毕业设计论文-螺旋输送机的设计(编辑修改稿)

毕业设计论文-螺旋输送机的设计(编辑修改稿)内容摘要：

16 1 引言 毕业论文设计所选的题目是螺旋输送机设计，主要是针对实习所在单位遇到的实际问题进行设计，所要解决的问题是：要求水平输送小麦 ,输送量为20t/h，输送距离为 10m,设计一台结构合理，性价比最高的螺旋输送机。 结合此实际问题， 根据设计条件确定输送机型为 LS 型， 设 计螺旋叶片，输送机进出料口，驱动装置，减速器等主要零部件的设计计算及相关零件的校核。 综合运用工程材料、机械制造工艺、公差配合、机械制图、 CAD 辅助设计等方面的知识，能从各个方面检查及巩固在大学阶段所学的专业知识。 螺旋输送机作为冶金、建材、化工、粮食及机械加工等部门广泛应用的一种连续输送设备。 LS型螺旋输送机与 GX螺旋输送机相比结构新颖，技术指标先进，采用头、尾轴承移至壳体外，中间吊轴承采用滚动、滑动可以互换的两种结构，均设防尘密封装置，密封件用尼龙及塑料王，阻力小，密封性强，耐磨性好，滑动瓦有需加润滑剂的 铸铜瓦、合金耐磨铸铁瓦和铜基石墨少油润滑瓦， 其结构简单、横截面尺寸小、密封性好、可以进行多点装料和卸料、操作安全方便以及制造成本低等优点使其应用广泛。 利用这次毕业设计的机会，将两个半月实习所面临的实际问题，在老师耐心的指导下，并利用自己在大学所学的书本知识，参阅了大量的相关书籍和资料，对螺旋输送机进行了设计，为解决上述实际问题对螺旋输送机进行分析、设计、计算和选择。 由于时间仓促和本人水平有限，在设计过程中会有不合理的地方，恳请老师给予宝贵的意见，并给予批评和指正。 2 螺旋输送机的相关介绍 螺旋输送 机的发展历程 中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的基础； 17世纪中叶，开始应用架空索道输送散状物料； 19 世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。 螺旋输送机的发展，分为有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机两种型式的发展过程。 有轴螺旋输送机由螺杆， U型料槽，盖板，进，出料口和驱动装置组成，一般分为水平式，倾斜式和垂直式三种；而无轴螺旋输送机则将螺杆改为无轴螺旋，并在 U 型槽内装置可换衬体，结构简单，物料由进料口输入经螺旋推动后由出料口输出，整个传输过程可在一个密封的槽中进行。 一般来讲 ，我们平常所指的螺旋输送机都指有轴型式的螺旋输送机。 而对许多输送比较困难的物料，人们一直在寻求一种可靠的输送方法，而无轴螺旋输送机则是一种较好的解决方法 [1]。 GX 型螺旋输送机是出现较早的一种螺旋输送机，也是我国最早定型生产的通用性生产设备。 GX型螺旋输送机的优点主要是，其头尾部轴承移至壳体外，具有防尘密封性好，噪声低，适应性强，操作维修方便，进、出料口位置布置灵活等。 缺点是动力消耗大，机件磨损快，物料在运输时粉碎严重。 LS型螺旋输送机是在 GX 型输送机的基础上修改设计的新一代螺旋输送机， LS 型螺旋输送机 特点是结构新颖，性能可靠，技术指标先进，适用范围广泛，节能降耗显著。 总体而言，该机头部和尾部轴承移到壳体外部，消除了由于密封不严漏料而降低轴承寿命的可能性；中间吊轴承采用滚动、滑动可以互换的两种结构，均设 17 防尘密封装置，密封性强，耐磨性好；螺旋叶片的表面涂有耐磨材料，增强了叶片的耐磨性；传动部分采用摆线针轮减速机，使得整机噪音低，适应性强，操作维修方便。 螺旋输送机的类型 (1)螺旋输送机的类型有水平固定式输送机、垂直式螺旋输送机。 (2)螺旋输送机的螺旋叶片有实体螺旋面型、带式螺旋面型及叶片螺旋面型三 种如图 21。 实体螺旋面称为 S 制法，其螺旋节距 GX型为叶片直径的 倍，LS 型适用于输送粉状和粒状物料。 带式螺旋面又称 D制法，其螺旋节距与螺旋叶片直径相同，适用于输送粉状即小块物料。 叶片式螺旋面应用较少，主要用于输送粘度较大和可压缩性物料，在输送过程中，同时完成搅拌、混合等工序，其螺旋节距约为螺旋叶片直径的 倍 [2]。 (a)实体螺旋面型； (b)带式螺旋面型； (c)、 (d)叶片螺旋面型 图 21 螺旋叶片的形式 (3)螺旋输送机的螺旋叶片分为左旋与右旋两种旋向。 (4)LS、 GX 型螺旋 输送机物料出口端，应设置 1/2~1 圈反向螺旋片，防止粉料堵塞端部轴承，在出口管上端无螺旋片。 螺旋输送机主要结构 螺旋式输送机的结构如图 22所示：主要由传动轴 1，头部轴承 2，进料口3，主轴 4，吊轴承 5，螺旋叶片 6，支座 9，出料口 8和机壳 10 所组成。 图 22 螺旋输送机的整体结构 刚性的螺旋体通过头、尾部和中间部位的轴承支承于机壳，形成可实现物料输送的转动构件，螺旋体的运转通过安装于头部的驱动装置实现，进出料口分别开设于机壳尾部上侧和头部下侧。 进出料口均可沿机器的长度方向安装多个，并用平板闸 门启闭，只有其中一个卸料，传动装置可以装于机壳头部或尾 18 部。 螺旋叶片 螺旋体是螺旋输送机实现物料输送的主要构件，它由螺旋叶片和螺旋轴两部分构成。 常用的叶片有满面式和带式两种形式。 按叶片在轴上的盘绕方向不同可分为右旋和左旋两种 (逆时针盘绕为左旋，顺时针盘绕为右旋 )。 螺旋体输送物料方向由叶片旋向和轴的运转向决定，一般先确定叶片旋向，然后按左旋用右手、右旋用左手的原则，四指弯曲方向为轴旋转方向，大拇指伸直方向即为输送物料方向。 同一螺旋体上有两种旋向的叶片，能同时实现两个不同方向物料的输送。 螺旋轴通常采用 直径 30～ 70mm 的空心钢管。 螺旋体的主要规格尺寸为螺旋叶片直径 D(mm)、轴直径 d(mm)和螺距 s(mm)，系列直径见表 [2]。 螺旋叶片通常采用简易制造法，即用 1． 5～ 4． 0mm厚的薄钢板冲压或剪切成带缺口的圆环，将圆环拉制成一个螺距的叶片，然后将若干个单独的叶片经焊接或铆接于螺旋轴形成一个完整的螺旋叶片 [3]。 圆环的尺寸如图23，用下面的公式计算： ()2( )L D dR Ll  （ 21） （ 22） （ 23） 式中： R— 圆环外圆半径； r— 圆环内圆半径；α — 圆环的缺角； L— 一个螺距叶片外螺旋线的长度 22()LSD （ mm）； ι — 一个螺距叶片内螺旋线的长度 22()lSd (mm)。 图 23 螺旋叶片及下料尺寸 当运送干燥的小颗粒或粉状物料时，宜采用实体螺旋 ，这是最常用的型式。 运送块状的粘滞性的物料时，宜采用带式螺旋。 当运送韧性和可压缩性的物料时，宜采用叶片式或成型的螺 旋浆， 这两种螺旋往往在运送物料的同时，还可以对物料进行搅拌，揉捏及混合等工艺操作。 带式螺旋是利用径向杆柱把螺旋带固定在轴上。 有些螺旋是用宽的钢带经过链形轧辊轧成的一个没有接头的整螺旋体。 在一根螺旋转轴上，有时可以一半是右旋的，一半是左旋的。 这样可将物料同时从中间输送到 两 端或从两端输送到中间，根据需要进行设计。 螺旋的螺距有 三 种，对于 GX型螺旋输送机，实体螺旋螺距等于直径的 倍； LS 型 螺旋输送 机，实体螺旋螺距等于直径的 倍 ； 带式螺旋螺距等于直径。 19 螺旋主轴 图 24 螺旋输送机轴 螺旋输送机轴一般 是空心的，由长 2～ 4米的节段装配而成，通常采用钢管制成的，因在强度相同情况下，它的重量要小得多，而且互相连接也方便。 轴头 起 到连接 各个节段的 作用如图 24， 可以利用轴 头 3插入空心轴的衬套 5内，以螺钉 2 固定连接来 ， 这些圆轴还可用作中间 吊 轴承和头部轴承的颈部。 这种方式可使结构紧凑 如图 25，但装卸较麻烦，大型的螺旋输送机，则是采用法兰连接。 采用一段两端带法兰的短轴 2 与螺旋轴 1 的端法兰接起 来，这种连接方法，装卸容易，但径向尺寸相对大一些。 图 25 轴的连接 轴承 轴承是安装于机壳外部用于支承螺旋体的构件，按其安装位置和作用不同可分为头部轴承和 尾部 轴承。 头部应装止推轴承 ， 以承受由于运送物料之阻力所产生的轴向力，一般放在 输 送物料的前方。 当轴较长时，应在每一中间节段内装一吊轴承，用于支撑螺旋轴，吊轴承一般采用对开式滑动轴承。 螺旋机壳 机壳 是由 3～ 8 毫米厚的 薄钢板制成，水平慢速螺旋输送机的机壳通常用2～ 4mm 厚的薄钢板制成。 横断面两侧壁垂直，底部为半圆形，每节机壳的端部和 侧壁上端均用角钢焊接加固，以保证机壳的刚度，实现节与节间、顶部盖板与机壳的连接，机壳底部应设置铸铁件或角钢焊接件的支承脚，以保证输送物料过程的强度。 垂直快速螺旋输送机机壳横断面为圆形，通常采用薄壁无缝钢管制成。 不锈钢或薄钢板制成 圆 筒或带有垂直侧边的 U 形槽，为了便于连接和增加刚性，在料槽的纵向边缘及各节段的横向接口处都焊有角钢，用可拆卸的盖子盖在上面。 机壳 的内直径要稍大于螺旋直径，使两者之间有一间隙。 螺旋和 机壳 制造、装配愈精确间隙可愈小。 这对减少磨损和动力消耗非常重要，一般间隙为 ～ 15 毫米。 螺旋 输送机的工作原理 在电动机带动主轴转动时，利用旋转的螺旋将被输送的物料沿固定的机壳 20 内表面推移而进行输送工作，像是被持住不能旋转的螺母沿丝杆作平移运动一样，使物料不与螺旋一起旋转的力量是物料的重力和机壳对于物料的摩擦阻力。 所以，物料在输送机中的运送，完全是一种滑移运动。 为了使螺旋轴处于较为有利的受拉状态，一般都将驱动装置和卸料口安放在输送机的同一端，而把进料口尽量放在另一端的尾部附近 [4]。 3 螺旋输送机的设计与选择 螺旋输送机的设计条件 根据客户要求 ,需水平输送小麦 ,输送量为 20t/h，输送距离为 10m。 设计一台结构合理，成本最低的螺旋输送机。 输送物料的运动分析 物料在旋转输送机中的运动，不随螺旋体转动，而只在旋转的螺旋叶片推动下沿螺旋方向移动。 物料颗粒在输送过程中，物料的运动由于受旋转螺旋的影响，物料的运动并非是单纯的沿轴线作直线运动，而是在直线复合运动中沿螺旋轴运动，是一个立体运动 [5]。 当螺旋面的升角 a 在展开的状态时，螺旋线用一条斜直线来表示，则旋转螺旋面作用于半径为 r 处的物料颗粒 A 上的力为依据。 由于磨擦的原因，力的方向与螺旋线的法线方向偏离了 a角。 此力可分解为切向分力 P 切 和法向分力 P法 如图 31。 图 3— 1 物料颗粒受力分析图 图 31 中φ角是由物料对螺旋面的摩擦角 P 及螺旋表面粗糙程度决定的。 对于一般冲压而成或经过很好加工的螺旋面，可以不考虑螺旋表面粗糙程度对φ角的影响，此时可取φ≈α。 物料颗粒 A在合力 P 合 的作用下，在料槽中进行复杂的运动，即具有圆周速度和轴向速度，其合成速度 V 合 ，速度的分解如图 32。 图 3— 2 物料颗粒速度分解图 若螺旋的转数为 n，处于螺旋面上的被研究物料颗粒 A的运动速度，由图中三角形 ABC 可得 :V ABsin合 21 因为 260AB rn，所以 2 sin60 cosV rn合 （ 31） 圆周速度为 V圆 =V合 2 s i n( ) s i n6) co( 0ss in rn      以摩擦系数 tg 代入上式，得： 2 s in ( s in c o s )60 nV r    圆 (32) 由于 2stg r  ，以及 22si n =1+ 2srsr，21cos =1+ 2 s r 因此，将上述各式代入并经过换算，便可以求得物料颗粒的圆周速度计算公式 : 2260 ( ) 12ssn rsrV圆， (33) 式中 s螺旋的螺距 (m):n 一螺旋的转数 (rpm)。 r 一研究的物料颗粒离轴线的半径距离 (m)；  物料与螺旋面的摩擦系数， tg。 若使公式 V圆 对 r求一次导数，并令其值 0dVdr圆 ，便可求出存在 V圆的最大值的半径为 2m a x 12rs圆。 同样，根据图示的速度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速度的计算公式： 21 2c o s( ) 60( ) 12ssn rVVsr    合轴 以摩擦系数 tg 代人上式得： 2 s in ( c o s s in )60。