LS型螺旋輸送機設(shè)計

PAGEPAGE301引言螺旋輸送機俗稱“絞龍”，是一種無撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送設(shè)備，它借助旋轉(zhuǎn)螺旋輸送葉片的推力將物料沿著機槽進行輸送。螺旋輸送機被廣泛地使用在各種工業(yè)部門，如建材、電力、化工、冶金、煤炭、機械、輕工、糧食及食品行業(yè)。螺旋輸送機對輸滾動，滑輪軸承互換結(jié)構(gòu)，并設(shè)防塵密封裝置，密封件用尼龍用塑料，因而其密封性好，耐磨性強，阻力小，壽命長?；瑒虞S瓦有需加潤滑劑的鑄銅瓦，合金而磨鑄鐵瓦和銅基石墨少油潤滑瓦，出料端設(shè)有清掃裝置，整機噪聲低，適應(yīng)性強，操作維修方便，進出料口位置布置靈活。LS型螺旋輸送機的特點及應(yīng)用范圍:LS型螺旋輸送機是采用國際標準產(chǎn)品,等效采用ISO1050-75標準,設(shè)計制造符合ZBJ1005.1-2-88專業(yè)標準。其技術(shù)指標先進，結(jié)構(gòu)新穎，是我國九十年代替代GX型螺旋輸送機的換代產(chǎn)品。LS型螺旋輸送機與GX型相比，其頭部、尾部軸承移至殼體外，吊軸承采用滾動，滑輪軸承互換結(jié)構(gòu)，并設(shè)防塵密封裝置，密封件用尼龍用塑料，因而其密封性好，耐磨性強，阻力小，壽命長。滑動軸瓦有需加潤滑劑的鑄銅瓦，合金而磨鑄鐵瓦和銅基石墨少油潤滑瓦，出料端設(shè)有清掃裝置，整機噪聲低，適應(yīng)性強，操作維修方便，進出料口位置布置靈活。LS型螺旋輸送機的應(yīng)用范圍：螺旋機被廣泛地使用在各種工業(yè)部門，如建材、電力、化工、冶金、煤炭、機械、輕工、糧食及食品行業(yè)。LS螺旋輸送機對輸送物料的要求，粉狀、粒狀和小塊狀物料，如：水泥、煤粉、糧食、化肥、灰渣、砂子等，物料溫度不得超過200℃，螺旋機不宜輸送易變質(zhì)的、粘性大的、易結(jié)塊的物料。因為這些物料在輸送時會粘結(jié)在一螺旋上，并隨之旋轉(zhuǎn)而不向前移動，或者在吊軸承處形成物料的積塞而使螺旋機不能正常工作。LS螺旋機的工作環(huán)境應(yīng)在-20℃~50℃之間，允許稍微傾斜使用，最大傾角不得超過20℃。2螺旋輸送機主要構(gòu)件的設(shè)計和選用2.1螺旋輸送機的一般結(jié)構(gòu)螺旋輸送機的一般結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。它由料槽、螺旋葉片和轉(zhuǎn)動軸組成的螺旋體、兩端軸承、中間懸掛軸承及驅(qū)動裝置所組成。螺旋體由兩端軸承和中間懸掛軸承支承，由驅(qū)動裝置驅(qū)動。螺旋輸送機工作時，物料由進料口進入料槽，在旋轉(zhuǎn)螺旋葉片的推動下，沿著料槽作軸向移動，直至卸料排出。螺旋輸送機的基本機型有水平螺旋輸送機、垂直螺旋輸送機以及處于兩者之間的傾斜螺旋輸送機。此外，還有許多其他型式的兼有工藝過程和特殊作用的螺旋輸送機。2.1.1螺旋輸送機的類型1.水平螺旋輸送機水平螺旋輸送機多采用“U”形槽體（也可采用圓筒槽體）、較低的螺旋轉(zhuǎn)速及固定安裝的結(jié)構(gòu)，見圖1-1。輸送機工作時，物料從輸送機的一端加入槽體，被輸送到槽體的另一端或在任一希望的中間位置經(jīng)槽體底部的開口卸出。2.傾斜螺旋輸送機輸送傾角≤20o的螺旋輸送機，一般與水平螺旋輸送機的結(jié)構(gòu)相同。輸送傾角為20o—90o的螺旋輸送機，一般采用短螺距螺旋及圓筒壯槽體，螺旋體的轉(zhuǎn)速也需增加，其結(jié)構(gòu)如同垂直螺旋輸送機，如圖1-2。3.垂直螺旋輸送機垂直螺旋輸送機可垂直提升一般的散狀物料，物料顆粒大小一般≤12mm。垂直螺旋輸送機的槽體為封閉的圓筒，螺旋體的轉(zhuǎn)動可采用底部驅(qū)動或頂部驅(qū)動。垂直螺旋輸送機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，所占空間位置小，制造成本底；缺點是輸送量小，輸送高度一般不超過8m。2.1.2螺旋輸送機的特點螺旋輸送機的主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，易于維修，機槽密閉性較好，可以多點進料和多點卸料，一臺輸送機可同時向兩個方向輸送物料，在輸送過程中還可以進行物料的混合、攪拌、松散、加熱和冷卻等工藝過程。螺旋輸送機的主要缺點：在輸送過程中，由于物料與機槽及螺旋體的摩擦以及螺旋體對物料的攪拌翻動，致使機槽和螺旋葉片易于磨損，同時對物料具有一定的破碎作用，且輸送功率消耗較大。螺旋輸送機對超載敏感，需要均勻進料，否則容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。當螺旋輸送機傾斜或垂直布置時，其功率將大大下降；輸送長度受到限制。螺旋輸送機適宜輸送粉狀、顆粒狀和小塊狀物料，不適宜輸送長纖維狀、堅硬大塊狀、易黏結(jié)成塊及易破碎的物料（特殊型式的螺旋輸送機也可以輸送成件物品，如袋、包、箱等）。螺旋輸送機主要用于距離不太長的水平輸送，或小傾角輸送，少數(shù)情況亦用于大傾角和垂直輸送。水平輸送長度一般小于40m，最長不超過70m。傾斜輸送高度一般不超過15m。垂直輸送高度一般不大于8m。它的某些變形常被用作喂料、計量、攪拌、烘干、仁殼分離、卸料以及連續(xù)加壓等設(shè)備。2.2螺旋輸送機的主要構(gòu)件2.2.1螺旋體螺旋體是由螺旋軸和焊接在軸上的螺旋葉片組成。根據(jù)輸送工藝的要求，螺旋葉片有多種形式，常用的有滿面式、帶式、齒式、和槳式四種。如圖2-1所示圖2-1a所示為滿面式螺旋葉片。螺旋葉片的一邊緊貼在軸上，形成完整的螺旋面。這種葉片的構(gòu)造簡單，輸送能力強，適宜輸送散落性較好的、干燥的顆粒狀或粉狀物料，是使用最廣泛的葉片形式。最常用的螺旋葉片為正螺旋面（又稱直母線螺旋面）。正螺旋面的母線是一條垂直于螺旋軸的直線。當該直線繞軸線作均勻轉(zhuǎn)動且沿軸向作勻速直線運動時，所形成的曲面為等距正螺旋面。若該直線沿軸向變速移動，所形成的曲面為變距螺旋面。當母線與軸線不垂直時所形成的螺旋面稱為非正螺旋面（又稱彎曲母線螺旋面）。采用母線為曲線的螺旋葉片可以提高螺旋輸送機的輸送效率，但是由于此種葉片難以制作，因而很少采用。圖2-1b所示為帶式螺旋葉片。螺旋葉片的一邊通過桿件與軸相連，形成帶式的螺旋面。這種葉片適宜輸送小塊狀的或粘滯性的物料。由于粘性物料易于粘附在實面螺旋葉片及軸上，而帶狀葉片和軸之間留有空間，因此可避免物料粘附和堆積。這種葉片對物料有較強的攪拌作用，但生產(chǎn)率較低。滿面式螺旋葉片構(gòu)造簡單，輸送能力強，適宜輸送散落性較好的、干燥的顆粒狀或粉狀物料，是使用最廣泛的葉片形式。初步選用滿面式螺旋葉片。根據(jù)原始數(shù)據(jù)D=500mm，則初步計算螺旋軸直徑d=(0.2—0.35)D取系數(shù)為0.2，計算得d=100mm螺旋葉片的螺距s可根據(jù)輸送機的布置形式、輸送物料的特性以及螺旋直徑來選取，通常采用推薦的標準值。當采用標準螺旋直徑時，s=(0.8—1.2)D因此，螺距s可寫成通式s=kD。取k=0.8，計算得s=400mm螺旋葉片上任一點的法線與螺旋軸線的夾角稱該點的螺旋升角。螺旋升角α由下式確定。式中：s——螺距（m）D1——該點所在螺旋線的直徑（m）所以，螺旋葉片的外側(cè)升角α外和內(nèi)側(cè)升角α內(nèi)分別為式中：D——螺旋體的外徑（m）d——螺旋軸的外徑（m）因為D>d，故α內(nèi)>α外，即螺旋葉片的外側(cè)升角α外最小，內(nèi)側(cè)升角α內(nèi)最大。圖2-2是滿面式螺旋葉片的展開圖。根據(jù)螺旋葉片在轉(zhuǎn)動軸上盤繞方向的不同，可將螺旋葉片分為左旋和右旋兩種。一種簡單判斷螺旋旋向的方法如2-3圖所示。面對螺旋葉片，如果螺旋葉片的邊緣順右臂傾斜則為右螺旋，順左臂傾斜則為左螺旋。物料的輸送方向是由螺旋葉片的旋向及轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)方向來決定的。物料的輸送方向可采用左、右手定則來判別。右螺旋用左手判別，左螺旋用右手判別。彎曲的四指表示軸的旋轉(zhuǎn)方向，而拇指所指方向即為物料的輸送方向。如圖2-3所示。在同一軸上盤繞兩種旋向的螺旋葉片，可同時進行兩個方向的物料輸送。在工業(yè)上螺旋輸送機的螺旋葉片通常采用厚度為2mm——12mm的35號及45號鋼制成。在使用過程中，螺旋葉片尤其是葉片的外緣磨損較快，為了增加葉片的耐磨性，可對其進行熱處理，使葉片表面硬化。螺旋輸送體的形成通常是先用鋼板制成分段螺旋葉片，再將分段的螺旋葉片彼此對焊在一起，并將其焊接固定在螺旋軸上，即組成螺旋體。螺旋體的制作方法主要有以下幾種。纏繞成形法：將帶鋼纏繞在螺旋形模具的空隙內(nèi)強制成形。纏繞時葉片外緣容易產(chǎn)生裂紋，葉片橫截面容易發(fā)生彎曲，而且每種規(guī)格的葉片都要有專用的模具。冷軋成形法：將帶鋼通過冷軋機上一對錐形軋輥的輾壓，形成連續(xù)多圈的環(huán)狀件，再令其通過螺旋分導(dǎo)裝置，則成為具有左（右）旋向并有一定螺距的螺旋葉片。這種方法制作的葉片其根部較厚，外邊緣較薄。拉制成形法：先將鋼板沖裁成帶缺口發(fā)平面圓環(huán)，再經(jīng)過沖壓或錘鍛加工成一定螺距的螺旋葉片，然后將若干個這樣的螺旋葉片焊接或鉚接的、成一串連續(xù)的螺旋面。用此方法生產(chǎn)的螺旋葉片整體厚度相同，但制造效率低而勞動強度較大。根據(jù)實際需求，螺旋葉片我們采用左旋方式，葉片采用厚度為8mm的45號鋼制成。在使用過程中，因葉片的外緣磨損較快，為了增加葉片的耐磨性，對螺旋葉片進行熱處理。螺旋輸送機的軸一般采用空心軸（鋼管）制成。這是因為軸體承受相同扭矩的情況下，空心軸所需的材料和重量都要比實心軸節(jié)省，且相互之間的連接也較方便。為了便于制造和裝配，螺旋體一般制成2——4m長的節(jié)段，使用時將各節(jié)段連接起來。在軸與軸的連接處和安裝軸承處需使用一小段實心軸，其聯(lián)接方法如2-4圖所示。即在聯(lián)接處將實心軸伸入空心軸內(nèi)，再在空心軸外面套一段長約150mm的套筒，然后再用螺栓按相互垂直方向?qū)Υ┨淄才c兩軸緊固。當采用此種聯(lián)結(jié)時，螺旋葉片應(yīng)與套筒連接在一起。另一種聯(lián)結(jié)方法是將實心軸伸入空心軸內(nèi)，再用幾只相適應(yīng)的螺釘或銷釘固定。此種方法主要用于快速螺旋輸送機螺旋軸的連接。螺旋軸的直徑d與所傳遞的扭矩有關(guān)。單純輸送礫石一般采用滿面式螺旋葉片的輸送機，其螺旋軸的直徑常根據(jù)下述關(guān)系式確定。（摘自《機械設(shè)計》）d=(0.2~0.35)D式中，D——螺旋直徑（mm）。當螺旋直徑D較大時應(yīng)取該范圍的下限，反之取該范圍的上限，但選用后仍應(yīng)對軸的強度進行校核。幾種常用螺旋軸的系列尺寸見下表2-1表2-1水平螺旋輸送機螺旋體與螺旋軸的系列尺寸螺旋體直徑D(mm)100160200250315400500螺旋軸直徑d(mm)303642486070100在正常情況下冷軋鋼的軸是可以滿足的；當輸送有腐蝕性或污染的物料也可采用不銹鋼軸。輸送機采用無潤滑的鐵制懸掛軸承時要用淬火的聯(lián)結(jié)軸。而表面淬火的懸掛軸承要求配用表面淬火的軸。根據(jù)介紹，我們設(shè)計的螺旋輸送機的軸材料選用45號鋼，采用空心軸（鋼管）制成，這樣軸體承受相同扭矩的情況下，空心軸所需的材料和重量都要比實心軸節(jié)省，且相互之間的連接也較方便。為了便于制造和裝配，螺旋體選用2m、4m、4m長的三節(jié)段，使用時將各節(jié)段連接起來。在軸與軸的連接處和安裝軸承處需使用一小段實心軸，其聯(lián)接方法如2-4圖所示。螺旋軸的直徑d與所傳遞的扭矩有關(guān)。單純輸送礫石一般采用滿面式螺旋葉片的輸送機，其螺旋軸的直徑常根據(jù)下述關(guān)系式確定。d=(0.2~0.35)D式中，D——螺旋直徑（mm）。由于螺旋直徑D較大時應(yīng)取該范圍的下限，我們選取0.2，得d=80mm?？招妮S壁厚δ=20mm，β=d1/d=(d-2δ)/d=40mm/80mm=0.5。則由前面的總體計算我們可知，P=4.67KW，則軸的扭矩為則軸的最大切應(yīng)力為所以螺旋軸滿足強度要求。2.2.2軸承螺旋輸送機的軸承根據(jù)其安裝位置和作用，可分為頭部軸承、尾部軸承和中間懸掛軸承三種。頭部軸承又稱首端軸承，位于輸送機的驅(qū)動端（卸料端）。頭部軸承除了承受徑向載荷外，還要承受軸向載荷，因此該端采用止推軸承。這樣的布置可使螺旋軸承受拉力，其工作條件比承受壓力好。因為軸向壓力會使螺旋軸受壓而發(fā)生撓曲。頭部軸承的結(jié)構(gòu)如2-5圖所示。螺旋加料機和某些短的螺旋輸送機也可采用加料端驅(qū)動，此時螺旋處于受壓狀態(tài)。尾部軸承又稱末端軸承，通常采用雙列向心球面軸承，主要承受徑向載荷和少量的軸向載荷。頭部和尾部軸承常用凸緣安裝式，軸承裝于殼體兩端的端蓋外側(cè)，以便檢修和更換。對于長度在3m以上的螺旋輸送機，為了避免螺旋軸受力彎曲，每隔2m左右應(yīng)設(shè)置一中間懸掛軸承。由于螺旋葉片在懸掛軸承處必須斷開，為了防止物料在此處堵塞，懸掛軸承的斷面尺寸和長度尺寸都應(yīng)盡量小。懸掛軸承一般采用滑動軸承，其軸襯由青銅、減磨鑄鐵、青銅及巴氏合金、硬質(zhì)合金及硬鐵、油浸木材或其他耐磨材料制成。在某些情況下，也可采用滾動軸承進行可靠的密封。在各種情形中，軸承都要裝設(shè)潤滑油杯以進行潤滑。常用懸掛軸承的結(jié)構(gòu)如2-6圖所示圖2-6在設(shè)計時中間懸掛軸承我們選用滾動軸承。懸掛軸承安裝在機槽兩側(cè)壁上緣的角鋼上，通過螺栓及兩個螺母并緊。懸掛軸承座在支承角鋼上應(yīng)可以縱向移動，保持浮動狀態(tài)，不得使懸掛軸承座固定在支承角鋼上。當輸送磨磋性較大的物料時，接近中間懸掛軸承處的螺旋面承受的推力較大，所以應(yīng)將該部分的螺旋面加厚。很多情況下都要求對霎時間頭部和尾部設(shè)置軸的防塵密封。采用密封壓蓋及槽體端部密封來防止槽體里的粉塵進入軸承或防止水分沿軸進入槽內(nèi)。采用密封的滾動懸掛軸承，軸蓋上有防塵密封結(jié)構(gòu)，常用在不易加油，不加油或油對物料有污染的地方，密封效果好，壽命長，輸送物料溫度≤80℃。為滑動軸承，設(shè)有防塵密封裝置，有鑄銅瓦、合金耐磨鑄鐵瓦等，常用在輸送物料溫度較高（>80℃）或輸送液態(tài)物料。2.2.3機槽螺旋輸送機的機槽主要有U字型和圓筒型兩種。圖2-7所示是水平螺旋輸送機機槽的形式。帶有角鋼法蘭的截面為U字型的鋼制螺旋槽體是最常用的，U字型機槽一般用2——10mm的薄鋼板制成，其兩側(cè)壁垂直，底部呈半圓形，兩側(cè)壁的上端邊沿焊有縱向角鋼，用以固定蓋板及增強機槽的剛性，同時也用以固定懸掛軸承。機槽半圓的內(nèi)徑應(yīng)大于螺旋葉片的半徑，使其形成4——8mm的間隙。為了便于制造和安裝，每節(jié)機槽長約2——4m，節(jié)邊用角鋼加固并做成法蘭邊，以便用螺栓連接。機槽總長度超過3.5m時，為了避免其彎曲下垂，應(yīng)每隔2——3m設(shè)置一支架承托。折邊法蘭的U型槽體，頂部法蘭是由同一塊鋼板折邊加工而成的槽體，這樣制成的槽體重量輕而堅固?；顒拥椎腢型槽體快速、方便地清理輸送機內(nèi)部的場合，該槽體由上部剛性的槽鋼與下部半圓形截面槽體所構(gòu)成，半圓形槽體的一邊為鉸接，另一邊則采用彈簧卡子夾緊或其他形式的快開聯(lián)結(jié)裝置。帶有夾套的槽體在其夾套上焊有換熱介質(zhì)的進出口管，這種槽體廣泛用于加熱、冷卻或干燥被輸送的物料。矩形槽體適合于磨琢性強的物料。允許物料滯留在槽底，這樣可以防止物料和槽底的直接摩擦。為了對機槽進行封閉，機槽上部安裝有薄鋼板制成的蓋板。蓋板用螺栓固定在槽體上端的角鋼法蘭上，或用彈簧卡子緊夾在槽體上。蓋板可以開啟，以便對機槽進行必要的檢查。對要求防塵的頂蓋還要在蓋板下加墊密封。在蓋板上開有進料口，在機槽底部開有卸料口，進料口和卸料口常做成方形（有時也采用圓形進料口），以便安裝料管和平板閘門，如圖2-8所示。閘門控制常用手推式、齒條式及電動推桿式幾種。根據(jù)設(shè)計需要我們采用U字型。因為帶有角鋼法蘭的截面為U字型的鋼制螺旋槽體是最常用的。由于運輸?shù)[石的螺旋輸送機對機槽的損傷較大，所以機槽由10mm的薄鋼板制成，其兩側(cè)壁垂直，底部呈半圓形，兩側(cè)壁的上端邊沿焊有縱向角鋼，用以固定蓋板及增強機槽的剛性，同時也用以固定懸掛軸承。為了便于制造和安裝，所設(shè)計的機槽為4m、4m、2m三節(jié)，為了避免其彎曲下垂，從輸送端每隔4m設(shè)置一支架承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。亦即應(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，如圖3-2所示。螺距的大小將影響速度各分量的分布。當螺距增加時，雖說軸向輸送速度增大，但是會出現(xiàn)圓周速度不恰當?shù)姆植记闆r；相反，當螺距較小時，速度各分量的分布情況較好，但是軸向輸送速度卻較小。于是，根據(jù)在螺旋圓周處的v圓≤v軸的條件，并利用公式可得又因為此時2r=D（螺旋圓周處），故得求螺距的第二個條件為分析了填充系數(shù)及螺距對物料輸送過程的影響后，可以指出，對于較大的裝滿系數(shù)，應(yīng)取最小的螺距值；反之，對于較小的裝滿系數(shù)，螺距可偏于取最大值。由前述知，在螺旋面同一母線上各點的升角α不同。葉片外緣點處升角α外最小，向內(nèi)升角逐漸增大，至葉片內(nèi)緣點處即靠近螺旋軸處的升角α內(nèi)最大。由此得知，螺旋葉片同一差別越大，各點處物料轉(zhuǎn)角φ的差別越大，在較大的半徑范圍內(nèi)物料轉(zhuǎn)角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。從螺距對物料運輸速度各分量分布的影響也可知，螺距增大，在靠近螺旋軸處物料的v圓顯著增加，且在較大的半徑范圍內(nèi)v圓>v軸，使較多物料的轉(zhuǎn)角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。圖3-7a繪出了水平螺旋輸送機的容積生產(chǎn)率V與螺旋軸直徑d、物料與螺旋葉片摩擦系數(shù)tanφ1間的關(guān)系。該圖是在螺旋直徑D保持不變時，s/D=1的情況繪制的。由圖可知，水平螺旋輸送機的容積生產(chǎn)率是隨螺旋軸直徑d及物料與葉片間的摩擦系數(shù)f1=tanφ1的增大而下降的。而圖3-7b則繪出了水平螺旋輸送機的容積生產(chǎn)率與s/D的比值及物料與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)的關(guān)系。由圖可知，s/D比值的適宜范圍是0.8—1.25，在此范圍之外，生產(chǎn)率則明顯下降；此外，物料與螺旋葉片間摩擦系數(shù)的大小對產(chǎn)量也有較大的影響，特別是當s/D比值較大時，隨著f1=tanφ1的增大，產(chǎn)量下降得很厲害。例如，當s/D=2時，若f1=0.3，則V=950；若f1=0.9，則V=0，即此時物料只隨螺旋葉片轉(zhuǎn)動而其軸向運動停止。因此，除適宜選擇s/D比值外，還應(yīng)恰當?shù)剡x擇螺旋葉片的材料及其光滑程度，以盡量減小物料與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)。通過以往試驗得知，螺旋在一定的轉(zhuǎn)速內(nèi)，對物料顆粒運動的影響并不顯著。但是當超過一定的轉(zhuǎn)速時，物料受到過大的切向力而被拋起，開始產(chǎn)生垂直于輸送方向的徑向跳躍，從而對輸送過程產(chǎn)生不利影響。因此，螺旋的最大許用轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)被輸送物料的最低跳躍高度來確定。但是，由于至今尚缺乏有關(guān)各種物料的許用最低跳躍高度的資料，因此在實用計算中，用下列經(jīng)驗公式來確定螺旋的最大許用轉(zhuǎn)速：式中，D螺旋直徑（m）A物料特性系數(shù)，由化學(xué)工業(yè)出版社出版的1999版《運輸機械設(shè)計選用手冊下冊》P335表15-1查出從式可知，螺旋的最大許用轉(zhuǎn)速是螺旋輸送機直徑的函數(shù)，同時也和輸送物料性質(zhì)及填充系數(shù)有關(guān)。在滿足輸送量要求的情況下，應(yīng)選用較低的轉(zhuǎn)速，以減小物料對螺旋葉片及機殼磨損，延長使用壽命。4總體設(shè)計計算4.1原始資料4.1.1被輸送物料的名稱及特性（1）物料：面粉（2）面粉為干的、無磨琢性、無腐蝕物料4.1.2選型要求（1）輸送能力Q=40t/h（2）水平輸送，輸送長度L為15米4.2螺旋輸送機的設(shè)計計算由于該機用于純運輸，因而選用實體螺旋面型葉片；根據(jù)選型要求，確定該機為LS型螺旋輸送機4.2.1確定螺旋直徑D式中Q輸送能力K物料特性系數(shù)，常用物料K值見表5-1 Ψ填充系數(shù)，見表5-2C傾角系數(shù)，見表5-3表5-1常用物料物料的粒度物料的磨琢性物料的典型例子特性系數(shù)K綜合系數(shù)A粉狀無磨琢性半磨琢性面粉、石墨、石灰、純堿0.041575粉狀磨琢性干爐粉、水泥、石膏粉、白粉0.56535粉狀無磨琢性半磨琢性谷物、鋸木屑、泥煤0.049050粒狀磨琢性造型土、型砂、沙成粒的爐渣0.060030固體粘性、易結(jié)塊含水的糖、淀粉質(zhì)的團0.01020表5-2填充系數(shù)物料特性易流動，磨損很少少量磨損且為顆粒至小塊狀磨損性、侵蝕性大ψ0.450.330.15表5-3傾角系數(shù)傾斜度0o≦5o≦10o≦15o≦20oC1.00.900.800.700.654.2.2確定螺旋轉(zhuǎn)速n螺旋轉(zhuǎn)速在滿足輸送能力的條件下不宜過高，以免物料受過大的切向力而被拋起，以致無法向前輸送。因此。螺旋軸轉(zhuǎn)速n不能超過某一極限轉(zhuǎn)速nj式中A——物料綜合系數(shù)根據(jù)要求計算出來的轉(zhuǎn)速n圓整為下列轉(zhuǎn)速：20、30、35、45、60、75、90、120、150、190r/min，并且要用螺旋直徑D和轉(zhuǎn)速n圓整后的數(shù)值，對填充系數(shù)Ψ進行驗算。圓整n=45r/min，驗算Ψ。4.2.3功率的計算螺旋輸送機所需軸功率P0=(kw)式中Q—輸送量，t/h—阻力系數(shù)，見表5-4L—螺旋輸送機長度，mD—螺旋輸送機直徑，mH—傾斜布置時的垂直高度，m表5-4物料阻力系數(shù)物料特征物料的典型例子物料阻力系數(shù)ωo干的，無磨琢性糧食、谷物、鋸木屑、煤粉、面粉1.2濕的，無磨琢性棉子、麥芽、糖塊、石英粉1.5半磨琢性純堿、塊煤、食鹽2.5磨琢性卵石、砂、水泥、焦炭3.2強磨琢性或粘性爐灰、造型土、石灰、硫、砂糖4.0P0=(kw)=40*(1.2*15+0)/367≈2kw電動機功率P可按下式計算：P=KP0/(kw)式中—驅(qū)動裝置總效率，一般取=0.85-0.9，這里取=0.88K為功率儲備系數(shù)，一般為1.2-1.4這里取K=1.4P=1.4*2/0.88≈3.2(kw)4.2.4電機的選擇方案平動機型號額定功率(kw)電動機轉(zhuǎn)速電機質(zhì)量總傳動比同步滿載1Y132M-47.5150014408141.142Y160L-87.575072014520.575總體尺寸設(shè)計5.1LS螺旋輸送機的外形及尺寸圖5-1表5-5摘自《運輸機械設(shè)計手冊》規(guī)格hh1lC3BFL0PQT1T2XYdeLS100140632500100180501000～3000601901201102321702542LS125160752500130210501000～3000602201301302521703058LS160180902500160244501000～3000602501501502541763558LS2002001122500200304501000～3000602851801802851824082LS2502501403000250356501000～3500603302102202921885082LS31528018030003204201001000～35006038025025032219060105LS40035522430004005301001000～35006043030028040621270140LS50040028040005006321001500～500010050036034044121880170LS63050035540006307681501500～5000100570430420528240100210LS80063045040008009981501500～5000100710530520542260120210LS10007105604500100012122001500～5500100810640630616272140250LS12508007104500125014622001500～550010010008807606712841703005.1.1長度與組合其組合為：頭節(jié)L01=3m選1個，中間節(jié)的標準節(jié)L02=3m選3個，中間節(jié)的選配節(jié)L02=2m選2個，尾節(jié)L03=3m選1個。5.2附件尺寸5.2.1進料口見下圖5-2，表5-6圖5-2表5-6摘自《運輸機械設(shè)計手冊》型號規(guī)格A×A'B×B'C×C'T1δnd質(zhì)量

kgLS100100×100160×1601367LS125125×125185×185161×16113024100.8LS160160×160220×220196×19615038101.1LS200200×200280×280248×24818038101.6LS250250×250330×330298×29821038122.8LS315315×315395×395363×36325038123.4LS400400×400500×500456×45630048125.0LS500500×500600×600558×55836048128.3LS630630×630730×730688×6884305161410.2LS800800×800960×960888×8885305161416.6LS10001000×10001160×11601090×10906406201829.9LS12501250×12501410×14101338×13388806221853.85.2.2出料口圖5-3表5-7摘自《運輸機械設(shè)計手冊》型號規(guī)格A×A'B×B'C×C'T2δRnd質(zhì)量

kgLS100100×100160×160136×136110259.54100.8LS125125×125185×185161×161130274.54101.0LS160160×160220×220196×1961503938101.3LS200200×200280×280248×24818031138102.2LS250250×250330×330298×29822031388124.5LS315315×315395×395363×3632503171.58126.7LS400400×400500×500456×4562804216.58128.7LS500500×500600×600558×5583404267.581216.6LS630630×630730×730688×6884205335161424.4LS800800×800960×960888×8885205421161442.4LS10001000×10001160×11601090×10906306526201888.6LS12501250×12501410×14101338×133876066512218120.26．用solidworks對連接軸進行有限元分析有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元，有限元分析是將物體劃分成有限個單元，這些單元之間通過有限個節(jié)點相互連接，單元看作是不可變形的剛體，單元之間的力通過節(jié)點傳遞，然后利用能量原理建立各單元矩陣；在輸入材料特性、載荷和約束等邊界條件后，利用計算機進行物體變形、應(yīng)力和溫度場等力學(xué)特性的計算，最后對計算結(jié)果進行分析，顯示變形后物體的形狀及應(yīng)力分布圖。Solidworks該軟件采用了有限元素方法(FEM)。FEM是一種用于分析工程設(shè)計的數(shù)字方法。FEM由于其通用性和適合使用計算機來實現(xiàn)，因此已被公認為標準的分析方法。FEM將模型劃分為許多稱作單元的簡單小塊形狀，從而有效地用許多需要同時解決的小問題來替代一個復(fù)雜問題。零件的CAD模型劃分為小塊(單元)的模型單元共享被稱為節(jié)的共同點，將模型劃分為小塊的過程稱為網(wǎng)格化。對于所有可能的支持情形和載荷情形，每個單元的行為都是非常清楚的，有限元素方法使用具有不同形狀的單元。單元中任意一點的響應(yīng)都是從單元節(jié)處的響應(yīng)插入的，每個節(jié)均由許多參數(shù)完整描述，具體取決于所用的分析類型和單元。例如，節(jié)的溫度完整描述了節(jié)在熱分析中的響應(yīng)。對于結(jié)構(gòu)分析，節(jié)的響應(yīng)通常由三個平移和三個旋轉(zhuǎn)操作完整描述，這些就稱作自由度(DOF)，使用FEM進行分析就稱作有限元素分析(FEA)。四面單元。紅點代表節(jié)。單元的邊線可以是曲線，也可以是直線該軟件會生成控制每個單元的行為的方程式，其中考慮了每個單元與其它單元之間的聯(lián)系，這些方程式將響應(yīng)與已知的材料屬性、約束和載荷相關(guān)聯(lián)，接下來，該程序?qū)⑦@些方程式組織成一大組需同時求解的代數(shù)方程式，然后求解未知量。例如，在應(yīng)力分析中，解算器找到每個節(jié)上的位移，然后該程序計算應(yīng)變，并最終計算出應(yīng)力。COSMOSWorks是一個與SolidWorks完全集成的設(shè)計分析系統(tǒng)，它提供了單一屏幕解決方案來進行應(yīng)力分析、頻率分析、扭曲分析、熱分析和優(yōu)化分析。COSMOSWorks憑借著快速解算器的強有力支持，使得您能夠使用個人計算機快速解決大型問題。COSMOSWorks提供了多種捆綁包，可滿足您的分析需要，它節(jié)省了搜索最佳設(shè)計所需的時間和精力，可大大縮短產(chǎn)品上市時間。進行分析所需的步驟取決于算例類型?？梢詧?zhí)行以下步驟來完成算例：1、生成算例并定義其分析類型和選項。網(wǎng)格定義了可供使用的單元類型。2、如果需要，請為算例定義參數(shù)。參數(shù)可以是模型尺寸、材料屬性、力值或任何其它輸入。3、定義材料屬性。如果在CAD系統(tǒng)中定義了材料屬性，則不需要執(zhí)行這一步,疲勞算例和優(yōu)化算例使用參考的算例來獲得材料定義。4、指定約束和載荷。您可以使用參數(shù)而非數(shù)值。疲勞算例和優(yōu)化算例使用參考的算例來獲得約束和載荷。掉落測試算例不允許定義在設(shè)定過程之外指定的約束和載荷。5、對于使用曲面的外殼網(wǎng)格，請使用外殼。6、對于橫梁網(wǎng)格（結(jié)構(gòu)構(gòu)件）算例，請定義橫梁。7、對于混合的網(wǎng)格算例，請定義外殼和實體。8、定義全局、零部件和局部接觸設(shè)定。您也可以使用查找相觸面組功能查找接觸面。9、網(wǎng)格化模型，以便將模型劃分為許多稱作單元的小塊。疲勞算例和優(yōu)化算例使用參考算例中的網(wǎng)格。10、如果需要，可以定義多達100個設(shè)計情形。11、運行算例或設(shè)計情形。12、查看結(jié)果。下面以頭軸為例來描述在螺旋輸送機的設(shè)計過程中的有限元分析（靜態(tài)）過程：定義算例類型為靜態(tài)定義材料屬性為普通碳鋼定義約束類型為固定，部位如軸承對它的約束劃分網(wǎng)格定義輸入扭矩和反作用扭矩為872.233N?m單擊運行按鈕讓其進行分析分析結(jié)果如下：圖6-1有限元靜態(tài)分析結(jié)果應(yīng)力圖圖6-2有限元靜態(tài)分析結(jié)果應(yīng)變圖為了更加清楚地看到各點應(yīng)力變化情況，我們使用軟件中的探測功能對頭軸取點如下圖：圖6-3對頭軸取點探測其結(jié)果如下：圖6-4對頭軸取點探測結(jié)果從上圖可以看出，在軸上各點處的應(yīng)力基本一樣，而在螺栓孔處和靠近軸肩處應(yīng)力變得較大，這是應(yīng)力集中的結(jié)果。通過應(yīng)力圖6-1可知，從軸的有鍵槽端到有螺栓孔端的應(yīng)力基本是呈直線增大趨勢，有鍵槽端最小，有螺栓孔端最大；通過應(yīng)變圖6-2可知，從軸的有螺栓孔端到軸中間，應(yīng)變逐漸