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正文內(nèi)容

螺旋輸送機的設計畢業(yè)設計(編輯修改稿)

2025-01-06 15:36 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 的題目是螺旋輸送機設計,主要是針對實習所在單位遇到的實際問題進行設計,所要解決的問題是:要求水平輸送小麥 ,輸送量為20t/h,輸送距離為 10m,設計一臺結(jié)構(gòu)合理,性價比最高的螺旋輸送機。結(jié)合此實際問題, 根據(jù)設計條件確定輸送機型為 LS 型, 設計螺旋葉片,輸送 機進出料口,驅(qū)動裝置,減速器等主要零部件的設計計算及相關零件的校核。綜合運用工程材料、機械制造工藝、公差配合、機械制圖、 CAD 輔助設計等方面的知識,能從各個方面檢查及鞏固在大學階段所學的專業(yè)知識。 螺旋輸送機作為冶金、建材、化工、糧食及機械加工等部門廣泛應用的一種連續(xù)輸送設備。 LS 型螺旋輸送機與 GX 螺旋輸送機相比結(jié)構(gòu)新穎,技術指標先進,采用頭、尾軸承移至殼體外,中間吊軸承采用滾動、滑動可以互換的兩種結(jié)構(gòu),均設防塵密封裝置,密封件用尼龍及塑料王,阻力小,密封性強,耐磨性好,滑動瓦有需加潤滑劑的鑄銅瓦、合金耐磨 鑄鐵瓦和銅基石墨少油潤滑瓦, 其結(jié)構(gòu)簡單、橫截面尺寸小、密封性好、可以進行多點裝料和卸料、操作安全方便以及制造成本低等優(yōu)點使其應用廣泛。 利用這次畢業(yè)設計的機會,將兩個半月實習所面臨的實際問題,在老師耐心的指導下,并利用自己在大學所學的書本知識,參閱了大量的相關書籍和資料,對螺旋輸送機進行了設計,為解決上述實際問題對螺旋輸送機進行分析、設計、計算和選擇。由于時間倉促和本人水平有限,在設計過程中會有不合理的地方,懇請老師給予寶貴的意見,并給予批評和指正。 2 螺旋輸送機的相關介紹 螺旋輸送機的發(fā)展歷程 中 國古代的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車,是現(xiàn)代斗式提升機和刮板輸送機的基礎; 17 世紀中葉,開始應用架空索道輸送散狀物料; 19世紀中葉,各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機相繼出現(xiàn)。 螺旋輸送機的發(fā)展,分為有軸螺旋輸送機和無軸螺旋輸送機兩種型式的發(fā)展過程。有軸螺旋輸送機由螺桿, U 型料槽,蓋板,進,出料口和驅(qū)動裝置組成,一般分為水平式,傾斜式和垂直式三種;而無軸螺旋輸送機則將螺桿改為無軸螺旋,并在 U 型槽內(nèi)裝置可換襯體,結(jié)構(gòu)簡單,物料由進料口輸入經(jīng)螺旋推動后由出料口輸出,整個傳輸過程可在一個密封的槽中進行。一般來講,我們平常所指的 螺旋輸送機都指有軸型式的螺旋輸送機。而對許多輸送比較困難的物料,人們一直在尋求一種可靠的輸送方法,而無軸螺旋輸送機則是一種較好的解決方法 [1]。 GX 型螺旋輸送機是出現(xiàn)較早的一種螺旋輸送機,也是我國最早定型生產(chǎn)的通用性生產(chǎn)設備。 GX 型螺旋輸送機的優(yōu)點主要是,其頭尾部軸承移至殼體外,具有防塵密封性好,噪聲低,適應性強,操作維修方便,進、出料口位置布置靈活等 。缺點是動力消耗大,機件磨損快,物料在運輸時粉碎嚴重。 LS 型螺旋輸送機是在 GX 型輸送機的基礎上修改設計的新一代螺旋輸送機, LS 型螺旋輸送機特點是結(jié)構(gòu)新穎, 性能可靠,技術指標先進,適用范圍廣泛,節(jié)能降耗顯著。總體而言,該機頭部和尾部軸承移到殼體外部,消除了由于密封不嚴漏料而降低軸承壽命的可能性;中間吊軸承采用滾動、滑動可以互換的兩種結(jié)構(gòu),均設 17 防塵密封裝置,密封性強,耐磨性好;螺旋葉片的表面涂有耐磨材料,增強了葉片的耐磨性;傳動部分采用擺線針輪減速機,使得整機噪音低,適應性強,操作維修方便。 螺旋輸送機的類型 (1)螺旋輸送機的類型有水平固定式輸送機、垂直式螺旋輸送機。 (2)螺旋輸送機的螺旋葉片有實體螺旋面型、帶式螺旋面型及葉片螺旋面型三種如圖 21。實 體螺旋面稱為 S制法,其螺旋節(jié)距 GX 型為葉片直徑的 倍,LS 型適用于輸送粉狀和粒狀物料。帶式螺旋面又稱 D 制法,其螺旋節(jié)距與螺旋葉片直徑相同,適用于輸送粉狀即小塊物料。葉片式螺旋面應用較少,主要用于輸送粘度較大和可壓縮性物料,在輸送過程中,同時完成攪拌、混合等工序,其螺旋節(jié)距約為螺旋葉片直徑的 倍 [2]。 (a)實體螺旋面型; (b)帶式螺旋面型; (c)、 (d)葉片螺旋面型 圖 21 螺旋葉片的形式 (3)螺旋輸送機的螺旋葉片分為左旋與右旋兩種旋向。 (4)LS、 GX 型螺旋輸送機物料出口端 ,應設置 1/2~1 圈反向螺旋片,防止粉料堵塞端部軸承,在出口管上端無螺旋片。 螺旋輸送機主要結(jié)構(gòu) 螺旋式輸送機的結(jié)構(gòu)如圖 22 所示:主要由傳動軸 1,頭部軸承 2,進料口3,主軸 4,吊軸承 5,螺旋葉片 6,支座 9,出料口 8和機殼 10 所組成。 圖 22 螺旋輸送機的整體結(jié)構(gòu) 剛性的螺旋體通過頭、尾部和中間部位的軸承支承于機殼,形成可實現(xiàn)物料輸送的轉(zhuǎn)動構(gòu)件,螺旋體的運轉(zhuǎn)通過安裝于頭部的驅(qū)動裝置實現(xiàn),進出料口分別開設于機殼尾部上側(cè)和頭部下側(cè)。進出料口均可沿機器的長度方向安裝多個,并用平板閘門啟閉,只有其中 一個卸料,傳動裝置可以裝于機殼頭部或尾 18 部。 螺旋葉片 螺旋體是螺旋輸送機實現(xiàn)物料輸送的主要構(gòu)件,它由螺旋葉片和螺旋軸兩部分構(gòu)成。常用的葉片有滿面式和帶式兩種形式。按葉片在軸上的盤繞方向不同可分為右旋和左旋兩種 (逆時針盤繞為左旋,順時針盤繞為右旋 )。螺旋體輸送物料方向由葉片旋向和軸的運轉(zhuǎn)向決定,一般先確定葉片旋向,然后按左旋用右手、右旋用左手的原則,四指彎曲方向為軸旋轉(zhuǎn)方向,大拇指伸直方向即為輸送物料方向。同一螺旋體上有兩種旋向的葉片,能同時實現(xiàn)兩個不同方向物料的輸送。螺旋軸通常采用直徑 30~ 70mm 的空心鋼管。 螺旋體的主要規(guī)格尺寸為螺旋葉片直徑 D(mm)、軸直徑 d(mm)和螺距 s(mm),系列直徑見表 [2]。螺旋葉片通常采用簡易制造法,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(jīng)焊接或鉚接于螺旋軸形成一個完整的螺旋葉片 [3]。圓環(huán)的尺寸如圖23,用下面的公式計算: ()2( )L D dR Ll?? ? ( 21) ( 22) ( 23) 式中: R— 圓環(huán)外圓半徑; r— 圓環(huán)內(nèi)圓半徑;α — 圓環(huán)的缺角; L— 一個螺距葉片外螺旋線的長度 22()LS???D ( mm); ι — 一個螺距葉片內(nèi)螺旋線的長度 22()lS???d (mm)。 圖 23 螺旋葉片及下料尺寸 當運送干燥的小顆?;蚍蹱钗锪蠒r,宜采用實體螺旋,這是最常用的型 式。運送塊狀的粘滯性的物料時,宜采用帶式螺旋。當運送韌性和可壓縮性的物料時,宜采用葉片式或成型的螺 旋漿, 這兩種螺旋往往在運送物料的同時,還可以對物料進行攪拌,揉捏及混合等工藝操作。 帶式螺旋是利用徑向桿柱把螺旋帶固定在軸上。有些螺旋是用寬的鋼帶經(jīng)過鏈形軋輥軋成的一個沒有接頭的整螺旋體。在一根螺旋轉(zhuǎn)軸上,有時可以一半是右旋的,一半是左旋的。這樣可將物料同時從中間輸送到 兩 端或從兩端輸送到中間,根據(jù)需要進行設計。螺旋的螺距有 三 種,對于 GX 型螺旋輸送機,實體螺旋螺距等于直徑的 倍; LS 型 螺旋輸送機,實體螺旋螺距 等于直徑的 倍 ; 帶式螺旋螺距等于直徑。 19 螺旋主軸 圖 24 螺旋輸送機軸 螺旋輸送機軸一般 是空心的,由長 2~ 4 米的節(jié)段裝配而成,通常采用鋼管制成的,因在強度相同情況下,它的重量要小得多,而且互相連接也方便。軸頭 起 到連接 各個節(jié)段的 作用如圖 24, 可以利用軸 頭 3 插入空心軸的襯套 5內(nèi),以螺釘 2 固定連接來 , 這些圓軸還可用作中間 吊 軸承和頭部軸承的頸部。這種方式可使結(jié)構(gòu)緊湊 如圖 25,但裝卸較麻煩,大型的螺旋輸送機,則是采用法蘭連接。采用一段兩端帶法蘭的短軸 2 與螺旋軸 1 的端法蘭接起來,這種連接方法 ,裝卸容易,但徑向尺寸相對大一些。 圖 25 軸的連接 軸承 軸承是安裝于機殼外部用于支承螺旋體的構(gòu)件,按其安裝位置和作用不同可分為頭部軸承和 尾部 軸承。頭部應裝止推軸承 , 以承受由于運送物料之阻力所產(chǎn)生的軸向力,一般放在 輸 送物料的前方。當軸較長時,應在每一中間節(jié)段內(nèi)裝一吊軸承,用于支撐螺旋軸,吊軸承一般采用對開式滑動軸承。 螺旋機殼 機殼 是由 3~ 8 毫米厚的 薄鋼板制成,水平慢速螺旋輸送機的機殼通常用2~ 4mm 厚的薄鋼板制成。橫斷面兩側(cè)壁垂直,底部為半圓形,每節(jié)機殼的端部和側(cè)壁上端均用角鋼 焊接加固,以保證機殼的剛度,實現(xiàn)節(jié)與節(jié)間、頂部蓋板與機殼的連接,機殼底部應設置鑄鐵件或角鋼焊接件的支承腳,以保證輸送物料過程的強度。垂直快速螺旋輸送機機殼橫斷面為圓形,通常采用薄壁無縫鋼管制成。 不銹鋼或薄鋼板制成 圓 筒或帶有垂直側(cè)邊的 U 形槽,為了便于連接和增加剛性,在料槽的縱向邊緣及各節(jié)段的橫向接口處都焊有角鋼,用可拆卸的蓋子蓋在上面。 機殼 的內(nèi)直徑要稍大于螺旋直徑,使兩者之間有一間隙。螺旋和 機殼 制造、裝配愈精確間隙可愈小。這對減少磨損和動力消耗非常重要,一般間隙為 ~ 15 毫米。 螺旋輸送機的工作原理 在電動機帶動主軸轉(zhuǎn)動時,利用旋轉(zhuǎn)的螺旋將被輸送的物料沿固定的機殼 20 內(nèi)表面推移而進行輸送工作,像是被持住不能旋轉(zhuǎn)的螺母沿絲桿作平移運動一樣,使物料不與螺旋一起旋轉(zhuǎn)的力量是物料的重力和機殼對于物料的摩擦阻力。所以,物料在輸送機中的運送,完全是一種滑移運動。為了使螺旋軸處于較為有利的受拉狀態(tài),一般都將驅(qū)動裝置和卸料口安放在輸送機的同一端,而把進料口盡量放在另一端的尾部附近 [4]。 3 螺旋輸送機的設計與選擇 螺旋輸送機的設計條件 根據(jù)客戶要求 ,需水平輸送小麥 ,輸送量為 20t/h,輸送距離為 10m。設計一臺結(jié)構(gòu) 合理,成本最低的螺旋輸送機。 輸送物料的運動分析 物料在旋轉(zhuǎn)輸送機中的運動,不隨螺旋體轉(zhuǎn)動,而只在旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片推動下沿螺旋方向移動。物料顆粒在輸送過程中,物料的運動由于受旋轉(zhuǎn)螺旋的影響,物料的運動并非是單純的沿軸線作直線運動,而是在直線復合運動中沿螺旋軸運動,是一個立體運動 [5]。 當螺旋面的升角 a 在展開的狀態(tài)時,螺旋線用一條斜直線來表示,則旋轉(zhuǎn)螺旋面作用于半徑為 r 處的物料顆粒 A 上的力為依據(jù)。由于磨擦的原因,力的方向與螺旋線的法線方向偏離了 a 角。此力可分解為切向分力 P 切 和法向分力 P法 如圖 31。 圖 3— 1 物料顆粒受力分析圖 圖 31 中φ角是由物料對螺旋面的摩擦角 P 及螺旋表面粗糙程度決定的。對于一般沖壓而成或經(jīng)過很好加工的螺旋面,可以不考慮螺旋表面粗糙程度對φ角的影響,此時可取φ≈α。 物料顆粒 A 在合力 P 合 的作用下,在料槽中進行復雜的運動,即具有圓周速度和軸向速度,其合成速度 V 合 ,速度的分解如圖 32。 圖 3— 2 物料顆粒速度分解圖 若螺旋的轉(zhuǎn)數(shù)為 n,處于螺旋面上的被研究物料顆粒 A 的運動速度,由圖中三角形 ABC 可得 :V ABsin??合 21 因為 260AB rn??,所以 2 sin60 cosV rn????合 ( 31) 圓周速度為 V圓 =V合 2 s in ( ) s in6) co( 0ss in rn? ? ? ??? ??? ?? 以摩擦系數(shù) tg??? 代入上式,得: 2 si n ( si n c o s )60 nV r? ? ? ? ????圓 (32) 由于2stg r? ??,以及 22sin =1+ 2srsr?????????,21cos =1+ 2 s r???????? 因此,將上述各式代入并經(jīng)過換算,便可以求得物料顆粒的圓周速度計算公式 : 2260 ( ) 12ssn rsrV???????圓, (33) 式中 s螺旋的螺距 (m):n 一螺旋的轉(zhuǎn)數(shù) (rpm)。r 一研究的物 料顆粒離軸線的半徑距離 (m); ? 物料與螺旋面的摩擦系數(shù), tg??? 。 若使公式 V圓 對 r求一次導數(shù),并令其值 0dVdr?圓 ,便可求出存在 V圓的最大值的半徑為 2m a x 12rs???????圓 。 同樣,根據(jù)圖示的速度分解關系,可得物料顆粒的軸向輸送速度的計算公式: 21 2c o s( ) 60( ) 12ssn rVVsr? ?????? ? ? ??合軸 以摩擦系數(shù) tg??? 代人上式得: 2 si n ( c o s si n )60 rnV ? ? ? ? ?? ? ?合 由于 2stg r? ?? ,以及 22s
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