机械设计与制造专业毕业论文--螺旋输送机设计.doc

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1、机械设计与制造专业毕业论文-螺旋输送机设计 摘 要随着现代科学技术的日益开展螺旋输送机的应用也越来越广泛物料从进料口参加当转轴转动时物料受到螺旋叶片法向推力的作用该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力有可能带着物料绕轴转动但由于物料本身的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故才不与螺旋叶片一起旋转而在叶片法向推力的轴向分力作用下沿着料槽轴向移动本设计以建筑业为背景对此工况下所要求的螺旋输送机结构进行设计与计算对整个装置中的传动系统进行了运动力学分析及结构设计对其驱动装置做了深入设计并着重对其主要零部件进行了具体设计包括螺旋输送机的螺旋直径螺距轴径进出料口叶片形式中间悬挂轴承槽体螺旋轴的计算选型电动机是通

2、过螺旋输送机的功率来计算选型减速器中齿轮通过齿面接触疲劳强度来计算通过齿根弯曲疲劳强度验算轴按许用弯曲应力计算法校核轴径关键词 电动机减速器螺旋叶片螺旋轴AbstractWith the growing of modern science and technology development application of the screw conveyor is more and more widely When the material was added to the inlet orifice and the shaft rotated the materials was given

3、the thrust by the helicallobe The thrust of the radial contribute to the material and blade the friction it is possible that the materials could rotate around the axis but because of the gravity of the material and the friction which the silo acted the material do not rotate with the helicallobe it

4、move along the axis of the silo by the thrust of the spiral blade For the construction industry background which is required by the screw conveyor design and structure in this design The entire device in the transmission system for the movement of mechanical and structural was designed The design of

5、 its driving system and the specific design of its main parts which is including the screw conveyor spiral diameter pitch the shaft diameter of inlet orifice the calculation and selection of the shafts the middle hoist and the spiral axis were carried outIn detal motor is through the power of the sc

6、rew conveyor to calculate and select The gears in the reducer is calculated by the gear surface contact fatigue strength and checked by the gear bottom bend fatigue strength I check the diameter of axle through the permissible bending stressKeywords motor reducer helicallobe spiral axis目录1 绪论111 螺旋输

7、送机产品概述112 螺旋输送机应用范围113 螺旋输送机主要特点214 螺旋输送机工作原理215 螺旋输送机整机布置形式21 6 螺旋输送机规格技术参数62电动机的计算选型921 电动机的选择922 传动装置的运动和动力参数的计算103减速器设计计算1331 齿轮设计1333 减速器结构设计1933 轴设计2034 轴承的选型2535 键的选型264螺旋输送机机体的设计3041 机体主要部件的介绍3042 机体主要部件的选择计算395螺旋输送机机体的安装条件使用及维护4551 螺旋输送机机体的安装条件4552 螺旋输送机机体的使用及维护47结论49致谢50参考文献51附录52附录一52英文资料

8、52中文翻译581 绪论11 螺旋输送机产品概述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ZBJ8100512-88? LS螺旋输送机 ?专业标准LS型螺旋输送机直径由100mm1250mm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 05m 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

9、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尼龙和巴氏合金等多种材料供用户根据不同的场合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侧置式油杯便于集中加油润滑进出料口位置布置灵活并增设电动型出料口便于自动控制还可根据用户要求配置测速报警装置LS型螺旋输送机与G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图11 LS型螺旋输送机的示意图LS型螺旋机广泛使用在各种工业部门如建材冶金化工电力煤炭机械轻工粮食及食品行业适用于水平或小于20倾角

10、输送粉状颗粒状小块状物料如水泥煤粉粮食化肥灰渣沙子焦炭等LS螺旋输送机对输送物料的要求粉状粒状和小块状物料如水泥煤粉粮食化肥灰渣砂子等物料温度不得超过200螺旋机不宜输送易变质的粘性大的易结块的物料因为这些物料在输送时会粘结在一螺旋上并随之旋转而不向前移动或者在吊轴承处形成物料的积塞而使螺旋机不能正常工作LS螺旋机的工作环境应在-2050之间允许稍微倾斜使用最大倾角不得超过201 承载能力大平安可靠2 适应性强安装维修方便寿命长3 整机体积小转速高确保快速均匀输送4 密封性好外壳采用无缝钢管制作端部采用法兰互相连接成一体刚性好一台螺旋输送机通常由驱动装置头节假设干标准中间节造配中间节尾节进料口

11、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 长度的中间节那么挨在一起如果有特殊要求那么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假设需改良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

12、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防止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系列减速器Y系列电动机YTC齿轮减速电机两种 驱动装置由Y型电动机JZQ系列减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那么时使用单位应绘出螺旋机总图地脚螺安排尺

13、寸见表11 表11 地脚螺安排尺寸 规格LS100LS160LS200LS250LS315LS400LS500LS630LS800LS1000LS1250A160180200250300320400500630710800驱动装置的配置见表12表12 驱动装置的配置规格转速 rmin 输送量 m3h 驱动装置许用长度 m 电动机型号减速器型号LS20010013Y90L-4-15ZQ25-i6-I16Y100L1-4-22ZQ25-i6-I23Y100L2-4-3ZQ35-i6-I30Y112M-4-4ZQ35-i6-I358010Y100L1-4-22ZQ35-i5-I27Y100L2-4-

14、3ZQ35-i5-I35638Y90L-4-15ZQ25-i4-I25Y100L1-4-22ZQ35-i4-I355062Y90L-4-15ZQ35-i3-I27Y100L1-4-22ZQ35-i3-I35LS2509022Y100L1-4-22ZQ25-i6-I14Y100L2-4-3ZQ25-i6-I19Y112M-4-4ZQ35-i6-I25Y132S-4-55ZQ35-i6-I357118Y100L1-4-22ZQ35-i5-I14Y100L2-4-3ZQ35-i5-I21Y112M-4-4ZQ35-i5-I28Y132S-4-55ZQ40-i5-I355614Y90L-4-15ZQ2

15、5-i4-I14Y100L1-4-22ZQ35-i4-I21Y100L2-4-3ZQ35-i4-I29续表12规格转速 rmin 输送量 m3h 驱动装置许用长度 m 电动机型号减速器型号LS2505614Y112M-4-4ZQ35-i4-I354511Y90L-4-15ZQ35-i3-I17Y100L1-4-22ZQ35-i3-I25Y100L2-4-3ZQ35-i3-I35LS3158031Y100L1-4-22ZQ35-i5-I8Y112M-4-4ZQ35-i5-I15Y132S-4-55ZQ40-i5-I20Y132M-4-75ZQ40-i5-I27Y160M-4-11ZQ50-i5-

16、I356324Y100L1-4-22ZQ35-i4-I9Y100L2-4-3ZQ35-i4-I13Y112M-4-4ZQ35-i4-I18Y132S-4-55ZQ40-i4-I25Y132M-4-75ZQ40-i4-I355019Y90L-4-15ZQ35-i3-I8Y100L1-4-22ZQ35-i3-I12Y100L2-4-3ZQ35-i3-I17Y112M-4-4ZQ40-i3-I23Y132S-4-55ZQ40-i3-I3040154Y100L-6-15ZQ35-i4-I10Y112M-6-22ZQ35-i4-I15Y132S-6-3ZQ40-i4-I20Y132M1-6-4ZQ40-

17、i4-I27Y132M2-6-55ZQ40-i4-I35LS4007162Y132M1-6-4ZQ35-i7-I8Y132M2-6-55ZQ35-i7-I12Y160M-6-75ZQ40-i7-I16Y160L-6-11ZQ40-i7-I24Y180L-6-15ZQ50-i7-I32Y200L1-6-185ZQ50-i7-I355649Y132S-6-3ZQ35-i6-I8Y132M1-6-4ZQ35-i6-I10 续表12规格转速 rmin 输送量 m3h 驱动装置许用长度 m 电动机型号减速器型号LS4005649Y132M2-6-55ZQ40-i6-I14Y160M-6-75ZQ40-i

18、6-I19Y160L-6-11ZQ50-i6-I26Y180L-6-15ZQ50-i6-I354539Y132M1-6-4ZQ40-i4-I10Y132M2-6-55ZQ40-i4-I14Y160M-6-75ZQ50-i4-I19Y160L-6-11ZQ65-i4-I26Y180L-6-15ZQ65-i4-I353631Y112M-6-22ZQ40-i3-I9Y132S-6-3ZQ40-i3-I13Y132M1-6-4ZQ40-i3-I17Y132M2-6-55ZQ50-i3-I24Y160M-6-75ZQ65-i3-I32Y160L-6-11ZQ65-i3-I35LS5006398Y132M

19、2-6-55ZQ40-i6-I8Y160M-6-75ZQ40-i6-I11Y160L-6-11ZQ50-i6-I16Y180L-6-15ZQ50-i6-I22Y180M-4-185ZQ65-i4-I27Y180L-4-22ZQ65-i4-I334062Y132M2-6-55ZQ40-i5-I8Y160M-6-75ZQ50-i5-I13Y160L-6-11ZQ65-i5-I20Y180L-6-15ZQ65-i5-I27Y200L1-6-185ZQ65-i5-I343250Y132S-6-3ZQ40-i3-I8Y132M1-6-4ZQ50-i3-I11Y132M2-6-55ZQ50-i3-I15Y

20、160M-6-75ZQ65-i3-I21Y160L-6-11ZQ65-i3-I30Y180L-6-15ZQ65-i3-I35 续表12规格转速 rmin 输送量 m3h 驱动装置许用长度 m 电动机型号减速器型号LS63050140Y132M2-6-55ZQ40-i5-I45Y160M-6-75ZQ50-i3-I7Y160L-6-11ZQ65-i5-I11Y180L-6-15ZQ65-i5-I15Y200L1-6-185ZQ65-i5-I19Y200L2-6-22ZQ65-i5-I22Y225M-6-30ZQ75-i5-I29Y250M-6-37ZQ75-i5-I3540112Y160M-6-

21、75ZQ50-i4-I9Y160L-6-11ZQ65-i4-I14Y180L-6-15ZQ65-i4-I19Y200L1-6-185ZQ65-i4-I24Y200L2-6-22ZQ65-i4-I29Y225M-6-30ZQ75-i4-I353290Y132M2-6-55ZQ50-i3-I9Y160M-6-75ZQ65-i3-I12Y160L-6-11ZQ65-i3-I18Y180L-6-15ZQ65-i3-I24Y200L1-6-185ZQ75-i3-I30Y200L2-6-22ZQ75-i3-I352577Y132M1-6-4ZQ50-i2-I8Y132M2-6-55ZQ65-i2-I11Y

22、160M-6-75ZQ65-i2-I15Y160L-6-11ZQ65-i2-I22Y180L-6-15ZQ75-i2-I3016 螺旋输送机规格技术参数长度从4m到70m每隔85m一档当长度超过35m时采用双端驱动选型时应符合标准公称长度特殊需要可在选配节中另行提出选型计算计算输送量式中 Q输送量 th 物料填充系数选用见表14 0倾斜系数选用见表15 K螺距与直径比例系数由选定规格的螺旋输送机计算求值 r物料容重 tm3 见表16 n转速 rmin d螺旋直径mLS型螺旋输送机规格技术参数表表13 LS型螺旋输送机规格技术参数规格型号10016020025031540050063080010

23、001250螺旋直径10016020025031540050063080010001250螺 距100160200250315355400450500560630n1401121009080716350403225Q2271322316298140200280380n11290807163565040322520Q1761018244978112160220306n9071635650454032252016Q14581419396290126176245n7150504540363225201613Q11316211154315077102140198注1n转速rmin偏差允许在10范围内2

24、输出量Qm3h表14 物料填充系数物料特性易流动磨损很少少量磨损且为颗粒至小块状磨损性侵蚀性大045033015表15 倾斜系数倾斜角0 5 10 15 20 010090080070065表16 物料容重r物 料rtm3灰 与 渣07103褐 煤111322赤 铁 矿1422重矿石 Cw-p6 202522轻 矿 石1252022燕麦大麦0519石 墨040619生 石 灰0922干 石 灰0519土 豆0719砾 石15183焦 炭053原 煤0822分 先 煤0919粘土潮湿的泥土1819面 粉0519灰 泥 岩161922砂 桨18213玉米黑麦稻谷050719砂14173小 麦081

25、9水 泥101319电动机分交流电动机和直流电动机两种由于直流电动机需要直流电源结构较复杂价格较高维护比拟不便因此无特殊要求时不宜采用生产单位一般用三相交流电源因此如无特殊要求都应选用交流电动机交流电动机有异步电动机和同步电动机两类异步电动机有笼型和绕线型两种其中以普通笼型异步电动机应用最多我国新设计的Y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机其结构简单工作可靠价格低廉维护方便适用于不易燃不易爆无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上如金属切削机床运输机风机搅拌机等由于启动性能较好也适用于某些要求启动转矩较高的机械如压缩机等在经常起动制动和反转的场合如起重机等要求电动机转动惯量小和过载能

26、力大应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型笼型或YZR绕线型电动机除按功率转速排成系列之外为适应不同的输出轴要求和安装需要电动机机体又有几种安装结构形式根据不同防护要求电动机结构还有开启式防护式封闭式和防爆式等区别电动机的额定电压一般为380V电动机类型要根据电源种类交流或直流工作条件温度环境空间位置尺寸等载荷特点变化性质大小和过载情况起动性能和起动制动反转的频繁程度转速上下和调速性能要求等条件来确定2选择电动机的容量电动机的容量功率选的适宜与否对电动机的工作和经济性都有影响容量小于工作要求就不能保证工作机的正常工作或使电动机长期过载而过早损坏容量过大那么电动机价格高能力又不能充分利用由于经常

27、不满载运行效率和功率应数都较低增加电能消耗造成很大浪费电动机的容量主要根据电动机运行时的发热条件来决定电动机的发热与其运行状态有关运行状态有三类即长期连续运行短时运行和重复短时运行变载下长期运行的电动机短时运行的电动机工作时间短停歇时间长和重复短时运行的电动机工作时间和停歇时间都不长的容量要按等效功率法计算并校验过载能力和起动转矩其计算方法可参看有关电力拖动的书籍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21 Y132M-4电动机的主要性能 型 号 额定 功 率 kw

28、 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 rmin 电流380V A效率 功率 应 数Y132M-4 75114015487085 70 22 2222 传动装置的运动和动力参数的计算因为设计减速器时要求传动比为467所以选用一级直齿圆柱齿轮传动的减速器就可满足条件该类减速器的特点是承载能力和速度范围大传动比恒定外廓尺寸小工作可靠效率高寿命长制造安装精度要求高噪声较大本钱较高连接顺序 1发动机2平键3减速器4花键5螺旋轴输送机 轴承齿轮等的效率查机械设计手册得滚动轴承每对 0980995滑动齿轮每对 097099弹性联轴器 0990995齿轮联轴器 0

29、99万向联轴器 097098具有中间可动元件的联轴器 097099一对齿轮开式 094096一对齿轮闭式 096099计算传动装置各轴的运动和动力参数各轴转速1 轴 n1 nm 1440rmin2 轴 n2 n1i 1440467 30835rmin主轴 n3 n2 30835rmin各轴输入功率1 轴 额联 75099 743KW2 轴 轴承1轴承2齿轮 743098099096 691KW主轴 联 691099 684KW各轴输出功率 1 轴 轴承 743098 728KW 2 轴 轴承 691098 677KW 主轴 轴承 684098 671KW各轴输入转矩电动机的输出转矩 9550P

30、dnm 9550751440 4974Nm1 轴 联 4974099 4924Nm2 轴 i轴承1轴承2齿轮 4924467098099096 21407Nm主轴 联 21407099 21193Nm各轴输出转矩 1 轴 轴承 4924098 4826Nm2 轴 轴承 21407098 20979Nm 主轴 轴承 20979098 20769Nm运动和动力参数计算结果整理于下表表22 运动和动力参数计算 轴 名功 率P KW 转 矩 TNm转速 n rmin 传动比效 率输 入输 出输 入输 出电动机轴754974144010991 轴7437284924482614404670932 轴69

31、16772140720979308351099主 轴6846712119320769308353减速器设计计算31 齿轮设计齿轮材料应具备以下条件1齿面具有足够的硬度以获得较高的抗点蚀抗磨粒磨损抗胶合和抗塑性流动的能力2在变载荷和冲击载荷下有足够的弯曲疲劳强度3具有良好的加工和热处理工艺性4价格较低因此采用合金钢硬齿面齿轮是当前开展的趋势采用硬齿面齿轮时除应注意材料的力学性能外还应适当减少齿数增大模式以保证轮齿具有足够的弯曲强度设计的该螺旋输送机的预期使用寿命10年每年300个工作日在使用期限内工作时间占20根据以上几点我选择齿轮的材料为20CrMnTi渗碳淬火处理硬度56HRC62HR平均取

32、为60HRC齿数比u i 467计算步骤如下见文献1P233计算工程齿面接触疲劳强度计算1 初步计算转矩T1 齿宽系数d 解除疲劳极限Hlim 初步计算的许用接触应力H Ad值 计算内容T1 4924Nm由图1213取d 05由图1217cH109Hlim1 091650H209Hlim2 091400由表1216取Ad 85 计算结果T1 49240Nmmd 05Hlim1 1650MpaHlim2 1400Mpa式 1215 H1 1485MpaH2 1260MpaAd 85初步计算的小齿轮直径d1初步齿宽b2 校核计算圆周速度精度等级齿数z和模数m使用系数KA动载系数KV齿间载荷分配系数

33、d1Ad 85 3590b d d1 0540 20 d1n1 601000 401440601000 301由表126初取齿数z1 10z2 iz1 46710 467m d1z1 4010 4由表123取m 4那么z1 d1m 404 10z2 iz1 46710 46747由表129由表1210先求取d1 40mmb 20mm 301ms选8级精度m 4z1 10z2 47KA 175KV 118齿向载荷分布系数载荷系数K弹性系数ZE节点区域系数 2462NNmm 100 Nmm 188-32 cos 188-32 cos0 149 091由此得由表12-11 175118121123

34、307由表1212由图1216式126 149式1210 091 121 123K 307ZE 1898ZH 25接触最小平安系数SHmin总工作时间th应力循环系数NL接触寿命系数ZN许用接触应力H验算3确定传动主要尺寸由表1214th 10300802由表1215估计107 NL 109那么指数m 878原估计应力循环次数正确NL2 NL1I 834107467由图1218H1 式1211H ZEZHZ 189825091计算结果说明接触强度较为适宜齿轮尺寸无需调整SHmin 105th 4800hNL1 834107NL2 179107ZN1 098ZN2 113H1 1540MPaH2

35、 150667MPa式128H 14624MPa H2实际分度圆直径d中心距a齿宽b齿根弯曲疲劳强度验算重合系数Y齿间载荷分配系数KFa齿向载荷分布系数KF载荷系数K齿形系数YFa应力修正系数YSa弯曲疲劳极限Flim因为模数取标准值时齿数已重新确定但未圆整故分度圆直径不会改变即d1 mz1 410 40mmd2 mz2 447 188mma b dd1 0540 20mmY 025 由表1210 KFa 由图1214K KAKVKFaKF 175118133118由图1221由图1222由图1223cd1 40mmd2 188mma 114mm取b1 30mm b2 20mm式1218Y 0

36、75KFa 133KF 118K 324YFa1 296YFa2 235YSa1 152YSa2 17Flim1 750MPaFlim2 600MPa弯曲最小平安系数SFmin应力循环次数NL弯曲寿命系数YN尺寸系数YX许用弯曲应力F验算由图1214由表1215估计3106 NL 1010那么指数m 4991原估计应力循环次数正确NL2 NL1I 829107467由图1224由图1225F1 F2 F2 F1 传动无严重过载故不做静强度校核SFmin 125NL1 829107NL2 178107YN1 095YN2 098YX 10F1 570MPaF2 4704MPaF1 33646MP

37、a F1F2 29876MPa F2表31 齿轮传动参数表 名称符号小齿轮大齿轮中心距a114传动比i467模数m4啮合角20齿数z1047分度圆直径d40188齿顶圆直径da48192齿根圆直径df30179齿宽b302033 减速器结构设计机体结构 是保证传动零件的啮合精度良好润滑及密封的重要零件其重量约占减速器总重量的50因此机体结构对减速器的工作性能加工工艺材料消耗重量及本钱等有很大的影响机体材料用灰铁 HT150或HT200 制造机体的结构用剖分式机体2铸铁减速器机体的结构尺寸见下表表32 铸铁减速器机体的结构尺寸 单位 名 称符 号 减速器尺寸关系尺寸选择机座壁厚0025a188机盖壁厚1002a189机座凸缘厚度b1512机盖凸缘厚度b1151135机座底凸缘厚度b22520地脚螺钉直径df0036a1216地脚螺钉数目na250时n 44轴承旁联接螺栓直径d1075 df12机盖和机座联接螺栓直径d2 0506 df8联接螺栓d2的间距l150200175轴承端盖螺钉直径d3 0405 df7续表32名 称符 号 减速器尺寸关系尺寸选择窥视孔盖螺钉直径d4 0304 df6定位销直径d 0708 d26d1 d2 d3至外机壁距离c1见表4d1 d2至凸缘边缘距离c2见表4轴承旁凸台半径R1c211外机壁至轴承座