螺旋输送机的设计说明书.doc
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晋中学院
本科毕业论文（设计）
题目螺旋输送机变速系统的设计
院系机械学院
专业机械设计及其自动化
姓名___曹伟佳_________________
学号______1214312101_____________
学习年限年月至年月
指导教师田富根职称讲师
申请学位学士学位
年月日
螺旋输送机变速系统的设计
学生姓名：
曹伟佳指导老师：
田富根
摘要:
螺旋输送机是一种不具有挠性牵引构件的旋转类型的物料输送机械，是现代
生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一。
它的广泛应用对于提高劳动生产率，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。
输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的，是现代化生产和物流运输不可或缺的重要机械设备。
它有输送能力强，运输距离长等优点。
本设计中详细介绍了机械式六挡三轴式螺旋输送机变速器的具体过程。
阐述了螺旋输送机变速器的功用、要求，介绍了变速器各种结构方案，说明了变速器主要参数的确定方法，齿轮的几何计算、强度计算等计算方法。
本设计主导思想即在于设计以提高汽车的动力性和经济性指标，具备较高的传动效率，操纵轻便，工作可靠，噪声小为目的的机械式变速器。
关键词：
螺旋轴，变速系统，螺旋输送机。
Thedesignofscrewconveyor
Author’sName:
CaoWeijiaTutor:
Tianfugen
ABSTRACT:
Screwconveyorisacomponentdoesnothavetractionflexiblerotationtypematerialconveyingmachinery,isoneoftheimportantequipmentofmodernproductionandlogisticstransportationindispensable.Itswideapplicationwillimprovelaborproductivity,toachievematerialconveyingprocessofmechanizationandautomation,haveimportantpracticalsignificance.Conveyorcanundertakelevel,thetiltandverticalconveyor,alsocanmakethespacetransportroutes,transmissionlinesisusuallyfixed,isamodernproductionandlogisticstransportindispensableimportantmechanicalequipment.Ithastransmissioncapacityisstrong,longdistancetransportationetc.
Thispaperintroducesindetailthemechanicalblocksix,threeaxisspiralconveyortransmissionprocess.Thetransmissionfunctionofthescrewconveyor,requirements,thetransmissionofvariousstructurescheme,illustratesthemetoolstodeterminethemainparametersoftransmission,thegeargeometrycalculation,strengthcalculation,calculationmethod.
Thisdesignideaisdesignedtoimprovethedynamicperformanceandfueleconomyindex,withhightransmissionefficiency,convenientoperation,reliablework,lownoiseformechanicaltransmissionpurposes.
Keywords:
screwaxis,Transmissionsystem.screwconveyor
1
目录
摘要 1
ABSTRACT 2
1前言 1
1.1课题背景 1
1.2设计的内容和要求 2
1.3螺旋输送机的简介 2
1.4螺旋输送机的设备组成 4
1.5螺旋输送机的发展概述 4
1.6螺旋输送机的研究现状 5
2螺旋输送机的总体设计 6
2.1电动机的选择 6
2.2工作部件的设计 7
2.3主传动方案拟定 7
3变速系统的设计 9
3.1工作原理 9
3.2变速装置的设计
3.3轴的设计及其校核 11
3.4轴承的设计及其校核
3.5齿轮的设计及其校核 20
3.6键的选择及其校核 27
1前言
1.1课题背景
随着现代工业的迅速发展和生产规模的扩大，生产成本中物料的输送费用所占的比例越来越大，因此选用合理地输送装置，选型设计的正确性是必要的。
螺旋输送机是化学混合可以完成搅拌和冷却等。
此外，运输散装材料，广泛应用于企业输送设备，主要用于输送粉状，粒状材料和形状的小。
相对于其他运输设备，螺旋输送机具有结构简单，紧凑，成本低，易于；修复；海槽关闭，交通方便，易飞热材料和强烈的气味，减少环境污染；可在任何点线加载，也可以点加载和卸载的；输送过程中，还可以混合，搅拌和冷却运行。
由于螺旋输送机具有以上特点，所以在化工企业输送材料的重要性显而易见。
变速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数变速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。
齿轮变速器被广泛应用于各类机械产品和装备中，因此，研究提高其承载能力，延长其使用寿命，减小其体积和质量等问题，具有重要的经济意义。
对变速器进行优化设计，选择其最佳参数是提高承载能力，减轻重量和降低成本等各项指标的一种重要途径。
变速器设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因此开拓和发展变速器技术在我国有广阔的前景。
变速器降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘变速比，但要注意不能超出变速器额定扭矩。
降速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为变速比的平方。
螺旋输送机利用带有螺旋叶片的螺旋轴的旋转，使物料产生沿螺旋面的相对运动，物料受到料槽或输送管壁的摩擦力作用不与螺旋一起旋转，从而将物料轴向推进，实现物料的输送。
在水平螺旋输送机中，料槽的摩擦力是由物料自身重力引起的；而在垂直螺旋输送机中，输送管壁的摩擦力主要是由物料旋转离心力所引起的。
螺旋输送机具有以下特点：
1．结构比较简单，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。
在港口的卸车卸船作业中易进出舱口、车厢。
4．能实现密封输送，有利于输送易飞扬的、炽热的及气味强烈的物料，可减小对环境的污染，改善港口工人的作业条件。
5．装载卸载方便。
水平螺旋输送机可在其输送线路上的任一点装载卸载；对垂直螺旋输送机配置相对螺旋式取料装置可具有优良的取料性能；利用与物料堆直接接触的螺旋轴具有自动取料的能力可作为港口其他类型卸船机械的取料装置。
6．能逆向输送，也可使一台输送机同时向两个方向输送物料，即集向中心或远离中心。
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。
1.2设计的内容和要求
设计的要求：
独立完成螺旋输送机6级变速的变速系统地设计
应交出的内容：
1.图纸
（1）机器工作原理图1张。
（2）部件装配图图纸1张
（3）部件中主要零件图一套。
2.说明书
（1）设计说明书有说服力；
（2）计算部分须指出公式来源并说明公式中符号所代表的意义，计算结果要准确；
（3）设计说明书叙述要有条理，要分章节段落，用词要通顺简练，书写要工整。
所有图表线图简图应画的正确。
1.3螺旋输送机的简介
螺旋输送机俗称绞龙，LS型系列螺旋输送机是一种利用螺旋叶片的旋转,推动散料延着料槽向前运动的输送设备,适宜于输送粉状,颗粒状和小块物料。
LS型螺旋输送机等效采用ISO1050-75标准，设计制造符合ZBJ81005.1～2-88《LS螺旋输送机》专业标准。
LS型螺旋输送机直径由100mm～1250mm，共十二种规格,分为单驱动和双驱动两种形式，单驱动螺旋机最大长度可达40m（特大型30m），双驱动螺旋机采用中间断开轴结构，最大长度可达80m（特大型60m），螺旋机长度每0.5m一档，可根据需要选定，螺旋机头部轴承、尾部轴承置于壳体外部减少了灰尘对轴承室的侵入提高了螺旋机关键件的使用寿命。
中间吊轴承采用滚动、滑动可互换的两种结构，并设防尘密封装置，密封件用尼龙用塑料，因而其密封性好，耐磨性强，阻力小，寿命长。
滑动轴承的轴瓦有粉末冶金、巴氏合金和尼龙等多种材料供用户根据场合的不同而作选用。
滑动轴瓦有需加润滑剂的铸铜瓦，合金而磨铸铁瓦和铜基石墨少油润滑瓦。
吊轴承机外安装油杯，便于集中润滑。
入口和出口的位置布置灵活，与插座的加入，易于自动控制，可根据用户要求，配置测速报警装置。
LS型螺旋输送机与GX型相比，其头部、尾部轴承移至壳体外，出料端设有清扫装置，整机噪声低，适应性强，操作维修方便。
随着现代化工业的不断发展，螺旋输送机己经成为国民经济各部门生产过程中的重要组成部分，正朝着长距离、大运量、高速度方向发展。
为了使输送机安全可靠地运行，其结构系统必须具有良好的静、动态特性，传统的设计方法己不能满足设计要求，必须采用现代设计方法对输送机系统进行设计。
传统的机械设计方法是以经验、感性、静态手工式劳动为基础的一种设计方法，包括下列各种方法:
类比设计方法:
类比设计方法是基于与旧有的同类或相似的机器作比较而进行新机器设计的一种设计方法。
依据这种方法，在设计之前，首先要以工艺对设备所提出的性能要求为依据，同时参照旧有的类似机器设备，依靠经验估计，针对旧有设备的缺点加以改进，从而拟定出一个或几个新的设计方案，进而分析比较，择其较好的方案或集中诸方案的优点做出最终的设计方案。
显然，它是基于设计者的经验积累进行局部创新而形成的一种设计方法。
这种设计方法的设计工作量很大，设计周期很长。
现仍被广泛采用。
试算法:
此法是以一定的理论公式为依据，在一定的技术条件下算得相应的参数值，若所得结果不理想，则改变技术条件，重新计算，循环往复，直至获得感性认为是理想的结果。
它的计算工作量也很大，且难于取得真实的理想结果。
但在计算工具不足的情况下，目前国内仍大量采用。
表格法:
它是根据一定的理论公式，参照常用的尺寸系列和材料参数，预制出系统表格，以供设计时使用，此法减少工作量，提高设计速度。
但是这个方法难取得理想的结果。
图算法:
此法的原理与表格法相同，但有不同于表格法。
图算法是使用按一定的比例尺绘制成的专用图线一诺模图来进行设计。
其计算工作量大大减少，所计算的结果要比表格法改进许多。
目前，我国有两种定型产品，即LS型和GX型螺旋输送机。
LS型螺旋输送机是GX型螺旋输送机的更新换代产品，其所有参数均等效采用ISO1050-75及DIN15261一1986标准，设计制造遵循ZBJ81005一88《螺旋输送机》（新标准为JB/T7679-95《螺旋输送机》）171。
总之，螺旋输送机的常规设计方法还是以从标准或设计选用手册为基准，在结合以前的设计经验来进行设计。
在设计前需要掌握足够的设计依据和经验，如果不具备足够的设计经验，即使采用先进的设计方法，其设计效果也不会很好。
同时还要强调系统设计的重要性。
1.4螺旋输送机的设备组成
一台螺旋输送机通常由驱动装置、头节、若干标准中间节、造配中间节、尾节、进料口、出料口等组成，除头节和选配中间节外，各节螺旋机及机壳均具有互换性。
螺旋机本体由头节、中间节、尾节三种组成。
一般情况下,出厂总装时将中间节按长度长短依次排列,最长的中间节靠近头节，相同长度的中间节则挨在一起，如果有特殊要求，则在订货时给出排列顺序。
在头节内装有支推轴承承受轴向力，在中间节和尾节内装有用轴承支承螺旋轴，此外，在尾节内还装有可轴向移动的径向轴承以补偿螺旋轴长度的误差和适应温度的变化。
螺旋面的形式有实体螺旋（S制法）和带式螺旋（D制法）两种。
各螺旋轴之间采用法兰式联接，保证了联接轴的互换性，便于维修。
机盖为瓦片式并用盖扣夹紧在机壳上，若需改进密封性能，用户可自行在机盖与机壳间加防水粗帆布。
进、出料装置有进料口,方型出料口，手推式出料口，齿条式出料口四种。
由用户在使用现场在机体上开口焊接。
布置进、出料口 位置时应注意保证料口至端部的距离，同时避免料口与吊轴承加油杯、机壳联接法兰、底座等相碰。
驱动装置有ZQ系列变速器+Y系列电动机，YTC齿轮变速电机两种。
驱动装置由Y型电动机、JZQ系列变速器及驱动装置架组成。
头节前部装有止推轴承。
可承受输送物料时产生的轴向力。
标准中间节均设置一只吊轴承，尾节后部装有滚动（滑动）轴承和底座,用以支撑螺旋和补偿螺旋长度的误差,螺旋机安装时应从头部开始,按顺序进行。
在总体布置时应注意进料口不应设置在吊轴承上方，出料口不应设在底座或机壳法兰连接处。
如果因为开出料口影响底座的安排而不能遵循本原则时，使用单位应绘出螺旋机总图。
1.5螺旋输送机的发展概述
螺旋输送机的发展，发展过程中存在着两种类型的轴螺旋输送机、无轴螺旋输送机。
螺旋输送机由螺杆，U型槽，盖，进口，出口和驱动装置，一般有水平，倾斜和垂直型三种：
无轴螺旋输送机螺钉用于无轴螺旋，在U型槽装置可更换衬板，结构简单，从进料口输入输出由螺旋推到出料口材料，传输过程可以在一个密封的罐体进行。
一般来说，螺旋输送机，我们指的是一种螺旋输送机轴。
和许多运输困难的材料，人们一直在寻找一个可靠的交付方法，而无轴螺旋输送机是一种很好的解决方案。
从第十七世纪中叶，开始用索道运输散装材料，1887，螺旋输送机，由阿基米德发明的，后来的改进，广泛用于输送散装固体材料，在工业，其次是一个长期的发展过程中，逐步形成了一系列螺旋输送机，螺旋输送机作了发展的。
GX型螺旋输送机是一种较早出现的输送设备，是中国最早的定型生产的设备。
它主要输送粉状，粒状，小块状物料，不适用于输送易变质，粘、易结块的物料和散装材料，因为这些材料容易粘在螺旋旋转，或堵塞现象，磁悬浮轴承，带来极大的不便，物料输送过程。
GX型螺旋输送机的优点是主要的节能，消耗显着，头，尾轴承外壳，防尘密封，噪音低，适应性强，操作、维修方便，入口，出口布置灵活；缺点是耗电量大，机械磨损快，物料粉碎在运输时。
LS型螺旋输送机是改性和一种新的基于GX型螺旋输送机输送机设计生成，LS型螺旋输送机的特点是结构新颖，性能可靠，技术指标先进，应用范围广，节能降耗显著。
此外，LS型螺旋输送机和广泛的输送机产品。
LSS系列螺旋输送机，LSY型螺旋输送机，LSF系列螺旋输送机是基于LS型螺旋输送机的研制。
1.6螺旋输送机的研究现状
我国生产制造的螺旋输送机的品种、类型较多。
在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，螺旋输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离螺旋输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。
如大倾角长距离螺旋输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩螺旋输送机等均填补了国内空白，并对螺旋输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮变速器。
在1997年4月，洛阳工业高等专科学校赵红霞，刘建寿和李志容和堰师水泥厂的常松芝，从螺旋叶片结构尺寸出发，对输送机螺旋叶片结构尺寸的优化问题做了深入的研究和探索。
螺旋输送机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。
新型螺旋输送机的研究，也取得了很大的进步。
大倾角螺旋输送机是一种由斗式提升机和卧式螺旋输送机水泥代替由传动系统，作为一个具体的混合料水泥设备计量站配套斗，并具有结构简单，运行可靠，成本低，维修方便的优点，和一个快速应用开发。
大倾角螺旋输送机变螺距螺旋叶片的使用，降低饲料节距较小，在输送段间距较大，使送料部分的填充系数为1，运输部也可以填充系数0.5～0.7，可使输送比能量减少50%，而且还可以防止在交通高饲料回流量。
总之，现在的螺旋输送机的研究越来越受到重视，但也有不少研究成果。
在国内的研究成果相对于国外来比较，研究成功还较少，还不是很先进。
2螺旋输送机的总体设计
2.1电动机的选择
（1）选择电动机类型和结构型式
电机有交流电机和直流电机的两个。
直流电机，直流电源，结构复杂，价格高，维修不方便，因此没有特殊要求不应使用。
生产单位常用三相交流电源普通的笼型异步电动机。
Y系列三相鼠笼式异步电动机是我们新的设计属于一般使用全封闭风扇冷却电机，它具有结构简单，运行可靠，价格低廉，维护方便等优点，适用于非易燃，非爆炸性，无腐蚀性气体，无特殊要求的机械，如金属切削机，输送机，风机，搅拌机，由于具有良好的起动性能，也适用于起动转矩高机械有一定的要求，如压缩机等。
电机的额定电压为380V。
（2）选择电动机的功率
电动机容量（功率）的选择合适与否，对工作和电机的经济效应。
低于工作要求的能力，将不能保证工作机正常工作，或电动机长期过载和过早失效；价格高的运动能力的大小，而不能被充分利用，因为往往不能满负荷运行，效率和功率应数很低，增加动力消耗，造成很大的浪费。
由于水泥螺旋输送机的工作环境是常温,有灰尘,用的是三相交流电,电压为380V。
根据以上两点和机械设计手册，选用Y132M-4型号的电动机。
Y132M-4电动机的主要性能如下表格所示：
表2－1Y132M-4电动机的主要性能
型号
额定功率kw
满载时
起动电流--------------额定电流
起动转矩--------------额定转矩
最大转矩--------------额定转矩
转速r/min
电流（380V）A
效率%
功率应数
Y132M-4
7.5
1440
15.4
87
0.85
7.0
2.2
2.2
2.2工作部件的设计
水平螺旋输送机如图2-1所示，其构造包括有半圆形的料槽2和在其内安置的装在轴承3上的、带螺旋叶片的转动轴1。
螺旋借助于驱动装置而转动，物料通过装载漏斗6装入料槽内，而在卸料孔8或9处进行卸料。
2.3主传动方案拟定
（1）传动形式的拟定
拟定传动链的基本原则，就是以最经济的办法满足对机器的要求。
可以满足同样要求的方案可能有很多，在进行传动链的可能分析时，应根据经济合理的原则，选出最好的方案。
转速图有助于各种方案比较，并为进一步确定传动系统图提供方便。
拟定主运动转速图应按下列步聚进行。
拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停，换向，制动，操纵等整个传动系统的确定。
传动型式则指传动和变速的元件，机构以及其组成，安排不同特点的传动形式，变速类型。
传动方案有多种，传动型式更是式样众多，比如：
传动型式上有集中传动的主轴变速箱，分离传动的主轴箱与变速箱；扩大变速范围可以用增加传动组数，也可用齿轮结构，分支传动等型式；变速型式上既可用多速电机，也可用交换齿轮，滑移齿轮，公用齿轮等。
显然，可能的方案很多，优化的方案也因条件而导。
对于教学训练来讲，不必强调在方案上一定要有独特之一，但一定要学会分式几种现有的方案，型式，然后按照设计的具体要求，具体条件选择合理可取的方案和形式。
我们采用集中传动型式的变速箱。
（2）传动结构式、结构网的选择
结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效，可考虑到本次设计的需要可以参考一下这个方案。
确定传动组及各传动组中传动副的数目
级数为Z的传动系统有若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有Z1、Z2、Z3…个传动副。
即
Z=Z1xZ2xZ3
传动副数由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子:
Z=
可以有几种方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已经选定了的和本次设计所须的正确的方案列出，具体的内容如下：
传动齿轮数目3+3+2=8个
轴向尺寸3b
传动轴数目3根
操纵机构简单，一个双联滑移齿轮，一个三联滑移齿轮
6级转速传动系统的传动组，可以安排成：
3x2或2x3
选择传动组安排方式时，要考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。
主轴对加工精度、表面粗糙度的影响大，因此主轴上齿轮少些为好，最后一个传动组的传动副选用2，或者用一个定比传动副。
正常连续的顺序扩大的传动（串联式）的传动结构式为：
其变速范围故满足要求。
（3）转速图的拟定
（4）系统原理图
3变速系统的设计
3.1工作原理
变速箱是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来减低转速和增大转矩，以满意工作需要，在某些场所也用来增速，称为增速器。
变速器的类别、品种、型式很多，眼前已制定为行（国）标的变速器有40余种。
变速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；变速器的品种是根据利用的需要而设计的差异结构的变速器；变速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安设型式、连接型式等因素而设计的差异特性的变速器。
与变速器连接的工作机载荷状态对比混杂，对变速器的熏陶很大，是变速器采用及计算的首要因素，变速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类：
①—均匀载荷，②—中等冲击载荷，③—强冲击载荷。
简言之，一般机器的功率在设计并缔造出来后，其额定功率就不在转变，这时，速度越大，则扭矩（或扭力）越小；速度越小，则扭力越大。
采用变速器时应根据工作机的采用条件，技艺参数，动力机的机能，经济性等因素，对比差异类型、品种变速器的外廓尺寸，传动效率，承载本领，质量，价钱等，选择最适合的变速器。
变速器的类别、品种、型式很多
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