无轴螺旋输送机的传动机构设计【带图纸】

摘 要

无轴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，是现代化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。

对于无轴螺旋输送机，在工程设计及使用中还存在一些的缺陷，如参数选择不合理等。目前，无轴螺旋输送机的设计仍是依靠经验公式计算，在经验公式中许多参数的选择是在一定范围内凭经验选取的，这使得无轴螺旋输送机的设计较落后，无法提高其设计水平和提高产品的性能。

文中对无轴螺旋输送机进行了较为全面论述，从了解无轴螺旋输送机的类型、国内外发展现状。阐明了螺旋输送机的工作原理。并根据无轴螺旋输送机的工作原理、工作条件、输送要求等设计――无轴螺旋输送机。该无轴螺旋输送机用于污泥的输送，根据输送量以及输送路程设计出螺旋直径，计算了螺旋功率以及根据功率选择了电动机、减速器和联轴器能较好地解决实际问题。

关键词 无轴螺旋输送机 连续输送机械 螺旋直径 

 

目 次

1 引言 

1(1 无轴螺旋输送机研究的工业背景

1(2 无轴螺旋输送机在工业中的价值及特点

1(3 课题主要研究的内容

2 无轴螺旋输送机工作原理和设计原则

2(1 无轴螺旋输送机的工作原理

2(2 无轴螺旋输送机的设计原则

3 无轴螺旋输送机设计的方法

3(1 无轴螺旋输送机的现代设计方法

3(2 无轴螺旋输送机的常规设计方法

4 无轴螺旋输送机的具体计算

4(1 无轴螺旋输送机的选型要注意到特点

4(2 物料在无轴螺旋输送机里的分析

4(3 无轴螺旋输送机的叶片的设计

4(4 无轴螺旋输送机的功率计算

5 蜗轮减速器的设计计算和校核

5(1 蜗轮减速器的设计计算

5(2 涡轮减速器的校核

5(3 涡轮轴健的校核

6 其他零件及一些标准件

6(1 减速箱的外形

6(2 减速箱的通气器的设计

6(3 U型槽的设计

6(4 无轴螺旋输送机轴承选择

6(5 无轴螺旋输送机进料口和出料口的设计

结 论

 

1 引言

无轴螺旋输送机是一种常用的不具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。它的广泛应用对于减轻繁重的体力劳动，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。

无轴螺旋输送机采用无中心轴设计，结构独特，主要由电动机、减速机、机械密封、柔性无轴螺旋体、U形槽及保护衬套等组成，其配套附件还有支腿、盖板、端盖及法兰等。无轴螺旋输送器是污水厂用来输送栅渣、沉砂池出砂和污泥的一种输送设备。目前设计成与落渣设备( 格栅等) 联动控制。无轴螺旋输送机是通过电动机带动摆线减速机运转，靠机械密封轴与无轴螺旋体上的联接盘传动而使螺旋体旋转工作的。螺旋体仅一端支承，结构简单。工作中污泥就像螺母，而无轴螺旋体则像转动的螺杆，连续旋转即可将污泥从一端移至另一端。

现在，螺旋输送机已经成为合理组织成批生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。在我国现代化的发展和各工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，螺旋输送机将发挥更大的作用。

1(1 无轴螺旋输送机研究的工业背景

无轴螺旋输送机在国民经济的各个部门中得到了相当广泛的应用，己经遍及各个行业。在冶金、采矿、动力、建材、码头等一些重工业及交通运输等部门，主要是用来运送大宗散货物料，如煤、矿石、粮食、砂、化肥等:在机械制造部门，螺旋输送机是生产过程中组成现代化有节奏流水作业线的所必不可少的设备之一，随着生产节奏输送各种机械零部件、成品、半成品和小件的包装物料，实现车间运输和加工过程安装的机械化，并实现程序化和自动化:在粮食、轻纺织业、化工业、食品等工业部门，采用螺旋输送机往往不单纯是输送物料，同时还伴随进行某些工艺处理等。在大型工程项目上，如机场、港口等需要现代化物流输送系统的场合，螺旋输送机也都有广泛的应用。

1.1.1 无轴螺旋输送机在国外发展情况

从17世纪中叶，开始应用架空索道输送散状物料，到1887年，螺旋输送机由阿基米德发明，后来得到改进，在工业上广泛用来输送散状、固体物料，随后经过了很长时间的发展过程，逐渐研制出了一系列的螺旋输送机，使得螺旋输送机有了长足的发展。 

现在国外无轴螺旋输送机技术的发展很快，其主要表现在两个方面:一方面是无轴螺旋输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如管状无轴螺旋输送机、可移动式无轴螺旋输送机、双无轴螺旋输送机、空间转变螺旋输送机等各种机型。且应用范围也不仅仅只存在于物料输送方面，在搅拌、计算、测试等方面对无轴螺旋输送的理论与实际都有大量的应用;另一方面是无轴螺旋输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型无轴螺旋输送机已成为发展的主要方向，这核心是开发应用了螺旋输送机动态分析与监控技术，提高了无轴螺旋输送机的运行性能和可靠性。

1.1.2 无轴螺旋输送机在国内发展情况

我国生产制造的无轴螺旋输送机的品种、类型较多。在改革开放以后，无轴螺旋输送机的技术水平有了很大提高。大功率、长距离无轴螺旋输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了很大的进步，如变速，变径、变节距无知哦螺旋输送机，大倾角距离无轴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填补了国内空白，并对螺旋输送机的关键技术及其主要零部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了许多种启动和制动装置以及PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶和器和行星齿轮减速器。

GX型螺旋输送机是出现较早的一种螺旋输送机，也是我国最早定型生产的通用性生产设备。它以输送粉状、粒状、小块状物料为主，不适宜输送易变质的，粘性的易结块的物料和大块的物料，因为这些物料容易粘在螺旋上而随之旋转，或在吊轴承处产生堵料现象，给物料输送过程带来很大的不便。GX型螺旋输送机的优点主要是节能、降耗显著，其头部、尾部轴承移至壳体外，具有防尘密封性好，噪声低，适应性强，操作维修方便，进、出料口位置布置灵活等;缺点是动力消耗大，机件磨损快，物料在运输时粉碎严重。

LS型螺旋输送机是在GX型输送机的基础上修改设计的新一代螺旋输送机， LS 型螺旋输送机特点是结构新颖，性能可靠，技术指标先进，适用范围广泛，节能降耗显著。

另外 ，LS型螺旋输送机还有多种系列的输送机产品。LSS系列螺旋输送机、LSY型螺旋输送机、LSF系列螺旋输送机都是在LS型螺旋输送机的基础上逐渐发展形成的。

LSS系列水平螺旋输送机是一种固定装置的机械输送设备。LSY型是一种非基础固定式螺旋输送机，它可以实现水平、倾斜、垂直全方位和任意姿态的连续输送。它的实用性和先进性尤其体现于能适应山区、平原各种野外流动作业，也适用于化工、冶金工业企业和造纸、建筑工程等行业。

LSF系列螺旋输送机是在LS型螺旋机的基础上改进的，其结构新颖，技术指标先进。总体而言，该机头部和尾部轴承移到壳体外部，消除了由于密封不严漏料而降低轴承寿命的可能性:中间吊轴承采用滚动、滑动可以互换的两种结构，均设防尘密封装置，密封性强，耐磨性好;螺旋叶片的表面涂有耐磨材料，增强了叶片的耐磨性:传动部分采用摆线针轮减速机，使得整机噪音低，适应性强，操作维修方便。

TLSS系列螺旋输送机具有结构简单、密封性能好，无粉尘、噪声低，能多点送料、卸料等特点，适用于各行业的粉状或颗粒的输送。该螺旋输送机横截面可设计成U形和圆形两种，圆形截面输送机还可作为垂直输送用。该机广泛用于面粉、粮油、饲料行业水平物料的输送，并可在其出料端增设料封装置，形成TLSSF型料封螺旋输送机，在进料口左侧或右侧增设吸风口，专门用于输送粉碎后的物料。

JT型螺旋输送机，是一种按工艺布置需要有单机单驱动(或重叠式，分体双驱动)，带夹套的全密封型螺旋输送机。其具有结构紧凑合理，占地面积小，密封性好，工艺布置灵活等优点，适用于输送要求冷却或加热的有毒、易挥发及具有腐蚀性或怕被污染的物料，如三聚氰胺、1H口等，可以水平输送温度低于250?的物料，可广泛应用于化工、医药、食品、轻工等行业。

MLG管式螺旋给料输送机是一种等同采用国际标准的螺旋输送机，其特点是变螺距，给料量稳定，具有一定的锁风效果。输送机长度在特定范围内可由用户指定选用，用作料仓底部给料设备时，一般采用倾斜布置，基本可消除物料自流(即冲料)现象。MLG管式螺旋给料输送机可用于生料、煤粉、水泥等粉状物料的给料和短距离输送。

YS 型圆筒螺旋输送机，可设计成水平式、倾斜式、垂直式三种类型。FX系列螺旋输送机广泛用于盐、化工等行业粉状物料的输送及提升，而且可以垂直输送替代斗式提升机。

随着运输机械的发展，还出现一些新型的特殊用途的螺旋输送机，如可弯曲螺旋输送机，螺旋管输送机，大倾角螺旋输送机，成件物品螺旋输送机，热交换式螺旋输送机，微粉螺旋输送机，新型冷却螺旋输送机等。

可弯曲螺旋输送机可实现空间可弯曲输送物料，有水平型，垂直型，还可以布置成其他型式。可弯曲螺旋输送机的螺旋体心轴为可挠曲材料，输送线路可根据需要按空间曲线任意布置，避免物料转载，不设中间轴承，阻力小，当机壳内进入过多的物料或有硬块物料时，螺旋体会自由浮起，不会产生卡堵现象;噪音小。

螺旋管输送机也称滚筒输送机，其为螺旋输送机的一种变态形式，为内螺旋输送机。在其圆筒形机壳内焊有连续的螺旋叶片，机壳与螺旋叶片一起转动，加入的物料由于离心力和管壁的摩擦力的作用随机壳一起转动并被提升，然后在物料的重力下，又沿螺旋面下滑，实现物料的向前移动。如同不旋转的螺杆沿着转动的螺母做平移运动一样，达到输送物料的目的。

螺旋管输送机工作时没有卡壳、阻塞现象，对谷物破碎小，适于输送含杂较多的谷物、经烘干机处理后的热谷物以及谷物种子。如果在螺旋管壁上销上不同直径的孔眼，还可在输送的同时完成物料的筛分工作。

大倾角螺旋输送机输送原理是，由于大倾角螺旋输送机的螺旋转速较高，物料在它的推动下，产生较大的离心力，倾角越大，转速越高，离心力也越大。这种离心力足以使物料克服它与螺旋叶片之间的摩擦力而被压向螺旋叶片的周围，呈环状分布。被压向螺旋叶片周围的物料与输送管内壁形成了新的摩擦阻力，当这种阻力达到足够大时，便能克服物料本身重力及其它力所引起的下滑力，在螺旋叶片的推动下，物料又克服它与螺旋叶片间的和它与输送管内壁间的两个摩擦阻力，从而以比螺旋转速较低的旋转速度上升，直到出料口卸出。

热交换式螺旋输送机，广泛用于化工、粮食加工以及矿物处理等行业，如冷却锅炉炉渣、冷却矿渣、加热干燥多种化工产品以及粮食或饲料等，是一种特殊的高效热交换器，同时也起输送物料作用，并完成对物料的搅拌、混合、冷却、加热或千燥等工艺。

输送微粉的微粉螺旋输送机，具备合理的螺旋轴结构，有很好的密封性能，稳定的微粉原料的输送速率，能减少悬料及降低过冲量。微粉输送技术已用于设计微粉螺旋输送机上，并且在玻璃纤维池窑拉丝配料生产线上得以应用，经生产运行，达到输送微粉原料的目的，满足了生产的需求。

螺旋扒谷机(4,61)，由螺旋喂料机构与倾斜移动式螺旋输送机组合而成。喂料机构主要有两种结构形式，一种型式是螺旋体一半为向左边旋转，一半为向右边旋转，工作时自两侧向中心汇集物料;第二种型式是螺旋体只有一个旋向，但是可以上下左右移动，以扩大扒谷范围，减少移动次数。

对转螺旋输送机，其输料管与螺旋体都旋转，但旋转方向相反。这种新颖的垂直螺旋输送机填充率高达70-90%。当螺旋体转速与输料管以一定的转速相配时，可观察到物料并无旋转运动而只有垂直上升运动。它的工作原理不能再用单一颗粒受到离心力的作用来说明，而应对整个物料柱的运动进行分析。在这方面还需要作进一步研究。

复式螺旋输送机，同一料槽内装上转向相反的两个螺旋体，加上驱动装置，就构成了复式螺旋输送机。它能同时完成两种不同物料的输送，并且占地面积小，相对空间尺寸也小。

双向螺旋输送机，同一螺旋轴上的两半节上，分别焊有向左边旋转叶片和向右边旋传叶片，这是双向螺旋输送机的主要特点。它可以向两个方向同时输送同一种物料，即将物料从两端集向中心，或从中部进料后输向两端。

变螺距螺旋输送机，这种螺旋输送机的螺距沿前进方向是变化的。叶片焊接或由疏渐密，或由密渐疏，适合港口卸船用或饲料工业中作配料设备用。

1(2 无轴螺旋输送机在工业中的价值及特点

螺旋输送机在输送物料的同时可完成混合、搅拌、冷却等作业。在港口，螺旋输送机主要用于卸车、卸船作业以及仓库内散粒物料的水平和垂直输送。利用与物料直接接触的水平螺旋轴将物料逐层从车厢两侧卸下的螺旋卸车机在国内港口已有多年的成功使用经验。由水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机以及相对螺旋取料装置组成的螺旋卸船机，已成为一种较为先进的连续卸船机型，日益广泛地应用于国内外散货专用码头。螺旋输送机在港口除直接用于卸船作业以及输送物料外，常利用其裸露的螺旋具有收集物料的功能而作为其他类型卸船机的取料装置。

螺旋输送机适用于短距离输送物料，应用螺旋输送机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。

无轴螺旋输送机可沿水平、倾斜或垂直方向上输送物料，主要分为水平螺旋输送机和垂直螺旋输送机。这两种机型也是最常用的。螺旋输送机根据结构分为，双螺旋输送机和单螺旋输送机，后者使用较多。螺旋输送机的安装方式有固定式和移动式两种，大部分螺旋输送机采用固定式。

无轴螺旋输送机不仅减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率，实现物料输送过程的机械化和自动化，而且可以不停进行运输。倾斜的无轴螺旋输送机可以在不同高度的地方进行物资传输。大部分无轴螺旋输送机是采用全封闭是传送，所以对环境污染少，是一种环保的输送装置。 

从无轴螺旋输送理论研究现状来看，目前主要两个方面有较大的发展:一方面是设计螺旋输送机采用现代先进设计方法和计算机技术，根据实际使用情况对无轴螺旋式设计的结果进行优化，开发优化设计软件和对现代设计中使用的经验公式的修正研究;另一方面是对被输送物料的特性开展研究。物料的物理特性对螺旋输送机的输送效影响很大，因此不仅仅要对无轴螺旋输送机的结构进行研究，也要对无轴螺旋输送机的散料特性进行研究。各国的科学家们对散料的研究经历了一个漫长的过程，为我们的研究打下了坚实的基础。Jenike对流动特性的测试、流动理论、源于连续理论和离散因素的粒子系统模型、粉末振荡、在初始填充下的配料搅拌和面壁加载、流动和脉动等条件进行研究，中国农业大学的黄文彬教授对存在填隙流体颗粒间力学作用的研究。这些研究都为今后的工程技术人员对散体物料输送技术的深入研究奠定了基础。

实际应用中的无轴螺旋输送机在机构上需要改进，其螺旋体为较后的带状叶片，通过驱动端轴，进而驱动中间无轴，螺旋体与壳内壁底部衬板接触(滑动)。因中间型衬板紧贴，故容易发生磨损，减速机输出轴与螺旋叶片输入轴若螺旋叶片与尼龙U采用连轴器连接后无轴螺旋之间连接与减速器电机轴孔连接，会是减速机受到其他额外负荷，并影响到螺旋输送机的使用寿命。一般可以用以下方法:1 采用万向节结构，克服输入轴中心下移。在设计采用万向节结构，将减速机输入轴与无轴螺旋输入轴连接; 由于万向节结构在X、Y方向均有一定的绕度,克服了因为中间螺旋叶片与尼龙U型衬板磨损使输入轴中心下移而造成的影响,且无需安装输入轴支撑轴承,这一改进不仅降低了成本,而且延长了无轴螺旋输送机的使用寿命。轴线下移量一般为输送槽尼龙衬板厚度的磨损量,轴线下移量一般小于5 mm,设计时应考虑输入轴与侧板的间隙。这种结构由于有间隙的存在,当采用尾部推动、倾斜安装时,螺旋输送机会出现漏泥现象。2 增加迷宫式密封结构,防止轴缝处漏泥。当采用尾部推动、倾斜安装时,螺旋输送机的驱动装置安装在下口,轴与侧挡板之间有单边5 mm的间隙,易出现少量泥饼泄漏。在螺旋输送槽内靠侧板处增加一迷宫式密封结构,将驱动输入轴与输送槽侧板的间隙挡住,很好地解决了漏泥问题。

纵观螺旋输送机的国内外发展历程，综合所查资料可以预见未来的发展方向主要有以下几方面:

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.磨损是限制螺旋输送机寿命的主要原因，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，可以较大程度提高输送机的使用寿命。

2.低能源消耗及降低能量消耗。螺旋输送机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输送机急待解决的难题和发展方向。

3.智能化发展。未来的螺旋输送机应与电脑密切联系，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。可以达到用计算机实现遥控控制，最终达到无人控制。

4.空间可弯曲输送。为了克服水平和垂直螺旋输送机由于构造上的限制而只能直线输送物料的不足，近年来出现了可弯曲螺旋输送机，弹簧输送机等。另外其他各种输送机也应为了实现空间、可弯曲输送研制新的机型。

5.扩大使用范围。目前，螺旋输送机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、粘性物料的螺旋输送机。不仅可以在平地上使用安装，额可以在崎岖的山地地区安装使用。

.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

6.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、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输送机，而螺旋输送机对于解决这个难题，无疑具有很大的优势和发展空间。

1(3 课题主要研究的内容

设计了无轴螺旋输送机的主要结构，包括驱动装置及变速机构、无轴螺旋、U型槽等部分的结构设计。

绘制整个输送机主要部分的装配图、零件图。

对整个系统的各零件进行三维造型并构建装配体模型。

2 无轴螺旋输送机工作原理和设计原则

随着我国经济的飞速发展，无轴螺旋输送机在许多领域的运用，例如:在污水处理中运用传送污水，在食品加工中来运输食品，在码头运输货物等。所以在国内外无轴螺旋输送机发展非常迅速，最近在我国迅速成立了许多加工无轴螺旋输送机的公司，不仅因为无轴螺旋输送机机构简单、安装方便，而且输送流畅、环境污染少，是一种环保型产品。故设计一款结构简、安装方便、环境污染少的无轴螺旋输送机是非常必要的，也是对我们即将离校的大学生一种检验。

本文以WLS320无轴螺旋输送机这一机型为依托，对无轴螺旋输送机在水平、15度倾斜、30度倾斜运输货物进行研究，分析无轴螺旋输送机在运输货物的时候受力情况、功率情况进行探索。

2(1 无轴螺旋输送机的工作原理

2.1.1 无轴螺旋输送机的工作原理

无轴螺旋输送机是近几年兴起的一种新型运输机械，采用无中心轴设计，结构独特，主要由电动机、减速机、机械密封、柔性无轴螺旋体、U形槽及保护衬套等组成，其配套附件还有支腿、盖板、端盖及法兰等。

无轴螺旋输送机利用电机带动螺旋体的旋转，由于摩擦力等力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。

2.1.2 无轴螺旋输送机的特点

1(结构比较简单，料槽中无中心轴及轴承，物料输送流畅。

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。且能在多种场合中安装。

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(耐磨衬板易更换，不锈钢结构防腐耐用。

2(2 无轴螺旋输送机的设计原则

2.2.1 无轴螺旋输送机整机设计原则

1) 电动机功率应满足传送所需的计算功率(包括无轴螺旋输送机水平安装、15度安装、30度安装)。

2) 无轴螺旋输送机所需的零部件安装国家标准。

3) 减速器和电机因采用合理的连接。

4) 应满足加工精度的要求。

5) 尽可能按通用部件的配套关系选用有关的通用部件。

2.3.2 无轴螺旋输送机的设计条件

1、输送物料为污泥，液状物体具有无磨琢性。

32、污泥松散系数=1400kg/。 m,

3、物料阻力系数=1.5。 ,0

4、所设计的输送机要结构简单，便于装卸，检修。

5、能够提高加工效率，减轻劳动强度。

、达到充分发挥和扩大机床的工艺性能。

 

3 无轴螺旋输送机设计的方法

3(1 无轴螺旋输送机的现代设计方法

现代设计方法是一个科学的、理性的、动态的和计算机化的过程。它采用当代的技术手段和方法来提取最合理的数据，使设计的结果达到最优。依据这种方法，首先对设计的各种原始数据进行分析，取得有利的信息，得出最经济合理的参数;然后，在设计过程中进行各种性态和指标分析，确定出设计对象的全部数据;最后，评价、测试和诊断设计的质量及可能出现的问题，并确定出相应的对策。

目前，现代设计方法己经在许多领域得到运用。动态设计、优化设计、计算机辅助设计是现代设计方法的核心。可以说，现代设计法远远胜过传统设计法，它将广泛应用在各个科技领域。它的发展和推广使用，将对我国科学技术的进步起着重要的促进作用。

一般设计新的产品的话采用现代设计方法，开发新型号的无轴螺旋输送机的话，现代设计方法是非常有用的，可以减少不必要的麻烦，是设计得到简化，设计产品得到优化。 

3(2 无轴螺旋输送机的常规设计方法

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ISO 1050-75及DIN 15261一1986标准，设计制造遵循ZBJ 81005一88《螺旋输送机》(新标准为JB/T 7679-95《螺旋输送机》)171。一般无轴螺旋输送机的设计是根据要求、条件等方面下手，算出一些理论值，在根据螺旋输送机设计手册，选取标准值，在根据标准值从中选出最优标准，如果不采用标准值的话，应采取整值计算，其他配件应尽量取标准值。

图3.1 无轴螺旋输送机结构

1- 电动机及减速器 2-机械密封 3-进料口 4-无轴螺旋体

-支腿 6-盖板 7-U形槽及保护衬套 8-出料口 5

一般设计的路线是根据无轴螺旋输送机的输送量、转速计算出无轴螺旋体的尺寸，包括无轴螺旋体的直径、螺距等。根据扭力和转速选择合理的电机，在根据电机的转速、扭力和无轴螺旋体的转速选择合理的减速器。减速器的选择要考虑扭矩、传动比。在选择合理的减速器后还要对轴进行校核。进料口和出料口的设计要考虑物理的。本文采用一般设计方法。

总之，无轴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。

4 无轴螺旋输送机的具体计算

无轴螺旋输送机的具体设计包括:?根据具体输送要求计算螺旋直径，选择螺旋类型和布置形式。?根据具体输送要求计算螺旋直径，选择螺旋类型和布置形式。?计算输送功率并依此选择合适的电动机和减速器等驱动装置。?减速器的轴的校核。?根据设计手册选择合适参数确定输送机的外形和尺寸。?确定无轴螺旋输送机长度组合及各节重量。?绘制无轴螺旋输送系统的总装图和部分重要零件图。?对一些重要零件进行校核。

4(1 无轴螺旋输送机的选型要注意到特点

设计无轴螺旋输送机系统时，往往需要考虑下列问题:

1.合理的装载方式，提出给料装置和卸料装置的要求。这样可以确定一些参数，可以从设计手册、参考资料中查看。

2.输送机线路上输送机之间的相互关系。启动顺序是受料的输送机先驱动，停车顺序是给料的输送先停机，当各螺旋输送机的参数(如长度，驱动装置)不同时，通过这一关系可以提出启动时间和停机时间的要求。特别是在安装角度不同是要注意的，一些参数与水平安装是有差别。

3.不能满足上面的启动和停机顺序的要求时，需要考虑在螺旋输送机间增设缓冲仓以提高系统的适应能力和系统的运转率。这是要对电机的合理选择是非常重要的，不然到话无法达到运输的要求。

4.环保要求。对于粉尘大的情况，要考虑采用密封输送或者设置必要的除尘设备。这是要对密封装置、顶盖等的严格要求。

5.零部件的标准化和通用化及易损件的供货可能性。这样尽量减少设计的工作量，是使生产容易得到标准化。

6.优先采用长距离、大运量的螺旋输送机。螺旋输送机从经济上和节省占地面积在特别重要的环节也有采用并等方面考虑一般不设置为多条运输线并行的运输方式(行两条输送，其中一条备用)，而都是大多采用多台螺旋输送机串联的方式进行物料的输送。当中间某螺旋输送机发生故障后，整个输送机线路都将停止运输工作，降低了设备的运转率。因此，为减少中间环节可以用一台长距离螺旋输送机替代多个短距离螺旋输送机。

4(2 物料在无轴螺旋输送机里的分析

无轴螺旋输送机的这些基本参数都是影响输送能力的因素。由于物料在螺旋输送机中的运动状况、允许的物料输送量及速度是由物料特性所决定的，所以轻的、松散的和非磨琢性的物料与重的磨琢性物料相比，可以在U形槽内装得满一些，转轴的转速也可高些。最大推荐轴转速为上极限转速，对于大多数螺旋输送机来说，所选定的螺旋体的工作转速约为最大推荐轴转速的一半。下面来具体的分析这些参数的确定。

物料在旋转输送机中的运动，不随螺旋体转动，而只在旋转的螺旋叶片推动下沿螺旋向前移动。物料颗粒在输送过程中，物料的运动由于受旋转螺旋的影响，物料的运动并非是单纯的沿轴线作直线运动，而是在一直复合运动中沿螺旋轴运动，是一个空间运动。

当螺旋面的升角a在展开的状态时，螺旋线用一条斜直线来表示，则旋转螺旋面作用于半径为r(离螺旋轴线的距离)处的物料颗粒A上的力为0。由于磨擦的原因，凡的方向与螺旋线的法线方向偏离了OP角。此力可分解为切向分力P，j和法向分力P，如图4.1所示。

图4.1 物料颗粒受力分析图

图4.1中φ角是由物料对螺旋面的摩擦角P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v角的影响，此时可取φ?α。

物料颗粒A在合力P的作用下，在料槽中进行复杂的运动，即具有圆周速度和轴合

向速度，其合成速度V，图4.2表示了其速度的分解合

图4.2 物料颗粒速度分解图 若螺旋的转数为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:

V =AB sinα (4,1) 合

2,rn因为AB=，所以 60

2,rnsin,V=? (4,2) 合 60cos,

圆周速度为

2,rnsin()sin,,,，,,，V=Vsin()=? (4,3) 圆 合 60cos,

,,,tg以摩擦系数代入上式，得:

2,rnVsin(sincos),,,,，=? (4,4) 圆 60s

1s2,rcos,,由于，以及， tg,,,sin,222r,ss1(，，1())

2r,,2r

因此，将上述各式代入并经过换算，便可以求得物料颗粒的圆周速度计算公式:

s，,sn2r,V= ? (4,5) 圆 s602()1，2r,

式中s-螺旋的螺距(m):n,螺旋的转数(rpm);r,研究的物料颗粒离轴线的半径距离(m);物料与螺旋面的摩擦系数，,,,tg。 ,

dV圆,0若使公式V对r最大值的半径求一次导数，并令其值，便可求出存在V圆 圆 dr

为

2,,，，1 (4,6) rs,,圆max2,

同样，根据图示的速度分解关系，可得物料颗粒的轴向输送速度计算公式:

s1,,sn2r, (4,7) VV,，,,cos(),,合轴s602()1，2r,

,,,tg以摩擦系数代人上式得:

2,rn,,，Vsin(cossin) (4,8) ,,,,合60

s

1s2,rcos,,tg,,,由于sin，以及， ,222r,ss1(，，1())

2,r,2r

因此，将上述各式代人并经过换算，便可以求得物料颗粒的轴向速度计算公式:

s1,,sn2r,VV,，,,cos() (4,9) ,,合轴s602()1，2r,

从上式可以看出，在一定的转速下螺距s在某一范围内物料可以得到较好的轴向输送速度，螺距过大或者过小，都会影响物料的轴向速度。

4(3 无轴螺旋输送机的叶片的设计

4.3.1 无轴螺旋输送机的叶片参数

?螺旋的旋向、头数与母线

螺旋轴上的螺旋叶片有向右边旋转与向左边旋传两种，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，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。

?螺旋叶片的形状

螺旋叶片有实体式、带式、叶片式、齿轮式四种形状，应根据被输送物料的种类、特性进行选用。实体式螺旋式最常用的形式，适用于流动性好的、干燥的、小颗粒或粉状的物料;带式螺旋适用于块状物料或具有一定粘性的物料;叶片式与齿形式螺旋适用于易压实挤紧的物料。

总之，我们选择水平螺旋输送机，实体式螺旋面的右旋单头螺旋。具体选择的无轴螺旋输送机，其适用于水平或倾斜的(倾斜角不大于30?)需要连续地输送液状无

20?,50?范围内，输送物料的温度应低于200?，琢磨性物料的场合，其工作环境在-

输送长度不超过70m。

表 4.1 螺旋输送量、螺距和转速

螺旋直径mm 100 150 200 250 315 400 500 630 800 1000 螺距mm 100 150 200 250 315 400 500 630 800 1000 转速r/min 140 112 100 90 80 71 63 50 40 32

3输送量m/h 2.2 8 14 24 34 64 100 145 208 300 转速r/min 112 90 80 71 63 56 40 32 25 20

3输送量m/h 1.7 7 12 20 26 52 116 165 250 320 转速r/min 90 71 63 56 50 45 40 32 25 20

3输送量m/h 1.4 6 10 16 21 41 64 94 130 180 转速r/min 71 50 50 45 40 36 32 25 20 16

3输送量m/h 1.1 4 7 13 16 34 52 80 110 150

 4.3.2 无轴螺旋输送机的叶片直径

I 无轴螺旋叶片直径

螺旋直径可初步按下式计算:

Q2.5 (4,10) ,DKm，，,,C

式中 ——输送能力，t/h; Q

-3——物料容量，r/t?m; ,

K——物料特性系数，常用物料的K值见下表 4.2;

——填充系数，见表 4.2; ,

C ——倾斜系数，见表 4.3;

表 4.2 常用物料的填充、特性、综合系数

填充系数 ,物料的块度 物理的磨琢性 举例 K值 A值

粉状 无磨琢性 面粉、米粉 0.40,0.50 0.0387 86

粉状 半磨琢性 水泥、石灰 0.30,0.40 0.0415 75

粒状 半磨琢性 小麦、玉米 0.25,0.30 0.0558 46

粒状 磨琢性 砂石、化肥 0.20,0.35 0.0632 28

块状 无磨琢性 菜饼 0.30,0.35 0.0584 36

块状 半磨琢性 煤、矿石 0.15,0.20 0.0795 15

液状 无磨琢性 面浆、纸浆 0.55,0.60 0.0785 19

液状 磨琢性 混凝土、建材 0.50,0.55 0.0654 28

表 4.3 倾斜系数表

倾斜角度 0 5 10 15 20 30 40 50 60 倾斜输送系数, 1 0.97 0.94 0.92 0.88 0.82 0.76 0.70 0.52

,填充系数 0.5 0.46 0.46 0.42 0.40 0.38 0.36 0.35 0.35

K,,查表得=0.0785、=0.55、C=0.82、=0.5 。螺旋直径应圆整到标准系列，标准系列为:0.100，0.125，0.160，0.200，0.250，0.315，0.400，0.500，0.630，0.800，1.00，1.25„„ 

螺旋体直径

Q5.62.52.5 (4,11) D,k，,0.0785，,0.28m,,C0.82，0.55，0.5

故

D=0.315m

II 无轴螺旋体螺距

螺距不仅决定着螺旋的升角，还决定着在一定填充系数下物料运行的滑移面，所以螺距的大小直接影响着物料输送过程。最大螺距应满足下列两个条件:

要考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量间的适当分布关系两个条件，来确定最合理的螺距尺寸。

为了, 则必物料颗粒在螺旋面轴向方向上的作用力为PP,，cos(),,,P,0合轴轴

d,r,,,须满足条件。在最小半径处的螺旋升角是最大的，输送方向的作用,,,22

力最小。根据这个条件，最大的许用螺距值，由下式确定: P轴

,sdtg,,() (4,12) ,,max2

dK,若以(D----螺旋的外径)代人上式，则得 1D

kD,1 (4,13) s,;max,

另外，在确定最大的许用螺距时，必须满足的第二个条件是建立在使物料颗粒具有最合理的速度各分量间的关系的基础上的，即应使物料颗粒具有尽可能大的轴向输送速度，同时又使螺旋面上各点的轴向输送速度大于圆周速度。螺距的大小将影响速度各分量的分布。当螺距增加时，虽然轴向输送速度增大，但是会出现圆周速度不恰当的分布情况;相反，当螺距较小时，速度各分量的分布情况较好，但是轴向输送速

vv,度却较小。于是，根据在螺旋圆周处的的条件: 圆轴

ss，,,,1snsn22rr,,,,, (4,14) 2s60602s,,()1，，1,,2r,2r,,,

即

1,,, (4,15) srtgr,,,,,2()2;,,,14，,

可得出

, (4,16) stgD,,(),,4

,,kD1所以，s需要满足，和两个条件。 stgD,,(),,,s4,

物料的摩擦系数同物料在料槽里的运动取向、运动速度、物料的尺寸、湿度以及螺旋叶片材料及表面状态等有关。输送物料的摩擦系数可参考连续运输机设计手册。

通常可按下式计算螺距:

sKD,

对于标准的螺旋输送机，k值一般取为0.8,1。当倾斜布置或输送物料流动性较

k,0.8差时，:当水平布置，可取k值等于0.8,1。

故螺距

(4,17) S,kD,0.8，0.32,0.25m1

III 无轴螺旋体螺旋直径

螺旋轴径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的升角，也就决定了物料的滑移方向及速度分布，所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量的适当分布来确定最合理的轴径与螺距之间的关系。

图 4.3 螺旋叶片受力分析

F为:从上图可以看出，物料在螺旋面上轴向受力分量 轴

(为螺旋升角) (4,18) FF,，cos(),,,合轴

式中: a角是由物料对螺旋面的摩擦角P以及螺旋表面粗糙程度决定的。对于一般热压或用冷扎钢板拉制的螺旋片表面，可以忽略螺旋叶面粗糙程度对9)角的影响，此时可认为。 ,,,

所以 (4,19) FF,，cos(),,合轴

因为螺旋升角a在叶片根部最大，此处的输送方向(轴向)作用力最小。d与s应满

s,足关系之一是，即。将带入上式并整理得出: ,,tgtg,,,,,,F,0,,轴2d,

uds,, (4,20) ,

确定最小轴径还应满足的第二个条件是物料具有尽可能大的轴向速度，同时螺旋面上各点的轴向速度大于圆周速度。

圆周速度和轴向速度分别为:

s，,sn2r, (4,21) V,,圆s602()1，2r,

s1,,sn2r,V,, (4,22) 轴260s,,，1,,2r,,,

要使得螺旋面在叶片根部的轴向速度大于圆周速度，得出

1，,s (4,23) d,,1,,,

d,根据上式计算，当取0.3，s=(0.8-1)D时，d(0.47-0.59)D; 当u值增加时，还,D增加，也就是说，根据上式计算得出的轴径相当大，这势必降低有效输送截面。为了保证足够的有效输送截面从而保证输送能力，就得加大结构，使得输送机结构粗大笨重，成本提高。所以，螺旋轴径与螺距的关系应是输送功能与结构的综合。在能够满足输送要求的前提下，应尽可能使结构紧凑。由于这种场合使用的输送机填充系数较低，只要保证靠近叶片外侧的物料具有较大的轴向速度，且轴向速度大于圆周速度即可。

当倾斜布置时:

k,0.8,取k,0.811

螺旋轴直径

，取100mm (4,24) ，，d,0.2~0.35D,64mm~112mm分钟的理论出水量为:

2，，Ds,,n (4,25) v,4

由此得出螺旋叶片的厚度

,,0.015m,15mm (4,26)

IV 无轴螺旋体螺旋升角

在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角。螺旋升角是决

定输送到快慢的一大重要因素，螺旋升角度合理选择是非常重要的。 螺旋角;

,0.2,,arctan,arctan,12.25: (4,27) ,D3.14，0.324(4 无轴螺旋输送机的功率计算

无轴螺旋输送机的驱动功率，是用于克服在物料输送过程中的各种阻力所消耗的

能量，主要包括以下几个部分:

(4,28) N,N，N，N，N，N，N a123456公式中—物料与机体内壁摩擦产生的功率损耗; N1

—物料与螺旋叶片摩擦产生的功率损耗; N2

N —倾斜输送时产生的功率损耗; 3

N—空载时轴承处摩擦产生的功率损耗; 4

N —承载时轴承处磨擦产生的功率损耗; 5

N —物料颗粒相对运动产生的功率损耗; 6

I 物料与料槽间摩擦消耗的功率

N,FL0cos,,PfLVcos, (4,29) 1110

式中，,单位长度物料对料槽的压力，N/m; P

,物料对料槽的摩擦系数，取0.6; f1

,输送长度，m; L0

V,物料沿轴向运行的速度，m/s;

,输送角，向上输送取正值; ,,

Sn0.25，20V,,,0.083m/s (4,30) 6060

为物料对机体内壁底部线压力，与侧壁线压力的总和，即 PPPdc

P,+ (4,31) PPdc线压力与机体形状和填充率有关，填充率，填充率较低; ,,0.38

12则Pd,A,g,,gD(,,sin,) (4,32) 8

线载荷

Q5.6q,,,187.42N/m (4,33) 料0.36V0.36，0.083侧压系数

33.5:,,,,,,22 (4,34) K,tan,,tan45:,,0.29,,,,侧422,,,,,,装满系数，取0.33

,,sin,,将代入得物料面所对应的圆心角 ,,0.332,

,,148.6: 影响系数

,,,21,cos,,2,,,,1，，K,1.15 (4,35) 侧,,,sin

物料与料槽间摩擦消耗的功率

N,FL0cos,,PfLVcos,,180.0W (4,36) 1110

II 物料与叶片间摩擦消耗的功率

,,sin，，，N,qLfV,492.5W (4,37) 202料,sin

式中，,螺旋升角，,倾角，,倾斜时物料对料槽的摩擦系数，取0.5;,,f 2III 空载时轴承处摩擦消耗的功率

,d (4,38) ,NGfV33e0.2式中，G,螺旋输送机转动部分重力，N，取1800

,轴承摩擦系数，取1.5 f3

,轴承的切向速度，m/s Ve

d-径向轴承平均直径，?

,d, NGfV33e0.2

，0.1025,,1800，1.5，0.275，,1194.87W 0.2IV 向上倾斜输送时，提升物料所消耗的功率

N,qHV,187.42，20，sin30:，0.083,155.56W (4,39) 4料

V 载荷作用在轴承处产生的摩擦所消耗的功率

，， (4,40) N,fN，N，N,1242.1W53124输送机所需轴功率

1N,k,kN，N，N，N，N，，,, (4,41) 012435轴1000

k式中，,修正系数，取1.4

k,1，2,,1.66 (4,42) 0

1，，N,,,k,kN，N，N，N，N,4.36KW (4,43) 012435轴1000

P电动机的驱动功率按下式计算:

N轴, (4,44) pk1,

Kk式中:——功率备用系数，根据满足起动的要求及电动机的启动能力值在1

1.1,1.4范围内选取。

,——驱动装置总传动效率，对于蜗杆减速器可取0.75。

取=1.3，=0.75 ,k1

N4.36轴 (4,45) p,k,1.3,7.5KW1,0.75

5 蜗轮减速器的设计计算和校核

5(1 蜗轮减速器的设计计算

i,10~40蜗杆的传动比，蜗杆为下置式:

故电动机可取转速范围为，符合这一范围的，，10~40，20r/min,200~800r/min同步转速为750r/min，所以选型号Y160L-8，满载转速为720r/min。其主要技术参数见下表 5.1。

表 5.1 Y160L-8的技术参数

转速 功率因数 堵转转矩 堵转电流 最大转矩 功率效率 型号 ) (cos,(kW) () (,) rmin额定转矩 额定电流 额定转矩 Y160L-8 7.5 720 86 0.75 2.0 5.5 2.0

总传动比:

n720mi,,,36 (5,1) nn20

蜗杆采用45钢，表面硬度45HRC以上，蜗轮材料采用ZCuSn1091，砂型铸造。 ? 许用接触应力 [,]H

7208(5,2)N,60Nt,60，，180000,2.16，10 236

式中，t,工作寿命，h，取180000

Z根据N由简明机械手册图6-5-56查得 =1.1.许用接触应力n

[,]ZZ[,]=??=220×0.87×1.1=210.54MPA NHSHb

Z由图6-5-55查得=0.87 S

? 计算涡轮输出转矩 T2

P61 (5,3) T,Ti,,9.55，10i,,3079.8N,mm2111n1

? 计算涡轮蜗杆的中心距a

使用系数:查表6-6-51得

K,1.10A弹性系数:根据蜗轮副材料查表6-6-55得，

1

2 (5,4) Z,147MPaE

寿命系数:

250006Z,,1.35，1.6 (5,5) hLh接触系数:由曲线图表6-6-67得:

Z,2.85 p接触疲劳极限:由表6-5-67得:

,,265MPaHlim解除疲劳安全系数

S,1.35Hmin中心距:

2

,,Z,ZSn!EPHmin,,3 (5,6) a,KT,,,211.7mmA2,,，，,Z,Zr!n,r!nhH,,lim

取a,220mm

? 蜗杆尺寸

蜗杆头数:

,,13:,Z,21

蜗轮齿数:

(5,7) Z,iZ,36，2,7221

模数:

a，取m,5 (5,8) ，，m,1.4~1.7,4.86~5.90Z2

分度圆直径:

查表 5.2取标准值 d,90mm1

表 5.2 普通圆柱蜗杆传动的m和d搭配值 1

m(mm) d(mm)m(mm) d(mm) m(mm) d(mm) m(mm) d(mm) 1 1111 18 (22.4) 40 6.3 (80)

2.5 4 1.25 20 28 (50) 112

22.4 (35.5) 71 (63)

8 1.6 20 45 (40) 80

5 28 (28) 50 (100)

(18) 3.15 35.5 (63) 140 2 22.4 (45) 90 (71)

10 (28) 56 6.3 (50) 90

35.5 4 (31.5) 63 (112)

齿顶圆直径:

, (5,9) d,d，2hm,100mma11a1

齿根圆直径:

,,，，d,d,2h，cm,78mm (5,10) a1f11

蜗杆齿宽:

，，b,12.5，0.1Zm,99mm (5,11) 12

m,6蜗杆模数增长20mm所以b=119mm 1

蜗杆导程角:

Zm1tan,,,0.11， (5,12) ,,6.34:d1

? 涡轮尺寸

分度圆直径:

(5,13) d,mZ,360mm22齿顶圆直径:

(5,14) ，，d,d，2m1，x,373.2mma22齿根圆直径:

(5,15) ，，d,d,2m1.2,x,351.2mmf22外圆直径:

(5,16) D,d，1.5m,380.7mm,381mmwa2蜗轮齿宽:

(5,17) b,0.7d,70mm2a1蜗杆圆周速度:

dn,11 (5,18) V,,3.39m/s160，1000

相对滑动速度:

V1 (5,19) V,,3.41m/ss,cos当量摩擦系数:由表6-5-67查得

,,0.027,,,1.20: vv螺距:

s,d,tan6.34:,16.08mm (5,20) 1

图 5.1 涡轮事实物图 5(2 涡轮减速器的校核

5.2.1 涡杆的强度校

? 接触应力强度

最大接触应力:

KT2A (5,21) ,,ZZ,196.22MPa，216MPaHEP3a

故所以合格

图 5.2 减速器蜗杆轴

蜗杆轴扰度验算:

轴惯性矩

4d,641 (5,22) I,,3.15，10mm64

允许蜗杆扰度

(5,23) [,],0.004m,0.02mm蜗杆轴扰度

223tan，tan，，，,,,tv,Fl,0.0145 (5,24) ,t248EI故涡轮轴挠度合格

蜗杆轴联轴器转矩

(5,25) T,KT,1.9，98353.06,186870.8N,mmc1

选取LT6弹性套柱销联轴器,d轴孔,40mm，L,84mm，L=112mm 1键 12，8,L,90mm

蜗杆轴的校核:

图5.3 蜗杆轴的弯扭矩图

T,98.353N,m蜗杆上的转矩 1

作用在蜗杆和蜗轮上的力

圆周力:

2T1 (5,26) F,F,,2185N12tad1轴向力:

2T2 (5,27) F,F,,17310.1N12atd2径向力:

(5,28) F,F,F,tan,,6300Nr1r2t2垂直面上的支承反力:

F，132,F，45raR,,1480.8N (5,29) vb264

(5,30) R,F,F,7428.7Nvarva水平面的支承反力:

F2185t1R,R,,,1092.5N (5,31) HaHb22绘垂直面的弯矩图:

d1M,R,l,F，,7428.7，132,17447.45，45,19543.15N,mm vcvaa2

(5,32)

M',Rl,1480.8，132,195465.6N,mm (5,33) vcvb

绘水平面的弯矩图:

M,Rl,1092.5，132,144210N,mm (5,34) HcHa

求合成弯矩:

22M,M，M,242895.98N,mm (5,35) cVCHC

22M',M'，M,242906.00N,mm (5,36) cVCHC该轴所受扭矩为:

3d,,,,17.2,,T,,359357N,mm (5,37) ,p按弯矩合成应力校核轴的强度

22，，M，aTc (5,38) ,,,55.56MPa，[,],60MPa,1caw

故，该蜗杆轴的强度满足

5.2.2 涡轮轴的强度校

图 5.4 减速器涡轮轴 蜗轮轴的校核:

图 5.5 蜗轮轴的弯扭矩图 垂直面上的支承反力:

d2F，l,F，ra22R,,6316.5N (5,38) vbL

(5,39) R,F,F,2593Nvarva水平面的支承反力:

F17310.1t2R,R,,,8655.05N (5,40) HaHb22绘垂直面的弯矩图:

d2M,R,l,F，,2593，171,17447.45，180,2697138N,mm vcvaa2

(5,40)

(5,41) M',Rl,6316.5，85,536902.5N,mmvcvb2

绘水平面的弯矩图:

(5,42) M,Rl,8655.05，171,1480013.55N,mmHcHa

求合成弯矩:

22M,M，M,3076523N,mm (5,43) cVCHC

22M',M'，M,154390.2N,mm (5,44) cVCHC该轴所受扭矩为

3d,,,,17.2,,T,,1095545N,mm (5,45) ,p按弯矩合成应力校核轴的强度:

22，，M，aTc (5,46) ,,,26.53MPa，[,],60MPaca,1w

故，涡轮轴的强度满足条件

5(3 涡轮轴健的校核

选取LT6弹性套柱销联轴器,d轴孔,40mm，L,86mm，L=114mm 1键12，8,L,90mm

蜗杆轴联轴器计算转矩

T,kT,1.9，2117808,4013535.2N,mm (5,47) c2

d,60mm,L,142mm,L,107mm选取LX6型弹性柱销联轴器， 1孔

 

蜗杆轴上零件的周向定位:

b，h,22，14mm蜗轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，平键截面，键

H7槽用键槽铣刀加工，长为70mm，蜗轮与轴的配合 s6

H718，11，80mm半联轴器与轴的连接，选用平键，半联轴器与轴的配合，轴承s6与轴的周向定位是过渡配合保证的，选轴的直径公差为s6。

32T，10,,,,,114.464MPa，, (5,48) pp1kld

32T，10,,,,,112.61MPa，, (5,49) p2pkld

,,查表 六 得,,=120MP,,a pp

表 5.3 健连接的许用压力

许用挤压应力连接工作方式 健、轴的材料 载荷性质 许用压力 静载荷 轻微冲击 冲击

静连接 钢 120,150 100,120 60,90 ,,, p

铸铁 70,80 50,60 30,45

动连接 钢 50 40 30 ,,p

6 其他零件及一些标准件

6(1 减速箱的外形

减速箱总装配图:

图 6.1 涡轮减速箱

减速箱体可以做成剖分式和整体式，可以是铸造件也可以是焊接件的。齿轮减速

器广泛采用剖分式结构。剖分面多于传动轴线平面重合。

箱体设计时应充分考虑下列问题:箱体要有足够的强度，特别是轴承座的刚度;

箱体应考虑密封剂便于箱内零件的润滑;箱体结构要有良好的工艺。为此 1、轴承座要有足够的壁厚，做到一次性镗孔。

2、必要时轴承座上下方要加强筋，以提高轴承座孔的刚度。

3、轴承座孔的两测定链接栓应尽量靠近，且对称布置，以不于端盖螺丝孔干涉

为原则，通常取孔间距S=轴承盖外径。

4、轴承座两侧应作出凸台，凸台高度h要保证安装时有足够的扳手空间尺寸。 5、机座底凸缘的宽度B应超过箱体内壁。

,,R6、小齿轮端箱体内壁的位置应根据外壁圆弧R+(5,10)mm确定后再投影到

俯视图上。

7、上下箱体链接螺栓之间的距离一般不大于100,150mm，并尽量均匀布置，不

予吊尔、吊钩发生干涉。

8、确定箱体座高度时需要保证实际装油量大于或等于传动的需油量，通常每一

3级传动1Kw功率需油量350,700cm,并按级数成比例增加。同时为了避免有

搅动是沉渣泛起，大齿轮齿顶到油池底面的距离应小于30,50mm。

9、箱内油面位置是这样确定的，最低油面要保证高速级大齿轮浸油一个齿高，

同时低数级大齿轮浸油深度不得超过其1/3顶圆半径，若超过应加装带有轮;

最高油面=最低油面+5,10mm。

10、 设计铸造件时应考虑铸造工艺特点，力求形状简单、拔模简单、避免出现

狭缝，保证最小壁厚、壁厚均匀、过度均匀，圆角半径r5mm. ,

11、 考虑机加工要求，应尽量可能减少机械加工面积，尽量减少加工时工件和

刀具的调整次数，严格区分加工面和非加工面。

I 涡轮减速箱下盖图像及尺寸

图 6.2 涡轮减速箱实体图

II 涡轮减速箱上盖图像及尺寸

图 6.3 涡轮减速箱上盖实物图 6(2 减速箱的通气器的设计

涡轮减速器通气盖的设计

通气器用于通气，使箱体内外气压一致，以避免由于运转时箱内油温升高，内压增大，从而引起减速器润滑的渗漏。

图 6.4 涡轮减速器通气盖

简易式通气器的设计

图十四为简易式通气器，器通气孔不直接通向顶端，一名灰尘落入，所以用于较清洁的场合。当减速器停止工作后，过滤网可以阻止灰尘随空气进入箱内。

图 6.5 涡轮减速器的通气孔设计

6(3 U型槽的设计

U形槽的外形设计及尺寸，其长度为20M

图 6.6 U形槽的外形及尺寸

6(4 无轴螺旋输送机轴承选择

图6.7 轴承的安装示意图

蜗杆的轴承:

轴承代号30211,d=55mm,D=100mm,T=22.75mm,B=21mm,C=18mm

蜗轮轴轴承:

轴承代号30214，d=70mm,D=125mm,T=26.25mm,B=24mm,C=21mm 6(5 无轴螺旋输送机进料口和出料口的设计

无轴螺旋输送机的出料口有方形出料口、手推式出料口和齿条式出料口三种。后两种出料口拉板的开闭方向，按安装不同分为右装、左装两种:

右装——站在螺旋机头节往尾节看，拉板向右拉开;

[21]左装——站在螺旋机头节往尾节看，拉板向左拉开。

? 进料口,如图 6.9 所示

图 6.9 进料口

其尺寸如下表:

表 5.4 进料口尺寸

螺旋直径D A B C C1 t d

150 170 236 216 75 3 9

200 220 306 272 130 3 9

250 270 356 330 120 3 9

300 320 428 386 140 4 13

400 420 528 492 160 4 13

500 526 662 612 160 4 17 ? 出料口,如图6.10所示

图 6.10 出料口

其出料口如下

表 5.5 出料口尺寸

螺旋直径A B C C1 E t d

D

150 176 242 216 135 8 3 9 200 226 312 272 165 8 3 9 250 276 374 330 195 10 4 9 300 328 426 386 225 10 4 13 400 428 536 492 280 10 4 13 500 536 670 612 340 15 4 17

结 论

本次毕业设计参照了WLS320型无轴螺旋输送机，初步掌握了与连续输送机械相关的知识，并且完成了无轴螺旋输送机的选型和设计;完成了无轴螺旋输送机的各个部件的结构设计;用Pro/E建立各零件实体和装配体模型，并运用AutoCAD绘制输送机的装配图和主要零件的工程图。

设计的无轴螺旋输送机是按照常规的无轴螺旋输送机的设计方法，从无轴螺旋叶片的设计、U型槽是设计、无轴螺旋输送机主体设计、减速器的设计、电机的选择、到联轴器的选择等都进行了分析和计算。其它一些标准件是通过WLS320机型选定的。在设计中充分利用“三化”,标准化、系列化、通用化的设计原则。