LS螺旋输送机设计说明书
LS型螺旋输送机
设
计
说
明
书
目录
1 绪论.......................................................错误!未定义书签。
螺旋输送机产品概述....................................... 错误!未定义书签。
螺旋输送机应用范围....................................... 错误!未定义书签。
螺旋输送机主要特点....................................... 错误!未定义书签。
螺旋输送机工作原理....................................... 错误!未定义书签。
螺旋输送机整机布置形式................................... 错误!未定义书签。
1. 6 螺旋输送机规格、技术参数............................. 错误!未定义书签。
2.电动机的计算选型...........................................错误!未定义书签。
电动机的选择............................................. 错误!未定义书签。
传动装置的运动和动力参数的计算........................... 错误!未定义书签。
3.减速器设计计算.............................................错误!未定义书签。
齿轮设计................................................. 错误!未定义书签。
减速器结构设计........................................... 错误!未定义书签。
轴设计................................................... 错误!未定义书签。
轴承的选型............................................... 错误!未定义书签。
键的选型................................................. 错误!未定义书签。
4.螺旋输送机机体的设计.......................................错误!未定义书签。
机体主要部件的介绍....................................... 错误!未定义书签。
机体主要部件的选择计算................................... 错误!未定义书签。
5.螺旋输送机机体的安装条件、使用及维护.......................错误!未定义书签。
螺旋输送机机体的安装条件................................. 错误!未定义书签。
螺旋输送机机体的使用及维护............................... 错误!未定义书签。结论.........................................................错误!未定义书签。参考文献.....................................................错误!未定义书签。
1 绪论
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～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、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。
图1－1 LS型螺旋输送机的示意图
螺旋输送机应用范围
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,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-20℃~50℃之间，允许稍微倾斜使用，最大倾角不得超过20℃。
螺旋输送机主要特点
1. 承载能力大、安全可靠。
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。
螺旋输送机工作原理
物料从进料口加入，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。
螺旋输送机整机布置形式
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。
地脚螺栓安排尺寸见表1－1
驱动装置的配置见表1－2
螺旋输送机规格、技术参数
规格：LS100，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250
长度从4m 到70m ，每隔一档,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：
3060Q k r n D ψβ=?????
式中: Q —输送量 t/h
ψ—物料填充系数,选用见表1－4 β0—倾斜系数,选用见表1－5
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 t/m 3 见表1－6 n —转速 r/min d —螺旋直径m
LS型螺旋输送机规格、技术参数表：
注：1、n—转速r/min（偏差允许在10%范围内）
2、输出量Q—m3/h
表1－5 倾斜系数β0
0≦5≦10≦15≦20若干散料的容重r及运行阻力系数入（总阻力系数）
表1－6 物料容重r
2. 电动机的计算选型
电动机的选择
（1）选择电动机类型和结构型式
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，维护比较不便，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，转速高低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）选的合适与否，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；容量过大则电动机价格高，能力又不能充分利用，由于经常不满载运行，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：
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，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、成本较高。
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） ~ 滑动齿轮（每对） ~ 弹性联轴器 ~ 齿轮联轴器 万向联轴器 ~ 具有中间可动元件的联轴器 ~ 一对齿轮（开式） ~ 一对齿轮（闭式） ~
计算传动装置各轴的运动和动力参数： （1） 各轴转速
1 轴 n 1=n m =1440r/min
2 轴 n 2=n 1/i =1440/ =min
主轴 n 3=n 2=min
（2） 各轴输入功率
1 轴 1P P 额·η
联
=×
=
2 轴 2P =1P ·η轴承1·η轴承2·η齿轮 =××× =
主轴 3P =2P ·η联
=×
=
（3） 各轴输出功率
1 轴 1P '=1P ·η轴承 =× =
2 轴 22P P '=·η轴承 =× =
主轴 33P P '=·η轴承 =× =
（4） 各轴输入转矩
电动机的输出转矩 d T =9550×P d /n m =9550×1440 =·m
1 轴 1d T T =·η联 =× =·m
2 轴 21T T =·i ·η轴承1·η轴承2·η齿轮
=××××
=·m
主轴 32T T =·η联
=×
=·m
（5） 各轴输出转矩
1 轴 1T '=1T ·η轴承
=×
=·m
2 轴 2T '=2T ·η轴承
=×
=·m
主轴 33T T '=·η轴承
=× =·m
运动和动力参数计算结果整理于下表：
3.减速器设计计算
齿轮设计
齿轮材料应具备下列条件：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、硬齿面齿轮是当前发展的趋势。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56HRC~62HR平均取为60HRC。齿数比u=i=计算步骤如下：（见文献[1]P233）
计算项目
齿面接触疲劳强度计算
1. 初步计算
转矩T
1
齿宽系数ψ
d
解除疲劳极限σ
Hlim
初步计算的许用接触应
力[σ
H
]
A d 值
计算内容
T
1
=·m
由图12－13,取ψ
d=
由图12－17c
[σ
H1
]≈σ
Hlim1
=×1650
[σ
H2
]≈σ
Hlim2
=×1400
由表12－16,取A
d
=85
计算结果
T
1
=49240N·mm
ψ
d
=
σ
Hlim1
=1650Mpa
σ
Hlim2
=1400Mpa
式
[σ
H1
]=1485Mpa
[σ
H2
]=1260Mpa
A
d
=85
初步计算的小齿轮直径 d 1
初步齿宽b
2. 校核计算
圆周速度ν 精度等级
齿数z 和模数m
使用系数K A
动载系数K V
齿间载荷分配系数H K α
d 1≥A d
=85
× = b=ψd d 1 =×40 =20
ν=πd 1n 1/(60×1000)
=π×40×1440/（60×1000） =
由表12－6
初取齿数z 1=10, z 2= iz 1=×10= m= d 1/z 1=40/10=4 由表12－3， 取m=4 则z 1= d 1/m
=40/4=10 z 2= iz 1 =×10 =≈47
由表12－9
由表12－10，先求
取d 1=40mm b=20mm ν=s
选8级精度
m=4 z 1=10 z 2=47 K A = K V =
齿向载荷分布系数H K β
载荷系数K
弹性系数Z E
节点区域系数
112t T F d =
=24924040
?=2462N 1.752462
215.4320
A t k F b ?==N/mm ＞100 N/mm
αε=[12
11
z z + =
11
1047
+
=
Z ε
=
= 由此得
2
2
11
1.210.91
H K Z αε===
由表12-11
22311
[10.6()]()10H b b
K A B C b d d β-=+++? 223
20201.170.16[10.6()]()40400.611020-=+++??
A v H H K K K K K αβ=
=××× =
由表12－12
由图12－16
式（）
αε=
式（）
Z ε=
H K α=
H K β=
K=
Z E
Z H =
接触最小安全系数S
Hmin
总工作时间t
h
应力循环系数N
L
接触寿命系数Z
N
许用接触应力[σ
H
]验算
3.确定传动主要尺寸由表12－14
t
h
=10×300×8×
由表12－15，估计107 L <109,则指数m= () L1v1 1max 8.78 1 1max 8.788.788.78 N=N60 60. 60114404800 10.20.50.50.20.3 m n i i hi i n i hi h i h T n t T T t n t T t γ γ = = ?? = ? ?? ?? = ? ?? =??? ??+?+? ∑ ∑ 原估计应力循环次数正确 N L2 =N L1 /I=×107/ 由图12－18 [σ H1 ]=lim11 min 16500.98 1.05 H N H Z S σ? = （式） []lim22 2 min 1400 1.13 1.05 H N H H Z S σ σ ? == σ H =Z E Z H Z =××× 计算结果表明，接触强度较为合适，齿 轮尺寸无需调整 S Hmin = t h =4800h N L1 =×107 N L2 =×107 Z N1 = Z N2 = [σ H1 ]=1540MPa [σ H2 ]= 式（） σ H = <[σ 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 Ε 齿间载荷分配系数K Fa 齿向载荷分布系数K FΒ载荷系数K 齿形系数Y Fa 应力修正系数Y Sa 弯曲疲劳极限σ 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 d 1 =mz 1 =4×10=40mm d 2 =mz 2 =4×47=188mm a=12 ()4(1047) 22 m z z ++ = b=ψ d d 1 =×40=20mm Y Ε =+ 0.750.75 0.25 1.49 a ε =+ 由表 K Fa = 11 0.75 Y ε = * 20 2.22 (2)(20.25)4 f a b b h h c m * === ++? 由图12－14 K=K A K V K Fa K FΒ =××× 由图12－21 由图12－22 由图12－23c d 1 =40mm d 2 =188mm a=114mm 取b 1 =30mm b 2 =20mm 式（） Y Ε = K Fa = K FΒ = K= Y Fa1 = Y Fa2 = Y Sa1 = Y Sa2 = σ Flim1 =750MPa σ Flim2 =600MPa 弯曲最小安全系数S Fmin 应力循环次数N L 弯曲寿命系数Y N 尺寸系数Y X 许用弯曲应力[σ F ]验算由图12－14 由表12－15，估计3×106 L <1010 则指数m= () L1v1 1max 49.91 1 1max 49.9149.9149.91 N=N60 60. 60114404800 10.20.50.50.20.3 m n hi i h i h n i hi h i h t T n t t T T t n t T t γ γ = = ?? = ? ?? ?? = ? ?? =??? ??+?+? ∑ ∑ 原估计应力循环次数正确 N L2 =N L1 ／I =×107／ 由图12－24 由图12－25 [σ F1 ]=lim11 min 7500.951 1.25 F N X F Y Y S σ?? = [σ F2 ]=lim22 min 6000.981 1.25 F N X F Y Y S σ?? = 2 111 1 22 3.2449240 20404 2.96 1.520.75 F Fa Fa KT Y Y Y bd mε σ ?? == ?? ??? σ F2 =σ F1 22 11 2.35 1.7 336.46 2.96 1.5 Fa Sa Fa Sa Y Y Y Y ? =? ? 传动无严重过载。故不做静强度校核 S Fmin = N L1 =×107 N L2 =×107 Y N1 = Y N2 = Y X = [σ F1 ]=570MPa [σ F2 ]= σ F1 = <[σ F1 ] σ F2 = <[σ F2 ]