【正文】 .................................................................................... 33 水平固定式螺旋輸送攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 1 1 緒論 1． 1論文的研究背景與意義 螺旋輸送機(jī)是一種常見的不具有撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送機(jī)械，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和物流運(yùn)輸不可 缺少的重要機(jī)械設(shè)備之一。 螺旋輸送機(jī)使用的環(huán)境溫度 C150~C20 00 ? ，物料溫度 C0200? ，一般輸送傾角 C200?? ，螺旋輸送機(jī)的輸送能力一般在 h/m40 3 一下，輸送長度 m40L? 。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(chǎn)品，水泥、粘土、沙子等建筑材料，鹽、堿類、化肥等化學(xué)品，以及煤、焦炭、礦石等大宗散貨。處理輸送散狀物料之外，亦可利用螺旋輸送機(jī)來運(yùn)送各種成件物品。 螺旋輸送機(jī)已經(jīng)成為合理組織成批生產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。它的廣泛應(yīng)用對(duì)于減輕繁重的體力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)物料輸送過程的機(jī)械化和自動(dòng)化，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 工作可靠，維護(hù)管理簡便。 能實(shí)現(xiàn)密封輸送，有利于輸送易飛揚(yáng)的、熾熱的以及氣味強(qiáng)烈的物料，可減 少對(duì)環(huán)境的污染，改善港口工人的作業(yè)條件。水平輸送機(jī)可在其輸送線路上的任一點(diǎn)裝載卸載 能逆向輸送，也可以使輸送機(jī)同時(shí)向兩個(gè)方向輸送物料，即集向中心或者是 遠(yuǎn)離中心。 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(yán)重。在我國現(xiàn)代化的發(fā)展和各工業(yè)部門機(jī)械化水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率提高中，螺旋輸送機(jī)將發(fā)揮更大的作用。在國內(nèi)的研究成果相對(duì)于國外來比較，研究成功還比較少，還不是很先進(jìn)。高速度即意味著高生產(chǎn)率，減少單位時(shí)間生 產(chǎn)成本，磨損是限制螺旋輸送機(jī)使用壽命的主要原因，減少物料與螺旋之間 的摩擦系數(shù)，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(jī)的使用壽命。因此降低能源消耗是研究和設(shè)計(jì)螺旋輸送機(jī)亟待解決的難題和研究方 向。物料的裝卸、機(jī)器安裝與維護(hù)都應(yīng)能實(shí)現(xiàn)智能化管理。未來克服水平和垂直螺旋輸送機(jī)由于結(jié)構(gòu)上的限制而只能 直線輸送的不足，近年來出現(xiàn)了可彎曲螺旋輸送機(jī)，彈簧輸送機(jī)等。 組合復(fù)合化輸送，向著大型化發(fā)展。大型化包括大輸送能力、單機(jī)長度和大輸送傾 等方面。目前螺旋輸送機(jī)的使用范圍受到限制，要擴(kuò)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(zhì)的環(huán)境中工作的， 以及能在輸送熾熱、易爆、易結(jié)團(tuán)、粘性物料的螺旋輸送機(jī)。傳統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械是敞 開狀態(tài)下輸送物料的，在輸送粉料、顆粒狀物料時(shí)，物料散落飛揚(yáng)，嚴(yán)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(yáng) 物料時(shí)尤顯嚴(yán)重。 2 螺旋輸送機(jī)的設(shè) 計(jì)與參數(shù)選用 水平固定式螺旋輸送攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 3 2． 1 螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 螺旋機(jī)適宜輸送粉狀。 螺旋輸送機(jī)主要分為水平和垂直螺旋輸送機(jī)，可沿水平、傾斜或者垂直方向上輸送物料，這兩種機(jī)型也是最常見的。后者使用較多。本設(shè)計(jì)為水平固定式螺旋輸送機(jī) 。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知本設(shè)計(jì)采用低速螺旋輸送機(jī)。 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。葉片的高精度制作保證了物料輸送時(shí)充滿罐體。 螺旋輸送機(jī)連接方式采用銷軸連接代替螺栓連接，強(qiáng)度大，安裝方便，橫截 面積小，對(duì)物料阻力小。從而保證了物料計(jì)量 的重復(fù)精度?？梢曉O(shè)備拆裝頻繁程度決定接口形式。 根據(jù)具體的輸送 要求計(jì)算螺旋直徑，選擇螺旋類型和布置形式。 根據(jù)具體的輸送要求選擇合適的傳動(dòng)裝置。 確定螺旋輸送機(jī)長度組合及各節(jié)重量。 確定合理的維修和保養(yǎng)方案。 水平固定式螺旋輸送攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 4 2． 3 螺旋輸送機(jī)的選型 設(shè)計(jì)螺旋輸送機(jī)系統(tǒng)時(shí)，往往需要考慮以下的問題： 合理的裝載方式，提出給料裝置和卸料裝置的要求 輸送機(jī)路線上輸送機(jī)之間的相互關(guān) 系，啟動(dòng)順序是受料的輸送機(jī)先驅(qū)動(dòng)，停 車順序是給料的輸送先停機(jī)，當(dāng)各螺旋輸送機(jī)的參數(shù)（如長度，驅(qū)動(dòng)裝置） 不同時(shí)，通過這一關(guān)系可以提出啟動(dòng)時(shí)間和停機(jī)時(shí)間的要求。 環(huán)保要求。 與相同規(guī)格的輸送機(jī)相比，相同規(guī)格的機(jī)型，其重量約輕 30%。 螺旋輸 送機(jī)的總體結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)設(shè)計(jì)要求（輸送物料為玉米粉）我們選擇螺旋輸送機(jī)，傾角為零度，即水平輸送，如圖 1： 圖 1 螺旋輸送機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 由于螺旋輸送機(jī)輸送的距離較短，因此不設(shè)中間吊掛軸承來支持內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)，其基本構(gòu)件有：驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn) 料口，旋轉(zhuǎn)螺旋軸，殼體，出料口，清料口。另外各個(gè)螺旋節(jié)（頭節(jié)、中間節(jié)、尾節(jié)）的布置次序最水平固定式螺旋輸送攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 5 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(shè)計(jì)、制造和訂貨帶來很大的方便。 水平 螺旋輸送機(jī)根據(jù)螺旋的旋向、螺旋軸的旋轉(zhuǎn)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(jī)的布置形式 根據(jù)具體實(shí)際的輸送要求選擇第三種布置形式。以距離螺旋軸線 ? 處的物料顆粒 M作為研究對(duì)象，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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。 P力可分解為法向分力 P1和 P2。 圖 4 物料的運(yùn)動(dòng)速度 當(dāng)螺旋體以角速度 W繞軸回轉(zhuǎn)時(shí)，若在螺旋葉片任一半徑 r的 O點(diǎn)處有一物料顆粒 M，則物料顆粒 M的運(yùn)動(dòng)速度可有上圖的速度三角形求解。當(dāng)不考慮葉片摩擦?xí)r，則物料顆粒 M絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度 Vn應(yīng)是螺旋面上 O點(diǎn)的法線方向，可用矢量 OB表示。因此 V1就是料槽中的阻滯和干擾。 據(jù)此可得出物料在料槽內(nèi)軸向移動(dòng)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(shí) V V2變化曲線 由圖 6可見， V2在半徑長度范圍內(nèi)是變化的，因此，物料在螺旋內(nèi)的移動(dòng)過程是要產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的，靠近螺旋軸的物料的 V2比外層的大，而 V1卻比外層的要??；反之，靠近螺旋外側(cè)的物料 V1大、 V2小。但是，當(dāng)超過一定的轉(zhuǎn)速時(shí)，物料就會(huì)產(chǎn)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(jìn)作用。因此威力避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，螺旋的轉(zhuǎn)速不得超過它的臨界轉(zhuǎn)速。 查資料可知：玉米粉的松散密度為 mt?? 故 hthmQ 3 ?? 。 螺旋葉片直徑 螺旋葉片直徑是螺旋輸送機(jī)的重要參數(shù)，直接關(guān)系到輸送機(jī)的生產(chǎn)量和結(jié)構(gòu)尺寸。 螺旋葉片直徑為： CQKD ??? 式中： Q輸送量， t/h。 物料的綜合特性系數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值。玉米粉的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)見下表。 水平固定式螺旋輸送攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 9 故取 D=220mm，符合設(shè)計(jì)要求。輸送量 Q和直徑 D一定時(shí)，螺距改變，物料運(yùn)動(dòng)的滑移面隨著改變，這將導(dǎo)致物料運(yùn)送速度分布的變化。 通常可按下式計(jì)算螺距： S= 1K D 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的輸送機(jī)， 1K =~，當(dāng)傾斜布置或輸送物料流動(dòng)性較差時(shí) 1K ? ，當(dāng)水平布置時(shí) 1K =~，實(shí)體式螺旋 1K =1。所以 1D =245mm 選擇無縫鋼管 ? 219mm,厚度 t=6mm。 根據(jù)物料的運(yùn)動(dòng)分析，可知要保證物料在料槽中的軸向移動(dòng)，螺旋軸徑處的軸向速度 V1 要大于 0，即螺旋內(nèi)升角 ?? ??? 2/2 ，又因?yàn)?dS ?/tan ?? 。 實(shí)踐證明，對(duì)于大多數(shù)螺旋輸送機(jī)來說，一般其螺旋體得結(jié)構(gòu)均能滿足第一個(gè)條件的要求，但對(duì)螺旋體直徑較?。ɡ?D=100mm）的螺旋輸送機(jī)來說，其α2 不一定能滿足第一個(gè)條件的要求，因而在確定較小直徑螺旋體得 S和 d時(shí)，必須進(jìn)行這項(xiàng)驗(yàn)算工作。整理得：?Sff ???? 11d 根據(jù)計(jì)算，當(dāng) f 取 ， S=()D 時(shí)， D)(d ?? ；當(dāng) f 值增加時(shí)， d/D 的值還要增加。所 以，螺旋軸徑與螺距的關(guān)系應(yīng)是輸送功能與結(jié)構(gòu)的綜合，在能夠滿足輸送要求的前提下，應(yīng)盡可能的使結(jié)構(gòu)緊湊。 推薦的軸徑計(jì)算公式： d=（ ~） D 計(jì)算得出 d=50~，故取 d=70mm。 螺旋軸的轉(zhuǎn)速 螺旋軸的轉(zhuǎn)速對(duì)輸送量有較大的影響。所以還需要對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行一定限定，不能超過一極限值。 校核填充系數(shù) 物料在料槽中的填充系數(shù)對(duì)物料的輸送和能量的消耗有很大的影響。因而，填充系數(shù)適當(dāng)取小 值較有利，一般取 %50?? 。 用螺旋葉片直徑 D及轉(zhuǎn)速 n 圓整后的數(shù)值，對(duì)填充系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算： 22 ???????? SCnD Q ?? 查表可知填充系數(shù)的的取值范圍為： ~?? ，故滿足要求。傾斜輸送系數(shù)見表 4。另外傾斜角度的大小還會(huì)影響填充系數(shù)。因此，在滿足使用條件的前提下，螺旋輸送機(jī)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(jí)不能滿足要求，可采用多級(jí)傾斜布置，以減少損失。 螺旋輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(yùn)物料提升高度 H（水平或傾斜）所需的能量；②被運(yùn)物料對(duì)料槽壁和螺旋面的摩擦所引起的能量消耗；③物料內(nèi)部顆粒間的互相摩擦所引起的能量消耗；④物料沿料槽運(yùn)動(dòng)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。 故 kwPKP ???? ? 3 螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定電動(dòng)機(jī)的機(jī)型 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問題： 、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)試以及工作 環(huán)境等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類型及安裝方式。所選電動(dòng) 機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算所需功率，按靠近的功率等級(jí)選擇電 動(dòng)機(jī)，負(fù)載率一般取為 ~。 ，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(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。 ，以及 機(jī)械機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。 K工作情況系數(shù)，取為 ，見表 6； 1? 減速器效率； P計(jì)算功率。 8 1。 35 水平固定式螺旋輸送攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 13 8~10h/d 1。 2 1。 2 1。 6 故： kwKPP ???? ? 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為： YJ90S4。 確定減速器的機(jī)型 現(xiàn)在我采用一種新型減速機(jī) 擺線針輪減速機(jī)。其獨(dú)特的平穩(wěn)結(jié)構(gòu)在許多情況下可替代普通 圓柱齒輪減速機(jī) 及 蝸輪蝸桿減速機(jī) ，因此，行星擺線針輪減速機(jī)在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域被廣泛的使用，受到廣大用戶的普遍歡迎。 〇高速比和高效率單級(jí)傳動(dòng) 〇結(jié)構(gòu)緊湊體積小由于采用了行星傳動(dòng)原理，輸入軸輸出軸在同一軸心線上，使其機(jī)型獲得盡可能小的尺寸。〇使用可靠、壽命長因主要零件采用軸承鋼材料，經(jīng)淬火處理（ HRC58～ 62）獲得高強(qiáng)度，并且，部分傳動(dòng)接觸采用了滾動(dòng)摩擦，所以經(jīng)久耐用壽命長。 〇設(shè)計(jì)合理，維修方便，容易分解安裝，最少零件個(gè)數(shù)以及簡單的潤滑，使擺線針輪減速機(jī)深采用戶的信賴。 校核 2 ?? SCnD Q ?? 在推薦范圍內(nèi)，填充系數(shù)滿足要求。 4 螺旋輸送機(jī)的機(jī)身設(shè)計(jì) 螺旋管軸的設(shè)計(jì) 螺旋管軸一般由無縫鋼管制成，直徑常取為 40~90mm。 軸的材料采用 45 號(hào)鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知： 硬度為 217~255HBW 扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度 MPa1551 ??? 抗拉強(qiáng)度 MPab 637?? 許用疲勞應(yīng)力 ? ? MPa591 ??? 屈服點(diǎn) MPas 353?? 靜應(yīng)力 ? ? MPa2161 ??? 彎曲疲勞強(qiáng)度 MPa2681 ??? 脈動(dòng)應(yīng)力 ? ? MPa980 ?? 實(shí)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。 下面是關(guān)于螺旋管軸的設(shè)計(jì)計(jì)算： 圖 6 管軸外徑為 89mm，內(nèi)徑為 77mm，長度為 5540mm。 下面作軸的計(jì)算簡圖： 水平固定式螺旋輸送攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 15 圖 7 NGFF CA ????? 利用平衡方程求得： 0?? CA MM 下面作彎矩圖，在距 A點(diǎn) x 處的 D點(diǎn)截?cái)?，取左半軸研究： 圖 8 在距離 A 點(diǎn)為 x 處的彎矩為： 02 ??????? MxxGxF A lxGxFM A 22 ???? 可知在 2lx? 處，彎矩達(dá)到最大， mmNlxGxFMA ?????? 1 1 4 422m a x 作軸的彎矩圖如下： 圖 9 作扭矩圖如下： 水平固定式螺旋輸送攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 16 mmNnPTT