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 無軸螺旋輸送機的傳動機構(gòu)設(shè)計【帶圖紙】

摘 要

無軸螺旋輸送機是一種不具有撓性牽引構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)類型的物料輸送機械，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和物流運輸不可缺少的重要機械設(shè)備之一。它的廣泛應(yīng)用對于提高勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)物料輸送過程的機械化和自動化，都具有重要的現(xiàn)實意義。

對于無軸螺旋輸送機，在工程設(shè)計及使用中還存在一些的缺陷，如參數(shù)選擇不合理等。目前，無軸螺旋輸送機的設(shè)計仍是依靠經(jīng)驗公式計算，在經(jīng)驗公式中許多參數(shù)的選擇是在一定范圍內(nèi)憑經(jīng)驗選取的，這使得無軸螺旋輸送機的設(shè)計較落后，無法提高其設(shè)計水平和提高產(chǎn)品的性能。

文中對無軸螺旋輸送機進行了較為全面論述，從了解無軸螺旋輸送機的類型、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。闡明了螺旋輸送機的工作原理。并根據(jù)無軸螺旋輸送機的工作原理、工作條件、輸送要求等設(shè)計――無軸螺旋輸送機。該無軸螺旋輸送機用于污泥的輸送，根據(jù)輸送量以及輸送路程設(shè)計出螺旋直徑，計算了螺旋功率以及根據(jù)功率選擇了電動機、減速器和聯(lián)軸器能較好地解決實際問題。

關(guān)鍵詞 無軸螺旋輸送機 連續(xù)輸送機械 螺旋直徑 

 

目 次

1 引言 

1(1 無軸螺旋輸送機研究的工業(yè)背景

1(2 無軸螺旋輸送機在工業(yè)中的價值及特點

1(3 課題主要研究的內(nèi)容

2 無軸螺旋輸送機工作原理和設(shè)計原則

2(1 無軸螺旋輸送機的工作原理

2(2 無軸螺旋輸送機的設(shè)計原則

3 無軸螺旋輸送機設(shè)計的方法

3(1 無軸螺旋輸送機的現(xiàn)代設(shè)計方法

3(2 無軸螺旋輸送機的常規(guī)設(shè)計方法

4 無軸螺旋輸送機的具體計算

4(1 無軸螺旋輸送機的選型要注意到特點

4(2 物料在無軸螺旋輸送機里的分析

4(3 無軸螺旋輸送機的葉片的設(shè)計

4(4 無軸螺旋輸送機的功率計算

5 蝸輪減速器的設(shè)計計算和校核

5(1 蝸輪減速器的設(shè)計計算

5(2 渦輪減速器的校核

5(3 渦輪軸健的校核

6 其他零件及一些標(biāo)準(zhǔn)件

6(1 減速箱的外形

6(2 減速箱的通氣器的設(shè)計

6(3 U型槽的設(shè)計

6(4 無軸螺旋輸送機軸承選擇

6(5 無軸螺旋輸送機進料口和出料口的設(shè)計

結(jié) 論

 

1 引言

無軸螺旋輸送機是一種常用的不具有撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送機械，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和物流運輸不可缺少的重要機械設(shè)備之一。它的廣泛應(yīng)用對于減輕繁重的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)物料輸送過程的機械化和自動化，都具有重要的現(xiàn)實意義。

無軸螺旋輸送機采用無中心軸設(shè)計，結(jié)構(gòu)獨特，主要由電動機、減速機、機械密封、柔性無軸螺旋體、U形槽及保護襯套等組成，其配套附件還有支腿、蓋板、端蓋及法蘭等。無軸螺旋輸送器是污水廠用來輸送柵渣、沉砂池出砂和污泥的一種輸送設(shè)備。目前設(shè)計成與落渣設(shè)備( 格柵等) 聯(lián)動控制。無軸螺旋輸送機是通過電動機帶動擺線減速機運轉(zhuǎn)，靠機械密封軸與無軸螺旋體上的聯(lián)接盤傳動而使螺旋體旋轉(zhuǎn)工作的。螺旋體僅一端支承，結(jié)構(gòu)簡單。工作中污泥就像螺母，而無軸螺旋體則像轉(zhuǎn)動的螺桿，連續(xù)旋轉(zhuǎn)即可將污泥從一端移至另一端。

現(xiàn)在，螺旋輸送機已經(jīng)成為合理組織成批生產(chǎn)和機械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。在我國現(xiàn)代化的發(fā)展和各工業(yè)部門機械化水平、勞動生產(chǎn)率的提高中，螺旋輸送機將發(fā)揮更大的作用。

1(1 無軸螺旋輸送機研究的工業(yè)背景

無軸螺旋輸送機在國民經(jīng)濟的各個部門中得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，己經(jīng)遍及各個行業(yè)。在冶金、采礦、動力、建材、碼頭等一些重工業(yè)及交通運輸?shù)炔块T，主要是用來運送大宗散貨物料，如煤、礦石、糧食、砂、化肥等:在機械制造部門，螺旋輸送機是生產(chǎn)過程中組成現(xiàn)代化有節(jié)奏流水作業(yè)線的所必不可少的設(shè)備之一，隨著生產(chǎn)節(jié)奏輸送各種機械零部件、成品、半成品和小件的包裝物料，實現(xiàn)車間運輸和加工過程安裝的機械化，并實現(xiàn)程序化和自動化:在糧食、輕紡織業(yè)、化工業(yè)、食品等工業(yè)部門，采用螺旋輸送機往往不單純是輸送物料，同時還伴隨進行某些工藝處理等。在大型工程項目上，如機場、港口等需要現(xiàn)代化物流輸送系統(tǒng)的場合，螺旋輸送機也都有廣泛的應(yīng)用。

1.1.1 無軸螺旋輸送機在國外發(fā)展情況

從17世紀(jì)中葉，開始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料，到1887年，螺旋輸送機由阿基米德發(fā)明，后來得到改進，在工業(yè)上廣泛用來輸送散狀、固體物料，隨后經(jīng)過了很長時間的發(fā)展過程，逐漸研制出了一系列的螺旋輸送機，使得螺旋輸送機有了長足的發(fā)展。 

現(xiàn)在國外無軸螺旋輸送機技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在兩個方面:一方面是無軸螺旋輸送機的功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化，如管狀無軸螺旋輸送機、可移動式無軸螺旋輸送機、雙無軸螺旋輸送機、空間轉(zhuǎn)變螺旋輸送機等各種機型。且應(yīng)用范圍也不僅僅只存在于物料輸送方面，在攪拌、計算、測試等方面對無軸螺旋輸送的理論與實際都有大量的應(yīng)用;另一方面是無軸螺旋輸送機本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型無軸螺旋輸送機已成為發(fā)展的主要方向，這核心是開發(fā)應(yīng)用了螺旋輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了無軸螺旋輸送機的運行性能和可靠性。

1.1.2 無軸螺旋輸送機在國內(nèi)發(fā)展情況

我國生產(chǎn)制造的無軸螺旋輸送機的品種、類型較多。在改革開放以后，無軸螺旋輸送機的技術(shù)水平有了很大提高。大功率、長距離無軸螺旋輸送機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品的開發(fā)都取得了很大的進步，如變速，變徑、變節(jié)距無知哦螺旋輸送機，大傾角距離無軸螺旋輸送機成套設(shè)備，高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮螺旋輸送機等填補了國內(nèi)空白，并對螺旋輸送機的關(guān)鍵技術(shù)及其主要零部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了許多種啟動和制動裝置以及PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶和器和行星齒輪減速器。

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(shè)備。它以輸送粉狀、粒狀、小塊狀物料為主，不適宜輸送易變質(zhì)的，粘性的易結(jié)塊的物料和大塊的物料，因為這些物料容易粘在螺旋上而隨之旋轉(zhuǎn)，或在吊軸承處產(chǎn)生堵料現(xiàn)象，給物料輸送過程帶來很大的不便。GX型螺旋輸送機的優(yōu)點主要是節(jié)能、降耗顯著，其頭部、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，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(yán)重。

LS型螺旋輸送機是在GX型輸送機的基礎(chǔ)上修改設(shè)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(shù)指標(biāo)先進，適用范圍廣泛，節(jié)能降耗顯著。

另外 ，LS型螺旋輸送機還有多種系列的輸送機產(chǎn)品。LSS系列螺旋輸送機、LSY型螺旋輸送機、LSF系列螺旋輸送機都是在LS型螺旋輸送機的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展形成的。

LSS系列水平螺旋輸送機是一種固定裝置的機械輸送設(shè)備。LSY型是一種非基礎(chǔ)固定式螺旋輸送機，它可以實現(xiàn)水平、傾斜、垂直全方位和任意姿態(tài)的連續(xù)輸送。它的實用性和先進性尤其體現(xiàn)于能適應(yīng)山區(qū)、平原各種野外流動作業(yè)，也適用于化工、冶金工業(yè)企業(yè)和造紙、建筑工程等行業(yè)。

LSF系列螺旋輸送機是在LS型螺旋機的基礎(chǔ)上改進的，其結(jié)構(gòu)新穎，技術(shù)指標(biāo)先進。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(yán)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(shè)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(yīng)性強，操作維修方便。

TLSS系列螺旋輸送機具有結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好，無粉塵、噪聲低，能多點送料、卸料等特點，適用于各行業(yè)的粉狀或顆粒的輸送。該螺旋輸送機橫截面可設(shè)計成U形和圓形兩種，圓形截面輸送機還可作為垂直輸送用。該機廣泛用于面粉、糧油、飼料行業(yè)水平物料的輸送，并可在其出料端增設(shè)料封裝置，形成TLSSF型料封螺旋輸送機，在進料口左側(cè)或右側(cè)增設(shè)吸風(fēng)口，專門用于輸送粉碎后的物料。

JT型螺旋輸送機，是一種按工藝布置需要有單機單驅(qū)動(或重疊式，分體雙驅(qū)動)，帶夾套的全密封型螺旋輸送機。其具有結(jié)構(gòu)緊湊合理，占地面積小，密封性好，工藝布置靈活等優(yōu)點，適用于輸送要求冷卻或加熱的有毒、易揮發(fā)及具有腐蝕性或怕被污染的物料，如三聚氰胺、1H口等，可以水平輸送溫度低于250?的物料，可廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、食品、輕工等行業(yè)。

MLG管式螺旋給料輸送機是一種等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)的螺旋輸送機，其特點是變螺距，給料量穩(wěn)定，具有一定的鎖風(fēng)效果。輸送機長度在特定范圍內(nèi)可由用戶指定選用，用作料倉底部給料設(shè)備時，一般采用傾斜布置，基本可消除物料自流(即沖料)現(xiàn)象。MLG管式螺旋給料輸送機可用于生料、煤粉、水泥等粉狀物料的給料和短距離輸送。

YS 型圓筒螺旋輸送機，可設(shè)計成水平式、傾斜式、垂直式三種類型。FX系列螺旋輸送機廣泛用于鹽、化工等行業(yè)粉狀物料的輸送及提升，而且可以垂直輸送替代斗式提升機。

隨著運輸機械的發(fā)展，還出現(xiàn)一些新型的特殊用途的螺旋輸送機，如可彎曲螺旋輸送機，螺旋管輸送機，大傾角螺旋輸送機，成件物品螺旋輸送機，熱交換式螺旋輸送機，微粉螺旋輸送機，新型冷卻螺旋輸送機等。

可彎曲螺旋輸送機可實現(xiàn)空間可彎曲輸送物料，有水平型，垂直型，還可以布置成其他型式。可彎曲螺旋輸送機的螺旋體心軸為可撓曲材料，輸送線路可根據(jù)需要按空間曲線任意布置，避免物料轉(zhuǎn)載，不設(shè)中間軸承，阻力小，當(dāng)機殼內(nèi)進入過多的物料或有硬塊物料時，螺旋體會自由浮起，不會產(chǎn)生卡堵現(xiàn)象;噪音小。

螺旋管輸送機也稱滾筒輸送機，其為螺旋輸送機的一種變態(tài)形式，為內(nèi)螺旋輸送機。在其圓筒形機殼內(nèi)焊有連續(xù)的螺旋葉片，機殼與螺旋葉片一起轉(zhuǎn)動，加入的物料由于離心力和管壁的摩擦力的作用隨機殼一起轉(zhuǎn)動并被提升，然后在物料的重力下，又沿螺旋面下滑，實現(xiàn)物料的向前移動。如同不旋轉(zhuǎn)的螺桿沿著轉(zhuǎn)動的螺母做平移運動一樣，達到輸送物料的目的。

螺旋管輸送機工作時沒有卡殼、阻塞現(xiàn)象，對谷物破碎小，適于輸送含雜較多的谷物、經(jīng)烘干機處理后的熱谷物以及谷物種子。如果在螺旋管壁上銷上不同直徑的孔眼，還可在輸送的同時完成物料的篩分工作。

大傾角螺旋輸送機輸送原理是，由于大傾角螺旋輸送機的螺旋轉(zhuǎn)速較高，物料在它的推動下，產(chǎn)生較大的離心力，傾角越大，轉(zhuǎn)速越高，離心力也越大。這種離心力足以使物料克服它與螺旋葉片之間的摩擦力而被壓向螺旋葉片的周圍，呈環(huán)狀分布。被壓向螺旋葉片周圍的物料與輸送管內(nèi)壁形成了新的摩擦阻力，當(dāng)這種阻力達到足夠大時，便能克服物料本身重力及其它力所引起的下滑力，在螺旋葉片的推動下，物料又克服它與螺旋葉片間的和它與輸送管內(nèi)壁間的兩個摩擦阻力，從而以比螺旋轉(zhuǎn)速較低的旋轉(zhuǎn)速度上升，直到出料口卸出。

熱交換式螺旋輸送機，廣泛用于化工、糧食加工以及礦物處理等行業(yè)，如冷卻鍋爐爐渣、冷卻礦渣、加熱干燥多種化工產(chǎn)品以及糧食或飼料等，是一種特殊的高效熱交換器，同時也起輸送物料作用，并完成對物料的攪拌、混合、冷卻、加熱或千燥等工藝。

輸送微粉的微粉螺旋輸送機，具備合理的螺旋軸結(jié)構(gòu)，有很好的密封性能，穩(wěn)定的微粉原料的輸送速率，能減少懸料及降低過沖量。微粉輸送技術(shù)已用于設(shè)計微粉螺旋輸送機上，并且在玻璃纖維池窯拉絲配料生產(chǎn)線上得以應(yīng)用，經(jīng)生產(chǎn)運行，達到輸送微粉原料的目的，滿足了生產(chǎn)的需求。

螺旋扒谷機(4,61)，由螺旋喂料機構(gòu)與傾斜移動式螺旋輸送機組合而成。喂料機構(gòu)主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種型式是螺旋體一半為向左邊旋轉(zhuǎn)，一半為向右邊旋轉(zhuǎn)，工作時自兩側(cè)向中心匯集物料;第二種型式是螺旋體只有一個旋向，但是可以上下左右移動，以擴大扒谷范圍，減少移動次數(shù)。

對轉(zhuǎn)螺旋輸送機，其輸料管與螺旋體都旋轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)方向相反。這種新穎的垂直螺旋輸送機填充率高達70-90%。當(dāng)螺旋體轉(zhuǎn)速與輸料管以一定的轉(zhuǎn)速相配時，可觀察到物料并無旋轉(zhuǎn)運動而只有垂直上升運動。它的工作原理不能再用單一顆粒受到離心力的作用來說明，而應(yīng)對整個物料柱的運動進行分析。在這方面還需要作進一步研究。

復(fù)式螺旋輸送機，同一料槽內(nèi)裝上轉(zhuǎn)向相反的兩個螺旋體，加上驅(qū)動裝置，就構(gòu)成了復(fù)式螺旋輸送機。它能同時完成兩種不同物料的輸送，并且占地面積小，相對空間尺寸也小。

雙向螺旋輸送機，同一螺旋軸上的兩半節(jié)上，分別焊有向左邊旋轉(zhuǎn)葉片和向右邊旋傳葉片，這是雙向螺旋輸送機的主要特點。它可以向兩個方向同時輸送同一種物料，即將物料從兩端集向中心，或從中部進料后輸向兩端。

變螺距螺旋輸送機，這種螺旋輸送機的螺距沿前進方向是變化的。葉片焊接或由疏漸密，或由密漸疏，適合港口卸船用或飼料工業(yè)中作配料設(shè)備用。

1(2 無軸螺旋輸送機在工業(yè)中的價值及特點

螺旋輸送機在輸送物料的同時可完成混合、攪拌、冷卻等作業(yè)。在港口，螺旋輸送機主要用于卸車、卸船作業(yè)以及倉庫內(nèi)散粒物料的水平和垂直輸送。利用與物料直接接觸的水平螺旋軸將物料逐層從車廂兩側(cè)卸下的螺旋卸車機在國內(nèi)港口已有多年的成功使用經(jīng)驗。由水平螺旋輸送機、垂直螺旋輸送機以及相對螺旋取料裝置組成的螺旋卸船機，已成為一種較為先進的連續(xù)卸船機型，日益廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)外散貨專用碼頭。螺旋輸送機在港口除直接用于卸船作業(yè)以及輸送物料外，常利用其裸露的螺旋具有收集物料的功能而作為其他類型卸船機的取料裝置。

螺旋輸送機適用于短距離輸送物料，應(yīng)用螺旋輸送機可以將物料在一定的輸送線路上，從裝載地點到卸載地點以恒定的或變化的速度進行輸送，還可以形成連續(xù)的物流或脈動性的物流，即從最初的供料到最終的卸料之間可以形成一種物料的輸送流程。

無軸螺旋輸送機可沿水平、傾斜或垂直方向上輸送物料，主要分為水平螺旋輸送機和垂直螺旋輸送機。這兩種機型也是最常用的。螺旋輸送機根據(jù)結(jié)構(gòu)分為，雙螺旋輸送機和單螺旋輸送機，后者使用較多。螺旋輸送機的安裝方式有固定式和移動式兩種，大部分螺旋輸送機采用固定式。

無軸螺旋輸送機不僅減輕繁重的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)物料輸送過程的機械化和自動化，而且可以不停進行運輸。傾斜的無軸螺旋輸送機可以在不同高度的地方進行物資傳輸。大部分無軸螺旋輸送機是采用全封閉是傳送，所以對環(huán)境污染少，是一種環(huán)保的輸送裝置。 

從無軸螺旋輸送理論研究現(xiàn)狀來看，目前主要兩個方面有較大的發(fā)展:一方面是設(shè)計螺旋輸送機采用現(xiàn)代先進設(shè)計方法和計算機技術(shù)，根據(jù)實際使用情況對無軸螺旋式設(shè)計的結(jié)果進行優(yōu)化，開發(fā)優(yōu)化設(shè)計軟件和對現(xiàn)代設(shè)計中使用的經(jīng)驗公式的修正研究;另一方面是對被輸送物料的特性開展研究。物料的物理特性對螺旋輸送機的輸送效影響很大，因此不僅僅要對無軸螺旋輸送機的結(jié)構(gòu)進行研究，也要對無軸螺旋輸送機的散料特性進行研究。各國的科學(xué)家們對散料的研究經(jīng)歷了一個漫長的過程，為我們的研究打下了堅實的基礎(chǔ)。Jenike對流動特性的測試、流動理論、源于連續(xù)理論和離散因素的粒子系統(tǒng)模型、粉末振蕩、在初始填充下的配料攪拌和面壁加載、流動和脈動等條件進行研究，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的黃文彬教授對存在填隙流體顆粒間力學(xué)作用的研究。這些研究都為今后的工程技術(shù)人員對散體物料輸送技術(shù)的深入研究奠定了基礎(chǔ)。

實際應(yīng)用中的無軸螺旋輸送機在機構(gòu)上需要改進，其螺旋體為較后的帶狀葉片，通過驅(qū)動端軸，進而驅(qū)動中間無軸，螺旋體與殼內(nèi)壁底部襯板接觸(滑動)。因中間型襯板緊貼，故容易發(fā)生磨損，減速機輸出軸與螺旋葉片輸入軸若螺旋葉片與尼龍U采用連軸器連接后無軸螺旋之間連接與減速器電機軸孔連接，會是減速機受到其他額外負(fù)荷，并影響到螺旋輸送機的使用壽命。一般可以用以下方法:1 采用萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，克服輸入軸中心下移。在設(shè)計采用萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，將減速機輸入軸與無軸螺旋輸入軸連接; 由于萬向節(jié)結(jié)構(gòu)在X、Y方向均有一定的繞度,克服了因為中間螺旋葉片與尼龍U型襯板磨損使輸入軸中心下移而造成的影響,且無需安裝輸入軸支撐軸承,這一改進不僅降低了成本,而且延長了無軸螺旋輸送機的使用壽命。軸線下移量一般為輸送槽尼龍襯板厚度的磨損量,軸線下移量一般小于5 mm,設(shè)計時應(yīng)考慮輸入軸與側(cè)板的間隙。這種結(jié)構(gòu)由于有間隙的存在,當(dāng)采用尾部推動、傾斜安裝時,螺旋輸送機會出現(xiàn)漏泥現(xiàn)象。2 增加迷宮式密封結(jié)構(gòu),防止軸縫處漏泥。當(dāng)采用尾部推動、傾斜安裝時,螺旋輸送機的驅(qū)動裝置安裝在下口,軸與側(cè)擋板之間有單邊5 mm的間隙,易出現(xiàn)少量泥餅泄漏。在螺旋輸送槽內(nèi)靠側(cè)板處增加一迷宮式密封結(jié)構(gòu),將驅(qū)動輸入軸與輸送槽側(cè)板的間隙擋住,很好地解決了漏泥問題。

縱觀螺旋輸送機的國內(nèi)外發(fā)展歷程，綜合所查資料可以預(yù)見未來的發(fā)展方向主要有以下幾方面:

1.大運量 、高速度、長使用壽命。高速度即意味著高生產(chǎn)率，減少單位時間生產(chǎn)成本.磨損是限制螺旋輸送機壽命的主要原因，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的使用壽命。

2.低能源消耗及降低能量消耗。螺旋輸送機的能源絕大部分都消耗在摩擦損失上。因此降低能源消耗是研究和設(shè)計螺旋輸送機急待解決的難題和發(fā)展方向。

3.智能化發(fā)展。未來的螺旋輸送機應(yīng)與電腦密切聯(lián)系，適合程序控制、智能操作。物料的裝卸、機器安裝與維護都應(yīng)能實現(xiàn)智能化管理。可以達到用計算機實現(xiàn)遙控控制，最終達到無人控制。

4.空間可彎曲輸送。為了克服水平和垂直螺旋輸送機由于構(gòu)造上的限制而只能直線輸送物料的不足，近年來出現(xiàn)了可彎曲螺旋輸送機，彈簧輸送機等。另外其他各種輸送機也應(yīng)為了實現(xiàn)空間、可彎曲輸送研制新的機型。

5.擴大使用范圍。目前，螺旋輸送機的使用范圍受到限制，要擴大其使用范圍，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，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團、粘性物料的螺旋輸送機。不僅可以在平地上使用安裝，額可以在崎嶇的山地地區(qū)安裝使用。

.環(huán)保意識設(shè)計，減少污染，實現(xiàn)綠色設(shè)計的目標(biāo)。傳統(tǒng)的連續(xù)運輸機械是敞開

6.狀態(tài)下輸送物料的，在輸送粉狀、顆粒狀物料時，物料散落飛揚，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、谷物等粉末易飛揚物料時尤顯嚴(yán)重。為了解決這個問題，人們應(yīng)當(dāng)提前研制多種形式的環(huán)保型輸送機，而螺旋輸送機對于解決這個難題，無疑具有很大的優(yōu)勢和發(fā)展空間。

1(3 課題主要研究的內(nèi)容

設(shè)計了無軸螺旋輸送機的主要結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動裝置及變速機構(gòu)、無軸螺旋、U型槽等部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

繪制整個輸送機主要部分的裝配圖、零件圖。

對整個系統(tǒng)的各零件進行三維造型并構(gòu)建裝配體模型。

2 無軸螺旋輸送機工作原理和設(shè)計原則

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，無軸螺旋輸送機在許多領(lǐng)域的運用，例如:在污水處理中運用傳送污水，在食品加工中來運輸食品，在碼頭運輸貨物等。所以在國內(nèi)外無軸螺旋輸送機發(fā)展非常迅速，最近在我國迅速成立了許多加工無軸螺旋輸送機的公司，不僅因為無軸螺旋輸送機機構(gòu)簡單、安裝方便，而且輸送流暢、環(huán)境污染少，是一種環(huán)保型產(chǎn)品。故設(shè)計一款結(jié)構(gòu)簡、安裝方便、環(huán)境污染少的無軸螺旋輸送機是非常必要的，也是對我們即將離校的大學(xué)生一種檢驗。

本文以WLS320無軸螺旋輸送機這一機型為依托，對無軸螺旋輸送機在水平、15度傾斜、30度傾斜運輸貨物進行研究，分析無軸螺旋輸送機在運輸貨物的時候受力情況、功率情況進行探索。

2(1 無軸螺旋輸送機的工作原理

2.1.1 無軸螺旋輸送機的工作原理

無軸螺旋輸送機是近幾年興起的一種新型運輸機械，采用無中心軸設(shè)計，結(jié)構(gòu)獨特，主要由電動機、減速機、機械密封、柔性無軸螺旋體、U形槽及保護襯套等組成，其配套附件還有支腿、蓋板、端蓋及法蘭等。

無軸螺旋輸送機利用電機帶動螺旋體的旋轉(zhuǎn)，由于摩擦力等力使物料產(chǎn)生沿螺旋面的相對運動，物料受到料槽或輸送管壁的摩擦力作用不與螺旋一起旋轉(zhuǎn)，從而將物料軸向推進，實現(xiàn)物料的輸送。在水平螺旋輸送機中，料槽的摩擦力是由物料自身重力引起的;而在垂直螺旋輸送機中，輸送管壁的摩擦力主要是由物料旋轉(zhuǎn)離心力所引起的。

2.1.2 無軸螺旋輸送機的特點

1(結(jié)構(gòu)比較簡單，料槽中無中心軸及軸承，物料輸送流暢。

2(工作可靠，維護管理簡便。

3(尺寸緊湊，斷面尺寸小，占地面積小。在港口的卸車卸船作業(yè)中易進出艙口、車廂。且能在多種場合中安裝。

4(能實現(xiàn)密封輸送，有利于輸送易飛揚的、熾熱的及氣味強烈的物料，可減小對環(huán)境的污染，改善港口工人的作業(yè)條件。

5(裝載卸載方便。水平螺旋輸送機可在其輸送線路上的任一點裝載卸載;對垂直螺旋輸送機配置相對螺旋式取料裝置可具有優(yōu)良的取料性能;利用與物料堆直接接觸的螺旋軸具有自動取料的能力可作為港口其他類型卸船機械的取料裝置。

6(耐磨襯板易更換，不銹鋼結(jié)構(gòu)防腐耐用。

2(2 無軸螺旋輸送機的設(shè)計原則

2.2.1 無軸螺旋輸送機整機設(shè)計原則

1) 電動機功率應(yīng)滿足傳送所需的計算功率(包括無軸螺旋輸送機水平安裝、15度安裝、30度安裝)。

2) 無軸螺旋輸送機所需的零部件安裝國家標(biāo)準(zhǔn)。

3) 減速器和電機因采用合理的連接。

4) 應(yīng)滿足加工精度的要求。

5) 盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用有關(guān)的通用部件。

2.3.2 無軸螺旋輸送機的設(shè)計條件

1、輸送物料為污泥，液狀物體具有無磨琢性。

32、污泥松散系數(shù)=1400kg/。 m,

3、物料阻力系數(shù)=1.5。 ,0

4、所設(shè)計的輸送機要結(jié)構(gòu)簡單，便于裝卸，檢修。

5、能夠提高加工效率，減輕勞動強度。

、達到充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。

 

3 無軸螺旋輸送機設(shè)計的方法

3(1 無軸螺旋輸送機的現(xiàn)代設(shè)計方法

現(xiàn)代設(shè)計方法是一個科學(xué)的、理性的、動態(tài)的和計算機化的過程。它采用當(dāng)代的技術(shù)手段和方法來提取最合理的數(shù)據(jù)，使設(shè)計的結(jié)果達到最優(yōu)。依據(jù)這種方法，首先對設(shè)計的各種原始數(shù)據(jù)進行分析，取得有利的信息，得出最經(jīng)濟合理的參數(shù);然后，在設(shè)計過程中進行各種性態(tài)和指標(biāo)分析，確定出設(shè)計對象的全部數(shù)據(jù);最后，評價、測試和診斷設(shè)計的質(zhì)量及可能出現(xiàn)的問題，并確定出相應(yīng)的對策。

目前，現(xiàn)代設(shè)計方法己經(jīng)在許多領(lǐng)域得到運用。動態(tài)設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、計算機輔助設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計方法的核心。可以說，現(xiàn)代設(shè)計法遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過傳統(tǒng)設(shè)計法，它將廣泛應(yīng)用在各個科技領(lǐng)域。它的發(fā)展和推廣使用，將對我國科學(xué)技術(shù)的進步起著重要的促進作用。

一般設(shè)計新的產(chǎn)品的話采用現(xiàn)代設(shè)計方法，開發(fā)新型號的無軸螺旋輸送機的話，現(xiàn)代設(shè)計方法是非常有用的，可以減少不必要的麻煩，是設(shè)計得到簡化，設(shè)計產(chǎn)品得到優(yōu)化。 

3(2 無軸螺旋輸送機的常規(guī)設(shè)計方法

目前，我國有兩種定型產(chǎn)品，即LS型和GX型螺旋輸送機。LS型螺旋輸送機是GX型螺旋輸送機的更新?lián)Q代產(chǎn)品，其所有參數(shù)均等效采用ISO 1050-75及DIN 15261一1986標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計制造遵循ZBJ 81005一88《螺旋輸送機》(新標(biāo)準(zhǔn)為JB/T 7679-95《螺旋輸送機》)171。一般無軸螺旋輸送機的設(shè)計是根據(jù)要求、條件等方面下手，算出一些理論值，在根據(jù)螺旋輸送機設(shè)計手冊，選取標(biāo)準(zhǔn)值，在根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值從中選出最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)，如果不采用標(biāo)準(zhǔn)值的話，應(yīng)采取整值計算，其他配件應(yīng)盡量取標(biāo)準(zhǔn)值。

圖3.1 無軸螺旋輸送機結(jié)構(gòu)

1- 電動機及減速器 2-機械密封 3-進料口 4-無軸螺旋體

-支腿 6-蓋板 7-U形槽及保護襯套 8-出料口 5

一般設(shè)計的路線是根據(jù)無軸螺旋輸送機的輸送量、轉(zhuǎn)速計算出無軸螺旋體的尺寸，包括無軸螺旋體的直徑、螺距等。根據(jù)扭力和轉(zhuǎn)速選擇合理的電機，在根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速、扭力和無軸螺旋體的轉(zhuǎn)速選擇合理的減速器。減速器的選擇要考慮扭矩、傳動比。在選擇合理的減速器后還要對軸進行校核。進料口和出料口的設(shè)計要考慮物理的。本文采用一般設(shè)計方法。

總之，無軸螺旋輸送機的常規(guī)設(shè)計方法還是以從標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計選用手冊為基準(zhǔn)，在結(jié)合以前的設(shè)計經(jīng)驗來進行設(shè)計。在設(shè)計前需要掌握足夠的設(shè)計依據(jù)和經(jīng)驗，如果不具備足夠的設(shè)計經(jīng)驗，即使采用先進的設(shè)計方法，其設(shè)計效果也不會很好。同時還要強調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的重要性。

4 無軸螺旋輸送機的具體計算

無軸螺旋輸送機的具體設(shè)計包括:?根據(jù)具體輸送要求計算螺旋直徑，選擇螺旋類型和布置形式。?根據(jù)具體輸送要求計算螺旋直徑，選擇螺旋類型和布置形式。?計算輸送功率并依此選擇合適的電動機和減速器等驅(qū)動裝置。?減速器的軸的校核。?根據(jù)設(shè)計手冊選擇合適參數(shù)確定輸送機的外形和尺寸。?確定無軸螺旋輸送機長度組合及各節(jié)重量。?繪制無軸螺旋輸送系統(tǒng)的總裝圖和部分重要零件圖。?對一些重要零件進行校核。

4(1 無軸螺旋輸送機的選型要注意到特點

設(shè)計無軸螺旋輸送機系統(tǒng)時，往往需要考慮下列問題:

1.合理的裝載方式，提出給料裝置和卸料裝置的要求。這樣可以確定一些參數(shù)，可以從設(shè)計手冊、參考資料中查看。

2.輸送機線路上輸送機之間的相互關(guān)系。啟動順序是受料的輸送機先驅(qū)動，停車順序是給料的輸送先停機，當(dāng)各螺旋輸送機的參數(shù)(如長度，驅(qū)動裝置)不同時，通過這一關(guān)系可以提出啟動時間和停機時間的要求。特別是在安裝角度不同是要注意的，一些參數(shù)與水平安裝是有差別。

3.不能滿足上面的啟動和停機順序的要求時，需要考慮在螺旋輸送機間增設(shè)緩沖倉以提高系統(tǒng)的適應(yīng)能力和系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率。這是要對電機的合理選擇是非常重要的，不然到話無法達到運輸?shù)囊�求�?o:p>

4.環(huán)保要求。對于粉塵大的情況，要考慮采用密封輸送或者設(shè)置必要的除塵設(shè)備。這是要對密封裝置、頂蓋等的嚴(yán)格要求。

5.零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及易損件的供貨可能性。這樣盡量減少設(shè)計的工作量，是使生產(chǎn)容易得到標(biāo)準(zhǔn)化。

6.優(yōu)先采用長距離、大運量的螺旋輸送機。螺旋輸送機從經(jīng)濟上和節(jié)省占地面積在特別重要的環(huán)節(jié)也有采用并等方面考慮一般不設(shè)置為多條運輸線并行的運輸方式(行兩條輸送，其中一條備用)，而都是大多采用多臺螺旋輸送機串聯(lián)的方式進行物料的輸送。當(dāng)中間某螺旋輸送機發(fā)生故障后，整個輸送機線路都將停止運輸工作，降低了設(shè)備的運轉(zhuǎn)率。因此，為減少中間環(huán)節(jié)可以用一臺長距離螺旋輸送機替代多個短距離螺旋輸送機。

4(2 物料在無軸螺旋輸送機里的分析

無軸螺旋輸送機的這些基本參數(shù)都是影響輸送能力的因素。由于物料在螺旋輸送機中的運動狀況、允許的物料輸送量及速度是由物料特性所決定的，所以輕的、松散的和非磨琢性的物料與重的磨琢性物料相比，可以在U形槽內(nèi)裝得滿一些，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速也可高些。最大推薦軸轉(zhuǎn)速為上極限轉(zhuǎn)速，對于大多數(shù)螺旋輸送機來說，所選定的螺旋體的工作轉(zhuǎn)速約為最大推薦軸轉(zhuǎn)速的一半。下面來具體的分析這些參數(shù)的確定。

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向前移動。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，而是在一直復(fù)合運動中沿螺旋軸運動，是一個空間運動。

當(dāng)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(離螺旋軸線的距離)處的物料顆粒A上的力為0。由于磨擦的原因，凡的方向與螺旋線的法線方向偏離了OP角。此力可分解為切向分力P，j和法向分力P，如圖4.1所示。

圖4.1 物料顆粒受力分析圖

圖4.1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v角的影響，此時可取φ?α。

物料顆粒A在合力P的作用下，在料槽中進行復(fù)雜的運動，即具有圓周速度和軸合

向速度，其合成速度V，圖4.2表示了其速度的分解合

圖4.2 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 =AB sinα (4,1) 合

2,rn因為AB=，所以 60

2,rnsin,V=? (4,2) 合 60cos,

圓周速度為

2,rnsin()sin,,,，,,，V=Vsin()=? (4,3) 圓 合 60cos,

,,,tg以摩擦系數(shù)代入上式，得:

2,rnVsin(sincos),,,,，=? (4,4) 圓 60s

1s2,rcos,,由于，以及， tg,,,sin,222r,ss1(，，1())

2r,,2r

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:

s，,sn2r,V= ? (4,5) 圓 s602()1，2r,

式中s-螺旋的螺距(m):n,螺旋的轉(zhuǎn)數(shù)(rpm);r,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。 ,

dV圓,0若使公式V對r最大值的半徑求一次導(dǎo)數(shù)，并令其值，便可求出存在V圓 圓 dr

為

2,,，，1 (4,6) rs,,圓max2,

同樣，根據(jù)圖示的速度分解關(guān)系，可得物料顆粒的軸向輸送速度計算公式:

s1,,sn2r, (4,7) VV,，,,cos(),,合軸s602()1，2r,

,,,tg以摩擦系數(shù)代人上式得:

2,rn,,，Vsin(cossin) (4,8) ,,,,合60

s

1s2,rcos,,tg,,,由于sin，以及， ,222r,ss1(，，1())

2,r,2r

因此，將上述各式代人并經(jīng)過換算，便可以求得物料顆粒的軸向速度計算公式:

s1,,sn2r,VV,，,,cos() (4,9) ,,合軸s602()1，2r,

從上式可以看出，在一定的轉(zhuǎn)速下螺距s在某一范圍內(nèi)物料可以得到較好的軸向輸送速度，螺距過大或者過小，都會影響物料的軸向速度。

4(3 無軸螺旋輸送機的葉片的設(shè)計

4.3.1 無軸螺旋輸送機的葉片參數(shù)

?螺旋的旋向、頭數(shù)與母線

螺旋軸上的螺旋葉片有向右邊旋轉(zhuǎn)與向左邊旋傳兩種，物料的輸送方向是由螺旋的旋向與螺旋軸的轉(zhuǎn)向所確定的。螺旋頭數(shù)可以是單頭、雙頭或三頭的，多頭螺旋主要用于需要完成攪拌及混合作業(yè)的輸送裝置中。螺旋面的母線通常采用垂直于螺旋軸線的直線，采用這種螺旋葉片形式的螺旋稱為標(biāo)準(zhǔn)形式螺旋。

?螺旋葉片的形狀

螺旋葉片有實體式、帶式、葉片式、齒輪式四種形狀，應(yīng)根據(jù)被輸送物料的種類、特性進行選用。實體式螺旋式最常用的形式，適用于流動性好的、干燥的、小顆粒或粉狀的物料;帶式螺旋適用于塊狀物料或具有一定粘性的物料;葉片式與齒形式螺旋適用于易壓實擠緊的物料。

總之，我們選擇水平螺旋輸送機，實體式螺旋面的右旋單頭螺旋。具體選擇的無軸螺旋輸送機，其適用于水平或傾斜的(傾斜角不大于30?)需要連續(xù)地輸送液狀無

20?,50?范圍內(nèi)，輸送物料的溫度應(yīng)低于200?，琢磨性物料的場合，其工作環(huán)境在-

輸送長度不超過70m。

表 4.1 螺旋輸送量、螺距和轉(zhuǎn)速

螺旋直徑mm 100 150 200 250 315 400 500 630 800 1000 螺距mm 100 150 200 250 315 400 500 630 800 1000 轉(zhuǎn)速r/min 140 112 100 90 80 71 63 50 40 32

3輸送量m/h 2.2 8 14 24 34 64 100 145 208 300 轉(zhuǎn)速r/min 112 90 80 71 63 56 40 32 25 20

3輸送量m/h 1.7 7 12 20 26 52 116 165 250 320 轉(zhuǎn)速r/min 90 71 63 56 50 45 40 32 25 20

3輸送量m/h 1.4 6 10 16 21 41 64 94 130 180 轉(zhuǎn)速r/min 71 50 50 45 40 36 32 25 20 16

3輸送量m/h 1.1 4 7 13 16 34 52 80 110 150

 4.3.2 無軸螺旋輸送機的葉片直徑

I 無軸螺旋葉片直徑

螺旋直徑可初步按下式計算:

Q2.5 (4,10) ,DKm，，,,C

式中 ——輸送能力，t/h; Q

-3——物料容量，r/t?m; ,

K——物料特性系數(shù)，常用物料的K值見下表 4.2;

——填充系數(shù)，見表 4.2; ,

C ——傾斜系數(shù)，見表 4.3;

表 4.2 常用物料的填充、特性、綜合系數(shù)

填充系數(shù) ,物料的塊度 物理的磨琢性 舉例 K值 A值

粉狀 無磨琢性 面粉、米粉 0.40,0.50 0.0387 86

粉狀 半磨琢性 水泥、石灰 0.30,0.40 0.0415 75

粒狀 半磨琢性 小麥、玉米 0.25,0.30 0.0558 46

粒狀 磨琢性 砂石、化肥 0.20,0.35 0.0632 28

塊狀 無磨琢性 菜餅 0.30,0.35 0.0584 36

塊狀 半磨琢性 煤、礦石 0.15,0.20 0.0795 15

液狀 無磨琢性 面漿、紙漿 0.55,0.60 0.0785 19

液狀 磨琢性 混凝土、建材 0.50,0.55 0.0654 28

表 4.3 傾斜系數(shù)表

傾斜角度 0 5 10 15 20 30 40 50 60 傾斜輸送系數(shù), 1 0.97 0.94 0.92 0.88 0.82 0.76 0.70 0.52

,填充系數(shù) 0.5 0.46 0.46 0.42 0.40 0.38 0.36 0.35 0.35

K,,查表得=0.0785、=0.55、C=0.82、=0.5 。螺旋直徑應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)系列，標(biāo)準(zhǔn)系列為:0.100，0.125，0.160，0.200，0.250，0.315，0.400，0.500，0.630，0.800，1.00，1.25„„ 

螺旋體直徑

Q5.62.52.5 (4,11) D,k，,0.0785，,0.28m,,C0.82，0.55，0.5

故

D=0.315m

II 無軸螺旋體螺距

螺距不僅決定著螺旋的升角，還決定著在一定填充系數(shù)下物料運行的滑移面，所以螺距的大小直接影響著物料輸送過程。最大螺距應(yīng)滿足下列兩個條件:

要考慮螺旋面與物料的摩擦關(guān)系以及速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系兩個條件，來確定最合理的螺距尺寸。

為了, 則必物料顆粒在螺旋面軸向方向上的作用力為PP,，cos(),,,P,0合軸軸

d,r,,,須滿足條件。在最小半徑處的螺旋升角是最大的，輸送方向的作用,,,22

力最小。根據(jù)這個條件，最大的許用螺距值，由下式確定: P軸

,sdtg,,() (4,12) ,,max2

dK,若以(D----螺旋的外徑)代人上式，則得 1D

kD,1 (4,13) s,;max,

另外，在確定最大的許用螺距時，必須滿足的第二個條件是建立在使物料顆粒具有最合理的速度各分量間的關(guān)系的基礎(chǔ)上的，即應(yīng)使物料顆粒具有盡可能大的軸向輸送速度，同時又使螺旋面上各點的軸向輸送速度大于圓周速度。螺距的大小將影響速度各分量的分布。當(dāng)螺距增加時，雖然軸向輸送速度增大，但是會出現(xiàn)圓周速度不恰當(dāng)?shù)姆植记闆r;相反，當(dāng)螺距較小時，速度各分量的分布情況較好，但是軸向輸送速

vv,度卻較小。于是，根據(jù)在螺旋圓周處的的條件: 圓軸

ss，,,,1snsn22rr,,,,, (4,14) 2s60602s,,()1，，1,,2r,2r,,,

即

1,,, (4,15) srtgr,,,,,2()2;,,,14，,

可得出

, (4,16) stgD,,(),,4

,,kD1所以，s需要滿足，和兩個條件。 stgD,,(),,,s4,

物料的摩擦系數(shù)同物料在料槽里的運動取向、運動速度、物料的尺寸、濕度以及螺旋葉片材料及表面狀態(tài)等有關(guān)。輸送物料的摩擦系數(shù)可參考連續(xù)運輸機設(shè)計手冊。

通常可按下式計算螺距:

sKD,

對于標(biāo)準(zhǔn)的螺旋輸送機，k值一般取為0.8,1。當(dāng)傾斜布置或輸送物料流動性較

k,0.8差時，:當(dāng)水平布置，可取k值等于0.8,1。

故螺距

(4,17) S,kD,0.8，0.32,0.25m1

III 無軸螺旋體螺旋直徑

螺旋軸徑的大小與螺距有關(guān)，因為兩者共同決定了螺旋葉片的升角，也就決定了物料的滑移方向及速度分布，所以應(yīng)從考慮螺旋面與物料的摩擦關(guān)系以及速度各分量的適當(dāng)分布來確定最合理的軸徑與螺距之間的關(guān)系。

圖 4.3 螺旋葉片受力分析

F為:從上圖可以看出，物料在螺旋面上軸向受力分量 軸

(為螺旋升角) (4,18) FF,，cos(),,,合軸

式中: a角是由物料對螺旋面的摩擦角P以及螺旋表面粗糙程度決定的。對于一般熱壓或用冷扎鋼板拉制的螺旋片表面，可以忽略螺旋葉面粗糙程度對9)角的影響，此時可認(rèn)為。 ,,,

所以 (4,19) FF,，cos(),,合軸

因為螺旋升角a在葉片根部最大，此處的輸送方向(軸向)作用力最小。d與s應(yīng)滿

s,足關(guān)系之一是，即。將帶入上式并整理得出: ,,tgtg,,,,,,F,0,,軸2d,

uds,, (4,20) ,

確定最小軸徑還應(yīng)滿足的第二個條件是物料具有盡可能大的軸向速度，同時螺旋面上各點的軸向速度大于圓周速度。

圓周速度和軸向速度分別為:

s，,sn2r, (4,21) V,,圓s602()1，2r,

s1,,sn2r,V,, (4,22) 軸260s,,，1,,2r,,,

要使得螺旋面在葉片根部的軸向速度大于圓周速度，得出

1，,s (4,23) d,,1,,,

d,根據(jù)上式計算，當(dāng)取0.3，s=(0.8-1)D時，d(0.47-0.59)D; 當(dāng)u值增加時，還,D增加，也就是說，根據(jù)上式計算得出的軸徑相當(dāng)大，這勢必降低有效輸送截面。為了保證足夠的有效輸送截面從而保證輸送能力，就得加大結(jié)構(gòu)，使得輸送機結(jié)構(gòu)粗大笨重，成本提高。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)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊。由于這種場合使用的輸送機填充系數(shù)較低，只要保證靠近葉片外側(cè)的物料具有較大的軸向速度，且軸向速度大于圓周速度即可。

當(dāng)傾斜布置時:

k,0.8,取k,0.811

螺旋軸直徑

，取100mm (4,24) ，，d,0.2~0.35D,64mm~112mm分鐘的理論出水量為:

2，，Ds,,n (4,25) v,4

由此得出螺旋葉片的厚度

,,0.015m,15mm (4,26)

IV 無軸螺旋體螺旋升角

在中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角。螺旋升角是決

定輸送到快慢的一大重要因素，螺旋升角度合理選擇是非常重要的。 螺旋角;

,0.2,,arctan,arctan,12.25: (4,27) ,D3.14，0.324(4 無軸螺旋輸送機的功率計算

無軸螺旋輸送機的驅(qū)動功率，是用于克服在物料輸送過程中的各種阻力所消耗的

能量，主要包括以下幾個部分:

(4,28) N,N，N，N，N，N，N a123456公式中—物料與機體內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生的功率損耗; N1

—物料與螺旋葉片摩擦產(chǎn)生的功率損耗; N2

N —傾斜輸送時產(chǎn)生的功率損耗; 3

N—空載時軸承處摩擦產(chǎn)生的功率損耗; 4

N —承載時軸承處磨擦產(chǎn)生的功率損耗; 5

N —物料顆粒相對運動產(chǎn)生的功率損耗; 6

I 物料與料槽間摩擦消耗的功率

N,FL0cos,,PfLVcos, (4,29) 1110

式中，,單位長度物料對料槽的壓力，N/m; P

,物料對料槽的摩擦系數(shù)，取0.6; f1

,輸送長度，m; L0

V,物料沿軸向運行的速度，m/s;

,輸送角，向上輸送取正值; ,,

Sn0.25，20V,,,0.083m/s (4,30) 6060

為物料對機體內(nèi)壁底部線壓力，與側(cè)壁線壓力的總和，即 PPPdc

P,+ (4,31) PPdc線壓力與機體形狀和填充率有關(guān)，填充率，填充率較低; ,,0.38

12則Pd,A,g,,gD(,,sin,) (4,32) 8

線載荷

Q5.6q,,,187.42N/m (4,33) 料0.36V0.36，0.083側(cè)壓系數(shù)

33.5:,,,,,,22 (4,34) K,tan,,tan45:,,0.29,,,,側(cè)422,,,,,,裝滿系數(shù)，取0.33

,,sin,,將代入得物料面所對應(yīng)的圓心角 ,,0.332,

,,148.6: 影響系數(shù)

,,,21,cos,,2,,,,1，，K,1.15 (4,35) 側(cè),,,sin

物料與料槽間摩擦消耗的功率

N,FL0cos,,PfLVcos,,180.0W (4,36) 1110

II 物料與葉片間摩擦消耗的功率

,,sin，，，N,qLfV,492.5W (4,37) 202料,sin

式中，,螺旋升角，,傾角，,傾斜時物料對料槽的摩擦系數(shù)，取0.5;,,f 2III 空載時軸承處摩擦消耗的功率

,d (4,38) ,NGfV33e0.2式中，G,螺旋輸送機轉(zhuǎn)動部分重力，N，取1800

,軸承摩擦系數(shù)，取1.5 f3

,軸承的切向速度，m/s Ve

d-徑向軸承平均直徑，?

,d, NGfV33e0.2

，0.1025,,1800，1.5，0.275，,1194.87W 0.2IV 向上傾斜輸送時，提升物料所消耗的功率

N,qHV,187.42，20，sin30:，0.083,155.56W (4,39) 4料

V 載荷作用在軸承處產(chǎn)生的摩擦所消耗的功率

，， (4,40) N,fN，N，N,1242.1W53124輸送機所需軸功率

1N,k,kN，N，N，N，N，，,, (4,41) 012435軸1000

k式中，,修正系數(shù)，取1.4

k,1，2,,1.66 (4,42) 0

1，，N,,,k,kN，N，N，N，N,4.36KW (4,43) 012435軸1000

P電動機的驅(qū)動功率按下式計算:

N軸, (4,44) pk1,

Kk式中:——功率備用系數(shù)，根據(jù)滿足起動的要求及電動機的啟動能力值在1

1.1,1.4范圍內(nèi)選取。

,——驅(qū)動裝置總傳動效率，對于蝸桿減速器可取0.75。

取=1.3，=0.75 ,k1

N4.36軸 (4,45) p,k,1.3,7.5KW1,0.75

5 蝸輪減速器的設(shè)計計算和校核

5(1 蝸輪減速器的設(shè)計計算

i,10~40蝸桿的傳動比，蝸桿為下置式:

故電動機可取轉(zhuǎn)速范圍為，符合這一范圍的，，10~40，20r/min,200~800r/min同步轉(zhuǎn)速為750r/min，所以選型號Y160L-8，滿載轉(zhuǎn)速為720r/min。其主要技術(shù)參數(shù)見下表 5.1。

表 5.1 Y160L-8的技術(shù)參數(shù)

轉(zhuǎn)速 功率因數(shù) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流 最大轉(zhuǎn)矩 功率效率 型號 ) (cos,(kW) () (,) rmin額定轉(zhuǎn)矩 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 Y160L-8 7.5 720 86 0.75 2.0 5.5 2.0

總傳動比:

n720mi,,,36 (5,1) nn20

蝸桿采用45鋼，表面硬度45HRC以上，蝸輪材料采用ZCuSn1091，砂型鑄造。 ? 許用接觸應(yīng)力 [,]H

7208(5,2)N,60Nt,60，，180000,2.16，10 236

式中，t,工作壽命，h，取180000

Z根據(jù)N由簡明機械手冊圖6-5-56查得 =1.1.許用接觸應(yīng)力n

[,]ZZ[,]=??=220×0.87×1.1=210.54MPA NHSHb

Z由圖6-5-55查得=0.87 S

? 計算渦輪輸出轉(zhuǎn)矩 T2

P61 (5,3) T,Ti,,9.55，10i,,3079.8N,mm2111n1

? 計算渦輪蝸桿的中心距a

使用系數(shù):查表6-6-51得

K,1.10A彈性系數(shù):根據(jù)蝸輪副材料查表6-6-55得，

1

2 (5,4) Z,147MPaE

壽命系數(shù):

250006Z,,1.35，1.6 (5,5) hLh接觸系數(shù):由曲線圖表6-6-67得:

Z,2.85 p接觸疲勞極限:由表6-5-67得:

,,265MPaHlim解除疲勞安全系數(shù)

S,1.35Hmin中心距:

2

,,Z,ZSn!EPHmin,,3 (5,6) a,KT,,,211.7mmA2,,，，,Z,Zr!n,r!nhH,,lim

取a,220mm

? 蝸桿尺寸

蝸桿頭數(shù):

,,13:,Z,21

蝸輪齒數(shù):

(5,7) Z,iZ,36，2,7221

模數(shù):

a，取m,5 (5,8) ，，m,1.4~1.7,4.86~5.90Z2

分度圓直徑:

查表 5.2取標(biāo)準(zhǔn)值 d,90mm1

表 5.2 普通圓柱蝸桿傳動的m和d搭配值 1

m(mm) d(mm)m(mm) d(mm) m(mm) d(mm) m(mm) d(mm) 1 1111 18 (22.4) 40 6.3 (80)

2.5 4 1.25 20 28 (50) 112

22.4 (35.5) 71 (63)

8 1.6 20 45 (40) 80

5 28 (28) 50 (100)

(18) 3.15 35.5 (63) 140 2 22.4 (45) 90 (71)

10 (28) 56 6.3 (50) 90

35.5 4 (31.5) 63 (112)

齒頂圓直徑:

, (5,9) d,d，2hm,100mma11a1

齒根圓直徑:

,,，，d,d,2h，cm,78mm (5,10) a1f11

蝸桿齒寬:

，，b,12.5，0.1Zm,99mm (5,11) 12

m,6蝸桿模數(shù)增長20mm所以b=119mm 1

蝸桿導(dǎo)程角:

Zm1tan,,,0.11， (5,12) ,,6.34:d1

? 渦輪尺寸

分度圓直徑:

(5,13) d,mZ,360mm22齒頂圓直徑:

(5,14) ，，d,d，2m1，x,373.2mma22齒根圓直徑:

(5,15) ，，d,d,2m1.2,x,351.2mmf22外圓直徑:

(5,16) D,d，1.5m,380.7mm,381mmwa2蝸輪齒寬:

(5,17) b,0.7d,70mm2a1蝸桿圓周速度:

dn,11 (5,18) V,,3.39m/s160，1000

相對滑動速度:

V1 (5,19) V,,3.41m/ss,cos當(dāng)量摩擦系數(shù):由表6-5-67查得

,,0.027,,,1.20: vv螺距:

s,d,tan6.34:,16.08mm (5,20) 1

圖 5.1 渦輪事實物圖 5(2 渦輪減速器的校核

5.2.1 渦桿的強度校

? 接觸應(yīng)力強度

最大接觸應(yīng)力:

KT2A (5,21) ,,ZZ,196.22MPa，216MPaHEP3a

故所以合格

圖 5.2 減速器蝸桿軸

蝸桿軸擾度驗算:

軸慣性矩

4d,641 (5,22) I,,3.15，10mm64

允許蝸桿擾度

(5,23) [,],0.004m,0.02mm蝸桿軸擾度

223tan，tan，，，,,,tv,Fl,0.0145 (5,24) ,t248EI故渦輪軸撓度合格

蝸桿軸聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩

(5,25) T,KT,1.9，98353.06,186870.8N,mmc1

選取LT6彈性套柱銷聯(lián)軸器,d軸孔,40mm，L,84mm，L=112mm 1鍵 12，8,L,90mm

蝸桿軸的校核:

圖5.3 蝸桿軸的彎扭矩圖

T,98.353N,m蝸桿上的轉(zhuǎn)矩 1

作用在蝸桿和蝸輪上的力

圓周力:

2T1 (5,26) F,F,,2185N12tad1軸向力:

2T2 (5,27) F,F,,17310.1N12atd2徑向力:

(5,28) F,F,F,tan,,6300Nr1r2t2垂直面上的支承反力:

F，132,F，45raR,,1480.8N (5,29) vb264

(5,30) R,F,F,7428.7Nvarva水平面的支承反力:

F2185t1R,R,,,1092.5N (5,31) HaHb22繪垂直面的彎矩圖:

d1M,R,l,F，,7428.7，132,17447.45，45,19543.15N,mm vcvaa2

(5,32)

M',Rl,1480.8，132,195465.6N,mm (5,33) vcvb

繪水平面的彎矩圖:

M,Rl,1092.5，132,144210N,mm (5,34) HcHa

求合成彎矩:

22M,M，M,242895.98N,mm (5,35) cVCHC

22M',M'，M,242906.00N,mm (5,36) cVCHC該軸所受扭矩為:

3d,,,,17.2,,T,,359357N,mm (5,37) ,p按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度

22，，M，aTc (5,38) ,,,55.56MPa，[,],60MPa,1caw

故，該蝸桿軸的強度滿足

5.2.2 渦輪軸的強度校

圖 5.4 減速器渦輪軸 蝸輪軸的校核:

圖 5.5 蝸輪軸的彎扭矩圖 垂直面上的支承反力:

d2F，l,F，ra22R,,6316.5N (5,38) vbL

(5,39) R,F,F,2593Nvarva水平面的支承反力:

F17310.1t2R,R,,,8655.05N (5,40) HaHb22繪垂直面的彎矩圖:

d2M,R,l,F，,2593，171,17447.45，180,2697138N,mm vcvaa2

(5,40)

(5,41) M',Rl,6316.5，85,536902.5N,mmvcvb2

繪水平面的彎矩圖:

(5,42) M,Rl,8655.05，171,1480013.55N,mmHcHa

求合成彎矩:

22M,M，M,3076523N,mm (5,43) cVCHC

22M',M'，M,154390.2N,mm (5,44) cVCHC該軸所受扭矩為

3d,,,,17.2,,T,,1095545N,mm (5,45) ,p按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度:

22，，M，aTc (5,46) ,,,26.53MPa，[,],60MPaca,1w

故，渦輪軸的強度滿足條件

5(3 渦輪軸健的校核

選取LT6彈性套柱銷聯(lián)軸器,d軸孔,40mm，L,86mm，L=114mm 1鍵12，8,L,90mm

蝸桿軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩

T,kT,1.9，2117808,4013535.2N,mm (5,47) c2

d,60mm,L,142mm,L,107mm選取LX6型彈性柱銷聯(lián)軸器， 1孔

 

蝸桿軸上零件的周向定位:

b，h,22，14mm蝸輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接，平鍵截面，鍵

H7槽用鍵槽銑刀加工，長為70mm，蝸輪與軸的配合 s6

H718，11，80mm半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵，半聯(lián)軸器與軸的配合，軸承s6與軸的周向定位是過渡配合保證的，選軸的直徑公差為s6。

32T，10,,,,,114.464MPa，, (5,48) pp1kld

32T，10,,,,,112.61MPa，, (5,49) p2pkld

,,查表 六 得,,=120MP,,a pp

表 5.3 健連接的許用壓力

許用擠壓應(yīng)力連接工作方式 健、軸的材料 載荷性質(zhì) 許用壓力 靜載荷 輕微沖擊 沖擊

靜連接 鋼 120,150 100,120 60,90 ,,, p

鑄鐵 70,80 50,60 30,45

動連接 鋼 50 40 30 ,,p

6 其他零件及一些標(biāo)準(zhǔn)件

6(1 減速箱的外形

減速箱總裝配圖:

圖 6.1 渦輪減速箱

減速箱體可以做成剖分式和整體式，可以是鑄造件也可以是焊接件的。齒輪減速

器廣泛采用剖分式結(jié)構(gòu)。剖分面多于傳動軸線平面重合。

箱體設(shè)計時應(yīng)充分考慮下列問題:箱體要有足夠的強度，特別是軸承座的剛度;

箱體應(yīng)考慮密封劑便于箱內(nèi)零件的潤滑;箱體結(jié)構(gòu)要有良好的工藝。為此 1、軸承座要有足夠的壁厚，做到一次性鏜孔。

2、必要時軸承座上下方要加強筋，以提高軸承座孔的剛度。

3、軸承座孔的兩測定鏈接栓應(yīng)盡量靠近，且對稱布置，以不于端蓋螺絲孔干涉

為原則，通常取孔間距S=軸承蓋外徑。

4、軸承座兩側(cè)應(yīng)作出凸臺，凸臺高度h要保證安裝時有足夠的扳手空間尺寸。 5、機座底凸緣的寬度B應(yīng)超過箱體內(nèi)壁。

,,R6、小齒輪端箱體內(nèi)壁的位置應(yīng)根據(jù)外壁圓弧R+(5,10)mm確定后再投影到

俯視圖上。

7、上下箱體鏈接螺栓之間的距離一般不大于100,150mm，并盡量均勻布置，不

予吊爾、吊鉤發(fā)生干涉。

8、確定箱體座高度時需要保證實際裝油量大于或等于傳動的需油量，通常每一

3級傳動1Kw功率需油量350,700cm,并按級數(shù)成比例增加。同時為了避免有

攪動是沉渣泛起，大齒輪齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯x應(yīng)小于30,50mm。

9、箱內(nèi)油面位置是這樣確定的，最低油面要保證高速級大齒輪浸油一個齒高，

同時低數(shù)級大齒輪浸油深度不得超過其1/3頂圓半徑，若超過應(yīng)加裝帶有輪;

最高油面=最低油面+5,10mm。

10、 設(shè)計鑄造件時應(yīng)考慮鑄造工藝特點，力求形狀簡單、拔模簡單、避免出現(xiàn)

狹縫，保證最小壁厚、壁厚均勻、過度均勻，圓角半徑r5mm. ,

11、 考慮機加工要求，應(yīng)盡量可能減少機械加工面積，盡量減少加工時工件和

刀具的調(diào)整次數(shù)，嚴(yán)格區(qū)分加工面和非加工面。

I 渦輪減速箱下蓋圖像及尺寸

圖 6.2 渦輪減速箱實體圖

II 渦輪減速箱上蓋圖像及尺寸

圖 6.3 渦輪減速箱上蓋實物圖 6(2 減速箱的通氣器的設(shè)計

渦輪減速器通氣蓋的設(shè)計

通氣器用于通氣，使箱體內(nèi)外氣壓一致，以避免由于運轉(zhuǎn)時箱內(nèi)油溫升高，內(nèi)壓增大，從而引起減速器潤滑的滲漏。

圖 6.4 渦輪減速器通氣蓋

簡易式通氣器的設(shè)計

圖十四為簡易式通氣器，器通氣孔不直接通向頂端，一名灰塵落入，所以用于較清潔的場合。當(dāng)減速器停止工作后，過濾網(wǎng)可以阻止灰塵隨空氣進入箱內(nèi)。

圖 6.5 渦輪減速器的通氣孔設(shè)計

6(3 U型槽的設(shè)計

U形槽的外形設(shè)計及尺寸，其長度為20M

圖 6.6 U形槽的外形及尺寸

6(4 無軸螺旋輸送機軸承選擇

圖6.7 軸承的安裝示意圖

蝸桿的軸承:

軸承代號30211,d=55mm,D=100mm,T=22.75mm,B=21mm,C=18mm

蝸輪軸軸承:

軸承代號30214，d=70mm,D=125mm,T=26.25mm,B=24mm,C=21mm 6(5 無軸螺旋輸送機進料口和出料口的設(shè)計

無軸螺旋輸送機的出料口有方形出料口、手推式出料口和齒條式出料口三種。后兩種出料口拉板的開閉方向，按安裝不同分為右裝、左裝兩種:

右裝——站在螺旋機頭節(jié)往尾節(jié)看，拉板向右拉開;

[21]左裝——站在螺旋機頭節(jié)往尾節(jié)看，拉板向左拉開。

? 進料口,如圖 6.9 所示

圖 6.9 進料口

其尺寸如下表:

表 5.4 進料口尺寸

螺旋直徑D A B C C1 t d

150 170 236 216 75 3 9

200 220 306 272 130 3 9

250 270 356 330 120 3 9

300 320 428 386 140 4 13

400 420 528 492 160 4 13

500 526 662 612 160 4 17 ? 出料口,如圖6.10所示

圖 6.10 出料口

其出料口如下

表 5.5 出料口尺寸

螺旋直徑A B C C1 E t d

D

150 176 242 216 135 8 3 9 200 226 312 272 165 8 3 9 250 276 374 330 195 10 4 9 300 328 426 386 225 10 4 13 400 428 536 492 280 10 4 13 500 536 670 612 340 15 4 17

結(jié) 論

本次畢業(yè)設(shè)計參照了WLS320型無軸螺旋輸送機，初步掌握了與連續(xù)輸送機械相關(guān)的知識，并且完成了無軸螺旋輸送機的選型和設(shè)計;完成了無軸螺旋輸送機的各個部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計;用Pro/E建立各零件實體和裝配體模型，并運用AutoCAD繪制輸送機的裝配圖和主要零件的工程圖。

設(shè)計的無軸螺旋輸送機是按照常規(guī)的無軸螺旋輸送機的設(shè)計方法，從無軸螺旋葉片的設(shè)計、U型槽是設(shè)計、無軸螺旋輸送機主體設(shè)計、減速器的設(shè)計、電機的選擇、到聯(lián)軸器的選擇等都進行了分析和計算。其它一些標(biāo)準(zhǔn)件是通過WLS320機型選定的。在設(shè)計中充分利用“三化”,標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的設(shè)計原則。