水平固定式螺旋輸送機的設計【說明書+CAD】
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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 設 計
題目 水平固定式螺旋輸送機設計
學 院：
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學 號：
專 業(yè)：
年 級：
指導教師：
二0一四 年 五 月
摘要
螺旋輸送機是一種常用的不具有撓性牽引構件的連續(xù)輸送機械，它是利用工作構件即螺旋體的旋轉運動使物料向前運送，是現代化生產和物流運輸不可缺少的重要機械設備之一。螺旋輸送機在國民經濟的各個部門中得到了相當廣泛的應用，主要是用來運送大宗散貨物料，如煤、礦石、糧食、砂、化肥等。螺旋輸送機種類較多、結構差異大、設計參數多，并且各參數之間相互聯系和制約，使得設計和選擇復雜、難度大，尤其是一些主要參數，如果選擇和組合不當，將會嚴重影響螺旋輸送機的生產效率和工作性能。本文以水泥混凝土為主要輸送原料進行螺旋輸送機的相關結構和參數設計。
螺旋輸送機由槽體、轉軸、螺旋葉片、軸承、傳動裝置以及驅動系統(tǒng)組成。本設計中，螺旋輸送機主要是用于玉米粉料的傳送，根據給定的輸送量以及物料的特性分別進行葉片用料實形、螺旋直徑、螺旋轉速等主要參數的設計計算。傳動部分采用電動機帶動傳動鏈，傳動鏈帶動一級減速器、減速器連機體的傳動方式。根據計算得出的主要參數選擇合適的電動機，從而確定鏈輪以及減速器的傳動比，將主要后續(xù)工作引向一級減速器的設計，其中包括主要傳動軸的校核、齒輪的選擇等計算工作。最后根據計算所得的結果整理出安裝尺寸以及裝配圖的繪制。
關鍵詞：電動機；減速器；螺旋葉片；螺旋軸
Abstract
Screw conveyor is a common component does not have traction flexible continuous conveyor,that is,to make use of the components of the rotating spiral movement to forward the delivery of materials,modern production and transport an important and indispensable one of mechanical equipment.Screw conveyor of the various department in the national economy has been a wide range of applications,mainly used to transport bulk cargo materials,such coal,ore,grain,sand,fertilizer,food,etc.. Screw conveyor sort is more, structure, the design parameter of big differences between the parameters, and each interconnected and constraints，It will seriously affect screw conveyor production efficiency and work performance. This text based on cement concrete conveying for main raw material for screw conveyor related structure and parameters design.
Screw conveyor by tub, shaft, spiral leaf, the bearings and drive device and drive systems. This design, screw conveyor is mainly used to transmit, cement according to the given throughput and material properties of the actual shape of blade materials respectively, spiral diameter, spiral speed of such main parameters design calculation. The transmission part adopts motor driving transmission chain, transmission chain drive level 1 reducer, gear reducer the transmission way even. According to the main parameters calculated to choose the appropriate motor, so as to determine the sprocket and gear reducer gear ratios, will mainly follow-up work to level the design of the speed reducer, including main shaft of gear check, selection of computational work. Finally, according to the calculation results installation dimensions and straighten out the assembly drawing.
Keywords： motor reducer helical lobe spiral axis
目錄
1緒論 1
1．1論文的研究背景與意義 1
1．2螺旋輸送機的特點 1
1．3國內外關于該論題的研究現狀 2
1．4 螺旋輸送機的發(fā)展趨勢 2
2 螺旋輸送機的設計與參數選用 2
2．1 螺旋輸送機的結構特點 3
2．2 螺旋輸送機的具體設計步驟 3
2．3 螺旋輸送機的選型 4
2.3.1螺旋輸送機的總體結構形式 4
2.3.2選擇螺旋輸送機的布置形式 4
2．4輸送物料工作機理的分析 5
2．5 螺旋輸送機設計參數的確定 7
2.5.1 原始資料 7
2.5.2螺旋葉片直徑 8
2.5.3螺距 9
2.5.4殼體的內徑 10
2.5.5螺旋軸的軸徑 10
2.5.6螺旋軸的轉速 10
2.5.7傾斜角度 11
2.5.8功率計算 12
3 螺旋輸送機驅動裝置結構設計 13
3.1確定電動機的機型 13
3.2確定減速器的機型 14
3.3確定傳動裝置的傳動比 14
4 螺旋輸送機的機身設計 14
4.1螺旋管軸的設計 14
4.2首端軸承座設計 17
4.2.1前軸的設計及校核 18
4.2.2聯軸器的選擇 19
4.2.3鍵的選擇與校核 20
4.3尾端軸承座設計 20
4.3.1后軸的設計及校核 21
4.3.2軸承的選擇與校核 22
4.4 螺旋葉片的設計 24
4.5進出料口的設計 27
4.6螺旋蓋板的設計 27
4.7螺旋槽的設計 28
4.8螺旋輸送機總裝配 29
5 螺旋輸送機的安裝使用及維護 29
5.1螺旋輸送機的安裝條件 29
5.2螺旋輸送機的使用與維護 30
5.3常見的故障機排除方法 31
結論 32
參考文獻 33
4
水平固定式螺旋輸送攪龍設計
1緒論
1．1論文的研究背景與意義
螺旋輸送機是一種常見的不具有撓性牽引構件的連續(xù)輸送機械，是現代化生產和物流運輸不可缺少的重要機械設備之一。螺旋輸送機的結構簡單，橫截面積小、密封性能好，便于在任何位置加料和卸料，操作安全方便，制造成本低；但動力消耗大，物料易破碎，零件磨損較大。
螺旋輸送機使用的環(huán)境溫度，物料溫度，一般輸送傾角，螺旋輸送機的輸送能力一般在一下，輸送長度。
現在，螺旋輸送機廣泛應用于糧食工業(yè)、建筑材料工業(yè)、機械制造業(yè)、交通運輸業(yè)等國民經濟各部門中。主要用于輸送各種粉狀、粒狀、小塊狀物料，所輸送的散粒物料有谷物、豆類、面粉等糧食產品，水泥、粘土、沙子等建筑材料，鹽、堿類、化肥等化學品，以及煤、焦炭、礦石等大宗散貨。螺旋輸送機不宜輸送易變質的、粘性大的、塊度大的極易結塊的物料。處理輸送散狀物料之外，亦可利用螺旋輸送機來運送各種成件物品。
螺旋輸送機在農業(yè)機械上運用很廣：作為輸送部件或作攪拌、擠壓、揉碎等工序的工作部件；作為固定式或移動式的獨立輸送機具，在打谷場、谷物糧食和飼料倉庫、畜舍等用來運送松散物料。
螺旋輸送機已經成為合理組織成批生產和機械化流水作業(yè)的基礎，是現代化生產的重要標志之一。在我國現代化的發(fā)展和各個工業(yè)部門機械化水平、勞動生產效率的提高中，螺旋輸送機將發(fā)揮更大的作用。它的廣泛應用對于減輕繁重的體力勞動，提高生產效率，實現物料輸送過程的機械化和自動化，都具有重要的現實意義。
1．2螺旋輸送機的特點
1、機構相對比較簡單，成本較低。
2、工作可靠，維護管理簡便。
3、尺寸緊湊，斷面尺寸小，占地面積小。
4、能實現密封輸送，有利于輸送易飛揚的、熾熱的以及氣味強烈的物料，可減 少對環(huán)境的污染，改善港口工人的作業(yè)條件。
5、裝載卸載方便。水平輸送機可在其輸送線路上的任一點裝載卸載
6、能逆向輸送，也可以使輸送機同時向兩個方向輸送物料，即集向中心或者是 遠離中心。
7、單位能耗較大。
8、物料在輸送過程中易于研碎及磨損，螺旋葉片和料槽的磨損也較為嚴重。
1．3國內外關于該論題的研究現狀
螺旋輸送機是一種常見的不具有撓性牽引構件的連續(xù)輸送機，現在已經成為合理組織成批生產和機械化流水作業(yè)的基礎，是現代化生產和機械化流水作業(yè)的基礎，是現代化生產的重要標志之一。在我國現代化的發(fā)展和各工業(yè)部門機械化水平、勞動生產率提高中，螺旋輸送機將發(fā)揮更大的作用。但是其輸送效率卻比較低，現在對于螺旋輸送機存在的輸送效率問題，越來越來受到各界的重視，而且國外也有了很多的研究成果。在國內的研究成果相對于國外來比較，研究成功還比較少，還不是很先進。
1．4 螺旋輸送機的發(fā)展趨勢
縱觀螺旋輸送機的發(fā)展歷程，可以預見未來的發(fā)展方向主要有以下幾個方面：
1、大運量、高速度、長使用壽命。高速度即意味著高生產率，減少單位時間生 產成本，磨損是限制螺旋輸送機使用壽命的主要原因，減少物料與螺旋之間 的摩擦系數，增加螺旋軸的耐磨性，改善物料的性能，可以較大程度提高輸 送機的使用壽命。
2、低能源消耗以及降低能量消耗，螺旋輸送機的能源絕大部分都消耗在摩擦損 失上。因此降低能源消耗是研究和設計螺旋輸送機亟待解決的難題和研究方 向。
3、智能化發(fā)展，未來的螺旋輸送機應與電腦密切聯系耆老，適合程序控制、智 能操作。物料的裝卸、機器安裝與維護都應能實現智能化管理。
4、空間可彎曲輸送。未來克服水平和垂直螺旋輸送機由于結構上的限制而只能 直線輸送的不足，近年來出現了可彎曲螺旋輸送機，彈簧輸送機等。另外其 他各種輸送機也應為了實現空間、可彎曲輸送機研制新的機型。
5、組合復合化輸送，向著大型化發(fā)展。使用螺旋輸送機，結合各種連續(xù)輸送機 械，來完成復雜的物料輸送。大型化包括大輸送能力、單機長度和大輸送傾 等方面。
6、擴大使用范圍。目前螺旋輸送機的使用范圍受到限制，要擴大其使用范圍， 研究能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質的環(huán)境中工作的， 以及能在輸送熾熱、易爆、易結團、粘性物料的螺旋輸送機。
7、環(huán)保意識設計，減少污染，實現綠色設計的目標。傳統(tǒng)的連續(xù)運輸機械是敞 開狀態(tài)下輸送物料的，在輸送粉料、顆粒狀物料時，物料散落飛揚，嚴重影 響周圍的環(huán)境，特別是在輸送水泥、化肥、礦石、煤炭、谷物等粉末易飛揚 物料時尤顯嚴重。為了解決這個問題，人們應當提前研制多種形式的環(huán)保型 輸送機，而螺旋輸送機對于解決這個難題，無疑具有很大的優(yōu)勢和發(fā)展空間。
2 螺旋輸送機的設計與參數選用
2．1 螺旋輸送機的結構特點
螺旋機適宜輸送粉狀。顆粒狀、小塊狀物料，不宜輸送易變質、粘性大、易結塊的物料，螺旋機適宜水平和小傾角（150）布置。
螺旋輸送機主要分為水平和垂直螺旋輸送機，可沿水平、傾斜或者垂直方向上輸送物料，這兩種機型也是最常見的。螺旋輸送機根據結構可分為雙螺旋輸送機和單螺旋輸送機。后者使用較多。螺旋輸送機的安裝方式有固定式和移動式兩種，大部分螺旋輸送機采用固定式。本設計為水平固定式螺旋輸送機。
高速螺旋輸送機（圓周速大于2.8m/s）的螺旋，一般直徑大于250mm，長度大于1500mm，工作速度為3.5~6m/s。根據設計要求可知本設計采用低速螺旋輸送機。
其主要部件的特點有：
1、頭部和尾部的軸承均布置在殼體外，安裝和維修都很方便，同時避免粉塵進 入軸承中。
2、螺旋軸的前、后節(jié)螺旋葉片為疏、密兩種螺距，有效防止堵管。俗稱“吃的 少，吐得快”。葉片的高精度制作保證了物料輸送時充滿罐體。螺旋軸的尾 節(jié)處采用反螺旋結構，這樣能夠有效的防止物料在出料口堆積，保證出料順 暢。
3、螺旋輸送機連接方式采用銷軸連接代替螺栓連接，強度大，安裝方便，橫截 面積小，對物料阻力小。
4、采用優(yōu)質進口高強耐磨鋼制作的連續(xù)式螺旋葉片，制作成形后螺距誤差小于 5mm且葉片表面光滑，保證了物料輸送的均勻、穩(wěn)定性。從而保證了物料計量 的重復精度。
5、螺旋輸送機進料口與水泥艙口連接方式分為：球鉸法蘭剛性連接和吊掛加防 水帆布軟連接兩種形式。可視設備拆裝頻繁程度決定接口形式。
2．2 螺旋輸送機的具體設計步驟
1、根據輸送條件和要求選擇合適類型的螺旋輸送機。
2、根據具體的輸送要求計算螺旋直徑，選擇螺旋類型和布置形式。
3、計算輸送功率并依此選擇合適的電動機和減速器等驅動裝置。
4、根據具體的輸送要求選擇合適的傳動裝置。
5、根據設計手冊選擇合適參數確定輸送機的外形和尺寸。
6、確定螺旋輸送機長度組合及各節(jié)重量。
7、選擇合理的密封和潤滑方式。
8、確定合理的維修和保養(yǎng)方案。
9、繪制螺旋輸送機的總裝圖和部分重要的零件圖。
2．3 螺旋輸送機的選型
設計螺旋輸送機系統(tǒng)時，往往需要考慮以下的問題：
1、合理的裝載方式，提出給料裝置和卸料裝置的要求
2、輸送機路線上輸送機之間的相互關系，啟動順序是受料的輸送機先驅動，停
車順序是給料的輸送先停機，當各螺旋輸送機的參數（如長度，驅動裝置） 不同時，通過這一關系可以提出啟動時間和停機時間的要求。
3、不能滿足上述的啟動和停機順序的要求時，需要考慮在螺絲旋輸送機間增設 緩沖倉以提高系統(tǒng)的適應能力和系統(tǒng)的運轉率。
4、環(huán)保要求。對于粉塵大的情況，要考慮采用密封輸送或者設置必要的除塵設 備。
5、與相同規(guī)格的輸送機相比，相同規(guī)格的機型，其重量約輕30%。
6、零部件的標準化和通用化及易損件的供貨可能性。
2.3.1螺旋輸送機的總體結構形式
根據設計要求（輸送物料為玉米粉）我們選擇螺旋輸送機，傾角為零度，即水平輸送，如圖1：
圖1 螺旋輸送機的總體結構
由于螺旋輸送機輸送的距離較短，因此不設中間吊掛軸承來支持內軸旋轉，其基本構件有：驅動裝置，進料口，旋轉螺旋軸，殼體，出料口，清料口。
2.3.2選擇螺旋輸送機的布置形式
在布置一臺水平安裝的螺旋輸送機是，如果條件允許最好將驅動裝置安放在出料端的位置，因驅動裝置及出料口裝在頭節(jié)（有止推軸承）時較為合理，可使螺旋管軸處于受拉狀態(tài)。另外各個螺旋節(jié)（頭節(jié)、中間節(jié)、尾節(jié)）的布置次序最好遵循按螺旋節(jié)長度的大小依次排列和把相同規(guī)格的螺旋節(jié)排列在一起的原則，這樣給設計、制造和訂貨帶來很大的方便。
在總體布置是還應注意不要使支撐底座或出料口布置在機殼接頭的法蘭處，進料口也不應該布置在機蓋接頭處及懸掛軸承上方。
水平螺旋輸送機根據螺旋的旋向、螺旋軸的旋轉方向以及裝料口與卸料口位置等的不同，有6種常見的布置形式：
圖2 螺旋輸送機的布置形式
根據具體實際的輸送要求選擇第三種布置形式。
2．4輸送物料工作機理的分析
設螺旋為標準的等螺距、等直徑、螺旋面升角的單頭螺旋。以距離螺旋軸線處的物料顆粒M作為研究對象，進行運動分析如圖4
圖3 螺旋面作用在物料顆粒上的力
與螺旋面得法線方向偏離了角。角的大小由物料對螺旋面的摩擦角及螺旋面的表面粗糙程度決定的，對于一般熱壓或用冷軋鋼板拉制的螺旋面，可忽略其表面粗糙程度對角的影響，可認為。P力可分解為法向分力P1和P2。物料顆粒M在P力作用下，在料槽中進行著一個復合運動，即沿軸向移動，又沿徑向旋轉，如圖5，既有軸向速度V1，又有圓周速度V2，其合成速度為V。
圖4 物料的運動速度
當螺旋體以角速度W繞軸回轉時，若在螺旋葉片任一半徑r的O點處有一物料顆粒M，則物料顆粒M的運動速度可有上圖的速度三角形求解。葉片上O點的線速度Vo=r*W,就是物料顆粒M牽連運動的速度，可用矢量OA表示，方向為沿O點回轉的切線方向；物料顆粒M相對于螺旋面相對滑動的速度，平行于O點的螺旋切向方向，可用矢量AB表示。當不考慮葉片摩擦時，則物料顆粒M絕對運動的速度Vn應是螺旋面上O點的法線方向，可用矢量OB表示。由于物料與葉片有摩擦，物料顆粒M自O點的運動速度V進行分解，則可以得到物料顆粒自O點的運動速度V的方向應與法線偏轉與摩擦角，現對V進行分解，則可以得到物料顆粒自O點移動的軸 向速度V1和圓周速度V2。因此V1就是料槽中的阻滯和干擾。
根據物料顆粒M的運動速度圖的分析，物料軸向移動的速度為：
所以（1）式又可寫成：
式中：S——螺旋螺距（mm）；
n——螺旋轉速（r/min）；
f——物料與葉片間的摩擦系數，f=tg,為葉片與物料的摩擦角；
——螺旋升角。
據此可得出物料在料槽內軸向移動速度V1和圓軸速度V2隨半徑r而變化的曲線圖（圖5）
圖5 螺距一定時V1、V2變化曲線
由圖6可見，V2在半徑長度范圍內是變化的，因此，物料在螺旋內的移動過程是要產生相對滑動的，靠近螺旋軸的物料的V2比外層的大，而V1卻比外層的要小；反之，靠近螺旋外側的物料V1大、V2小。這將使內層的物料較容易隨螺旋軸轉動，因而產生一個附加的物料流對物料運動的影響并不顯著。但是，當超過一定的轉速時，物料就會產生垂直于輸送方向的跳躍的翻滾，起攪拌而不起軸向的推進作用。這不僅會降低物料的輸送效率，加速設備構件的磨損，而且會增加螺旋功率的消耗。因此威力避免這種現象的產生，螺旋的轉速不得超過它的臨界轉速。
2．5 螺旋輸送機設計參數的確定
2.5.1 原始資料
輸送物料為粉狀玉米，輸送量為，輸送距離，螺旋直徑，螺距，螺旋軸轉速，連續(xù)工作制。
查資料可知：玉米粉的松散密度為故。
由于輸送距離較短，故采用GX型螺旋輸送機。
2.5.2螺旋葉片直徑
螺旋葉片直徑是螺旋輸送機的重要參數，直接關系到輸送機的生產量和結構尺寸。一般根據螺旋輸送機生產能力、輸送物料類型、結構和布置形式確定螺旋葉片的直徑。
螺旋葉片直徑為：
式中：Q------輸送量，t/h;
K------物料特性系數，查表得K=0.0490；
------填充系數，查表得=0.25~0.35，故取=0.30；
C------傾角系數，查表得C=1.0。
物料的綜合特性系數為經驗值。一般來說,根據物料的性質，可將物料分為4類，1類為流動性好較輕且無磨啄性的物料；第2類為無磨啄性但流動性較第1類較差的物料；第三類為粒度尺寸及流動性同第2類接近，但磨啄性較大的物料；第4類為流動性差且磨啄強烈的物料。玉米粉的經驗系數見下表。
表2 玉米粉的經驗系數
物料的粒度
物料的磨琢性
物料
填充系數
螺旋面形式
特性系數
K
綜合系數
A
粒狀
半磨琢性
谷物、木屑、泥煤
實體螺旋面
0.0490
50
表3 傾角系數表
傾斜角度
C
1.0
0.9
0.8
0.7
0.65
所以
按上式計算得出的D值應圓整為下列標準直徑：
150、200、220、250、300、400、500、600mm。
故取D=220mm，符合設計要求。
2.5.3螺距
螺距不僅決定著螺旋的升角，還決定著在一定填充系數下物料運行的滑移面，所以螺距的大小直接影響著物料的輸送過程。輸送量Q和直徑D一定時，螺距改變，物料運動的滑移面隨著改變，這將導致物料運送速度分布的變化。通常螺距應滿足下列兩個條件：螺旋面與物料的摩擦關系：速度各分量間的適當分布關系。
通?？砂聪率接嬎懵菥啵篠=D
對于標準的輸送機，=0.8~1.0，當傾斜布置或輸送物料流動性較差時0.8，當水平布置時=0.8~1.0，實體式螺旋=1。
故
2.5.5殼體的內徑
根據實際生產經驗，殼體內徑的經驗公式：。所以=245mm
選擇無縫鋼管219mm,厚度t=6mm。
2.5.4螺旋軸的軸徑
螺旋軸徑的大小與螺距有關，因為兩者共同決定了螺旋葉片的升角，也就決定了物料的滑移方向及速度的分布，所以應從考慮螺旋面與物料的摩擦系數以及速度個分量的適當分布來確定最合理的軸徑與螺距之間的關系。
根據物料的運動分析，可知要保證物料在料槽中的軸向移動，螺旋軸徑處的軸向速度V1要大于0，即螺旋內升角，又因為。所以螺距與軸徑之間的關系必須滿足的條件之一是：。
實踐證明，對于大多數螺旋輸送機來說，一般其螺旋體得結構均能滿足第一個條件的要求，但對螺旋體直徑較小（例如D=100mm）的螺旋輸送機來說，其α2不一定能滿足第一個條件的要求，因而在確定較小直徑螺旋體得S和d時，必須進行這項驗算工作。
軸徑與螺距的關系還應滿足的第二個條件是：螺旋軸徑處得軸向速度v1要大于圓周速度v2,即v1> v2。整理得：
根據計算，當f取0.3，S=(0.8-1.0)D時，；當f值增加時，d/D的值還要增加。也就是說，根據上式計算出的軸徑相當大，這勢必降低有效輸送截面，為了保證足夠的有效輸送截面從而保證輸送能力，就得加大結構，使得輸送機構粗大笨重，成本增加。所以，螺旋軸徑與螺距的關系應是輸送功能與結構的綜合，在能夠滿足輸送要求的前提下，應盡可能的使結構緊湊。由于螺旋輸送機的填充系數較低，只要保證靠近葉片外側的物料具有較大的軸向速度，且軸向速度大于圓周速度即可。
推薦的軸徑計算公式：d=（0.2~0.35）D
計算得出d=50~87.5mm，故取d=70mm。此為無縫鋼管的外徑，根據生產經驗，鋼管厚度定為t=6mm時，能夠滿足輸送要求，不會產生彎曲變形。
2.5.5螺旋軸的轉速
螺旋軸的轉速對輸送量有較大的影響。一般來說，螺旋軸的轉速加快，輸送機的生產能力提高，轉速過小則使得輸送機的輸送量下降，但轉速也不宜過高，因為當轉速超過一定的極限值時，物料會因為離心力過大而外拋，以致無法輸送。所以還需要對轉速進行一定限定，不能超過一極限值。
即：
式中：A------表示物料綜合系數，見表三，取A=50；
故：
按上式計算的轉速n應圓整為下列轉速：
20、30、35、45、60、75、85、90、120、150、190 r/min
故取n=85r/min。
2.5.6校核填充系數
物料在料槽中的填充系數對物料的輸送和能量的消耗有很大的影響。當填充系數較小的時候，物料堆積高度較低，大部分的物料靠近螺旋外側，因而具有較高的州軸向速度，物料在輸送方向上的運動要比圓周方向上顯著的多，運動的滑移面幾乎平行于輸送方向，這時垂直與輸送方向的附加物料流減弱，能量消耗降低；相反，當填充系數較高時，物料運動的滑移面很陡，其在圓周方向的運動將比輸送方向的運動強，這將導致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，填充系數適當取小值較有利，一般取。此時，傾斜角度的大小對填充系數也有一定的影響。
用螺旋葉片直徑D及轉速n圓整后的數值，對填充系數進行驗算：
查表可知填充系數的的取值范圍為：，故滿足要求。
2.5.7傾斜角度
螺旋輸送機的傾斜角度對于螺旋輸送機輸送過程的生產率和功率消耗都有影響，一般它是以一個影響系數的形式來體現的。傾斜輸送系數見表4。螺旋輸送機輸送能力將隨著傾斜角度的增加而迅速降低的，同時，螺旋輸送機布置時傾斜角度也將影響物料的輸送效果。另外傾斜角度的大小還會影響填充系數。
傾斜角度越大，允許的填充系數越小，螺旋輸送機的輸送能力越低。因此，在滿足使用條件的前提下，螺旋輸送機盡量避免傾斜布置，而最好采用水平布置；若工藝需要采用用傾斜布置，為了提高輸送效率，傾斜角度也不宜過大，一般傾斜角度。若一級不能滿足要求，可采用多級傾斜布置，以減少損失。因此，在滿足使用條件的前提下，在此選用的水平布置，提高輸送效率，即傾斜角度為零。
2.5.8功率計算
螺旋輸送機的驅動功率，是用于克服在物料輸送過程中的各種阻力所消耗的能量，主要包括以下幾部分：①使被運物料提升高度H（水平或傾斜）所需的能量；②被運物料對料槽壁和螺旋面的摩擦所引起的能量消耗；③物料內部顆粒間的互相摩擦所引起的能量消耗；④物料沿料槽運動造成止推軸承處得摩擦引起的能量消耗；⑤中間軸承和末端軸承處的摩擦引起的能量消耗。
克服以上阻力螺旋輸送機所需軸功率可按下式確定：
式中：
H------螺旋輸送機傾斜布置時在垂直平面上的投影高度，H=0；
L------螺旋輸送機水平投影長度，L=5.6mm；
ω------物料阻力系數，見表5，取ω=1.2
表4 玉米粉的阻力系數
物料特性
典型物料
ω
干的、無磨啄性
糧食、谷物、鋸木屑、面粉
1.2
故
電動機驅動功率：
式中：------表示功率儲備系數，一般取為1.2~1.4；
------電動機傳動效率，，一般為了方便取以0.7計算。
故
3 螺旋輸送機驅動裝置結構設計
3.1確定電動機的機型
選擇電動機應綜合考慮的問題：
1.根據機械的負載性質和生產工藝對電動機的啟動、制動、反轉、調試以及工作 環(huán)境等要求，選擇電動機類型及安裝方式。
2.根據負載轉矩，速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，并考慮電動機的溫升限 制、過載能力和啟動轉矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風方式。所選電動 機功率應大于計算所需功率，按靠近的功率等級選擇電動機，負載率一般取為 0.8~0.9。過大的備用功率會使電動機效率降低，對于感應電動機，其功率因 數將變壞，并使電動機最大轉矩校驗強度的生產機械造價提高。
3.根據使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃 易爆氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結構型式。
4.根據企業(yè)的電網電壓標準，確定電動機的電壓等級和類型。
5.根據生產機械的最高轉速和對電力傳動調速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及 機械機構的復雜程度，選擇電動機額定轉矩。
所需的電動機的輸出功率為：
上式中：------負載功率;
K------工作情況系數，取為1.35，見表6；
------減速器效率；
P------計算功率。
表5 工作情況系數
原動機種類
工作條件
負荷性質
電動機
穩(wěn)定
中等沖擊
大的沖擊
斷續(xù)3h/d
0。8
1。0
1。35
8~10h/d
1。0
1。2
1。5
24h/d
1。2
1。35
1。6
故：
根據設計要求選擇Y系列三相異步電動機，型號為：YJ90S-4。額定功率為1.1kw，額定電流為2.7A，額定轉速為1415r/min，效率為0.78，功率因數為0.78，額定轉矩為2300N.m。
3.2確定減速器的機型
現在我采用一種新型減速機-擺線針輪減速機。
擺線針輪減速機采用擺線針齒嚙合、行星式傳動原理，所以通常也叫行星擺線減速機，行星擺線針輪減速機可以廣泛的應用于石油、環(huán)保、化工、水泥、輸送、紡織、制藥、食品、印刷、起重、礦山、冶金、建筑、發(fā)電等行業(yè)，做為驅動或減速裝置，該機分為臥式、立式、雙軸型和直聯型等裝配方式。其獨特的平穩(wěn)結構在許多情況下可替代普通圓柱齒輪減速機及蝸輪蝸桿減速機，因此，行星擺線針輪減速機在各個行業(yè)和領域被廣泛的使用，受到廣大用戶的普遍歡迎。當輸入軸帶著偏心套轉動一周時，由于擺線輪上齒廓曲線的特點及其受針齒輪上針齒限制之故，擺線輪擺線針輪減速機 的運動成為既有公轉又有自轉的平面運動，在輸入軸正轉周時，偏心套亦轉動一周，擺線輪于相反方向轉過一個齒從而得到減速，再借助W輸出機構，將擺線輪的低速自轉運動通過銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉速。
〇高速比和高效率單級傳動 〇結構緊湊體積小由于采用了行星傳動原理，輸入軸輸出軸在同一軸心線上，使其機型獲得盡可能小的尺寸。〇運轉平穩(wěn)噪聲低擺線針齒嚙合齒數較多，重疊系數大以及具有機件平衡的機理，使振動和嗓聲限制在最小程度。〇使用可靠、壽命長因主要零件采用軸承鋼材料，經淬火處理（HRC58～62）獲得高強度，并且，部分傳動接觸采用了滾動摩擦，所以經久耐用壽命長。
因主要零件是采用軸承鋼淬火處理 （HRC58-62），再精磨而成，且擺線齒與針齒套嚙合傳遞至針齒形成滾動磨擦付，磨擦系數小，使嚙合區(qū)無相對滑動，磨損 極小，所以經久耐用。
〇設計合理，維修方便，容易分解安裝，最少零件個數以及簡單的潤滑，使擺線針輪減速機深采用戶的信賴。
因此按照工作條件和設計要求，選擇腳板式臥裝雙軸擺線針輪減速機BWY22-17-55型減速器，公稱傳動比為17，高速軸許用功率為5.5kw.
3.3確定傳動裝置的傳動比
由選定的電動機滿載轉速和工作機轉速可得傳動裝置的傳動比為:
由于選用的事標準減速器，所以傳動比是17，所以修改工作機轉速為。校核
在推薦范圍內，填充系數滿足要求。
查看《運輸機械設計選用手冊下》可知：驅動裝置型號為：YJ90S-4。
4 螺旋輸送機的機身設計
4.1螺旋管軸的設計
螺旋管軸一般由無縫鋼管制成，直徑常取為40~90mm。在空心軸的連接處需要實心軸端。
軸的材料采用45號鋼，查機械設計手冊可知：
硬度為217~255HBW 扭轉疲勞強度
抗拉強度 許用疲勞應力
屈服點 靜應力
彎曲疲勞強度 脈動應力
實心軸伸入無縫鋼管約150mm，端部焊接高度約為8mm，然后用螺栓固定。伸入軸和鋼管之間為過盈配合。
下面是關于螺旋管軸的設計計算：
圖6
管軸外徑為89mm，內徑為77mm，長度為5540mm。軸上所承受的物料總重為：。
下面作軸的計算簡圖：
圖7
利用平衡方程求得：
下面作彎矩圖，在距A點x處的D點截斷，取左半軸研究：
圖8
在距離A點為x處的彎矩為：
可知在處，彎矩達到最大，
作軸的彎矩圖如下：
圖9
作扭矩圖如下：
圖10
作軸的當量彎矩圖如下：
圖11
在B點達到最大值
式中為應力校正系數，扭轉剪應力為脈動循環(huán)變應力時取為0.59。
校核鋼管的強度：
進行校核時，通常只校核該軸上承受的最大當量彎矩的強度，即危險剖面C的強度。
故 故安全。
4.2首端軸承座設計
首端軸承座裝配圖如下：
圖12
4.2.1前軸的設計及校核
材料：采用45號鋼調制處理，查表得 系數C=112
計算軸的最小直徑：
查閱機械設計手冊，由選定的ZQ型減速機可知其輸出軸軸伸的直徑D=55mm,L=85mm。由于螺旋軸和減速機之間用聯軸器連接，可知：
前軸端的軸伸 。
因為聯軸器靠軸肩定位，軸肩圓整為整數值，軸段2上安裝軸承端蓋，所以，。
軸段3上安裝軸承，選用雙列圓錐滾子軸承，故，。軸段4上安裝前軸座，故，。
軸段5深入螺旋管軸100mm和管軸之間為過渡配合，所以，，軸端和管軸之間焊接固定，在距離管軸左側20mm處用螺栓固定，并且螺栓和鋼管之間的螺栓孔之間焊接固定，在距離螺栓42mm處用同一型號的螺栓固定，并且焊接固定。同時兩個螺栓之間的夾角成90度。
校核該軸：
圖13
作扭矩圖為：
圖14
校核該軸的強度：
式中為抗扭截面模量，它也只與截面尺寸有關。
4.2.2聯軸器的選擇
聯軸器是聯接兩軸或軸與回轉件，在傳遞運動和動力過程中一同回轉而不脫開的一種裝置。此外，聯軸器還可能具有補償兩軸相對位移、緩沖以及安全防護等功能。聯軸器一般有兩個半聯軸器和鍵聯接組成，半聯軸器與主、從動軸通常采用鍵連接。根據工作情況可選擇雙排鏈鏈條聯軸器，特點是：結構簡單，重量輕，工作可靠，壽命長，容易拆卸，維護方便。且有少量補償兩軸相對偏移性能，用于高溫、潮濕、多塵條件下，允許兩軸有較大的安裝偏差，允許正反轉，但不宜用于啟動頻繁，正反轉變化多的地方。
計算聯軸器所需的轉矩：
式中：T------理論轉矩
------驅動功率
n------工作轉速
------動力機系數，查表取為1.0
K------工況系數，查表取為1.5
------啟動系數，查表取為1.0
------溫度系數，查表取為1.2
------公稱轉矩
所以：
選用聯軸器型號為：GL7，材料40Cr，調質處理，齒面硬度大于220HB
其基本參數如下：
，由于安裝罩殼，許用轉速，軸孔直徑，軸孔長度L=112mm，，鏈號12A，鏈條節(jié)距p=19.05，齒數Z=18，轉動慣量J=0.012。
雙排滾子鏈鏈條聯軸器的許用兩軸相對位移：
徑向位移：
軸向位移：
角位移：
4.2.3鍵的選擇與校核
因為，查機械設計手冊，選擇鍵為： 平鍵
許用擠壓應力，許用剪應力。
許用應力
聯接工作 方式
被聯接零件材料
不同載荷性質的許用值
靜載
輕微沖擊
重沖擊
靜聯接
鋼
125~150
100~120
60~90
鑄鋼
70~80
50~60
30~50
動聯接
鋼
50
40
30
120
90
60
表6 不同載荷性質的許用值
校核：
式中：d------軸的直徑
------鍵與轂的接觸高度，
h------鍵的高度
l------鍵的長度
滿足，所選鍵為：。
通過聯軸器聯接的另一端與其相同，因此選用相同型號的鍵聯接。
4.3尾端軸承座設計
尾端軸承座裝配圖如下：
圖15
4.3.1后軸的設計及校核
材料：采用45號鋼調制處理，查表得 系數C=112
計算軸的最小直徑：
軸段1深入螺旋管軸100mm和管軸之間為過渡配合，所以，，軸端和管軸之間焊接固定，在距離管軸右側20mm處用螺栓固定，并且螺栓和鋼管之間的螺栓孔之間焊接固定，在距離螺栓36mm處用同一型號的螺栓固定，并且焊接固定。同時兩個螺栓之間的夾角成90度。
軸段2上安裝后軸座，故，。
軸段3上安裝調心球軸承，故，。
校核該軸：
圖16
作扭矩圖：
圖17
校核該軸的強度：
故安全。
4.3.2軸承的選擇與校核
首先計算軸承處受力：
電動機加減速器的重量為，機殼加螺旋軸的重量為。
受力分析如圖所示：
圖18
B處為深溝球軸承，C處為外球面球軸承。
列平衡方程：
得：
B處軸承的校核：
前端軸徑d=65mm，轉速n=88r/min，徑向載荷，軸向載荷，要求壽命10年，約為。
選擇雙列圓錐滾子軸承，查表試選軸承代號為：352213X2。
d=65mm D=120mm B=70mm =220kN =365kN
e=0.37
計算當量動載荷：
因為
所以：
軸承轉速大于10r/min，按照額定動載荷選擇軸承
故 滿足要求。
計算當量靜載荷：
滿足要求。
C處軸承的校核：
前端軸徑d=65mm，轉速n=88r/min，徑向載荷，軸向載荷，要求壽命10年，約為。
首先根據要求選擇調心球軸承，查表試選軸承代號1311。
d=55mm B=29mm D=120mm
計算當量動載荷：
因為
所以：
軸承轉速大于10r/min，按照額定動載荷選擇軸承
故 滿足要求。
計算當量靜載荷：
滿足要求。
軸承密封與潤滑方式：
軸承的密封采用非接觸式密封，利用擋油環(huán)密封，轉動件與固定件不接觸，可以防止灰塵或其他雜質進入軸承，并防止軸承內潤滑油的流失。從潤滑和散熱效果來看，油潤滑較好，所以采用油潤滑。放油孔采用螺塞以及封油墊密封。
4.4 螺旋葉片的設計
⑴螺旋葉片一般由鋼板沖壓而成，然后將它們焊接在無縫的鋼管上，且在各葉片間加以焊接，其厚度?？蓞⒖急?選取。
表7 螺旋面厚度
輸送物料
谷物
煤、建筑材料、礦石等
⑵螺旋的旋向、頭數與母線
螺旋軸上的螺旋葉片有左旋與右旋兩種，物料的輸送方向是由螺旋的旋向與螺旋軸的轉向所確定的。螺旋頭數可以是單頭、雙頭或三頭的，多頭螺旋主要用于需要完成攪拌及混合作業(yè)的輸送裝置中。螺旋面的母線通常是采用垂直于螺旋軸線的直線，采用這種螺旋葉片形式的螺旋稱為標準形式螺旋。
以輸送物料為目的的螺旋輸送機應首選考慮采用標準形式的右旋單頭螺旋。
⑶螺旋葉片的形狀
螺旋葉片有實體、帶式、葉片式、齒輪式等四種形狀，如下圖所示，應根據被輸送物料的種類、特性進行選用。實體式螺旋是最常用的形式，適用于流動性好的、干燥的、小顆粒或粉狀的物料；帶式螺旋適用于塊狀物料或具有一定粘性的物料；葉片式與齒形式螺旋適用于輸送容易被擠緊的物料，另外，如果水平螺旋輸送機有對物料進行攪拌、松散等工藝要求，應考慮選用葉片式或齒形式螺旋。
根據所運輸的物料，我們選用實體式螺旋。
下圖為螺旋面的形狀：
圖19 螺旋形狀
A)實體式 B)帶式 C）葉片式 D）齒形式
根據實際情況，綜合考慮，我們選用水平螺旋輸送機，標準形式的實體式螺旋面的右旋單頭螺距。其適用于水平或傾斜的（傾斜角不大于）需要連續(xù)地輸送粉狀和小塊狀如煤粉、水泥、砂、谷類及煤塊等不易粘結的散狀物料的場合，其工作環(huán)境在范圍內，輸送物料的溫度應低于2000℃，輸送長度不超過40m。
⑶螺旋葉片的相關系數
螺旋直徑與螺距：
前面已經對其進行了計算，D=220mm，S=220mm。
螺旋升角：
螺旋升角可以根據螺紋升角公式計算出來：
在計算螺旋內升角時，d等于螺旋軸直徑；當計算螺旋外升角時，d等于螺旋直徑；當計算螺旋葉片中間的升角時，d則等于（d+D）/2。
螺旋葉片的內升角為：
螺旋葉片的外升角為：
螺旋葉片中間處的螺旋升角為：
葉片與物料之間的摩擦系數與摩擦角：
查閱相關資料得螺旋葉片與玉米粉的摩擦系數可取為f=0.2，所以其摩擦角為：。
螺旋葉片的下料方法：
螺旋葉片常采用簡易制造法，即用1.5~4.0mm厚的薄鋼板沖壓或剪切成帶缺口的圓環(huán)，將圓環(huán)拉制成一個螺距的葉片，然后將若干個單獨的葉片經焊接或鉚接與螺旋軸形成一個完整的螺旋葉片。
實體式葉片展開圖如下：
圖20 螺旋葉片下料尺寸
如圖，圓環(huán)的尺寸（下料尺寸）用下面的公式計算：
式中：R------圓環(huán)外圓直徑
r------圓環(huán)內圓直徑
------圓環(huán)的缺角
L------一個螺距葉片外螺旋線的長度
------一個螺距葉片內螺旋線的長度
故：
代入上式中：
4.5進出料口的設計
本螺旋輸送機的進出料口選擇方形進出料口，材料選用Q235碳素結構鋼。其具體尺寸結構如下：
圖21
4.6螺旋蓋板的設計
本設計中設計了3塊螺旋蓋板，采用Q235-A材料，厚度為5mm。
外形尺寸如下：
螺旋蓋板1：
圖22
螺旋蓋板2：
圖23
螺旋蓋板3：
圖24
4.7螺旋槽的設計
管槽是螺旋輸送機的承載部件，同螺旋面一樣，其厚度根據螺旋的直徑大小及被輸送物料的特性選取，一般用厚度為2~8mm的薄鋼板制成。本設計中取其厚度為5mm。料槽的內徑應稍大于螺旋的直徑，兩者之間應有一定的間隙，一般為7~10mm，為減少物料的磨碎及功率消耗，要求提高螺旋和料槽的尺寸精度，應盡量減少其間隙。故本設計取其間隙為8mm。
螺旋槽總裝配圖如下：
圖25
4.8螺旋輸送機總裝配
總裝配圖如下：
圖26
5 螺旋輸送機的安裝使用及維護
5.1螺旋輸送機的安裝條件
本設計中螺旋輸送機的安裝形式為：地面支撐安裝。
螺旋機安裝的正確性是以后使用情況良好的先決條件之一，其在使用地點的安裝必須妥善地進行，并滿足技術條件的要求。
1．螺旋機安裝基礎至少應在螺旋機正式安裝以前20天澆灌完成,該基礎應能可靠地支承輸送機并保證不同地基過小而發(fā)生螺旋機下沉和額外的變化,保證螺旋機在運轉時具有足夠穩(wěn)定性。
2．螺旋機在安裝以前必須將那些在運輸中或卸箱時粘上的塵垢的機件加以清洗。
3．相鄰機殼法蘭石應連接平整、密合，機殼內表面接頭處錯位偏差不超過2mm。
4．機殼法蘭間允許墊石棉調整機殼和螺旋長度的積累誤差。
5．螺旋體外徑與機殼間的間隙應符合表5－1規(guī)定，最小間隙不得少于表中規(guī)定 數值的60%，需要大間隙，按用戶要求制作。
表8 螺旋體外經與機殼間的間隙應 單位（mm）
螺旋公稱直徑D
100
160
250
315
400
500
630
800
1000
1250
間隙
6
10
12.5
15
20
6. 螺旋機主軸與減速電器的同軸度應符合GB1184-80《形狀和位置工差,未注公 差的規(guī)定》附表4中10級的規(guī)定。
7. 螺旋機的各底座在機殼裝妥后，均應使之著實后再擰緊地腳螺釘。
8. 所有聯結螺栓均應擰緊至可靠的程度。
9．進出料口現場安裝應使進出料口的法蘭支承面與螺旋機的本體軸線平行，與 相連接的法蘭應緊密貼合，不得有間隙。
10．螺旋機裝妥后應檢查各存油處是否有足夠潤滑油，不夠則加足之，其后進行 無負載試車；在連續(xù)進行4小時以上試運轉后，檢查螺旋機裝配的正確性， 發(fā)現不符合下列條件的應即停車，處理后再運轉，直至處于良好運行狀態(tài)為 止。
(1) 螺旋機運轉應平穩(wěn)可靠，緊固件無松動現象。
(2) 運轉2小時后軸承溫度≤30℃，潤滑密封良好。
(3) 減速器無滲油，無異常聲，電器設備、聯軸器安全可靠。
(4) 空載運行功率≤額定功率30%。
5.2螺旋輸送機的使用與維護
螺旋輸送機是用來輸送粉狀,粒狀,小塊狀物料的一般用途的輸送設備,各 種軸承均處于灰塵中工作, 因此在這樣工況條件下的螺旋機的合理操作與保養(yǎng)就 具有更大的意義,螺旋機的操作和保養(yǎng)主要要求如下:
1、旋機應無負載起動,即在機殼內沒有物料時起動,起動后方能向螺旋機給料。 如因特殊情況發(fā)生緊急停車后，重新啟動時，須先點動幾次，或適當排除機 槽內的物料。
2、螺旋機初始給料時,應逐步增加給料速度至達到額定輸送能力,給料應均勻, 否則容易造成輸送物料的積塞,驅動裝置的過載,使整臺機器早日損壞。
3、為了保證螺旋機無負載起動的要求,輸送機在停車前應停止加料,等機 殼內物 料完全輸盡后方可停止運轉。
4、被輸送物料內不得混入堅硬的大塊物料,避免螺旋卡死而造成螺旋機的損壞。
5、在使用中經常檢視螺旋機各部位的工作狀態(tài),注意各緊固機件是否松動, 如果 發(fā)現機件松動,則應立即擰緊螺釘,使之重新緊固。
6、應特別注意螺旋管與聯接軸間的螺釘是否松動,如發(fā)現此現象應立即 停止, 矯正之。
7、螺旋機的機蓋在機器運轉時不應取下,以免發(fā)生事故。
8、螺旋機運轉中發(fā)生不正?，F象均應加以檢查,并消除之,不得強行運轉。
9、定期清除纏繞在螺旋葉片上的雜物。
10、螺旋機各運動機件應經常加潤滑油。
①驅動裝置的減速器應按其說明書要求潤滑:主要采用油脂或油浴式潤滑，油面高度保持油標位置即可；潤滑油牌號EP#機械油，或減速機專用潤滑脂牌號為0#或00#；潤滑油可以用40#~50#機械油代替；第一次加油運行36小時后需換新油，并將內部沖洗干凈，以后半年換油一次，機架的軸承用油為油脂潤滑，至少每年換一次。
②螺旋機兩端軸承箱的潤滑：左端的UCF309軸承處安裝油杯，將油強制送入潤滑面；右端的46211軸承處，采用鈉基潤滑脂,每半月注入一次約5克。
③聯軸
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