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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 48 頁 共 48 頁
摘 要
無軸螺旋輸送機(jī)是一種不具有撓性牽引構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)類型的物料輸送機(jī)械，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和物流運(yùn)輸不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備之一。它的廣泛應(yīng)用對于提高勞動生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)物料輸送過程的機(jī)械化和自動化，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
對于無軸螺旋輸送機(jī)，在工程設(shè)計(jì)及使用中還存在一些的缺陷，如參數(shù)選擇不合理等。目前，無軸螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)仍是依靠經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，在經(jīng)驗(yàn)公式中許多參數(shù)的選擇是在一定范圍內(nèi)憑經(jīng)驗(yàn)選取的，這使得無軸螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)較落后，無法提高其設(shè)計(jì)水平和提高產(chǎn)品的性能。
文中對無軸螺旋輸送機(jī)進(jìn)行了較為全面論述，從了解無軸螺旋輸送機(jī)的類型、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。闡明了螺旋輸送機(jī)的工作原理。并根據(jù)無軸螺旋輸送機(jī)的工作原理、工作條件、輸送要求等設(shè)計(jì)――無軸螺旋輸送機(jī)。該無軸螺旋輸送機(jī)用于污泥的輸送，根據(jù)輸送量以及輸送路程設(shè)計(jì)出螺旋直徑，計(jì)算了螺旋功率以及根據(jù)功率選擇了電動機(jī)、減速器和聯(lián)軸器能較好地解決實(shí)際問題。
關(guān)鍵詞 無軸螺旋輸送機(jī) 連續(xù)輸送機(jī)械 螺旋直徑
Abstract
The screw conveyor is the necessary device of modern manufacturing and material fluid transportation. In order to reduce people's heavy physical work, to raise working productivity, to achieve material-conveying automation and mechanization, it possesses very important practical significance. It has already widely used in many country departments. Screw conveyors are used extensively in industry for conveying and elevating bulk materials over relatively short distances. They are very effective conveying devices for relatively free flowing bulk solids.
This paper comes from an investigation practical problem, which is put forward during the institute of construction machinery research makes some surveys. In fact, for screw conveyors, there are many problems in design, use, engineering, such as configuration design, non-reasonable in parameters choice and not convenience of acting machines. Thus there is often defect when materials are conveyed, for example, materials jam, noise, power wastage. These problems need urgent settlements.
The text of the screw conveyor in a more comprehensive discussion about the type of screw conveyor, the development of the status quo. To clarify the working principle of the screw conveyor. Screw conveyor in accordance with the working principle, working conditions, transportation requirements to design a screw conveyor. The screw conveyor for conveying the level of cement, according to throughput and transmission distance diameter spiral design, computing power, as well as a spiral in accordance with the power to choose a motor, reducer and coupling to solve practical problems.
At last, some research work is made about the influences of parameters during screw conveyors conveying bulks. This can direct later research work about screw conveyors design work, and has practical significance.
Keywords No axes of rotational conveyor transportation machine screw diameter
目 次
1 引言 1
1．1 無軸螺旋輸送機(jī)研究的工業(yè)背景 1
1．2 無軸螺旋輸送機(jī)在工業(yè)中的價(jià)值及特點(diǎn) 5
1．3 課題主要研究的內(nèi)容 7
2 無軸螺旋輸送機(jī)工作原理和設(shè)計(jì)原則 8
2．1 無軸螺旋輸送機(jī)的工作原理 8
2．2 無軸螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)原則 9
3 無軸螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)的方法 9
3．1 無軸螺旋輸送機(jī)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 9
3．2 無軸螺旋輸送機(jī)的常規(guī)設(shè)計(jì)方法 10
4 無軸螺旋輸送機(jī)的具體計(jì)算 11
4．1 無軸螺旋輸送機(jī)的選型要注意到特點(diǎn) 11
4．2 物料在無軸螺旋輸送機(jī)里的分析 12
4．3 無軸螺旋輸送機(jī)的葉片的設(shè)計(jì) 15
4．4 無軸螺旋輸送機(jī)的功率計(jì)算 20
5 蝸輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核 23
5．1 蝸輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
5．2 渦輪減速器的校核 27
5．3 渦輪軸健的校核 31
6 其他零件及一些標(biāo)準(zhǔn)件 33
6．1 減速箱的外形 33
6．2 減速箱的通氣器的設(shè)計(jì) 35
6．3 U型槽的設(shè)計(jì) 36
6．4 無軸螺旋輸送機(jī)軸承選擇 37
6．5 無軸螺旋輸送機(jī)進(jìn)料口和出料口的設(shè)計(jì) 37
結(jié) 論 40
致 謝 41
參 考 文 獻(xiàn) 42
1 引言
無軸螺旋輸送機(jī)是一種常用的不具有撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送機(jī)械，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和物流運(yùn)輸不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備之一。它的廣泛應(yīng)用對于減輕繁重的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)物料輸送過程的機(jī)械化和自動化，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
無軸螺旋輸送機(jī)采用無中心軸設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，主要由電動機(jī)、減速機(jī)、機(jī)械密封、柔性無軸螺旋體、U形槽及保護(hù)襯套等組成，其配套附件還有支腿、蓋板、端蓋及法蘭等。無軸螺旋輸送器是污水廠用來輸送柵渣、沉砂池出砂和污泥的一種輸送設(shè)備。目前設(shè)計(jì)成與落渣設(shè)備( 格柵等) 聯(lián)動控制。無軸螺旋輸送機(jī)是通過電動機(jī)帶動擺線減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，靠機(jī)械密封軸與無軸螺旋體上的聯(lián)接盤傳動而使螺旋體旋轉(zhuǎn)工作的。螺旋體僅一端支承，結(jié)構(gòu)簡單。工作中污泥就像螺母，而無軸螺旋體則像轉(zhuǎn)動的螺桿，連續(xù)旋轉(zhuǎn)即可將污泥從一端移至另一端。
現(xiàn)在，螺旋輸送機(jī)已經(jīng)成為合理組織成批生產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。在我國現(xiàn)代化的發(fā)展和各工業(yè)部門機(jī)械化水平、勞動生產(chǎn)率的提高中，螺旋輸送機(jī)將發(fā)揮更大的作用。
1．1 無軸螺旋輸送機(jī)研究的工業(yè)背景
無軸螺旋輸送機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，己經(jīng)遍及各個(gè)行業(yè)。在冶金、采礦、動力、建材、碼頭等一些重工業(yè)及交通運(yùn)輸?shù)炔块T，主要是用來運(yùn)送大宗散貨物料，如煤、礦石、糧食、砂、化肥等:在機(jī)械制造部門，螺旋輸送機(jī)是生產(chǎn)過程中組成現(xiàn)代化有節(jié)奏流水作業(yè)線的所必不可少的設(shè)備之一，隨著生產(chǎn)節(jié)奏輸送各種機(jī)械零部件、成品、半成品和小件的包裝物料，實(shí)現(xiàn)車間運(yùn)輸和加工過程安裝的機(jī)械化，并實(shí)現(xiàn)程序化和自動化:在糧食、輕紡織業(yè)、化工業(yè)、食品等工業(yè)部門，采用螺旋輸送機(jī)往往不單純是輸送物料，同時(shí)還伴隨進(jìn)行某些工藝處理等。在大型工程項(xiàng)目上，如機(jī)場、港口等需要現(xiàn)代化物流輸送系統(tǒng)的場合，螺旋輸送機(jī)也都有廣泛的應(yīng)用。
1.1.1 無軸螺旋輸送機(jī)在國外發(fā)展情況
從17世紀(jì)中葉，開始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料，到1887年，螺旋輸送機(jī)由阿基米德發(fā)明，后來得到改進(jìn)，在工業(yè)上廣泛用來輸送散狀、固體物料，隨后經(jīng)過了很長時(shí)間的發(fā)展過程，逐漸研制出了一系列的螺旋輸送機(jī)，使得螺旋輸送機(jī)有了長足的發(fā)展。
現(xiàn)在國外無軸螺旋輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是無軸螺旋輸送機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如管狀無軸螺旋輸送機(jī)、可移動式無軸螺旋輸送機(jī)、雙無軸螺旋輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)變螺旋輸送機(jī)等各種機(jī)型。且應(yīng)用范圍也不僅僅只存在于物料輸送方面，在攪拌、計(jì)算、測試等方面對無軸螺旋輸送的理論與實(shí)際都有大量的應(yīng)用;另一方面是無軸螺旋輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運(yùn)量、高帶速等大型無軸螺旋輸送機(jī)已成為發(fā)展的主要方向，這核心是開發(fā)應(yīng)用了螺旋輸送機(jī)動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了無軸螺旋輸送機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。
1.1.2 無軸螺旋輸送機(jī)在國內(nèi)發(fā)展情況
我國生產(chǎn)制造的無軸螺旋輸送機(jī)的品種、類型較多。在改革開放以后，無軸螺旋輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高。大功率、長距離無軸螺旋輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品的開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步，如變速，變徑、變節(jié)距無知哦螺旋輸送機(jī)，大傾角距離無軸螺旋輸送機(jī)成套設(shè)備，高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮螺旋輸送機(jī)等填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并對螺旋輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)及其主要零部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了許多種啟動和制動裝置以及PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶和器和行星齒輪減速器。
GX型螺旋輸送機(jī)是出現(xiàn)較早的一種螺旋輸送機(jī)，也是我國最早定型生產(chǎn)的通用性生產(chǎn)設(shè)備。它以輸送粉狀、粒狀、小塊狀物料為主，不適宜輸送易變質(zhì)的，粘性的易結(jié)塊的物料和大塊的物料，因?yàn)檫@些物料容易粘在螺旋上而隨之旋轉(zhuǎn)，或在吊軸承處產(chǎn)生堵料現(xiàn)象，給物料輸送過程帶來很大的不便。GX型螺旋輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要是節(jié)能、降耗顯著，其頭部、尾部軸承移至殼體外，具有防塵密封性好，噪聲低，適應(yīng)性強(qiáng)，操作維修方便，進(jìn)、出料口位置布置靈活等;缺點(diǎn)是動力消耗大，機(jī)件磨損快，物料在運(yùn)輸時(shí)粉碎嚴(yán)重。
LS型螺旋輸送機(jī)是在GX型輸送機(jī)的基礎(chǔ)上修改設(shè)計(jì)的新一代螺旋輸送機(jī)， LS
型螺旋輸送機(jī)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，性能可靠，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，適用范圍廣泛，節(jié)能降耗顯著。
另外 ，LS型螺旋輸送機(jī)還有多種系列的輸送機(jī)產(chǎn)品。LSS系列螺旋輸送機(jī)、LSY型螺旋輸送機(jī)、LSF系列螺旋輸送機(jī)都是在LS型螺旋輸送機(jī)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展形成的。
LSS系列水平螺旋輸送機(jī)是一種固定裝置的機(jī)械輸送設(shè)備。LSY型是一種非基礎(chǔ)固定式螺旋輸送機(jī)，它可以實(shí)現(xiàn)水平、傾斜、垂直全方位和任意姿態(tài)的連續(xù)輸送。它的實(shí)用性和先進(jìn)性尤其體現(xiàn)于能適應(yīng)山區(qū)、平原各種野外流動作業(yè)，也適用于化工、冶金工業(yè)企業(yè)和造紙、建筑工程等行業(yè)。
LSF系列螺旋輸送機(jī)是在LS型螺旋機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，其結(jié)構(gòu)新穎，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)?？傮w而言，該機(jī)頭部和尾部軸承移到殼體外部，消除了由于密封不嚴(yán)漏料而降低軸承壽命的可能性:中間吊軸承采用滾動、滑動可以互換的兩種結(jié)構(gòu)，均設(shè)防塵密封裝置，密封性強(qiáng)，耐磨性好;螺旋葉片的表面涂有耐磨材料，增強(qiáng)了葉片的耐磨性:傳動部分采用擺線針輪減速機(jī)，使得整機(jī)噪音低，適應(yīng)性強(qiáng)，操作維修方便。
TLSS系列螺旋輸送機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好，無粉塵、噪聲低，能多點(diǎn)送料、卸料等特點(diǎn)，適用于各行業(yè)的粉狀或顆粒的輸送。該螺旋輸送機(jī)橫截面可設(shè)計(jì)成U形和圓形兩種，圓形截面輸送機(jī)還可作為垂直輸送用。該機(jī)廣泛用于面粉、糧油、飼料行業(yè)水平物料的輸送，并可在其出料端增設(shè)料封裝置，形成TLSSF型料封螺旋輸送機(jī)，在進(jìn)料口左側(cè)或右側(cè)增設(shè)吸風(fēng)口，專門用于輸送粉碎后的物料。
JT型螺旋輸送機(jī)，是一種按工藝布置需要有單機(jī)單驅(qū)動(或重疊式，分體雙驅(qū)動)，帶夾套的全密封型螺旋輸送機(jī)。其具有結(jié)構(gòu)緊湊合理，占地面積小，密封性好，工藝布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，適用于輸送要求冷卻或加熱的有毒、易揮發(fā)及具有腐蝕性或怕被污染的物料，如三聚氰胺、1H口等，可以水平輸送溫度低于250℃的物料，可廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、食品、輕工等行業(yè)。
MLG管式螺旋給料輸送機(jī)是一種等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)的螺旋輸送機(jī)，其特點(diǎn)是變螺距，給料量穩(wěn)定，具有一定的鎖風(fēng)效果。輸送機(jī)長度在特定范圍內(nèi)可由用戶指定選用，用作料倉底部給料設(shè)備時(shí)，一般采用傾斜布置，基本可消除物料自流(即沖料)現(xiàn)象。MLG管式螺旋給料輸送機(jī)可用于生料、煤粉、水泥等粉狀物料的給料和短距離輸送。
YS 型圓筒螺旋輸送機(jī)，可設(shè)計(jì)成水平式、傾斜式、垂直式三種類型。FX系列螺旋輸送機(jī)廣泛用于鹽、化工等行業(yè)粉狀物料的輸送及提升，而且可以垂直輸送替代斗式提升機(jī)。
隨著運(yùn)輸機(jī)械的發(fā)展，還出現(xiàn)一些新型的特殊用途的螺旋輸送機(jī)，如可彎曲螺旋輸送機(jī)，螺旋管輸送機(jī)，大傾角螺旋輸送機(jī)，成件物品螺旋輸送機(jī)，熱交換式螺旋輸送機(jī)，微粉螺旋輸送機(jī)，新型冷卻螺旋輸送機(jī)等。
可彎曲螺旋輸送機(jī)可實(shí)現(xiàn)空間可彎曲輸送物料，有水平型，垂直型，還可以布置成其他型式?？蓮澢菪斔蜋C(jī)的螺旋體心軸為可撓曲材料，輸送線路可根據(jù)需要按空間曲線任意布置，避免物料轉(zhuǎn)載，不設(shè)中間軸承，阻力小，當(dāng)機(jī)殼內(nèi)進(jìn)入過多的物料或有硬塊物料時(shí)，螺旋體會自由浮起，不會產(chǎn)生卡堵現(xiàn)象;噪音小。
螺旋管輸送機(jī)也稱滾筒輸送機(jī)，其為螺旋輸送機(jī)的一種變態(tài)形式，為內(nèi)螺旋輸送機(jī)。在其圓筒形機(jī)殼內(nèi)焊有連續(xù)的螺旋葉片，機(jī)殼與螺旋葉片一起轉(zhuǎn)動，加入的物料由于離心力和管壁的摩擦力的作用隨機(jī)殼一起轉(zhuǎn)動并被提升，然后在物料的重力下，又沿螺旋面下滑，實(shí)現(xiàn)物料的向前移動。如同不旋轉(zhuǎn)的螺桿沿著轉(zhuǎn)動的螺母做平移運(yùn)動一樣，達(dá)到輸送物料的目的。
螺旋管輸送機(jī)工作時(shí)沒有卡殼、阻塞現(xiàn)象，對谷物破碎小，適于輸送含雜較多的谷物、經(jīng)烘干機(jī)處理后的熱谷物以及谷物種子。如果在螺旋管壁上銷上不同直徑的孔眼，還可在輸送的同時(shí)完成物料的篩分工作。
大傾角螺旋輸送機(jī)輸送原理是，由于大傾角螺旋輸送機(jī)的螺旋轉(zhuǎn)速較高，物料在它的推動下，產(chǎn)生較大的離心力，傾角越大，轉(zhuǎn)速越高，離心力也越大。這種離心力足以使物料克服它與螺旋葉片之間的摩擦力而被壓向螺旋葉片的周圍，呈環(huán)狀分布。被壓向螺旋葉片周圍的物料與輸送管內(nèi)壁形成了新的摩擦阻力，當(dāng)這種阻力達(dá)到足夠大時(shí)，便能克服物料本身重力及其它力所引起的下滑力，在螺旋葉片的推動下，物料又克服它與螺旋葉片間的和它與輸送管內(nèi)壁間的兩個(gè)摩擦阻力，從而以比螺旋轉(zhuǎn)速較低的旋轉(zhuǎn)速度上升，直到出料口卸出。
熱交換式螺旋輸送機(jī)，廣泛用于化工、糧食加工以及礦物處理等行業(yè)，如冷卻鍋爐爐渣、冷卻礦渣、加熱干燥多種化工產(chǎn)品以及糧食或飼料等，是一種特殊的高效熱交換器，同時(shí)也起輸送物料作用，并完成對物料的攪拌、混合、冷卻、加熱或千燥等工藝。
輸送微粉的微粉螺旋輸送機(jī)，具備合理的螺旋軸結(jié)構(gòu)，有很好的密封性能，穩(wěn)定的微粉原料的輸送速率，能減少懸料及降低過沖量。微粉輸送技術(shù)已用于設(shè)計(jì)微粉螺旋輸送機(jī)上，并且在玻璃纖維池窯拉絲配料生產(chǎn)線上得以應(yīng)用，經(jīng)生產(chǎn)運(yùn)行，達(dá)到輸送微粉原料的目的，滿足了生產(chǎn)的需求。
螺旋扒谷機(jī)(4,61)，由螺旋喂料機(jī)構(gòu)與傾斜移動式螺旋輸送機(jī)組合而成。喂料機(jī)構(gòu)主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種型式是螺旋體一半為左旋，一半為右旋，工作時(shí)自兩側(cè)向中心匯集物料;第二種型式是螺旋體只有一個(gè)旋向，但是可以上下左右移動，以擴(kuò)大扒谷范圍，減少移動次數(shù)。
對轉(zhuǎn)螺旋輸送機(jī)，其輸料管與螺旋體都旋轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)方向相反。這種新穎的垂直螺旋輸送機(jī)填充率高達(dá)70-90%。當(dāng)螺旋體轉(zhuǎn)速與輸料管以一定的轉(zhuǎn)速相配時(shí)，可觀察到物料并無旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而只有垂直上升運(yùn)動。它的工作原理不能再用單一顆粒受到離心力的作用來說明，而應(yīng)對整個(gè)物料柱的運(yùn)動進(jìn)行分析。在這方面還需要作進(jìn)一步研究。
復(fù)式螺旋輸送機(jī)，同一料槽內(nèi)裝上轉(zhuǎn)向相反的兩個(gè)螺旋體，加上驅(qū)動裝置，就構(gòu)成了復(fù)式螺旋輸送機(jī)。它能同時(shí)完成兩種不同物料的輸送，并且占地面積小，相對空間尺寸也小。
雙向螺旋輸送機(jī)，同一螺旋軸上的兩半節(jié)上，分別焊有左旋葉片和右旋葉片，這是雙向螺旋輸送機(jī)的主要特點(diǎn)。它可以向兩個(gè)方向同時(shí)輸送同一種物料，即將物料從兩端集向中心，或從中部進(jìn)料后輸向兩端。
變螺距螺旋輸送機(jī)，這種螺旋輸送機(jī)的螺距沿前進(jìn)方向是變化的。葉片焊接或由疏漸密，或由密漸疏，適合港口卸船用或飼料工業(yè)中作配料設(shè)備用。
1．2 無軸螺旋輸送機(jī)在工業(yè)中的價(jià)值及特點(diǎn)
螺旋輸送機(jī)在輸送物料的同時(shí)可完成混合、攪拌、冷卻等作業(yè)。在港口，螺旋輸送機(jī)主要用于卸車、卸船作業(yè)以及倉庫內(nèi)散粒物料的水平和垂直輸送。利用與物料直接接觸的水平螺旋軸將物料逐層從車廂兩側(cè)卸下的螺旋卸車機(jī)在國內(nèi)港口已有多年的成功使用經(jīng)驗(yàn)。由水平螺旋輸送機(jī)、垂直螺旋輸送機(jī)以及相對螺旋取料裝置組成的螺旋卸船機(jī)，已成為一種較為先進(jìn)的連續(xù)卸船機(jī)型，日益廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)外散貨專用碼頭。螺旋輸送機(jī)在港口除直接用于卸船作業(yè)以及輸送物料外，常利用其裸露的螺旋具有收集物料的功能而作為其他類型卸船機(jī)的取料裝置。
螺旋輸送機(jī)適用于短距離輸送物料，應(yīng)用螺旋輸送機(jī)可以將物料在一定的輸送線路上，從裝載地點(diǎn)到卸載地點(diǎn)以恒定的或變化的速度進(jìn)行輸送，還可以形成連續(xù)的物流或脈動性的物流，即從最初的供料到最終的卸料之間可以形成一種物料的輸送流程。
無軸螺旋輸送機(jī)可沿水平、傾斜或垂直方向上輸送物料，主要分為水平螺旋輸送機(jī)和垂直螺旋輸送機(jī)。這兩種機(jī)型也是最常用的。螺旋輸送機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)分為，雙螺旋輸送機(jī)和單螺旋輸送機(jī)，后者使用較多。螺旋輸送機(jī)的安裝方式有固定式和移動式兩種，大部分螺旋輸送機(jī)采用固定式。
無軸螺旋輸送機(jī)不僅減輕繁重的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)物料輸送過程的機(jī)械化和自動化，而且可以不停進(jìn)行運(yùn)輸。傾斜的無軸螺旋輸送機(jī)可以在不同高度的地方進(jìn)行物資傳輸。大部分無軸螺旋輸送機(jī)是采用全封閉是傳送，所以對環(huán)境污染少，是一種環(huán)保的輸送裝置。
從無軸螺旋輸送理論研究現(xiàn)狀來看，目前主要兩個(gè)方面有較大的發(fā)展:一方面是設(shè)計(jì)螺旋輸送機(jī)采用現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)實(shí)際使用情況對無軸螺旋式設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件和對現(xiàn)代設(shè)計(jì)中使用的經(jīng)驗(yàn)公式的修正研究;另一方面是對被輸送物料的特性開展研究。物料的物理特性對螺旋輸送機(jī)的輸送效影響很大，因此不僅僅要對無軸螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，也要對無軸螺旋輸送機(jī)的散料特性進(jìn)行研究。各國的科學(xué)家們對散料的研究經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程，為我們的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。Jenike對流動特性的測試、流動理論、源于連續(xù)理論和離散因素的粒子系統(tǒng)模型、粉末振蕩、在初始填充下的配料攪拌和面壁加載、流動和脈動等條件進(jìn)行研究，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的黃文彬教授對存在填隙流體顆粒間力學(xué)作用的研究。這些研究都為今后的工程技術(shù)人員對散體物料輸送技術(shù)的深入研究奠定了基礎(chǔ)。
實(shí)際應(yīng)用中的無軸螺旋輸送機(jī)在機(jī)構(gòu)上需要改進(jìn)，其螺旋體為較后的帶狀葉片，通過驅(qū)動端軸，進(jìn)而驅(qū)動中間無軸，螺旋體與殼內(nèi)壁底部襯板接觸（滑動）。因中間螺旋葉片與尼龍U型襯板緊貼，故容易發(fā)生磨損，減速機(jī)輸出軸與螺旋葉片輸入軸若采用連軸器連接后無軸螺旋之間連接與減速器電機(jī)軸孔連接，會是減速機(jī)受到其他額外負(fù)荷，并影響到螺旋輸送機(jī)的使用壽命。一般可以用以下方法：1 采用萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，克服輸入軸中心下移。在設(shè)計(jì)采用萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，將減速機(jī)輸入軸與無軸螺旋輸入軸連接; 由于萬向節(jié)結(jié)構(gòu)在X、Y方向均有一定的繞度,克服了因?yàn)橹虚g螺旋葉片與尼龍U型襯板磨損使輸入軸中心下移而造成的影響,且無需安裝輸入軸支撐軸承,這一改進(jìn)不僅降低了成本,而且延長了無軸螺旋輸送機(jī)的使用壽命。軸線下移量一般為輸送槽尼龍襯板厚度的磨損量,軸線下移量一般小于5 mm,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮輸入軸與側(cè)板的間隙。這種結(jié)構(gòu)由于有間隙的存在,當(dāng)采用尾部推動、傾斜安裝時(shí),螺旋輸送機(jī)會出現(xiàn)漏泥現(xiàn)象。2 增加迷宮式密封結(jié)構(gòu),防止軸縫處漏泥。當(dāng)采用尾部推動、傾斜安裝時(shí),螺旋輸送機(jī)的驅(qū)動裝置安裝在下口,軸與側(cè)擋板之間有單邊5 mm的間隙,易出現(xiàn)少量泥餅泄漏。在螺旋輸送槽內(nèi)靠側(cè)板處增加一迷宮式密封結(jié)構(gòu),將驅(qū)動輸入軸與輸送槽側(cè)板的間隙擋住,很好地解決了漏泥問題。
縱觀螺旋輸送機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展歷程，綜合所查資料可以預(yù)見未來的發(fā)展方向主要有以下幾方面:
1.大運(yùn)量 、高速度、長使用壽命。高速度即意味著高生產(chǎn)率，減少單位時(shí)間生產(chǎn)成本.磨損是限制螺旋輸送機(jī)壽命的主要原因，減少物料與螺旋之間的摩擦系數(shù)，增加螺旋軸的耐磨性，改善物料的性能，可以較大程度提高輸送機(jī)的使用壽命。
2.低能源消耗及降低能量消耗。螺旋輸送機(jī)的能源絕大部分都消耗在摩擦損失上。因此降低能源消耗是研究和設(shè)計(jì)螺旋輸送機(jī)急待解決的難題和發(fā)展方向。
3.智能化發(fā)展。未來的螺旋輸送機(jī)應(yīng)與電腦密切聯(lián)系，適合程序控制、智能操作。物料的裝卸、機(jī)器安裝與維護(hù)都應(yīng)能實(shí)現(xiàn)智能化管理?？梢赃_(dá)到用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遙控控制，最終達(dá)到無人控制。
4.空間可彎曲輸送。為了克服水平和垂直螺旋輸送機(jī)由于構(gòu)造上的限制而只能直線輸送物料的不足，近年來出現(xiàn)了可彎曲螺旋輸送機(jī)，彈簧輸送機(jī)等。另外其他各種輸送機(jī)也應(yīng)為了實(shí)現(xiàn)空間、可彎曲輸送研制新的機(jī)型。
5.擴(kuò)大使用范圍。目前，螺旋輸送機(jī)的使用范圍受到限制，要擴(kuò)大其使用范圍，研究能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團(tuán)、粘性物料的螺旋輸送機(jī)。不僅可以在平地上使用安裝，額可以在崎嶇的山地地區(qū)安裝使用。
6.環(huán)保意識設(shè)計(jì)，減少污染，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)的目標(biāo)。傳統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械是敞開狀態(tài)下輸送物料的，在輸送粉狀、顆粒狀物料時(shí)，物料散落飛揚(yáng)，嚴(yán)重影響周圍的環(huán)境，特別是在輸送水泥、化肥、礦石、煤炭、谷物等粉末易飛揚(yáng)物料時(shí)尤顯嚴(yán)重。為了解決這個(gè)問題，人們應(yīng)當(dāng)提前研制多種形式的環(huán)保型輸送機(jī)，而螺旋輸送機(jī)對于解決這個(gè)難題，無疑具有很大的優(yōu)勢和發(fā)展空間。
1．3 課題主要研究的內(nèi)容
①設(shè)計(jì)了無軸螺旋輸送機(jī)的主要結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動裝置及變速機(jī)構(gòu)、無軸螺旋、U型槽等部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
②繪制整個(gè)輸送機(jī)主要部分的裝配圖、零件圖。
③對整個(gè)系統(tǒng)的各零件進(jìn)行三維造型并構(gòu)建裝配體模型。
2 無軸螺旋輸送機(jī)工作原理和設(shè)計(jì)原則
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，無軸螺旋輸送機(jī)在許多領(lǐng)域的運(yùn)用，例如：在污水處理中運(yùn)用傳送污水，在食品加工中來運(yùn)輸食品，在碼頭運(yùn)輸貨物等。所以在國內(nèi)外無軸螺旋輸送機(jī)發(fā)展非常迅速，最近在我國迅速成立了許多加工無軸螺旋輸送機(jī)的公司，不僅因?yàn)闊o軸螺旋輸送機(jī)機(jī)構(gòu)簡單、安裝方便，而且輸送流暢、環(huán)境污染少，是一種環(huán)保型產(chǎn)品。故設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)簡、安裝方便、環(huán)境污染少的無軸螺旋輸送機(jī)是非常必要的，也是對我們即將離校的大學(xué)生一種檢驗(yàn)。
本文以WLS320無軸螺旋輸送機(jī)這一機(jī)型為依托，對無軸螺旋輸送機(jī)在水平、15度傾斜、30度傾斜運(yùn)輸貨物進(jìn)行研究，分析無軸螺旋輸送機(jī)在運(yùn)輸貨物的時(shí)候受力情況、功率情況進(jìn)行探索。
2．1 無軸螺旋輸送機(jī)的工作原理
2.1.1 無軸螺旋輸送機(jī)的工作原理
無軸螺旋輸送機(jī)是近幾年興起的一種新型運(yùn)輸機(jī)械，采用無中心軸設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，主要由電動機(jī)、減速機(jī)、機(jī)械密封、柔性無軸螺旋體、U形槽及保護(hù)襯套等組成，其配套附件還有支腿、蓋板、端蓋及法蘭等。
無軸螺旋輸送機(jī)利用電機(jī)帶動螺旋體的旋轉(zhuǎn)，由于摩擦力等力使物料產(chǎn)生沿螺旋面的相對運(yùn)動，物料受到料槽或輸送管壁的摩擦力作用不與螺旋一起旋轉(zhuǎn)，從而將物料軸向推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)物料的輸送。在水平螺旋輸送機(jī)中，料槽的摩擦力是由物料自身重力引起的；而在垂直螺旋輸送機(jī)中，輸送管壁的摩擦力主要是由物料旋轉(zhuǎn)離心力所引起的。
2.1.2 無軸螺旋輸送機(jī)的特點(diǎn)
1． 結(jié)構(gòu)比較簡單，料槽中無中心軸及軸承，物料輸送流暢。
2． 工作可靠，維護(hù)管理簡便。
3． 尺寸緊湊，斷面尺寸小，占地面積小。在港口的卸車卸船作業(yè)中易進(jìn)出艙口、車廂。且能在多種場合中安裝。
4． 能實(shí)現(xiàn)密封輸送，有利于輸送易飛揚(yáng)的、熾熱的及氣味強(qiáng)烈的物料，可減小對環(huán)境的污染，改善港口工人的作業(yè)條件。
5． 裝載卸載方便。水平螺旋輸送機(jī)可在其輸送線路上的任一點(diǎn)裝載卸載；對垂直螺旋輸送機(jī)配置相對螺旋式取料裝置可具有優(yōu)良的取料性能；利用與物料堆直接接觸的螺旋軸具有自動取料的能力可作為港口其他類型卸船機(jī)械的取料裝置。
6． 耐磨襯板易更換，不銹鋼結(jié)構(gòu)防腐耐用。
2．2 無軸螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)原則
2.2.1 無軸螺旋輸送機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)原則
1) 電動機(jī)功率應(yīng)滿足傳送所需的計(jì)算功率(包括無軸螺旋輸送機(jī)水平安裝、15度安裝、30度安裝)。
2) 無軸螺旋輸送機(jī)所需的零部件安裝國家標(biāo)準(zhǔn)。
3) 減速器和電機(jī)因采用合理的連接。
4) 應(yīng)滿足加工精度的要求。
5) 盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用有關(guān)的通用部件。
2.3.2 無軸螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)條件
1、輸送物料為污泥，液狀物體具有無磨琢性。
2、污泥松散系數(shù)=1400kg/。
3、物料阻力系數(shù)=1.5。
4、所設(shè)計(jì)的輸送機(jī)要結(jié)構(gòu)簡單，便于裝卸，檢修。
5、能夠提高加工效率，減輕勞動強(qiáng)度。
6、達(dá)到充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。
3 無軸螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)的方法
3．1 無軸螺旋輸送機(jī)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法
現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是一個(gè)科學(xué)的、理性的、動態(tài)的和計(jì)算機(jī)化的過程。它采用當(dāng)代的技術(shù)手段和方法來提取最合理的數(shù)據(jù)，使設(shè)計(jì)的結(jié)果達(dá)到最優(yōu)。依據(jù)這種方法，首先對設(shè)計(jì)的各種原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，取得有利的信息，得出最經(jīng)濟(jì)合理的參數(shù);然后，在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行各種性態(tài)和指標(biāo)分析，確定出設(shè)計(jì)對象的全部數(shù)據(jù);最后，評價(jià)、測試和診斷設(shè)計(jì)的質(zhì)量及可能出現(xiàn)的問題，并確定出相應(yīng)的對策。
目前，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法己經(jīng)在許多領(lǐng)域得到運(yùn)用。動態(tài)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的核心?？梢哉f，現(xiàn)代設(shè)計(jì)法遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法，它將廣泛應(yīng)用在各個(gè)科技領(lǐng)域。它的發(fā)展和推廣使用，將對我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步起著重要的促進(jìn)作用。
一般設(shè)計(jì)新的產(chǎn)品的話采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，開發(fā)新型號的無軸螺旋輸送機(jī)的話，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是非常有用的，可以減少不必要的麻煩，是設(shè)計(jì)得到簡化，設(shè)計(jì)產(chǎn)品得到優(yōu)化。
3．2 無軸螺旋輸送機(jī)的常規(guī)設(shè)計(jì)方法
目前，我國有兩種定型產(chǎn)品，即LS型和GX型螺旋輸送機(jī)。LS型螺旋輸送機(jī)是GX型螺旋輸送機(jī)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，其所有參數(shù)均等效采用ISO 1050-75及DIN 15261一1986標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)制造遵循ZBJ 81005一88《螺旋輸送機(jī)》(新標(biāo)準(zhǔn)為JB/T 7679-95《螺旋輸送機(jī)》)171。一般無軸螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)是根據(jù)要求、條件等方面下手，算出一些理論值，在根據(jù)螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊，選取標(biāo)準(zhǔn)值，在根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值從中選出最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)，如果不采用標(biāo)準(zhǔn)值的話，應(yīng)采取整值計(jì)算，其他配件應(yīng)盡量取標(biāo)準(zhǔn)值。
圖3.1 無軸螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)
1- 電動機(jī)及減速器 2-機(jī)械密封 3-進(jìn)料口 4-無軸螺旋體
5-支腿 6-蓋板 7-U形槽及保護(hù)襯套 8-出料口
一般設(shè)計(jì)的路線是根據(jù)無軸螺旋輸送機(jī)的輸送量、轉(zhuǎn)速計(jì)算出無軸螺旋體的尺寸，包括無軸螺旋體的直徑、螺距等。根據(jù)扭力和轉(zhuǎn)速選擇合理的電機(jī)，在根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭力和無軸螺旋體的轉(zhuǎn)速選擇合理的減速器。減速器的選擇要考慮扭矩、傳動比。在選擇合理的減速器后還要對軸進(jìn)行校核。進(jìn)料口和出料口的設(shè)計(jì)要考慮物理的。本文采用一般設(shè)計(jì)方法。
總之，無軸螺旋輸送機(jī)的常規(guī)設(shè)計(jì)方法還是以從標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)選用手冊為基準(zhǔn)，在結(jié)合以前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)前需要掌握足夠的設(shè)計(jì)依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，如果不具備足夠的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，即使采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)效果也不會很好。同時(shí)還要強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性。
4 無軸螺旋輸送機(jī)的具體計(jì)算
無軸螺旋輸送機(jī)的具體設(shè)計(jì)包括：①根據(jù)具體輸送要求計(jì)算螺旋直徑，選擇螺旋類型和布置形式。②根據(jù)具體輸送要求計(jì)算螺旋直徑，選擇螺旋類型和布置形式。③計(jì)算輸送功率并依此選擇合適的電動機(jī)和減速器等驅(qū)動裝置。④減速器的軸的校核。⑤根據(jù)設(shè)計(jì)手冊選擇合適參數(shù)確定輸送機(jī)的外形和尺寸。⑥確定無軸螺旋輸送機(jī)長度組合及各節(jié)重量。⑦繪制無軸螺旋輸送系統(tǒng)的總裝圖和部分重要零件圖。⑧對一些重要零件進(jìn)行校核。
4．1 無軸螺旋輸送機(jī)的選型要注意到特點(diǎn)
設(shè)計(jì)無軸螺旋輸送機(jī)系統(tǒng)時(shí)，往往需要考慮下列問題:
1.合理的裝載方式，提出給料裝置和卸料裝置的要求。這樣可以確定一些參數(shù)，可以從設(shè)計(jì)手冊、參考資料中查看。
2.輸送機(jī)線路上輸送機(jī)之間的相互關(guān)系。啟動順序是受料的輸送機(jī)先驅(qū)動，停車順序是給料的輸送先停機(jī)，當(dāng)各螺旋輸送機(jī)的參數(shù)(如長度，驅(qū)動裝置)不同時(shí)，通過這一關(guān)系可以提出啟動時(shí)間和停機(jī)時(shí)間的要求。特別是在安裝角度不同是要注意的，一些參數(shù)與水平安裝是有差別。
3.不能滿足上面的啟動和停機(jī)順序的要求時(shí)，需要考慮在螺旋輸送機(jī)間增設(shè)緩沖倉以提高系統(tǒng)的適應(yīng)能力和系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。這是要對電機(jī)的合理選擇是非常重要的，不然到話無法達(dá)到運(yùn)輸?shù)囊蟆?
4.環(huán)保要求。對于粉塵大的情況，要考慮采用密封輸送或者設(shè)置必要的除塵設(shè)備。這是要對密封裝置、頂蓋等的嚴(yán)格要求。
5.零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及易損件的供貨可能性。這樣盡量減少設(shè)計(jì)的工作量，是使生產(chǎn)容易得到標(biāo)準(zhǔn)化。
6.優(yōu)先采用長距離、大運(yùn)量的螺旋輸送機(jī)。螺旋輸送機(jī)從經(jīng)濟(jì)上和節(jié)省占地面積等方面考慮一般不設(shè)置為多條運(yùn)輸線并行的運(yùn)輸方式(在特別重要的環(huán)節(jié)也有采用并行兩條輸送，其中一條備用)，而都是大多采用多臺螺旋輸送機(jī)串聯(lián)的方式進(jìn)行物料的輸送。當(dāng)中間某螺旋輸送機(jī)發(fā)生故障后，整個(gè)輸送機(jī)線路都將停止運(yùn)輸工作，降低了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。因此，為減少中間環(huán)節(jié)可以用一臺長距離螺旋輸送機(jī)替代多個(gè)短距離螺旋輸送機(jī)。
4．2 物料在無軸螺旋輸送機(jī)里的分析
無軸螺旋輸送機(jī)的這些基本參數(shù)都是影響輸送能力的因素。由于物料在螺旋輸送機(jī)中的運(yùn)動狀況、允許的物料輸送量及速度是由物料特性所決定的，所以輕的、松散的和非磨琢性的物料與重的磨琢性物料相比，可以在U形槽內(nèi)裝得滿一些，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速也可高些。最大推薦軸轉(zhuǎn)速為上極限轉(zhuǎn)速，對于大多數(shù)螺旋輸送機(jī)來說，所選定的螺旋體的工作轉(zhuǎn)速約為最大推薦軸轉(zhuǎn)速的一半。下面來具體的分析這些參數(shù)的確定。
物料在旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)中的運(yùn)動，不隨螺旋體轉(zhuǎn)動，而只在旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片推動下沿螺旋向前移動。物料顆粒在輸送過程中，物料的運(yùn)動由于受旋轉(zhuǎn)螺旋的影響，物料的運(yùn)動并非是單純的沿軸線作直線運(yùn)動，而是在一直復(fù)合運(yùn)動中沿螺旋軸運(yùn)動，是一個(gè)空間運(yùn)動。
當(dāng)螺旋面的升角a在展開的狀態(tài)時(shí)，螺旋線用一條斜直線來表示，則旋轉(zhuǎn)螺旋面作用于半徑為r(離螺旋軸線的距離)處的物料顆粒A上的力為0。由于磨擦的原因，凡的方向與螺旋線的法線方向偏離了OP角。此力可分解為切向分力P，j和法向分力P，如圖4.1所示。
圖4.1 物料顆粒受力分析圖
圖4.1中φ角是由物料對螺旋面的摩擦角P及螺旋表面粗糙程度決定的。對于一般沖壓而成或經(jīng)過很好加工的螺旋面，可以不考慮螺旋表面粗糙程度對v角的影響，此時(shí)可取φ≈α。
物料顆粒A在合力P合的作用下，在料槽中進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動，即具有圓周速度和軸向速度，其合成速度V合，圖4.2表示了其速度的分解
圖4.2 物料顆粒速度分解圖
若螺旋的轉(zhuǎn)數(shù)為n，處于螺旋面上的被研究物料顆粒A的運(yùn)動速度，由圖中三角形ABC可得：
（4－1）
因?yàn)锳B=，所以
V合 =· （4－2）
圓周速度為
V圓 =V合 sin()=· （4－3）
以摩擦系數(shù)代入上式，得：
V圓 =· （4－4）
由于，以及，
因此，將上述各式代入并經(jīng)過換算，便可以求得物料顆粒的圓周速度計(jì)算公式:
V圓 = · （4－5）
式中s-螺旋的螺距(m):n－螺旋的轉(zhuǎn)數(shù)(rpm);r－研究的物料顆粒離軸線的半徑距離(m)；物料與螺旋面的摩擦系數(shù)，。
若使公式V圓 對r求一次導(dǎo)數(shù)，并令其值，便可求出存在V圓 最大值的半徑為
（4－6）
同樣，根據(jù)圖示的速度分解關(guān)系，可得物料顆粒的軸向輸送速度計(jì)算公式：
（4－7）
以摩擦系數(shù)代人上式得：
（4－8）
由于，以及，
因此，將上述各式代人并經(jīng)過換算，便可以求得物料顆粒的軸向速度計(jì)算公式：
（4－9）
從上式可以看出，在一定的轉(zhuǎn)速下螺距s在某一范圍內(nèi)物料可以得到較好的軸向輸送速度，螺距過大或者過小，都會影響物料的軸向速度。
4．3 無軸螺旋輸送機(jī)的葉片的設(shè)計(jì)
4.3.1 無軸螺旋輸送機(jī)的葉片參數(shù)
㈠螺旋的旋向、頭數(shù)與母線
螺旋軸上的螺旋葉片有右旋與左旋兩種，物料的輸送方向是由螺旋的旋向與螺旋軸的轉(zhuǎn)向所確定的。螺旋頭數(shù)可以是單頭、雙頭或三頭的，多頭螺旋主要用于需要完成攪拌及混合作業(yè)的輸送裝置中。螺旋面的母線通常采用垂直于螺旋軸線的直線，采用這種螺旋葉片形式的螺旋稱為標(biāo)準(zhǔn)形式螺旋。
㈡螺旋葉片的形狀
螺旋葉片有實(shí)體式、帶式、葉片式、齒輪式四種形狀，應(yīng)根據(jù)被輸送物料的種類、特性進(jìn)行選用。實(shí)體式螺旋式最常用的形式，適用于流動性好的、干燥的、小顆?；蚍蹱畹奈锪?；帶式螺旋適用于塊狀物料或具有一定粘性的物料；葉片式與齒形式螺旋適用于易壓實(shí)擠緊的物料。
總之，我們選擇水平螺旋輸送機(jī)，實(shí)體式螺旋面的右旋單頭螺旋。具體選擇的無軸螺旋輸送機(jī)，其適用于水平或傾斜的（傾斜角不大于30°）需要連續(xù)地輸送液狀無琢磨性物料的場合，其工作環(huán)境在-20℃～50℃范圍內(nèi)，輸送物料的溫度應(yīng)低于200℃，輸送長度不超過70m。
表 4.1 螺旋輸送量、螺距和轉(zhuǎn)速
螺旋直徑mm
100
150
200
250
315
400
500
630
800
1000
螺距mm
100
150
200
250
315
400
500
630
800
1000
轉(zhuǎn)速r/min
140
112
100
90
80
71
63
50
40
32
輸送量m3/h
2.2
8
14
24
34
64
100
145
208
300
轉(zhuǎn)速r/min
112
90
80
71
63
56
40
32
25
20
輸送量m3/h
1.7
7
12
20
26
52
116
165
250
320
轉(zhuǎn)速r/min
90
71
63
56
50
45
40
32
25
20
輸送量m3/h
1.4
6
10
16
21
41
64
94
130
180
轉(zhuǎn)速r/min
71
50
50
45
40
36
32
25
20
16
輸送量m3/h
1.1
4
7
13
16
34
52
80
110
150
4.3.2 無軸螺旋輸送機(jī)的葉片直徑
I 無軸螺旋葉片直徑
螺旋直徑可初步按下式計(jì)算：
（4－10）
式中 ——輸送能力，t/h；
——物料容量，r/t·m-3；
——物料特性系數(shù)，常用物料的值見下表 4.2；
——填充系數(shù)，見表 4.2；
——傾斜系數(shù)，見表 4.3；
表 4.2 常用物料的填充、特性、綜合系數(shù)
物料的塊度
物理的磨琢性
舉例
填充系數(shù)
K值
A值
粉狀
無磨琢性
面粉、米粉
0.40～0.50
0.0387
86
粉狀
半磨琢性
水泥、石灰
0.30～0.40
0.0415
75
粒狀
半磨琢性
小麥、玉米
0.25～0.30
0.0558
46
粒狀
磨琢性
砂石、化肥
0.20～0.35
0.0632
28
塊狀
無磨琢性
菜餅
0.30～0.35
0.0584
36
塊狀
半磨琢性
煤、礦石
0.15～0.20
0.0795
15
液狀
無磨琢性
面漿、紙漿
0.55～0.60
0.0785
19
液狀
磨琢性
混凝土、建材
0.50～0.55
0.0654
28
表 4.3 傾斜系數(shù)表
傾斜角度
0
5
10
15
20
30
40
50
60
傾斜輸送系數(shù)
1
0.97
0.94
0.92
0.88
0.82
0.76
0.70
0.52
填充系數(shù)
0.5
0.46
0.46
0.42
0.40
0.38
0.36
0.35
0.35
查表得=0.0785、=0.55、C=0.82、=0.5 。螺旋直徑應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)系列，標(biāo)準(zhǔn)系列為：0.100，0.125，0.160，0.200，0.250，0.315，0.400，0.500，0.630，0.800，1.00，1.25……
螺旋體直徑
（4－11）
故
D=0.315m
II 無軸螺旋體螺距
螺距不僅決定著螺旋的升角，還決定著在一定填充系數(shù)下物料運(yùn)行的滑移面，所以螺距的大小直接影響著物料輸送過程。最大螺距應(yīng)滿足下列兩個(gè)條件:
要考慮螺旋面與物料的摩擦關(guān)系以及速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系兩個(gè)條件，來確定最合理的螺距尺寸。
物料顆粒在螺旋面軸向方向上的作用力為為了, 則必須滿足條件。在最小半徑處的螺旋升角是最大的，輸送方向的作用力最小。根據(jù)這個(gè)條件，最大的許用螺距值，由下式確定：
（4－12）
若以(D----螺旋的外徑)代人上式，則得
（4－13）
另外，在確定最大的許用螺距時(shí)，必須滿足的第二個(gè)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)上的，即應(yīng)使物料顆粒具有盡可能大的軸向輸送速度，同時(shí)又使螺旋面上各點(diǎn)的軸向輸送速度大于圓周速度。螺距的大小將影響速度各分量的分布。當(dāng)螺距增加時(shí)，雖然軸向輸送速度增大，但是會出現(xiàn)圓周速度不恰當(dāng)?shù)姆植记闆r;相反，當(dāng)螺距較小時(shí)，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)在螺旋圓周處的的條件：
（4－14）
即
（4－15）
可得出
（4－16）
所以，s需要滿足，和兩個(gè)條件。
物料的摩擦系數(shù)同物料在料槽里的運(yùn)動取向、運(yùn)動速度、物料的尺寸、濕度以及螺旋葉片材料及表面狀態(tài)等有關(guān)。輸送物料的摩擦系數(shù)可參考連續(xù)運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)手冊。
通常可按下式計(jì)算螺距:
對于標(biāo)準(zhǔn)的螺旋輸送機(jī)，k值一般取為0.8～1。當(dāng)傾斜布置或輸送物料流動性較差時(shí)，:當(dāng)水平布置，可取k值等于0.8～1。
故螺距
（4－17）
III 無軸螺旋體螺旋直徑
螺旋軸徑的大小與螺距有關(guān)，因?yàn)閮烧吖餐瑳Q定了螺旋葉片的升角，也就決定了物料的滑移方向及速度分布，所以應(yīng)從考慮螺旋面與物料的摩擦關(guān)系以及速度各分量的適當(dāng)分布來確定最合理的軸徑與螺距之間的關(guān)系。
圖 4.3 螺旋葉片受力分析
從上圖可以看出，物料在螺旋面上軸向受力分量
（為螺旋升角） （4－18）
式中: a角是由物料對螺旋面的摩擦角P以及螺旋表面粗糙程度決定的。對于一般熱壓或用冷扎鋼板拉制的螺旋片表面，可以忽略螺旋葉面粗糙程度對9)角的影響，此時(shí)可認(rèn)為。
所以 （4－19）
因?yàn)槁菪莂在葉片根部最大，此處的輸送方向(軸向)作用力最小。d與s應(yīng)滿足關(guān)系之一是，即。將帶入上式并整理得出：
（4－20）
確定最小軸徑還應(yīng)滿足的第二個(gè)條件是物料具有盡可能大的軸向速度，同時(shí)螺旋面上各點(diǎn)的軸向速度大于圓周速度。
圓周速度和軸向速度分別為:
（4－21）
（4－22）
要使得螺旋面在葉片根部的軸向速度大于圓周速度，得出
（4－23）
根據(jù)上式計(jì)算，當(dāng)取0.3，s=(0.8-1)D時(shí)，d(0.47-0.59)D; 當(dāng)u值增加時(shí)，還增加，也就是說，根據(jù)上式計(jì)算得出的軸徑相當(dāng)大，這勢必降低有效輸送截面。為了保證足夠的有效輸送截面從而保證輸送能力，就得加大結(jié)構(gòu)，使得輸送機(jī)結(jié)構(gòu)粗大笨重，成本提高。所以，螺旋軸徑與螺距的關(guān)系應(yīng)是輸送功能與結(jié)構(gòu)的綜合。在能夠滿足輸送要求的前提下，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊。由于這種場合使用的輸送機(jī)填充系數(shù)較低，只要保證靠近葉片外側(cè)的物料具有較大的軸向速度，且軸向速度大于圓周速度即可。
當(dāng)傾斜布置時(shí)：
螺旋軸直徑
，取100mm （4－24）
分鐘的理論出水量為：
（4－25）
由此得出螺旋葉片的厚度
（4－26）
IV 無軸螺旋體螺旋升角
在中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角。螺旋升角是決定輸送到快慢的一大重要因素，螺旋升角度合理選擇是非常重要的。
螺旋角；
（4－27）
4．4 無軸螺旋輸送機(jī)的功率計(jì)算
無軸螺旋輸送機(jī)的驅(qū)動功率，是用于克服在物料輸送過程中的各種阻力所消耗的能量，主要包括以下幾個(gè)部分：
（4－28）
公式中—物料與機(jī)體內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生的功率損耗；
—物料與螺旋葉片摩擦產(chǎn)生的功率損耗；
—傾斜輸送時(shí)產(chǎn)生的功率損耗；
—空載時(shí)軸承處摩擦產(chǎn)生的功率損耗；
—承載時(shí)軸承處磨擦產(chǎn)生的功率損耗；
—物料顆粒相對運(yùn)動產(chǎn)生的功率損耗；
I 物料與料槽間摩擦消耗的功率
（4－29）
式中，－單位長度物料對料槽的壓力，N/m；
－物料對料槽的摩擦系數(shù)，取0.6；
－輸送長度，m；
－物料沿軸向運(yùn)行的速度，m/s；
－輸送角，向上輸送取正值；
（4－30）
為物料對機(jī)體內(nèi)壁底部線壓力，與側(cè)壁線壓力的總和，即
＝+ （4－31）
線壓力與機(jī)體形狀和填充率有關(guān)，填充率，填充率較低；
則 （4－32）
線載荷
（4－33）
側(cè)壓系數(shù)
（4－34）
－裝滿系數(shù)，取0.33
將代入得物料面所對應(yīng)的圓心角
影響系數(shù)
（4－35）
物料與料槽間摩擦消耗的功率
（4－36）
II 物料與葉片間摩擦消耗的功率
（4－37）
式中，－螺旋升角，－傾角， 2－傾斜時(shí)物料對料槽的摩擦系數(shù)，取0.5；
III 空載時(shí)軸承處摩擦消耗的功率
（4－38）
式中，G－螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)動部分重力，N，取1800
－軸承摩擦系數(shù)，取1.5
－軸承的切向速度，m/s
d-徑向軸承平均直徑，㎜
IV 向上傾斜輸送時(shí)，提升物料所消耗的功率
（4－39）
V 載荷作用在軸承處產(chǎn)生的摩擦所消耗的功率
（4－40）
輸送機(jī)所需軸功率
（4－41）
式中，－修正系數(shù)，取1.4
（4－42）
（4－43）
電動機(jī)的驅(qū)動功率按下式計(jì)算：
（4－44）
式中：——功率備用系數(shù)，根據(jù)滿足起動的要求及電動機(jī)的啟動能力值在1.1～1.4范圍內(nèi)選取。
——驅(qū)動裝置總傳動效率，對于蝸桿減速器可取0.75。
取=1.3，=0.75
（4－45）
5 蝸輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核
5．1 蝸輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
蝸桿的傳動比，蝸桿為下置式：
故電動機(jī)可取轉(zhuǎn)速范圍為，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750r/min，所以選型號Y160L-8，滿載轉(zhuǎn)速為720r/min。其主要技術(shù)參數(shù)見下表 5.1。
表 5.1 Y160L-8的技術(shù)參數(shù)
型號
功率（kW）
轉(zhuǎn)速
（）
效率
（％）
功率因數(shù)
）
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩
堵轉(zhuǎn)電流
最大轉(zhuǎn)矩
額定轉(zhuǎn)矩
額定電流
額定轉(zhuǎn)矩
Y160L-8
7.5
720
86
0.75
2.0
5.5
2.0
總傳動比:
（5－1）
蝸桿采用45鋼，表面硬度45HRC以上，蝸輪材料采用ZCuSn1091，砂型鑄造。
⑴ 許用接觸應(yīng)力
（5－2）
式中，t－工作壽命，h，取180000
根據(jù)N由簡明機(jī)械手冊圖6-5-56查得 =1.1.許用接觸應(yīng)力=··=220×0.87×1.1=210.54MPA
由圖6-5-55查得=0.87
⑵ 計(jì)算渦輪輸出轉(zhuǎn)矩 T2
（5－3）
⑶ 計(jì)算渦輪蝸桿的中心距a
使用系數(shù):查表6-6-51得
彈性系數(shù)：根據(jù)蝸輪副材料查表6-6-55得，
（5－4）
壽命系數(shù)：
（5－5）
接觸系數(shù)：由曲線圖表6-6-67得：
接觸疲勞極限：由表6-5-67得：
解除疲勞安全系數(shù)
中心距：
（5－6）
取a＝220mm
⑷ 蝸桿尺寸
蝸桿頭數(shù)：
蝸輪齒數(shù)：
（5－7）
模數(shù)：
，取m＝5 （5－8）
分度圓直徑：
查表 5.2取標(biāo)準(zhǔn)值
表 5.2 普通圓柱蝸桿傳動的m和d1搭配值
m(mm)
d1(mm)
m(mm)
d1(mm)
m(mm)
d1(mm)
m(mm)
d1(mm)
1
18
2.5
(22.4)
4
40
6.3
(80)
1.25
20
28
(50)
112
22.4
（35.5）
71
8
（63）
1.6
20
45
5
(40)
80
28