毕业设计螺旋输送机的设计.doc

装 订 目 录一、毕业论文(设计)任务书02二、完成毕业论文(设计)阶段任务情况检查表05三、毕业论文(设计)开题报告06四、毕业论文(设计)正文11五、毕业论文(设计)成绩评定表50毕业论文(设计)任务书 机械电子工程 专业题 目 螺旋输送机的设计 （任务起止日期：2013.3.11 2013.5.31）学生姓名班级学号 指导教师 教学基层组织负责人 年 月 日审查专 业 负 责 人 年 月 日批准课题内容： 设计一台半圆形螺旋输送机，螺旋机主要由叶片、主轴、机壳、进出料口、电动机、减速器和轴承构成。课题对其叶片、主轴、机壳和进出料口的设计计算，对电动机、减速器和轴承的设计选型。课题任务要求：设计一台水平输送小麦（其他种类粮食同样能输送），输送量为20t/h，输送距离为10m，室内外均能适应，结构合理，性价比较高的螺旋输送机。主要参考文献：1 洪致育,林良明.连续运输机M北京：机械工业出版社，1981.2 黄学群.运输机械选型设计手册M. 北京：化学工业出版社,2011.3.3 庞美荣,王春维.螺旋输送机叶片下料的理论计算J.粮食与饲料工业,1994(05):33-37.4 赵红霞,王淑珍.螺旋输送机螺距优化及效率研究J.拖拉机与农用运输车,2005(2): 37-39.5 张东海.螺旋输送机的优化研究D.大连：大连理工大学硕士论文,2006.6 姚茂河,易怀安.螺旋输送机螺距优化设计J.机械研究与用,2011(05):83-84.7 罗园山.螺旋输送机叶片下料法J.粮食加工,2006(04):50-51.8 孙洁,尹忠俊,陈兵.开式螺旋输送原理分析与参数设计J.起重运输机械,2010(05):11-16.9 徐余伟.旋输送机设计参数选择J.砖瓦世界,2008(07):32-37.10 苑春艳.螺旋输送机吊轴承的结构分析J.福建建材,2009(06):87-88.11 成大先等.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,2007.11:129-130.12 皮习常,李伟,康建领.螺旋输送机常见故障处理及预防措施J.设备管理与维修,2011(z1):57-58.同组设计者：无注：此表由学生本人按指导教师下达的任务填写打印。本科生毕业论文(设计)工作进度计划表序号毕 业 论 文 (设 计) 工 作 任 务工作进度1课题调研，查阅资料2013.03.11-2013.03.162撰写开题报告2013.03.17-2013.03.243撰写并提交初稿2013.03.25-2013.04.214修改论文并提交修改稿2013.04.22-2013.04.305二次修改论文并定稿2013.05.01-2013.05.166论文定稿打印2份上交、提交论文答辩申请、评阅、答辩2013.05.17-2013.05.267毕业论文装订上交并提交装订版电子档2013.05.27-2013.06.038910注：1.此表由学生按导师要求填写打印；2.进度安排请填写“xxxx年xx月xx日xx月xx日”学生完成毕业论文阶段任务情况检查表时 间内 容检 查 记 录教师签字第一阶段组织纪律签字：日期：完成任务情况第二阶段组织纪律签字：日期：完成任务情况第三阶段组织纪律签字：日期： 完成任务情况注：1.此表由指导教师认真填写；2.“完成任务情况”一栏应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写；3.对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出警告或对其成绩降一等级。毕业论文(设计) 开题报告题 目 螺旋输送机的设计 专 业 机械电子工程 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 2013年3月24日一、 选题理由随着我国经济建设的高速发展，各行各业的竞争也日趋激烈，要想在竞争中处于优势，就要不断创新，不断提高生产效率，这样产品才能在市场经济的环境下占有技术优势或价格优势，才能拥有强的市场竞争力。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。毕业论文设计所选的题目是螺旋输送机设计，主要是针对在某公司实习所遇到的实际问题进行设计，该公司设计此类输送机时，各零部件的选择型号普遍偏大，增加了设备的价格。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，性价比较高的螺旋输送机。结合此实际问题，设计螺旋片，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。二、 国内外研究现状综述在国内，关于螺旋输送机的研究比较多，但主要是研究水平或者是微倾斜的螺旋输送机。1977年4月，洛阳工业高等专科学校的赵红霞、刘建寿和李志荣等人从螺旋叶片结构尺寸出发，对输送机的螺旋叶片结构尺寸的优化问题做了深入研究，研究出螺旋叶片的结构尺寸对输送机的输送效率有着很大的影响。螺旋输送机的输送功率计算，一般都是按照通用计算公式算出来，但结果往往小于实际值。这个问题武汉食品工业学院的庞美荣等人经研究分析提出了推荐计算公式，并将推荐计算公式和通用计算公式结合起来，得到的结果同实际值相符。随着中国经济的快速发展，对于新型螺旋输送机的研究，也取得了一定的发展。大倾角螺旋输送机替代了由斗升式和水平螺旋输送机所组成的水泥输送系统，成为混泥土搅拌站重要的喂料设备，它的螺旋叶片采用的是变螺距的螺旋叶片，输送效率相对以往的设备有了很大的提高，而且还可以防止高流动物料在输送时倒流。目前，关于水平或者微倾斜的螺旋输送机研究比较多，也比较成熟，而大倾角螺旋输送机的研究少之甚少，而且也不全面，没有权威的数据可供参考。这与螺旋输送机的在运输物料的时候比水平的螺旋输送机要复杂的多有一定关系，主要原因有以下几点：1、工作原理的不同，水平螺旋输送机主要是由转动的转动轴带动螺旋叶片的在一封闭的圆形或半圆形的料槽内转动使得物料在料槽内沿料槽向前移动，在水平方向上完成物料的运输，不受自身重力的影响。而在大倾角螺旋输送机中，机体倾角较大，物料在传输过程中受自身重力而产生下滑分力的影响也较大，因此大倾角的螺旋输送机在工作的时候对转速要求较高，必须超过临界值转速。在螺旋轴的高速旋转运动的情况下，物料颗粒受到较大的离心力，可以摆脱它与螺旋叶片之间的摩擦力向机体内壁高速运动，继而同机体内壁发生挤压而产生较大的摩擦力，由于摩擦力作用的原因，物料颗粒开始减速，同螺旋叶片产生相对运动，于是在螺旋叶片的带动下物料开始做一定的旋转运动并伴随着直线运动沿机体内壁向上传输，完成物料的输送。 2、在大倾角螺旋输送机的传输过程中，由于重力和离心力的作用，物料出现大量滚动和湍流。 3、在大倾角螺旋输送机的传输过程中，容易产生一个附加的物料流，增加了物流的传输阻力。 4、螺旋轴在超过一定的转速后，物料颗粒会产生径向跳跃、碰撞，造成物料的扰动，增加功耗三、 设计（论文）方案（1） 输送物料的运动分析（2） 螺旋叶片的设计（3） 螺旋机壳的计算选择（4） 主轴的设计计算（5） 进出料口的尺寸计算（6） 电动机的计算选型（7） 减速器的选择（8） 轴承的计算选型（9） 主轴的应力校核（10） 轴承的强度校核四、 重点难点及创新之处重难点：主轴和吊轴承、头尾部轴承的配合，螺旋叶片于机壳内壁之间间隙的选择，电动机、减速器和主轴之间同轴度的配合创新点：整体设计优化，合理设计选择各部分零件，使用效率达到最高，节省制作成本和使用过程中的成本。五、 应收集资料及参考文献（不低于15篇）1 洪致育,林良明.连续运输机M北京：机械工业出版社，1981.2 黄学群.运输机械选型设计手册M. 北京：化学工业出版社,2011.3.3 庞美荣,王春维.螺旋输送机叶片下料的理论计算J.粮食与饲料工业,1994(05):33-37.4 赵红霞,王淑珍.螺旋输送机螺距优化及效率研究J.拖拉机与农用运输车,2005(2): 37-39.5 张东海.螺旋输送机的优化研究D.大连：大连理工大学硕士论文,2006.6 姚茂河,易怀安.螺旋输送机螺距优化设计J.机械研究与用,2011(05):83-84.7 罗园山.螺旋输送机叶片下料法J.粮食加工,2006(04):50-51.8 孙洁,尹忠俊,陈兵.开式螺旋输送原理分析与参数设计J.起重运输机械,2010(05):11-16.9 徐余伟.旋输送机设计参数选择J.砖瓦世界,2008(07):32-37.10 苑春艳.螺旋输送机吊轴承的结构分析J.福建建材,2009(06):87-88.11 成大先等.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,2007.11:129-130.12 皮习常,李伟,康建领.螺旋输送机常见故障处理及预防措施J.设备管理与维修,2011(z1):57-58.13 中华人民共和国国家标准-运输机械术语-螺旋输送机.GB/T 14521.7-93. 14 任进 门庄妍. 旋输送机设计与参数的选择.1995.3.28 37-39.15 常明画法几何及机械制图M.武汉：华中科技大学出版社，200416 徐茂功.公差配合与技术测量M.北京：机械工业出版社，201017 李振军，刘建英.液压传动与控制M.北京：机械工业出版社，200918 赵明炯.实用机械工程材料手册M.沈阳：辽宁科学技术出版社,2004六、进度安排1、课题调研、查阅资料2012.03.1-2012.03.102、确定设计方案,撰写开题报告2012.03.11-2012.03.243、设计、撰写并提交初稿2012.03.25-2012.05.014、修改论文并提交修改稿2012.05.02-2012.05.075、修改论文并提交二次修改稿2012.05.08-2012.05.156、论文定稿打印上交,答辩申请、评阅、答辩2012.05.16-2012.05.267、毕业论文装订上交并提交装订版电子档2012.05.27-2012.05.30七、指导教师意见指导教师签名：年月日八、专业负责人意见（或开题审查小组意见） 签名：年月日 机械电子工程 专业毕业论文(设计)题 目 螺旋输送机的设计 设 计 人（签名）设计说明书页附 图张附 表张图 纸张教学基层组织名 称 教学基层组织负责人 （签名）设 计 指 导 教 师 （签名） （签名）评 阅 人 （签名） 2013年5月24日作者声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全了解有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀学位论文评选机构将本学位论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。本学位论文内容不涉及国家机密。论文题目：螺旋输送机的设计作者单位：湖北民族学院理学院作者签名： 2013年 5 月 24日目 录摘 要15ABSTRACT161 引言172螺旋输送机的相关介绍172.1螺旋输送机的发展历程172.2螺旋输送机的类型182.3螺旋输送机主要结构182.3.1螺旋叶片192.3.2螺旋主轴202.3.3轴承202.3.4螺旋机壳202.3螺旋输送机的工作原理213螺旋输送机的设计与选择213.1螺旋输送机的设计条件213.2输送物料的运动分析213.3螺旋叶片的计算233.4螺旋机壳内径的选择253.5主轴轴径的计算253.6进出料口尺寸的计算253.7传动功率的确定264驱动装置的计算选型264.1电动机的计算选型264.2减速器的选择274.3轴承的选型284.3.1头尾部轴承的选择284.3.2中间吊轴承的选择295主轴的传动校核305.1主轴的应力计算305.2主轴的强度校核315.3轴承的强度校核315.3.1 头部轴承的校核325.3.2 尾部轴承的校核326螺旋输送机的安装调试和使用维护326.1螺旋输送机的安装调试326.2螺旋输送机的使用维护337 结束语34致 谢35参考文献35附录1 整体的三维模型图37附录2 主要零部件工程图41螺旋输送机的设计摘 要螺旋输送机是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一，本文以小麦为输送原料进行螺旋输送机的相关结构和主要参数设计。本次设计介绍了螺旋输送机的工作原理，利用Solidworks对螺旋输送机进行三维建模，然后对螺旋输送机主要零部件进行优化设计决定，进而确定最优的设计方案，节省制作成本，提高整机的效率。关键词：螺旋输送机，结构设计，三维建模The design of the screw conveyorABSTRACTScrew conveyor is one of the most important mechanical equipments of modern producing and transportation. This paper designs the main parameter and the related structure of screw conveyor based on the transportation of the material of wheat. This design introduces the operating principle of screw conveyor and uses Solidworks to design the 3D modeling of screw conveyor, and decide to structural design of components and parts of screw conveyor. Then choose the best design, save the production cost and increase the efficiency of the machine.KEY WORDS：Screw conveyor, Structural Design,3D modeling 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2.1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。2.2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2-1。实体螺旋面称为S制法，其螺旋节距GX型为叶片直径的0.8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1.2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2-1 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1/21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。2.3螺旋输送机主要结构螺旋式输送机的结构如图2-2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7、9，出料口8和机壳10所组成。图2-2 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部。2.3.1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3070mm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1540mm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2-3，用下面的公式计算： （2-1） （2-2） （2-3）式中：R圆环外圆半径；r圆环内圆半径；圆环的缺角； L一个螺距叶片外螺旋线的长度（mm）； 一个螺距叶片内螺旋线的长度 (mm)。图2-3 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0.8倍；LS型螺旋输送机，实体螺旋螺距等于直径的0.8-1倍；带式螺旋螺距等于直径。2.3.2螺旋主轴图2-4 螺旋输送机轴螺旋输送机轴一般是空心的，由长24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2-4，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2-5，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2-5 轴的连接2.3.3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。2.3.4螺旋机壳机壳是由38毫米厚的薄钢板制成，水平慢速螺旋输送机的机壳通常用24mm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5.015毫米。2.3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3.1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。3.2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3-1。图31 物料颗粒受力分析图图3-1中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角的影响，此时可取。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3-2。 图32 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: 因为，所以 （3-1）圆周速度为V圆=V合 以摩擦系数代入上式，得： (3-2)由于，以及， 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:， (3-3)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，。若使公式V圆 对r求一次导数，并令其值，便可求出存在V圆的最大值的半径为 。 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： 以摩擦系数代人上式得：由于，以及，因此，将上述各式代人并经过换算，求得物料颗粒的轴向速度计算公式： 从上式可以看出，在一定的转速下螺距s在某一范围内物料可以得到较好的轴向输送速度，螺距过大或者过小，都会影响物料的轴向速度6。3.3螺旋叶片的计算根据输送量计算公式: （3-4）式3-4中: Q-输送量 t/h；-物料填充系数,选用见表1-1；0-倾斜系数,选用见表1-2；K-螺距与直径比例系数,由选定规格的螺旋输送机计算求值；r-物料容重 t/m3，见表1-3；n-转速 r/min；D-螺旋直径m，见表1-3表11 物料填充系数7物料特性易流动,磨损很少少量磨损且为颗粒至小块状磨损性、侵蚀性大0.450.330.15表12 倾斜系数70倾斜角0°5°10°15°20°01.00.900.800.700.65若干散料的容重r及运行阻力系数（总阻力系数）表13 物料容重r7物 料r（t/m3）灰 与 渣0.7-1.03燕麦、大麦0.51.9砂 桨1.8-2.13玉米、黑麦、稻谷0.5-0.71.9砂1.4-1.73小 麦0.81.9水 泥1.0-1.31.9在料槽中，物料的充填系数影响输送过程和能量的消耗。当充填系数较小(即=5%)时，物料堆积的高度低矮且大部分物料靠近槽壁并且具有较低的圆周速度，运动的滑移面几乎平行于输送方向如图3-3a。物料颗粒沿轴向的运动要较圆周方向显著得多。所以，这时垂直于输送方向的附加物料流不严重，单位能量消耗也较小。但是，当充填系数提高(即=13%或40%)时，则物料运动的滑移面将变陡如图3-3b、c。此时，在圆周方向的运动将比输送方向的运动强，导致输送速度的降低和附加能量的消耗。因而，对于水平螺旋输送机来说，物料的充填系数并非越大越好，相反取小值有利，一般取50%8。各种微粒物料的充填系数值可参考表1-1。图3-3 不同填充系数时物料层的情况根据设计条件可知：Q=30t/h，结合上述表中可确定: 物料填充系数、倾斜系数o、物料容重r。小麦特性为少量磨损且为颗粒，所以物料填充系数取0.33；需要水平输送，倾斜系数o取1.0；物料容重r取0.8。根据实习单位以前的产品经验和网上查阅的资料，螺旋机主轴转速一般为40-120r/min，且多为90r/min，本次设计初选转速n为80 r/min。LS型螺旋输送机，实体螺旋螺距等于直径的0.8-1倍，根据表1-4，初选k为1.0。表14 LS型螺旋输送机规格、技术参数规格型号10016020025031540050063080010001250螺旋直径10016020025031540050063080010001250螺 距100160200250315355400450500560630n1401121009080716350403225Q2.271322316298140200280380n11290807163565040322520Q1.761018244978112160220306n9071635650454032252016Q1.4581419396290126176245n7150504540363225201613Q1.13.16.21115.4315077102140198注：1、n转速r/min（偏差允许在10%范围内）；2、Q输出量m3/h根据公式：Q=20t/h，=0.33，o=1.0，r=0.8t/m3，n=80r/min,k=1.0可解出：D=250.84mm为使整个输送机更节约成本，选择娇小型号，提高转速，圆整选择螺旋直径为250mm，确定k=1.0，再把D=250mm代入公式计算得：n=80.81r/min，圆整选择转速n为85r/min，根据确定的k值，计算出螺距l为250mm。3.4螺旋机壳内径的选择机壳是由38毫米厚的薄钢板制成。水平慢速螺旋输送机的机壳通常用24mm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5.015毫米。根据我实习所在公司的实际生产水平，结合以往生产总结的间隙设计要求如表1-5。选取间隙为10mm，所以螺旋机壳内径为270mm。表1-5 螺旋公称直径与机壳间隙公称直径/mm螺旋直径与机壳内径的间隙/mm1007.5125-31510400-50012.5630-800151000-125020