螺旋精确称重给料机设计_毕业设计说明书.doc

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1、1 引言 近年来，随着市场竞争的加剧，企业对本钱控制的要求越来越高。在砂轮片、汽车刹车片、食品、医药等行业，对每件产品物料的投放重量有一定的精度要求。目前，在这些行业现有生产线上都是工人用天平手工来称量物料的重量，劳动强度大，并且物料称重的不准确，造成产品的报废或原材料的浪费。进而产品的本钱提高了，降低了企业产品的竞争力。所以，设计一个精确给料称重的设备，对这些行业节省原材料和降低本钱是很可观的。 随着科学技术的高速开展，本钱的要求越来越高，劳动力越来越受到关注，因而更多的企业都通过创新设计、研制出节省本钱的机械装置。在现代化的社会中拥有各种汽车的数量在不断的上升，而汽车的制动系统离不开刹车片

2、，从而车的刹车片需求量就很高。而刹车片材料一般由 1530 种材料混合而成，包括粘合剂、填料、增强纤维、针状硅灰石 纤维状海泡石等。刹车片的重量是有一定的精度要求的，在企业的生产线上都是用天平来大致测量物料的重量，但称少的就达不到刹车片的设计的要求，就相当于压注来的刹车片是报废的。当称多的虽然到达了设计的要求但很明显的问题就是多余的物料浪费了，所以没有一定的重量标准，进而产品的本钱提高了，这就降低了公司在现代社会的竞争力，这对设计一个投料的装置来对节省材料和降低本钱是很可观的。 双螺旋精确给料称重设备能很好地解决在砂轮片、汽车片、食品、医药等行业，对每件产品物料的投放重量的精度要求，降低产品废

3、品率，减少原材料的浪费，降低工人的劳动强度。2 螺旋给料机的分析21 开展 中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形；17 世纪中，开始应用架空索道输送散状物料；19 世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。 1868 年，在英国出现了带式输送机；1887 年，在美国出现了螺旋输送 机；1905 年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906 年，在英国和德国出现了 惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步 的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，开展到完成在企业内部、 企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可 缺少的组

4、成局部。22 双螺旋给料机的组成2.2.1 结构 双螺旋精确给料称重设备由大螺旋输送器、小螺旋输送器、搅拌机构、物料称重系统、机架以及料仓等组成，如图 2-1 所示。 图 2-1 双螺旋精确给料称重设备结构示意图2.2.2 螺旋叶片的制造方法 螺旋叶片一般由钢板冲压而成，然后焊接在无缝钢管轴上，且在各叶片间加以焊接，对于输送磨琢性较大的物料或输送距离较短的输送机。螺旋面可采用由扁钢轧制而成或铸铁铸造而成的节段套装在轴上而形成。2.2.3 螺旋的旋向、头数与母线 螺旋轴上的螺旋叶片有右旋与左旋两种，如图 2-2 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

5、，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。 图 2-2 螺旋旋向图以输送物料为目的的螺旋给料机应首先考虑采用标准形式的右旋单头螺旋。2.2.4 螺旋叶片的形状 螺旋输送机的螺旋叶片有实体螺旋面型、带式螺旋面型及叶片螺旋面型三种，分别如图 2-3 中a、b、c所示，实体螺旋面成为 S 制法，其螺旋节距 GX 型为叶片直径的 0.8 倍。适用于输送粉状和粒状物料。带式螺旋面又称 D 制法，其螺旋节距与螺旋叶片直径相同，适用于输送粉状及小块物料，叶片式螺旋面应用较少，主要用于输送粘度较大和可压缩物料，在

6、输送过程中，同时完成搅拌、混合等工序，其螺旋节距约为螺旋叶片的 1.2 倍。 图 2-3 螺旋叶片形式 a实体螺旋面型 b带式螺旋面型 c叶片螺旋面型 考虑到螺旋给料机对物料进行输送等工艺要求，应选用实体式螺旋。3 双螺旋给料机的原理及特点31 螺旋给料机的作用 螺旋称重给料机是对粉状、散粒状物料进行连续输送动态计量、控制给料的计量设备。根据生产工艺要求，对经过螺旋输送机的物料进行流量、流向控制，并实现计量管理自动化。广泛应用于电力、冶金、化工、港口、建材、食品等行业。32 双螺旋精确给料称重设备工作原理 设备启动后，搅拌机构开始运转，以防止料仓中的物料出现起拱而影响物料的连续输送。 螺旋输送

7、器由步进电动机、减速器和带有螺旋叶片的螺旋轴组成。螺旋轴旋转，使粉状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叶片一起旋转，从而将物料沿轴向推进，实现物料的输送。 物料投放开始，大、小螺旋输送器同时工作，大螺旋输送器工作可以提高物料投放的效率。当托盘中的物料重量到达一预置重量值后预置重量值一般设为物料最终重量值的 95左右，由传感器发出信号给控制系统，控制系统控制大螺旋输送器的步进电动机停止工作。这时只有小螺旋输送器继续工作，以到达精确给料的目的，如图 3-1 所示。设备中设计 2 套相同的大、小螺旋输送器的目的是为了提高设备工作效率。 图 3-1 工作流程33 双

8、螺旋精确给料称重设备的特点 1、结构比拟简单，本钱比拟低。 2、工作可靠，维修简单。 3、尺寸紧凑，断面尺寸小，占地面积小。 4、能够实现封闭输送，有利于输送易飞扬的，炽热的和气味强烈的物料，可减少对周围环境的污染。 5、装载卸载比拟方便，水平螺旋机可在输送路线的任意一点装载卸载。 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，即向中心或远离中心。 7、单位能耗量大。 8、物料在输送的过程中易使物料研碎及磨损，螺旋叶片在输送物料中易卡死。4 毕业设计任务与方案41 毕业设计的目的 1、通过毕业设计，使学生能综合运用所学到的根底理论知识和专业技术知识，培养学生分析问题和解决问题的能力。

9、 2、通过毕业设计，使学生掌握机械产品设计过程，根本设计方法、设计计算一级学会正确绘制技术图样和正确编写技术文件，培养学生组织及进行设计的能力。可使学生毕业后尽快适应实际工作，把在学校学到的理论知识运用到实际科研设计和生产实践工作中去。 3、通过毕业设计，培养学生主动完成任务的责任心和勇于创新的精神。 4、通过毕业设计，锻炼学生在生产实践中调查研究、收集资料以及整理、分析、使用这些资料的能力；锻炼学生查阅国内外有关技术文献及分析、使用文献的能力；提高学生的自学能力。42 设计题目 螺旋精确称重给料机设计43 设计方案 时间 3 月 1 日-6 月 6 日 1.参观、调研收集资料、方案分析比拟和

10、论证工作1-4 周 2.完成外文资料翻译5-6 周 3.毕业设计中期检查7 周 4. 毕业设计图纸设计89 周 5.毕业设计说明书编写10 周 6.指导老师评阅学生毕业设计资料11 周 7.毕业辩论12 周44 设计原始数据 最大称重：500克 速度：6秒/次 精度：0.55 螺旋轴及电动机的计算51 0.9t 螺旋给料机1.生产率的计算 条件：最大称量:500 克；速度：6 秒/次。 设备动作逻辑如图 5-1 所示。 图 5-1 动作逻辑 初定等四个汽缸动作在一个循环周期内的时间为 4s，那么动作的所需的时间为 2s。 60 Q 500 60 900kg / h 0.9t / h 2 式中，

11、 Q 螺旋输送机的生产率t/h；2、确定螺旋的直径 D 由于该设备用于输送砂轮物料，物料具有一定的粘结性粘性和容易被压实，为了在输送过程中对物料起到松散作用，选用齿式螺旋叶片。 Q D 2 .5 m 47bA 0 K 1 式中， Q 螺旋输送机的生产率 t / h ， Q 0.9t / h ； b s / D ，当采用标准螺旋直径时， s 0.8 1.2 D ，取 b 0.8 ； s 螺距 m ； A 物料特性系数，取 A 40 ；见表 5-1 机槽的填充系数，取 0.35 ； 0 倾斜布置的输送机对 F机槽内物料的横断面积的休正系数，水平布置输送机取 0 1.0 ；见表 5-2 K 1 螺旋

12、叶片的形式对输送量的影响系数，取 K 1 0.8 齿式； 将上述数据代入公式，得螺旋直径 Q 0 .9 D 2 .5 2 .5 0.085m 47bA 0 K 1 47 0.8 40 0.35 1 0.8 取 D 85mm s 0.8 D 68mm 表 5-1 常用物料的填充、特性、综合系数 物 料 物 料 物料的 填充系数 螺 旋 特 性 综的粒度 的磨琢性 典型例子 amp 面型式 系数 K 合系数 A 粉状 无磨 面粉、 0.35-0.40 实体 0.0415 75 琢性 石灰、石墨、 螺旋面 半磨 纯碱 琢性 粉状 磨琢 干 炉 0.25-0.30 实体 0.0565 35 性 粉、水

13、泥、 螺旋面 石膏粉、白 粉 粒状 无磨 谷物、 0.25-0.35 实体 0.0490 50 琢性 泥煤、颗粒 螺旋面 半磨 状食盐 琢性 粒状 磨琢 造 型 0.25-0.30 实体 0.0600 30 性 土、型砂、 螺旋面 砂、成粒的 炉渣 小 块 无磨 石灰 0.25-0.30 实体 0.0537 40alt60mm 琢性 石、煤 螺旋面 半磨 琢性 小 块 磨琢 卵石、 0.20-0.25 实体 0.0545 25alt60mm 性 砂岩、干炉 螺旋面或 渣 带式螺旋 面 中 等 无磨 块煤、 0.20-0.25 实体 0.0600 30及 大 块 琢性 块状石灰 螺旋面或agt6

14、0mm 半磨 带式螺旋 琢性 面 中 等 磨琢 干 粘 0.125-0.20 实体 0.0795 15及 大 块 性 土、硫矿石、 螺旋面或agt60mm 焦炭 带式螺旋 面 固状 粘性、 含水的 0.125-0.20 带式 0.0710 20 易结块 糖、淀粉质 螺旋面 的团 表 5-2 斜系数表 倾斜角 0 5 10 15 20 螺旋给料机的倾斜布置时的输 1.0 0.9 0.8 0.7 0.65送量校正系 数C3、确定螺旋转速 n Q n r / min 47 D s 0 K 1 2 式 中 ， 物 料 的 容 重 t / m 3 ， 查 资 料 棕 刚 玉 的 堆 积 密 度 为 1.

15、53 1.99 g / cm 3 在这里取为 1.53 g / cm 3 即 1.53 t / m 3 代入公式： Q 0.9 n 90.98r / min ， 47 D s 0 K 1 47 0.085 0.068 0.35 1.53 1 0.8 2 2取 n 90r / min 。 A 40 验算， nmax 137r / min n ，满足要求。 D 0.0854、机槽的填充系数 的验算 Q 47 D ns 0 K 1 2 将有关数据代入，得 Q 0.9 0.354 47 D ns 0 K 1 47 0.085 90 0.068 1.53 1 0.8 2 2 计算所得填充系数 在 0.3

16、00.40 之间，满足要求。5、驱动功率的计算 Q N轴 L平 0 H kW 367 式中， L平 输送机水平投影长度 m ，取 L平 1m ； 0 物料的总阻力系数，取 0 20 ； H 倾斜输送时物料的提升高度 m ； 那么 Q 0 .9 N轴 L平 0 H 1 20 0 0.049 kW 367 367 N轴 N点 k 总 式中， k 功率储藏系数，一般为 1.21.4取 k 1.4 ； 总 传动装置的总效率，一般取为 0.8。 N轴 0.049 N点 k 1.4 0.085kW 总 0.86、水平螺旋输送机的生产率验算 Q验 47 D 2 sn 0 K 1 t / h Q验 47 D

17、2 sn 0 K 1 47 0.085 2 0.068 90 0.35 1.53 1 0.8 0.89t / h52 0.05t 螺旋输送机1、生产率的计算 条件：制作砂轮时，普通磨料的重量是一个重要的技术指标。如果只用0.9t 的螺旋输送机进行物料的添加，那么重量不容易保证或者影响物料添加的效率，所以在这里使用两个螺旋输送机，即 0.9t 和 0.05t。工作时，两个螺旋输送机同时工作，给物料预设一个提前量，传感器称量的物料到达该预设量时，0.9t的螺旋输送机停止工作，由 0.05t 的螺旋输送机继续工作到达一个砂轮的重量。2、确定螺旋的直径 D 由于该设备用于输送砂轮物料，物料具有一定的粘

18、结性粘性和容易被压 ，为了在输送过程中对物料起到松散作用，选用齿式螺旋叶片。实 Q D 2 .5 m 47bA 0 K 1 式中， Q 螺旋输送机的生产率 t / h ， Q 0.1t / h ； b s / D ，当采用标准螺旋直径时， s 0.8 1.2 D ，取 b 0.8 ； s 螺距 m ； A 物料特性系数，取 A 40 ； 机槽的填充系数，取 0.35 ； 0 倾斜布置的输送机对 F机槽内物料的横断面积的休正系数，水平布置输送机取 0 1.0 ； K 1 螺旋叶片的形式对输送量的影响系数，取 K 1 0.8 齿式 ； 将上述数据代入公式，得螺旋直径 Q 0 .1 D 2 .5 2

19、 .5 0.039m ， 取 47bA 0 K 1 47 0.8 40 0.35 1 0.8D 40mm ， s 0.8 D 32mm3、确定螺旋转速 n Q n r / min 47 D s 0 K 1 2 式 中 ， 物 料 的 容 重 t / m 3 ， 查 资 料 棕 刚 玉 的 堆 积 密 度 为 1.53 1.99 g / cm 3 在这里取为 1.53 g / cm 3 即 1.53 t / m 3 代入公式： Q 0.1 n 97r / min ， 取 47 D s 0 K1 47 0.04 0.032 0.35 1.53 1 0.8 2 2n 97 r / min 。 A 4

20、0 验算， nmax 200r / min n ，满足要求。 D 0.044、机槽的填充系数 的验算 Q 47 D ns 0 K 1 2 将有关数据代入，得 Q 0.1 0.35 47 D ns 0 K1 47 0.04 97 0.032 1.53 1 0.8 2 2 计算所得填充系数 在 0.300.40 之间，满足要求。5、驱动功率的计算 Q N轴 L平 0 H kW 367 式中， L平 输送机水平投影长度 m ，取 L平 1m ； 0 物料的总阻力系数，取 0 20 ； H 倾斜输送时物料的提升高度 m ； 那么 Q 0 .1 N轴 L平 0 H 1 20 0 0.005 kW 367

21、 367 N轴 N点 k 总 式中， k 功率储藏系数，一般为 1.21.4取 k 1.4 ； 总 传动装置的总效率，一般取为 0.8。 N轴 0.005 N点 k 1.4 0.009kW 总 0.86、水平螺旋输送机的生产率验算 Q验 47 D 2 sn 0 K 1 t / h Q验 47 D 2 sn 0 K 1 47 0.04 2 0.032 97 0.35 1.53 1 0.8 0.1t / h7、螺旋叶片的厚度如表 5-3 表 5-3 螺旋叶片的厚度表参考 输送物料 mm 谷物 2-4 煤、建筑材 D200mm-300mm 4-5 料、矿石等 D500mm-600mm 7-853 步进电机确实定 步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。 步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、 机等。 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械.