LSY315螺旋输送机设计解析Word文档下载推荐.docx
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2LS螺旋输送机主要构件的设计和选用3
2.1大倾角螺旋输送机的一般结构3
2.2驱动装置4
2.2.1电机的选用4
2.2.2减速器的选用4
2.2.3联轴器的选用5
2.3LS螺旋输送机的主要构件6
2.3.1螺旋体6
2.3.2轴承9
2.3.3机槽10
3LS螺旋输送机的工作过程分析13
3.1物料的运动分析和叶片的设计13
3.1.1物料的运动分析13
3.1.2叶片的设计16
4LS螺旋输送机的相关设计计算19
4.1设计计算19
4.2轴的校核19
结论22
致谢23
参考文献24
1绪论
1.1引言
螺旋输送机俗称“绞龙”，是一种无挠性牵引构件的连续输送设备，它借助旋转螺旋输送叶片的推力将物料沿着机槽进行输送。
螺旋输送机被广泛地使用在各种工业部门，如建材、电力、化工、冶金、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业。
1.2LS型螺旋输送机的特点
LS型螺旋输送机是采用国际标准产品,等效采用ISO1050-75标准,设计制造符合ZBJ1005.1-2-88专业标准。
其技术指标先进，结构新颖，是我国九十年代替代GX型螺旋输送机的换代产品。
LS型螺旋输送机与GX型相比，其头部、尾部轴承移至壳体外，吊轴承采用滚动，滑轮轴承互换结构，并设防尘密封装置，密封件用尼龙塑料，因而其密封性好，耐磨性强，阻力小，寿命长。
滑动轴瓦有需加润滑剂的铸铜瓦，合金而磨铸铁瓦和铜基石墨少油润滑瓦，出料端设有清扫装置，整机噪声低，适应性强，操作维修方便，进出料口位置布置灵活。
工业用LS螺旋输送机具有以下特点：
1.结构比较简单，成本较低。
2.工作可靠，维护管理简便。
3.尺寸紧凑，断面尺寸小，占地面积小。
4.能实现密封输送，有利于输送易飞扬的炽热的及气味强烈的物料可减小对环境的污染。
5.装载卸载方便。
水平螺旋输送机可在其输送路上的任一点装载卸载；
对垂直螺旋输送机配置相对旋转式取料装置可具有优良的取料性能；
6.能逆向输送，也可以使一台输送机同时向两个方向输送物料，即集向中心或远离中心。
7.单位能消耗较大。
8.物料在运输过程中易于研碎及磨损，螺旋叶片和料槽的磨损也较为严重。
1.3LS型螺旋输送机的应用范围
螺旋机被广泛地使用在各种工业部门，如建材、电力、化工、冶金、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业，如输送水泥、化学品、砂子、面粉、盐类等等。
物料温度不得超过200℃，螺旋机不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。
因为这些物料在输送时会粘结在一螺旋上，并随之旋转而不向前移动，或者在吊轴承处形成物料的积塞而使螺旋机不能正常工作。
LS螺旋机的工作环境应在-20℃~50℃之间，允许稍微倾斜使用，最大倾角不得超过20℃。
在水泥输送机中使用管状螺旋输送机，水泥不易飞扬，既减少浪费也减少对环境的污染，是一种良好的水泥运输设备。
随着道路建设的飞速发展，建筑机械的不断改进，大倾角螺旋输送机已成为混凝土拌和设备中不可缺少的重要部分，在使用散装水泥的建筑工地上，也常使用大倾角管状螺旋输送机。
2LS螺旋输送机主要构件的设计和选用
2.1大倾角螺旋输送机的一般结构
大倾角螺旋输送机是由螺旋机本身，进出料口及驱动装置三大部分组成（如图1-1）。
螺旋机本体包括头部轴承、尾部轴承、螺旋轴、外管、观察口等几个部分。
驱动装置由电机、减速机、联轴器等组成。
大倾角螺旋输送机的安装角度一般为45°
左右，长度不超过8米，为了避免螺旋轴过分弯曲导致与外观摩擦，螺旋轴中间要加支撑，还应进行绕度校核。
图1-1
中间支撑是为减小螺旋输送轴的径向绕度而设置，这个部位工作条件恶劣。
由于螺旋叶片在中间支撑处间断，所以支撑沿轴线方向的长度及横向长度应尽量减小，以防止物料在此处堵塞。
这里的支撑可采用支座轴承或法兰支座等形成，为了防止物料的微小颗粒进入轴承，这里要采取可靠的防尘与润滑设施（图1-2）
图1-2
2.2驱动装置
螺旋输送机的驱动是一种典型的恒转矩负载，而且不可以避免地要带负荷启动和制动。
电动机的起动特性与负载的的起动要求不相适应在螺旋输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大6-7倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过3-5s。
在连续运行系统中的螺旋输送机，由于整个系统的连续作业，且自动化的程度很高，任何一个部位发生故障都会影响整个系统的正常运转，所以，这种场合使用的输送机还应该具备较大的储备功率。
驱动装置是整个螺旋输送机的动力来源，它由电动机，减速器和联轴器组成。
2.2.1电机的选用
螺旋输送机的驱动一般选用电动机，电动机已经系列化，通常有专门的工厂按标准系列成批或大批量生产。
机械设计中一般根据工作载荷、工作要求、工作环境、安装要求以及尺寸、重量有无特殊要求等条件，从产品目录中选择电动机的类型和结构型式、容量和转速，确定具体的型号。
电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低于500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸就愈大，价格愈贵，而效率低。
若电动机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也较低。
具体选用通过下文计算后选择。
2.2.2减速器的选用
减速器是一种有封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置。
减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机器中应用很广。
减速器的分类很多，主要有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器等，按其安装方式有轴装式减速器、组装式减速器、联体式减速器等等。
由于使用的广泛，很多减速器已经标准化。
联体式减速器是一类由电动机和减速器相联而组成的独立部件，因其结构紧凑、占空间较小、费用较分离的便宜，故受广大用户的欢迎。
这类减速器的品种也有很多，有齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮—蜗杆减速器等，有单级也有多级。
考虑到输送机搬运以及安装的方便性，综合各个因素决定选用联体式减速器减速器。
根据电动机的要求跟减速器输出轴的要求，以及所能承受的转矩来确定型号。
2.2.3联轴器的选用
联轴器是机械传动中常用的部件。
它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离一同回转并传递转矩的一种部件；
只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。
联轴器已经是标准件，使用时可以根据国家标准以及使用时的要求选择合适的联轴器。
联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。
所以在减速器与螺旋轴之间的联接选用十字联轴器，十字滑块联轴器由两个端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘所组成。
因凸牙可在凹槽中滑动，故可以补偿安装及运转时两轴间的相对位移。
这种联轴器零件材料可用45钢，工作表面须进行热处理，以提高其硬度；
要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。
为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。
由于输送机的工作过程中有震动，且安装时的精度不是很高，所以根据情况选择十字滑块联轴器。
LS型螺旋输送机的驱动装置有五种形式：
第一种为TY型驱动装置，由TY型同轴式硬齿面减速器和弹性柱销联轴器构成，功率范围为0.55～45kw；
第二种为YZ型驱动装置，由ZSY型减速器，Y系列电动机，弹性柱销联轴器和底座构成，功率范围为7.5～75kw，YZ驱动装置有I型（右装）和II型（左装）两种装配形式；
第三种为YJ型驱动装置，有Y系列电动机与ZQ型减速器组成；
第四种为YTC型驱动装置，由YTC型同轴式齿轮减速器与Y系列电动机组成；
第五种为行星摆线减速器。
本课题初步拟定LS315螺旋输送机采用第二种TY型驱动装置。
LS螺旋输送机的驱动方式有两种：
单端驱动和双端驱动，为了设计方便我们采用单端驱动。
2.3LS螺旋输送机的主要构件
2.3.1螺旋体
螺旋体是传输物料的主要部件，它是由螺旋轴和螺旋叶片组成。
1螺旋叶片
根据输送工艺的要求，螺旋叶片有多种形式，常用的有满面式、带式、齿式、和桨式四种。
如图2-1所示
图2-1a所示为满面式螺旋叶片。
螺旋叶片的一边紧贴在轴上，形成完整的螺旋面。
这种叶片的构造简单，输送能力强，适宜输送散落性较好的、干燥的颗粒状或粉状物料，是使用最广泛的叶片形式。
最常用的螺旋叶片为正螺旋面（又称直母线螺旋面）。
正螺旋面的母线是一条垂直于螺旋轴的直线。
当该直线绕轴线作均匀转动且沿轴向作匀速直线运动时，所形成的曲面为等距正螺旋面。
若该直线沿轴向变速移动，所形成的曲面为变距螺旋面。
当母线与轴线不垂直时所形成的螺旋面称为非正螺旋面（又称弯曲母线螺旋面）。
采用母线为曲线的螺旋叶片可以提高螺旋输送机的输送效率，但是由于此种叶片难以制作，因而很少采用。
图2-1b所示为带式螺旋叶片。
螺旋叶片的一边通过杆件与轴相连，形成带式的螺旋面。
这种叶片适宜输送小块状的或粘滞性的物料。
由于粘性物料易于粘附在实面螺旋叶片及轴上，而带状叶片和轴之间留有空间，因此可避免物料粘附和堆积。
这种叶片对物料有较强的搅拌作用，但生产率较低。
图2-1螺旋面的形状
（a）满面式（b）带式（c）浆式（d）齿式
满面式螺旋叶片构造简单，输送能力强，适宜输送散落性较好的、干燥的颗粒状或粉状物料，是使用最广泛的叶片形式。
初步选用满面式螺旋叶片。
根据原始数据D=315mm，则初步计算螺旋轴直径
式（2-1）
取系数为0.3，计算得d=94.5mm，查询钢管规格取d=100mm。
螺旋叶片的螺距s可根据输送机的布置形式、输送物料的特性以及螺旋直径来选取，通常采用推荐的标准值。
当采用标准螺旋直径时，
式（2-2）
因此，螺距s可写成通式s=kD。
取k=0.8，计算得s=250mm
根据螺旋叶片在转动轴上盘绕方向的不同，可将螺旋叶片分为左旋和右旋两种。
螺旋旋向一般有6种，如2-3图所示。
面对螺旋叶片，如果螺旋叶片的边缘顺右臂倾斜则为右螺旋，顺左臂倾斜则为左螺旋。
物料的输送方向是由螺旋叶片的旋向及转动轴的旋转方向来决定的。
如果在同一轴上盘绕有两种旋向的螺旋叶片，可同时进行两个方向的物料输送。
图2-3水平螺旋输送机的布置形式
在工业上螺旋输送机的螺旋叶片通常采用厚度为2mm—12mm的35或45钢制成。
在使用过程中，螺旋叶片尤其是叶片的外缘磨损较快，为了增加叶片的耐磨性，可对其进行热处理，使叶片表面硬化。
螺旋输送体的形成通常是先用钢板制成分段螺旋叶片，再将分段的螺旋叶片彼此对焊在一起，并将其焊接固定在螺旋轴上，即组成螺旋体。
螺旋体的制作方法主要有以下几种。
缠绕成形法：
将带钢缠绕在螺旋形模具的空隙内强制成形。
缠绕时叶片外缘容易产生裂纹，叶片横截面容易发生弯曲，而且每种规格的叶片都要有专用的模具。
冷轧成形法：
将带钢通过冷轧机上一对锥形轧辊的辗压，形成连续多圈的环状件，再令其通过螺旋分导装置，则成为具有左（右）旋向并有一定螺距的螺旋叶片。
这种方法制作的叶片其根部较厚，外边缘较薄。
拉制成形法：
先将钢板冲裁成带缺口发平面圆环，再经过冲压或锤锻加工成一定螺距的螺旋叶片，然后将若干个这样的螺旋叶片焊接或铆接的、成一串连续的螺旋面。
用此方法生产的螺旋叶片整体厚度相同，但制造效率低而劳动强度较大。
根据实际需求，螺旋叶片我们采用右旋方式，叶片采用厚度为6mm的45号钢制成。
在使用过程中，因叶片的外缘磨损较快，为了增加叶片的耐磨性，对螺旋叶片进行热处理。
2螺旋轴
螺旋输送机的轴一般采用空心轴（钢管）制成。
这是因为轴体承受相同扭矩的情况下，空心轴所需的材料和重量都要比实心轴节省，且相互之间的连接也较方便。
为了便于制造和装配，螺旋体一般制成2—4m长的节段，使用时将各节段连接起来。
在轴与轴的连接处和安装轴承处需使用一小段实心轴，其联接方法如2-4图所示。
即在联接处将实心轴伸入空心轴内，再在空心轴外面套一段长约150mm的套筒，然后再用螺栓按相互垂直方向对穿套筒与两轴紧固。
当采用此种联结时，螺旋叶片应与套筒连接在一起。
另一种联结方法是将实心轴伸入空心轴内，再用几只相适应的螺钉或销钉固定。
此种方法主要用于快速螺旋输送机螺旋轴的连接。
图2-4螺旋输送轴的联接
1.实心轴2.空心轴3.联轴器4.螺栓
螺旋轴的直径d与所传递的扭矩有关。
单纯输送砾石或面粉等颗粒物时一般采用满面式螺旋叶片的输送机，其螺旋轴的直径常根据下述关系式确定
式（2-4）
式中，D——螺旋直径（mm）。
在正常情况下冷轧钢的轴是可以满足的；
当输送有腐蚀性或污染的物料也可采用不锈钢轴。
输送机采用无润滑的铁制悬挂轴承时要用淬火的联结轴。
而表面淬火的悬挂轴承要求配用表面淬火的轴。
根据介绍，我们设计的螺旋输送机的轴材料选用45号钢，采用空心轴（钢管）制成，这样轴体承受相同扭矩的情况下，空心轴所需的材料和重量都要比实心轴节省，且相互之间的连接也较方便。
为了便于制造和装配，螺旋体选用两段4m长的节段，使用时将两节段通过中间的悬挂轴承部件连接起来。
2.3.2轴承
螺旋输送机的轴承根据其安装位置和作用，可分为头部轴承、尾部轴承和中间悬挂轴承三种。
头部轴承又称首端轴承，位于输送机的驱动端（卸料端）。
头部轴承除了承受径向载荷外，还要承受轴向载荷，因此该端采用止推轴承。
这样的布置可使螺旋轴承受拉力，其工作条件比承受压力好。
因为轴向压力会使螺旋轴受压而发生挠曲。
头部轴承的结构如2-5图所示。
螺旋加料机和某些短的螺旋输送机也可采用加料端驱动，此时螺旋处于受压状态。
本设计由于尺寸较短，故采用加料端驱动。
图2-5头部轴承
尾部轴承又称末端轴承，通常采用双列向心球面轴承，主要承受径向载荷和少量的轴向载荷。
头部和尾部轴承常用凸缘安装式，轴承装于壳体两端的端盖外侧，以便检修和更换。
尾部轴承的结构如图2-6所示。
图2-6尾部轴承
对于长度在3m以上的螺旋输送机，为了避免螺旋轴受力弯曲，每隔2m左右应设置一中间悬挂轴承（吊轴承）。
由于螺旋叶片在悬挂轴承处必须断开，为了防止物料在此处堵塞，悬挂轴承的断面尺寸和长度尺寸都应尽量小。
悬挂轴承一般采用滑动轴承，其轴衬由青铜、减磨铸铁、青铜及巴氏合金、硬质合金及硬铁、油浸木材或其他耐磨材料制成。
在某些情况下，也可采用滚动轴承进行可靠的密封。
在各种情形中，轴承都要装设润滑油杯以进行润滑。
悬挂轴承的结构如2-7图所示.
图2-7滑动轴承
在设计时中间悬挂轴承时我们选用滑动轴承。
悬挂轴承安装在机槽两侧壁上缘的角钢上，通过螺栓及两个螺母摒紧。
悬挂轴承座在支承角钢上应可以纵向移动，保持浮动状态，不得使悬挂轴承座固定在支承角钢上。
当输送磨磋性较大的物料时，接近中间悬挂轴承处的螺旋面承受的推力较大，所以应将该部分的螺旋面加厚。
很多情况下都要求对头部和尾部设置轴的防尘密封。
采用密封压盖及槽体端部密封来防止槽体里的粉尘进入轴承或防止水分沿轴进入槽内。
采用密封的滑动悬挂轴承，轴盖上有防尘密封结构，常用在不易加油，不加油或油对物料有污染的地方，具有密封效果好，寿命长等特点。
2.3.3机槽
螺旋输送机的机槽主要有U字型和圆筒型两种。
图2-8所示是螺旋输送机机槽的形式。
带有角钢法兰的截面为U字型的钢制螺旋槽体是最常用的，U字型机槽一般用2—10mm的薄钢板制成，其两侧壁垂直，底部呈半圆形，两侧壁的上端边沿焊有纵向角钢，用以固定盖板及增强机槽的刚性，同时也用以固定悬挂轴承。
机槽半圆的内径应大于螺旋叶片的半径，使其形成4—8mm的间隙。
为了便于制造和安装，每节机槽长约2—4m，节边用角钢加固并做成法兰边，以便用螺栓连接。
机槽总长度超过3.5m时，为了避免其弯曲下垂，应每隔2—3m设置一支架承托。
图2-8螺旋输送机机槽形式
（a）角钢法兰的U型螺旋槽体（b）折边法兰的U型螺旋槽体（c）双折边法兰的螺旋槽体（d）槽钢U型螺旋槽体（e）活动底的螺旋槽体（f）折边法兰加宽的螺旋槽体（g）标准管状槽体（h）折边法兰对开槽体（i）矩形槽体（j）带有夹套的槽体
为了对机槽进行封闭，机槽上部安装有薄钢板制成的盖板。
盖板用螺栓固定在槽体上端的角钢法兰上，或用弹簧卡子紧夹在槽体上。
盖板可以开启，以便对机槽进行必要的检查。
对要求防尘的顶盖还要在盖板下加密封垫。
在盖板上开有进料口，在机槽底部开有卸料口，进料口和卸料口常做成方形（有时也采用圆形进料口），以便安装料管和平板闸门，如图2-9所示。
闸门控制常用手推式、齿条式及电动推杆式几种。
根据设计需要我们采用最常用的U字型机槽。
为了便于制造和安装，所设计的机槽为4m、4m两节，为了避免其弯曲下垂，从输送端每隔4m设置一支架承托。
其具体尺寸数据见总体设计。
因为机槽较长，采用折边法兰的U型槽体。
活动顶盖的与槽体的联结为簧卡子夹紧，盖板可以开启，这样便于需要时较快地打开顶盖。
图2-9a.进料口b.手动出料口c.齿条传动出料口
进、出料口一般在全机安装固定后，根据工艺需要现场开口焊接。
注意不要进、出料口位置安排在两端的轴承处和中间悬挂轴承处，也不要安装在机槽的支脚处和接头法兰处。
圆筒型机槽又称机筒，一般采用薄壁无缝钢管制成，也可用2——4mm厚的钢板卷制并在接缝处连续焊接而成，或使用硬质塑料管。
折边法兰对开管状槽体是由两个半圆形的带有折边法兰的槽体用螺栓连在一起而构成的管状槽体。
圆筒型机槽的内径要比螺旋直径大些，它们之间的缝隙为5——10mm。
圆筒型机槽的密封性好、刚度大，用于垂直螺旋输送机和要求严格密封的场所。
螺旋输送机的机槽在进行安装时，一定要注意对中和找直，否则，工作时由于剧烈而周期的挠曲应力，会发生轴的断裂，轴承的使用寿命也将大大减弱。
3LS螺旋输送机的工作过程分析
3.1物料的运动分析和叶片的设计
3.1.1物料的运动分析
当螺旋体传动时，进入机槽的物料受到螺旋叶片的法向推力，该推力的径向分量和叶片对物料的摩擦力将物料绕轴转动；
而物料的重力和机槽对物料的摩擦力又阻止物料绕轴转动。
当螺旋叶片对物料法向推力的轴向分量克服了机槽对物料的摩擦力及法向推力的径向分量，物料不和螺旋一起旋转，只沿料槽向前运移。
其情况犹如被持住不能转动的螺母在旋转的螺杆上作直线运动一样。
但是物料颗粒在输送过程中，其运动由于受旋转螺旋的影响并非作单纯的直线运动，而是一个空间运动。
当螺旋升角为α并在展开状态时，螺旋线用一条斜直线表示。
则旋转螺旋面作用于半径为r（距螺旋轴线之距离）处的物料颗粒A上的力为P合。
由于摩擦的原因，P合之方向与螺旋线的法向方向偏离了φ角。
此力可分解为切向分力P切和法向分力P法，如图所示。
图中φ角是由物料对螺旋面的摩擦角ρ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，此时则认为φ≈ρ。
图3-1螺旋面作用于物料颗粒上的力图3-2物料运动速度的分解
物料颗粒A在P合作用下，在料槽中进行着一个复合运动，即具有圆周速度v侧和轴向速度v轴，其合成速度为v合，图表示了其速度的分解。
若螺旋的转速为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
式（3-1）
因为
式（3-2）
所以
式（3-3）
圆周速度为
式（3-4）
以摩擦系数μ=tanρ代入上式，得到圆周速度
式（3-5）
经过换算后，便可求得物料颗粒的圆周速度计算公式
式（3-6）
式中：
s——螺旋的螺距（m）
n——螺旋的转速（r/min）
r——所研究的物料颗粒离轴线的半径（m）
μ面——物料与螺旋面的摩擦系数μ面=tanρ
若使公式对r求一次导数，并令其值为0，便可求得存在v圆最大值的半径为
式（3-7）
同样，根据图3-2的速度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速
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