水平式螺旋输送机设计说明书

毕业设计说明书

题目名称： 螺 旋 输 送 机 的 设 计 院系名称： 机 电 学 院

班 级： 机 自 073

学 号： [1**********]9

学生姓名： 张智倍

指导教师： 胡 敏

2011年 05月

摘要

目前，螺旋输送机的设计仍是依靠经验公式计算，在经验公式中许多参数的选择是在一定范围内凭经验选取的，这使得螺旋输送机的设计较落后，无法提高其设计水平和提高产品的性能。文中对螺旋输送机进行了较全面论述，了解了螺旋输送机的类型、发展现状。阐明了螺旋输送机的工作原理。并根据螺旋输送机的工作原理、工作条件、输送要求等设计螺旋输送机。该螺旋输送机用于煤粉的水平输送，根据输送量以及输送路程设计出螺旋直径，计算了螺旋功率以及根据功率选择了电动机、减速器和联轴器能较好地解决实际问题。最后对螺旋输送机的安装及平时保养做出了总结。整个设计对今后的设计工作将有实际指导意义和价值。该设计专用于运输干燥煤粉，满足一定运输长度和运输量的要求。采用传统设计方法，根据运输物料选择LS型螺旋输送机，由运输量计算并校核得出螺旋叶片直径D=500mm，转速n=100r/min。根据这数据，依次计算选择螺旋轴长度分配和螺旋轴钢管大小和各段轴大小和相应的轴承。根据运输量选择行星减速器，传动比为i=10。联轴器分别选用了凸缘联轴器。通的绘图还有减速器的设计图和主要零件图。最后的校核验算，得出的结论是我所设计的过长期的设计时间后，完成了相应的计算和校核，用电脑CAD绘图完成了装配图的绘图。最后的校核验算，得出的结论是我所设计的LS500型的螺旋输送机满足设计要求，结构上不僵化采用参考书上的方案，更多的向市场上应用靠拢，最后完成了这次毕业设计任务。

关键词：螺旋输送、传动比、输送量

Abstract

Currently, the design of screw conveyor is still relying on the experience formula, the formula in the experience of many of the parameters of the option is selected within a certain range rule of thumb, which makes the design of screw conveyor has fallen behind, unable to raise design standards and improve product performance. In this paper, for a more comprehensive treatment of screw conveyor, screw conveyor of the type of understanding, development status. Illustrates the working principle of screw conveyor. Screw conveyor according to the working principle, working conditions, transportation requirements to design a screw conveyor. The level of the screw conveyor for coal transportation, according to throughput and transmission distance design spiral diameter, spiral computed power and power is selected based on motor, reducer and couplings can solve practical problems. Finally, screw conveyor installation and maintenance of peace and make a summary. The design of future design work will have practical significance and value. The design is dedicated to transport dry and coal, to meet a certain length and traffic transportation requirements. Traditional design method, according to the LS-type screw conveyor material selection, calculation and check of the transport screw blade diameter obtained D = 500mm, speed n = 100r/min. According to this data, followed by calculation of the length distribution and select the screw shaft screw shaft steel shaft size and the size of each segment and the corresponding bearings. Selected according to traffic planetary gear, transmission ratio i = 10. Were selected coupling flange coupling. There reducer through the design drawings and the main part drawing. Checking the final check, I have concluded that the design of the design over a long time after the completion of the corresponding calculation and verification, CAD drawing with a computer to complete the assembly map drawing. Checking the final check, I concluded that the LS500 is designed to meet the design requirements shaped screw conveyor, the structure is not rigid plan on using reference books, and more applications move closer to the market, and finally completed the Graduation task.

Keywords: screw conveyor, transmission ratio, throughput

目录

1 绪论 ...................................................................................................................................... 1

1.1运输送机的简介 .............................................................................................................. 1

1.2 螺旋输送机的发展趋势 ................................................................................................. 2

1.3 国内外螺旋输送机技术的差距 ................................................................................... 3

1.3.1 大型螺旋输送机的关键核心技术上的差距 ............................ 3

1.3.2 国内外技术性能上差距 ............................................ 3

1.3.3 可靠性、寿命上的差距 ............................................ 4

1.3.4控制系统上差距 .................................................. 5

1.4.螺旋输送机技术的发展趋势 .......................................... 5

1.4.1设备大型化、提高运输能力 ........................................ 5

2 运输机总体方案设计 .......................................................................................................... 6

2.1方案设计 .......................................................................................................................... 6

2.1.1传动布置方案 .................................................... 6

2.1.2设备的工作条件 .................................................. 6

2.1.3原始数据 ........................................................ 7

2.2螺旋运输机结构设计 ...................................................................................................... 7

2.3各参数的选择 .................................................................................................................. 8

2.3.1 螺旋直径的确定 ................................................. 8

2.3.2 螺旋轴转速的确定(附带确定螺旋直径D) ........................... 8

2.3.3螺距、生产率、填充系数的验算(附带确定转速n) ..................... 9

2.3.2输送机的 长度和标准螺旋节的长度、节数 ........................... 9

2.3.3输送机的功率和驱动装置的型号 ................................... 10

2.3.4输送机的螺旋叶片的表面展开尺寸 ................................. 11

2.4.驱动端轴承装置 ........................................................................................................... 12

2.4.1驱动端轴承装置最小直径的确定 ................................... 12

2.4.2驱动轴的结构设计 ............................................... 13

2.5中间轴承装置 ................................................................................................................ 13

2.6尾端轴承装置 ................................................................................................................ 14

2.6.1计算轴的最小直径 ............................................... 14

2.6.2尾端轴的结构设计 ............................................... 15

2.7行星轮减速器 ................................................................................................................ 15

3 校核 .................................................................................................................................... 17

3.1驱动装置的受力分析 .................................................................................................... 17

3.2前端轴的校核 ................................................................................................................ 18

3.3尾端轴的校核 ................................................................................................................ 18

3.4轴承的校核 .................................................................................................................... 19

3.4．1圆锥滚子轴承的校核 ............................................ 19

3.4.2滑动轴承计算 ................................................... 20

3.4.3调心轴承 23200C的计算 .......................................... 22

3.4.3 键的校核 ....................................................... 22

4 螺旋输送机使用与维护 .................................................................................................... 24

5总结 ....................................................................................................................................... 25

6 致谢 ...................................................................................................................................... 26

7 参考文献 .............................................................................................................................. 27

1 绪论

1.1运输送机的简介

螺旋输送机具有结构简单，制做成本低，密封性强、操作安全方便等优点，中间可多点装、卸料。广泛用于化工、 建材、冶金、粮食等部门，在倾角β＜ 20 °的情况下，输送粘度不大、不易变质、不易结块的粉状、颗粒状和小块物料。

螺旋机广泛应用于各行业，如建材、化工、电力、冶金、煤矿炭、粮食等行业，适用于水平或倾斜输送粉状、粒状和小块状物料，如煤矿、灰、渣、水泥、粮食等，物料温度小于200℃。螺旋机不适于输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。在混凝土搅拌站中,螺旋输送机的作用得到了最大的体现。

螺旋输送机的特点是：结构简单、横截面尺寸小、密封性好、工作可靠、制造成本低，便于中间装料和卸料，输送方向可逆向，也可同时向相反两个方向输送。输送过程中还可对物料进行搅拌、混合、加热和冷却等作业。由驱动装置封闭槽箱和螺旋组成借螺旋转动将槽箱内的煤推移输出。通过装卸闸门可调节物料流量。但不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的及大块的物料。输送过程中物料易破碎，螺旋及料槽易磨损。单位功率较大。使用中要保持料槽的密封性及螺旋与料槽间有适当的间隙。

垂直螺旋输送机适用于短距离垂直输送。可弯曲螺旋输送机的螺旋由挠性轴和合成橡胶叶片组成，易弯曲，可根据现场或工艺要求任意布置，进行空间输送。螺旋输送机叶片有现拉式和整拉失，现拉式可做成任意厚度与规格尺寸，整拉式不宜制作非标准螺旋。

螺旋输送机是冶金、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。从输送物料位移方向的角度划分，螺旋输送机分为水平式螺旋输送机和垂直式螺旋输送机两大类型，主要用于对各种粉状、颗粒状和小块状等松散物料的水平输送和垂直提升，该螺旋输送机不适宜输送易变质、粘性大、易结块或高温、怕压、有较大腐蚀性的特殊物料。

螺旋输送机一般由输送机本体、进出料口及驱动装置三大部分组成；螺旋输送机的螺旋叶片有实体螺旋面、带式螺旋面和叶片螺旋面三种形式，其中，叶片式螺旋面应用相对较少，主要用于输送粘度较大和可压缩性物料，这种螺悬面型，在完成输送作业过程中，同时具有并完成对物料的搅拌、混合等功能。螺旋输送机与其它输送设备相比， 具有整机截面尺寸小、密封性能好、运行平稳可靠、可中间多点装料和卸料及操作安全、维修简便等优点。

1.2 螺旋输送机的发展趋势

国外螺旋输送机技术的现状:国外螺旋输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是螺旋输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状螺旋输送机、空间转弯螺旋输送机等各种机型；另一方面是螺旋输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型螺旋输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了螺旋输送机动态分析与监控技术，提高了螺旋输送机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的螺旋输送机已达到表1所示的主要技术指标，其关键技术与装备有以下几个特点：p

⑴设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产300~500万t以上高产高效集约化生产的需要。

⑵应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。

⑶采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。

⑷新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国FSW生产的FSW1200/（2~3）³400（600）工作面顺槽螺旋输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达3000 t/h以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的S500E）配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。

国内螺旋输送机技术的现状；我国生产制造的螺旋输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，螺旋输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离螺旋输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离螺旋输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩螺旋输送机等均填补了国内空白，并对螺旋输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。

1.3 国内外螺旋输送机技术的差距

1.3.1 大型螺旋输送机的关键核心技术上的差距

⑴螺旋输送机动态分析与监测技术 长距离、大功率螺旋输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型螺旋输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究螺旋输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系统（一般取n=10左右），与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体，长距离螺旋输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了螺旋输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系统，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型螺旋输送机的设计达到了最高水平（输送带安全系数n=5～6），并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。

（2）可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量螺旋输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机制动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击，软起动时应有分时慢速起动；还要控制输送机起动加速度0.3～0.1 m/s2，解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率会出现不均衡，一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制，并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离螺旋输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率螺旋输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率>500 kW时，可控CST软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成（即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达98% 以上。但价格昂贵，急需国产化。

1.3.2 国内外技术性能上差距

我国螺旋输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩螺旋输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。

(1）装机功率 我国工作面顺槽可伸缩螺旋输送机最大装机功率为4³250 kW，国

外产品可达4³970 kW，国产螺旋输送机的装机功率约为国外产品的30%～40%，固定螺旋输送机的装机功率相差更大。

（2)运输能力 我国螺旋输送机最大运量为3000 t/h，国外已达5500 t/h。

（3)最大输送带宽度 我国螺旋输送机为1400 mm，国外最大为1830 mm。

（4)带速 由于受托辊转速的限制，我国螺旋输送机带速为4m/s，国外为5m/s以上。

（5)工作面顺槽运输长度 我国为3000 m，国外为7300m。

随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口，主要有2种：（a）随转载机一起移动的由英国LONGWALL公司生产的自移机尾装置。（b）德国DBT公司生产的自移机尾装置。前者只有一个推进油缸，后者则有2个推进油缸。LONGWALL公司生产的自称机尾用于在国内带宽1.2 m的输送机上，缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小，纠偏能力弱，刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者，水平、垂直2个方向均有调偏油缸，纠偏能力强。因此，前者还需完善，后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的，既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。

（7)高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏，不会出现脱轨现象。

（8)输送机品种 机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用；另外，我国煤矿的地质条件差异很大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（>+25°）直至垂直提升等，应开发特殊型专用机种螺旋输送机。

1.3.3 可靠性、寿命上的差距

⑴输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 N/mm，国外为3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 N/mm，国外为7000 N/mm。

⑵输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的50%～65%，国外达母带的70%～75%。

⑶托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于螺旋输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h，国外托辊寿命5～9万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30%～40%。

（6)自移机尾 随着高产高效工作面的不断出现，要求顺槽可伸缩螺旋输送机机尾

⑷输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命2万h，国外减速器寿命7万h。 ⑸螺旋输送机上下运行时可靠性差。

1.3.4控制系统上差距

⑴驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如BOSS系统、CST可控传动系统等，控制精度较高。

⑵监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器PLC，开发了先进的程序软伯与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启（制）支装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。

⑶输送机保护装置 国外螺旋输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。

1.4.螺旋输送机技术的发展趋势

1.4.1设备大型化、提高运输能力

为了适应高产高效集约化生产的需要，螺旋输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的10a内输送量要提高到3000～4000 t/h，还速提高至4～6m/s，输送长度对于可伸缩螺旋输送机要达到3000m。对于钢绳芯强力螺旋输送机需加长至5000m以上，单机驱动功率要求达到1000～1500 kW，输送带抗拉强度达到6000 N/mm（钢绳芯）和2500 N/mm（钢绳芯）。随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩螺旋输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩螺旋输送机，以提高我国螺旋输送机技术的设计水平。其包含7个方面的关键技术：⑴螺旋输送机动态分析与监控技术；⑵软起动与功率平衡技术；⑶中间驱动技术；⑷自动张紧技术；⑸新型高寿命高速托辊技术；⑹快速自移机尾技术；⑺高效储带技术。

2 运输机总体方案设计

2.1方案设计

本次设计与以往的输送机主要有以下几点的改进：

①用行星减速机，该减速机输出扭矩较大、效率高、体积小、质量轻，动力输入可靠，传动平稳，提高了承载能力。

图2-1 行星减速器简图 ②它采用了变螺距技术来提高螺旋输送机的输送能力。螺旋输入节用较小距，中间节螺距增大至50mm，输出节螺距再增大50 mm。使输入节粉料填充量增大，中间节和输出节随螺距变大，填充量减少，这样做可有效地防止一些粉料在输送时发生倒流或卡堵现象。

③一般采用水平或倾斜向上输送方式，螺旋轴的防松主要由前支座完成。前支座内设止推轴承，由双螺母加单耳止动垫圈相互备紧对其压紧和防松。为增强防松效果，在前端螺母两侧加设紧定螺钉。

2.1.1传动布置方案

电动机—联轴器—减速器—联轴器—螺旋运输机

2.1.2设备的工作条件

载荷平稳，单向运转，每日工作一班，工作五年，允许螺旋运输机主轴转速误差小于5%。车间有三相交流电源。

2.1.3原始数据

1）输送物料：干燥煤粉 =850kg/m3

2）安装方式：水平放置

3）运 输量: 60T/h

4)运输长度：5.5m

2.2螺旋运输机结构设计

常见的水平型固定式螺旋输送机，其结构比较简单。主要有半圆形的长槽体，螺旋轴，驱动端轴承，中间轴承，尾部端轴承进料口，卸料口，以及驱动装置等部分组成，

如下图所示：

图2-2 水平式螺旋输送机总体布置方式

1.电动机 2.联轴器 3.涡轮蜗杆减速器 4 .联轴器 5.驱动端轴承

6.中间轴承 7.尾部端轴承 8.螺旋轴 9.进料口 10.出料口

由于设计的螺旋输送机的长度为6.5米.为了制造,安装以及运输的方便,其槽体和螺旋轴均采取分节制造,头节常2米,中间节长2米共两节，尾节长1.5米，靠螺栓联接,并用中间轴承支承.同时,为了保证分节准装备后输送机的整体刚度,槽体的连接处和螺旋轴的连接处开一段距离.由于物料在螺旋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，设计时将驱动装置和出料口安装在输送机的同一端,把进料口放在尾部附近。

2.3各参数的选择

2.3.1 螺旋直径的确定

2.5

螺旋轴直径确定公: D=KQ⑴ （2-1） ϕγC

表查的：C=1.0由表二可以查得输送煤粉时:φ=0.4； K=0.0415； A=75；ω=1.2；r取r=0.6；而Q=60T/h

表2-1 物料的推荐系数与螺旋叶片形式

带入公式计算得出:D=0.377mm.圆整为400mm,或500mm

2.3.2 螺旋轴转速的确定(附带确定螺旋直径D)

螺旋轴的最大转速的确定按照公式：

n≤A

D(转/分) ⑴ （2-2）

若取D=500mm, 带入，计算得

n≤75

0.5 =106.066r/min （2-3）

圆整为n=100n/min

校验φ值：0.5=0.0415³

得φ=0.2（符合要求） 260/0.6φ （2-4）

2.3.3螺距、生产率、填充系数的验算(附带确定转速n)

（1）螺距的计算

螺旋叶片螺距S=0.8D=0.8³500=400mm （2-5）

输送机载荷的横断面面积: πD20.22³1.0³3.14³0.52

F=φC==0.0432m2 （2-6） 44

运移速度:v=ns/60=120³0.2/60=0.667m/s

（2）生产率Q的验算

将F和v带入得生产率验算公式为:

Q=47D2φCsγn ⑴ （2-7）

取Φ=0.4，表1-2 Φ∈(0.35~0.45)

①n=100r/min时:

Q= 47D2ΦCsγn=47³0.4³0.5 2³0.25 ³0.4 ³1.0 ³0.667 ³100=125>60T/h 此时，运移速度v= ns/60=100³0.4/60=0.667m/s

故所选螺旋轴叶片直径D=500mm,螺旋轴转速n=100r/min

(3)填充系数

Φ=Q/47 D2csrn=60/47³0.5 2³0.25³0.4³1.0³0.667³100=0.383

极为接近0.4，处于(0.35~0.45)范围内,故也满足要求。

2.3.2输送机的 长度和标准螺旋节的长度、节数

根据卸料点的分布的位置及LS型螺旋输送机两端头离进料口和卸料口的尺寸要求，选输送机全长L=6.5m再按标准螺旋节的长度及其卸料口的位置的需要，绘制出螺旋输送机安装点图，根据《化工起重运输手册;螺旋输送机与斗式提升机》表1-10，螺旋节的排列为2米头节最前，接着是两节2米，和1.5米的尾节LS型螺旋输送机的装料装

置是一个方形的进料口，在口的下端采用盖扣夹紧或直接焊牢在开孔的平盖板上，上端的为带孔法兰，可与装料漏斗或其它的 给料设备相接。

表2-2 LS500螺旋输送机螺旋轴长度分配

2.3.3输送机的功率和驱动装置的型号

（1）功率的计算

螺旋轴克服阻力所需功率:

Qw0L±H ⑴ （2-8） N0= k367()

在公式中 N0——螺旋轴所需之功率（千瓦）；

k---功率备用系数；

Q---生产率（吨/时）;

ω0---物料的 总阻力系数

L---输送机水平投影长度

H---输送机垂直

本设计中,H=0m，输送机水平投影长度L=6.5m，Q=60T/h,由《化工起重运输手册;螺旋输送机与斗式提升机》表1-6得W0=1.3，而k取k=1.3。

60(1.2⨯6.5±0)=1.658kw 367带入公式计算得：N0= 1.3⨯

（2）单位长度载荷计算 q=60Q==249.88N/m （2-9） 0.36v0.36⨯0.667

LS型螺旋输送机驱动装置,取η=0.94，N= N0/η=1.685/0.94=1.793kw

根据计算得的N和n,驱动装置采用十字滑块联轴器将驱动装置与螺旋轴相连,与轴上不存在悬臂载荷,只需要校验千瓦转速比。

N0N=1.793/100=0.0179≤[0]=0.250(《化工起重运输手册;螺旋输送机与斗式提nn

升机》表1-7)故是安全的。

表2-3 螺旋输送机千瓦转速比

（3）驱动装置的型号选择

由N=1.793kw,n=100r/min,查>表1-13,表1-15得驱动装置为:YVP132S-6功率为3kw电动机和NGW11型的减速器构成。

传动比i=1000/100=10

2.3.4输送机的螺旋叶片的表面展开尺寸

由计算得知螺旋叶片的大圆直径为D=500mm

螺旋螺S=0.8D=0.8⨯500=400mm

螺旋叶片内径为d=133mm

叶片宽度b=(D-d)/2=(500-133)/2=183.5mm

查相关参考书得出:D=500mm, S=400mm,L=54mm,L`=19mm, δ=4mm,d=70mm.

图2-3 螺旋叶片图示

2.4.驱动端轴承装置

2.4.1驱动端轴承装置最小直径的确定

求出轴上功率P，转速n和转矩T，有之前计算得

p=0.43kw.n=90r/min T=9550p=9550³1.793 /100=171.23 N∙m （2-10） n

初步确定轴的最小直径

选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3(机械设计),取A=112于是得

3

dmin=A0P=112⨯3.793/100=29.01mm. （2-11） n

驱动端轴的最小直径，显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选联轴器的孔径与之相适应，故需同时选取联轴器型号联轴器的计算转矩Tca=KAT,查《机械设计》表14-1，考虑到转矩变化不大，故取KA=1.5,则：

Tca=KAT=1.5⨯171230=256845N∙mm

按照计算转矩Tca小于联轴器公称转矩的，选用凸缘联轴器。

2.4.2驱动轴的结构设计

图2-4 驱动轴示意图

由于在选电动机的和减速器的时候，已经确定了减速器输出轴的直径，其大小为d=60mm查螺旋输送机资料表6-3-13得知d1=70mm，故取l1~2=100mm。，半联轴器与轴配合的毂孔长度L=105mm。为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴端右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径90mm.半联轴器与轴配合的 毂孔长度L1=100mm,现取 L1~2=100mm. 由装备图可以知道，2-3段是来安放挡圈，端盖的 ，根据端 盖挡圈尺寸及留余，取l2-3=72mm。轴的3-4段是安放轴承的，初步确定滚动轴承。因为要保证轴的同心度，故选用调心滚子轴承。参照工作要求并根据d2-3=72mm。在轴承产品目录中初步选调心圆锥轴承23200C，其尺寸为d⨯D⨯T=100³180³60mm,故d3-4=100mm, 根据设计的端盖宽度，取l4-5=67mm。轴5-6段没有轴肩定位问题，考虑到与螺旋轴内孔配合，内孔还需

要焊接一个套筒加强强度，故取d=118mm.长度l=290mm。

2.5中间轴承装置

中间轴承又称为吊挂轴承，因为它脱空悬置在槽顶的内壁板条或角刚上。由于它处于输送物料之中，一般都做称对开式滑动轴承，其轴承采用粉末冶金，巴氏合金，青铜，铸铁及其他的减磨材料，在个别情况下为了减少摩擦阻力。视需要也可以安装上滚动轴承，不过必须保证有可靠的密封，以防止微尘物料进入轴承。所有的中减轴承都是用固定在平盖板上方的油杯注油润滑，在紧靠轴承附近的平盖板上，开设有观察孔，以便于观察轴承和消除轴承处因物料的堆积所引起的阻塞。LS旋输送机的中间轴承装置，如图所示，它是用粉末冶金材料作轴衬的一种对开式滑动轴承，且轴衬呈球面型，以利于自动调心.如下图所示为中间轴承装置。

图2-5 中间轴承示意图

螺旋轴呈螺旋输送机的回转部分，设计时可以采用实体螺旋，螺旋输送机的转轴一般采用钢管制成，在其两端头，焊偶连接法兰，结构如下图：

图2-6 螺旋轴示意图

由前面的计算得D=500mm.S=400mm。查考资料得d=133mm,螺旋轴之间用中间轴承连接，同时选择中间轴承，中间轴承采用滑动轴承，选择对开式滑动轴承。

2.6尾端轴承装置

2.6.1计算轴的最小直径

由前知功率 P=1.658 0.95=1.5751kw,转速 n=100r/min

初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理，根据《机械设计》表11—3，取AO=112,于是得 T=9550p=9550³1.5751 /100=150.42 N∙m （2-13） n

dmin =A0p3=112⨯n331.5751=28.1mm （2-14） 100

轴的最小直径显然是安装在法兰轴套处，取此处d=40mm

2.6.2尾端轴的结构设计

图2-7 尾端轴示意图

根据要求确定轴的各段直径和长度：轴的左端与螺旋轴钢管内孔相接，由于螺旋轴钢管外径为133mm，钢管不能太厚，我设计的钢管内径为110mm，中间还要焊接一个加强套筒，因此取d1=117mm确定L1-2=200mm，根据轴肩设计尺寸，参考驱动端端盖尺寸，选择d2=126mm，再由设计的端盖宽度确定L2-3=120mm取d3=110mm，L2-3=120mm。

螺旋轴钢管与轴的周向定位采用两个方向相互垂直的螺尾锥销固定，其尺寸为M12 取轴端倒角为2⨯45o，各轴肩圆角统一取为R2。

2.7行星轮减速器

行星齿轮传动与普通齿轮传动相比较，它具有许多优点。它的最显著的特点是：在传递动力时它可以进行功率分流； 同时，其输入轴与输出轴具有同轴性，即输出轴与输入轴均设置在同一主轴线上。所以，行星齿轮传动现已被人们用来代替普通齿轮传动，

而作为各种机械传动系统中的减速器、增速器和变速装置。

行星齿轮传动的缺点是：材料优质、结构复杂、制造和安装较困难些。但随着人们对行星传动技术进一步深人地了解和掌握以及对国外行星传动技术的引进和消化吸收，从而使其传动结构和均载方式都不断完善，同时生产工艺水平也不断提高。因此，对于它的制造安装问题，目前巳不再视为一件什么困难的事情。实践表明，在具有中等技术水平的工厂里也是完全可以制造出较好的行星齿轮传动减速器。应该指出，对于行星齿轮传动的设计者，不仅应该了解其优点，而且应该在自己的设计工作中，充分地发挥其优点，且把其缺点降低到最低的限度。从而设计出性能优良的行星齿轮传动装置。

综上，根据原始条件可以确定所需用的输入功率为

P入=

P3

==3.12KW （2-15）

0.98*0.980.98*0.98

至此，可以确定所用的电动机的型号 YVP132S-6，可以确定本设计题目（螺旋输送机）的传动部分的设计方案——NGW型 2Z-X（A）。行星轮数np=3。

3 校核

3.1驱动装置的受力分析

根据设计任务。螺旋输送机长度为6m,为了制造,安装以及运输的方便,其槽体和螺旋轴均采取分节制造,查资料应分3节，头节，中间节及尾节，其长度分别为L1=2m,L2 =2m, L3=1.5m，查表得每段重力大小为G=1398N, G2=1008N, G3=1326N, M总 =142.7+102.9+135.3=308.9kg,G总 =3027N

物料阻力F物 =qL,q为单位线载荷

q=

受力图如下：

Q

=83.3N/m.F物=500N （3-1） .0.36V

图3-1驱动端轴承受力分析图

由力平衡 F1+F2+F3+F4=G （3-2） F1=1=699N

2 F1=1+2=1203N

22 F1=2+3=1167N 22 F1=41=663N 2

同理分析轴向力，尾部轴承只受径向力，不受轴向力

图4-2 尾端轴受力分析图

F,=F

1

物

= 500N,

Q

L 0.36V

其中 F物=ql=

3.2前端轴的校核

两轴承受径向力分别为 1=349.5N

2弯矩为 1L=14679N.mm

2

T=24200N.mm 取α=0.6

按弯扭强度进行校核 σca=

M2+(αT)2

W

=95.226MPa

σca

前端轴段径校核符合设计要求

3.3尾端轴的校核

由于尾端轴承只承受径向力和扭矩作用，因此只对它进行扭转强度校核 τT=

T

W

=2.06M

T

p

a

《[

τ] （3-3）

t

即满足要求。

3.4轴承的校核

3.4．1圆锥滚子轴承的校核

对于圆锥滚子轴承30222，派生轴向力Fd=eFr,e可以查表得到，其值由a的 大小

C

决定，主要性能参数如下Cr=25.2kN，由估计计算，以及查表差值，可得

e=0.42,e

1

21

=0.41

FF

d1

=eFr1=0.42*176.8=74.2N =eFr2=0.4*176.8=72.4N

d2

经分析得，轴承1压紧，轴承2放松

F

d2

=72.4N

F

NV1

=127.5N,FNV2=127.5NF

NH1

=125N,FNH2=125N

F

NV1

=127.5N,FNV2=127.5NF

NH1

=125N,FNH2=125N

F

a1

=

F

ae

+Fd2=700+72.4=772.4N

F

a1r1

=

772.4

e1 178.6

F

a2r2

=

72.4

=0.4 e 178.6

对轴承1 以及查表差值得 X1=0.41,Y1=0.87 对轴承2 以及查表差值得

X

2

=1,Y2=0

由于轴承运转中又中等冲击载荷，查表，取f

p

=1.5

p

1

=

fp

(X1

Fr1

+Y1

F

a1

）=1.5*（0.41*178.6+0.87*772.4）=1117N

p

2

=

fp

(X2

F

r2

+Y2Fa2）=1.5*（1*178.6+0）=278N 因为轴承1受力大，所以按轴承1计算

l106C631025200h=60n

(P)=()3

=127584h 160*15001117

3.4.2滑动轴承计算

求两轴承计算轴力

FNH1=678N,FNH2=442N FNV1=112N,FNV2=143N Fr1=6782+1122=687.8N Fr2=4422+1432=464.6N

F

21

t1

=Fa2=

d

=250N

1

3-4）3-5）3-6） （

（

（

主要性能参数如下，参数如下

Cr=54.2kN， e=0.37，Y=1.6， Y0=0.9

对于轴承30208，派生轴向力

Fd2=

r1

2Y

=

687.8

=214.9N

2*1.6

Fd1=

r2

2Y

=

464.6

=145.2N

2*1.6

F

a1

≤Fae+Fd2

所以轴承1压紧,，轴承2放松

F

F

3)求轴承的当量载荷

d2

=214.9N

a1

=Fae+Fd2=250+214.9=464.9

F

d1

Fr1=

=

464.9

=0.67≥e 687.8

F

d2r2

214.9

=0.46≥e 464.6

由于轴承运转中又中等冲击载荷，查表，取

f

p

=1.5

PP

1

=fd(XFr1+YFa1)=1.5*(0.4*687.8+1.6*464.9)=1528N

2

=fd(XFr2+YFa2)=1.5*(0.4*464.6+1.6*214.9)=794.5N

因为轴承1受力打，所以按轴承1计算

106C3106542003.14

()=()=4958899h≥ lh=

10

L,

（3-7）

60nP160*1501528

h

3.4.3调心轴承 23200C的计算

两轴承计算轴力（不受轴向力）

Fr2=F

=4r12=331.5.N

当量载荷 p=

fp

F

r

=1.5*331=497.3N

查手册得 Cr=22.8kN

α

1

=1，ε=3

l1061C3106h=60n(P)=(22800497.3

)3.14=1.07*10

7

h≥160*150L,

h

所以轴承都符合要求。

3.4.3 键的校核

对于普通平键连接的强度条件为

2T⨯103

σP=kld

≤[σP] 式中：T—传递的转矩N⋅m

K——键与轮毂键槽的接触强度。k=0.5h,此处h为键的高度，单位mm l——键的工作长度，mm,圆头平键l=L-b d——轴的直径

[σP]键轴轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，

①对于电动机轴上的键

T=30 N²m，K=0.5h=0.5⨯5=2.5mm，l=70mm， d=50mm

3-8）3-9）（

（

σP

2⨯30⨯103==6.862.5⨯70⨯50

MPa

故合用。

②对于减速器输入轴上滑移齿轮上的键

T=30 N∙mN²m，K=0.5h=0.5⨯5=2.5mm，l=60mm， d=50mm

σ2⨯30⨯103P

=2.5⨯60⨯50

=8.0MPa

故合用。

③对于减速器输出轴上滑移齿轮上的键

T=171.23 N∙m N²m，K=0.5h=0.5⨯5=2.5mm，l=60mm，σP

=2⨯171.23⨯1032.5⨯60⨯50

=45.66

MPa

故合用。

④对于输入轴上滑移齿轮上的键

T=171.23 N∙mN²m，K=0.5h=0.5⨯5=2.5mm，l=70mm，σ2⨯171.23⨯103P

=2.5⨯70⨯50

=39.14

MPa

故合用。

d=50mm

d=50mm

4 螺旋输送机使用与维护

螺旋输送机是用来输送粉状、粒状、小块状物料的一般用途的输送设备，各种轴承均处于灰尘中工作，因此在这样工况条件下的螺旋机的合理操作与保养就具有更大的意义，螺旋机的操作和保养主要要求如下：

1）螺旋机应无负载起动，即在机壳内没有物料时起动，起动后方能向螺旋机给料。 2）螺旋机初始给料时，应逐步增加给料速度至达到额定输送能力，给料应均匀，否则容易造成输送物料的积塞，驱动装置的过载，使整台机器早日损坏。

3）为了保证螺旋机无负载起动的要求，输送机在停车前应停止加料，等机壳内物料完全输尽后方可停止运转。

4）被输送物料内不得混入坚硬的大块物料，避免螺旋卡死而造成螺旋机的损坏。 5）在使用中经常检视螺旋机各部位的工作状态，注意各紧固机件是否松动，如果发现机件松动，则应立即拧紧螺钉，使之重新紧固。

6）应当特别注意螺旋管与联接轴间的螺钉是否松动，如发现此现象应立即停止，矫正之。

7）螺旋机的机盖在机器运转时不应取下，以免发生事故。

8）螺旋机运转中发生不正常现象均应加以检查，并消除之，不得强行运转。 9）螺旋机各运动机件应经常加润滑油。

5总结

本次毕业设计将近尾声，回首两个多月的设计过程，感觉受益匪浅。

通过本次毕业设计，不仅把大学四年所学到的理论知识很好的运用到毕业设计中，而且培养了自己认真思考的能力，在处理问题时有了新的认识和方法，并加强了和同学之间进行探讨和解决问题的能力。

本次毕业设计中，我们做的是螺旋输送机设计，但是我们也初步掌握了与连续输送机械相关的知识。通过本次毕业设计，不仅锻炼了自己查阅资料的能力，而且能够熟练运用国家标准、机械类手册和图册等工具进行设计计算分析。这次毕业设计还让我体会到团体的力量，提高自己的团队意识，遇到问题时和小组成员进行讨论和分析或是请教张跃敏和杨现卿老师，直到得到满意的结果。

通过本次毕业设计，已在我的头脑里已有了设计螺旋输送机的具体步骤和设计过程所要考虑的细节问题，培养思考问题和解决问题的能力。对今后的工作将有很大的帮助，对一名即将踏入社会的大学生起到了很重要的指导作用。设计中一定存在不少问题，请老师和同学批评指正。

6 致谢

在我进行毕业设计的过程中，我的老师和同学们给了我很大的帮助，这里我向他们表示诚挚的敬意。

当我打完毕业论文的最后一个字符，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。本篇论文虽然凝聚着自己的汗水，但是却不是个人智慧的产品，我想向曾经给我帮助和支持的老师和同学表示衷心的感谢。四年来的寒窗苦读，是我人生最重要的一段，其间的痛苦，悲伤，欢笑，一切的一切在我脑海中还是那么清晰、难忘„„但我还是要感谢，感谢陪我走过、陪我经历这一切的所有的朋友、同学、老师、父母。感谢你们对我的帮助；感谢你们给我的教导，感谢你们给我的温情。

首先，我要感谢指导老师胡敏，通过这次毕业设计他们教会了我如何去设计，怎么去设计，以及在最初构思时，应该注意的各种问题。他们严谨治学的态度、不辞辛劳指导我做毕业设计，严于律己，宽以待人的为人都给我留下了深深的印象。他们的热情，他们的执着，更是让我终身难忘。这一切将对我以后的学习和工作有很大的帮助。我还要感谢进行毕业设计中期检查的各位领导和机械工程系的其他老师，他们及时的给我指出了毕业设计当中的不足，并且给予我很多完成设计的便利条件。

“三人行，必有我师”。我还要特别感谢，我们同一个设计组的其他同学，他们给了我很多不错的建议。

在各位老师和同学的大力帮助下，才使我的毕业设计得以完成。最后，再次对他们给予我的帮助，表示衷心的感谢！并对论文审阅老师的辛勤劳动表示敬意。

7 参考文献

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版社,1976,9

[2] 濮良贵，纪名刚. 机械设计. 北京[M]: 高等教育出版社,2006，5

[3] 徐 灏. 机械设计手册第一版滴三卷. 北京[M]: 机械工业出版社,1991,9

[4] 周良德，现代工程图学.湘潭[M]:湖南科学技术出版社，2000,6

[5] 成大先. 机械设计手册——轴及其联轴器. 北京[M]: 化学工业出版社,2004，1

[6] 吴宗泽，罗圣国. 机械设计课程设计手册. 北京[M]: 高等教育出版社,2006，5

[7] 毛谦德. 袖珍机械设计师手册. 北京[M]: 机械工业出版社, 2000,8

[8] 程乃士.减速器与变速器. 北京[M]:机械工业出版社, 2006,10.[9] 陈铁鸣 ,新编机械设计

课程设计图册,北京[M]:高等教育出版社,2003,7

[9] 陈铁鸣 ,新编机械设计课程设计图册,北京[M]:高等教育出版社,2003,7.