【導(dǎo)讀】隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，螺旋輸送機(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。入，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物料受到螺旋葉片法向推力的作用。該推力的徑向分力和葉片對(duì)物。整個(gè)裝置中的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)其驅(qū)動(dòng)裝置做了深入設(shè)計(jì)，料口，葉片形式，中間懸掛軸承，槽體，螺旋軸的計(jì)算選型。電動(dòng)機(jī)是通過(guò)螺旋輸送機(jī)的功率來(lái)計(jì)算選型。減速器中齒輪通過(guò)齒面接觸疲勞強(qiáng)度。來(lái)計(jì)算，通過(guò)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算；軸按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算法校核軸徑。

　　

【正文】 σ 式 () 對(duì)軸心取矩，由平衡方程 0 0M ?? ,得 22seddF bl M?? ? ? ? 式 () 故有 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 30 頁(yè) 共 57 頁(yè) 6932 2 ( 4 9 . 7 4 ) 3 . 1 3 1 0 3 . 1 3 [ ]1 2 6 3 4 2 1 0eM Nm p a M p ab ld m????? ? ? ? ? ?? ? ? 圖 鍵受力圖 可見(jiàn)平鍵滿(mǎn)足剪切強(qiáng)度條件。 其次校核鍵的擠壓強(qiáng)度。考慮鍵在 nn 截面以上的部分的平衡，在 nn 截面上的剪力 Fs= blσ，右側(cè)面上的擠壓力為 b s b s b sF = A 2hl??? 式 () 投影于水平方向，由平衡方程得 Fs=F 或 hbl =2bsl?? 式 () 由此求得 36 632 2 ( 1 2 1 0 ) ( 3 . 1 3 1 0 ) 9 . 3 9 1 0 9 . 8 7 [ ]8 1 0b s b sb m p a p a M p ahm???????? ? ? ? ? ?? 故平鍵也滿(mǎn)足擠壓強(qiáng)度要求。 （ 2）大齒輪軸與大齒輪的聯(lián)接，選平鍵。 鍵的校核： 已知軸直徑 d=40mm，鍵的尺寸為 b h l=12 8 28mm，傳遞的扭轉(zhuǎn)力偶矩Me=，鍵的許用應(yīng)力 [σ ]=100Mpa，許用壓強(qiáng) [? bs]=100Mpa。（與鍵有相對(duì)滑動(dòng)的鍵槽經(jīng)表面硬化處理 ， [? bs]可提高 2~3 倍。） 首先校核見(jiàn)的剪切強(qiáng)度。將平鍵沿 nn 截面分成兩部分，并把 nn 以下部分和軸作為一個(gè)整體來(lái)考慮。因?yàn)榧僭O(shè)在 nn 截面上切應(yīng)力均勻分布，故 nn 截面上的剪力 Fs 為： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 31 頁(yè) 共 57 頁(yè) Fs=Aσ =blσ 圖 鍵受力圖 對(duì)軸心取矩，由平衡方程 0 0M ?? ,得 22seddF bl M?? ? ? ? 故有 6932 2 ( 2 1 4 . 0 7 ) 3 1 . 8 6 1 0 3 1 . 8 6 [ ]1 2 2 8 4 0 1 0eM Nm p a M p ab ld m????? ? ? ? ? ?? ? ? 可見(jiàn)平鍵滿(mǎn)足剪切強(qiáng)度條件。 其次校核鍵的擠壓強(qiáng)度?？紤]鍵在 nn 截面以上 的部分的平衡，在 nn 截面上的剪力 Fs= blσ，右側(cè)面上的擠壓力為 bs bs bsF=A 2h l??? 投影于水平方向，由平衡方程得 Fs=F 或 hbl =2bsl?? 由此求得 36 632 2 ( 1 2 1 0 ) ( 3 1 . 8 6 1 0 ) 9 5 . 5 8 1 0 9 5 . 5 8 [ ]8 1 0b s b sb m p a p a M p ahm???????? ? ? ? ? ?? 故平鍵也滿(mǎn)足擠壓強(qiáng)度要求。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 32 頁(yè) 共 57 頁(yè) （ 3）大齒輪軸與螺旋輸送機(jī)的聯(lián)接，用花鍵。 花鍵聯(lián)接的類(lèi)型和尺寸通常根據(jù)被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件選擇。為避免鍵齒工作表面壓潰（靜聯(lián)接）或過(guò)度磨損（動(dòng)聯(lián)接），應(yīng)進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核 計(jì)算，計(jì)算公式如下： 靜聯(lián)接： p2p mTzh ld???? ≤ [] 式 () 動(dòng)聯(lián)接： 2mTP zhld?? ≤ [P] 式 () 式中： T――傳遞轉(zhuǎn)矩（ ）； ψ―― 各 齒間載荷不均勻系數(shù)，一般取ψ =~，齒數(shù)多時(shí)取偏小值； Z――花鍵的齒數(shù)； l――齒的工作長(zhǎng)度（ mm）； h――鍵齒工作高度 （ mm）；漸開(kāi)線(xiàn)形花鍵 , 30 , 45d dmh m????? ?? ? ?? dm――平均直徑（ mm）， dm=d. 該花鍵的許用應(yīng)力 [ ? p]=120Mpa, 許用壓強(qiáng) [P]==, 取ψ=,Z=19,l=60mm,h=2mm,dm=38mm. 靜聯(lián)接時(shí)： p92 1 9 2 6 0 3 8 1 0p mTz h ld??? ?????? ? ? ? ? 62 ( 2 1 1 . 9 3 N m m )= = 6 . 1 2 1 0 p a = 6 . 1 2 M p a ≤ [] 可見(jiàn)花鍵滿(mǎn)足剪切強(qiáng)度的要求。 動(dòng)聯(lián)接時(shí)： 92 1 9 2 6 0 3 8 1 0mTP z h ld? ?????? ? ? ? ? 62 ( 2 1 1 . 9 3 N m m )= = 6 . 1 2 1 0 p a = 6 . 1 2 M p a ≤ [P] 故花鍵也滿(mǎn)足擠壓強(qiáng)度的要求。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 33 頁(yè) 共 57 頁(yè) 4 螺旋輸送機(jī)機(jī)體的設(shè)計(jì) 機(jī)體主要部件的介紹 水平螺旋輸送機(jī)如圖 所示，其構(gòu)造包括有半圓形的料槽 2 和在其內(nèi)安置的裝在軸承 3 上的、帶螺旋葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)軸 1。螺旋借助于驅(qū)動(dòng)裝置而轉(zhuǎn)動(dòng)，物料通過(guò)裝載漏斗6 裝入料槽內(nèi)，而在卸料孔 8 或 9 處進(jìn)行卸料。若需要在線(xiàn)路中間處卸料時(shí)，則在卸料口處裝設(shè)能關(guān)閉的閘門(mén)。 圖 水平螺旋輸送機(jī) 1轉(zhuǎn)軸； 2料槽； 3軸承； 4末端軸承； 5首端軸承； 6裝載漏斗； 7中間裝載口； 8中間卸載口； 9末端 卸載口； 10驅(qū)動(dòng)裝置 螺旋軸的葉片大部分都由厚 4~8mm 的薄鋼板沖壓而成，然后焊接到軸上，并在相互間加以焊接，其厚度的選取，可參考表 。對(duì)輸送磨損性大和粘性大的物料，螺旋面用扁鋼軋成或用鑄鐵鑄成。 螺旋的葉片一般那是做成標(biāo)準(zhǔn)形式的，即螺旋面的母線(xiàn)是一垂直于螺旋軸線(xiàn)的直線(xiàn)。從圖 可看出，當(dāng)螺距 h 一定時(shí)，由于螺旋外徑 D 遠(yuǎn)大于其內(nèi)徑 d，因而在同一螺旋面上各點(diǎn)的螺旋角顯然是不同的。因?yàn)? tan t hD? ?? tan l hd? ?? Dd 所以 tl??? 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 34 頁(yè) 共 57 頁(yè) 表 螺旋面厚度 δ 輸送物料 δ(mm) 谷物 2~4 煤、建筑材料、 礦石等 D=200~300mm 4~5 D=500~600mm 7~8 圖 全葉式螺旋葉片展開(kāi)圖 全葉式葉片下料鋼板圓周的大小，可用如下方法確定。 22()L D h??? （ m） 22()l d h??? （ m） 由于螺旋線(xiàn) L 和 l 在平面上是圓心角相同的兩條同心圓弧，若 此兩圓弧的直徑為DL和 dl則 LlD Ldl? 式 () 由于 DL=2b+dl代人式 ()則有： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 35 頁(yè) 共 57 頁(yè) (2 )22 ( )2lllllll b d d Lbl l d d Lbl d L lbldLl? ? ?? ? ? ????? 根據(jù) DL和 dl的大小，可以對(duì)鋼板圓周進(jìn)行下料，然后再根據(jù)圓心角α切開(kāi)，沖壓或單個(gè)的葉片，α的大小為： 360LLDLD?? ? ?? ? ? 式 () 輸送機(jī)的螺旋可以是右旋 (普通的形式 )或左旋的，單線(xiàn)、雙線(xiàn)或三線(xiàn)的。實(shí)際上一般都是做成單線(xiàn)的，很少用雙線(xiàn)和三線(xiàn)，后者只在卸車(chē)機(jī)中采用。根據(jù)披運(yùn)物料的種類(lèi)，螺旋選用下列結(jié)構(gòu)的一種：當(dāng)輸送流動(dòng)性好的干燥小顆粒物料或粉狀物料時(shí)，宜于采用全葉式葉片的螺旋 (圖 )，當(dāng)輸送塊狀的或粘滯性的物料時(shí)，宜用帶式螺旋 (圖 )，當(dāng)輸送有壓縮性的物料時(shí)，則用葉片式的 (圖 )或齒形 (圖 )螺旋。 圖 螺旋葉片形狀 a 全葉式； b 帶式； c 葉片式； d 齒 形 螺旋軸可以是實(shí)心的或管形的，管形軸在強(qiáng)度相同情況下的重量要小得多，并且相互間的連接更為方便。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 36 頁(yè) 共 57 頁(yè) 圖 管形螺旋軸各節(jié)段的聯(lián)接 1管形軸； 2螺旋面； 3襯套； 4圓軸； 5螺釘 為了便于制造和裝配，有螺旋面的軸 1 是由 2~4m 的各個(gè)節(jié)段裝配而成。在采用管形軸的情況下，各個(gè)節(jié)段是利用由穿透螺釘 5 所固定的插入襯套 3 和圓軸節(jié)段 4 連接起來(lái) (圖 )，這些圓軸也被用作中間軸承和末端軸承的頸部。各個(gè)節(jié)段的這種連接方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而緊湊。但是，它的缺點(diǎn)是更換個(gè)別節(jié)段時(shí)的拆卸和安裝工 作比較復(fù)雜。 在決定聯(lián)接軸及螺旋軸或管的類(lèi)型及尺寸時(shí)，主要考慮的是所選用的軸能否經(jīng)受住傳遞包括超載在內(nèi)的所需功率。在正常情況下冷軋鋼的軸是可以滿(mǎn)足的；由于扭矩的原因可用高強(qiáng)度的軸；當(dāng)輸送有腐蝕性或污染的物料時(shí)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)接軸。而表面淬火的懸掛軸承要求配用表面淬火的軸。 在螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)中常常要求在其頭部及尾部設(shè)置軸的防塵密封。密封壓差及槽體端部密封用來(lái)防止槽體里的灰塵或粉塵進(jìn)入軸承和防止水分沿軸進(jìn)入槽內(nèi)。 螺旋槽體端部的密封座由灰口鐵制或。設(shè)置在巴氏合金、 滾珠軸承或青鋼軸瓦與槽體端板之間。密封蓋由灰口鐵制或的對(duì)開(kāi)法蘭沿著轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼軸壓入填充物。 為使漏入的灰塵減到最少，列出以下備種不同的設(shè)計(jì)方法： 設(shè)置的軸封遠(yuǎn)離固體物料的進(jìn)、出料口，可大大簡(jiǎn)化軸的密封，以防止因物料的休止角而使物料壓在密封上。 應(yīng)用充氣填料箱式的密封裝置，清潔的氣體送入箱殼內(nèi)通過(guò)密封能有效地防止從輸送機(jī)飛離的灰塵進(jìn)入軸承。 在螺旋輸送機(jī)的尾端 (非傳動(dòng)端 )采用槽體端部盲板支承內(nèi)懸掛軸承 (如果可以裝這種內(nèi)懸掛軸承的話(huà) )，就可以完全不用軸封。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 37 頁(yè) 共 57 頁(yè) 由于外懸臂傳動(dòng)荷載使傳動(dòng)軸彎曲這使軸的密封問(wèn)題更為困難。 有兩種方法可將軸的彎曲限制到最??；其一是在傳動(dòng)端采用的雙軸承；其二是采用套軸式的齒輪減速箱 (無(wú)輸出軸減速器 )。 圖 采用滾動(dòng)軸承的中間軸承 水平螺旋輸送機(jī)除在兩端裝有軸承外，一般還需要安裝中間軸承。中間軸承從上部懸置在橫向板條上，板條則固定在料槽的凸絳或它的加固角鋼上。因此，這種軸承也稱(chēng)為懸置軸承。由于螺旋葉片在懸置軸承處應(yīng)該間斷，所以軸承沿軸線(xiàn)方向的厚度應(yīng)盡可能地加以限制，以保證前后兩螺旋葉片的間斷盡可能小，否則螺旋中斷距離增加。通常，采用青 銅、減摩鑄鐵、巴氏合金或其他減摩材料制成的滑動(dòng)軸承，為 了減小阻力，也可以采用滾動(dòng)軸承 ——球面雙列滾珠軸承 (圖 )，滾珠軸承采用可靠的密封裝置，以防止輸送物料時(shí)微小顆粒的落入。同時(shí)，密封裝置不應(yīng)使軸承體的直徑和長(zhǎng)度增加很大。在各種情況下，軸承都是用固定在料槽蓋上方的管子內(nèi)的油杯以潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑。 幾種典型的鑄造及焊接結(jié)構(gòu)的中間軸承如圖 所示。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 38 頁(yè) 共 57 頁(yè) 圖 幾種典型的中間軸承 當(dāng)輸送磨損性較大的物料時(shí)，接近中間軸承前的螺旋面承受的推力較大。所以，最好將該部分的螺旋面加厚。 中間軸承的間距是受螺旋軸的垂度限制的，為了避免軸過(guò)分的彎曲，在螺旋直徑 D＝ 200~300mm 時(shí)，取其間距 l? ＝ 2~；當(dāng)螺旋直徑 D 較大時(shí)，則取 l? ＝ ~3m，甚至可取 4m。 首端軸承是位于物料運(yùn)移前方的一端，且為止推式 (圖 )，以承受物料運(yùn)動(dòng)阻力所 產(chǎn)生的軸向力。在這種情況下，螺旋軸的全部長(zhǎng)度上都受到拉伸作用，因此，它的工作條件要比軸向壓縮的情況有利。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 39 頁(yè) 共 57 頁(yè) 圖 首端止推軸承 螺旋輸送機(jī)懸掛軸承用的典型軸瓦材料有：軟金屬、青銅及巴氏合金等，硬質(zhì)合金及硬鐵；耐磨材料；木材 ，實(shí)體的或?qū)訅旱乃芰稀? 對(duì)用于有磨琢性的物料常常采用硬鐵軸瓦，一般都是采用布氏硬度超過(guò) 400 的鑄造白口鐵。淬火的鋼制聯(lián)接軸一般常采用冷加工，低碳鋼的軸要滲碳及熱處理達(dá)到洛氏硬度 50~60。 為解決磨損的問(wèn)題，可采用各種熱處理合金，也可以通過(guò)氣焊或電弧焊在零件表面堆焊硬質(zhì)合金。已經(jīng)獲得專(zhuān)利的硬質(zhì)合金對(duì)開(kāi)式軸瓦也用于在軸承面沿軸堆焊。這種在軟質(zhì)基體上加上一層硬質(zhì)碳化物及硼化物的材料結(jié)構(gòu)可以得到很好的金屆對(duì)金屬耐磨損性能。 螺旋輸送機(jī)螺旋槽體的主要類(lèi)型列于圖 中 ， 大部分截面為 “ U” 形的鋼制槽體，長(zhǎng)度為 3000 或 3660mm。根據(jù)使用要求可以提供各種尺寸、厚度的螺旋槽體，可