螺旋输送机的完整版毕业设计.docx
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螺旋输送机的完整版毕业设计
本科毕业设计
题目:
螺旋输送机的设计
院(系、部):
机电工程学院
学生姓名:
张萌萌
指导教师:
于晶晶职称讲师
2011年5月30日
河北科技师范学院教务处制
资料目录
1.
学术声明…………………………………………………………………………
1~1页
2.
河北科技师范学院本科毕业设计………………………………………
1~34页
3.
河北科技师范学院本科毕业设计任务书……………………………
1~3页
4.
河北科技师范学院本科毕业设计开题报告…………………………
1~4页
5.
河北科技师范学院本科毕业设计中期检查表………………………
1~2页
6.
河北科技师范学院本科毕业设计答辩记录表………………………
1~1页
7.
河北科技师范学院本科毕业设计成绩评定汇总表………………
1~2页
8
河北科技师范学院本科毕业设计工作总结…………………………
1~3页
9
其他反映研究成果的资料(如公开发表的论文复印件、效益证明等)……………………………………………………………………………
~页
河北科技师范学院
本科毕业设计
螺旋输送机的设计
院(系、部)名称:
机电工程学院
专业名称:
机械设计制造及其自动化
学生姓名:
张萌萌
指导教师:
于晶晶
2011年5月12日
河北科技师范学院教务处制
学术声明
本人呈交的学位论文,是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。
本人签名:
日期:
指导教师签名:
日期:
摘要
螺旋输送机是一种常用的不具有挠性牵引构件的连续输送机械,它是利用工作构件即螺旋体的旋转运动使物料向前运送,是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一。
螺旋输送机在国民经济的各个部门中得到了相当广泛的应用,主要是用来运送大宗散货物料,如煤、矿石、粮食、砂、化肥等。
螺旋输送机种类较多、结构差异大、设计参数多,并且各参数之间相互联系和制约,使得设计和选择复杂、难度大,尤其是一些主要参数,如果选择和组合不当,将会严重影响螺旋输送机的生产效率和工作性能。
本文以水泥混凝土为主要输送原料进行螺旋输送机的相关结构和参数设计。
螺旋输送机由槽体、转轴、螺旋叶片、轴承、传动装置以及驱动系统组成。
本设计中,螺旋输送机主要是用于水泥的传送,根据给定的输送量以及物料的特性分别进行叶片用料实形、螺旋直径、螺旋转速等主要参数的设计计算。
传动部分采用电动机带动传动链,传动链带动一级减速器、减速器连机体的传动方式。
根据计算得出的主要参数选择合适的电动机,从而确定链轮以及减速器的传动比,将主要后续工作引向一级减速器的设计,其中包括主要传动轴的校核、齿轮的选择等计算工作。
最后根据计算所得的结果整理出安装尺寸以及装配图的绘制。
关键词:
螺旋输送机,链传动,行星摆线针轮减速器,水泥输送
Abstract
Screwconveyorisacommoncomponentdoesnotflexiblecontinuousconveyor,thatis,tomakeuseofthecomponentsoftherotatingspiralmovementtoforwardthedeliveryofmaterials,modernproductionandtransportanimportantandindispensableoneofmechanicalequipment.Screwconveyorofthevariousdepartmentinthenationaleconomyawiderangeofapplications,mainlyusedtotransportbulkcargomaterials,suchascoal,ore,grain,sand,fertilizer,food,etc..Screwconveyorsortismore,structure,thedesignparameterofbigdifferencesbetweentheparameters,andeachinterconnectedandconstraints,Itwillseriouslyaffectscrewconveyorproductionefficiencyandworkperformance.Thistextbasedoncementconcreteconveyingformainrawmaterialforscrewconveyorrelatedstructureandparametersdesign.
Screwconveyorbytub,shaft,spiralleaf,thebearingsanddrivedeviceanddrivesystems.Thisdesign,screwconveyorismainlyusedtotransmit,cementaccordingtothegiventhroughputandmaterialpropertiesoftheactualshapeofbladematerialsrespectively,spiraldiameter,spiralspeedofsuchmainparametersdesigncalculation.Thetransmissionpartadoptsmotordrivingtransmissionchain,transmissionchaindrivelevel1reducer,gearreducerthetransmissionwayeven.Accordingtothemainparameterscalculatedtochoosetheappropriatemotor,soastodeterminethesprocketandgearreducergearratios,willmainlyfollow-upworktolevelthedesignofthespeedreducer,includingmainshaftofgearcheck,selectionofcomputationalwork.Finally,accordingtothecalculationresultsinstallationdimensionsandstraightenouttheassemblydrawing.
Keywords:
screwconveyorchaintransmissionplanetarycycloidalpingearreducerCenmentdeilver
摘要I
AbstractI
目录III
1绪论1
1.1论文的研究背景与意义1
1.2螺旋输送机的特点1
1.3国内外关于该论题的研究现状1
1.4螺旋输送机的发展趋势2
2螺旋输送机的设计与参数选用2
2.1螺旋输送机的结构特点2
2.2螺旋输送机的具体设计步骤3
2.3螺旋输送机的选型3
2.3.1螺旋输送机的总体结构形式4
2.3.2选择螺旋输送机的布置形式4
2.3.3螺旋轴及螺旋叶片的设计4
2.4螺旋输送机设计参数的确定6
2.4.1输送物料的工作机理分析6
2.5螺旋输送机设计参数的确定8
2.5.1原始资料8
2.5.2输送量8
2.5.3螺旋叶片直径9
2.5.4螺距10
2.5.5壳体的内径11
2.5.6螺旋轴的轴径11
2.5.7螺旋面叶片的下料12
2.5.8螺旋轴的转速14
2.5.9校核填充系数15
2.5.10倾斜角度15
2.5.11传动功率15
3螺旋输送机驱动装置结构设计16
3.1确定电动机的容量16
3.2确定减速机的机型17
3.3确定传动装置的传动比18
3.4计算传动装置和动力参数18
3.4.1螺旋轴的连接18
3.4.2联轴器的选择23
3.4.3键的选择与校核24
3.4.4销的选择与校核24
3.4.5轴承的选择与校核25
3.5螺旋输送机的外形壳体尺寸的设计26
4粉状物料螺旋输送机结构的改进27
4.1减速机选择的改进27
4.2螺旋轴螺距的改进27
4.3输送机工作倾角的改进27
4.4水泥仓与输送机连接方式的改进27
4.5提高螺旋叶片耐磨性的措施28
5螺旋输送机的安装使用及维护28
5.1螺旋输送机安装技术条件28
5.2螺旋输送机的使用与维护29
5.3常见的故障及排除方法30
结论30
致谢31
1绪论
1.1论文的研究背景与意义
螺旋输送机是一种常见的不具有挠性牵引构件的连续输送机械,是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一。
螺旋输送机的结构简单,横截面积小、密封性能好,便于在任何位置加料和卸料,操作安全方便,制造成本低;但动力消耗大,物料易破碎,零件磨损较大。
螺旋输送机使用的环境温度,物料温度,一般输送倾角,螺旋输送机的输送能力一般在一下,输送长度。
现在,螺旋输送机广泛应用于粮食工业、建筑材料工业、机械制造业、交通运输业等国民经济各部门中。
主要用于输送各种粉状、粒状、小块状物料,所输送的散粒物料有谷物、豆类、面粉等粮食产品,水泥、粘土、沙子等建筑材料,盐、碱类、化肥等化学品,以及煤、焦炭、矿石等大宗散货。
螺旋输送机不宜输送易变质的、粘性大的、块度大的极易结块的物料。
处理输送散状物料之外,亦可利用螺旋输送机来运送各种成件物品。
螺旋输送机已经成为合理组织成批生产和机械化流水作业的基础,是现代化生产的重要标志之一。
在我国现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产效率的提高中,螺旋输送机将发挥更大的作用。
它的广泛应用对于减轻繁重的体力劳动,提高生产效率,实现物料输送过程的机械化和自动化,都具有重要的现实意义。
1.2螺旋输送机的特点
1、机构相对比较简单,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、炽热的以及气味强烈的物料,可减少对环境的污染,改善港口工人的作业条件。
5、装载卸载方便。
水平输送机可在其输送线路上的任一点装载卸载
6、能逆向输送,也可以使输送机同时向两个方向输送物料,即集向中心或者是远离中心。
7、单位能耗较大。
8、物料在输送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。
1.3国内外关于该论题的研究现状
螺旋输送机是一种常见的不具有挠性牵引构件的连续输送机,现在已经成为合理组织成批生产和机械化流水作业的基础,是现代化生产和机械化流水作业的基础,是现代化生产的重要标志之一。
在我国现代化的发展和各工业部门机械化水平、劳动生产率提高中,螺旋输送机将发挥更大的作用。
但是其输送效率却比较低,现在对于螺旋输送机存在的输送效率问题,越来越来受到各界的重视,而且国外也有了很多的研究成果。
在国内的研究成果相对于国外来比较,研究成功还比较少,还不是很先进
1.4螺旋输送机的发展趋势
纵观螺旋输送机的发展历程,可以预见未来的发展方向主要有以下几个方面:
1、大运量、高速度、长使用寿命。
高速度即意味着高生产率,减少单位时间生产成本,磨损是限制螺旋输送机使用寿命的主要原因,减少物料与螺旋之间的摩擦系数,增加螺旋轴的耐磨性,改善物料的性能,可以较大程度提高输送机的使用寿命。
2、低能源消耗以及降低能量消耗,螺旋输送机的能源绝大部分都消耗在摩擦损失上。
因此降低能源消耗是研究和设计螺旋输送机亟待解决的难题和研究方向。
3、智能化发展,未来的螺旋输送机应与电脑密切联系耆老,适合程序控制、智能操作。
物料的装卸、机器安装与维护都应能实现智能化管理。
4、空间可弯曲输送。
未来克服水平和垂直螺旋输送机由于结构上的限制而只能直线输送的不足,近年来出现了可弯曲螺旋输送机,弹簧输送机等。
另外其他各种输送机也应为了实现空间、可弯曲输送机研制新的机型。
5、组合复合化输送,向着大型化发展。
使用螺旋输送机,结合各种连续输送机械,来完成复杂的物料输送。
大型化包括大输送能力、单机长度和大输送倾角等方面。
6、扩大使用范围。
目前螺旋输送机的使用范围受到限制,要扩大其使用范围,研究能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的,以及能在输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的螺旋输送机。
7、环保意识设计,减少污染,实现绿色设计的目标。
传统的连续运输机械是敞开状态下输送物料的,在输送粉料、颗粒状物料时,物料散落飞扬,严重影响周围的环境,特别是在输送水泥、化肥、矿石、煤炭、谷物等粉末易飞扬物料时尤显严重。
为了解决这个问题,人们应当提前研制多种形式的环保型输送机,而螺旋输送机对于解决这个难题,无疑具有很大的优势和发展空间。
2螺旋输送机的设计与参数选用
2.1螺旋输送机的结构特点
螺旋机适宜输送粉状。
颗粒状、小块状物料,不宜输送易变质、粘性大、易结块的物料,工作环境温度通常为2000C~8000C,螺旋机适宜水平和小倾角(150)布置。
螺旋输送机主要分为水平和垂直螺旋输送机,可沿水平、倾斜或者垂直方向上输送物料,这两种机型也是最常见的。
螺旋输送机根据结构可分为双螺旋输送机和单螺旋输送机。
后者使用较多。
螺旋输送机的安装方式有固定式和移动式两种,大部分螺旋输送机采用固定式。
其主要部件的特点有:
1、头部和尾部的轴承均布置在壳体外,安装和维修都很方便,同时避免粉尘进入轴承中。
2、螺旋轴的前、后节螺旋叶片为疏、密两种螺距,有效防止堵管。
俗称“吃的少,吐得快”。
叶片的高精度制作保证了物料输送时充满罐体。
螺旋轴的尾节处采用反螺旋结构,这样能够有效的防止物料在出料口堆积,保证出料顺畅。
3、螺旋输送机连接方式采用销轴连接代替螺栓连接,强度大,安装方便,横截面积小,对物料阻力小。
4、采用优质进口高强耐磨钢制作的连续式螺旋叶片,制作成形后螺距误差小于5mm且叶片表面光滑,保证了物料输送的均匀、稳定性。
从而保证了物料计量的重复精度。
5、螺旋输送机进料口与水泥舱口连接方式分为:
球铰法兰刚性连接和吊挂加防水帆布软连接两种形式。
可视设备拆装频繁程度决定接口形式。
2.2螺旋输送机的具体设计步骤
1、根据输送条件和要求选择合适类型的螺旋输送机。
2、根据具体的输送要求计算螺旋直径,选择螺旋类型和布置形式。
3、计算输送功率并依此选择合适的电动机和减速器等驱动装置。
4、根据具体的输送要求选择合适的传动装置。
5、根据设计手册选择合适参数确定输送机的外形和尺寸。
6、确定螺旋输送机长度组合及各节重量。
7、选择合理的密封和润滑方式。
8、确定合理的维修和保养方案。
9、绘制螺旋输送机的总装图和部分重要的零件图。
2.3螺旋输送机的选型
设计螺旋输送机系统时,往往需要考虑以下的问题:
1、合理的装载方式,提出给料装置和卸料装置的要求
2、输送机路线上输送机之间的相互关系,启动顺序是受料的输送机先驱动,停车顺序是给料的输送先停机,当各螺旋输送机的参数(如长度,驱动装置)不同时,通过这一关系可以提出启动时间和停机时间的要求。
3、不能满足上述的启动和停机顺序的要求时,需要考虑在螺丝旋输送机间增设缓冲仓以提高系统的适应能力和系统的运转率。
4、环保要求。
对于粉尘大的情况,要考虑采用密封输送或者设置必要的除尘设备。
5、与相同规格的输送机相比,相同规格的机型,其重量约轻30%。
6、零部件的标准化和通用化及易损件的供货可能性。
2.3.1螺旋输送机的总体结构形式
根据设计要求(输送物料为水泥,进行2370mm的输送)我们选择螺旋输送机,倾角为零度,即水平输送,如图1:
图1螺旋输送机的总体结构
由于螺旋输送机输送的距离较短,因此不设中间吊挂轴承来支持内轴旋转,其基本构件有:
驱动装置,进料口,旋转螺旋轴,壳体,出料口,清料口。
2.3.2选择螺旋输送机的布置形式
水平螺旋输送机根据螺旋的旋向、螺旋轴的旋转方向以及装料口与卸料口位置等的不同,有6种常见的布置形式:
图2螺旋输送机的布置形式
根据具体实际的输送要求选择第三种布置形式。
2.3.3螺旋轴及螺旋叶片的设计
⑴螺旋叶片一般由钢板冲压而成,然后将它们焊接在无缝的钢管上,且在各叶片间加以焊接,其厚度。
可参考表1选取。
表1螺旋面厚度
输送物料
谷物
煤、建筑材料、矿石等
⑵螺旋的旋向、头数与母线
螺旋轴上的螺旋叶片有左旋与右旋两种,物料的输送方向是由螺旋的旋向与螺旋轴的转向所确定的。
螺旋头数可以是单头、双头或三头的,多头螺旋主要用于需要完成搅拌及混合作业的输送装置中。
螺旋面的母线通常是采用垂直于螺旋轴线的直线,采用这种螺旋叶片形式的螺旋称为标准形式螺旋。
以输送物料为目的的螺旋输送机应首选考虑采用标准形式的右旋单头螺旋。
⑶螺旋叶片的形状
螺旋叶片有实体、带式、叶片式、齿轮式等四种形状,如下图所示,应根据被输送物料的种类、特性进行选用。
实体式螺旋是最常用的形式,适用于流动性好的、干燥的、小颗粒或粉状的物料;带式螺旋适用于块状物料或具有一定粘性的物料;叶片式与齿形式螺旋适用于输送容易被挤紧的物料,另外,如果水平螺旋输送机有对物料进行搅拌、松散等工艺要求,应考虑选用叶片式或齿形式螺旋。
根据所运输的物料,我们选用实体式螺旋。
下图为螺旋面的形状:
图3螺旋形状
A)实体式B)带式C)叶片式D)齿形式
根据实际情况,综合考虑,我们选用水平螺旋输送机,标准形式的实体式螺旋面的右旋单头螺距。
其适用于水平或倾斜的(倾斜角不大于)需要连续地输送粉状和小块状如煤粉、水泥、砂、谷类及煤块等不易粘结的散状物料的场合,其工作环境在范围内,输送物料的温度应低于2000C,输送长度不超过40m。
2.4螺旋输送机设计参数的确定
2.4.1输送物料的工作机理分析
设螺旋为标准的等螺距、等直径、螺旋面升角的单头螺旋。
以距离螺旋轴线处的物料颗粒M作为研究对象,进行运动分析如图4
图4螺旋面作用在物料颗粒上的力
与螺旋面得法线方向偏离了角。
角的大小由物料对螺旋面的摩擦角及螺旋面的表面粗糙程度决定的,对于一般热压或用冷轧钢板拉制的螺旋面,可忽略其表面粗糙程度对角的影响,可认为。
P力可分解为法向分力P1和P2。
物料颗粒M在P力作用下,在料槽中进行着一个复合运动,即沿轴向移动,又沿径向旋转,如图5,既有轴向速度V1,又有圆周速度V2,其合成速度为V。
图5物料的运动速度
当螺旋体以角速度W绕轴回转时,若在螺旋叶片任一半径r的O点处有一物料颗粒M,则物料颗粒M的运动速度可有上图的速度三角形求解。
叶片上O点的线速度Vo=r*W,就是物料颗粒M牵连运动的速度,可用矢量OA表示,方向为沿O点回转的切线方向;物料颗粒M相对于螺旋面相对滑动的速度,平行于O点的螺旋切向方向,可用矢量AB表示。
当不考虑叶片摩擦时,则物料颗粒M绝对运动的速度Vn应是螺旋面上O点的法线方向,可用矢量OB表示。
由于物料与叶片有摩擦,物料颗粒M自O点的运动速度V进行分解,则可以得到物料颗粒自O点的运动速度V的方向应与法线偏转与摩擦角,现对V进行分解,则可以得到物料颗粒自O点移动的轴向速度V1和圆周速度V2。
因此V1就是料槽中的阻滞和干扰。
根据物料颗粒M的运动速度图的分析,物料轴向移动的速度为:
所以
(1)式又可写成:
式中:
S——螺旋螺距(mm);
n——螺旋转速(rmin);
f——物料与叶片间的摩擦系数,f=tg,为叶片与物料的摩擦角;
——螺旋升角。
据此可得出物料在料槽内轴向移动速度V1和圆轴速度V2随半径r而变化的曲线图(图6)
图6螺距一定时V1、V2变化曲线
由图6可见,V2在半径长度范围内是变化的,因此,物料在螺旋内的移动过程是要产生相对滑动的,靠近螺旋轴的物料的V2比外层的大,而V1却比外层的要小;反之,靠近螺旋外侧的物料V1大、V2小。
这将使内层的物料较容易随螺旋轴转动,因而产生一个附加的物料流对物料运动的影响并不显著。
但是,当超过一定的转速时,物料就会产生垂直于输送方向的跳跃的翻滚,起搅拌而不起轴向的推进作用。
这不仅会降低物料的输送效率,加速设备构件的磨损,而且会增加螺旋功率的消耗。
因此威力避免这种现象的产生,螺旋的转速不得超过它的临界转速。
2.5螺旋输送机设计参数的确定
2.5.1原始资料
输送物料为水泥,其生产量为Q=9t60。
因此,螺旋输送机的物料输送量可粗略按下式计算:
Q=3600FλV1ε。
式中:
Q——螺旋输送机输送量(t、、λ、ε有关,当物料输送量Q确定之后,可以调整螺旋外径D、螺距S、螺旋转速n和填充系数等四个参数来满足Q的要求。
2.5.3螺旋叶片直径
螺旋叶片直径是螺旋输送机的重要参数,直接关系到输送机的生产量和结构尺寸。
一般根据螺旋输送机生产能力、输送物料类型、结构和布置形式确定螺旋叶片的直径。
设为螺旋螺距与直径的比例系数,一般取K1=0.8,则式
(1)为:
令
则
式中,K——物料综合特性系数。
物料的综合特性系数为经验值。
一般来说,根据物料的性质,可将物料分为4类,1类为流动性好较轻且无磨啄性的物料;第2类为无磨啄性但流动性较第1类较差的物料;第三类为粒度尺寸及流动性同第2类接近,但磨啄性较大的物料;第4类为流动性差且磨啄强烈的物料。
水泥的经验系数见下表。
表4水泥的经验系数
物料的粒度
物料的磨琢性
物料
填充系数
螺旋面形式
特性系数
K
综合系数
A
粉状
磨琢性较大
白粉石灰膏,水泥
实体螺旋面
0.0565
35
表5C值
倾斜角度
1.0
0.9
0.8
0.7
0.65
由已知条件知Q=9t)。
令A=30K则原式可转化为常见的经验公式:
式中A——物料的综合系数,见表3。
因此,螺旋输送机的螺旋转速应根据物料的输送量、螺旋直径和物料的特性而定,在满足输送量要求的前提下,螺旋转速不宜过高,更不允许超过它的临界转速,即:
式中,n——螺旋的实际转速(rmin)
将查表得的A=75,D=200mm代入得:
nmax=168(rmin)
n=120(rmin)
2.5.9校核填充系数
物料在料槽中的填充系数对物料的输送和能量的消耗有很大的影响。
当填充系数较小的时候,物料堆积高度较低,大部分的物料靠近螺旋外侧,因而具有较高的州轴向速度,物料在输送
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