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摘要
螺旋運輸機是一種連續(xù)的物料運輸機機械，通過電動機作為動力源帶動螺旋軸轉動進而帶動螺旋葉片的旋轉，使物料槽內的物料沿物料槽做軸向的移動，因為物料的自身重力，排出卸料口。
隨著現(xiàn)代運輸物料的種類增多，運輸成本也在逐漸的增加，合理的設計選擇螺旋運輸機也變得至關重要，首先要了解螺旋運輸機的工作原理；其次根據(jù)要運輸物料的種類、運輸要求、工作環(huán)境等選擇要設計的螺旋運輸機。此次要運輸?shù)奈锪蠒r干燥的煤粉，根據(jù)運輸量和運輸距離計算輸出功率，接下來根據(jù)功率選型減速機、電動機來解決當前的問題。
關鍵詞 螺旋運輸機；螺旋軸；物料
3
Abstract
Screw conveyer is a kind of continuous material conveyor machinery, through the motor as power to drive the rotation of the screw axis rotation to drive the spiral blade, make the material slot materials along the material tank do axial movement, because the material of its own gravity, the discharging mouth eduction.
With modern transportation material increase in the number of species, transportation costs are also gradually increased, the reasonable design of screw conveyer has become very important, must first understand the working principle of screw conveyer; Secondly, according to the types of transportation materials, transportation requirements, working environment, and so on, the design of screw conveyor. The transporting materials dry pulverized coal, according to the traffic and transport distance calculation power output, then according to the selection of reducer, motor to solve the current problem.
Key words helix transport Screw axis material
II
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
1緒論 1
1.1螺旋運輸機的簡介 1
1.2螺旋運輸機的發(fā)展史 1
1.3螺旋運輸機的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 2
2螺旋運輸機的結構及工作原理 3
2.1螺旋運輸機的基本結構 3
2.2螺旋運輸機的工作原理 3
2.3螺旋運輸機的類型 3
2.3.1水平螺旋運輸機 3
2.3.2傾斜螺旋運輸機 4
2.3.3垂直螺旋運輸機 4
3結構方案與參數(shù)選用 5
3.1設計條件 5
3.2螺旋運輸機的選型 5
3.2.1 螺旋體 5
3.2.2 螺距 8
3.2.3螺旋體的軸徑 8
3.2.4螺旋體的轉速 11
3.2.5計算功率 11
3.2.6螺旋體布置方式 13
4螺旋運輸機驅動裝置 16
4.1電動機的選擇 16
4.2減速機的選擇 17
4.3軸承的選擇 19
4.3.1頭尾部軸承的選擇 19
4.3.2中間懸掛軸承的選擇 22
4.4鍵的選擇和校核 23
5螺旋運輸機的安裝調試和使用維護 25
5.1螺旋運輸機的安裝調試 25
5.1.1螺旋運輸機的安裝條件 25
5.1.2螺旋運輸機調整 25
5.2螺旋運輸機的使用維護 26
6螺旋運輸機的三維立體式圖 28
6.1螺旋運輸機三維圖 28
結論 31
致謝 32
參考文獻 33
VI
1緒論
1.1螺旋運輸機的簡介
螺旋運輸機被稱為“蛟龍運輸機”，螺旋運輸機主要使用于物料的運輸?shù)男袠I(yè)，螺旋運輸機是一種使用實體螺旋葉片旋轉，推動物料沿著物料槽軸線方向運動的運送設備，運用于運輸粘度較小、不容易結塊的粉狀，顆粒狀和小塊的物料，因為運輸?shù)奈锪先绻扯容^大，輸送時會粘附在螺旋葉上，導致不能排出運輸機，同時發(fā)生的物料的積塞也會使螺旋運輸機不能正常的運行。
螺旋運輸機在各行各業(yè)被廣泛應用，如礦業(yè)、建筑、糧食、冶金、電力及食品等行業(yè)，適用于不同角度輸送物料，如水泥、農作物、煤礦、化學肥料、沙子、灰渣等物料，運輸?shù)奈锪蠠岫炔荒芨哂?00℃。
螺旋運輸機的特點：
（1）結構簡單，成本較低；
（2）工作可靠，維護方便，壽命長；
（3）密封性好，可以進行密封運輸，輸送易飛揚、有異味的及高溫的物料，從而減少對環(huán)境的影響；
（4）整機體積較小，裝卸方便，操作安全簡便；
（5）螺旋葉片和料槽會使物料在運輸過程中磨損較嚴重。
1.2螺旋運輸機的發(fā)展史
在17世紀初，出現(xiàn)架空索道運輸一些散狀物料；到1887年，螺旋運輸機由阿基米德創(chuàng)造出來，其后被改良，用于運輸散狀或固態(tài)的物料，經過時間發(fā)展，出現(xiàn)了許多不同類型的螺旋運輸機，使得螺旋運輸機有了較大的發(fā)展。
螺旋運輸機的發(fā)展過程，大方向分為有軸螺旋運輸機和無軸螺旋運輸機這兩個發(fā)展方向。有軸螺旋運輸機是由螺桿、蓋板、進料口、出料口、U型料槽和驅動裝置構成的，螺旋運輸機按運輸軸的軸線方向不同，分為水平式、垂直式和傾斜式三種；而無軸螺旋運輸機則是在有軸螺旋運輸機的基礎上將螺旋桿變?yōu)闊o軸的，同時在物料槽內安裝可換襯套。一般情況下，我們指的螺旋運輸機都是有軸式的螺旋運輸機。對于很多運輸比較困難的物料，研究人員一直在尋找一種可靠地運輸方式，而無軸運輸機則有較好的發(fā)展前景。
2
GX螺旋運輸機是一款最先出現(xiàn)的螺旋運輸機，同時也是國家最早確定型號，進行制造的運輸設備。GX型螺旋運輸機的優(yōu)點有，運輸機的頭尾部的軸承安裝在機殼外，保證了良好的密封性；GX螺旋運輸機的不足是，零部件磨碎較快，能耗嚴重，運輸物料時破碎嚴重[1]。
LS螺旋運輸機是新一代螺旋運輸機，LS型螺旋運輸機具有結構新，設計指標先進，性能可靠，動力損耗較低，適用范圍較廣的特點[1]。
1.3螺旋運輸機的現(xiàn)狀和發(fā)展前景
螺旋運輸機被稱為不具有撓性牽引構件的連續(xù)輸送機，現(xiàn)代已成為機械化流水作業(yè)的基礎設備。螺旋運輸機在我國各農業(yè)工業(yè)部門幫助實現(xiàn)了機械自動化，提高生產效率。但是因為其運輸效率的較低，已經成為制約螺旋運輸機發(fā)展的主要問題，國外已有不少的研究成果，而國內的相較于國外的研究成果較少。
國外的研究方向主要有兩個：一是螺旋運輸機的多元化功能如高傾角帶輸送機、管狀螺旋輸送機等各種機型；二是在螺旋運輸機本身能力上加強了改進，如在距離、運輸量、速度上的改進已成為了主要發(fā)展方向。
2 螺旋運輸機的結構及工作原理
2.1螺旋運輸機的基本結構
螺旋運輸機的基本結構是由驅動裝置、旋轉螺旋軸、物料槽、軸承等主體部分組成的。其結構如下圖1-1
圖2-1 螺旋運輸機的基本結構
1-驅動裝置；2-頭節(jié)裝配；3-中間節(jié)裝配；4-選配中間節(jié)總成5-尾節(jié)裝配；6-機蓋總成；7-進料口；8-出料口；
2.2螺旋運輸機的工作原理
旋轉螺旋軸通過軸承安裝在料槽內，螺旋軸的一端與驅動裝置聯(lián)結，物料槽頂面和底面設有進料口和出料口。工作時，先由驅動裝置提供動力，帶動螺旋軸轉動，物料從進料口輸入，物料受到螺旋葉片的推動力而移動，推動力分為軸向和徑向力，徑向力有讓螺旋軸和物料一起運動的趨勢，而物料自身的重力和物料槽對物料的摩擦力影響，使物料是不跟著螺旋葉片同時旋轉的，而是在螺旋葉片法向推力的軸向分力作用下，沿著物料槽做軸向的移動，直到排除出料口。螺旋軸的旋向決定著螺旋運輸機的物料運輸方向[1]，大部分螺旋運輸機的運輸方向都是按照單方向向設計的，當反向運輸時會影響螺旋運輸機的使用壽命[8]。
2.3螺旋運輸機的類型
2.3.1水平螺旋運輸機
水平螺旋運輸機大多采用“U”型槽體、固定的安裝結構、較低的螺旋旋轉速度，如圖1-1所示。工作時，物料先由進料口進入物料槽，被運輸?shù)匠隽峡谛冻觥?
2.3.2傾斜螺旋運輸機
傾斜螺旋運輸機運輸傾角一般在≤20o ，結構與水平螺旋運輸機相同。螺旋運輸機的運輸傾角如在20o—90o ，則采用圓桶狀槽體及短螺距螺旋，同時旋轉螺旋軸的轉速也要提高，其結構與垂直螺旋運輸機相同，如圖1-2。
圖2-2 傾斜式螺旋運輸機結構示意圖
2.3.3垂直螺旋運輸機
垂直螺旋運輸機是垂直方向運輸散狀物料，物料的顆粒大小要≤12mm[8]。垂直螺旋運輸機是由底端或者頂端驅動的，槽體為封閉的桶裝形。垂直螺旋運輸機的優(yōu)勢是機構簡單，占地面積較小，制造成本較低；缺點是運輸物料能力較低，運輸高度不能超過8m。如圖1-3所示。
圖2-3 垂直螺旋運輸機結構簡圖
3 結構方案與參數(shù)選用
3.1設計條件
運輸物料：干燥的煤粉，
運輸量：20 t/h
運輸方式：水平運輸
運輸距離： 10 m
3.2 螺旋運輸機的選型
3.2.1 螺旋體
螺旋體由螺旋軸和焊在其上的螺旋葉片構成的。葉片的旋向有左旋和右旋，螺旋葉片的旋向和螺旋軸的轉向決定著物料運輸?shù)姆较騕2]。
此次設計以運輸散狀物料為目的，故采用標準形式的單頭右旋螺旋。按照輸送的要求不同，可以分為實體式、帶式、槳葉式、齒形式等四種形式，如圖3-1。
（a） （b）
（c） （d）
圖3-1 螺旋形狀
（a）實體式 （b)帶式 （c）槳葉式 （d）齒形式
根據(jù)被運輸物料的種類、特點進行選用。實體式螺旋應用最為廣泛，其結構簡單，運輸能力強，用于流動性較好的、干燥的、粉狀的或者顆粒狀的物料；帶式螺旋多用于運輸有粘滯性的物料或者小塊狀的物料，有較強的攪拌能力，但效率較低；槳葉式與齒形式螺旋用于運輸過程中易受擠壓的物料，當在運輸物料時，有對物料攪拌、松散等要求時，應優(yōu)先考慮槳葉式或者齒形式。
根據(jù)此次運輸物料特點，選用實體式螺旋葉片。
綜上所述，根據(jù)物料情況，我們選用水平方向螺旋運輸機，右旋單頭螺距，標準形式的實體式螺旋面。按公式（3-1）
（3-1）
式中——；
——；
——；
——；
——；
——
表3-1 常用物料的填充、特性、綜合系數(shù)
物料粒度
0.35~0.40
0.0415
75
0.25~0.35
0.0490
50
0.25~0.30
0.0537
40
0.20~0.25
0.0645
25
表3-2 傾角系數(shù)表
由表3-1，查得運輸煤粉時的參數(shù):=0.0415；=0.35～0.4，此處取=0.4；=0.6； =75；
由表3-2，=1.0；將原始數(shù)據(jù),代入式（3-1），得
將上式得出的螺旋直徑D進行圓整到標準系列，從下列標準直徑中：。
故螺旋軸直徑。
螺旋軸直徑，必須進行物料粒度的校核[2]：
對沒有挑選過的物料取直徑
對挑選過的物料取直徑
式中：；
。
如上，運輸物料為煤粉，故滿足要求。
3.2.2 螺距
螺距的設計影響著在一定的填充系數(shù)F物料運行的滑移面上，所以運輸過程中螺距的大小至關重要[1]。
對標準的螺旋運輸機而言，可按下式（3-2）計算螺距：
（3-2）
式中：，當物料流動性較差或傾斜安放時，；當水平安裝時，。水平布置K取較大的值，傾斜布置K取較小的值，故取時，存在如下：
則螺距。
螺距一般設計成前密后疏的結構，來防止在物料運輸中發(fā)生堵塞，同時為了防止出料口的堵塞，在螺旋體的尾部設計時，卸料節(jié)尾端設計有反螺旋的結構，以此來解決運輸過程中物料末端堵塞的問題。
3.2.3螺旋體的直徑
螺旋體直徑的大小和螺距有關，兩者影響著螺旋葉片的升角，也就影響了物料的滑移方向和速度分布，所以應該從考慮螺旋面和物料的摩擦關系以及速度各分量的適當分布來明確最合理的螺距和軸徑的關系[1]。
根據(jù)物料運動的分析得，先保證軸徑處的軸向速度>0 即螺旋內升角，才能保證物料在料槽中做軸向移動，由于螺旋底部的螺旋升角最大，所以此處的軸向力最小，由于，所以螺距與軸徑要滿足的其中一個條件是[8]：
對于大部分的螺旋運輸機而言，其螺旋軸一般能滿足第一個條件但對于一些軸徑較小的螺旋運輸機來說，其不一定能確保滿足第一個條件，所以我們在確保較小直徑螺旋軸S和d的同時，要進行驗算處理[8]。
軸徑與螺距的還應滿足第二個條件：螺旋軸徑處各點的圓周速度要小于其軸向速度，同時保證物料有最大的軸向速度[8]。
和如下式（3-3）和（3-4）：
（3-3）
（3-4）
式中：s——螺旋的螺距(m)
n——螺旋的轉速(r/min)
r——物料顆粒離軸線的半徑(m)
μ面——物料與螺旋面的摩擦系數(shù)（其中μ面=tanρ）
圖3—2 螺旋葉片速度分析
得出式（3-5）
（3-5）
根據(jù)上式計算，取，時，，則
因為，有
所以 63.7。
由式子可得，當增大時，同樣在增大，也就是說，計算出的軸徑就越大，這必定會降低有效輸送截面的面積。要想保證有效地輸送截面進而保證運輸物料的能力，勢必會增大整個螺旋運輸機的結構，會導致運輸機結構巨大笨重，同時增加制造成本，所以應綜合考慮軸徑與螺距的關系，在能滿足運輸機的輸送能力的情況下，要使結構緊湊。螺旋運輸機的填充系數(shù)較低，只要確保靠近葉片的物料的軸向速度盡可能大，且要大于圓周速度即可[3]。
一般的軸徑計算公式（3-6）為：
（3-6）
在此取 即 。
綜上所述，螺旋體直徑。
3.2.4螺旋體的轉速
螺旋體在滿足運輸?shù)那疤嵯?，轉速盡可能低，防止過大的切向力導致物料飛出，使運輸機無法正常工作，所以需要校核螺旋軸轉速n，下式（3-7）:
（3-7）
式中：——螺旋軸的極限轉速；
——物料綜合特性的系數(shù)。
由題意得 ，查表3-1得
則
螺旋軸標準轉數(shù)系列為；單位：。根據(jù)計算結果螺旋軸極限轉速為150，故選取螺旋軸標準轉速。
選取標準轉速之后，螺旋直徑和螺旋軸極限轉速都選取的標準值，與計算結果有些許偏差，其填充系數(shù)可能不是原參考文獻中選取的值了，利用公式（3-8）校核填充系數(shù)：
（3-8）
式中：——螺距
本次設計采用D制法，所以。
通過上述公式校核填充系數(shù) :
這時∈(0.35～0.45)，所以確定螺旋體轉速n=120r/min 。
3.2.5計算功率
螺旋運輸機的總功率由運行工作功率、空載功率以及傾斜附加功率組成。由螺旋輸送設計手冊查得，螺旋運輸機總功率（3-9）：
（3-9）
式中 ——；
——；參見表3-3
——；
——；
——；
將，,,,帶入上式得到
電動機的功率（3-10）：
（3-10）
式中為驅動裝置的總效率，一般取0.85～0.9,此處按最低效率設計取則電動機功率：
表3-3物料阻力系數(shù)
3.2.6螺旋體布置方式
螺旋運輸機是由驅動裝置、頭節(jié)、尾節(jié)、選配中間節(jié)、進料口、出料口、料槽組成的，如圖3-3所示，除頭節(jié)和選配中間節(jié)除外，各節(jié)螺旋及機殼均有互換性。
圖3-3 螺旋運輸機布置形式
1-驅動裝置；2-頭節(jié)裝配；3-中間節(jié)裝配；4-選配中間節(jié)總成5-尾節(jié)裝配；6-機蓋總成；7-進料口；8-出料口；
在布置一臺水平螺旋運輸機時，首選將驅動裝置安裝在進料口端，因為將出料口和驅動裝置安裝在頭節(jié)有止推軸承處，可以使螺旋軸維持張緊的狀態(tài)[1]。
總體布置時機殼接頭的法蘭處、機蓋接頭和懸掛軸承上方不應出現(xiàn)料口[1]。
螺旋運輸機有五種安裝布置形式，如下圖3-4
（1） （2）
（3） （4）
（5）
圖3-3 螺旋運輸機的布置形式
布置形式結合結合實際情況具體場合選擇，選取參數(shù)有：螺旋葉片的旋向、進料口出料口位置、螺旋體的旋轉方向等。此次設計，選擇第三種安裝布置方式。
螺旋運輸機長度組合如下表3-5所示，已知螺旋運輸機設計的運輸距離為10m。
故查表3-4得，頭節(jié)一個，長度3m，兩個選配節(jié)，一個1.5m，一個2.5m，尾節(jié)一個，長度3m。
即螺旋運輸機的長度組合：
10m =3m（頭）+1.5m（選配）+2.5（選配）+3m（尾）
表3-4 螺旋運輸機的長度組合
螺旋輸送長度 m
頭節(jié)
L01=3m
選配節(jié)
L02=1.5m
選配節(jié)
L02=2m
選配節(jié)
L02=3m
尾節(jié)
L03=3m
8
1
1
1
8.5
1
1
1
9
1
1
1
9.5
1
1
1
1
10
1
1
1
1
10.5
1
1
1
螺旋運輸機的物料槽體如下圖3-5所示，大多數(shù)槽體截面為“U”形鋼制槽體還有一些是圓筒型的，U型槽最為常用，長度為3000或者3660mm。一般用2-10mm的薄板鋼制成U型物料槽，其底部制成圓弧形，橫截面上兩側壁垂直，上端法蘭是由同一塊鋼材折邊加工而成的，這樣的物料槽體剛性更好，同時上端邊沿焊接有縱向角鋼，加強了物料槽剛性，實現(xiàn)上部蓋板與物料槽的聯(lián)結。圓弧底部的半徑應大于螺旋葉片的半徑，留有4-8mm的間隙。
為方便安裝，物料槽體每節(jié)制成2-4m，兩端節(jié)邊制成法蘭邊并用角鋼加固，便于螺栓連接，為了避免槽體過長而導致的彎曲不平，每隔2-3m設置一支架承托槽體。
根據(jù)設計要求，選用（a）型槽體。
圖3－5 螺旋運輸機螺旋槽體的形式
； ；
； ；
； ；
； ；
； 。
粉塵類的運輸，螺旋槽體通常情況配有頂蓋進行封閉，根據(jù)實際使用情況，可使用防塵型。頂蓋一般是用薄板鋼制成，可以用螺栓固定在上端角鋼法蘭上或者彈簧卡子夾緊在物料槽上。
螺旋體和物料槽制造和裝配精度越高，磨損損耗越小，動力消耗越小，一般留有間隙6-9.5mm。
4 螺旋運輸機驅動裝置
4.1電動機的選擇
根據(jù)工作條件，此次選用選用交流，鼠籠三相異步電動機，封閉型電機，電壓380V，Y型。
選用電動機，首先需要根據(jù)工作機的功率和減速器聯(lián)軸器的效率而言，才能得出所需要的電動機功率，之前已經得出螺旋運輸機的總功率為P0=0.78kw，根據(jù)運輸設計手冊而得，一般螺旋運輸機的總效率η是0.85到0.9之間。
則電動機的功率Pd=0.92kw。
螺旋運輸機運輸平穩(wěn)，故電動機的額定功率只需略大于電動機的功率就可，根據(jù)《Y系列電動機型號大全》，選用額定功率的電動機。
選用電動機，其次考慮電動機的轉速，已知螺旋軸的轉速n=120，本次設計采用擺線針輪減速機，此減速機傳動比范圍6到87之間，故電動機的轉速如下式（4-1）：
（4-1）
符合這額定功率的同步轉速由《Y系列電動機型號大全》得1000r/min，1500r/min，3000r/min?，F(xiàn)對這三種方案進行比較，如下表4-1所示。
表4-1 Y系列電動機型號比較
型 號
額定
功率
額定
電流
轉速
效率
功率
因數(shù)
堵轉轉矩
堵轉電流
最大轉矩
噪聲
振動
速度
重量
額定轉矩
額定電流
額定轉矩
1級
2級
kW
A
r/min
%
COSФ
倍
倍
倍
dB(A)
mm/s
kg
Y80M2-2
1.1
2.5
2830
77.0
0.86
2.2
7.0
2.3
65
71
1.8
18
Y90S-4
1.1
2.7
1400
78
0.78
2.3
6.5
2.3
61
67
1.8
25
Y90L-6
1.1
3.2
910
73.5
0.7
2.0
5.5
2.2
56
65
1.8
24
綜上考慮成本、效率、重量等因素，選擇電動機的型號為：Y90S-4。
由型號查表4-2 Y系列外形及安裝尺寸和圖4-1外形及安裝尺寸得電動機的外形及安裝尺寸：
軸頸D：24mm 伸出長E：50mm 中心高H：90mm
圖4-1外形及安裝尺寸
表4-2 Y系列外形及安裝尺寸
機座號
級數(shù)
安裝尺寸
外形尺寸
H
A
B
C
D
E
F
G
K
M
N
P
R
S
T
AB
AC
AD
HD
L
80M
2,4
80
125
100
50
19
40
6
15.5
10
165
130
200
0
12
3.5
165
175
150
175
290
90S
2,4,6
90
140
100
56
24
50
8
20
10
165
130
200
0
12
3.5
180
195
160
195
315
90L
2,4,6
90
140
125
56
24
50
8
20
10
165
130
200
0
12
3.5
180
195
160
195
340
100L
2,4,6
100
160
140
63
28
60
8
24
12
215
180
250
0
15
4
205
215
180
245
380
4.2減速機的選擇
減速器的選擇直接影響到運輸時的效率及其承載能力，需要綜合考慮其傳動比、安裝形式、輸入輸出轉速、功率的要素，此次設計采用擺線針輪減速器，具有減速比大，傳動效率高，體積小，重量輕，故障少，壽命長，運轉平穩(wěn)可靠，噪音小，拆裝方便，容易維修，結構簡單，過載能力強，耐沖擊，慣性力矩小，等特點。
首先按照安裝的形式選擇減速機的安裝形式為臥式W型，其次因為配帶的電機為異步電機，所以為Y型。
然后，已知電動機轉速1400r/min，螺旋軸的轉速為120r/min，故得減速比如下時（4-2）：
（4-2）
故減速比i=11。
已知電動機功率，減速比i=11，根據(jù)下表4-3選擇機型號為14，
綜上所述，確定螺旋運輸機的減速機型號為： BWY14-11-1.1。
表4-3 單級減速機型規(guī)格選擇表
機型號
B
10A
10
11
12
13
14
14A
15
16
17
18
輸出轉速r/min
減速比
輸入功率KW
9
0.75
0.75
1.5
4
7.5
11
-
-
-
-
-
150/106
11
0.75
0.75
1.5
4
7.5
11
15
18.5
22
45
55
127/87
15
0.75
0.75
1.5
4
7.5
11
15
18.5
22
45
55
93/64
17
0.75
0.75
1.5
3
5.5
11
11
18.5
22
40
55
82/56
23
0.75
0.75
1.1
3
5.5
11
11
15
18.5
40
55
60/41
29
0.55
0.75
1.1
2.2
4
11
11
15
15
37
45
48/32
35
0.55
0.55
1.1
1.5
4
7.5
7.5
11
11
30
45
43/27
43
0.37
0.55
1.1
1．1
3
5.5
5.5
11
11
22
30
32.5/22
47
0.37
0.37
0.75
1.1
2.2
4
4
7.5
11
18.5
30
30/20
59
0.25
0.37
0.75
1.1
2.2
4
4
7.5
7.5
18.5
22
32.5/16
71
-
-
-
0.75
1.5
3
3
7.5
7.5
18.5
22
19.5/13.5
輸入轉速
1400
960
4.3軸承的選擇
螺旋運輸機上有三處使用到軸承，分別是與減速機連接的頭部軸承，還有螺旋運輸機尾部末端的尾部軸承，最后是克服螺旋軸運輸過程中產生的撓度的中間懸掛吊軸承。
4.3.1頭尾部軸承的選擇
螺旋運輸機在工作時會產生很大的軸向力，頭部軸承是接近電動機的那一端，軸承要承受物料運輸中的軸向力，故選擇推力軸承以平衡軸向力，同時螺旋軸承受的是拉伸作用，比軸向壓縮的狀況有利。止推式如圖4-2所示。
圖4-2 首端止推軸承
因為首端需要承受大的軸向力，考慮使用推力球軸承，并且成對使用，能承受雙向軸向載荷，提高其穩(wěn)定性。
（1）計算軸承所受的軸向力
物料在物料槽的運輸可認為是滑動摩擦，所以軸承所受的軸向力可近似等于
物料的摩擦力，首先煤粉的摩擦阻力系數(shù) ，選擇較大的摩擦阻力系數(shù)計算，故取，其次計算煤粉運輸?shù)闹亓?，先計算運輸體積，按照最大體積計算，即以殼體的內徑0.27m，運輸距離為10m，同時把殼體近似成圓柱體，得運輸?shù)淖畲篌w積如下公式（4-3） ：
（4-3）
由于煤粉的密度為 ，故運輸?shù)馁|量 。
所以煤粉重力 ：
摩擦力：
軸承所受的軸向力。
故推力球軸承軸向當量靜載荷。
（2）計算軸的當量動載荷
設螺旋運輸機一天工作10小時，運作10年。
故軸承的預期壽命：
由工作時間查得 軸承的壽命系數(shù)；
參考《機械設計手冊》，查得速度系數(shù)；
根據(jù)載荷平穩(wěn)性，參考表4-4，螺旋運輸機載荷平穩(wěn)無沖擊
故取 ：
螺旋運輸機輸出力矩載荷較小，則取力矩載荷因數(shù)；
根據(jù)螺旋運輸機工作環(huán)境溫度120℃，查表4-5
得出溫度系數(shù) ：
表4-4載荷系數(shù)
載荷性質
fP
舉例
平穩(wěn)運轉或有輕微沖擊
1.0~1.2
電動機、通風機、水泵、汽輪機等
中等沖擊
1.2~1.8
機床、車輛、冶金設備、起重機等
強大沖擊
1.8~3.0
軋鋼機、破碎機、振動篩、鉆探機等
表4-5溫度系數(shù)
軸承工作溫度/oC
<120
125
150
175
200
225
250
300
350
溫度系數(shù)ft
1.0
0.95
0.9
0.85
0.8
0.75
0.7
0.6
0.5
綜上所述，軸承額定動載荷 如下式（4-4）計算：
（4-4）
綜上所述，參考《機械設計基礎》，首端軸承選用推力球軸承51118，并且配對使用，承受雙向軸向力，如圖4-3所示。
軸向尺寸：。
同時 C0r =89.2KN，Ca =33.8KN，C0r為軸向額定靜載荷，Ca為軸向額定動載荷。
因為，故此軸承滿足使用要求。
圖4-3 推力球軸承
頭部軸承承受了較大的軸向力，故尾部軸承主要受徑向力和少量軸向力即可[4]，尾部軸承選用雙列調心球軸承，以免螺旋軸因為過長并且轉速較高而導致?lián)锨?，型號初選為 1212（GB/T 281--1994），結構如圖4-4所示，基本尺寸d=60mm，D=110mm，B=22mm，計算系數(shù)：e=0.19，Y1=3.4, Y2=5.3，Y0=3.6，基本額定載荷：Cr=30.2KN，Cor=11.5KN。
圖4-3 雙列調心球軸承
校核其承受的動載荷：
故尾部軸承滿足要求。
4.3.2中間懸掛軸承的選擇
因為螺旋軸長度較長而且高速旋轉易發(fā)生撓彎，為了避免上述情況，可在螺旋軸幾處加設懸掛吊軸承進行緊固，軸承與軸承之間需要間隔距離是由螺旋軸直徑決定的，已知螺旋軸直徑250mm，參考表4-6，得間距L=2.5m。
表4-6 中間懸掛軸承的間距
螺旋直徑D(mm)
間距L(m)
200~300
2~2.5
較大
2.5~3.0
很大
4.0
軸承安裝位置螺旋葉片不可避免的要斷開，此時要保證中間軸承的沿軸向方向厚度尺寸盡可能小，讓前后螺旋葉片斷開盡可能小，才能使螺旋體連續(xù)的運輸物料移動，保證運輸機的工作效率。中間懸掛軸承宜采用滑動軸承，一般采用青銅、減摩鑄鐵、巴氏合金或其他減摩材料制成的滑動軸承，潤滑方式采取油杯潤滑。軸承如圖4-4所示
圖4-4 中間懸掛軸承
4.4 鍵的選擇和校核
頭軸的鍵是與減速機連接的，工作面為兩側面，故選擇平鍵，靠鍵與鍵槽兩側面的擠壓來傳遞轉矩，螺旋運輸機載荷平穩(wěn)沖擊小且頭軸與減速機聯(lián)結部位不需要軸向的固定或者位移，所以選擇平鍵中的A型普通平鍵即可。
因為頭軸的直徑d=80mm，查《機械設計手冊》得
許用擠壓應力如表4-7所示，取
校核公式（4-5）：
（4-5）
式中：T——;
D——;
k——;；
l——，,b——。
計算:
表4-7 不同載荷性質的許用值
許用應力
聯(lián)接工作 方式
被聯(lián)接零件材料
不同載荷性質的許用值
靜載
輕微沖擊
重沖擊
靜聯(lián)接
鋼
125~150
100~120
60~90
鑄鋼
70~80
50~60
30~50
動聯(lián)接
鋼
50
40
30
120
90
60
5 螺旋運輸機的安裝調試和使用維護
5.1 螺旋運輸機的安裝調試
5.1.1螺旋運輸機的安裝條件
螺旋運輸機使用的情況取決于安裝的可靠性，而運輸機的安裝地點必須要滿足技術條件：
（1）螺旋運輸機的安裝基礎用水泥澆灌完成還需等待25天，運輸機才可安裝，這樣才能保證支撐運輸機的可靠性，同時不會發(fā)生因為基礎變小而導致運輸機下沉，保證運行時的穩(wěn)定性。
（2）在螺旋運輸機安裝前，先將物料槽和蓋板付有臟物的零部件清洗。
（3）機殼和螺旋軸長度方向的積累誤差可以通過在機殼和法蘭之間墊
石棉來解決。
（4）螺旋體葉片的最大直徑應與物料槽保持一定間隙，參考表5-1，表中規(guī)定數(shù)據(jù)的60%為最小間隙的參考標準，不得低于這個標準，而大間隙可以根據(jù)實際情況制作調整。
表5-1 螺旋運輸機間隙參考
5.1.2 螺旋運輸機調整
（1）螺旋運輸機的中間懸掛軸承要保證可靠地通過螺栓固定在機殼吊耳上，和螺旋軸聯(lián)結后，保證螺旋軸轉動連續(xù)，不出現(xiàn)停頓現(xiàn)象。安裝過程中，可在懸掛軸承的底座和機殼吊耳之間加調整墊片來保證在軸承安裝后，螺旋體軸線的同軸度滿足表5-2的要求。
表5-2 螺旋體軸線同軸度要求
螺旋機長度(m)
3~15
>15~30
>30~50
>50~70
同軸度(mm)
φ3.0
φ4.0
φ5.0
φ5.0
（2）保證所有螺旋連接可靠。
（3）螺旋運輸機的減速機和主軸要滿足同軸度要求GB1184-80《形狀和位置工差,未注公差的規(guī)定》附表4中10級的規(guī)定。
（4）螺旋運輸機安裝完成后，檢查各部分儲油處保證潤滑油的充足，之后進行無負載試車，至少連續(xù)運行5個小時再檢查螺旋運輸機安裝和調整的可靠性，發(fā)現(xiàn)運行時有問題，立即停車檢查，直至最后運行狀況良好為止。
（5）螺旋運輸機的進出料口與機殼法蘭的連接不得有間隙，應緊密貼合。
5.2 螺旋運輸機的使用維護
此次螺旋運輸機是運輸煤粉的，所以軸承、螺旋體、減速機等機件都工作在粉塵條件下，具體操作保養(yǎng)要求如下：
（1）螺旋運輸機必須無負載啟動，在啟動時物料槽內不允許有物料，只有在啟動后才可以添加物料。
（2）螺旋運輸機初始添加物料時，逐步增加添加物料速度以達到額定的運輸能力。正常工作時，物料應被均勻的添加進運輸機，以免造成物料堵塞運輸機的情況，導致驅動部分過載，影響運輸機的使用壽命。
（3）為保證運輸機無負載啟動，每次運輸機在停車前都不允許加料，直至物料排盡才可停車。
（4）運輸?shù)奈锪蟽炔辉试S有大塊的堅硬成分，以免損壞螺旋體。
（5）在使用中要時刻檢查螺旋運輸機緊固件的情況，一經發(fā)現(xiàn)松動的情況，要立即擰緊螺栓，重新緊固。
（6）運輸機的機上蓋在機器運行時不能卸下來，以免物料飛出發(fā)生意外。
（7）螺旋運輸機的在運行的時候發(fā)現(xiàn)的不正常的現(xiàn)象都應停車，立即檢查問題，不允許強行繼續(xù)運行。
（8）加強螺旋葉片耐磨性的方法
螺旋運輸機的使用壽命取決于螺旋體葉片的耐磨性，而螺旋葉片磨損最嚴重的位置為葉片的頂部，磨損方式有：熱磨損、顆粒磨損和氧化磨損。加強耐磨性可采用如下方法：
①表面采用電弧和火焰方法加強金屬材料表層的硬度。
②在螺旋葉片的上端加上耐磨鋼片或覆蓋增強高分子耐磨片，磨損后可隨時替換。
③涂刷耐磨涂層，涂料要具有一定的機械強度，如ＨＮＴ耐磨涂料。此工藝簡單，適合溫度小于100℃的場合，但抗沖擊能力差。
（9） 建立封液與冷卻系統(tǒng)，加強對兩端面的冷卻，需要經常更換泠卻液。
（10） 安裝和檢查時，不允許敲打密封件，以免發(fā)生局部變形為腐蝕提供基礎。每個密封件在使用時都必須清洗干凈。
6 螺旋運輸機的三維立體式圖
6.1 螺旋運輸機三維圖
螺旋運輸機總裝圖（6-1）和（6-2）：
（6-1） （6-2）
螺旋運輸機分為：驅動裝置、螺旋體、物料槽和軸承部分。
驅動裝置：給整個螺旋運輸機動力，支持整個機器運作，如圖（6-3）（6-4）。
（6-3） （6-4）
螺旋體：螺旋運輸機的執(zhí)行部分，用來運輸物料，和驅動部分通過聯(lián)軸器聯(lián)結在一起，圖（6-5）。
（6-5）
物料槽：存放物料，和螺旋體共同作用運輸物料，圖（6-6）和（6-7）。
（6-6） （6-7）
軸承部分:分為頭部軸承（6-8）、尾部軸承（6-9）和中間懸掛軸承（6-10）和（6-11）三部分，起支撐運動的作用。
（6-8） （6-9）
（6-10） （6-11）
螺旋運輸機半剖視圖（6-12）：
（6-12）
結論
此次幾個月的學習收獲良多，螺旋運輸機工作原理的分析和對結構特點設計選擇都是我獲益良多。在螺旋運輸機設計過程中要注意兩類參數(shù)，一類為已存在客觀參數(shù)，只需要根據(jù)已有的條件就能選取可用的參數(shù)，運用到具體的計算或者設計中了，這類參數(shù)可以根據(jù)圖表或者書籍類資料查詢得到；還有一類參數(shù)為設計變量，往往通過計算得出，根據(jù)物料種類、機器工作方式、工作條件等等條件而改變。因此要根據(jù)多方面的參考才能確定最后的螺旋運輸機的設計。
隨著設計的一步步進行遇到了很多問題，比如讓螺旋運輸機末端出料口不堵塞這種運輸機械中很常見的問題，往往要參考資料再結合自己的思考來解決問題從中學習到很多。
在具體的設計過程中，資料的查閱必不可少，逐步優(yōu)化螺旋運輸機的設計，在設計過程中優(yōu)化參考數(shù)據(jù)，滿足運輸煤粉的要求，減少對環(huán)境的污染，創(chuàng)造更好的經濟效益。
致謝
經過幾個月來的努力，畢業(yè)設計接近尾聲。在此次設計過程中遇到了很多困難，常常遇到一個坎自己就要花很多時間與精力去解決，但在指導老師和組員的幫助下，克服了一個個問題，使畢業(yè)設計逐步完善。這次的畢業(yè)設計是大學中最重要的一次設計，衡量一個大學生是否能合格畢業(yè)的標準，是我們展現(xiàn)自己在大學所學所得的體現(xiàn)。
此次畢業(yè)設計，開始是毫無頭緒，從哪兒開始，需要什么參數(shù)等等都使我焦頭爛額手足無措，但是在我的指導老師和組員幫助下一步步的克服，此次畢設每個部分都必須按照國家標準設計，深感過去設計的不標準，但心力交瘁的同時我收獲了很多，畢業(yè)設計也是專業(yè)能力成長的一次很好的機會。
在做畢業(yè)設計的過程中，感到自己的專業(yè)知識非常有限，希望各位老師能夠多加點評，并且指正我的不足之處，以此，我對各位老師不甚感激！
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