LS型螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)[19mi],19mi,LS,螺旋,輸送,設(shè)計(jì),19,mi 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1引言 螺旋輸送機(jī)俗稱“絞龍”，是一種無(wú)撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送設(shè)備，它借助旋轉(zhuǎn)螺旋輸送葉片的推力將物料沿著機(jī)槽進(jìn)行輸送。螺旋輸送機(jī)被廣泛地使用在各種工業(yè)部門(mén)，如建材、電力、化工、冶金、煤炭、機(jī)械、輕工、糧食及食品行業(yè)。螺旋輸送機(jī)對(duì)輸 滾動(dòng)，滑輪軸承互換結(jié)構(gòu)，并設(shè)防塵密封裝置，密封件用尼龍用塑料，因而其密封性好，耐磨性強(qiáng)，阻力小，壽命長(zhǎng)?；瑒?dòng)軸瓦有需加潤(rùn)滑劑的鑄銅瓦，合金而磨鑄鐵瓦和銅基石墨少油潤(rùn)滑瓦，出料端設(shè)有清掃裝置，整機(jī)噪聲低，適應(yīng)性強(qiáng)，操作維修方便，進(jìn)出料口位置布置靈活。 LS型螺旋輸送機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍: LS型螺旋輸送機(jī)是采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,等效采用ISO1050-75標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)制造符合ZBJ1005.1-2-88專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)新穎，是我國(guó)九十年代替代GX型螺旋輸送機(jī)的換代產(chǎn)品。 LS型螺旋輸送機(jī)與GX型相比，其頭部、尾部軸承移至殼體外，吊軸承采用滾動(dòng)，滑輪軸承互換結(jié)構(gòu)，并設(shè)防塵密封裝置，密封件用尼龍用塑料，因而其密封性好，耐磨性強(qiáng)，阻力小，壽命長(zhǎng)?；瑒?dòng)軸瓦有需加潤(rùn)滑劑的鑄銅瓦，合金而磨鑄鐵瓦和銅基石墨少油潤(rùn)滑瓦，出料端設(shè)有清掃裝置，整機(jī)噪聲低，適應(yīng)性強(qiáng)，操作維修方便，進(jìn)出料口位置布置靈活。 LS型螺旋輸送機(jī)的應(yīng)用范圍：螺旋機(jī)被廣泛地使用在各種工業(yè)部門(mén)，如建材、電力、化工、冶金、煤炭、機(jī)械、輕工、糧食及食品行業(yè)。 LS螺旋輸送機(jī)對(duì)輸送物料的要求，粉狀、粒狀和小塊狀物料，如：水泥、煤粉、糧食、化肥、灰渣、砂子等，物料溫度不得超過(guò)200℃，螺旋機(jī)不宜輸送易變質(zhì)的、粘性大的、易結(jié)塊的物料。因?yàn)檫@些物料在輸送時(shí)會(huì)粘結(jié)在一螺旋上，并隨之旋轉(zhuǎn)而不向前移動(dòng)，或者在吊軸承處形成物料的積塞而使螺旋機(jī)不能正常工作。LS螺旋機(jī)的工作環(huán)境應(yīng)在-20℃~50℃之間，允許稍微傾斜使用，最大傾角不得超過(guò)20℃。 2 螺旋輸送機(jī)主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)和選用 2.1螺旋輸送機(jī)的一般結(jié)構(gòu) 螺旋輸送機(jī)的一般結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。它由料槽、螺旋葉片和轉(zhuǎn)動(dòng)軸組成的螺旋體、兩端軸承、中間懸掛軸承及驅(qū)動(dòng)裝置所組成。螺旋體由兩端軸承和中間懸掛軸承支承，由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。螺旋輸送機(jī)工作時(shí)，物料由進(jìn)料口進(jìn)入料槽，在旋轉(zhuǎn)螺旋葉片的推動(dòng)下，沿著料槽作軸向移動(dòng)，直至卸料排出。 螺旋輸送機(jī)的基本機(jī)型有水平螺旋輸送機(jī)、垂直螺旋輸送機(jī)以及處于兩者之間的傾斜螺旋輸送機(jī)。此外，還有許多其他型式的兼有工藝過(guò)程和特殊作用的螺旋輸送機(jī)。 2.1.1螺旋輸送機(jī)的類型 1. 水平螺旋輸送機(jī) 水平螺旋輸送機(jī)多采用“U”形槽體（也可采用圓筒槽體）、較低的螺旋轉(zhuǎn)速及固定安裝的結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1-1。輸送機(jī)工作時(shí)，物料從輸送機(jī)的一端加入槽體，被輸送到槽體的另一端或在任一希望的中間位置經(jīng)槽體底部的開(kāi)口卸出。 2. 傾斜螺旋輸送機(jī) 輸送傾角≤20o的螺旋輸送機(jī)，一般與水平螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)相同。輸送傾角為20o—90o的螺旋輸送機(jī)，一般采用短螺距螺旋及圓筒壯槽體，螺旋體的轉(zhuǎn)速也需增加，其結(jié)構(gòu)如同垂直螺旋輸送機(jī)，如圖1-2。 3. 垂直螺旋輸送機(jī) 垂直螺旋輸送機(jī)可垂直提升一般的散狀物料，物料顆粒大小一般≤12mm。垂直螺旋輸送機(jī)的槽體為封閉的圓筒，螺旋體的轉(zhuǎn)動(dòng)可采用底部驅(qū)動(dòng)或頂部驅(qū)動(dòng)。垂直螺旋輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所占空間位置小，制造成本底；缺點(diǎn)是輸送量小，輸送高度一般不超過(guò)8m。 2.1.2螺旋輸送機(jī)的特點(diǎn) 螺旋輸送機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，易于維修，機(jī)槽密閉性較好，可以多點(diǎn)進(jìn)料和多點(diǎn)卸料，一臺(tái)輸送機(jī)可同時(shí)向兩個(gè)方向輸送物料，在輸送過(guò)程中還可以進(jìn)行物料的混合、攪拌、松散、加熱和冷卻等工藝過(guò)程。 螺旋輸送機(jī)的主要缺點(diǎn)：在輸送過(guò)程中，由于物料與機(jī)槽及螺旋體的摩擦以及螺旋體對(duì)物料的攪拌翻動(dòng)，致使機(jī)槽和螺旋葉片易于磨損，同時(shí)對(duì)物料具有一定的破碎作用，且輸送功率消耗較大。螺旋輸送機(jī)對(duì)超載敏感，需要均勻進(jìn)料，否則容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。當(dāng)螺旋輸送機(jī)傾斜或垂直布置時(shí)，其功率將大大下降；輸送長(zhǎng)度受到限制。 螺旋輸送機(jī)適宜輸送粉狀、顆粒狀和小塊狀物料，不適宜輸送長(zhǎng)纖維狀、堅(jiān)硬大塊狀、易黏結(jié)成塊及易破碎的物料（特殊型式的螺旋輸送機(jī)也可以輸送成件物品，如袋、包、箱等）。螺旋輸送機(jī)主要用于距離不太長(zhǎng)的水平輸送，或小傾角輸送，少數(shù)情況亦用于大傾角和垂直輸送。水平輸送長(zhǎng)度一般小于40m，最長(zhǎng)不超過(guò)70m。傾斜輸送高度一般不超過(guò)15m。垂直輸送高度一般不大于8m。它的某些變形常被用作喂料、計(jì)量、攪拌、烘干、仁殼分離、卸料以及連續(xù)加壓等設(shè)備。 2.2螺旋輸送機(jī)的主要構(gòu)件 2.2.1螺旋體 螺旋體是由螺旋軸和焊接在軸上的螺旋葉片組成。 根據(jù)輸送工藝的要求，螺旋葉片有多種形式，常用的有滿面式、帶式、齒式、和槳式四種。如圖2-1所示 圖2-1a所示為滿面式螺旋葉片。螺旋葉片的一邊緊貼在軸上，形成完整的螺旋面。這種葉片的構(gòu)造簡(jiǎn)單，輸送能力強(qiáng)，適宜輸送散落性較好的、干燥的顆粒狀或粉狀物料，是使用最廣泛的葉片形式。 最常用的螺旋葉片為正螺旋面（又稱直母線螺旋面）。正螺旋面的母線是一條垂直于螺旋軸的直線。當(dāng)該直線繞軸線作均勻轉(zhuǎn)動(dòng)且沿軸向作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所形成的曲面為等距正螺旋面。若該直線沿軸向變速移動(dòng)，所形成的曲面為變距螺旋面。當(dāng)母線與軸線不垂直時(shí)所形成的螺旋面稱為非正螺旋面（又稱彎曲母線螺旋面）。采用母線為曲線的螺旋葉片可以提高螺旋輸送機(jī)的輸送效率，但是由于此種葉片難以制作，因而很少采用。 圖2-1b所示為帶式螺旋葉片。螺旋葉片的一邊通過(guò)桿件與軸相連，形成帶式的螺旋面。這種葉片適宜輸送小塊狀的或粘滯性的物料。由于粘性物料易于粘附在實(shí)面螺旋葉片及軸上，而帶狀葉片和軸之間留有空間，因此可避免物料粘附和堆積。這種葉片對(duì)物料有較強(qiáng)的攪拌作用，但生產(chǎn)率較低。 滿面式螺旋葉片構(gòu)造簡(jiǎn)單，輸送能力強(qiáng)，適宜輸送散落性較好的、干燥的顆粒狀或粉狀物料，是使用最廣泛的葉片形式。初步選用滿面式螺旋葉片。 根據(jù)原始數(shù)據(jù)D=500mm，則初步計(jì)算螺旋軸直徑 取系數(shù)為0.2，計(jì)算得d=100mm 螺旋葉片的螺距s可根據(jù)輸送機(jī)的布置形式、輸送物料的特性以及螺旋直徑來(lái)選取，通常采用推薦的標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)螺旋直徑時(shí)， 因此，螺距s可寫(xiě)成通式s=kD。取k=0.8，計(jì)算得s=400mm 螺旋葉片上任一點(diǎn)的法線與螺旋軸線的夾角稱該點(diǎn)的螺旋升角。螺旋升角α由下式確定。 式中：s——螺距（m） D1——該點(diǎn)所在螺旋線的直徑（m） 所以，螺旋葉片的外側(cè)升角α外和內(nèi)側(cè)升角α內(nèi)分別為 式中：D——螺旋體的外徑（m） d——螺旋軸的外徑（m） 因?yàn)镈>d，故α內(nèi)>α外，即螺旋葉片的外側(cè)升角α外最小，內(nèi)側(cè)升角α內(nèi)最大。圖2-2是滿面式螺旋葉片的展開(kāi)圖。 根據(jù)螺旋葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上盤(pán)繞方向的不同，可將螺旋葉片分為左旋和右旋兩種。一種簡(jiǎn)單判斷螺旋旋向的方法如2-3圖所示。面對(duì)螺旋葉片，如果螺旋葉片的邊緣順右臂傾斜則為右螺旋，順左臂傾斜則為左螺旋。物料的輸送方向是由螺旋葉片的旋向及轉(zhuǎn)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)決定的。物料的輸送方向可采用左、右手定則來(lái)判別。右螺旋用左手判別，左螺旋用右手判別。彎曲的四指表示軸的旋轉(zhuǎn)方向，而拇指所指方向即為物料的輸送方向。如圖2-3所示。在同一軸上盤(pán)繞兩種旋向的螺旋葉片，可同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)方向的物料輸送。 在工業(yè)上螺旋輸送機(jī)的螺旋葉片通常采用厚度為2mm——12mm的35號(hào)及45號(hào)鋼制成。在使用過(guò)程中，螺旋葉片尤其是葉片的外緣磨損較快，為了增加葉片的耐磨性，可對(duì)其進(jìn)行熱處理，使葉片表面硬化。 螺旋輸送體的形成通常是先用鋼板制成分段螺旋葉片，再將分段的螺旋葉片彼此對(duì)焊在一起，并將其焊接固定在螺旋軸上，即組成螺旋體。螺旋體的制作方法主要有以下幾種。 纏繞成形法：將帶鋼纏繞在螺旋形模具的空隙內(nèi)強(qiáng)制成形。纏繞時(shí)葉片外緣容易產(chǎn)生裂紋，葉片橫截面容易發(fā)生彎曲，而且每種規(guī)格的葉片都要有專用的模具。 冷軋成形法：將帶鋼通過(guò)冷軋機(jī)上一對(duì)錐形軋輥的輾壓，形成連續(xù)多圈的環(huán)狀件，再令其通過(guò)螺旋分導(dǎo)裝置，則成為具有左（右）旋向并有一定螺距的螺旋葉片。這種方法制作的葉片其根部較厚，外邊緣較薄。 拉制成形法：先將鋼板沖裁成帶缺口發(fā)平面圓環(huán)，再經(jīng)過(guò)沖壓或錘鍛加工成一定螺距的螺旋葉片，然后將若干個(gè)這樣的螺旋葉片焊接或鉚接的、成一串連續(xù)的螺旋面。用此方法生產(chǎn)的螺旋葉片整體厚度相同，但制造效率低而勞動(dòng)強(qiáng)度較大。 根據(jù)實(shí)際需求，螺旋葉片我們采用左旋方式，葉片采用厚度為8mm的45號(hào)鋼制成。在使用過(guò)程中，因葉片的外緣磨損較快，為了增加葉片的耐磨性，對(duì)螺旋葉片進(jìn)行熱處理。 螺旋輸送機(jī)的軸一般采用空心軸（鋼管）制成。這是因?yàn)檩S體承受相同扭矩的情況下，空心軸所需的材料和重量都要比實(shí)心軸節(jié)省，且相互之間的連接也較方便。為了便于制造和裝配，螺旋體一般制成2——4m長(zhǎng)的節(jié)段，使用時(shí)將各節(jié)段連接起來(lái)。在軸與軸的連接處和安裝軸承處需使用一小段實(shí)心軸，其聯(lián)接方法如2-4圖所示。即在聯(lián)接處將實(shí)心軸伸入空心軸內(nèi)，再在空心軸外面套一段長(zhǎng)約150mm的套筒，然后再用螺栓按相互垂直方向?qū)Υ┨淄才c兩軸緊固。當(dāng)采用此種聯(lián)結(jié)時(shí)，螺旋葉片應(yīng)與套筒連接在一起。另一種聯(lián)結(jié)方法是將實(shí)心軸伸入空心軸內(nèi)，再用幾只相適應(yīng)的螺釘或銷釘固定。此種方法主要用于快速螺旋輸送機(jī)螺旋軸的連接。 螺旋軸的直徑d與所傳遞的扭矩有關(guān)。單純輸送礫石一般采用滿面式螺旋葉片的輸送機(jī)，其螺旋軸的直徑常根據(jù)下述關(guān)系式確定。（摘自《機(jī)械設(shè)計(jì)》） 式中，D——螺旋直徑（mm）。 當(dāng)螺旋直徑D較大時(shí)應(yīng)取該范圍的下限，反之取該范圍的上限，但選用后仍應(yīng)對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。幾種常用螺旋軸的系列尺寸見(jiàn)下表2-1 表2-1 水平螺旋輸送機(jī)螺旋體與螺旋軸的系列尺寸 螺旋體直徑D(mm) 100 160 200 250 315 400 500 螺旋軸直徑d(mm) 30 36 42 48 60 70 100 在正常情況下冷軋鋼的軸是可以滿足的；當(dāng)輸送有腐蝕性或污染的物料也可采用不銹鋼軸。輸送機(jī)采用無(wú)潤(rùn)滑的鐵制懸掛軸承時(shí)要用淬火的聯(lián)結(jié)軸。而表面淬火的懸掛軸承要求配用表面淬火的軸。 根據(jù)介紹，我們?cè)O(shè)計(jì)的螺旋輸送機(jī)的軸材料選用45號(hào)鋼，采用空心軸（鋼管）制成，這樣軸體承受相同扭矩的情況下，空心軸所需的材料和重量都要比實(shí)心軸節(jié)省，且相互之間的連接也較方便。為了便于制造和裝配，螺旋體選用2m、4m、4m長(zhǎng)的三節(jié)段，使用時(shí)將各節(jié)段連接起來(lái)。在軸與軸的連接處和安裝軸承處需使用一小段實(shí)心軸，其聯(lián)接方法如2-4圖所示。 螺旋軸的直徑d與所傳遞的扭矩有關(guān)。單純輸送礫石一般采用滿面式螺旋葉片的輸送機(jī)，其螺旋軸的直徑常根據(jù)下述關(guān)系式確定。 式中，D——螺旋直徑（mm）。 由于螺旋直徑D較大時(shí)應(yīng)取該范圍的下限，我們選取0.2，得d=80mm?？招妮S壁厚δ=20mm，β=d1/d=(d-2δ)/d=40mm/80mm=0.5。則 由前面的總體計(jì)算我們可知，P=4.67KW，則軸的扭矩為 則軸的最大切應(yīng)力為 所以螺旋軸滿足強(qiáng)度要求。 2.2.2軸承 螺旋輸送機(jī)的軸承根據(jù)其安裝位置和作用，可分為頭部軸承、尾部軸承和中間懸掛軸承三種。 頭部軸承又稱首端軸承，位于輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)端（卸料端）。頭部軸承除了承受徑向載荷外，還要承受軸向載荷，因此該端采用止推軸承。這樣的布置可使螺旋軸承受拉力，其工作條件比承受壓力好。因?yàn)檩S向壓力會(huì)使螺旋軸受壓而發(fā)生撓曲。頭部軸承的結(jié)構(gòu)如2-5圖所示。螺旋加料機(jī)和某些短的螺旋輸送機(jī)也可采用加料端驅(qū)動(dòng)，此時(shí)螺旋處于受壓狀態(tài)。 尾部軸承又稱末端軸承，通常采用雙列向心球面軸承，主要承受徑向載荷和少量的軸向載荷。頭部和尾部軸承常用凸緣安裝式，軸承裝于殼體兩端的端蓋外側(cè)，以便檢修和更換。 對(duì)于長(zhǎng)度在3m以上的螺旋輸送機(jī)，為了避免螺旋軸受力彎曲，每隔2m左右應(yīng)設(shè)置一中間懸掛軸承。由于螺旋葉片在懸掛軸承處必須斷開(kāi)，為了防止物料在此處堵塞，懸掛軸承的斷面尺寸和長(zhǎng)度尺寸都應(yīng)盡量小。懸掛軸承一般采用滑動(dòng)軸承，其軸襯由青銅、減磨鑄鐵、青銅及巴氏合金、硬質(zhì)合金及硬鐵、油浸木材或其他耐磨 材料制成。在某些情況下，也可采用滾動(dòng)軸承進(jìn)行可靠的密封。在各種情形中，軸承都要裝設(shè)潤(rùn)滑油杯以進(jìn)行潤(rùn)滑。常用懸掛軸承的結(jié)構(gòu)如2-6圖所示 圖2-6 在設(shè)計(jì)時(shí)中間懸掛軸承我們選用滾動(dòng)軸承。 懸掛軸承安裝在機(jī)槽兩側(cè)壁上緣的角鋼上，通過(guò)螺栓及兩個(gè)螺母并緊。懸掛軸承座在支承角鋼上應(yīng)可以縱向移動(dòng)，保持浮動(dòng)狀態(tài)，不得使懸掛軸承座固定在支承角鋼上。當(dāng)輸送磨磋性較大的物料時(shí)，接近中間懸掛軸承處的螺旋面承受的推力較大，所以應(yīng)將該部分的螺旋面加厚。 很多情況下都要求對(duì)霎時(shí)間頭部和尾部設(shè)置軸的防塵密封。采用密封壓蓋及槽體端部密封來(lái)防止槽體里的粉塵進(jìn)入軸承或防止水分沿軸進(jìn)入槽內(nèi)。 采用密封的滾動(dòng)懸掛軸承，軸蓋上有防塵密封結(jié)構(gòu)，常用在不易加油，不加油或油對(duì)物料有污染的地方，密封效果好，壽命長(zhǎng)，輸送物料溫度≤80℃。為滑動(dòng)軸承，設(shè)有防塵密封裝置，有鑄銅瓦、合金耐磨鑄鐵瓦等，常用在輸送物料溫度較高（>80℃）或輸送液態(tài)物料。 2.2.3機(jī)槽 螺旋輸送機(jī)的機(jī)槽主要有U字型和圓筒型兩種。圖2-7所示是水平螺旋輸送機(jī)機(jī)槽的形式。帶有角鋼法蘭的截面為U字型的鋼制螺旋槽體是最常用的，U字型機(jī)槽一般用2——10mm的薄鋼板制成，其兩側(cè)壁垂直，底部呈半圓形，兩側(cè)壁的上端邊沿焊有縱向角鋼，用以固定蓋板及增強(qiáng)機(jī)槽的剛性，同時(shí)也用以固定懸掛軸承。機(jī)槽半圓的內(nèi)徑應(yīng)大于螺旋葉片的半徑，使其形成4——8mm的間隙。為了便于制造和安裝，每節(jié)機(jī)槽長(zhǎng)約2——4m，節(jié)邊用角鋼加固并做成法蘭邊，以便用螺栓連接。機(jī)槽總長(zhǎng)度超過(guò)3.5m時(shí)，為了避免其彎曲下垂，應(yīng)每隔2——3m設(shè)置一支架承托。折邊法蘭的U型槽體，頂部法蘭是由同一塊鋼板折邊加工而成的槽體，這樣制成的槽體重量輕而堅(jiān)固。活動(dòng)底的U型槽體快速、方便地清理輸送機(jī)內(nèi)部的場(chǎng)合，該槽體由上部剛性的槽鋼與下部半圓形截面槽體所構(gòu)成，半圓形槽體的一邊為鉸接，另一邊則采用彈簧卡子夾緊或其他形式的快開(kāi)聯(lián)結(jié)裝置。帶有夾套的槽體在其夾套上焊有換熱介質(zhì)的進(jìn)出口管，這種槽體廣泛用于加熱、冷卻或干燥被輸送的物料。矩形槽體適合于磨琢性強(qiáng)的物料。允許物料滯留在槽底，這樣可以防止物料和槽底的直接摩擦。 為了對(duì)機(jī)槽進(jìn)行封閉，機(jī)槽上部安裝有薄鋼板制成的蓋板。蓋板用螺栓固定在槽體上端的角鋼法蘭上，或用彈簧卡子緊夾在槽體上。蓋板可以開(kāi)啟，以便對(duì)機(jī)槽進(jìn)行必要的檢查。對(duì)要求防塵的頂蓋還要在蓋板下加墊密封。在蓋板上開(kāi)有進(jìn)料口，在機(jī)槽底部開(kāi)有卸料口，進(jìn)料口和卸料口常做成方形（有時(shí)也采用圓形進(jìn)料口），以便安裝料管和平板閘門(mén)，如圖2-8所示。閘門(mén)控制常用手推式、齒條式及電動(dòng)推桿式幾種。 根據(jù)設(shè)計(jì)需要我們采用U字型。因?yàn)閹в薪卿摲ㄌm的截面為U字型的鋼制螺旋槽體是最常用的。由于運(yùn)輸?shù)[石的螺旋輸送機(jī)對(duì)機(jī)槽的損傷較大，所以機(jī)槽由10mm的薄鋼板制成，其兩側(cè)壁垂直，底部呈半圓形，兩側(cè)壁的上端邊沿焊有縱向角鋼，用以固定蓋板及增強(qiáng)機(jī)槽的剛性，同時(shí)也用以固定懸掛軸承。為了便于制造和安裝，所設(shè)計(jì)的機(jī)槽為4m、4m、2m三節(jié)，為了避免其彎曲下垂，從輸送端每隔4m設(shè)置一支架承托。其具體尺寸數(shù)據(jù)見(jiàn)總體設(shè)計(jì)。因?yàn)闄C(jī)槽較長(zhǎng)，采用折邊法蘭的U型槽體?；顒?dòng)頂蓋的與槽體的聯(lián)結(jié)為簧卡子夾緊，蓋板可以開(kāi)啟，這樣便于需要時(shí)較快地打開(kāi)頂蓋。 圖2-8 進(jìn)、出料口一般在全機(jī)安裝固定后，根據(jù)工藝需要現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)口焊接。注意不要進(jìn)、出料口位置安排在兩端的軸承處和中間懸掛軸承處，也不要安裝在機(jī)槽的支腳處和接頭法蘭處。 圓筒型機(jī)槽又稱機(jī)筒，一般采用薄壁無(wú)縫鋼管制成，也可用2——4mm厚的鋼板卷制并在接縫處連續(xù)焊接而成，或使用硬質(zhì)塑料管。折邊法蘭對(duì)開(kāi)管狀槽體是由兩個(gè)半圓形的帶有折邊法蘭的槽體用螺栓連在一起而構(gòu)成的管狀槽體。圓筒型機(jī)槽的內(nèi)徑要比螺旋直徑大些，它們之間的縫隙為5——10mm。圓筒型機(jī)槽的密封性好、剛度大，用于垂直螺旋輸送機(jī)和要求嚴(yán)格密封的場(chǎng)所。 螺旋輸送機(jī)的機(jī)槽在進(jìn)行安裝時(shí)，一定要注意對(duì)中和找直，否則，工作時(shí)由于劇烈而周期的撓曲應(yīng)力，會(huì)發(fā)生軸的斷裂，軸承的使用壽命也將大大減弱。 常用的螺旋輸送機(jī)進(jìn)料布置如圖2-9所示。 固定進(jìn)料時(shí)，可采用裝料設(shè)施以便可靠地調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)的進(jìn)料量。裝料設(shè)施可采用管狀槽體的螺旋給料機(jī)，使物料在預(yù)定速度下從料倉(cāng)中將物料輸出，或采用旋轉(zhuǎn)葉輪給料機(jī)，以一定的轉(zhuǎn)速排出物料，其給料量由轉(zhuǎn)速確定。具有多點(diǎn)進(jìn)料的螺旋輸送機(jī)，必須有靈活可靠的進(jìn)料調(diào)節(jié)裝置。在給定時(shí)間里僅需打開(kāi)一個(gè)進(jìn)料口時(shí)，應(yīng)限制閘門(mén)或開(kāi)關(guān)裝置在最大開(kāi)度時(shí)不至于使輸送機(jī)超載。當(dāng)需要開(kāi)啟多個(gè)進(jìn)料口同時(shí)進(jìn)料時(shí)，必須小心地調(diào)節(jié)限制每一個(gè)進(jìn)料口的流量，以使其總量不要超過(guò)輸送機(jī)的設(shè)計(jì)能力。直接由固定儲(chǔ)倉(cāng)進(jìn)料的螺旋輸送機(jī)，若沒(méi)有流量調(diào)節(jié)裝置，則將大大地增加超載的危險(xiǎn)。進(jìn)料時(shí)由于物料塊度或顆粒的慣性作用會(huì)產(chǎn)生沖擊，有碰壞或磨損設(shè)備的可能，為此可在進(jìn)口溜槽中安裝折流擋板或緩沖腔來(lái)加以克服。 由于我們的螺旋輸送機(jī)用于礫石輸送，且輸送量大，所以采用較大的進(jìn)料口，以保證最大的輸送能力。 常用的螺旋輸送機(jī)卸料布置見(jiàn)圖2-10所示。 標(biāo)準(zhǔn)卸料是最廣泛采用的卸料布置，采用標(biāo)準(zhǔn)卸料口來(lái)約束物料的卸出并直接將物料送入后續(xù)的設(shè)備或儲(chǔ)存裝置。終端卸料的卸料口位于螺旋輸送機(jī)槽體的最末端。閘板卸料采用手輪或鏈輪操縱的齒條及小齒輪平閘板，進(jìn)行有選擇地定量卸料、閘板的操作方向可與輸送機(jī)的軸呈平行或垂直。無(wú)接管的卸料口是在輸送機(jī)槽體底部直接開(kāi)口。開(kāi)底卸料是在輸送機(jī)槽體的底部按任意要求的長(zhǎng)度開(kāi)口卸出物料，用于向料斗、料倉(cāng)的卸料及布料。槽體端部卸料是指物料直接通過(guò)輸送機(jī)槽體端部的開(kāi)口卸出，螺旋由局部端板支承，軸承安裝在端部的法蘭上，當(dāng)輸送機(jī)填充系數(shù)超過(guò)0.45時(shí)將不能采用這種卸料方法。端部敞開(kāi)卸料時(shí)，輸送機(jī)尾節(jié)螺旋采用標(biāo)準(zhǔn)的懸掛軸承支承。 根據(jù)實(shí)際情況，選用標(biāo)準(zhǔn)的卸料布置，為防止物料滿溢，在卸料口和槽體端部間裝設(shè)一節(jié)與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積。 2.2.4驅(qū)動(dòng)裝置 螺旋輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器及聯(lián)軸器組成。圖2-11所示是水平螺旋輸送機(jī)常見(jiàn)的幾種傳動(dòng)布置形式。圖2-11a所示的是電動(dòng)機(jī)及減速器組合驅(qū)動(dòng)方式，由Y型電機(jī)與ZQ型減速器組成，有左裝和右裝兩種裝配形式。圖2-11b所示是電動(dòng)機(jī)及軸裝減速器組合驅(qū)動(dòng)裝置，電動(dòng)機(jī)安裝在托架上。螺旋輸送機(jī)的速度可通過(guò)調(diào)節(jié)不同直徑的三角皮帶輪而改變。當(dāng)螺旋輸送機(jī)輸送物料量比較穩(wěn)定時(shí)，傳動(dòng)裝置可直接連接到螺旋輸送機(jī)的軸上，從而使結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行可靠，如圖2-11c所示的齒輪減速電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)的形式。如果螺旋輸送機(jī)進(jìn)料量不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)超載運(yùn)行時(shí)，傳動(dòng)裝置可采用鏈條或三角皮帶與輸送機(jī)的軸連接，如圖2-11d所示螺旋輸送機(jī)的傳動(dòng)軸通過(guò)鏈傳動(dòng)連到減速器，減速器可以裝在各種不同的位置上，因此布置比較靈活。這種布置可以通過(guò)調(diào)換不同直徑的鏈輪來(lái)改變輸送機(jī)的速度使其滿足操作要求。功率較大的螺旋輸送機(jī)，可通過(guò)液力偶合器傳動(dòng)，這樣既可均勻地吸收物料量波動(dòng)的影響，又可以保護(hù)電動(dòng)機(jī)及設(shè)備瞬時(shí)超載及停機(jī)的影響。 由于所設(shè)計(jì)的輸送機(jī)運(yùn)載量大，在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)如進(jìn)料量不穩(wěn)定，超載運(yùn)行 等情況，因此我們選用齒輪減速電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)的形式。 3水平螺旋輸送機(jī)的工作過(guò)程分析 3.1物料的運(yùn)動(dòng)分析和葉片的設(shè)計(jì) 3.1.1 物料的運(yùn)動(dòng)分析 當(dāng)螺旋體傳動(dòng)時(shí)，進(jìn)入機(jī)槽的物料受到螺旋葉片的法向推力，該推力的徑向分量和葉片對(duì)物料的摩擦力將物料繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；而物料的重力和機(jī)槽對(duì)物料的摩擦力又阻止物料繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)螺旋葉片對(duì)物料法向推力的軸向分量克服了機(jī)槽對(duì)物料的摩擦力及法向推力的徑向分量，物料不和螺旋一起旋轉(zhuǎn)，只沿料槽向前運(yùn)移。其情況猶如被持住不能轉(zhuǎn)動(dòng)的螺母在旋轉(zhuǎn)的螺桿上作直線運(yùn)動(dòng)一樣。但是物料顆粒在輸送過(guò)程中，其運(yùn)動(dòng)由于受旋轉(zhuǎn)螺旋的影響并非作單純的直線運(yùn)動(dòng)，而是一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)螺旋升角為α并在展開(kāi)狀態(tài)時(shí)，螺旋線用一條斜直線表示。則旋轉(zhuǎn)螺旋面作用于半徑為r（距螺旋軸線之距離）處的物料顆粒A上的力為P合。由于摩擦的原因，P合之方向與螺旋線的法向方向偏離了φ角。此力可分解為切向分力P切和法向分力P法，如圖所示。圖中φ角是由物料對(duì)螺旋面的摩擦角ρ及螺旋表面粗糙程度決定的。對(duì)于一般沖壓而成或經(jīng)過(guò)很好加工的螺旋面，可以不考慮螺旋表面粗糙程度對(duì)φ角的影響，此時(shí)則認(rèn)為φ≈ρ。 物料顆粒A在P合作用下，在料槽中進(jìn)行著一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即具有圓周速度v側(cè)和軸向速度v軸，其合成速度為v合，圖表示了其速度的分解。 若螺旋的轉(zhuǎn)速為n，處于螺旋面上的被研究物料顆粒A的運(yùn)動(dòng)速度，由圖中三角形ABC可得 因?yàn)? 所以 圓周速度為 以摩擦系數(shù)μ=tanρ代入上式，得到圓周速度 由于 因此，將上述各式代入并經(jīng)過(guò)換算后，便可求得物料顆粒的圓周速度計(jì)算公式， 式中：s——螺旋的螺距(m) n——螺旋的轉(zhuǎn)速(r/min) r——所研究的物料顆粒離軸線的半徑(m) μ面——物料與螺旋面的摩擦系數(shù)μ面=tanρ 若使公式對(duì)r求一次導(dǎo)數(shù)，并令其值，便可求得存在v圓最大值的半徑為 同樣，根據(jù)圖3-2的速度分解關(guān)系，可得物料顆粒的軸向輸送速度的計(jì)算公式： 圖3-3表示了對(duì)于幾種不同螺距的速度v圓和v軸隨半徑而變化的曲線圖。由圖中可知，對(duì)于處于直線OB1B2B3m以右的r值的母線螺旋而上的被輸送物料，其圓周速度v圓在半徑長(zhǎng)度范圍內(nèi)并不是常數(shù)，因此，在其運(yùn)移過(guò)程中要產(chǎn)生物料之間的相對(duì)滑動(dòng)。在靠近螺旋軸的物料之圓周速度要比外層的大，但該處的軸向輸送速度卻顯著降低。所以使內(nèi)層的物料較快地繞軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，較早地到達(dá)表面，這就產(chǎn)生了一個(gè)附加料流。它不僅對(duì)物料的輸送起著不良的影響，同時(shí)也增加了功率的消耗。但在靠近螺旋外側(cè)的物料，其軸向輸送速度要大于圓周速度。 為了避免直母線螺旋面的上述問(wèn)題，而又能獲得物料的最大軸向速度，因而采用如圖3-4所示的彎曲母線螺旋面。這種螺旋面在靠近螺旋軸處的升角為正α，而在靠近槽壁處的升角為負(fù)α。這樣在靠近螺旋軸的區(qū)域處將具有指向槽壁的徑向速度，增加了內(nèi)層物料對(duì)外層物料的壓力和摩擦力，致使螺旋軸附近的附加料流適當(dāng)?shù)販p小。但在靠近槽壁處，由于具有升角負(fù)α的螺旋面，亦具有指向螺旋軸線的圓周速度，則使該處物料對(duì)料槽槽壁的壓力降低，乃至消除，從而減落或避免了由此引起的能量消耗和物料軸向輸送速度的降低。 水平螺旋輸送機(jī)工作時(shí)，物料在機(jī)槽底部并偏向轉(zhuǎn)動(dòng)方向的一側(cè)，該物料面與水平形成的夾角φ為物料的倒塌角，如圖3-5所示。在此面上物料處于力的平衡，當(dāng)物料面轉(zhuǎn)角φ>φd時(shí)，物料沿倒塌角下滑，形成倒塌現(xiàn)象。倒塌下來(lái)的物料一部分不斷翻起在落下，一部分越過(guò)軸并落到軸的另一側(cè)，即下一個(gè)螺距中，形成附加料流。因此，當(dāng)輸送機(jī)工作時(shí)，應(yīng)使物料面的轉(zhuǎn)角不大于物料的倒塌角，即 式中：φ0——物料在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的內(nèi)摩擦角（o） φd——螺旋輸送機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)物料面形成的倒塌角（o） φ——物料面的轉(zhuǎn)角（o） 3.1.2葉片的設(shè)計(jì) 在螺旋輸送機(jī)工作過(guò)程中，物料面的轉(zhuǎn)角與填充系數(shù)即進(jìn)料量、螺距大小及螺旋面的型式等因素有關(guān)。 螺旋輸送機(jī)工作時(shí)，機(jī)槽中物料的填充系數(shù)ψ（即進(jìn)料量）影響輸送過(guò)程和能量消耗。圖3-6是輸送礫石時(shí)，對(duì)于不同填充系數(shù)的物料層堆積的情況及其滑移面。當(dāng)裝滿系數(shù)較小時(shí)（即ψ=5％），物料堆集的高度低矮且大部分靠近槽壁而具有較低的圓周速度，物料運(yùn)動(dòng)的滑移面幾乎平行于輸送方向，見(jiàn)圖3-6a。物料顆粒在軸向的運(yùn)動(dòng)要比圓周方向顯著得多。所以，這時(shí)垂直于輸送方向的附加料流很少，單位能量消耗也較低。但是，當(dāng)填充系數(shù)提高（ψ=13％或ψ=40％）時(shí)，則物料的滑移面將變陡，見(jiàn)圖3-6b、c。此時(shí)，物料在圓周方向的運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，在輸送方向的運(yùn)動(dòng)減弱，附加料流增大，導(dǎo)致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，對(duì)于水平螺旋輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，物料的填充系數(shù)并不能無(wú)限增加，一般取填充系數(shù)ψ＜45％。各種散粒物料的填充系數(shù)可參考化學(xué)工業(yè)出版社出版的1999版《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)下冊(cè)》P335表15-1。 圖3-6 填充系數(shù)主要與被輸送物料的性質(zhì)有關(guān)。輸送細(xì)粉、易流動(dòng)且沒(méi)有磨琢性或有輕微磨琢性的散狀固體物料時(shí)（如面粉、谷物等），填充系數(shù)可達(dá)到0.45；如果被輸送的物料易于粘結(jié)或具有中等程度磨琢性的細(xì)?；蛐K，則填充系數(shù)限制在0.3左右。如果與此同時(shí)物料還有一定程度的磨琢性，螺旋的轉(zhuǎn)速就要減少。對(duì)于磨琢性的及大物料（如礦石等），填充系數(shù)將進(jìn)一步地限制，大約只能取0.15。 螺距的大小也直接影響物料的輸送過(guò)程，如果填充系數(shù)不變，當(dāng)螺距不同時(shí)，則物料的滑移面亦隨之改變。如果改變了填充系數(shù)，則必導(dǎo)致物料運(yùn)動(dòng)速度分布的變化。所以，應(yīng)從考慮螺旋面與物料的摩擦關(guān)系以及速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系等兩個(gè)條件，來(lái)確定最合理的螺距尺寸。 從圖3-2可得出物料顆粒A所受螺旋面在軸向方向上的作用力為 為了使P軸>0，則必須滿足 根據(jù)前面的討論得知，最小的半徑r=d/2（其中d為螺旋軸的直徑）初所得的螺旋升角α是最大的，則軸向輸送方向的作用力P軸最小。根據(jù)這個(gè)條件，最大的許用螺距值應(yīng)由下面兩式求得 若以k1=d/D（D為螺旋的外徑）代入上式，則得 確定最大的許用螺距時(shí)，必須滿足的第二個(gè)條件是建立在使物料顆粒具有最合理的速度各分量間的關(guān)系的基礎(chǔ)上。亦即應(yīng)使物料顆粒具有盡可能大的軸向輸送速度，同時(shí)又使螺旋面上各點(diǎn)的軸向輸送速度大于圓周速度，如圖3-2所示。螺距的大小將影響速度各分量的分布。當(dāng)螺距增加時(shí)，雖說(shuō)軸向輸送速度增大，但是會(huì)出現(xiàn)圓周速度不恰當(dāng)?shù)姆植记闆r；相反，當(dāng)螺距較小時(shí)，速度各分量的分布情況較好，但是軸向輸送速度卻較小。于是，根據(jù)在螺旋圓周處的v圓≤v軸的條件，并利用公式可得 又因?yàn)榇藭r(shí)2r=D（螺旋圓周處），故得求螺距的第二個(gè)條件為 分析了填充系數(shù)及螺距對(duì)物料輸送過(guò)程的影響后，可以指出，對(duì)于較大的裝滿系數(shù)，應(yīng)取最小的螺距值；反之，對(duì)于較小的裝滿系數(shù)，螺距可偏于取最大值。 由前述知，在螺旋面同一母線上各點(diǎn)的升角α不同。葉片外緣點(diǎn)處升角α外最小，向內(nèi)升角逐漸增大，至葉片內(nèi)緣點(diǎn)處即靠近螺旋軸處的升角α內(nèi)最大。由此得知，螺旋葉片同一差別越大，各點(diǎn)處物料轉(zhuǎn)角φ的差別越大，在較大的半徑范圍內(nèi)物料轉(zhuǎn)角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。從螺距對(duì)物料運(yùn)輸速度各分量分布的影響也可知，螺距增大，在靠近螺旋軸處物料的v圓顯著增加，且在較大的半徑范圍內(nèi)v圓>v軸，使較多物料的轉(zhuǎn)角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。 圖3-7a繪出了水平螺旋輸送機(jī)的容積生產(chǎn)率V與螺旋軸直徑d、物料與螺旋葉片摩擦系數(shù)tanφ1間的關(guān)系。該圖是在螺旋直徑D保持不變時(shí)，s/D=1的情況繪制的。由圖可知，水平螺旋輸送機(jī)的容積生產(chǎn)率是隨螺旋軸直徑d及物料與葉片間的摩擦系數(shù)f1=tanφ1的增大而下降的。而圖3-7b則繪出了水平螺旋輸送機(jī)的容積生產(chǎn)率與s/D的比值及物料與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)的關(guān)系。由圖可知，s/D比值的適宜范圍是0.8—1.25，在此范圍之外，生產(chǎn)率則明顯下降；此外，物料與螺旋葉片間摩擦系數(shù)的大小對(duì)產(chǎn)量也有較大的影響，特別是當(dāng)s/D比值較大時(shí)，隨著f1=tanφ1的增大，產(chǎn)量下降得很厲害。例如，當(dāng)s/D=2時(shí)，若f1=0.3，則V=950；若f1=0.9，則V=0，即此時(shí)物料只隨螺旋葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而其軸向運(yùn)動(dòng)停止。因此，除適宜選擇s/D比值外，還應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x擇螺旋葉片的材料及其光滑程度，以盡量減小物料與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)。 通過(guò)以往試驗(yàn)得知，螺旋在一定的轉(zhuǎn)速內(nèi)，對(duì)物料顆粒運(yùn)動(dòng)的影響并不顯著。但是當(dāng)超過(guò)一定的轉(zhuǎn)速時(shí)，物料受到過(guò)大的切向力而被拋起，開(kāi)始產(chǎn)生垂直于輸送方向的徑向跳躍，從而對(duì)輸送過(guò)程產(chǎn)生不利影響。因此，螺旋的最大許用轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)被輸送物料的最低跳躍高度來(lái)確定。但是，由于至今尚缺乏有關(guān)各種物料的許用最低跳躍高度的資料，因此在實(shí)用計(jì)算中，用下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定螺旋的最大許用轉(zhuǎn)速： 式中，D 螺旋直徑（m） A 物料特性系數(shù)，由化學(xué)工業(yè)出版社出版的1999版《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)下冊(cè)》P335表15-1查出 從式可知，螺旋的最大許用轉(zhuǎn)速是螺旋輸送機(jī)直徑的函數(shù)，同時(shí)也和輸送物料性質(zhì)及填充系數(shù)有關(guān)。在滿足輸送量要求的情況下，應(yīng)選用較低的轉(zhuǎn)速，以減小物料對(duì)螺旋葉片及機(jī)殼磨損，延長(zhǎng)使用壽命。 4總體設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1原始資料 4.1.1被輸送物料的名稱及特性 （1）物料：面粉 （2）面粉為干的、無(wú)磨琢性、無(wú)腐蝕物料 4.1.2選型要求 （1）輸送能力Q=40 t/h （2）水平輸送，輸送長(zhǎng)度L為19 米 4.2螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于該機(jī)用于純運(yùn)輸，因而選用實(shí)體螺旋面型葉片；根據(jù)選型要求，確定該機(jī)為L(zhǎng)S型螺旋輸送機(jī) 4.2.1確定螺旋直徑D 式中 Q 輸送能力 K 物料特性系數(shù)，常用物料K值見(jiàn)表5-1 Ψ 填充系數(shù)，見(jiàn)表5-2 C 傾角系數(shù)，見(jiàn)表5-3 表5-1常用物料 物料的粒度 物料的磨琢性 物料的典型例子 特性系數(shù) K 綜合系數(shù) A 粉狀 無(wú)磨琢性 半磨琢性 面粉、石墨、石灰、純堿 0.0415 75 粉狀 磨琢性 干爐粉、水泥、石膏粉、白粉 0.565 35 粉狀 無(wú)磨琢性 半磨琢性 谷物、鋸木屑、泥煤 0.0490 50 粒狀 磨琢性 造型土、型砂、沙成粒的爐渣 0.0600 30 固體 粘性、易結(jié)塊 含水的糖、淀粉質(zhì)的團(tuán) 0.010 20 表5-2填充系數(shù) 物料特性 易流動(dòng)，磨損很少 少量磨損且為顆粒至小塊狀 磨損性、侵蝕性大 ψ 0.45 0.33 0.15 表5-3傾角系數(shù) 傾斜度 0o ≦5o ≦10o ≦15o ≦20o C 1.0 0.90 0.80 0.70 0.65 4.2.2確定螺旋轉(zhuǎn)速n 螺旋轉(zhuǎn)速在滿足輸送能力的條件下不宜過(guò)高，以免物料受過(guò)大的切向力而被拋起，以致無(wú)法向前輸送。因此。螺旋軸轉(zhuǎn)速n不能超過(guò)某一極限轉(zhuǎn)速nj 式中 A——物料綜合系數(shù) 根據(jù)要求計(jì)算出來(lái)的轉(zhuǎn)速n圓整為下列轉(zhuǎn)速：20、30、35、45、60、75、90、120、150、190r/min，并且要用螺旋直徑D和轉(zhuǎn)速n圓整后的數(shù)值，對(duì)填充系數(shù)Ψ進(jìn)行驗(yàn)算。 圓整n=45 r/min，驗(yàn)算Ψ。 4.2.3功率的計(jì)算 螺旋輸送機(jī)所需軸功率 P0={}+(DL/20) (kw) 式中 Q —輸送量，t/h —阻力系數(shù)，見(jiàn)表5-4 L—螺旋輸送機(jī)長(zhǎng)度，m D—螺旋輸送機(jī)直徑，m H—傾斜布置時(shí)的垂直高度，m 表5-4物料阻力系數(shù) 物料特征 物料的典型例子 物料阻力系數(shù) ωo 干的，無(wú)磨琢性 糧食、谷物、鋸木屑、煤粉、面粉 1.2 濕的，無(wú)磨琢性 棉子、麥芽、糖塊、石英粉 1.5 半磨琢性 純堿、塊煤、食鹽 2.5 磨琢性 卵石、砂、水泥、焦炭 3.2 強(qiáng)磨琢性或粘性 爐灰、造型土、石灰、硫、砂糖 4.0 P0= =(1368/367)+(7.6/20) ≈3.73+0.38 =4.11 kw 電動(dòng)機(jī)功率P可按下式計(jì)算：P=P0/ (kw) 式中 —驅(qū)動(dòng)裝置總效率，一般取=0.85~0.9，這里取=0.88 P=4.11/0.88≈4.67 (kw) 4.2.4電機(jī)的選擇 方案 平動(dòng) 機(jī)型號(hào) 額定功率(kw) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 電機(jī)質(zhì)量 總傳動(dòng)比 同步 滿載 1 Y132M-4 7.5 1500 1440 81 41.14 2 Y160L-8 7.5 750 720 145 20.57 5總體尺寸設(shè)計(jì) 5.1LS螺旋輸送機(jī)的外形及尺寸 圖5-1 表5-5 摘自《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 規(guī)格 h h1 l C3 B F L0 P Q T1 T2 X Y d e LS100 140 63 2500 100 180 50 1000～ 3000 60 190 120 110 232 170 25 42 LS125 160 75 2500 130 210 50 1000～3000 60 220 130 130 252 170 30 58 LS160 180 90 2500 160 244 50 1000～3000 60 250 150 150 254 176 35 58 LS200 200 112 2500 200 304 50 1000～3000 60 285 180 180 285 182 40 82 LS250 250 140 3000 250 356 50 1000～3500 60 330 210 220 292 188 50 82 LS315 280 180 3000 320 420 100 1000～3500 60 380 250 250 322 190 60 105 LS400 355 224 3000 400 530 100 1000～3500 60 430 300 280 406 212 70 140 LS500 400 280 4000 500 632 100 1500～5000 100 500 360 340 441 218 80 170 LS630 500 355 4000 630 768 150 1500～5000 100 570 430 420 528 240 100 210 LS800 630 450 4000 800 998 150 1500～5000 100 710 530 520 542 260 120 210 LS1000 710 560 4500 1000 1212 200 1500～5500 100 810 640 630 616 272 140 250 LS1250 800 710 4500 1250 1462 200 1500～5500 100 1000 880 760 671 284 170 300 5.1.1長(zhǎng)度與組合 其組合為：頭節(jié)L01=3m選1個(gè)，中間節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)L02=3m選3個(gè)，中間節(jié)的選配節(jié)L02=2m選2個(gè)，尾節(jié)L03=3m選1個(gè)。 5.2附件尺寸 5.2.1進(jìn)料口 見(jiàn)下圖5-2，表5-6 圖5-2 表5-6 摘自《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 型號(hào)規(guī)格 A × A' B × B' C × C' T1 δ n d 質(zhì)量 kg LS100 100×100 160×160 136×136 120 2 4 10 0.7 LS125 125×125 185×185 161×161 130 2 4 10 0.8 LS160 160×160 220×220 196×196 150 3 8 10 1.1 LS200 200×200 280×280 248×248 180 3 8 10 1.6 LS250 250×250 330×330 298×298 210 3 8 12 2.8 LS315 315×315 395×395 363×363 250 3 8 12 3.4 LS400 400×400 500×500 456×456 300 4 8 12 5.0 LS500 500×500 600×600 558×558 360 4 8 12 8.3 LS630 630×630 730×730 688×688 430 5 16 14 10.2 LS800 800×800 960×960 888×888 530 5 16 14 16.6 LS1000 1000×1000 1160×1160 1090×1090 640 6 20 18 29.9 LS1250 1250×1250 1410×1410 1338×1338 880 6 22 18 53.8 5.2.2出料口 圖5-3 表5-7 摘自《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 型號(hào)規(guī)格 A × A' B × B' C × C' T2 δ R n d 質(zhì)量 kg LS100 100×100 160×160 136×136 110 2 59.5 4 10 0.8 LS125 125×125 185×185 161×161 130 2 74.5 4 10 1.0 LS160 160×160 220×220 196×196 150 3 93 8 10 1.3 LS200 200×200 280×280 248×248 180 3 113 8 10 2.2 LS250 250×250 330×330 298×298 220 3 138 8 12 4.5 LS315 315×315 395×395 363×363 250 3 171.5 8 12 6.7 LS400 400×400 500×500 456×456 280 4 216.5 8 12 8.7 LS500 500×500 600×600 558×558 340 4 267.5 8 12 16.6 LS630 630×630 730×730 688×688 420 5 335 16 14 24.4 LS800 800×800 960×960 888×888 520 5 421 16 14 42.4 LS1000 1000×1000 1160×1160 1090×1090 630 6 526 20 18 88.6 LS1250 1250×1250 1410×1410 1338×1338 760 6 651 22 18 120.2 6用solidworks對(duì)一個(gè)主要零件進(jìn)行有限元分析 有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元，有限元分析是將物體劃分成有限個(gè)單元，這些單元之間通過(guò)有限個(gè)節(jié)點(diǎn)相互連接，單元看作是不可變形的剛體，單元之間的力通過(guò)節(jié)點(diǎn)傳遞，然后利用能量原理建立各單元矩陣；在輸入材料特性、載荷和約束等邊界條件后，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行物體變形、應(yīng)力和溫度場(chǎng)等力學(xué)特性的計(jì)算，最后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，顯示變形后物體的形狀及應(yīng)力分布圖。 Solidworks該軟件采用了有限元素方法 (FEM)。FEM 是一種用于分析工程設(shè)計(jì)的數(shù)字方法。FEM 由于其通用性和適合使用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此已被公認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的分析方法。FEM 將模型劃分為許多稱作單元的簡(jiǎn)單小塊形狀，從而有效地用許多需要同時(shí)解決的小問(wèn)題來(lái)替代一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題。 零件的CAD模型 劃分為小塊(單元)的模型 單元共享被稱為節(jié)的共同點(diǎn)，將模型劃分為小塊的過(guò)程稱為網(wǎng)格化。對(duì)于所有可能的支持情形和載荷情形，每個(gè)單元的行為都是非常清楚的，有限元素方法使用具有不同形狀的單元。單元中任意一點(diǎn)的響應(yīng)都是從單元節(jié)處的響應(yīng)插入的，每個(gè)節(jié)均由許多參數(shù)完整描述，具體取決于所用的分析類型和單元。例如，節(jié)的溫度完整描述了節(jié)在熱分析中的響應(yīng)。對(duì)于結(jié)構(gòu)分析，節(jié)的響應(yīng)通常由三個(gè)平移和三個(gè)旋轉(zhuǎn)操作完整描述，這些就稱作自由度 (DOF)，使用 FEM 進(jìn)行分析就稱作有限元素分析 (FEA)。 四面單元。紅點(diǎn)代表節(jié)。單元的邊線可以是曲線，也可以是直線 該軟件會(huì)生成控制每個(gè)單元的行為的方程式，其中考慮了每個(gè)單元與其它單元之間的聯(lián)系，這些方程式將響應(yīng)與已知的材料屬性、約束和載荷相關(guān)聯(lián)，接下來(lái)，該程序?qū)⑦@些方程式組織成一大組需同時(shí)求解的代數(shù)方程式，然后求解未知量。例如，在應(yīng)力分析中，解算器找到每個(gè)節(jié)上的位移，然后該程序計(jì)算應(yīng)變，并最終計(jì)算出應(yīng)力。 COSMOSWorks是一個(gè)與 SolidWorks完全集成的設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)，它提供了單一屏幕解決方案來(lái)進(jìn)行應(yīng)力分析、頻率分析、扭曲分析、熱分析和優(yōu)化分析。COSMOSWorks憑借著快速解算器的強(qiáng)有力支持，使得您能夠使用個(gè)人計(jì)算機(jī)快速解決大型問(wèn)題。COSMOSWorks提供了多種捆綁包，可滿足您的分析需要，它節(jié)省了搜索最佳設(shè)計(jì)所需的時(shí)間和精力，可大大縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。 進(jìn)行分析所需的步驟取決于算例類型?？梢詧?zhí)行以下步驟來(lái)完成算例： 1、生成算例并定義其分析類型和選項(xiàng)。網(wǎng)格定義了可供使用的單元類型。 2、如果需要，請(qǐng)為算例定義參數(shù)。參數(shù)可以是模型尺寸、材料屬性、力值或任何其它輸入。 3、定義材料屬性。如果在 CAD 系統(tǒng)中定義了材料屬性，則不需要執(zhí)行這一步,疲勞算例和優(yōu)化算例使用參考的算例來(lái)獲得材料定義。 4、指定約束和載荷。您可以使用參數(shù)而非數(shù)值。疲勞算例和優(yōu)化算例使用參考的算例來(lái)獲得約束和載荷。掉落測(cè)試算例不允許定義在設(shè)定過(guò)程之外指定的約束和載荷。 5、對(duì)于使用曲面的外殼網(wǎng)格，請(qǐng)使用外殼。 6、對(duì)于橫梁網(wǎng)格（結(jié)構(gòu)構(gòu)件）算例，請(qǐng)定義橫梁。 7、對(duì)于混合的網(wǎng)格算例，請(qǐng)定義外殼和實(shí)體。 8、定義全局、零部件和局部接觸設(shè)定。您也可以使用查找相觸面組功能查找接觸面。 9、網(wǎng)格化模型，以便將模型劃分為許多稱作單元的小塊。疲勞算例和優(yōu)化算例使用參考算例中的網(wǎng)格。 10、如果需要，可以定義多達(dá) 100 個(gè)設(shè)計(jì)情形。 11、運(yùn)行算例或設(shè)計(jì)情形。 12、查看結(jié)果。 下面以頭軸為例來(lái)描述在螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中的有限元分析（靜態(tài)）過(guò)程： 1、 定義算例類型為靜態(tài) 2、 定義材料屬性為普通碳鋼 3、 定義約束類型為固定，部位如軸承對(duì)它的約束 4、 劃分網(wǎng)格 5、 定義輸入扭矩和反作用扭矩為872.233N?m 6、 單擊運(yùn)行按鈕讓其進(jìn)行分析 分析結(jié)果如下： 圖6-1有限元靜態(tài)分析結(jié)果應(yīng)力圖 圖6-2有限元靜態(tài)分析結(jié)果應(yīng)變圖 為了更加清楚地看到各點(diǎn)應(yīng)力變化情況，我們使用軟件中的探測(cè)功能對(duì)頭軸取點(diǎn)如下圖： 圖6-3對(duì)頭軸取點(diǎn)探測(cè) 其結(jié)果如下： 圖6-4對(duì)頭軸取點(diǎn)探測(cè)結(jié)果 從上圖可以看出，在軸上各點(diǎn)處的應(yīng)力基本一樣，而在螺栓孔處和靠近軸肩處應(yīng)力變得較大，這是應(yīng)力集中的結(jié)果。通過(guò)應(yīng)力圖6-1可知，從軸的有鍵槽端到有螺栓孔端的應(yīng)力基本是呈直線增大趨勢(shì)，有鍵槽端最小，有螺栓孔端最大；通過(guò)應(yīng)變圖6-2可知，從軸的有螺栓孔端到軸中間，應(yīng)變逐漸變小，在軸肩處達(dá)到最大，從軸肩再到有鍵槽端應(yīng)變又逐漸變小。 7結(jié)論 通過(guò)前期對(duì)畢業(yè)課題的研究與分析，使我對(duì)LS螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、制造等有了新的認(rèn)識(shí)。也通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合，親手設(shè)計(jì)了一款螺旋輸送機(jī)。在遵守前人的經(jīng)驗(yàn)理論和保證其基本功能，現(xiàn)有的技術(shù)手段的同時(shí)，本設(shè)計(jì)在局部地方稍做了一定的修改。畢業(yè)設(shè)計(jì)基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書(shū)的要求。 為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲，回顧整個(gè)畢設(shè)過(guò)程，我覺(jué)得受益匪淺。在對(duì)LS400水平螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，理論與實(shí)際相結(jié)合，加深了理論知識(shí)的理解，實(shí)現(xiàn)了理論在實(shí)際上的應(yīng)用。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)以前學(xué)到的專業(yè)知識(shí)做進(jìn)一步的系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和總結(jié)，比如加深了我對(duì)軸類零件的設(shè)計(jì)和軸承、電機(jī)等零部件選用方法的了解，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也是對(duì)自己的工作和學(xué)習(xí)能力的檢驗(yàn)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中自己充分感受到了實(shí)際工作中的艱辛，但與此同時(shí)，也獲益良多，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使自己鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，也使自己開(kāi)闊了視野，接觸到了更為豐富的理論知識(shí)，也使自己敢于、樂(lè)于與鉆研更高深的知識(shí)，為以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在這次設(shè)計(jì)中，使我對(duì)自己的能力有了更好的了解。重要是在這次設(shè)計(jì)中，鍛煉了本人的毅力、恒心，進(jìn)一步地端正了自己的學(xué)習(xí)和工作態(tài)度，使我意識(shí)到，只有具有了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和虛心的精神才能在學(xué)術(shù)上更上一層樓。 在設(shè)計(jì)中本人認(rèn)真復(fù)習(xí)了有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，螺旋輸送機(jī)是自己原先在課堂上從未接觸的，因此向封立耀指導(dǎo)老師詢問(wèn)和自己查找了許多相關(guān)資料。設(shè)計(jì)過(guò)程中本人曾經(jīng)多次遇到疑難問(wèn)題，但在封老師的認(rèn)真指導(dǎo)和啟發(fā)下，都一一得到了解決，使我能順利地、準(zhǔn)時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)的產(chǎn)品需要通過(guò)使用來(lái)對(duì)其設(shè)計(jì)思路、產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)然，作為設(shè)計(jì)者我認(rèn)為在以下幾個(gè)方面有待改進(jìn)：1、LS型螺旋機(jī)現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)尺寸版本較多，應(yīng)進(jìn)一步統(tǒng)一與完善。例如同一機(jī)型除主要性能參數(shù)外，應(yīng)從用戶使用出發(fā)，對(duì)機(jī)殼、葉片、頭尾軸承型號(hào)及金屬板厚度作出限制和規(guī)范，提高機(jī)組使用壽命；2、通過(guò)一定的措施，取消中間懸掛軸承，以避免中間懸掛軸承處出現(xiàn)的物料堆積現(xiàn)象，從而提高輸送能力；3、應(yīng)根據(jù)輸送不同物料來(lái)配置螺旋葉片材料和相應(yīng)熱處理工藝規(guī)范，克服葉片磨損問(wèn)題，現(xiàn)行LS型螺旋葉片普遍采用的Q235鋼板不能滿足多種輸送材料的要求。由于本人能力限制，設(shè)計(jì)中難免有許多不足之處，希望各位老師同學(xué)予以批評(píng)指正。 參考文獻(xiàn) 【1】孫桓等.機(jī)械原理.高等教育出版社，2001 【2】濮良貴等.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，2001 【3】《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》編委會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，1999 【4】李啟炎．Solidworks 2003三維設(shè)計(jì)教程．機(jī)械工業(yè)出版社，2003 【5】徐灝等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1995 【6】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.New York:McGraw-Hill Book Company,1980 致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從選題，方案論證，到課題的分析以及論文撰寫(xiě)都是在封立耀老師的悉心指導(dǎo)下完成的。封立耀老師常常在百忙之中抽出時(shí)間耐心細(xì)致地指導(dǎo)；對(duì)我遇到的許多問(wèn)題不厭其煩的進(jìn)行講解，和我們?cè)谝黄鸾獯鹞覀兊膯?wèn)題，直至我們弄懂后，方才