1、南昌航空大学科技学院学士学位论文11. 引言全套图纸，加 153893706本次设计课题是无级变速螺旋给料器，刚接触时，脑海中找不到与之相对应的图片、资料，所以，很茫然。为了能更好的了解这个课题，我查看了一些相关书籍，也在网上找到了一些相关的资料。但是都只是一般介绍，没有很细的资料。另外，由于在学校中很少与在实际生产运用中的机器接触，即使通过书籍见过相关描述，也不能很好的了解和描绘那些图片，所以，在这样的情况下，只能摸索着前进。当然了，通过对书本和网上的资料进行整理，慢慢了解并开始着手设计。螺旋给料器的构造及其工作原理均与螺旋输送机相似，不同之处主要是螺旋给料器的输送距较短。所以了解螺旋给料器
2、，可以通过了解螺旋输送机来分析。螺旋给料器是一种常用的没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。广 泛 应 用 于 各 行 业 ， 如 建 材 、 化 工 、 电 力 、 冶 金 、煤 矿 炭 、 粮 食 等 行 业 ， 适 用 于 水 平 或 倾 斜 输 送 粉 状 、 粒 状 和 小 块 状 物 料 ， 如 煤粉 、 灰 、 渣 、 水 泥 、 粮 食 等 ， 物 料 温 度 小 于 200 。 螺 旋 给 料 器 不 适 于 输 送 易变 质 的 、 粘 性 大 的 、 易 结 块 的 物 料 。 旋 转 的 螺 旋 叶 片 将 物 料 推 移 而
3、 进 行 螺 旋 给 料器 输 送 ， 使 物 料 不 与 螺 旋 给 料 器 叶 片 一 起 旋 转 。 旋 转 力 是 物 料 自 身 重 力 和 螺 旋给 料 器 机 槽 内 壁 对 物 料 的 摩 擦 阻 力 。 螺 旋 给 料 器 旋 转 轴 上 焊 的 螺 旋 叶 片 ， 叶 片 的面 型 根 据 输 送 物 料 的 不 同 有 满 面 式 面 型 、 带 式 面 型 、 月 牙 式 面 型 和 锯 齿 式 面 型等 型 式 。 螺 旋 给 料 器 的 螺 旋 轴 在 物 料 运 动 方 向 的 终 端 有 止 推 轴 承 以 随 物 料 给 螺 旋的 轴 向 反 力 ， 在 机
4、长 较 长 时 ， 应 加 中 间 吊 挂 轴 承 。螺旋给料器有水平式、倾斜式和垂直式三种。根据不同的设计要求选择合适的类型。本次课题设计的要求是螺旋输送机直径为 300mm，螺旋输送机长度为南昌航空大学科技学院学士学位论文22600mm，采用变频调速器或调速电机实现无极调速，电机功率为 1.5KW。根据对资料的分析，确定输送的物料为煤粉，选择的是 LS 型螺旋输送机。在这个快速发展的今天，传统的设计方法已经很难满足设计要求，但是若运用优化设计方法，可以减小误差以致满足设计要求。所以，在传统的方法上，结合优化设计方法和现代常用的各种二维、三维软件，便于设计，使设计简单化。我国在螺旋给料器这方
5、面和外国的研究发展还存在一定的差距，所以在设计的过程中要使设计方案不但满足工程上的需要，还要减轻工人的劳动强度，提高生产率，最好是能应用在多方面，而不是单一化的机床设计。基于这样想法，开始了本次课题设计。2. 螺旋给料器的概述螺旋给料器是一种常用的没有挠性牵引构件的连续输送机械。输送机械有很多类型，由于连续运输机在工作原理、结构特点、输送物料的方法和方向以及其他一系列特性上各有不同，因此种类繁多。连续运输机械按照用途分为通用输送机械、专用输送机械和辅助输送设备；按照输送的对象可分为输送散粒物料、输送成件物品和输送人员三类；按照安装形式可分为固定式，移动式和移置式三类；按照输送机的传动特点和结构
6、形式的不同可分为有挠性牵引构件的和无挠性牵引构件的两类;按照连续输送机械输送机理可分为机械式和流体式两类；此外输送机械还可分为辊式、链式、轮式、胶带式、滑板式及悬挂式等多种。螺旋输送机在我国研制较早，是一种重要而又具有代表性的旋转类型的连续运输机械。在各种不同类型的连续运输机械中，螺旋输送机是属于没有挠性牵引构件的连续输送机，利用工作构件即螺旋体的旋转运动,使物料向前运送。螺旋给料器适用于短距离输送物料，应用螺旋给料器可以将物料在一定的输送线路上，从装载地点到卸载地点以恒定的或变化的速度进行输送，还可以形成连续的物流或脉动性的物流，即从最初的供料到最终的卸料之间可以形成一种物料的输送流程。螺旋
7、给料器可沿水平、倾斜（小于或等于20）或垂直方向上输送物料，主要分为水平螺旋给料器和垂直螺旋给料器。这两种机型也是最常用的。螺旋给料器根据结构分为：单螺旋给料器和双螺旋给料器，前者使用较多。螺旋给料器的安装方式有固定式和移动式两种，大部分螺旋给料器采用固定式。南昌航空大学科技学院学士学位论文3其他型式的螺旋给料器有很多种类，例如有螺旋管给料器，可弯曲螺旋给料器，大倾角螺旋给料器，成件物品螺旋给料器，热交换式螺旋给料器，微粉螺旋给料器，新型冷却螺旋给料器，对转螺旋给料器，复式给料器，双向给料器，变螺距给料器，变直径给料器等。各种型式的螺旋给料器在工程实际中都得到了很广泛的应用。2.1 螺旋给料器
8、的基本结构螺旋给料器的基本结构如图 2-1 所示。它由料槽、螺旋体、轴承及驱动装置组成。螺旋体由两端轴承和中间悬挂轴承支承，由驱动装置驱动。螺旋给料器工作时，物料由进料口进入料槽，在旋转螺旋叶片的推动下，沿着料槽作轴向移动，直至卸料排出。螺旋给料器的基本机型有水平式螺旋给料器、倾斜式螺旋给料器和垂直式螺旋给料器。水平式螺旋给料器是最常用的一种型式。垂直式螺旋给料器用于短距离提升物料，但必须有水平螺旋喂料，以保证必要的进料压力。此外，还有许多其他型式的兼有工艺过程和特殊作用的螺旋给料器。图2-1 螺旋给料器基本结构南昌航空大学科技学院学士学位论文42.2 螺旋给料器的类型2.2.1 水平螺旋给料
9、器水平螺旋给料器多采用“U”形槽体（也可采用圆筒槽体） 、较低的螺旋转速及固定安装的结构，见图 2-1。给料器工作时，物料从给料器的进料口加入槽体，被输送到槽体的出料口或在任一希望的中间位置经槽体底部的出料口卸出。2.2.2 倾斜螺旋给料器输送倾角20 o 的螺旋给料器，一般与水平螺旋给料器的结构相同。输送倾角为20o90o 的螺旋输送机，一般采用短螺距螺旋及圆筒壮槽体，螺旋体的转速也需增加，其结构如同垂直螺旋给料器，2.2.3 垂直螺旋给料器垂直螺旋给料器可垂直提升一般的散状物料，物料颗粒大小一般12mm。垂直螺旋给料器的槽体为封闭的圆筒，螺旋体的转动可采用底部驱动或顶部驱动。垂直螺旋给料器
10、的优点是结构简单，所占空间位置小，制造成本底；缺点是输送量小，输送高度一般不超过8m。2.3 螺旋给料器的特点（1）螺旋给料器是在化工、建材、冶金、煤矿、粮食等部门中广泛应用的一种输送设备，主要用于输送粉状、粒状和小块状物料。它不适宜输送易变质的、粘性大的和易结块的物料。（2）螺旋给料器使用的环境温度为-2050；物料温度小于 200；给料器的倾角 20；输送长度一般小于 40m，最长不超过 70m。（3）螺旋给料器与其他输送设备相比较，具有结构简单、横截面尺寸小、密封性能好、可以中间多点装料和卸料、输送方向可逆向、操作安全方便以及制造成本低等优点。它的缺点是螺旋体特别是螺旋叶片及料槽易磨损，
11、输送量较低，消耗功率大以及物料在运输过程易破碎。南昌航空大学科技学院学士学位论文52.4 螺旋给料器的研究现状螺旋给料器在各个行业都得到了广泛的应用，因此促进了其研究和发展。螺旋给料器由于其结构简单，操作维护简便，在输送物料场合得到了广泛的应用，但是其输送效率却比较低。目前，螺旋给料器的设计工作仍主要是使用传统的经验设计方法进行，存在的缺点是效率低，周期长以及难以提高设备性能。为了攻克这方面缺点，国内对这方面的研究情况也比较多。螺旋给料器的输送效率高低与螺旋叶片结构尺寸和叶片与物料之间的摩擦系数有关，对输送某种物料而言，其摩擦系数为一定值，那么主要的就是螺旋叶片结构尺寸对输送效率高低的影响。如
12、何使得螺旋输送机获得最佳的输送效率，就有必要对螺旋叶片结构尺寸进行优化。对螺旋给料器存在的输送功率问题，许多专家学者做过很多这方面的研究工作。一般来讲，按照通用计算公式算出的螺旋输送机螺旋轴功率往往小于实际的需要值，对于这个实际的问题，武汉食品工业学院的庞美荣和王春维根据调查和实例，对螺旋轴进行了理论分析，提出了推荐计算公式，并将推荐计算公式和通用计算公式结合起来，进行计算比较对照，得出推荐计算公式与实际需要符合得很好这样的结论。螺旋给料器的选型问题。在水平螺旋给料器的选型设计中，主要是根据输送物料性质、输送量、输送机类型、输送距离和输送倾角来确定螺旋体的尺寸、螺旋转速和功率。正确地选型设计汁
13、算是选择设备的关键。采用手工设计效率低、易出错。随着计算机的发展把这一过程交给计算机完成，从而实现计算机对水平螺旋给料器的选型设计。华东理工大学机械工程学院李英和武汉工业学院许诺，刘光蓉，对螺旋输送机的选型问题，结合计算机技术做了有效的工作，他们建立了水平螺旋给料器选型设计的数学模型，在VisualC十+6.0平台下，利用面向对象的程序设计，实现了水平螺旋输送机计算机选型设计。参数输入、参数输出和图形显示设计在同一界面上，采用自动、标准和人工三种方式对中间计算所得参数进行圆整、取值，使用方便。对于新型螺旋给料器的研究，也取得了很多的进展。大倾角螺旋给料器是替代由斗式提升机和水平螺旋转送机所组成
14、的联合水泥输送系统，作为混凝土搅拌站配套的水泥计量斗的喂料设备，其结构简单，运转可靠，造价低廉，维修方便，取得了较快的发展和应用。大倾角螺旋给料器是采用变螺距螺旋叶片，下端加料区段螺南昌航空大学科技学院学士学位论文6距较小，上面输送区段螺距较大，这样能使加料区段的充填系数 =1,输送区段也能得到最佳的充填系数 = 0.5- 0.7， 从而能使输送机输送的比能容降低40%-50%，而且还可防止高流动物料在输送时倒流。总之,现在对于螺旋给料器的研究越来越受到各界的重视，而且国外也有了很多研究成果。但国内的研究成果与国外相比，还有一定的差距，还有很大的发展空间。2.5 螺旋给料器的的发展趋势螺旋给料
15、器未来的发展方向：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.磨损是限制螺旋给料器寿命的主要原因，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，可以较大程度提高给料器的使用寿命。2.低能源消耗及降低能量消耗。螺旋给料器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给料器急待解决的难题和发展方向。3.智能化发展。未来的螺旋给料器应与电脑密切联系，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。为了克服水平和垂直螺旋给料器由于构造上的限制而只能直线输送物料的不足，近年来出现了可弯
16、曲螺旋给料器，弹簧给料器等。另外其他各种给料器也应为了实现空间可弯曲输送研制新的机型。5.组合复合化输送，向着大型化发展。使用螺旋给料器，结合各种连续给料器械，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几个方面。6.扩大使用范围。目前，螺旋给料器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，以及能输送炽热易爆、易结团、粘性物料的螺旋给料器。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，在输送粉状、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、
17、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给料器，而螺旋给料器对于解决这个难题，无疑具有很大的优势和发展空间。南昌航空大学科技学院学士学位论文73. 螺旋给料器工作原理及主要构件的设计和选用31 水平螺旋给料器的工作原理水平螺旋给料器是一种常见的没有挠性牵引构件的输送机械，在建材，化工，冶金，煤矿，粮食等行业中得到了广泛的应用。它借助旋转的螺旋叶片将物料推移向前而进行输送，可在水平或倾斜（小于或等于20）方向上输送物料，主要用来输送粉状、粒状和小块状物料。水平螺旋给料器的工作原理是由带有螺旋叶片的螺旋轴在一封闭的料槽内旋转，当物料进入固定的料
18、槽内时，由于物料的重力及其与料槽内壁间的摩擦力作用，堆积在料槽下部的物料不随螺旋体转动，而只在旋转的螺旋叶片推动下向前移动，如同不旋转的螺母沿着转动的螺杆做平移运动一样，达到输送物料的目的。水平螺旋给料器主要由料槽、螺旋体、轴承和驱动装置等构成。料槽采用带有平盖的半圆形断面，半圆部分的内径要比螺旋体稍大，两者的间隙一般7-l0mm.料槽开有进料口和卸料口，为便于改变装料和卸料的位置，还设有中间进料口和中间卸料口，不用时将闸门关上。螺旋体由电动机通过减速装置带动。螺旋体支承在首尾端轴承和中间轴承上。物料卸料口的末端轴承为止推轴承，以承受作用在螺旋体上的轴向力。中间轴承多为悬挂式。由于螺旋叶片在安
19、置中间轴承处要间断，所以轴承的尺寸要尽量小，以使螺旋工作面的间隙尽可能小，便于物料顺利通过和减小物料通过螺旋体间隙时的运行阻力。螺旋输送机的主要特点有：结构比较简单紧凑；工作可靠、维修不太复杂、成本低；料槽是封闭的，便于输送易飞扬的、炽热的及气味强烈的物料，减少了对环境的污染；输送物料可以在线路上任意一点装载，也可以在许多点卸载；输送是可逆的，可以同时向两个方向(集向中心或远离中心)输送物料；输送过程中可以进行混和、搅拌等作业；料槽刚度较大，能够很好地承受一定的弯矩作用。使用螺旋给料器输送散粒物料，也存在一定的缺点。首先，由于物料对螺旋体及料槽的摩擦和物料的搅拌，使得单位功率消耗较大；其次，容
20、易引起物料的破碎及磨损，特别是螺旋体和料槽有强烈的磨损；另外，螺旋给料器对超载很敏感，易产生堵塞现象。为了防止螺旋给料器过载，可使给料器进料段的螺旋叶片的螺距小于其他部分的螺距；防止过载的另一种方法是螺距相同，但采用两个或更多的进料南昌航空大学科技学院学士学位论文8口，都可以很好的决这个问题。提高螺旋给料器输送能力，其进料段研究的中心问题是提高物料加入量，可以采用的四种结构形式是：渐扩叶片，可加大推进力；增加渐扩管，可减少进料阻力；既采用渐扩叶片，又增加渐扩管；采用具有弯曲母线的双头螺旋。这些方法提高物料加入量效果都取得了很好的效果。3.2 螺旋体螺旋体是由螺旋轴和焊接在轴上的螺旋叶片组成。3
21、.2.1 螺旋叶片螺旋叶片是螺旋给料器的主要工件，材料为 3-6mm 厚的钢带或钢板冲压或轧制而成，然后焊或用螺钉固定在螺旋轴上的。常用的种类有满面式（螺旋面）、带式、月牙式和锯齿式四种。如下图图 32 所示。图 32 叶片常用的种类（a）满面式 （b）带式（c）月牙式 （d）锯齿式南昌航空大学科技学院学士学位论文9图 32 中（a ）满面式螺旋叶片主要用来输送干燥后的粒状、粉状及有粘附性的物料。这种螺旋叶片的一边紧贴在轴上，形成完整的螺旋面，由于其构造简单，而且输送力强，生产率高，是应用最广的一种。实体螺旋面称为 S 制法，其螺旋节距 GX 型为叶片直径的 0.8 倍，LS 型见运输机械设计
22、选用手册表 15-5。图 32 中（b）带式螺旋叶片多用于输送较大粒状、块状和稍带粘性的物料。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。也可用于两种物料的混合。这种螺旋叶片的一边通过杆件与轴相连，形成带式的螺旋面。带式螺旋面又称 D 制法，其螺旋节距与螺旋叶片直径相同。图 32 中（c ）月牙式螺旋叶片适用于输送潮湿发粘和易于挤压成块的物料。这种螺旋叶片将一片片的月牙状的叶片按照输送方向，以一定距离用螺钉固定在螺旋轴上形成螺旋，其角度按物料的推进速度和方向能很方便地加以调节，它具有很强烈的搅拌作
23、用，其螺旋节距约为螺旋叶片直径的 1.2 倍。图 32 中（d）锯齿式螺旋叶片适用于输送粘性大的和腐蚀性强的物料，如油脚等。它还具有搅伴和松散作用。但应用较少。通过对资料的分析和研究，此次课程设计采用的是 LS 型螺旋叶片，用来输送的物料是煤粉，故采用的螺旋叶片的型式为实体螺旋面。根据原始数据 D=300mm，则初步计算螺旋轴直径(3-1)D0.35.2d）（取系数为 0.25，计算得出 d=75mm，不需要圆整。由于采用的是 LS 型螺旋叶片，故由运输机械设计选用手册表 15-5 LS 型螺旋给料器的规格与输送能力中，可以查得 LS250 与 LS315 的螺距都为直径的大小，所以，在这里取
24、 LS300 的螺距 s=300mm。螺旋叶片上任一点的法线与螺旋轴线的夹角称该点的螺旋升角。螺旋升角 由下式确定。(3-2)/(tan1Ds式中：s螺距（m）D1该点所在螺旋线的直径（m）所以，螺旋叶片的外侧升角 外 和内侧升角 内 分别为 65.17.304./tan/stan1-1-外南昌航空大学科技学院学士学位论文10 1.86507.4.13/0tan/stan1-1-D内式中：D螺旋体的外径（m）d螺旋轴的外径（m）因为 Dd，故 内 外 ，即螺旋叶片的外侧升角 外 最小，内侧升角 内 最大。图 3-3 是实体螺旋叶片的展开图图 33 实体螺旋叶片近似展开图螺旋给料器的螺旋叶片有左
25、旋与右旋两种旋向，决定螺旋旋向方法参见运输机械设计选用手册图 15-2 所示。图 34 螺旋旋向图及螺旋给料器的六种常见的结构布置形式在工业上螺旋给料器的螺旋叶片通常采用厚度为 2mm12mm 的 35 钢及 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，为了增加叶片的耐南昌航空大学科技学院学士学位论文11磨性，可对其进行热处理，使叶片表面硬化。螺旋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
26、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 2.5mm 的 45 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
27、进行热处理。3.2.2 螺旋轴螺旋给料器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24m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,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给料器螺旋轴的连接。螺旋轴的直径 d 与所传递
28、的扭矩有关。一般采用实体螺旋叶片的给料器，其螺旋轴的直径常根据下述关系式确定。 （摘自机械设计 ）(0.2.35)D式中，D螺旋直径（mm） 。当螺旋直径 D 较大时应取该范围的下限，反之取该范围的上限，但选用后仍应南昌航空大学科技学院学士学位论文12对轴的强度进行校核。几种常用螺旋轴的系列尺寸见下表 34。表 34 水平螺旋给料器螺旋体与螺旋轴的系列尺寸螺旋体直径 D（mm） 100 160 200 250 315 400 500螺旋轴直径 d（mm） 30 36 42 48 60 70 100由于没有螺旋直径为 300mm 的，但是通过计算也可以得到当系数为 0.2 时，d=60mm，但是
29、经过前面计算我们已得出所设计的螺旋给料器 d=75mm。这里将系数值取大些，是根据所输送的物料来选择的，选择大些螺旋轴直径其承重能力更强，刚性更好。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。给料器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，我们设计的螺旋给料器的轴材料选用 45 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，由于给料器总长度才 3m，故中间不需要悬挂轴承就能满足要求。空心轴壁厚 =10mm，=
30、d 1/d=(d-2)/d=55mm/75mm=0.733。则 )(10469.821/)5.0(7.436/)1d 364343t mW （其中 。2507.D由前面的总体计算我们可知，P=1.5KW ，则轴的扭矩为 )(341/.19/950 NnpT 其中 n 的值是通过后面的计算得到的。则轴的最大切应力为 MPaWTt 4)(104469.82/31/ 66max 所以螺旋轴满足强度要求。南昌航空大学科技学院学士学位论文133.2.3 轴承螺旋给料器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，位于给料器的驱动端（卸料端） 。头部轴承除了
31、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。头部轴承的结构如图 35 所示。螺旋加料机和某些短的螺旋给料器也可采用加料端驱动，此时螺旋处于受压状态。图 35 首端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。这里采用深沟球轴承即可。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。对于长度在 3m 以上的螺旋给料器，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。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
32、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。由于本设计的输送长度为 2.6m，小于 3m，所以不需要中间悬挂轴承就可以满足设计要求。很多情况下都要求对瞬时间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。采用密封的滚动悬挂轴承，轴盖上有防尘密封结构，常用在不易加油，不加油南昌航空大学科技学院学士学位论文14或油对物料有污染的地方，密封效果
33、好，寿命长，输送物料温度80。为滑动轴承，设有防尘密封装置，有铸铜瓦、合金耐磨铸铁瓦等，常用在输送物料温度较高（80）或输送液态物料。3.2.4 机槽螺旋给料器的机槽主要有 U 字型和圆筒型两种。图 36 所示是水平螺旋给料器机槽的形式。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 2mm10mm 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 4mm8mm 的间隙。若机槽总长度超过 3.5m 时，为了避免其弯曲下垂，应每隔 2m3m 设置
34、一支架承托。本设计给料器总长为 2.6m，故不需要支架承托。折边法兰的 U 型槽体，顶部法兰是由同一块钢板折边加工而成的槽体，这样制成的槽体重量轻而坚固。活动底的 U 型槽体快速、方便地清理给料器内部的场合，该槽体由上部刚性的槽钢与下部半圆形截面槽体所构成，半圆形槽体的一边为铰接，另一边则采用弹簧卡子夹紧或其他形式的快开联结装置。带有夹套的槽体在其夹套上焊有换热介质的进出口管，这种槽体广泛用于加热、冷却或干燥被输送的物料。矩形槽体适合于磨琢性强的物料。允许物料滞留在槽底，这样可以防止物料和槽底的直接摩擦。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，
35、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垫密封。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 36 所示。闸门控制常用手推式、齿条式及电动推杆式几种。南昌航空大学科技学院学士学位论文15图 36 螺旋给料器槽的形式根据设计需要此次设计采用 U 字型机槽。因为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。机槽由 8mm 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。其具体尺寸
36、数据见总体设计。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。螺旋给料器的机槽在进行安装时，一定要注意对中和找正，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。固定进料时，可采用装料设施以便可靠地调节螺旋给料器的进料量。装料设施可采用管状槽体的螺旋给料机，使物料在预定速度下从料仓中将物料输出，或采用旋转叶轮给料机，以一定的转速排出物料，其给料量由转速确定。具有多点进料的螺旋给料器，必须有灵活可靠的进料调节装置。在给定时间里仅需打开一个进料口时，应限制闸门或开关装置在最大开度时不至于使给料器
37、超载。当需要开启多个进料口同时进料时，必须小心地调节限制每一个进料口的流量，以使其总量不要超过给料器的设计能力。直接由固定储仓进料的螺旋给料器，若没有流量调节装置，则将大大地增加超载的危险。进料时由于物料块度或颗粒的惯性作用会产生冲击，有碰坏或磨损设备的可能，为此可在进口溜槽中安装折流挡板或缓冲腔来加以克服。常用的螺旋给料器进料布置如图 37 所示南昌航空大学科技学院学士学位论文16图 37 螺旋给料器的进料布置标准卸料是最广泛采用的卸料布置，采用标准卸料口来约束物料的卸出并直接将物料送入后续的设备或储存装置。终端卸料的卸料口位于螺旋给料器槽体的最末端。闸板卸料采用手轮或链轮操纵的齿条及小齿轮
38、平闸板，进行有选择地定量卸料、闸板的操作方向可与给料器的轴呈平行或垂直。无接管的卸料口是在给料器槽体底部直接开口。开底卸料是在给料器槽体的底部按任意要求的长度开口卸出物料，用于向料斗、料仓的卸料及布料。槽体端部卸料是指物料直接通过给料器槽体端部的开口卸出，螺旋由局部端板支承，轴承安装在端部的法兰上，当给料器填充系数超过 0.45 时将不能采用这种卸料方法。端部敞开卸料时，给料器尾节螺旋采用标准的悬挂轴承支承。常用的螺旋给料器卸料布置见图 38 所示。南昌航空大学科技学院学士学位论文17图 38 螺旋给料器的卸料布置根据实际情况，选用标准的卸料布置，为防止物料满溢，在卸料口和槽体端部间装设一节与
39、主螺旋呈相反方向的螺旋，以防止物料在最后卸料口前的堆积。3.2.5 驱动装置螺旋给料器的驱动装置由电动机、减速器、联轴器及底座组成。LS 型螺旋给料器的驱动装置有五种形式：第一种为 TY 型驱动装置，由 TY 型同轴式减速器和弹性柱销联轴器构成，功率范围为 0.550.45KW；第二种为 YY 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，最适用于 LS630LS1250,螺旋给料器，功率范围为 7.575KW，YY 型驱动装置有型（即右装）和型（即左装）两种装配型式。站在电动机尾部向前看，减速器的低速轴在电动机右侧者为型，减速器的低速轴在电动机左侧者为型。第三种
40、为 YJ 型驱南昌航空大学科技学院学士学位论文18动装置，由 Y 型电机和 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 型电机组成；第五种驱动装置并非每一个制造厂都能配备。下表是 TY 型驱动装置和地脚螺栓尺寸及重量表。规格型号转速r/min同轴减速器型号 许用长度 mH H1 l l1 F180 TY80-18-2.2TY100-18-4TY112-18-5.5TY125-18-7.5TY140-18-11815202735362398439480492180200225250265790854941100311423714114314504952
41、3227228230134663 TY100-22.4-2.2TY100-22.4-3TY112-22.4-4TY112-22.4-5.5TY125-22.4-7.5913182535398398439439480200200225225250834834886941100341141143143145027227228228230150 TY80-28-1.5TY100-28-2.2TY100-28-3TY112-28-4TY125-28-5.5TY140-28-7.581217233035362398398439480492180200200225250265755834834886963
42、1065371411411431450495232272272282301346LS31540 TY100-35.5-1.5TY100-35.5-2.2TY112-35.5-3TY125-35.5-4TY125-35.5-5.51015202735398398439480480200200250250250799834866908963411411431450450272272282301301规格型号转速r/min同轴减速器型号 F2 F3 C1 C2 M*l0 重量G3，kg80 TY80-18-2.2TY100-18-4TY112-18-5.5TY125-18-7.5TY140-18-1
43、18080110110110240275285320350210260285310350180180240240240M16*400M20*400M20*400M24*400M30*50010714320623335263 TY100-22.4-2.2TY100-22.4-3TY112-22.4-4TY112-22.4-5.5TY125-22.4-7.58080110110110275275285285320260260285285310180180240240240M20*400M20*400M20*400M20*400M24*400133138177206233LS315 50 TY80-
44、28-1.5 80 240 210 180 M16*400 99南昌航空大学科技学院学士学位论文19TY100-28-2.2TY100-28-3TY112-28-4TY125-28-5.5TY140-28-7.58080110110110275275285320350260260285310350180180240240240M20*400M20*400M20*400M24*400M30*50013313817721930440 TY100-35.5-1.5TY100-35.5-2.2TY112-35.5-3TY125-35.5-4TY125-35.5-5.580801101101102752
45、75285320320260260285310310180180240240240M20*400M20*400M20*400M24*400M24*400125133171190219由于所设计的给料器运载量大，在使用过程中会出现如进料量不稳定，超载运行 等情况，根据 LS315 的数值来选择，由于计算出 n=40r/min，所以选择驱动装置的型号为 TY100-35.5-1.5。图 39 水平螺旋给料器传动布置形式4 水平给料器工作过程分析4.1 物料的运动分析和叶片的设计当螺旋升角为 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
46、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 角。此力可分解为切向分力 P 切 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南昌航空大学科技学院学士学位论文20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。和法向分力 P 法 ，如下
47、图所示。图中 角是由物料对螺旋面的摩擦角 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 角的影响，此时则认为 。图 41 螺旋面作用于物料颗粒的力 图 42 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(4-1)sicosAB合因为 南昌航空大学科技学院学士学位论文21(4-2)602rnAB所以 cosin602r合圆周速度为(
48、4-3)cosin)in(602)sin( rv合圆以摩擦系数 =tan 代入上式，得到圆周速度 )cos(sini602rnv圆由于 22 )(1cos)(1sin2tan rsrsrs ，以 及因此，将上述各式代入并经过换算后，便可求得物料颗粒的圆周速度计算公式， 1)2(602rsnv圆式中：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) 面 物料与螺旋面的摩擦系数 面 =tan若使公式对 r 求一次导数，并令其值 ，便可求得存在 v 圆最大值的半0drv圆南昌航空大学科技学院学士学位论文22径为(4-4)srv212)(max 面面面 同样，根据图 4
49、-2 的速度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速度的计算公式：(4-5)1)2(160rsnv面轴图 4-3 表示了对于几种不同螺距的速度 v 圆 和 v 轴 随半径而变化的曲线图。由图中可知，对于处于直线 OB1B2B3m 以右的 r 值的母线螺旋而上的被输送物料，其圆周速度 v 圆 在半径长度范围内并不是常数，因此，在其运移过程中要产生物料之间的相对滑动。在靠近螺旋轴的物料之圆周速度要比外层的大，但该处的轴向输送速度却显著降低。所以使内层的物料较快地绕轴进行转动，较早地到达表面，这就产生了一个附加料流。它不仅对物料的输送起着不良的影响，同时也增加了功率的消耗。但在靠近螺旋外侧的物料，其轴向输送速度要大于圆周速度。图 43 速度 Vm 和 Vr 随半径变化的曲线为了避免直母线螺旋面的上述问题，而又能获得物料的最大轴向速度，因而采用如
