鋼珠分選機的設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 設(shè)計 1： 1459919609 2： 1969043202 學(xué) 院： 專 業(yè)： 題 目： 鋼珠分選機的設(shè)計 指導(dǎo)教師： 職稱 : 職稱 : 20**年 **月 **日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 鋼球分選機設(shè)計 摘要： 本次設(shè)計對鋼球分選機進行了較全面的論述。首先，介紹了鋼球分選機的發(fā)展現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)類型，并指出了市場上現(xiàn)有鋼球分選機的優(yōu)點和缺點；其次，分析了鋼珠分選機的主要參數(shù)對其使用性能和輸送能力的影響，以及工作過程中的鋼球分選機的運動狀態(tài)和受力情況；最后，根據(jù)鋼球分選機的工作原理和設(shè)計任務(wù)書的要求獨立設(shè)計一臺鋼球分選機。 本次設(shè)計根據(jù)螺桿結(jié)構(gòu)、輸送量和輸送路程設(shè)計出螺旋直徑，計算出了分選功率并根據(jù)該功率選擇了電動機、減速器和聯(lián)軸器等，較好地解決了設(shè)計參數(shù) 的選擇和確定等問題，避免了以往只能依靠經(jīng)驗做設(shè)計時出現(xiàn)的各種不合理情況。 本次設(shè)計還對鋼球分選機的正確安裝、正常使用和平時保養(yǎng)等進行了說明，整個設(shè)計綜合運用了機械設(shè)計和制造方面的知識，對今后的學(xué)習(xí)和工作都有實際指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞： 鋼球分選機；螺旋輸送；設(shè)計 充值后就可以下載此設(shè)計說明書。全套資料包含有相應(yīng)的明書（附帶：外文翻譯）和 紙（共計 5 張圖紙）。需要全套資料的朋友請 加 1： 1459919609 或 2：1969043202， 需要其他設(shè)計題目直接聯(lián)系?。?！ 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 of of of of of on of of to of of a to of to of a to of as do on of of of 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 目 錄 1 概述 …………………………………………………………………………… ..… 1 球分選機的發(fā)展現(xiàn)狀 …………………………………………………… 1 球分選機的基本類型及原理 …………………………………………… 2 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 …………………………………………………………… .次設(shè)計的構(gòu)想 …………………………………………………………… 5 次設(shè)計的依據(jù)和原則 …………………………………………………… 6 次設(shè)計的特點 …………………………………………………………… 6 3 輸送螺桿的相關(guān)設(shè)計 ………………………………………………………… 送螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………… 7 送螺桿的速度分析 …………………………………………………… .送螺桿的輸送量計算 ………………………………………………… . 系統(tǒng)傳動比的分配 …………………………………………………………… 17 動裝置的總傳動比 …………………………………………………… .動裝置各級傳動比的分配 …………………………………………… . 系統(tǒng)動力部分的設(shè)計 ……………………………………………………… ..動機的選用及功率計算 ……………………………………………… .速器的選用 …………………………………………………………… .承的選用及校核 ……………………………………………………… . 帶輪的設(shè)計與 V 帶的選用 ……………………………………… …… . 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計 ……………………………………………………… ..身的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………… .的選用 ………………………………………………………………… 30 、出料口的位置 ………………………………………………………… 31 統(tǒng)的技術(shù)要求和操作規(guī)范 …………………………………………… . 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 7 主傳動系統(tǒng)的潤滑 …………………………………………………………… 34 參考文獻 ……………………………………………………… ………………… ..辭 ………………………………………………………………………………… 錄 …………………………………………………………………………… ..… .. 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 隨著我國精密制造技術(shù)的不斷發(fā)展， 鋼球已廣泛應(yīng)用于滾動軸承、滾珠絲桿 等精密傳動部件中。鋼球的生產(chǎn)也已經(jīng) 實現(xiàn)了高精度、大批量的生產(chǎn)模式。但 是由于生產(chǎn)過程中存在的加工誤差及各 項加工環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的其它誤差，即使在 使用同一批次生產(chǎn)出來的鋼球時，也需 要進行篩選（篩選出尺寸一致的鋼 球以供使用）。然而，在大多數(shù)情況下，這些篩選工作都是由人工完成的，勞動強度太大、誤差率較高。并且，隨著我國民營制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，鋼球的生產(chǎn)已經(jīng)基本轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)規(guī)模鉸小、生產(chǎn)成本較低，生產(chǎn)靈活性較大的各種小型機械制造企業(yè)。 為了降低工人的勞動強度，提高鋼球的分選精度和分選效率，并考慮到這些小工廠的生產(chǎn)條件簡陋，廠房空間小，生產(chǎn)資料單一等特點，根據(jù)需要設(shè)計小體積、低功率、操作簡單的電動鋼球分選機（主要是根據(jù)直徑將鋼球進行分類存儲）對這些小型機械制造企業(yè)具有非常積極的意義。 1 概述 球分選機的發(fā)展現(xiàn)狀 經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的分選技術(shù)，大致可以分為三類： 1） 空氣分選法 利用平風(fēng)或者旋風(fēng)的風(fēng)能使物料逐級分層，再收集到不同的裝置中。 2） 重力分選法 利用物料本身的重力使物料逐級分層，再收集到不同的裝置中?，F(xiàn)在常見的有干式重力分選法和濕式重力分選法兩種。 3） 篩分法 篩分是將顆?；蚍垠w物料通過一層或幾層帶孔的篩面，使物料按寬度或厚度分成若干個粒級的過程。每一層篩面都可以將物料分成篩下物（也稱篩過物）和篩上物（也稱篩余物）兩部分。 隨著各種新科學(xué)、新技術(shù)的發(fā)展，還出現(xiàn)了利用光電傳感 器檢測物料的尺寸，外形等因素的光電式尺寸分選機。 球分選機的基本類型及原理 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 考慮到鋼球的質(zhì)量和外形等特點，以及小型機械制造企業(yè)的現(xiàn)有條件，市場上出現(xiàn)的鋼球分選機械大多采用的是篩分原理。靜止傾斜篩面、往復(fù)運動篩面、高速振動篩面、平面回轉(zhuǎn)篩面和滾動旋轉(zhuǎn)篩面等。 圖 篩面運動形式 經(jīng)過多年的發(fā)展和改進，鋼球篩分機械逐漸形成了以下幾種類型： 1） 溜槽：利用溜槽分選鋼球，是一種最簡單的分選鋼球的辦法。當(dāng)鋼球沿溜槽向下滾動時，完整的鋼球 落得較遠(yuǎn)，磨損后不完整的鋼球下落較近，這樣就可將不能再用的碎球剔除。溜槽的角度，必須選擇恰當(dāng)，一般在 12~15°之間，過大或過小都會影響分選效果。利用溜槽并不能將大小球完全分離。。 2） 回轉(zhuǎn)式鋼球分選機：主要利用轉(zhuǎn)動篩和固定篩交叉程度不同所形成的出口大小來分選鋼球。如轉(zhuǎn)動篩和固定篩完全重合，出口開度最大（圖 a）；首尾交接時，出口閉合（圖 b）。分選時，先將出口調(diào)至最小，然后再逐步增大。 圖 臥式回轉(zhuǎn)式鋼球分選機 這種分選機，可以將不同規(guī)格的鋼球完全分離，只是每次調(diào)節(jié)出口 開度時都 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 必須停機調(diào)整，而且當(dāng)機內(nèi)大鋼球存有一定量的時候，必須將出口調(diào)至最大，卸出鋼球后，再重新裝球進行分選。 如圖 照不同孔徑篩筒的排列，篩筒有并列式、串列式和同軸式三種結(jié)構(gòu)。 圖 篩筒排列形式 并列式組合將篩孔規(guī)格不同的幾個篩筒按篩孔大小依次順序排列。每段篩筒的長度較大，篩理路程較長，鋼球有更多且同樣多的機會被篩孔度量。為節(jié)省占地面積，篩筒間可作垂直方向的排列。各段篩理能力均衡，適宜于粒徑分布較為均勻的鋼球的篩分。 串列式組合將篩筒分成多段，篩孔由小到大，各段 長度較短，篩理路程短，鋼球不能得到充分篩理，影響篩選效率。適宜于小顆粒含量較多的鋼球的篩分。 同軸式組合將具有不同篩孔和筒徑的篩筒由內(nèi)向外排列，結(jié)構(gòu)緊湊，但流量最大的內(nèi)篩筒直徑最小，篩理能力低，而且同一粒度的顆粒因穿過上一級篩孔的位置不同而不具有同樣的篩理路程，故適宜于大顆粒較少鋼球的分選。 有些機型采用棱柱面篩筒，與圓柱面篩筒相比，鋼球的流動狀態(tài)更有利于篩理，但結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜，且工作時平穩(wěn)性較差。 3） 立式回轉(zhuǎn)鋼球分選機：主要利用不同篩孔大小的幾層篩板進行分選。這種分選機具有結(jié)構(gòu)緊湊、物料提升次數(shù)少、篩面 利用率高和操作管理較方便等特點，只是篩板的篩孔大小是固定的，在 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 分選多種規(guī)格鋼球時，需更換篩板。 立式回轉(zhuǎn)鋼球分選機結(jié)構(gòu)如圖 示。利用大小鋼球自動分級的特性， 使直徑不同的鋼球在篩面上充分分層， 并配備大小適當(dāng)?shù)暮Y孔，使底層小鋼球 及時分出，從而達到大小鋼球分離的目 的。立式回轉(zhuǎn)鋼球分選機由進料裝置、 篩體、偏心回轉(zhuǎn)機構(gòu)和篩面角度調(diào)節(jié)機 構(gòu)等部件組成。篩體的固定方式分支撐 式和懸吊式兩類。 圖 立式回轉(zhuǎn)鋼球分選機 4） 分級漏板：分級漏板和立 式回轉(zhuǎn)分選機很相似，只是它固定不動，像溜槽一樣利用漏板所具有的斜度使漏板上的鋼球沿出球口卸出。分級漏板，容易制造，又不需要動力，分級效果也好。 5） 振動篩：振動篩是應(yīng)用最廣泛的篩選設(shè)備。主要由進料裝置，篩體，振動裝置和機架組成。 進料裝置由進料斗和流量控制活門構(gòu)成，其作用是保證供料穩(wěn)定并沿篩面均勻分布，提高篩分效率。進料量可以調(diào)節(jié)。流量控制活門有喂料輥和壓力門兩種結(jié)構(gòu)。喂料輥進料裝置喂料均勻，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般在篩面較寬是才采用。壓力門結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，篩選設(shè)備多采用重錘式壓力門。 篩體是振動篩的主要工作 部件，它由篩框、篩面、篩面清理裝置、吊桿、隔振機構(gòu)等組成。篩體內(nèi)通常設(shè)多層篩面，因篩孔較小而易造成堵塞，為保證篩選效率，設(shè)置有篩面清理裝置，圖示振動篩采用的是橡膠材質(zhì)的振球。 隔振裝置用來降低篩體的振動。篩體的工作效率一般在超共振頻率區(qū)，在啟動或停機過程中需要經(jīng)過共振區(qū)。常用的隔振裝置有彈簧式和橡膠緩沖器。 這種振動篩的篩面作往復(fù)運動，因物料只是在篩面上滑動，故適宜于流動性較好的散粒體物料的分選。 通過以上的研究，我們發(fā)現(xiàn)，篩分機械主要由進料裝置，篩體，收集裝置和機架組成。篩體是篩分機械的主要工作構(gòu)件。篩體 多為平面結(jié)構(gòu)，少數(shù)為柱面（圓柱面或棱柱面）結(jié)構(gòu)。按照制造工藝不同，篩體有沖孔篩、編織篩、柵篩等 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 多種類型。 為保障篩分過程的正常進行，鋼球與篩面應(yīng)保持足夠的接觸時間，以便于篩孔度量鋼球，同時物料與篩面之間應(yīng)形成相對運動，促使小于篩孔的鋼球穿過篩孔。鋼球在篩面上最大可能移動距離（稱為篩程）越長，篩分效率越高；鋼球沿篩面運動速度越快，越不易穿過篩孔，篩分效率越低；鋼球沿垂直于篩面的運動速度越大，小鋼球越易穿過篩孔，但動力消耗也相應(yīng)增大。 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 次設(shè)計的構(gòu)想 在對任務(wù)書充分研究理解和對以上 各種類型的鋼球分選機進行充分認(rèn)識后，本次設(shè)計提出了螺旋式鋼球分選機的構(gòu)想，該類型鋼球分選機屬于連續(xù)作業(yè)型，如圖 示，主要由螺桿、料斗、上蓋、底座、傳動裝置、鋼球收集器及機架組成。 鋼球分選機的主要部件為輸送螺桿和四個與鋼球直徑相匹配的分選槽。輸送螺桿由兩端的軸承支承在底座上，作旋轉(zhuǎn)運動。 在螺桿的上方，設(shè)有上蓋，在其下部， 底座通過螺栓與上蓋聯(lián)接，底座底部開有四條分選槽 。 12345 67891011圖 鋼球分選機 工作時，鋼球由料斗進入螺桿的螺旋槽，在螺桿的推動下沿溜槽滑動，當(dāng)鋼 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 球的直徑小于分選槽的寬度時，既從分選槽中落入收集器中，從而實現(xiàn)對直徑為581012四類鋼球進行分選。分選速度可以通過調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)速來設(shè)定。 該分選設(shè)備設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)鋼球在固定速度下進行分選。由于機體下部為密封體，作業(yè)時避免了灰塵飛揚，可顯著地改善工人的作業(yè)環(huán)境，降低工人的勞動強度，大大提高分選效率，同時也提高了分選質(zhì)量。 次設(shè)計的依據(jù)和原則 為了保證設(shè)計出來 的鋼球分選機能夠完全滿足任務(wù)書的要求，我們應(yīng)該充分考慮該設(shè)備所需要具備的測量范圍、分組間隔、分組數(shù)、分選效率、分選精度等技術(shù)參數(shù)。 螺旋輸送器的結(jié)構(gòu)尺寸是由所設(shè)計的鋼球分選機的分選精度和分選效率決定的。在本次設(shè)計中，需要確定的結(jié)構(gòu)尺寸主要有分選槽的寬度、螺旋軸直徑、螺旋葉片直徑、螺距及螺旋軸的轉(zhuǎn)速等，這些主要尺寸的確定直接影響鋼球分選的精度和效率，正確地確定這些主要參數(shù)是整個設(shè)計的起點，。 螺旋軸葉片直徑越大或者螺距越大時，每個螺旋槽攜帶的鋼球就越多，慣性就越大，還有可能出現(xiàn)鋼球累積分層的現(xiàn)象，使得位于內(nèi)層 的鋼球得不到分選。從而降低了鋼球分選的效率，且增大了鋼球的分選誤差。 螺旋軸葉片直徑過小或節(jié)距過小時，螺桿的輸送能力變小，分選效率降低。此外，節(jié)距過小，還會導(dǎo)致鋼球在輸送過程中因受到擠壓而產(chǎn)生變形，使螺桿對鋼球的適應(yīng)性變差，從而進一步降低了分選的效率和精度。 因此，合理地確定螺旋葉片的直徑和螺距，可以有效地提高鋼球分選機的分選效率和分選精度。 次設(shè)計的特點 本次設(shè)計充分考慮了現(xiàn)有分選機械的缺點與不足，控制了鋼球在分選機中運動路徑和運動速度，盡最大的可能保證了每一個鋼球都能最多次數(shù)地被分選槽度量，從 而保證了鋼球的分選精度和分選質(zhì)量。 該鋼球分選機還具有結(jié)構(gòu)簡單、橫截面尺寸小、密封性好、工作可靠、制造成本低、單位功率較大、維修簡便等優(yōu)點。 同時，采用螺桿作為鋼球的運載體，推動鋼球在筒體內(nèi)沿螺旋槽運動，大大縮短了分選槽的軸向尺寸，提高了空間利 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 用率。 3 輸送螺桿的相關(guān)設(shè)計 送螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 螺桿是一種不具有撓性牽引性質(zhì)的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和物流運輸不可缺少的重要機械結(jié)構(gòu)之一。它的廣泛應(yīng)用對于提高勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)物料輸送過程的機械化和自動化，都具有重要的現(xiàn)實意義。 送螺桿的結(jié)構(gòu)和特 點 螺桿是常用的輸送機構(gòu)之一，具有如下特點：結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜；維護容易，操作安全；輸送空間密閉，物料損耗少；外形尺寸矮小，布置緊湊，便于多點裝料與卸料等。適于輸送各種松散的粉粒狀、小塊狀以及某些黏性不大的物料。 本次設(shè)計中，螺桿主要用于鋼球的排列和輸送，其結(jié)構(gòu)如圖 示。擬采用實體螺旋葉片、等螺距的單頭普通螺桿。。螺桿通過軸承安裝在底座兩端軸承座上，螺桿一端的軸頭與驅(qū)動裝置相聯(lián)，在上蓋和底座圍成的圓筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)。上蓋頂部設(shè)有料斗和進料口，底座底部設(shè)有分選槽和出料口。 圖 輸送螺桿的結(jié)構(gòu) 其工作原理是：鋼球從進料口加入，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，鋼球受到螺旋葉片法向推力的作用，該推力的徑向分力和葉片對鋼球的摩擦力，帶著物料繞軸轉(zhuǎn)動，但 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 由于本身的重力和料槽的摩擦力的作用，鋼球才不與螺旋葉片一起旋轉(zhuǎn)，而是在葉片法向推力的軸向分力的作用下，沿著分選槽軸向移動 送螺桿的基本參數(shù) （ 1） 設(shè)計參數(shù)的選取 1) 輸送物料：鋼球，無磨琢性和腐蝕性。 2) 輸送量 Q：正常工況設(shè)計要求 8000 kg/d，最大輸送量按 10000 kg/d 設(shè)計，每天操作時間按 8 h 計算時，輸送量 250 kg/h。 3) 物料的表觀密度 ? 為 7.9 t/ 4) 輸送溫度：常溫。 5) 輸送長度 650 6) 輸送高度 160 （ 2） 螺桿直徑與轉(zhuǎn)速的確定 本次設(shè)計擬采用普通單線螺紋螺桿，其螺紋牙型為等邊三角形，牙型角60? ?? ，該類型螺紋牙根部允許有較大的圓角，以減小應(yīng)力集中。，承受沖擊、振動和變載荷的性能較好。 圖 輸送螺桿截面 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 通過以上分析，可得： 14 54s 5x ??? （ 3 t a n 1 5 ( 1 4 ) 1 8? ? ? （ 3 螺旋軸直徑的大小與螺距有關(guān)，因為兩者共同決定了螺旋葉片的升角，也就決定了鋼球的滑移方向及速度分布，所以應(yīng)從考慮螺旋面與鋼球的摩擦關(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。 根據(jù)鋼球的運動分析，要保證鋼球在料槽中的軸向移動，螺旋軸徑處的軸向速度1，即螺旋內(nèi)升角 2 /2? ? ???（ 3 又因為 f? ? ， ? ，所以螺距與軸徑之間關(guān)系必須滿足的條件之一是： （ 3 實踐證明，對大多數(shù)螺旋輸送機，一般其螺旋體的結(jié)構(gòu)均能滿足第一個條件要求但對螺旋體直 徑較?。ɡ?D=100螺旋輸送機，其2?不一定能滿足第一個條件的要求，因而在確定較小直徑螺旋體的 S和 須進行這項驗算工作。 軸徑與螺距的關(guān)系還應(yīng)滿足的第二個條件是：螺旋軸徑處的軸向速度112由式（ 3理可得： 11 f ??? ? （ 3 根據(jù)式（ 3算，當(dāng) f 取 S=()D 時， ( 0 . 4 7 ~ 0 . 5 9 )；當(dāng)d/就是說，根據(jù)式（ 3算得出的軸徑相當(dāng)大，這勢必降低有效輸送截面。為保證足夠有效的輸送截面從而保證輸送能力，就得加大結(jié)構(gòu)，使得輸送機結(jié)構(gòu)粗大笨重，成本增加。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)的關(guān)系，在滿足輸送要求的前提下盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊。由于螺旋輸送機的填充系數(shù)較低，只要保證靠近葉片外側(cè)的物 料就有較大的軸向速 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 度，且軸向速度大于圓周速度即可。 一般軸徑的計算公式為： d=( (3為了使鋼球在螺旋槽中移動時，呈單層排列 ,達到較好的輸送密封度。應(yīng)讓螺旋槽的深度盡量與鋼球的直徑相匹配。故選取螺旋軸的直徑為 100d? 螺旋葉片的直徑為 160D? 螺旋葉片的直徑通常制成標(biāo)準(zhǔn)系列， D=100、 120、 150、 200、 250、 300、 400、500和 600前發(fā)展到 D=1000大可達 1250限制規(guī)格過多過亂，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在系統(tǒng)研究、試驗的基礎(chǔ)上制訂了標(biāo)準(zhǔn)草案，規(guī)定螺旋直徑采用 筒體內(nèi)徑應(yīng)稍大于螺旋葉片直徑，兩者之間有一定間隙，此間隙應(yīng)越小越好，因為在輸送過程中，鋼球可能從間隙穿過，這樣就會降低分選精度。本次設(shè)計中筒體擬采用鑄造，筒體內(nèi)徑取 ' 170D ? 即筒體與螺旋葉片的單邊間隙為 5 （ 3） 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)下鋼球運行的滑移面，所以螺距的大小直接影響著物料輸送過程。輸送量 一定時，螺距改變，鋼球運動的滑移面隨著改變，這將導(dǎo)致物料運動速度分布的變化。通常螺距應(yīng)滿足下列兩個條件：即考慮螺旋面與鋼球的摩擦關(guān)系以及速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系兩個條件，來確定最合理的螺距尺寸。 從圖 2可知，鋼球顆粒 M 所受螺旋面在軸向的作用力c o s ( ) c o s ( ) P? ? ? ?? ? ? ? （ 3 為使 0必須滿足 /2? ? ???，因為在2的 ? 最大（ 以許用螺距可由下式求得： m a x m a xt a n ( / 2 ) /S d S d f? ? ? ?? ? ?或（ 3 若令1 /k d D?，則 m a x 1 /S k D f??（ 3 式中， f —— 鋼球與葉片間的摩擦系數(shù)；1k—— 螺旋軸直徑系數(shù)，1k= 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 另外，螺距的大小將影響速度各分量的分布。當(dāng)螺距增加時，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，速度各分量分布情況較好，但是軸向 輸送速度卻較小。當(dāng)確定最大的許用螺距時，必須滿足的第二個條件是建立在使鋼球顆粒具有最合理的速度各分量間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，即應(yīng)使鋼球顆粒具有盡可能大的軸向輸送速度，同時又使螺旋面上各點的軸向輸送速度大于圓周速度。即21由此可得： 22/ 2 1 / 26 0 1 ( / 2 ) 6 0 1 ( / 2 )S n f S r S n f S rS r S r??????? （ 3 整理得： 2 t a n ( / 4 )???，因此在 2處（在螺旋 外徑處），故可將上式寫成： m a x' 2 t a n ( / 4 )? ???（ 3 所以螺距 m a x 1m a x/' 2 t a n ( / 4 )S k D ? ???????鋼球的摩擦系數(shù)同物料在料槽里的運動取向、運動速度、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)。輸送鋼球的摩擦系數(shù)可參考連續(xù)運輸機設(shè)計手冊。 通?？砂聪率接嬎懵菥啵? 1S 11） （ 3 對于標(biāo)準(zhǔn)的輸送螺桿，通常有1K=傾斜布置或輸送鋼球流動性較差時1 ；當(dāng)水平布置時，1K= 為了便于鋼球靈活移動，及出料口的均勻布置，選取螺距為 60 紋升角2a r c t a n 8 . 4?? ? ?。 送螺桿的速度分析 桿的受力和軸向速度分析 在輸送過程中，由于受旋轉(zhuǎn)螺旋的影響，鋼球的運動并非是單純的沿軸線作直線運動，而是沿螺旋軸作一個復(fù)合的空間曲線運動。設(shè)螺桿為標(biāo)準(zhǔn)的等螺距、等直徑、螺旋面升角為 ? 的單頭螺旋。當(dāng)螺旋面的升角 ? 一定時，在展開狀態(tài)時 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 的螺旋線可以用一條斜直線來表示。下面以距離螺旋軸線 r 處的鋼球顆粒 對象，進行運動分析（圖 螺桿旋轉(zhuǎn)時，螺旋面作用在鋼球顆粒 M 上的力為 P，由于鋼球與葉片的摩擦關(guān)系， 角。 ? 角的大小由鋼球?qū)β菪? 面的摩擦角 ? 及螺旋面的表面粗糙程度決定，對于車削處的螺旋面，可忽略其表面粗糙程度對 ? 角的影響，即認(rèn)為 ? =? 。 P 力可分解為法向分力 2。鋼球顆粒 M 在 P 力的作用下，在料槽中進行著一個復(fù)合運動，既沿軸向移動，又沿徑向旋轉(zhuǎn)，如圖 有軸向速度 有圓周速度 合速度為 V。 圖 物料受力分析 圖 鋼球運動速度分析 當(dāng)螺旋體以角速度 ? 繞軸回轉(zhuǎn)時，距離螺旋葉片任意半徑 點鋼球顆粒 M 的運動速度可由速度三角形求解。葉片上 O 點的線速度 牽連運動的速度，可用矢量 示，方向為沿 O 點回轉(zhuǎn)的切線方向；鋼球顆 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 粒 M 相對于螺旋面的相對滑動速度，平行于 O 點的螺旋線切線方向，可用矢量示。若不考慮葉片摩擦，則鋼球顆粒 M 絕對運動的速度 點的法線方向，可用矢量 示。由于鋼球與葉片有摩擦，鋼球顆粒 M 自 O 點的運動速度 。對 可得到鋼球顆粒自 1圓周速度 中， 根據(jù)鋼球顆粒 M 運動速度圖的分析，可得到鋼球軸向移動的速度為： 1 c o s ( )???（ 3 由于1 / co ?，0 ?10s i n c o s ( )c o ?????（ 3 而0 2 6 0 2 t a n 6 0 t a n ? ? ? ?? ? ?由于 2c o s 1 / 1 ( / 2 ) t a n / 2S r S r? ? ? ?? ? ?， 所以（ 3又可寫成： 1 21 / 26 0 1 ( / 2 )S n fS r???? ? （ 3 同理可得圓周速度： 2 2/26 0 1 ( / 2 )S n f S r???? ? （ 3 式中， S — 螺旋螺距（ n — 螺旋轉(zhuǎn)速（ r/ f — 鋼球與葉片間的摩擦系數(shù)， ? ， ? 為葉片與鋼球的摩擦角（ ? ）； ? — 螺旋面升角（ ? ）。 查表可得，鋼球與葉片間的摩擦系數(shù) ? = 解之得： 2V=84.8 mm/s 則聯(lián)立（ 3 3 3解之得： n =100 r/ 1V =89.8 mm/s 由式（ 3式（ 3可得 出鋼球在料槽內(nèi)軸向移動速度 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 度 r 而變化的曲線圖（圖 4）。由圖 4 可見， 螺旋軸后隨半徑的增加而減小，因此，鋼球在螺旋內(nèi)的移動過程中要產(chǎn)生相對滑動， 隨半徑的增加而增加?？梢姡拷菪S的鋼球的 之，靠近螺旋外側(cè)的鋼球的 2小。這將使內(nèi)層鋼球較容易隨螺旋軸轉(zhuǎn)動，因而產(chǎn)生一個附加的鋼球流。螺旋在一定的轉(zhuǎn)數(shù)之前，這種附加的鋼球流對物料運動的影響并不顯著。但是，當(dāng)超過一定的轉(zhuǎn)數(shù)時，鋼球就會產(chǎn)生垂直 于輸送方向的跳躍的翻滾，起攪拌而不起軸向的推進作用。這不僅會降低鋼球的輸送效率，加速設(shè)備構(gòu)件的磨損，而且會增大螺旋功率的消耗。因此，為了避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，螺旋的轉(zhuǎn)數(shù)不得超過它的臨界轉(zhuǎn)速。 圖 螺旋面上速度的變化曲線 旋軸轉(zhuǎn)速 螺旋軸的轉(zhuǎn)速對輸送量有較大的影響。一般說來，螺旋軸轉(zhuǎn)速加快，輸送器的輸送量提高，轉(zhuǎn)速過小則使輸送器的輸送量下降。但轉(zhuǎn)速也不宜過高，因為當(dāng) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 轉(zhuǎn)速超過一定的極限值時，物料會因為離心力過大而向外拋，使鋼球在輸送過程中所受的擠壓力變大。所以還需要對轉(zhuǎn)速 n 進行一定的限制，不能超過該極限值。 當(dāng)位于螺旋外徑處的物料顆粒不產(chǎn)生垂直于輸送方向的徑向運動時，則它所受慣性離心力的最大值與其自身重力之間應(yīng)有如下關(guān)系： 2 m a xm r ? （ 3 即 m a 6 0n r g r? ?解之得：r/因此，螺旋輸送機的螺旋轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)鋼球輸送量、螺旋直徑和鋼球的特性而定，在滿足輸送量要求的前提下，螺旋轉(zhuǎn)速不宜過高，更不允許超過它的臨界轉(zhuǎn)速，即：中， n —— 螺旋的實際轉(zhuǎn)速（ r/ 所以，本次設(shè)計中取 n =100 r/ 送螺桿的輸送量計算 充系數(shù) 鋼球在料槽中的填 充系數(shù)對鋼球的輸送和能量的消耗由很大影響。當(dāng)填充系數(shù)較小時，鋼球堆積高度較低，大部分鋼球靠近螺旋外側(cè)，因而具有較高的軸向速度和較低的圓周速度，鋼球在輸送方向上的運動要比圓周方向顯著得多，運動的滑移面幾乎平行于輸送方向，這時垂直于輸送方向的附加鋼球流減弱，能量消耗降低；相反，當(dāng)填充系數(shù)較高時，鋼球運動的滑移面很陡，其在圓周方向的運動將比輸送方向的運動強，這將導(dǎo)致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，填充系數(shù)適當(dāng)取小值較有利，一般取 50%?? 。此外，傾斜角度的大小對填 充系數(shù)也由一定的影響。各種物料的填充系數(shù) ? 值可參考表 表 傾斜輸送系數(shù) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 斜角度 螺旋輸送機的傾斜角度對于螺旋輸送機輸送過程的生產(chǎn)率和功率消耗都有影響，一般它是以一個影響系數(shù)的形式來體現(xiàn)的，傾斜輸送系數(shù)見表 時，螺旋輸送機布置時傾斜角度也將影響物料的輸送效果。另外傾斜角度的大小還會影響填充系數(shù)，其對填充系數(shù)的影響如表 許的填充系數(shù)越小，螺旋輸送 機的輸送能力越低。因此，在滿足使用條件的前提下，螺旋輸送機盡量避免傾斜布置，為了提高輸送效率，傾斜角度也不宜太大，一般傾斜角度 10 ~ 20? ?? 。若一級不能滿足要求，可采用多級傾斜布置，以減少損耗。 為了便于鋼球在圓筒中滑動，選取傾斜角度為 2o。 送量 輸送量是衡量螺旋輸送機能力的一個重要指標(biāo)，一般根據(jù)生產(chǎn)需要給定，但它與其他參數(shù)密切相關(guān)。在輸送鋼球時，螺旋軸徑所占據(jù)的界面雖然對輸送能力有一定的影響，但對于整機而言所占比例不大，因此，螺旋輸送機的鋼球輸送量可粗略按下式計算： 13600Q F V???（ 3 式中， Q —— 螺旋輸送機輸送量（ t/h）； F —— 料槽內(nèi)鋼球?qū)訖M截面積（ 2 /4? ，其中， ? 為填充系數(shù)，取 D 為螺旋葉片直徑（ ； ? —— 鋼球的單位容積質(zhì)量（ t/它同原料的種類、濕度、切料的長度以及凈化方式、效果等多種因素有關(guān)，其值可查閱相關(guān)的手冊； ? —— 傾斜輸送系數(shù)，考慮到螺旋輸送機傾斜布置時對鋼球的輸送效果的影響，傾斜輸送系數(shù)見表 在實際工作中，通常不考慮鋼球軸向阻滯的影響，因此鋼球在料槽內(nèi)的軸向移動速度 1 / 6 0V ? 247Q D S n ? ? ?? （ 3 由上式可以看出，螺旋輸送機的鋼球輸送量與 D、 S、 n 、 ? 、 ? 、 ? 有關(guān)，當(dāng)鋼球輸送量 以調(diào)整螺旋外徑 D、螺距 S、螺旋轉(zhuǎn)速 n 和填 充系數(shù) ? 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 四個參數(shù)來滿足 Q 的要求。求解上式得： Q=9.1 t/h。 4 系統(tǒng)傳動比的分配 動裝置的總傳動比 傳動裝置的總傳動比 i ，根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速 i =mn/70/100= （ 4 動裝置各級傳動比的分配 合理分配傳動比，是傳動裝置設(shè)計中的一個重要問題，它將直接影響到傳動裝置的外廓尺寸、重量、潤滑以及減速器的中心距等很多方面。對標(biāo)準(zhǔn)減速器，各級傳動比按標(biāo)準(zhǔn)分配。 總傳動比 i 為各級傳動比的連乘積，即 .. 4 在本次設(shè)計中，要求有過載保護，故考慮在傳 動系統(tǒng)中采用帶傳動；又要求電動機軸與執(zhí)行機構(gòu)輸入軸平行，且傳動系統(tǒng)傳動比較小，考慮采用單級圓柱齒輪傳動。按表推薦的傳動比范圍，帶傳動比 24，圓柱齒輪傳動比 35，則傳動系統(tǒng)總傳動比的范圍 ' ( 2 4 ) ( 3 5 ) 6 2 0i i? ? ? ? （ 4 為了使帶傳動的外廓尺寸不致過大，在選取標(biāo)準(zhǔn)減速器時，擬選用傳動比為4 的 硬齒面圓柱齒輪減速器。故帶傳動比 9 . 7 2 . 4 2 54? ?綜上所述，各級傳動裝置的運動和動力參數(shù)如下： 1） 各軸轉(zhuǎn)速 減速器輸出軸轉(zhuǎn)速 1970 2 4 2 . 54? ?r/ （ 4 螺旋軸轉(zhuǎn)速 12 2 4 2 . 5 1002 . 4 2 5i? ? ? r/ （ 4 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 2） 各軸功率 電動機至螺旋軸的傳動總效率包含減速器的效率和螺旋軸傳動裝置的 效率兩部分： 減速器的效率包括兩對滾子軸承的傳動效率、一對圓柱齒輪的傳動效率和一堆彈性聯(lián)軸器的傳動效率，即 '21 1 2 3? ?? ?? （ 4 20 . 9 9 0 . 9 8 0 . 9 7? ? ? 螺旋軸傳動裝置的效率包括一級帶傳動效率，一對滾子軸承的傳動效率， 即 2 1 2' ' '? ? ??（ 4 則，減速器輸出軸功率 '11 7 . 5 0 . 9 2 6 . 9? ? ? ?旋軸功率 '2 1 2 6 . 9 0 . 9 3 6 . 4? ? ? ?） 各軸轉(zhuǎn)矩 電動機軸轉(zhuǎn)矩 07 . 59 5 5 0 9 5 5 0 7 3 . 8970n? ? ? ? 速器輸出軸轉(zhuǎn)矩 1116 . 99 5 5 0 9 5 5 0 2 7 1 . 72 4 2 . 5PT n? ? ? ? 旋軸轉(zhuǎn)矩 2226 . 49 5 5 0 9 5 5 0 6 1 1 . 2100PT n? ? ? ? 系統(tǒng)動力部分的設(shè)計 動機的選用及功率計算 電動機一般由專業(yè)工廠按標(biāo)準(zhǔn)系列成批大量生產(chǎn)。在機械設(shè)計中，根據(jù)工作載荷（大小和性質(zhì)）、工作要求（轉(zhuǎn)速高低、允許偏 差和調(diào)速要求、啟動和反轉(zhuǎn)頻繁程度）、工作環(huán)境（塵土、金屬屑、油、水、高溫等）、安裝要求尺寸、重量有無特殊限制等條件從產(chǎn)品目錄中選擇電動機。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 選擇電動機包括選擇電動機類型、結(jié)構(gòu)形式、功率、轉(zhuǎn)速和型號。 擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式 電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類（直流或交流）、工作條件（環(huán)境、溫度等）、工作時間的長短（連續(xù)或間隙）、載荷的性質(zhì)、大小、啟動性能和過載情況等條件來選擇。 在本次設(shè)計中，對電動機的調(diào)速要求不高，負(fù)載較平穩(wěn)，能夠長期穩(wěn)定工作，啟動、制動頻率較少，自動 轉(zhuǎn)矩不大，安裝方式為臥式。通過查閱《機械設(shè)計手冊》可以發(fā)現(xiàn)， 格低廉、維護方便、較好的起動性能等優(yōu)點，并且體積小、重量輕、外形美觀。故可以按照工業(yè)上的一般標(biāo)準(zhǔn)采用具有封閉自扇冷式防護結(jié)構(gòu)的三相異步交流電動機。 定電動機的功率 電動機的額定功率選擇是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響。所選功率小于工作要求時，不能保證工作機的正常工作，或使電動機長期過載、發(fā)熱而過早損壞；功率選得太大，則電動機價格高，能力又不能充分利用，且由于經(jīng)常不在滿載下運行，電 動機的效率和功率因數(shù)都較低，造成很大的浪費。 電動機的額定功率是連續(xù)運轉(zhuǎn)下電動機發(fā)熱不超過許用溫度的最大功率，電動機功率的確定，主要與其載荷大小、工作時間長短、發(fā)熱多少有關(guān)。對于長期連續(xù)工作、載荷較穩(wěn)定的機械，可根據(jù)電動機所需要的功率不必校驗電動機的發(fā)熱和啟動力矩。選擇時，應(yīng)使電動機的額定功率eP≥于間歇工作的機械， 在本次設(shè)計中，電動機的功率包含傳動功率、損耗功率和維持系統(tǒng)正常工作所需的提供給輸送螺桿的驅(qū)動功率。其中，主要是提供給輸送螺桿的驅(qū)動功率。 輸送螺桿的驅(qū)動功率，是用于克服鋼球輸送過程中的各種阻力消耗的能量，主要包括以下幾個部分： 1） 使被運鋼球提升高度 H（水平或傾斜）所需的能量； 2） 被運鋼球?qū)A筒壁和螺旋面的摩擦引起的能量消耗； 3） 鋼球內(nèi)部顆粒間的相互摩擦引起的能量消耗； 4） 兩端軸承處摩擦引起的能量損耗； 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 5） 皮帶傳遞時損失的功率； 6） 減速器處消耗的功率。 從另外的角度，也可以這樣分：物料與料槽間摩擦消耗的功率；鋼球與螺旋葉片間摩擦消耗的功率；軸承處摩擦消耗的功率；提升物料及物料顆粒間相互運動消耗的功率；傳動系統(tǒng)消耗的功率。 這樣，螺旋輸送機的電動機驅(qū)動功率，就由機構(gòu)運動過程中所產(chǎn)生的阻力來決定。阻力主要由以下幾個部分組成： 1） 鋼球與料槽之間的摩擦阻力； 2） 鋼球?qū)β菪哪Σ磷枇Γ? 3） 鋼球傾斜向上輸送時的阻 力； 4） 皮帶出動時的摩擦阻力； 5） 物料被攪拌所產(chǎn)生的阻力； 6） 軸承的摩擦阻力。 在計算功率的時候，為簡便起見，可以總結(jié)螺旋輸送機功率為以下幾個主要部分。即總的軸功率 P 應(yīng)包括物料運行需要功率1P，空載運轉(zhuǎn)所需功率2P，以及由于傾斜引起的附加功率3且 1 / 3 6 7P Q L??；2 / 20P 3 s i n / 3 6 7P Q H ??； ? 1 2 3 / 3 6 7 / 2 0 s i n / 3 6 7P P P P Q L D L Q H??? ? ? ? ? ? (5式中， P — 螺旋輸送機的驅(qū)動功率（ Q — 輸送量（ t/h）； L — 輸送距離（ m）； H — 傾斜高度（ m）； D — 螺旋外徑（ m）； ? — 物料運行阻力系數(shù)。 電動機驅(qū)動功率為： ?? （ 5 式中， ? — 表示功率儲備系數(shù)，一般取為 ? — 電動機傳動效率， ，一般為了方便取 對于本次設(shè)計的鋼球分選機，由于整個系統(tǒng)連續(xù)作業(yè)，且自動化程度很高，任何一個部位發(fā)生故障都會影響整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。因此，這種場合使用的輸 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 送機應(yīng)有較大的功率儲備。 電動機所需的功率按如下的方法計算： 電機功率的確定： 00/ 3 6 7 ( )N k Q L H???（ 5 1 . 3 7 . 5 3 6 7 ( 1 . 2 4 . 4 6 0 . 6 8 6 )? ? ? ? ? ? 0 0 ? 或 （ 式中： t/h；0?為物料總阻力系數(shù)，取 L 為輸送器水平投影長度，取 m； m。 額定功率 0N/N ??(5式中： 為驅(qū)動裝 置的總效率，一般取 η = 傳動裝置的總效率 ? =n??? ....=過理論公式計算，參照工程設(shè)計經(jīng)驗并考慮系統(tǒng)運行時的功率損耗和，最終取電動機的額定功率 7.5 定電動機的轉(zhuǎn)速和型號 電動機的滿載轉(zhuǎn)速是指負(fù)荷相當(dāng)于額定功率時的電動機轉(zhuǎn)速，同一功率的異步電動機有同步轉(zhuǎn)速 3000、 1500、 1000、 750 r 等幾種。一般來說，電動機的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價格愈低；反之，轉(zhuǎn)速愈低，外廓尺寸愈大，價格愈貴。當(dāng)輸出轉(zhuǎn)速高時，選用高速電動機較經(jīng)濟。但若輸出轉(zhuǎn)速要求較低時也選用高速電動機，則這時總傳動比大，會導(dǎo)致傳動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高。所以，在確定電動機轉(zhuǎn)速時，應(yīng)全面分析。 為使傳動裝置設(shè)計合理，可以 根據(jù)工作轉(zhuǎn)速要求和各傳動副的合理傳動比范偉推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍，即 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加