2)螺旋输送机的机理分析本论文所要设计的螺旋输送机是标准的等螺距、等直径的单头螺旋，并设其螺旋面升角为，以距离螺旋轴线处的物料颗粒佐为研究对象，进行运动分析。如图2.1旋转螺旋面作用在物料颗粒上的力，由于物料与叶片的摩擦关系，力方向与螺旋面的法线方向偏离了角，角的大小由物料对螺旋面的摩擦角及螺旋面的表面粗糙度决定，对于一般热压或用冷轧钢板拉制的螺旋面，可忽略其表面粗糙程度对角的影响，可认为。力可分解为法向分力和径向分力。 物料颗粒在力的作用下，在料槽中进行一个复合运动，即沿轴向移动，又沿径向旋转。图2.1 螺旋叶片上M点物料受力分析由于物料的圆周速度在半径长度范围内是变化的，所以，物料在螺旋内的移动过程中要产生相对滑动，靠近螺旋轴的物料的圆周速度比外层的大，而轴向速度比外层的要小。这将使内层物料较容易随螺旋轴转动，因而产生一个附加的物料流。螺旋在一定得转数之前，这种附加的物料流对物料运动的影响并不显著。但是，当超过一定的转数时，物料就会产生垂直于输送方向的跳跃的翻滚，起搅拌而不起轴向的推进作用。这不仅会降低物料的输送效率，加速设备构件的磨损，而且会增大螺旋功率的消耗。因此，为了避免这种现象的产生，设定了螺旋的临界转速。2.1.3 螺旋输送机的结构螺旋输送机的整体结构分为驱动装置和定型部件，而定型部件又包括头节、尾节、中间节和止推轴承装置、平轴承装置、悬挂轴承装置等等。其构造包括驱动装置、螺旋体、半圆形机壳及进、出料口等构件组成。螺旋输送机的整体结构图如图2.2。图2.2 螺旋输送机结构组成图2.2 螺旋输送机的参数设计2.2.1 物料的选择由前面螺旋输送机的适用范围可知螺旋输送机可以输送粉状、颗粒状核销块状物料等。对于螺旋输送机输送物料形状的不同，其在某些方面要求也不同，并且其在计算过程中的一些参数也不同。就本设计论文而言，选择了粉状物料进行设计，且选择了水泥为粉状物料的代表来进行螺旋输送机的具体设计。2.2.2 螺旋输送机原始参数的选择设定关于螺旋输送机的原始参数基本上包括三部分:被输送物料的名称及特性；需要的输送量；螺旋输送机的基本尺寸。(1)螺旋输送机所输送物料的名称：水泥水泥的堆积比重,通过搜索网络资源我了解到了关于普通硅酸盐水泥的堆积比重范围为1.21.8，并选定了在计算过程中的比重。水泥的最大块度及最大块度,通过查阅资料发现没有关于水泥的最大块度与最大块度含有率的问题，就水泥本身而言，按GB1345-77水泥细度检验方法(筛析法)中规定，测定水泥细度用标准筛是孔边为0.080的方孔筛,这就是说标准的水泥粒度绝对小于1，所以可以把水泥的块度问题就可以位于考虑之外了；另外还有最大块度含有率的问题，既然水泥的块度问题已经在考虑之外了，那么，最大块度含有率也就不是一个问题了。物料的粘度、琢磨性、腐蚀性，这里水泥只具有琢磨性。(2)螺旋输送机的输送量,在本次设计中设为51.0。(3)螺旋输送机的基本尺寸，螺旋输送机的布置简图如下：图2.3 螺旋输送机布置简图螺旋输送机的输送长度，设定；螺旋输送机倾斜布置时的倾角及其在垂直平面上的投影高度。由于所设计的螺旋输送机是属于水平螺旋输送机，看图可知，倾角角为0，其在垂直平面上的投影高度也为0。2.2.3 螺旋输送机基本参数的确定(1)螺旋输送机的螺旋直径的确定由于，水泥没有强烈的粘性，所以其螺旋直径可按下列公式计算： (2.1)式中： 螺旋输送机的螺旋直径；表示物料综合特性的经验系数；输送量；物料的填充系数；物料堆积比重；螺旋输送机倾斜工作时，输送量的校正系数。关于值、值由参考文献查得，查得为0.250.30，取；其中物料堆积比重已经知道取值范围在1.21.8之间，在计算中取1.5；因为该螺旋输送机属水平运输，所以，。将所有参数带入公式(2.1)，得到螺旋直径为：结果圆整为标准螺旋直径（标准螺旋直径系列：150、200、250、300、400、500、600 ；单位：）。(2)螺旋输送机的极限转速的确定螺旋输送机的极限转速可由下列公式确定 (2.2)式中：螺旋轴的极限转速；表示物料综合特性的系数；值查参考文献4查得，查得。所以,螺旋输送机的极限转速由公式(2.2)算得：根据公式的计算结果圆整为螺旋输送机标准转数为（螺旋轴标准转数系列为20、30、35、45、60、75、90、120、150、190；单位：）由于圆整后，不论是螺旋直径还是螺旋输送机的极限转速都与通过计算得到的结果有些许差异，所以其填充系数可能不同于原来从参考文献中所选取的数值，所以要利用下面公式校核其填充系数： (2.3)式中：螺距螺旋输送机螺旋体的螺距是由螺旋输送机的螺旋直径决定的，其中制法分为S制法和D制法，在S制法中，；二在D制法中，。本次设计采用D制法，所以。然后通过公式(2.3)对填充系数进行校核：虽然0.18不在0.180.25之间，但是圆整后的值允许低于0.25，但不得高于0.30，所以，圆整的合适。(3)功率的确定螺旋机轴上所需功率由下列公式确定： (2.4)式中：功率备用系数，取值范围1.21.4；物料阻力系数。其中，取1.3， 查参考文献中查得取为3.2。由公式(2.4)得2.3 本章小结本章内容主要介绍了螺旋输送机总体方案的确定过程，介绍了螺旋输送机的适用范围及其工作原理，并在其基础上设定了螺旋输送机的性能参数，指出所输送物料的一些物理化学性质，并以物料的性质为依据设定了在计算过程中所需要的一部分参数，进行螺旋输送机基本参数的计算，为以后的设计做铺垫。第3章 螺旋输送机驱动装置的设计螺旋输送机驱动装置包括电动机、减速器及联轴器等。驱动装置是整个螺旋输送机的动力来源，虽然这一部分并不是螺旋输送机设计的重点，但是如果没有驱动装置，整个机械就动不起来，而且以往螺旋输送机所选用的电动机已经过时，所以有必要对螺旋输送机的驱动装置进行重新设计。3.1 电动机的选择3.1.1 电动机类型的选择根据工作条件及要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。Y系列三相异步电动机应用非常广泛，提高了国内外同类产品的互换性，极大地方便了引进设备的配套和维修。Y系列三相防护式笼型异步电动机，其防护结构型式比一般防滴式结构要优越。3.1.2 电动机型号的选择选用电动机，首先应该明确工作机的功率、效率以及减速器和各个联轴器的效率，这样才能算出所需电动机的功率。螺旋轴上所需的功率为14.45kW，由于这直接计算的是螺旋轴上所需的功率，所以螺旋轴的工作效率在计算减速装置的机械效率时可假设为;由于本论文所选取的联轴器一个都是弹性套柱销联轴器，一个是十字滑块联轴器。查参考文献得到、。轴承选用滚动轴承，闭式圆柱齿轮传动，精度等级选择8级，。所以电动机至螺旋轴的传动总效率：查阅书籍，可知螺旋输送机驱动装置的机械效率一般在0.900.94之间，这说明现在所选的联轴器、及齿轮精度等是可以达到要求的。根据所算出的减速装置的机械效率可求出所需的电动机效率为：因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可。查参考文献，Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为18.5kW。我们知道螺旋轴转速是60r/min。通常，二级圆柱齿轮减速器传动比,则电动机转速的可选择范围为：符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min。现对这三种方案进行比较，查参考文献得电动机数据及计算出的总传动比，列表如表3.1：表3.1 电动机的参数方案电动机型号额定功率电机转速电机中心高轴直径同步转速满载转速1Y180M-418.515001470180482Y200L2-618.51000970200553Y225S-818.575073022555综合比较电机的质量、成本及总传动比的大小等因素，选择电动机的型号为：Y180M-4-B3。由电动机型号查得电动机的安装及外形尺寸：轴颈D：48mm 伸出长E：110mm 中心高H：180mm6705704303.2 减速装置的选择3.2.1 总传动比的确定联轴器传动比为1。3.2.2 减速器类型的选择根据工作条件及要求选用圆柱齿轮减速器。这类减速器是渐开线圆柱齿轮减速器，主要适用于冶金、矿山、运输、水泥、建筑、化工、纺织、轻工等行业。减速器高速轴转速不大于，齿轮的圆周速度不大于20m/s；工作环境的温度范围。低于时，起动前润滑油应预热。由于低速级传递的转矩大，因此一般是先设计低速级齿轮，然后再设计高速级齿轮。3.2.3 减速器型号的选择输送粉状物料水泥的螺旋输送机减速器，电动机驱动，通过中间减速，输入转速，传动比，负载功率，轴身承受纯转矩，每日工作24h，最高温度，自然通风冷却，油池润滑。选用第I种装配式的标准减速器。按减速器表选取：载荷的分类 M；工况系数；安全系数。初选ZSY160型减速器机械强度计算功率： (3.1)查得ZSY160，i=25，。当时，折算公称功率：，可以选用ZSY160型减速器。热功率校核要求： (3.2)自然冷却时。可以选定：ZSY-160-25-I型，采用自然通风冷却，油池润滑。该减速器不用校核瞬时尖峰负荷。外形尺寸547411375。选择联轴器考虑动载荷及过载，联轴器工作情况系数K=1.5。联轴器公称扭矩为。根据已选电动机直径以及联轴器的最小轴径，由表选择弹性套柱销联轴器型号为LT7，其最大公称转矩为500。选择联轴器,考虑动载荷及过载，联轴器工作情况系数。联轴器公称扭矩为。根据低速轴直径以及联轴器的最小轴径，查参考文献选择十字滑块联轴器型号为WH9，其最大公称转矩为3550。3.2.4 键联接的选择与计算电动机DE=48110mm，E=110mm,根据电动机尺寸选得键的型号为1419 (GB1096-1979)即圆头普通平键（A型），键的参数为：b=14mm，h=9mm，L=90mm。键校核：键的接触长度；则键联接所能传递的转矩为查参考文献得；强度符合要求。3.3 本章小结本章主要介绍了螺旋输送机驱动装置部分的设计过程，驱动装置的设计主要分为两个部分，一是电动机的选择，二是减速装置的选择。经过参数选择及各机型及的性能、经济性的对比，最终选择型号为Y180M-4的Y系列三相防护式笼型异步电动机。减速装置主要是减速器的选择，该减速器属于三级展开式斜齿圆柱齿减速器，其总的传动比为25，总效率为0.9。型号为ZSY-160-25-I型。第4章 螺旋输送机机身的设计螺旋输送机集体部分主要包括螺旋体、进出料口、止推轴承装置和悬吊轴承装置等等。这一部分是整个螺旋输送机设计的核心部分。4.1 螺旋输送机的整体布置我们知道螺旋输送机按结构可分为头节、尾节和中间节三部分，每一部分中又有几种不同的长度，依照所要设计的螺旋输送机的长度L=25m可从参考文献得到各节的长度，分别为：头节3m；中间节19m；尾节3m。螺旋输送机按驱动装置装配方法的不同，分为有右装和左装两种，右装是指人站在电动机尾部向前看，减速器低速轴在电动机的右端，而左装则相反。在本次设计中，采用的装配方法为左装。螺旋输送机的出料口主要有方形出料口、手推式出料口和齿条式出料口三种，后两种出料口拉板的开闭方向，随安装不同而分为右装、左装两种，但是，由于本设计采用方形出料口，所以不用考虑其安装形式。由于在布置螺旋输送机时，驱动装置及出料口装在头节（有止推轴承装置）时，较为合理，这样可使螺旋管轴处于受拉状态,以在本次设计中，驱动装置及出料口装在头节。而且由于各螺旋节的布置次序最好遵循按螺旋节长度的大小依次排列和把相同规格的螺旋节排在一起的原则，本次设计的螺旋输送机可由一个3米长的头节、五个3米长的中间节、两个2米长的中间节和一个3米长的尾节组成。在安排其地脚螺栓位置时，将5个3米长的中间节放在一起，紧接头节顺次排列，然后把两个2米长的中间节接在它后面，最后接上3米长的尾节。在总体布置时还应注意，不要使支撑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或检视孔的上方。4.2 螺旋体部分的设计螺旋体通过头、尾部和中间部位的轴承支承于料槽，形成可实现物料输送的转动构件，螺旋体的运转通过安装于头部的驱动装置实现，进出料口分别开设于料槽尾部上侧和头部下侧。螺旋体是螺旋输送机实现物料输送的主要构件,其组成主要包括螺旋轴与螺旋叶片两部分构成。4.2.1 螺旋轴的设计螺旋轴分为实心管螺旋轴与空心管螺旋轴，多采用空心管轴制造，采用便于焊接的低碳无缝钢管。螺旋轴轴径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的内升角。根据物料的运动分析,可知要保证物料的料槽中的轴向移动，螺旋轴径处的轴向速度要大于0，即螺旋内升角,又因为，所以螺距与轴径之间的关系必须满足的条件之一是 (4.1)但是，通过大量实践与资料证明，对大多数的螺旋输送机来说，一般其螺旋体的结构均能满足式(4.1)的要求，但对螺旋体直径较小（例D=100）的螺旋输送机来说，其不一定能满足式(4.1)的要求，因而在确定较小直径螺旋体的S与d时，必须进行这项验算工作，但是我所设计的螺旋输送机从前面的2.2.3节可以知道，螺旋直径D=400mm，这个直径大小是可以满足式(4.1)的，所以，在此次设计中，并不用验算此项。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要大于圆周速度，及，经计算推理要满足下列公式： (4.2)根据式(4.2)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，这就得加大结构，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，应尽可能使结构紧凑，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。轴径计算公式为： (4.3)D=400mm，系数取0.25，得到螺旋轴直径为 螺旋轴选用空心管轴，采用便于焊接的低碳无缝钢管。管轴直径为100mm，管轴壁厚设为7.5mm，螺旋轴内壁直径为85mm。4.2.2 螺旋叶片的设计(1)螺旋叶片常用的叶片有满面式(实体式)、带式、叶片式和齿形四种形式。其形状如下：图4.1 螺旋叶片的类型实体螺旋叶片是最常用的一种形式，是宜输送干燥的、小颗粒的或粉状物料，而所要输送的物料是水泥，属于粉状物料，其粘度、块度、湿度可以不计，所以选用实体式螺旋叶片。螺旋体按叶片在轴上的盘绕方向不同可分为右旋和左旋两种(逆时针盘绕为左旋，顺时针盘绕为右旋)。螺旋体输送物料方向由叶片旋向和轴的旋转方向决定。同一螺旋体上如有两种旋向的叶片，可同时实现两个不同方向物料的输送。如下图：图4.2 螺旋输送机的卸料方式(2)螺旋叶片的相关系数螺旋直径与螺距:关于螺旋直径与螺距，已经对其进行了计算，其螺旋直径D=400mm，螺距S=400mm。但是在这里针对螺距S进行一些补充说明。螺距的大小不仅决定着螺旋升角，而且决定着在一定填充系数下物料运行的滑移面，所以螺距的大小也影响物料的输送过程。输送量Q和直径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。前面的物料颗粒受力分析图可以得到物料颗粒M所受螺旋面在轴向的作用力轴为： (4.4)为使，必须满足，因为处的最大，最小，所以许用螺距可由下式求得: (4.5)此外，还用考虑物料运动速度各分量键合理分布问题，既要使物料尽可能大的轴向运输速度，同时，又要使各点轴向速度均大于圆周速度。螺旋升角:螺旋升角利用可以根据螺纹升角公式计算出来： (4.6)在计算螺旋内升角时，d等于螺旋轴直径d；当计算螺旋外升角时，d等于螺旋直径D，而计算螺旋叶片中间的升角时，d则等于，而此时公式则变为： (4.7)通过公式(4.6)和(4.7)计算出螺旋叶片的内升角为：螺旋叶片的内升角为:螺旋叶片中间处的螺旋升角为：叶片与物料之间的摩擦系数与摩擦角:首先是螺旋叶片与物料（水泥）间的摩擦系数，经过阅读相关书籍资料以及对其在网上进行信息检索,得到螺旋叶片与水泥之间的摩擦系数可取=0.33，其摩擦角可根据摩擦角与摩擦系数之间的关系算出: 螺旋叶片的下料方法:螺旋叶片通常采用简易制造法，即用1.54.0mm厚的薄钢板冲压或剪切成带缺口的圆环，将圆环拉制成一个螺距的叶片，然后将若干个单独的叶片经焊接或铆接于螺旋轴形成一个完整的螺旋叶片。实体式叶片展开图如下：图4.3 螺旋叶片展开图如图，圆环的尺寸(下料尺寸)用下面的公式计算： (4.8) (4.9) (4.10)式中：圆环外圆直径（）；圆环内圆直径（）；圆环的缺角（0）；一个螺距叶片外螺旋线的长度（mm）；一个螺距叶片内螺旋线的长度（mm）。通过计算可以得到：将以上算得的参数带入公式(4.8)、(4.9)和(4.10)得：某节螺旋体部分如图4.4：图4.4 螺旋体4.2.3 连接法兰的设计以往法兰与法兰之间是使用3个螺栓连接固定的。但是在现实生产运作中，螺栓经常断裂，从而使螺旋轴从吊轴连接处断开，从而使螺旋输送机失去输送功能。为了解决这个问题，对各段螺旋体的之间的连接形式（主要是法兰盘的结构）做一些改进。螺旋轴改进前的连接形式见下图4.5：经过观察可以了解到,螺栓易断除了其剪切强度不足外，还和其连接特性有关，这种连接形式基本上属于刚性连接，遇到螺旋叶片绞到金属碴或螺栓松动时，螺栓就很容易被剪切断。经过设计，改进后的螺旋输送机的连接形式如下图4.6：图4.5 连接形式图4.6 连接形式改进后的连接方式有几个优点：一是由于每个插头与插座之间有0.5mm间隙，所以，螺旋整体有一定放入柔性，在叶片绞到硬物时有一定的缓冲；二是有自动调心作用，在运转中，对螺旋弯曲有一定的补偿。克服了刚性连接的缺陷；三是更换维修方便。4.2.4 悬挂装置悬挂装置是和连接法兰配合使用的。由于螺旋输送机输送装置的长度较长，其螺旋轴会因自重而弯曲（挠度问题），而前面关于螺旋轴选用空心轴也正是因为考虑到其挠度问题。如果螺旋体与机壳间的间隙小，螺旋叶片很有可能会擦到机壳，这样会使螺旋体与机壳磨损，也会使功率消耗严重，从而达不到工作要求。为了避免这种现象，设计了悬挂装置，它对螺旋体起到了一个支撑作用，可以较好的改善螺旋轴的挠度问题。4.3 螺旋输送机机壳的设计4.3.1 半圆形机壳的设计半圆形机壳部分侧视图如图4.7：图4.7 机壳左视图这部分的参数设计主要是根据螺旋直径来确定的，通过螺旋直径的大小，确定螺旋体与机壳上下面得距离，然后进一步确定螺旋输送机机壳的外部尺寸。机壳材料选择Q235碳素结构钢。螺旋体距机壳下端的距离是10mm，距机壳上端的距离是70mm，整个机壳高度为565mm，总宽度是556mm，机壳的下壁厚是5mm。整个螺旋输送机的即可并不是一个整体，而是由几段机壳焊接而成的。4.3.2 前端部分的设计前端部分具体是指螺旋轴与驱动装置之间的部分。主要是为了实现螺旋体的正常转动。前端部分主要包括轴、一对圆锥磙子轴承、油杯、轴承座、透盖、端部支架等等。前端部分的具体结构见下图4.8：以往的螺旋输送机的前端部分都是在机壳里面的，但是由于本论文所选择输送的物料是水泥，而且水泥属于粉状物料，在螺旋输送机输送粉状物料的时有以下两点缺点：轴承滚动体保持架容易被研坏；轴承也被容易被油泥或灰研死。所以，为了改善这两种现象，本论文针对这两点不足，对前端部分的位置及结构做了一定的修改，设计时将螺旋输送机的前端部分由半圆形机壳内的端部位置移到了半圆型机壳外面，这样在输送粉状物料的时候，那些粉状物料就不至于进入到前端部1-支撑架 2-轴承座 3-轴 4-端盖 5-花键6-油杯 7-轴承 8-键图4.8 前端分，从而减少了油泥或灰的形成，也就减少了上面的两种现象的产生。(1)轴的设计与校核轴的材料选用45号钢，调质处理。调质45钢，HBS241286HBS;查参考文献得：， ，,C=100。初估直径，轴上有一个键槽，轴径应增加5% 所以。选最小轴径为d=70mm。结构设计见图4.9。端轴的强度校核轴的受力分析见图4.10由该轴的受力分析图可知，该轴有四点受力，分别是平键处、两个轴承处和花键处，从图上可以看出该轴主要是受到了扭矩的作用。其失效形式很有可能是扭断。所以在这里只要校核其扭转强度就可以了。图4.9 前端轴图4.10 前端轴力的分析由于该轴只在平键和花键处有扭矩，且大小均为1441.99，最大扭矩为2883.98。由于此轴为阶梯轴，因为各段的抗扭截面模量不同，所以其危险截面不一定是在扭矩最大的地方，这时要综合考虑扭矩与抗扭截面模量，才能确定该轴是否安全。取轴的安全系数S=0.6，则许用拉应力为：则许用剪应力为：即该轴最小轴颈处在最大的扭矩下也满足扭转强度要求，所以该轴强度达到要求。轴的设计合格。(2)滚动轴承的选择选轴承,轴承类型为圆锥滚子轴承，查课程设计说明书可得轴承的型号为：30222。数量是2个。其参数为：D=200mm；B=38mm；Cr=315KN；Cor=455KN.(3)键联接的选择与计算联轴器处的轴的尺寸为：70140，查参考文献得键为：2012125，(GB1096-90)普通平键（A型），键的参数为：b=20mm；h=12mm；L=125mm。键的校核：键的接触长度为：;则键联接所能传递的扭矩为：查参考文献得；强度符合要求。(4)轴承座的结构参数设计轴承座结构如下图：图4.11 前端轴承座该轴承座采用HT200灰铸铁材料铸造成型，总高为263mm，中心线据底座高为133mm，壁厚为25mm，内壁与轴承空隙在0.2mm左右。该轴承座是靠两个M24的螺栓固定在支架上的。(5)轴承密封和润滑方式轴承的密封采用非接触式密封，利用挡油环密封，转动件与固定件不接触，可以防止灰尘或其它杂质进入轴承，并防止轴承内润滑油的流失。从润滑和散热效果来看，油润滑较好，所以采用油润滑。放油孔采用螺塞以及封油垫密封。4.3.3 尾端部分的设计尾端部分是指在螺旋输送机尾部的部分。同前端部分一样，尾端部分也包括轴、轴承、油杯、轴承座、透盖、端部支架等等。尾端采用的是一个调心球轴承，这个调心球轴承不仅起到了传递转动这个运动的作用，而且在安装或工作中也起到了一个自动调心的作用。在设计螺旋输送机的尾端的时候同样也要考虑到螺旋输送机在输送粉状物料时的两个缺点，所以同样把尾节部分移到了半圆型机壳外面。(1)轴的设计与校核轴的材料选用45钢，调质处理。调质45钢，HBS241286HBS;查参考文献得：， ，C=100。结构设计具体机构尺寸如下图：图4.12 尾端轴图4.13 尾端轴力的分析校核过程如前端轴。(2)滚动轴承的选择选轴承,轴承类型为调心球轴承，查课程设计说明书可得轴承的型号为：1212。数量是1个。其参数为：D=110mm；B=22mm；Cr=30.2KN；Cor=11.5KN。校核过程与前面轴承的校核一致。(3)轴承的定位之前轴承的定位一般是采用轴肩或者是用端盖部分定位的，但是在本论文中，尾节部分中的调心滚子轴承只有一端是用轴肩定位的，而另一端既不是用轴肩定位也不是用端盖或是轴套定位，而是采用了了轴端挡片。(4)轴承座的结构参数设计该轴承座采用HT200灰铸铁材料铸造成型，总高为151.5mm，中心线据底座高为94.5mm，壁厚为20mm，内壁与轴承空隙在0.2mm左右。该轴承座是靠两个M24的螺栓固定在支架上的。(5)轴承密封和润滑方式和前端轴承所选用的密润滑方式相同，虽然轴承类型的选择不同，但是均选用油润滑的润滑方式。4.4 进出料口本螺旋输送机的进出料口选择方形进出料口，材料选用Q235碳素结构钢。其具体尺寸结构见下图：图4.14 进出料口4.5 本章小结本章主要介绍了关于螺旋输送机机身的设计内容，详细介绍了螺旋输送机的螺旋体与前端、尾端部分结构的设计过程。明确了螺旋体和前端、尾端的尺寸与结构。其中，螺旋体部分主要包括螺旋轴和螺旋叶片这两大部分。螺旋轴选择了空心轴，螺旋叶片采用实体式叶片，螺旋直径为400mm。在设计螺旋输送机的前端与尾端的时候，针对其在输送粉状物料时的不足，给出了一些修改意见。