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螺旋输送机设计
摘要螺旋输送机广泛应用于粮食工业、建筑材料工业、化学工业、机械制造业、交通运输业等 国民经济的各个部门。其主要用于输送各种粉状、粒状、小块状物料，在输送过程中也可 以完成混合搅拌。 水平式螺旋输送机利用带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， 物料受到料槽或输送管壁的摩擦力作用不与螺旋一起旋转，从而将物料 轴向推进，实现物料的输送。在
水平输送机中，料槽的摩擦力主要是由物料自身重力所引 起的。由于运用的广泛，某些型号的输送机已经标准化，如 LS 型螺旋输送机。本次设计 介绍了螺旋输送机的工作原理， 分析了螺旋输送机的主要参数对其使用性能和输送能力的 影响，阐明了螺旋输送机各设计参数的选择和确定原则及方法。 关键字：输送机；螺旋；设计1AbstractScrew conveyor widely used in food industry, building material industry, chemical industry, machinery industry, transportation of various departments of the national economy. It is mainly used for various granular, powder, small block material in the process of conveying, also can complete mixing. Horizontal thread screw conveyor with spiral leaf using spiral of the axis of rotation, make the material of relative motion, the spiral groove or conveying materials by material of wall friction function together with screw rotation to advance, materials axial material conveying. In horizontal conveyor, the manger friction material is mainly caused by the force of its own gravity. Due to the use of certain types of belt conveyor, standardization, such as LS has type screw conveyor. This design introduces the working principle of the spiral conveyer, analyzed the main parameters of screw conveyor for its performance and conveying capacity, expounds the design parameters of the screw conveyor and determine the principles and methods. Key words: conveyor, Spiral, design2前言经过四年的学习，大学的最后也是最重要的一项――毕业设计开始了。作为对大学 四年学习的总结， 毕业设计既考察了我们对所学知识的掌握，也是对我们能否灵活运用所 学理论知识解决实际问题的检验。 通过四年的理论学习我们掌握了一定的理论知识， 但只 有通过实践，我们才能对这些知识融会贯通，在使用时才能够得心应手。因此，毕业设计 是我们毕业前的最关键的一环，也是我们走向工作岗位的模拟训练， 对我们有着非常重要 的意义。因此，我会像在学习中通过自身努力和勤勉好问解决难题一样，我会认真的配合 老师、同学和工人师傅，认真的搞好这次毕业设计，在毕业前交出一份令人满意的答卷。 我这次设计所选的题目是螺旋输送机设计，主要设计螺旋片，输送机进出料口，驱 动装置，减速器等主要零部件的设计计算及相关零件的校核。综合运用了机械工程材料， 机械制造工艺，极限配合，机械制图等方面的知识，所以能从各个方面检查所学知识。 螺旋输送机作为冶金、建材、化工、粮食及机械加工等部门广泛应用的一种’连续输 送设备。其结构简单、横截面尺寸小、密封性好、可以中间多点装料和卸料、操作安全方 便以及制造成本低等优点使其拥有广泛的应用。 在毕业前，利用毕业设计这次机会，在老师耐心的指导下，利用自己在大学所学的书 本知识和实习结合，参阅了大量的相关书籍和资料，对螺旋输送机进行了设计，就我个人 而言，对螺旋输送机螺旋进行设计和计算，以及对驱动装置进行了分析和选择。由于时间 仓促和本人水平有限， 在设计过程中会有缺点和不合理的地方， 恳请老师给予宝贵的意见， 并给予批评和指正。3第 1 章螺旋输送机介绍1.1 螺旋输送机的历史中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形；17世纪 中，开始应用架空索道输送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。 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。 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。 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。 另外 ，LS型螺旋输送机还有多种系列的输送机产品。LSS系列螺旋输送机、LSY型螺 旋输送机、LSF系列螺旋输送机都是在LS型螺旋输送机的基础上逐渐发展形成的。4LSS系列水平螺旋输送机是一种固定装置的机械输送设备。 LSY型是一种非基础固定式 螺旋输送机，它可以实现水平、倾斜、垂直全方位和任意姿态的连续输送。它的实用性和 先进性尤其体现于能适应山区、平原各种野外流动作业，也适用于化工、冶金工业企业和 造纸、建筑工程等行业。 LSF系列螺旋输送机是在LS型螺旋机的基础上改进的，其结构新颖，技术指标先进。 总体而言，该机头部和尾部轴承移到壳体外部， 消除了由于密封不严漏料而降低轴承寿命 的可能性:中间吊轴承采用滚动、滑动可以互换的两种结构，均设防尘密封装置，密封性 强， 耐磨性好;螺旋叶片的表面涂有耐磨材料，增强了叶片的耐磨性:传动部分采用摆线针 轮减速机，使得整机噪音低，适应性强，操作维修方便。 TLSS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TLSSF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。 在各种LS系列输送机的基础上，也研制出了一些其他系列和类型的螺旋输送机。 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， 如三聚氰胺、1H口等，可以水平输送温度低于250℃的物料，可广泛应用于化工、医药、 食品、轻工等行业。 MLG管式螺旋给料输送机是一种等同采用国际标准的螺旋输送机，其特点是变螺距， 给料量稳定，具有一定的锁风效果。输送机长度在特定范围内可由用户指定选用，用作料 仓底部给料设备时，一般采用倾斜布置，基本可消除物料自流(即冲料)现象。MLG管式螺 旋给料输送机可用于生料、煤粉、水泥等粉状物料的给料和短距离输送。 YS 型圆筒螺旋输送机，可设计成水平式、倾斜式、垂直式三种类型。FX系列螺旋输 送机广泛用于盐、 化工等行业粉状物料的输送及提升， 而且可以垂直输送替代斗式提升机。5随着运输机械的发展， 还出现一些新型的特殊用途的螺旋输送机，如可弯曲螺旋输送 机，螺旋管输送机，大倾角螺旋输送机，成件物品螺旋输送机，热交换式螺旋输送机，微 粉螺旋输送机，新型冷却螺旋输送机等。 可弯曲螺旋输送机可实现空间可弯曲输送物料，有水平型，垂直型，还可以布置成其 他型式。 可弯曲螺旋输送机的螺旋体心轴为可挠曲材料，输送线路可根据需要按空间曲线 任意布置，避免物料转载，不设中间轴承，阻力小，当机壳内进入过多的物料或有硬块物 料时，螺旋体会自由浮起，不会产生卡堵现象;噪音小。 螺旋管输送机也称滚筒输送机，其为螺旋输送机的一种变态形式，为内螺旋输送机。 在其圆筒形机壳内焊有连续的螺旋叶片，机壳与螺旋叶片一起转动， 加入的物料由于离心 力和管壁的摩擦力的作用随机壳一起转动并被提升，然后在物料的重力下，又沿螺旋面下 滑，实现物料的向前移动。如同不旋转的螺杆沿着转动的螺母做平移运动一样，达到输送 物料的目的。 螺旋管输送机工作时没有卡壳、 阻塞现象， 对谷物破碎小， 适于输送含杂较多的谷物、 经烘干机处理后的热谷物以及谷物种子。如果在螺旋管壁上销上不同直径的孔眼，还可在 输送的同时完成物料的筛分工作。 大倾角螺旋输送机输送原理是，由于大倾角螺旋输送机的螺旋转速较高， 物料在它的 推动下，产生较大的离心力，倾角越大，转速越高，离心力也越大。这种离心力足以使物 料克服它与螺旋叶片之间的摩擦力而被压向螺旋叶片的周围，呈环状分布。被压向螺旋叶 片周围的物料与输送管内壁形成了新的摩擦阻力， 当这种阻力达到足够大时，便能克服物 料本身重力及其它力所引起的下滑力， 在螺旋叶片的推动下，物料又克服它与螺旋叶片间 的和它与输送管内壁间的两个摩擦阻力，从而以比螺旋转速较低的旋转速度上升，直到出 料口卸出。 热交换式螺旋输送机，广泛用于化工、粮食加工以及矿物处理等行业，如冷却锅炉炉 渣、冷却矿渣、加热千燥多种化工产品以及粮食或饲料等，是一种特殊的高效热交换器， 同时也起输送物料作用，并完成对物料的搅拌、混合、冷却、加热或千燥等工艺。 输送微粉的微粉螺旋输送机，具备合理的螺旋轴结构，有很好的密封性能，稳定的微6粉原料的输送速率，能减少悬料及降低过冲量。 微粉输送技术已用于设计微粉螺旋输送机 上，并且在玻璃纤维池窑拉丝配料生产线上得以应用，经生产运行，达到输送微粉原料的 目的，满足了生产的需求。 成件物品螺旋输送机可以对成件、 大型物料进行输送， 它由两根相互平行的表面焊有 左、右旋螺旋形钢条的两根钢管组成，输送距离较长的可以分为几断。 螺旋扒谷机(4,61，由螺旋喂料机构与倾斜移动式螺旋输送机组合而成。喂料机构主 要有两种结构形式，一种型式是螺旋体一半为左旋，一半为右旋，工作时自两侧向中心汇 集物料;第二种型式是螺旋体只有一个旋向，但是可以上下左右移动，以扩大扒谷范围， 减少移动次数。 对转螺旋输送机，其输料管与螺旋体都旋转，但旋转方向相反。这种新颖的垂直螺旋 输送机填充率高达70-90%。当螺旋体转速与输料管以一定的转速相配时， 可观察到物料并 无旋转运动而只有垂直上升运动。 它的工作原理不能再用单一颗粒受到离心力的作用来说 明，而应对整个物料柱的运动进行分析。在这方面还需要作进一步研究。 复式螺旋输送机，同一料槽内装上转向相反的两个螺旋体，加上驱动装置，就构成了 复式螺旋输送机。它能同时完成两种不同物料的输送，并且占地面积小，相对空间尺寸也 小。 双向螺旋输送机，同一螺旋轴上的两半节上，分别焊有左旋叶片和右旋叶片，这是双 向螺旋输送机的主要特点。它可以向两个方向同时输送同一种物料， 即将物料从两端集向 中心，或从中部进料后输向两端。 变螺距螺旋输送机， 这种螺旋输送机的螺距沿前进方向是变化的。 叶片焊接或由疏渐 密，或由密渐疏，适合港口卸船用或饲料工业中作配料设备用。1.2 螺旋输送机的发展趋势一方面是螺旋输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状螺 旋输送机、空间转弯螺旋输送机等各种机型；另一方面是螺旋输送机本身的技术与装备有7了巨大的发展， 尤其是长距离、 大运量、 高带速等大型螺旋输送机已成为发展的主要方向， 其核心技术是开发应用于了螺旋输送机动态分析与监控技术， 提高了螺旋输送机的运行性 能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的螺旋输送机已达到表 1 所示的主要技术指标，其关 键技术与装备有以下几个特点： ⑴设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展， 以满足年产 300~500 万 t 以上 高产高效集约化生产的需要。 ⑵应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张 紧技术， 对输送机进行动态监测与监控， 大大地降低了输送带的动张力， 设备运行性能好， 运输效率高。 ⑶采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、 输送机变向运行等技术， 使输送机单机运行长 度在理论上已有受限制， 并确保了输送系统设备的通用性、 互换性及其单元驱动的可靠性。 ⑷新型、 高可靠性关键元部件技术。如包含 CST 等在内的各种先进的大功率驱动装置与调 速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国 FSW 生产的 FSW1200/（2~3）×400（600）工作面顺槽螺旋输送机就采用了液粘差速或变 频调速装置，运输能力达 3000 t/h 以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产 的 S500E）配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。1.3 国内外螺旋输送机对比我国螺旋输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要， 尤其是顺槽可伸 缩螺旋输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、 高效储带与张紧装置等与国外有着很大 差距。 ⑴装机功率 我国工作面顺槽可伸缩螺旋输送机最大装机功率为 4×250 kW，国外产品可 达 4×970 kW，国产螺旋输送机的装机功率约为国外产品的 30%～40%，固定螺旋输送机的 装机功率相差更大。 ⑵运输能力 我国螺旋输送机最大运量为 3000 t/h，国外已达 5500 t/h。 ⑶最大输送带宽度 我国螺旋输送机为 1400 mm，国外最大为 1830 mm。8⑷带速 由于受托辊转速的限制，我国螺旋输送机带速为 4m/s，国外为 5m/s 以上。 ⑸工作面顺槽运输长度 我国为 3000 m，国外为 7300m。 ⑹自移机尾 随着高产高效工作面的不断出现， 要求顺槽可伸缩螺旋输送机机尾随着工作 面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口，主要有 2 种： （a）随转载机一起 移动的由英国 LONGWALL 公司生产的自移机尾装置。 （b）德国 DBT 公司生产的自移机尾装 置。前者只有一个推进油缸，后者则有 2 个推进油缸。LONGWALL 公司生产的自称机尾用 于在国内带宽 1.2 m 的输送机上，缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小，纠偏能力弱，刚 性差。 德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者， 水平、 垂直 2 个方向均有调偏油缸， 纠偏能力强。因此，前者还需完善，后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的，既要 满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。 ⑺高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主， 张紧小车易脱轨，输 送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先 进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备， 托辊小车能自动随输送带 伸缩到位。输送带有易跑偏，不会出现脱轨现象。 ⑻输送机品种 机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运 人、运料或双向运输等功能，做到一机多用；另外，我国煤矿的地质条件差异很大，在运 输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（&+25°）直至垂直提升等， 应开发特殊型专用机种螺旋输送机。 可靠性、寿命上的差距 ⑴输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为 2500 N/mm，国外为 3150N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为 4000 N/mm，国外为 7000 N/mm。 ⑵输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的 50%～65%，国外达母带的 70%～75%。 ⑶托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用 的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并 可作为高速托辊应用于螺旋输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为 2 万 h，国外托辊寿命 5～9 万 h，国产托辊寿命仅为国外产品的 30%～40%。9⑷输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命 2 万 h，国外减速器寿命 7 万 h。 ⑸螺旋输送机上下运行时可靠性差 控制系统上差距 ⑴驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如 BOSS 系 统、CST 可控传动系统等，控制精度较高。 ⑵监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器 PLC，开发了先进的程序软伯与综合 电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控 系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等 工作过程。虽然能与可控启（制）支装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功 率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。 ⑶输送机保护装置 国外螺旋输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自 动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊 组的温度监测系统； 烟雾报警及自动消防灭火装置； 纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统； 防爆电子输送带秤自动计量系统。 这些新型保护系统我国基本处于空白。 而我国现有的打 滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命 都较低。1.4 螺旋输送机分类（1） 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 型适用于输送 粉状和粒状物料。带式螺旋面又称 D 制法，其螺旋节距与螺旋叶片直径相同，适 用于输送粉状即小块物料。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。 （2）螺旋输送机的螺旋叶片有左旋与右旋两种旋向。 （3）螺旋输送机的类型有水平固定式输送机、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型式。垂直式螺旋输送机用于短距离提升物料，输送高10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。 (4)LS、GX 型螺旋输送机物料出口端，应设置 1/2~1 圈反向螺旋片，防止粉料堵塞 端部轴承。在出口管上端无螺旋片。1.5 螺旋输送机的应用范围螺旋输送机广泛应用于粮食工业、建筑材料工业、化学工业、机械制造业、交通运输 业等国民经济各部门中。 螺旋输送机主要用于输送各种粉状、粒状、小块状物料，所输送的散粒物料有谷物、 豆类、面粉等粮食产品，水泥、粘土、沙子等建筑材料，盐类、碱类、化肥等化学品，以 及煤、焦炭、矿石等大宗散货。螺旋输送机不宜输送易变质的、粘性大的、块度大的及易 结块的物料。除了输送散粒物料外，亦可利用螺旋输送机来运送各种成件物品。 螺旋输送机在输送物料的同时可完成混合、搅拌、冷却等作业。在港口，螺旋输送机 主要用于卸车、卸船作业以及仓库内散粒物料的水平和垂直输送。利用与物料直接接触的 水平螺旋轴将物料逐层从车厢两侧卸下的螺旋卸车机在国内港口已有多年的成功使用经 验。由水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机以及相对螺旋取料装置组成的螺旋卸船机，已成 为一种较为先进的连续卸船机型， 日益广泛地应用于国内外散货专用码头。 螺旋输送机在 港口除直接用于卸船作业以及输送物料外， 常利用其裸露的螺旋具有收集物料的功能而作 为其他类型卸船机的取料装置。11第 2 章螺旋输送机的结构及工作原理2.1 螺旋式输送机的结构螺旋式输送机的结构如图所示： 主要由料槽 9，轴承 2、4，螺旋 5，进料口 3 和出料口 7 所组成。 刚性的螺旋体通过头、 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。 出料口可沿机器的长度方向安装多个， 并用平板闸门启闭， 只有其中一个卸料， 传动装置可以装于槽头或槽尾2.1.1 螺旋12螺旋体是螺旋输送机实现物料输送的主要构件， 它由螺旋叶片和螺旋轴两部分构成。 常用 的叶片有满面式(实体式)和带式两种形式。 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，具体确定时，先确定叶片旋向，然后按左旋用右手、右旋用左手的原则， 四指弯曲方向为轴旋转方向，大拇指伸直方向即为输送物料方向，如图所示。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。 螺旋轴通常采用直径 30～ 70mm 的空心钢管。 螺旋体的主要规格尺寸为叶片直径 D(mm)、轴直径 d(mm)和螺距 s(mm)，系列直径见表。 螺旋叶片通常采用简易制造法，即用 1．5～4．0mm 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。如图 5―19，圆环的尺寸(下料尺寸)用下面的公式计算：13式中：R――圆环外圆直径（mm）； r――圆环内圆直径（mm）； α ――圆环的缺角（ ）； L――一个螺距叶片外螺旋线的长度 L= ι ――一个螺距叶片内螺旋线的长度，ι = （mm）； 。0当运送干燥的小颗粒或粉状物料时，宜采用实体螺旋，这是最常用的型式。运送块状 的粘滞性的物料时，宜采用带式螺旋。当运送韧性和可压缩性的物料时，宜采用叶片式或 成型的螺这两种螺旋往往在运送物料的同时，还可以对物料进行搅拌，揉捏及混合等工艺 操作。14螺旋叶片大多是由厚 4～8 毫米的薄钢板冲压而成的，然后互相焊接或铆接到轴上。 带式螺旋是利用径向杆柱把螺旋带固定在轴上 有些螺旋是用宽的钢带经过链形轧辊轧成 。 的一个没有接头的整螺旋体。在一根螺旋转轴上，有时可以一半是右旋的，一半是左旋的。 这样可将物料同时从中间输送到端或从两端输送到中间，根据需要进行设计。螺旋的螺距 有两种，对于 GX 型螺旋输送机，实体螺旋其螺距等于直径的 0.8 倍；带式螺旋其螺距等 于直径。2.1.2 轴可以是实心的或是空心的，它一般由长 2～4 米的节段装配而成，通常采用钢管制成的空 心轴，因在强度相同情况下，它的重量要小得多，而且互相连接也方便。轴的各个节段的 连接，可以利用轴节段 3 插入空心轴的衬套 5 内，以螺钉 2 固定连接起来，15这些圆轴还可用作中间轴承和头部轴承的颈部。这种方式可使结构紧凑，但装卸较麻烦， 大型的螺旋输送机，则是采用法兰连接。采用一段两端带法兰的短轴 2 与螺旋轴 1 的端法 兰接起来，这种连接方法，装卸容易，但径向尺寸相对大一些。162.1.3 轴承轴承是安装于机槽用于支承螺旋体的构件， 按其安装位置和作用不同可分为头部轴承和中 间轴承。头部应装有止推轴承，以承受由于运送物料之阻力所产生的轴向力，一般放在送 物料的前方。当轴较长时，应在每一中间节段内装一吊轴承，用于支撑螺旋轴，吊轴承一 般采用对开式滑动轴承。2.1.4 料槽它是由 3～8 毫米厚的（3）料槽。17水平慢速螺旋输送机的料槽通常用 2～4mm 厚的薄钢板制成。横断面两侧壁垂直，底部为 半圆形，每节料槽的端部和侧壁上端均用角钢加固，以保证料槽的刚度，实现节与节间、 顶部盖板与料槽的连接， 料槽底部应设置铸铁件或角钢焊接件的支承脚。 底部半圆的内径 应比螺旋叶片直径大 4～8mm。垂直快速螺旋输送机料槽横断面为圆形，通常采用薄壁无 缝钢管制成。 不锈钢或薄钢板制成园筒或带有垂直侧边的 U 形槽，为了便于连接和增加刚 性，在料槽的纵向边缘及各节段的横向接口处都焊有角钢，料槽有时也用木板制成，其半 圆形槽底包有铁片，每隔 2～3(米)设支架一个，槽用可拆卸的盖子盖在上面。料槽的内 直径要稍大于螺旋直径，使两者之间有一间隙。螺旋和料槽制造、装配愈精确间隙可愈小。 这对减少磨这对减少磨损和动力消耗非常重要，一般间隙为 6.0～9.5 毫米。2.2 螺旋输送机工作原理当螺旋轴转动时， 由于物料的重力及其与槽体壁所产生的摩擦力，使物料只能在叶片 的推送下沿着输送机的槽底向前移动， 其情况好象不能旋转的螺母沿着旋转的螺杆作平移 运动一样。物料在中间轴承的运移，则是依靠后面前进着的物料的推力。所以，物料在输 送机中的运送，完全是一种滑移运动。为了使螺旋轴处于较为有利的受拉状态，一般都将 驱动装置和卸料口安放在输送机的同一端，而把进料口尽量放在另一端的尾部附近。 旋转的螺旋叶片将物料推移而进行输送，使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力18是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。螺旋输送机旋转轴上焊的螺旋叶 片，叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面型等型式。螺旋输送 机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力，在机长较长 时，应加中间吊挂轴承。19第 3 章螺旋输送机的设计与参数选用目前，在工程上，螺旋输送机的设计还主要是依靠工程技术人员凭借经验，依靠传统的设 计方法来进行设计工作，设计工作量大，而且繁琐。在水平螺旋输送机的实际使用中，还 存在很多问题，尚待研究和解决，如输送量低，机械功率不高，物料堵塞和物料流难以控 制等。3.1 螺旋输送机的设计方法随着现代化工业的不断发展， 螺旋输送机己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，其结构 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。 传统的机械设计方法是以经验、感性、静态手工式劳动为基础的一种设计方法，包括下列 各种方法: 类比设计方法:类比设计方法是基于与旧有的同类或相似的机器作比较而进行新机器设计 的一种设计方法。依据这种方法，在设计之前，首先要以工艺对设备所提出的性能要求为 依据，同时参照旧有的类似机器设备，依靠经验估计，针对旧有设备的缺点加以改进，从 而拟定出一个或几个新的设计方案，进而分析比较， 择其较好的方案或集中诸方案的优点 做出最终的设计方案。 显然， 它是基于设计者的经验积累进行局部创新而形成的一种设计 方法。这种设计方法的设计工作量很大，设计周期很长。现仍被广泛采用。 试算法 : 此法是以一定的理论公式为依据，在一定的技术条件下算得相应的参数值，若 所得结果不理想，则改变技术条件，重新计算，循环往复，直至获得感性认为是理想的结 果。它的计算工作量也很大，且难于取得真实的理想结果。但在计算工具不足的情况下， 目前国内仍大量采用。 表格法 : 它是根据一定的理论公式，参照常用的尺寸系列和材料参数，预制出系统表格， 以供设计时使用，此法减少工作量，提高设计速度。但是这个方法难取得理想的结果。 图算法 : 此法的原理与表格法相同，但有不同于表格法。图算法是使用按一定的比例尺20绘制成的专用图线一诺模图来进行设计。其计算工作量大大减少，所计算的结果要比表格 法改进许多。3.1.1 螺旋输送机现代设计方法现代设计方法是一个科学的、理性的、动态的和计算机化的过程。它采用当代的技术手段 和方法来提取最合理的数据，使设计的结果达到最优。依据这种方法，首先对设计的各种 原始数据进行分析，取得有利的信息，得出最经济合理的参数;然后，在设计过程中进行 各种性态和指标分析，确定出设计对象的全部数据;最后，评价、测试和诊断设计的质量 及可能出现的问题，并确定出相应的对策。 科学类比与相似分析:科学类比与传统设计方法中类比设计法的区别，在于科学类比把某 些现代化分析方法引入进来， 从而构成一种类比推理方法， 使得旧有的类比法由低级上升 到高级阶段。根据类比过程所侧重的因素之不同，科学类比法有以下几种:因果类比、对 称类比、协变类比、综合类比等。通过科学类比，可对设计对象的总体结构及其各组成部 分的相互关系，有一个明确的了解，以便进行下一步的系统分析。 相似分析是属于科学类比法范畴。为了避免大量的重复性劳动，对于同类的设计对象，可 采用相似分析和计算，比如采用量纲分析法等等，确定设计对象与参考对象的结构、参数 之间的数学模型关系，获得新设计对象的有关参数. 系统分析与动态系统分析:这里系统，都是指动态系统。系统分析就是把设计对象当作一 个完整的系统，然后将其分成若干个子系统和构成子系统的元素，进而进行分析和综合， 确定每一个系统和元素的输入、输出，以及它们之间如何转换等等。机器中的一切零件、 部件和传动系统都理解为系统，它们均通过边界与其毗邻的系统相分离， 又通过输入信号 和输出信号与毗邻的系统相联系，此即系统工程在设计中的应用。 有限元设计:目前，有限元设计方法是应用很多很广泛的一种方法。有限元设计方法是根 据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。它能整体、全面、多工况随意组合， 进行静力、动力、线性和非线性分析，对完成复杂结构或自由度系统的分析十分有效。有 限元能针对机械实际使用机构边界条件进行定量的分析计算，并提供丰富的、 反映实际工 况的计算结果，并可配有丰富的动态图形显示功能。国内外己涌现出大量有关有限元分析21的成熟软件，这将促使有限元法的不断推广和应用。对于复杂的结构物体，可视其当作为 由有限个单元体的组合体来研究，其中各单元体之间只在有限个节点处相连接。 在有限元分析法中，为了减少计算工作量，近年来发展了一种边界元法。它把域内控制方 程变换成边界上的积分方程，再通过边界离散化处理转化成代数方程来求解。这样，既可 以使问题的维数降低，又可使计算精度提高，而且其数学原理简单易懂。有限元分析方法 多应用于结构计算和场域计算。 计算机辅助设计(CAD):随着市场竞争的加剧，不仅要求缩短产品更新换代周期， 而且还要 求产品由原来的单一产品、大批量生产模式，转向多品种、高质量、小批量生产模式。传 统的人工设计方式己经不能适应这种变化的要求。 随着计算机技术的迅速发展， 已有各种 性能良好的计算机硬件及外围设备陆续问世。计算机技术也有很大的提高， 发展了数据库 技术，开发了大量的图形软件。这些都促进了 CAD 技术的应用和发展。目前美国、德国、 日本等一些大公司都广泛应用 CAD 方法进行机械方面的设计。 我国也己开发多种 CAD 系统， 各大中型企业也都相继采用 CAD 方法进行机械的设计计算与绘图。 今后 CAD 技术的应用在 广度和深度方面会有更大的发展。 模块化设计:模块化设计是工程设计的发展方向之一。它根据模块化原则，设计一些基本 模块单元，通过不同的组合形成不同的产品，己满足用户的多种需求。模块化设计以功能 分析为基础，将机器上同功能的基本单元、复合单元、 ，设计成不同用途、不同功能的模 块。 选用不同模块进行组合可形成各种不同类型和规格的通用和专用机器。 采用模块化设 计， 不仅是一种设计方法的改革， 同时会影响到整个机械行业的技术、 生产和管理。 目前， 模块化设计在我国工程机械设计时也有了初步应用。 仿真设计:国内外近年来在机械设计中采用了动态仿真设计新方法，即用计算机对机构与 结构在各种工况下承受载荷进行运行状态及随时间变化过程仿真模拟， 得到仿真输出参数 和结果，以此来估计和推断实际运行的各种数据，并在对机器进行动态分析计算时用。除 了这种承受载荷和结构响应的动态仿真外， 还有一种就是动画仿真。 由于大多机械在工作 过程中，工作场地会有去多障碍物，如房屋、桥梁、树木等。如果没有实现设计好路线， 可能会造成一定的损失，在这种情况下，国外一些企业做出了一些模拟现实软件，可以模22拟整个工程的运行过程。 目前，现代设计方法己经在许多领域得到运用。动态设计、优化设计、计算机辅助设计是 现代设计方法的核心。可以说，现代设计法远远胜过传统设计法，它将广泛应用在各个科 技领域。它的发展和推广使用，将对我国科学技术的进步起着重要的促进作用。3.1.2 螺旋输送机的常规设计目前，我国有两种定型产品，即 LS 型和 GX 型螺旋输送机。LS 型螺旋输送机是 GX 型螺旋 输送机的更新换代产品，其所有参数均等效采用 ISO 1050-75 及 DIN 15261 一 1986 标准， 设计制造遵循 ZBJ 81005 一 88 《螺旋输送机》 (新标准为 JB/T 7679-95 《螺旋输送机》 )171。 总之，螺旋输送机的常规设计方法还是以从标准或设计选用手册为基准， 在结合以前的设 计经验来进行设计。在设计前需要掌握足够的设计依据和经验， 如果不具备足够的设计经 验， 即使采用先进的设计方法， 其设计效果也不会很好。 同时还要强调系统设计的重要性。3.2 螺旋输送机的设计计算㈠ 螺旋输送机设计参数的确定 螺旋输送机的这些基本参数都是影响输送能力的因素。 由于物料在螺旋输送机中的运 动状况、允许的物料输送量及速度是由物料特性所决定的，所以轻的、松散的和非磨琢性 的物料与重的磨琢性物料相比，可以在u形槽内装得满一些，转轴的转速也可高些。最大 推荐轴转速为上极限转速，对于大多数螺旋输送机来说，所选定的螺旋轴的工作转速约为 最大推荐轴转速的一半。下面来具体的分析这些参数的确定。3.2.⒈ 输送物料的运动分析物料在旋转输送机中的运动， 不随螺旋体转动， 而只在旋转的螺旋叶片推动下沿螺旋 向前移动。物料颗粒在输送过程中，物料的运动由于受旋转螺旋的影响，物料的运动并非 是单纯的沿轴线作直线运动，而是在一直复合运动中沿螺旋轴运动，是一个空间运动。23当螺旋面的升角a在展开的状态时，螺旋线用一条斜直线来表示，则旋转螺旋面作用 于半径为r(离螺旋轴线的距离)处的物料颗粒A上的力为乓。 由于磨擦的原因， 凡的方向与 螺旋线的法线方向偏离了OP角。 此力可分解为切向分力P,j和法向分力P,6。 如图2.1所示。图3―5物料颗粒受力分析图图中φ 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v角的影响，此时可取φ ≈ α 。 物料颗粒A在合力P合的作用下，在料槽中进行复杂的运动，即具有圆周速度和轴向速 度，其合成速度V合，图2.2表示了其速度的分解。24图3―6 物料颗粒速度分解图 若螺旋的转数为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 cos ? =AB sinα 〔3-1〕因为AB=2? rn 2? rn sin ? ，所以V合 = ? 60 60 cos ? 2? rn sin(? ? ? ) sin ? ? 60 cos ?〔3-2〕圆周速度为V圆 =V合 sin( ? ? ? )=〔3-3〕以摩擦系数 ? ? tg ? 代入上式，得： V圆 =2? rn ? sin ? (sin ? ? ? cos ? ) 60〔3-4〕s由于 tg? ?s 2? r，以及 sin ? ?2? r 1? (s 2? r2， cos ? ?1 1? ()s 2? r2)25因此，将上述各式代入并经过换算，便可以求得物料颗粒的圆周速度计算公式:?? sn 2? r V圆 = ? ， s 2 60 ( ) ?1 2? r(m)； ? 物料与螺旋面的摩擦系数， ? ? tg ? 。 若使公式V圆 对r求一次导数，并令其值s〔3-5〕式中s-螺旋的螺距(m):n一螺旋的转数(rpm);r一研究的物料颗粒离轴线的半径距离dV圆 ? 0 ，便可求出存在V圆 最大值的半径为 dr〔3-6〕r圆max ?? ? 1? ? 2 ?s 2?同样，根据图示的速度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速度的计算公式：s 1? ? sn 2? r 〔3-7〕 V轴 ? V合 cos(? ? ? ) ? ? 60 ( s ) 2 ? 1 2? r 2? rn ? sin ? (cos ? ? ? sin ? ) 以摩擦系数 ? ? tg ? 代人上式得： V合 ? 60s由于 tg? ?s 2? r，以及 sin ? ?2? r 1? (s 2? r2， cos ? ?1 1? ()s 2? r2)因此，将上述各式代人并经过换算，便可以求得物料颗粒的轴向速度计算公式：V轴 ? V合 cos(? ? ? ) ?sn 2? r ? s 2 60 ( ) ?1 2? r1? ?s〔3-8〕从上式可以看出，在一定的转速下螺距s在某一范围内物料可以得到较好的轴向输送 速度，螺距过大或者过小，都会影响物料的轴向速度。263.2.2 螺旋输送机设计参数的确定Ⅰ原始资料 输送物料为水泥，粉状磨琢性较大，其生产量为Q=10t/h。输送距离为L=10m,室温水平 输送。物料松散密度为 ? = 1.25t / m 。3表3―2 螺旋输送机内物料物料名称t/m3煤粉水泥生料碎石膏石灰填充系数?Ⅱ螺旋叶片直径 螺旋直径可初步按下式计算： D ? K 2.5Q ? m? ??C〔3-9〕式中Q ――输送能力，t/h；K ――物料特性系数，常用物料的 K 值见下表3-1；? ――填充系数，见表3-1；C ――倾斜系数，见表3-2。表3-3 常用物料的填充、特性、综合系数27表3-4 倾斜系数表查表得 K =0.565? =0.30 C =1.0。将以上数据代入公式计算得D =0.210 m 。螺旋直径应圆整到标准系列，标准系列为：0.100，0.125，0.160，0.200，0.250，0.315，0.400，0.500，0.630，0.800，1.00，1.25 m 。 对所确定的螺旋直径还应按所输送物料的快度进行校核。 对于未分选的物料，要求: D ? (8～10)a28对于分选的物料，要求: D ? (4～6) amax 式中：a ――物料的平均快度，m； amax ――物料的最大块度，m。 很明显螺旋直径合适。 Ⅲ 螺旋轴螺距 螺距不仅决定着螺旋的升角， 还决定着在一定填充系数下物料运行的滑移面，所以螺 距的大小直接影响着物料输送过程。最大螺距应满足下列两个条件: 要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两个条件， 来确定 最合理的螺距尺寸。 物料颗粒在螺旋面轴向方向上的作用力为 P ? P cos(? ? ? ), 为了 P ? 0 , 则必须 合 轴 轴 满足条件 ? ??2??。 在最小半径 r ?d 处的螺旋升角 ? 是最大的， 输送方向的作用力 P 轴 2最小。根据这个条件，最大的许用螺距值，由下式确定：smax ? ? dtg ( ? ? ) 2或 smax ??〔3-10〕?d ?〔3-11〕若以 K1 ?d ? k1D ; (D----螺旋的外径)代人上式， 则得 smax ? D ?〔3-12〕另外，在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的，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。螺距的大小将影响速度各分量的分布。 当螺距增加时，虽然轴向输送速度增大，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s旋圆周处的 v圆 ? v轴 的条件，sn 2? r sn 2? r ；即 ? ? ? 60 ( s ) 2 ? 1 60 ? s ? 2 ? ? ?1 2? r ? 2? r ???1? ?s29s ? 2? r ?? 1? ? ? ? tg ( ? ? ) ? 2? 可得出 s ? tg ( ? ? )? D 。 4 1? ? 4 ? ? k1D ，和 s ? tg ( ? ? )? D 两个条件。 4 ?〔3-13〕所以，s需要满足 s ?物料的摩擦系数同物料在料槽里的运动取向、运动速度、物料的尺寸、湿度以及螺 旋叶片材料及表面状态等有关。输送物料的摩擦系数可参考连续运输机设计手册。 通常可按下式计算螺距: s ? KD 〔3-14〕对于标准的螺旋输送机，k 值一般取为 0.8～1。当倾斜布置或输送物料流动性较差时，k ? 0.8 :当水平布置，可取 k 值等于 0.8～1.故取 k=1 那么螺距为 s=0.250 m 。 Ⅳ 螺旋轴直径 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， 也就决定了物 料的滑移方向及速度分布， 所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量的适当 分布来确定最合理的轴径与螺距之间的关系。图3―7螺旋叶片受力分析从上图可以看出，物料在螺旋面上轴向受力分量 F轴为：30F轴 ? F合 cos(? ? ? ) （ ? 为螺旋升角）〔3-15〕式中: a角是由物料对螺旋面的摩擦角P以及螺旋表面粗糙程度决定的。对于一般热压 或用冷扎钢板拉制的螺旋片表面， 可以忽略螺旋叶面粗糙程度对9)角的影响，此时可认为???。所以，F轴 ? F合 cos(? ? ? )〔3-16〕因为螺旋升角a在叶片根部最大，此处的输送方向(轴向)作用力最小。d与s应满足关 系之一是 F轴 ? 0 ，即 ? ??2? ? 。将 tg ? ? ? , tg? ? d? us 带入上式并整理得出： ?d〔3-17〕??s确定最小轴径还应满足的第二个条件是物料具有尽可能大的轴向速度，同时螺旋面上 各点的轴向速度大于圆周速度。 圆周速度和轴向速度分别为:s ?? sn 2? r V圆 ? ? 60 ( s ) 2 ? 1 2? rs 1? ? sn 2? r V轴 ? ? 60 ? s ?2 ? ? ?1 ? 2? r ?〔3-18〕〔3-19〕31图3―8螺旋叶片速度分析要使得螺旋面在叶片根部的轴向速度大于圆周速度，得出d?1? ? s ? 1? ? ?〔3-20〕根据上式计算，当 ? 取0.3，s=(0.8-1)D时，d ? (0.47-0.59)D; 当u值增加时，d 还增加， D也就是说，根据上式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，成本提高。 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。 由于这种场合使用的输送机填充系数较低，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。 经综合分析可得螺旋轴直径d=65mm。 Ⅴ 螺旋轴转速 由于螺旋输送机属于小型的连续输送设备，结构简单。在输送物料的时候，对于螺旋 轴径所占据的截面，对输送能力有一定的影响。 所以在输送能力计算时不能忽略轴径所占 的截面:32由输送量公式 Q ?? ?? D ? 2? ? ? d 2 ?2?4? ? 60 K snK ? ，可以得出转速n d ?n?Q 15? K d K ? rs ?? D ? 2? ? ? d 2 ? ? ?2〔3-21〕式中，n为螺旋转数(r/ min)，s为螺旋螺距(m)， ? 为螺旋叶片外径与料槽内 壁最小间隙，一般 ? 为5～15mm。 一般说来 ，螺旋转速加快，生产能力提高。但是当转速超过一定的极限值时，物料会 因为离心力过大而向外抛，以致无法输送，所以转速n还需要有一定的限定，不能超过某 一极限值。 实际转速与最大转速之间有一定的限定关系： ? 2 ? R ? ?max 2 ? R ? g 即 2? Rn ?gR即2? Rn ? k gRn? k g 2? rR ? 2g A , 式中A ? ?k 2? D式中，D一螺旋直径(m)，A-物料综合特性系数。 如果计算得到的转速太高，则应对计算出的螺旋轴径 D、d、s 值适当调整 查表可得 A=35，又有 D=0.250m。计算可得：极限转速 n1 =70（ r min ） 。圆整为下列转 速：20、30、35、45、60、75、90、120、150、190 r min 。故取螺旋转速为 n=60 r min 。 Ⅵ 传动功率 螺旋输送机的驱动功率， 是用于克服在物料输送过程中的各种阻力所消耗的能量，主 要包括以下几个部分： ①使被运物料提升高度H(水平或倾斜)所需的能量: ②被运物料对料槽壁和螺旋面的摩擦所引起的能量消耗; ③物料内部颗粒间的相互摩擦引起的能量消耗; ④物料沿料槽运动造成在止推轴承处的摩擦引起的能量消耗; ⑤中间轴承和末端轴承处的摩擦引起的能量消耗。33从另外的角度，可以这样分:物料与料槽间摩擦消耗的功率;物料与螺旋叶片间摩擦 消耗的功率;轴承处摩擦消耗的功率;提升物料及物料颗粒间相互运动消耗的功率。 这样 ， 螺旋输送机的电动机驱动功率， 就由机构运动过程中所产生的阻力来决定的。 阻力主要由以下几个部分组成： (1) 物料与料槽之间的磨擦力阻力: (2) 物料对螺旋的摩擦阻力; (3) 物料倾斜向上输送时的阻力; (4 )物料悬挂轴承下的堆积阻力; (5) 物料被搅拌所产生的阻力; (6) 轴承的摩擦阻力; 在计算功率的时候，为简便起见，可以总结螺旋输送机功率为：总的轴功率 P 应包括物 0 料运行需要功率 P ,， 空载运转所需功率 P ， 1 2 以及由于倾斜引起的附加功率 P ,三个部分， 3 Ⅶ 实体式螺旋叶片的展开尺寸 将一个螺距的标准型实体式螺旋面展开，其下料尺寸为：d1 ??? d ? ?? D ?22? S2? S2 ??? d ?22? S2?D ? d ?〔3-26〕DL ??? D ? ?? D ?2 2? S2?S ??? d ?22?S2?D ? d ?〔3-27〕al ?? DL ??? D ?? DL? S2? 3600〔3-28〕式中： d ――螺旋轴直径， m ；dl ――螺旋面展开图圆环内径， m ； DL ――螺旋面展开图圆环外径， m ；34al ――展开圆环切除部分的周心角， 0 。图 3―9 实体式螺旋叶片的展开图 螺旋叶片的厚度 ? 可根据物料性质和螺旋直径按下表选取： 表 3-4 螺旋叶片厚度故取螺旋叶片厚度 ? =4.5mm。 Ⅷ 螺旋轴的连接 螺旋轴一般由 2m～4m 的各个节段连接而成， 以利于制造与装配。 螺旋轴的连接要求要 求结构简单紧凑，便于安装和更换。图示为管形螺旋轴常用的一种连接方式，各个节段利 用内衬套和圆轴节段通过穿透螺栓加以连接， 其中圆轴节段刚好可以作为中间悬置轴承和 端部轴承的轴颈。35图 3―10 管形螺旋轴各节段的连接 1――管形螺旋轴；2――螺旋叶片；3――螺栓；4――内衬套；5――圆轴节段3.2.3 螺旋输送机外形及尺寸LS 型螺旋输送机螺旋直径为 100～1250 mm ,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 35 m ， 其中 LS1000、 LS1250 型最大长度为 30 m 。 螺旋输送机长度每 0.5 m 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。还可根据用户需要配置测速报警装置 及电动出料阀。 LS 型螺旋输送机外形如下图：图 3―11 LS 型螺旋输送机LS 型螺旋输送机外形尺寸如下表：36经过计算我们选择 LS250 型螺旋输送机，其外形尺寸：F=3000 mm ，E=3000 mm ， W=3000 mm ，l =2980 mm ，l1 ? 3000mm ，l3 ? 3140mm ，G ? 2000mm ，l2 ? 2000mm ，Q ? 250mm ， N ? 140mm ， K ? 224mm ， R ? 250mm ， S ? 224mm ， Z ? 70mm ，O ? 370mm ， H ? 200mm ， V ? 250mm ， J ? 16mm ， e ? 285mm ， P ? 60mm ， T ? 240mm ， d ? 50mm ， l4 ? 82mm ， b ? 14mm 。3.2.4螺旋输送机外形长度组合及各节重量ⅠLS250 螺旋输送机长度组合如下表： 表 3-6 螺旋输送机长度组合3738Ⅱ LS250 螺旋输送机各节重量组合如下表：39表 3-7 螺旋输送机重量组合3.2.5 螺旋输送机驱动装置1 传动装置总体设计：1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。 3. 确定传动方案：1―电动机；2―联轴器；3―圆柱齿轮减速器；4 联轴器；5 工作机2 选择电动机401.选择电动机类型： 按工作要求和条件，选用交流，鼠笼三相异步电动机，封闭型结果，电压 380V，Y 型。 2.选择电动机的容量Pd ?电动机所需的功率为：P W ?aKWP ? WFV KW 1000Pd ?所以FV 1000?aKW由电动机到螺旋轴的传动总功率为?a ? ?1? ??2? ??32?1 ―每对轴承的传动效率：0.99 ?2 ―圆柱齿轮的传动效率：0.96 ?3 ―联轴器的传动效率：0.992 则： ?a ? ?1? ??2? ??3 ? 0.994 ? 0.962 ? 0.992 ? 0.86所以pd ??apw?2.5 ? 2.9 KW 0.863.确定电动机转速 螺旋轴的工作转速为n ? 60r / min查指导书第 7 页表 1：二级圆柱齿轮减速器传动比 i减速器 ? 8 ? 40 ，故电动机转速的可选 范围是：n电机 ? n卷筒 ? i总 ? (8 ? ???? 60 ? ??? ? ???? r/min符合这一范围的同步转速有 750、1000 和 1500r/min。41YJ 型驱动装置，由 Y 型电机与 ZQ 型减速器组成。YJ 型驱动装置外形如下： 图 3―12 YJ 型驱动装置外形螺旋输送机为单驱动其地脚螺栓布置如下： 图 3―13 地脚螺栓布置形式42YJ 型驱动装置的选用：
YJ 型驱动装置电动机转速及减速器转配形式见表： 表 3-8 减速器配置形式 YJ 型驱动装置的最大功率及配套见表：43规格转速 (r/min)输送量 3 (m /h)驱动装置 电动机型号 Y90L-4-1.5 Y100L1-4-2.2 Y100L2-4-3 Y112M-4-4 Y100L1-4-2.2 Y100L2-4-3 Y90L-4-1.5 Y100L1-4-2.2 Y90L-4-1.5 Y100L1-4-2.2 Y100L1-4-2.2 Y100L2-4-3 Y112M-4-4 Y132S-4-5.5 Y100L1-4-2.2 Y100L2-4-3 Y112M-4-4 Y132S-4-5.5 Y90L-4-1.5 Y100L1-4-2.2 Y100L2-4-3 Y112M-4-4 Y90L-4-1.5 减速器型号 ZQ25-i6-I ZQ25-i6-I ZQ35-i6-I ZQ35-i6-I ZQ35-i5-I ZQ35-i5-I ZQ25-i4-I ZQ35-i4-I ZQ35-i3-I ZQ35-i3-I ZQ25-i6-I ZQ25-i6-I ZQ35-i6-I ZQ35-i6-I ZQ35-i5-I ZQ35-i5-I ZQ35-i5-I ZQ40-i5-I ZQ25-i4-I ZQ35-i4-I ZQ35-i4-I ZQ35-i4-I ZQ35-i3-I ZQ35-i3-I ZQ35-i3-I ZQ35-i5-I ZQ35-i5-I ZQ40-i5-I ZQ40-i5-I ZQ50-i5-I ZQ35-i4-I ZQ35-i4-I ZQ35-i4-I 驱动装置44许用长度 (m) 16 23 30 35 27 35 25 35 27 35 14 19 25 35 14 21 28 35 14 21 29 35 17 25 35 8 15 20 27 35 9 13 18 许用长度10013LS20080 63 5010 8 6.2902271 LS2501856144511Y100L1-4-2.2 Y100L2-4-3 Y100L1-4-2.2 Y112M-4-480 LS31531Y132S-4-5.5 Y132M-4-7.5 Y160M-4-11 Y100L1-4-2.263 规格 转速24 输送量Y100L2-4-3 Y112M-4-4(r/min) 63(m /h) 243电动机型号 Y132S-4-5.5 Y132M-4-7.5 Y90L-4-1.5 Y100L1-4-2.2减速器型号 ZQ40-i4-I ZQ40-i4-I ZQ35-i3-I ZQ35-i3-I ZQ35-i3-I ZQ40-i3-I ZQ40-i3-I ZQ35-i4-I ZQ35-i4-I ZQ40-i4-I ZQ40-i4-I ZQ40-i4-I ZQ35-i7-I ZQ35-i7-I ZQ40-i7-I ZQ40-i7-I ZQ50-i7-I ZQ50-i7-I ZQ35-i6-I ZQ35-i6-I ZQ40-i6-I ZQ40-i6-I ZQ50-i6-I ZQ50-i6-I ZQ40-i4-I ZQ40-i4-I ZQ50-i4-I ZQ65-i4-I ZQ65-i4-I ZQ40-i3-I ZQ40-i3-I ZQ40-i3-I ZQ50-i3-I ZQ65-i3-I ZQ65-i3-I ZQ40-i6-I(m) 25 35 8 12 17 23 30 10 15 20 27 35 8 12 16 24 32 35 8 10 14 19 26 35 10 14 19 26 35 9 13 17 24 32 35 8 许用长度50 LS31519Y100L2-4-3 Y112M-4-4 Y132S-4-5.5 Y100L-6-1.5 Y112M-6-2.24015.4Y132S-6-3 Y132M1-6-4 Y132M2-6-5.5 Y132M1-6-4 Y132M2-6-5.5 Y160M-6-7.5 Y160L-6-11 Y180L-6-15 Y200L1-6-18.5 Y132S-6-3 Y132M1-6-4 Y132M2-6-5.5 Y160M-6-7.5 Y160L-6-11 Y180L-6-15 Y132M1-6-4 Y132M2-6-5.571625649LS4004539Y160M-6-7.5 Y160L-6-11 Y180L-6-15 Y112M-6-2.2 Y132S-6-3 Y132M1-6-4 Y132M2-6-5.5 Y160M-6-7.5 Y160L-6-113631LS500 规格63 转速98 输送量Y132M2-6-5.5 驱动装置45(r/min)(m /h)3电动机型号 Y160M-6-7.5 Y160L-6-11减速器型号 ZQ40-i6-I ZQ50-i6-I ZQ50-i6-I ZQ65-i4-I ZQ65-i4-I ZQ40-i5-I ZQ50-i5-I ZQ65-i5-I ZQ65-i5-I ZQ65-i5-I ZQ40-i3-I ZQ50-i3-I ZQ50-i3-I ZQ65-i3-I ZQ65-i3-I ZQ65-i3-I ZQ40-i5-I ZQ50-i3-I ZQ65-i5-I ZQ65-i5-I ZQ65-i5-I ZQ65-i5-I ZQ75-i5-I ZQ75-i5-I ZQ50-i4-I ZQ65-i4-I ZQ65-i4-I ZQ65-i4-I ZQ65-i4-I ZQ75-i4-I ZQ50-i3-I ZQ65-i3-I ZQ65-i3-I ZQ65-i3-I ZQ75-i3-I ZQ75-i3-I(m) 11 16 22 27 33 8 13 20 27 34 8 11 15 21 30 35 4.5 7 11 15 19 22 29 35 9 14 19 24 29 35 9 12 18 24 30 35 许用长度6398Y180L-6-15 Y180M-4-18.5 Y180L-4-22 Y132M2-6-5.5 Y160M-6-7.5LS5004062Y160L-6-11 Y180L-6-15 Y200L1-6-18.5 Y132S-6-3 Y132M1-6-4 Y132M2-6-5.5 Y160M-6-7.5 Y160L-6-11 Y180L-6-15 Y132M2-6-5.5 Y160M-6-7.5 Y160L-6-11 Y180L-6-15 Y200L1-6-18.5 Y200L2-6-22 Y225M-6-30 Y250M-6-37 Y160M-6-7.5 Y160L-6-11325050140LS630 40 112Y180L-6-15 Y200L1-6-18.5 Y200L2-6-22 Y225M-6-30 Y132M2-6-5.5 Y160M-6-7.5 Y160L-6-11 Y180L-6-15 Y200L1-6-18.5 Y200L2-6-223290规格转速输送量驱动装置46(r/min)(m /h)3电动机型号 Y132M1-6-4 Y132M2-6-5.5 Y160M-6-7.5 Y160L-6-11 Y180L-6-1.5 Y225S-8-18.5减速器型号 ZQ50-i2-I ZQ65-i2-I ZQ65-i2-I ZQ65-i2-I ZQ75-i2-I ZQ75-i2-I(m) 8 11 15 22 30 35LS6302577查表我们选择电动机 Y90L-4-1.5 减速器 ZQ35-i3-I 驱动装置。3.2.6 螺旋输送机轴承选择LS 型螺旋机采用的滚动轴承如下表：3-11 数 部件 头部轴承 尾部轴承 标准号 量 GB297-64 GB281-64 GB278-64 中间轴承 GB276-64 n
08 08 代号 14 12
LS100 LS160 LS200 LS250 LS315 LS400 LS500LS6307322121680220故 LS250 头部轴承 7312 型 2 个，尾部轴承 1212 型 1 个，中间轴承 80210 型。3.2.7 螺旋输送机进出料口装置螺旋输送机的出料口有方形出料口、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，按安装不同分为右装、左装两种： 右装――站在螺旋机头节往尾节看，拉板向右拉开； 左装――站在螺旋机头节往尾节看，拉板向左拉开。 ⑴ 进料口：47图 3―14 进料口 其尺寸如下表： 表 3-12 进料口尺寸⑵ 出料口：48图 3―15 出料口 其出料口如下： 表 3-13 出料口尺寸49第 4 章 螺旋输送机的安装使用及维护4.1 螺旋输送机安装技术条件螺旋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. 螺旋体外经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 螺旋公称直径 D 间隙 100 6 160 250 10 315 mm 400 500 12.5 630 15 800 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 螺旋机长度(cm) 同轴度(mm) 3~15 ф 3.0 &15~30 ф 4.0 &30~50 ф 5.0 &50~70 ф 5.06. 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。507. 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。 8. 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人足够润滑油，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。 ① 螺旋机运转应平稳可靠，紧固件无松动现象。 ② 运转 2 小时后轴承温度≤30℃，润滑密封良好。 ③ 减速器无渗油，无异常声，电器设备、联轴器安全可靠。 ④ 空载运行功率≤额定功率 30%。4.2 螺旋输送机的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51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。 ⑤ 螺旋输送机的保养：俗称日保或班保，有操作人员进行。它的主要内容是班前 外观目检，加油润滑，空载运行，精心操作，班后清料。不管情况如何，均应 在交接记录上如实载明备查。52总结经过两个多月的忙碌， 在张跃敏和杨现卿老师的悉心指导以及机械教研室全体老师的 关心和帮助下，我的毕业设计《螺旋输送机设计》终于顺利完成了！ 通过本次毕业设计，使我对所学的机械设计专业知识有了更全面深刻的了解，在本次 设计过程中， 我们从一开始的面对设计任务不知所措到有条不紊的完成设计任务，其间的 辛苦自不待言。但是在设计的过程中，一些陌生的课题还是遇到了许多，其实这些课题都 不是那么难得不着边际，它们都是源于课本而高于课本，更要把实践经验赋予到里面去。 而这三者的有机结合， 说起来容易， 真的做起来却感到力不从心。 这时真的感觉自己所学、 所知、所做的太少了。但是通本次设计，也确实使我们以前所学的理论知识与生产实践得 到了有机结合，使我们真正具备了一个机械设计制造专业大学本科毕业生应有的基本素 质，为我们以后的继续深造和工作奠定了坚实的基础。 众所周知，毕业设计是理论知识与专业知识以及实践经验的融合体。 通过毕业设计认 识到了自己在各个方面存在的不足，同时也努力对不足的方面做了加强， 使这些知识更趋 于条理化、系统化。在以后的工作和学习中，若在碰到类似的情况，都能以点带线甚至以 点带面，能够举一反三。以前认为只要把理论知识学好就行了，现在才发现这种认识的错 误以及和时代步伐的不符。在设计中深深的感到对理论知识的理解过于理想化， 考虑的问 题过于肤浅，通过和老师同学们的交流，一些问题必须结合实际才能更好的解决，这些让 我从中学到了很多东西。 通过毕业设计 ，提高了独立思考和动手能力的同时，也认识到了集体力量的伟大， 在我搞毕业设计的过程中， 经常会出现一些自己解决不了的问题，这时我就和同学们一 起讨论、交流，经过我们的共同努力、取长补短，顺利的解决了很多问题。 本次毕业设计是严格按照机械设计制造专业设计要求进行的。其设计思路为： 先了解 螺旋输送机概况及基本特征，通过查阅相关资料，了解其构造，然后进行设计。期间遇到 的问题举不胜举，但一一都被我们克服，才有了今天毕业设计的顺林完成 本次设计由于本人设计水平及设计时间的限制，设计中的缺点、错误在所难免，恳请53老师给予批评、指正。54致谢感谢张跃敏老师在本次毕业设计中提供的无限支持和孜孜不倦的教导， 才有了今天设 计任务的顺利完成。在本次设计过程中，难度是空前的，任务也着实艰巨。但是，每每有 新的问题出现，张老师总是能够耐心的为我解决，让人肃然起敬。本次设计，也感谢机械 学院机械设计教研室的老师们，在有原理不懂，资料难找的时候，总能帮我解决。 同时非常感谢本设计小组的其他成员们，正是有了你们的帮助，大家悉心合作，其间 的困难都被我们一一克服，才有了今天的设计任务顺利完成，最后再一次送上最真挚的感 谢。55参考文献徐灏主编 新编机械设计师手册 北京：机械工业出版社 吴相宪 王正为 黄玉堂 主编. 实用机械设计手册. 中国矿业大学出版社 濮良贵 纪名刚主编 机械设计 第七版 北京：高等教育出版社 廖念钊等编.互换性与技术测量.第四版.北京：中国计量出版社 机械化运输设计手册 机械工艺出版社 刘元伟 付民爱 主编 物流机械 机械工艺出版社罗毅 主编 物流装卸搬运设备与技术 北京理工大学出版社 张荣善 散料输送与贮存 化学工业出版社 张兴辉 运输机械设计选用手册 化学工业出版社 洪志明 连续运输机械 机械工业出版社 范祖尧 现代机械设备设计手册 机械工业出版社 黎佩琨 矿山运输及提升 冶金工业出版社 梁庚煌 运输机械手册 化学工业出版社 中国矿业学院 矿山运输机械 煤炭工业出版社 潘英.通用机械设计.徐州:中国矿业大学出版社56
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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本科毕业设计 题目 水平固定式螺旋输送机设计 学姓学专年 院: 名: 号: 级: 工...龙源期刊网 .cn 螺旋输送机设计方案浅析 作者:耿保印 来源:《科技创新与应用》2013 年第 22 期 摘要:为了促进企业的生产输送环节的完善,...水平式螺旋输送机设计说明书_机械/仪表_工程科技_专业资料。毕业设计说明书题目名称: 院系名称: 班学级: 号: 螺旋输送机的设计机机电自学 073 院
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