【正文】 設(shè)計(jì)螺旋葉片，輸送機(jī)進(jìn)出料口，驅(qū)動(dòng)裝置，減速器等主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及相關(guān)零件的校核。螺旋輸送機(jī)作為冶金、建材、化工、糧食及機(jī)械加工等部門(mén)廣泛應(yīng)用的一種連續(xù)輸送設(shè)備。利用這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，將兩個(gè)半月實(shí)習(xí)所面臨的實(shí)際問(wèn)題，在老師耐心的指導(dǎo)下，并利用自己在大學(xué)所學(xué)的書(shū)本知識(shí)，參閱了大量的相關(guān)書(shū)籍和資料，對(duì)螺旋輸送機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，為解決上述實(shí)際問(wèn)題對(duì)螺旋輸送機(jī)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算和選擇。2螺旋輸送機(jī)的相關(guān)介紹中國(guó)古代的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)的基礎(chǔ)；17世紀(jì)中葉，開(kāi)始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。有軸螺旋輸送機(jī)由螺桿，U型料槽，蓋板，進(jìn)，出料口和驅(qū)動(dòng)裝置組成，一般分為水平式，傾斜式和垂直式三種；而無(wú)軸螺旋輸送機(jī)則將螺桿改為無(wú)軸螺旋，并在U型槽內(nèi)裝置可換襯體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，物料由進(jìn)料口輸入經(jīng)螺旋推動(dòng)后由出料口輸出，整個(gè)傳輸過(guò)程可在一個(gè)密封的槽中進(jìn)行。而對(duì)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(wú)軸螺旋輸送機(jī)則是一種較好的解決方法[1]。GX型螺旋輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)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(yīng)性強(qiáng)，操作維修方便，進(jìn)、出料口位置布置靈活等。LS型螺旋輸送機(jī)是在GX型輸送機(jī)的基礎(chǔ)上修改設(shè)計(jì)的新一代螺旋輸送機(jī)， LS型螺旋輸送機(jī)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，性能可靠，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，適用范圍廣泛，節(jié)能降耗顯著。(1)螺旋輸送機(jī)的類型有水平固定式輸送機(jī)、垂直式螺旋輸送機(jī)。實(shí)體螺旋面稱為S制法，LS型適用于輸送粉狀和粒狀物料。葉片式螺旋面應(yīng)用較少，主要用于輸送粘度較大和可壓縮性物料，在輸送過(guò)程中，同時(shí)完成攪拌、混合等工序，[2]。 (4)LS、GX型螺旋輸送機(jī)物料出口端，應(yīng)設(shè)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(wú)螺旋片。圖22 螺旋輸送機(jī)的整體結(jié)構(gòu)剛性的螺旋體通過(guò)頭、尾部和中間部位的軸承支承于機(jī)殼，形成可實(shí)現(xiàn)物料輸送的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，螺旋體的運(yùn)轉(zhuǎn)通過(guò)安裝于頭部的驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)，進(jìn)出料口分別開(kāi)設(shè)于機(jī)殼尾部上側(cè)和頭部下側(cè)。螺旋體是螺旋輸送機(jī)實(shí)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。按葉片在軸上的盤(pán)繞方向不同可分為右旋和左旋兩種(逆時(shí)針盤(pán)繞為左旋，順時(shí)針盤(pán)繞為右旋)。同一螺旋體上有兩種旋向的葉片，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同方向物料的輸送。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(jiàn)表[2]。圓環(huán)的尺寸如圖23，用下面的公式計(jì)算： （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(gè)螺距葉片外螺旋線的長(zhǎng)度（mm）； ι—一個(gè)螺距葉片內(nèi)螺旋線的長(zhǎng)度 (mm)。運(yùn)送塊狀的粘滯性的物料時(shí)，宜采用帶式螺旋。帶式螺旋是利用徑向桿柱把螺旋帶固定在軸上。在一根螺旋轉(zhuǎn)軸上，有時(shí)可以一半是右旋的，一半是左旋的。螺旋的螺距有三種，對(duì)于GX型螺旋輸送機(jī)，；LS型螺旋輸送機(jī)，；帶式螺旋螺距等于直徑。軸頭起到連接各個(gè)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(lái)，這些圓軸還可用作中間吊軸承和頭部軸承的頸部。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(lái)，這種連接方法，裝卸容易，但徑向尺寸相對(duì)大一些。頭部應(yīng)裝止推軸承，以承受由于運(yùn)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。機(jī)殼是由3～8毫米厚的薄鋼板制成，水平慢速螺旋輸送機(jī)的機(jī)殼通常用2～4mm厚的薄鋼板制成。垂直快速螺旋輸送機(jī)機(jī)殼橫斷面為圓形，通常采用薄壁無(wú)縫鋼管制成。機(jī)殼的內(nèi)直徑要稍大于螺旋直徑，使兩者之間有一間隙。這對(duì)減少磨損和動(dòng)力消耗非常重要，～15毫米。所以，物料在輸送機(jī)中的運(yùn)送，完全是一種滑移運(yùn)動(dòng)。3螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與選擇根據(jù)客戶要求,需水平輸送小麥,輸送量為20t/h，輸送距離為10m。物料在旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)中的運(yùn)動(dòng)，不隨螺旋體轉(zhuǎn)動(dòng)，而只在旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片推動(dòng)下沿螺旋方向移動(dòng)。當(dāng)螺旋面的升角a在展開(kāi)的狀態(tài)時(shí)，螺旋線用一條斜直線來(lái)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)。此力可分解為切向分力P切和法向分力P法如圖31。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)可取φ≈α。 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(yùn)動(dòng)速度，由圖中三角形ABC可得: 因?yàn)?，所? （31）圓周速度為V圓=V合 以摩擦系數(shù)代入上式，得： (32)由于，以及， 因此，將上述各式代入并經(jīng)過(guò)換算，便可以求得物料顆粒的圓周速度計(jì)算公式:， (33)式中s螺旋的螺距(m):n一螺旋的轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)。若使公式V圓 對(duì)r求一次導(dǎo)數(shù)，并令其值，便可求出存在V圓的最大值的半徑為 。根據(jù)輸送量計(jì)算公式: （34）式34中: Q輸送量 t/h；Ψ物料填充系數(shù),選用見(jiàn)表11；β0傾斜系數(shù),選用見(jiàn)表12；K螺距與直徑比例系數(shù),由選定規(guī)格的螺旋輸送機(jī)計(jì)算求值；r物料容重 t/m3，見(jiàn)表13；n轉(zhuǎn)速 r/min；D螺旋直徑m，見(jiàn)表13表1－1 物料填充系數(shù)ψ[7]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表1－2 傾斜系數(shù)β[7]0傾斜角0176。≦10176。≦20176。當(dāng)充填系數(shù)較小(即ψ=5%)時(shí)，物料堆積的高度低矮且大部分物料靠近槽壁并且具有較低的圓周速度，運(yùn)動(dòng)的滑移面幾乎平行于輸送方向如圖33a。所以，這時(shí)垂直于輸送方向的附加物料流不嚴(yán)重，單位能量消耗也較小。此時(shí)，在圓周方向的運(yùn)動(dòng)將比輸送方向的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，導(dǎo)致輸送速度的降低和附加能量的消耗。各種微粒物料的充填系數(shù)ψ值可參考表11。小麥特性為少量磨損且為顆粒，；需要水平輸送，；。LS型螺旋輸送機(jī)，根據(jù)表14。機(jī)殼是由3～8毫米厚的薄鋼板制成。橫斷面兩側(cè)壁垂直，底部為半圓形，每節(jié)機(jī)殼的端部和側(cè)壁上端均用角鋼焊接加固，以保證機(jī)殼的剛度，實(shí)現(xiàn)節(jié)與節(jié)間、頂部蓋板與機(jī)殼的連接，機(jī)殼底部應(yīng)設(shè)置鑄鐵件或角鋼焊接件的支承腳，以保證輸送物料過(guò)程的強(qiáng)度。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。螺旋和機(jī)殼制造、裝配愈精確間隙可愈小。根據(jù)我實(shí)習(xí)所在公司的實(shí)際生產(chǎn)水平，結(jié)合以往生產(chǎn)總結(jié)的間隙設(shè)計(jì)要求如表15。表15 螺旋公稱直徑與機(jī)殼間隙公稱直徑/mm螺旋直徑與機(jī)殼內(nèi)徑的間隙/mm10012531510400500630800151000125020螺旋軸通常采用直徑30～70mm的空心鋼管。選取厚度為6mm的鋼管做主軸，則內(nèi)徑為63mm。⑴進(jìn)料口進(jìn)料口是用以連接螺旋機(jī)和進(jìn)料漏斗的部件，其由蓋寸口夾緊在機(jī)蓋上，也可用焊接的方法與機(jī)蓋相聯(lián)，裝置進(jìn)料口時(shí)應(yīng)在所裝的機(jī)蓋上按進(jìn)料口內(nèi)孔尺寸開(kāi)孔。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[2]，可知計(jì)算所需螺旋輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的功率的公式： （35）Q輸送量，λ阻力系數(shù)，L螺旋輸送機(jī)長(zhǎng)度，D螺旋輸送機(jī)直徑，H傾斜布置時(shí)的垂直高度，前面已經(jīng)知道：Q=20t/h, λ=，L=10m，D=250mm，H=0。由于直流電動(dòng)機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較高，維護(hù)比較不便，因此無(wú)特殊要求時(shí)不宜采用。交流電動(dòng)機(jī)分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類。我國(guó)新設(shè)計(jì)的Y系列三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，適用于金屬切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)等，由于啟動(dòng)性能較好，也適用于某些要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高的機(jī)械，如壓縮機(jī)等。電動(dòng)機(jī)除按功率、轉(zhuǎn)速來(lái)區(qū)分之外，為適應(yīng)不同的輸出軸要求和安裝需要，電動(dòng)機(jī)機(jī)體又有幾種安裝結(jié)構(gòu)形式。電動(dòng)機(jī)的額定電壓一般為380V。⑵ 選擇電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作狀況和經(jīng)濟(jì)性都有重要的影響。電動(dòng)機(jī)的功率主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來(lái)決定。運(yùn)行狀態(tài)有三類，即長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行、短時(shí)運(yùn)行和重復(fù)短時(shí)運(yùn)行。由于螺旋輸送機(jī)的工作環(huán)境是常溫,有灰塵,用的是三相交流電,電壓為380V。Y100L14電動(dòng)機(jī)的主要性能如表21格所示：表2－1 Y100L14電動(dòng)機(jī)的主要性能 型 號(hào) 額定 功 率 kw 滿載時(shí) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn) 速 r/min 電流（380V） A效率 %功率 因 數(shù)Y100L4 142081 ，選擇的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1420r/min，中間減速器的減速比i=1420/=。擺線針輪減速機(jī)全部傳動(dòng)裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個(gè)稱為轉(zhuǎn)臂的滾柱軸承，形成H機(jī)構(gòu)、兩個(gè)擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒相嚙合，以組成齒差為一齒的內(nèi)嚙合減速機(jī)構(gòu)從而組成。 擺線針輪減速機(jī)的使用條件：①擺線針輪減速機(jī)允許使用在連續(xù)工作制的場(chǎng)合，同時(shí)允許正、反兩個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)。③臥式安裝擺線針輪減速機(jī)的工作位置均為水平位置。④擺線針輪減速機(jī)的輸出軸不能受較大的軸向力和徑向力，在有較大軸向力和徑向力時(shí)須采取其他措施。電機(jī)功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)速比使用效率（65%75%）綜合以上擺線針輪減速機(jī)的特點(diǎn)，選擇減速機(jī)型號(hào)為XWD8115，這是一款臥式帶電機(jī)型，減速比為17,，配套型號(hào)為XWD317/，其傳動(dòng)效率70%，滿足要求。螺旋輸送機(jī)上面主要有三處要用到軸承，首先是連接減速器電動(dòng)機(jī)的頭部需要安裝軸承，再就是螺旋輸送機(jī)的末端需要軸承，中間段連接的地方也需要軸承。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[9]。因?yàn)轭^尾部軸承既要承受較大的軸向力，也要承受較大的徑向力，結(jié)合實(shí)習(xí)單位的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選擇為：頭部是兩個(gè)背靠背安裝的圓錐滾子軸承，尾部為雙列調(diào)心球軸承。調(diào)心球軸承的型號(hào)選為 1212（GB/T 2811994），其尺寸如圖43b為d=60mm，D=110mm，B=22mm，計(jì)算系數(shù)：e=，Y1=, Y2=，Y0=，基本額定載荷：Cr=，Cor= 圖42a 圓錐滾子軸承尺寸圖 圖42b 調(diào)心球軸承尺寸圖水平螺旋輸送機(jī)除在兩端裝有軸承外，一般還需要安裝中間軸承。因此，這種軸承也稱為懸置軸承。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——球面雙列滾珠軸承如圖4－3，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。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[10]。圖4－3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。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＝200300mm時(shí)，取其間距l(xiāng)＝；當(dāng)螺旋直徑D較大時(shí)，則取l＝，甚至可取4m。5主軸的傳動(dòng)校核⑴ 計(jì)算主軸所受到的彎矩