螺旋式給料機設計

螺旋式給料機設計,螺旋式,設計 蘭州交通大學博文學院 畢業(yè)設計(論文)任務書 姓 名 劉俊朋 學 號 20141362 專 業(yè) 機械工程 班 級 機械工程班 指導老師 董亞軍 職 稱 工程師 題 目 螺旋式給料機 設 計 任 務 根據所學知識、理論聯(lián)系實際，具體完成下列內容： 1. 研究螺旋給料機的種類及用途； 2. 掌握螺旋式給料機的原理、結構及構成，掌握設計方法； 3. 根據實際工作情況，分析工作工況，擬定工作參數，完成螺旋式給料機的設計，應包括如下內容： （1）總裝配圖一張（A0或A1）； （2）零件圖1-3張（具體根據情況）；? （3）設計說明書一份。 要 求 （一）基本要求 1.畢業(yè)設計（論文）嚴格按照《蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范》和系補充細則撰寫，在撰寫過程中設計要求計算準確，圖紙規(guī)范，條理清晰；論文要求論點明確，論據充分，層次分明，邏輯性強； 2.文字通順、語言流暢、層次分明，標點符號使用正確，沒有錯別字和語法錯； 3.設計圖紙應符合工程圖紙設計規(guī)范要求，線性、字體、作圖規(guī)范應符合標準； 4.畢業(yè)設計應自行完成，禁止找人替代或抄襲；確保畢業(yè)設計（論文）查重率不超過30%； 5.4月21日之前，完成畢業(yè)設計（論文）自查表； 6月1日之前，完成所有的畢業(yè)設計任務。 （二）成果形式? 1.不少于一萬五千字的學士學位畢業(yè)設計說明書一份（包括題目、摘要、關鍵詞，目錄，正文，參考文獻）； 2.符合要求的設計圖紙一套。 參考文獻 [1] <<實用機械設計手冊>> 中國礦業(yè)大學出版社, 吳相憲,王正為,黃玉堂主編 [2] <<物流裝卸搬運設備與技術>> 北京理工大學出版社, 羅毅主編 [3] <<運輸機械設計選用手冊 >> 化學工業(yè)出版社, 張興輝主編 [4] <<連續(xù)運輸機械>> 機械工業(yè)出版社，洪志明主編 進 度 安 排 1.查閱資料，了解課題內容 2018.03.08—2018.03.16 2.準備螺旋給料機的設計和計算數據??? 2018.03.17—2018.03.23 3.計算相應數據，為繪圖做準備???? 2018.03.24—2018.04.10 4.根據計算所得數據，繪制CAD圖?????2018.04.11—2018.05.01 5.根據計算數據和繪制的圖紙撰寫設計說明書2018.05.02—2018.05.20 6.修改論文，論文定稿，準備論文答辯 2018.05.09—2018.05.25 指導教師 簽 字 系主任 簽 章 蘭州交通大學博文學院 畢業(yè)設計(論文)開題報告表 課題名稱 螺旋式給料機設計 課題來源 自選 課題類型 A、Y 導 師 董亞軍 學生姓名 劉俊朋 學 號 20141362 專 業(yè) 機械工程 一．調研資料 在網上查閱搜集大量關于螺旋式給料機的相關資料，并借閱與課題相關圖書，主要有: [1] <<實用機械設計手冊>> 中國礦業(yè)大學出版社, 吳相憲,王正為,黃玉堂主編 [2] <<物流裝卸搬運設備與技術>> 北京理工大學出版社, 羅毅主編 [3] <<運輸機械設計選用手冊 >> 化學工業(yè)出版社, 張興輝主編 [4] <<連續(xù)運輸機械>> 機械工業(yè)出版社，洪志明主編 二．設計目的 考驗理論學習和實踐應用相結合的能力、考驗獨立思考及獨立完成任務的能力、考驗知識綜合應用的能力、考驗工具軟件的應用能力；通過這次畢業(yè)設計，可以系統(tǒng)的把大學里的專業(yè)知識復習鞏固后應用到實際設計和生產中去，提高自己的動手能力和創(chuàng)新能力；同時，通過畢業(yè)設計，提升計算機繪圖，office辦公軟件的應用能力。???? 三．設計要求 1.畢業(yè)設計（論文）嚴格按照《蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范》和系補充細則撰寫，在撰寫過程中設計要求計算準確，圖紙規(guī)范，條理清晰；論文要求論點明確，論據充分，層次分明，邏輯性強； 2.文字通順、語言流暢、層次分明，標點符號使用正確，沒有錯別字和語法錯誤； 3.設計圖紙應符合工程圖紙設計規(guī)范要求，線性、字體、作圖規(guī)范應符合標準； 4.設計計算書邏輯正確，計算有依有據，結論清晰； 5.畢業(yè)設計應自行完成，禁止找人替代或抄襲；確保畢業(yè)設計（論文）查重率不超過30%。 四．思路與預期成果 思路：1.根據輸送條件和要求選擇合適類型的螺旋輸送機； 2.根據具體輸送要求計算螺旋直徑，選擇螺旋類型和布置形式； 3.計算輸送功率并依此選擇合適的電動機和減速器等驅動裝置。 4.根據設計手冊選擇合適參數確定輸送機的外形和尺寸； 5.繪制螺旋輸送系統(tǒng)的總裝圖和部分重要零件圖； 6.校核圖紙，編寫設計說明書； 7.對論文進行修改，最終定稿。 預期成果： 1.不少于一萬五千字的學士學位畢業(yè)設計說明書一份（包括題目、摘要、關鍵詞，目錄，正文，參考文獻）； 2.符合要求的設計圖紙一套。 五．任務完成的階段內容及時間安排 1.查閱資料，了解課題內容 2018.03.08—2018.03.16 2.準備螺旋給料機的設計和計算數據 2018.03.17—2018.03.23 3.計算相應數據，為繪圖做準備 2018.03.24—2018.04.10 4.根據計算所得數據，繪制CAD圖 2018.04.11—2018.05.01 5.根據計算數據和繪制的圖紙撰寫論文 2018.05.02—2018.05.20 6.修改論文，論文定稿，準備論文答辯 2018.05.09—2016.05.25 六.條件因素 1.認真、嚴謹、苦于鉆研的態(tài)度； 2.學校圖書館的各種資源，互聯(lián)網的一些相關資源； 3.書本學習、課程設計、課外實習所積累的知識，以及CAD、office工具軟件的應用； 4.學校老師的關懷與指導。 指導 教師 意見 簽名： 年 月 日 課題類型和性質：（1）A—工程設計；B—技術開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究； （2）X—真實課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題 （1）、（2）均要填，如AY、BX等。 摘要 螺旋給料機把經過的物料通過稱重橋架進行檢測重量，以確定膠帶上的物料重量，裝在尾部的數字式測速傳感器，連續(xù)測量給料機的運行速度，該速度傳感器的脈沖輸出正比于給料機的速度，速度信號和重量信號一起送入給料機控制器，控制器中的微處理器進行處理，產生并顯示累計量/瞬時流量。該流量與設定流量進行比較，由控制儀表輸出信號控制變頻器改變給料機的驅動速度，使給料機上的物料流量發(fā)生變化，接近并保持在所設定的給料流量，從而實現定量給料的要求。螺旋給料器由料槽、螺旋體、軸承及驅動裝置組成。螺旋體由兩端軸承和中間懸掛軸承支承，由驅動裝置驅動。能夠滿足工程生產中的要求，還能夠減輕工人的勞動強度，提高生產率，實現物料輸送過程的機械化和自動化 關鍵詞： 螺旋給料器；料槽；軸承  Abstract The screw feeder measures the weight of the passing material through the weighing bridge to determine the weight of the material on the tape. The digital speed sensor installed at the tail continuously measures the running speed of the feeder. The pulse output of the speed sensor is proportional to The feeder speed, speed signal and weight signal are fed together into the feeder controller. The microprocessor in the controller processes and generates and displays the accumulated/instantaneous flow. The flow rate is compared with the set flow rate. The output signal of the control instrument controls the frequency converter to change the drive speed of the feeder, so that the material flow rate on the feeder changes, and approaches and maintains the set feed flow rate, so as to achieve quantitative Feeding requirements. Screw feeders consist of chutes, spirals, bearings and drive units. The spiral body is supported by both end bearings and intermediate suspension bearings and is driven by a drive device. Can meet the requirements of engineering production, but also can reduce the labor intensity of workers, increase productivity, realize the mechanization and automation of the material conveying process Keywords :spiral feeder; chute; bearing 目錄 1. 引言 4 2. 螺旋給料器的概述 4 2.1 螺旋給料器的基本結構 5 2.2 螺旋給料器的類型 6 2.2.1 水平螺旋給料器 6 2.2.2 傾斜螺旋給料器 6 2.2.3 垂直螺旋給料器 6 2.3 螺旋給料器的特點 6 2.4 螺旋給料器的研究現狀 7 2.5 螺旋給料器的的發(fā)展趨勢 8 3. 螺旋給料器工作原理及主要構件的設計和選用 9 3.1 水平螺旋給料器的工作原理 9 3.2 螺旋體 10 3.2.1 螺旋葉片 10 3.2.2螺旋軸 13 3.2.3軸承 14 3.2.4機槽 15 3.2.5驅動裝置 18 4.水平給料器工作過程分析 21 4.1物料的運動分析和葉片的設計 21 5.總體設計計算 29 5.1被輸送物料的名稱及特性 29 5.2選型要求 29 5.3螺旋給料器的設計計算 29 5.3.1確定螺旋直徑D 32 5.3.2 確定螺旋轉速n 32 6.總體尺寸設計 32 6.1螺旋給料器的外形及尺寸 32 結論 34 致 謝 35 參考文獻 36 1. 引言 螺旋給料機的結構和工作原理與螺旋輸送機的結構和工作原理相似。主要區(qū)別在于螺旋送料器的輸送距離很短。因此，要了解螺旋送料器，可以通過了解螺旋輸送器來分析它。螺旋送料器是一種普通的連續(xù)輸送機器，沒有柔性牽引部件它是現代生產和物流運輸不可缺少的重要機械設備之一。廣泛應用于建材，化工，電力，冶金，煤炭，煤炭，食品等行業(yè)的各種行業(yè)，適用于煤，灰，渣等粉狀，粒狀及小塊物料的水平或傾斜輸送，水泥，食品等。材料溫度低于200°C。螺旋送料器不適合輸送易腐，粘稠，結塊的物料。旋轉的螺旋葉片將材料移動通過螺旋送料器，以便材料不會隨著螺旋送料器葉片旋轉。旋轉力是材料本身對螺旋進料器機器槽的材料和內壁的摩擦阻力。螺旋葉片在螺旋進料器的旋轉軸上，葉片的表面輪廓根據材料的不同而不同，包括表面類型，表面類型，新月型表面和曲折表面類型。螺旋送料器的螺桿軸在材料移動方向的末端具有止推軸承，以向材料提供螺桿的軸向反作用力。當飛行長度較長時，應增加中懸軸承。 螺旋喂料器是水平的，傾斜的和垂直的。根據不同的設計要求選擇合適的型號。本項目設計要求：螺旋輸送機直徑為300mm，螺旋輸送機長度為2600mm，采用變頻器或調速電機實現無級調速，電機功率為1.5KW。根據數據分析，確定要運輸的材料是粉煤，并選擇了LS型螺旋輸送機。在當今這個快速發(fā)展的時代，傳統(tǒng)的設計方法已經難以滿足設計要求，但是如果使用最優(yōu)設計方法，可以減少錯誤以滿足設計要求。因此，在傳統(tǒng)方法中，結合現代常用的優(yōu)化設計方法和各種二維和三維軟件，簡化了設計，簡化了設計。 在中國，螺旋飼養(yǎng)機的研發(fā)與國外還存在差距。因此，在設計過程中，設計方案既要滿足工程需要，又要降低工人的勞動強度，提高生產效率?？梢栽诤芏喾矫鎽茫皇菃我坏臋C床設計?；谶@個想法，我們開始了這個項目的設計。 2. 螺旋給料器的概述 螺旋給料器是一種常用的沒有撓性牽引構件的連續(xù)輸送機械。輸送機械有很多類型，由于連續(xù)運輸機在工作原理、結構特點、輸送物料的方法和方向以及其他一系列特性上各有不同，因此種類繁多。 連續(xù)運輸機械按照用途分為通用輸送機械、專用輸送機械和輔助輸送設備；按照輸送的對象可分為輸送散粒物料、輸送成件物品和輸送人員三類；按照安裝形式可分為固定式，移動式和移置式三類；按照輸送機的傳動特點和結構形式的不同可分為有撓性牽引構件的和無撓性牽引構件的兩類;按照連續(xù)輸送機械輸送機理可分為機械式和流體式兩類；此外輸送機械還可分為輥式、鏈式、輪式、膠帶式、滑板式及懸掛式等多種。 螺旋輸送機在我國研制較早，是一種重要而又具有代表性的旋轉類型的連續(xù)運輸機械。在各種不同類型的連續(xù)運輸機械中，螺旋輸送機是屬于沒有撓性牽引構件的連續(xù)輸送機，利用工作構件即螺旋體的旋轉運動,使物料向前運送。 螺旋給料器適用于短距離輸送物料，應用螺旋給料器可以將物料在一定的輸送線路上，從裝載地點到卸載地點以恒定的或變化的速度進行輸送，還可以形成連續(xù)的物流或脈動性的物流，即從最初的供料到最終的卸料之間可以形成一種物料的輸送流程。 螺旋給料器可沿水平、傾斜（小于或等于20°）或垂直方向上輸送物料，主要分為水平螺旋給料器和垂直螺旋給料器。這兩種機型也是最常用的。螺旋給料器根據結構分為：單螺旋給料器和雙螺旋給料器，前者使用較多。螺旋給料器的安裝方式有固定式和移動式兩種，大部分螺旋給料器采用固定式。 其他型式的螺旋給料器有很多種類，例如有螺旋管給料器，可彎曲螺旋給料器，大傾角螺旋給料器，成件物品螺旋給料器，熱交換式螺旋給料器，微粉螺旋給料器，新型冷卻螺旋給料器，對轉螺旋給料器，復式給料器，雙向給料器，變螺距給料器，變直徑給料器等。各種型式的螺旋給料器在工程實際中都得到了很廣泛的應用。 2.1 螺旋給料器的基本結構 螺旋給料器的基本結構如圖2-1所示。它由料槽、螺旋體、軸承及驅動裝置組成。螺旋體由兩端軸承和中間懸掛軸承支承，由驅動裝置驅動。螺旋給料器工作時，物料由進料口進入料槽，在旋轉螺旋葉片的推動下，沿著料槽作軸向移動，直至卸料排出。 螺旋給料器的基本機型有水平式螺旋給料器、傾斜式螺旋給料器和垂直式螺旋給料器。水平式螺旋給料器是最常用的一種型式。垂直式螺旋給料器用于短距離提升物料，但必須有水平螺旋喂料，以保證必要的進料壓力。此外，還有許多其他型式的兼有工藝過程和特殊作用的螺旋給料器。 圖2-1 螺旋給料器基本結構 2.2 螺旋給料器的類型 2.2.1 水平螺旋給料器 水平螺旋給料器多采用“U”形槽體（也可采用圓筒槽體）、較低的螺旋轉速及固定安裝的結構，見圖2-1。給料器工作時，物料從給料器的進料口加入槽體，被輸送到槽體的出料口或在任一希望的中間位置經槽體底部的出料口卸出。 2.2.2 傾斜螺旋給料器 輸送傾角≤20o的螺旋給料器，一般與水平螺旋給料器的結構相同。輸送傾角為20o—90o的螺旋輸送機，一般采用短螺距螺旋及圓筒壯槽體，螺旋體的轉速也需增加，其結構如同垂直螺旋給料器， 2.2.3 垂直螺旋給料器 垂直螺旋給料器可垂直提升一般的散狀物料，物料顆粒大小一般≤12mm。垂直螺旋給料器的槽體為封閉的圓筒，螺旋體的轉動可采用底部驅動或頂部驅動。垂直螺旋給料器的優(yōu)點是結構簡單，所占空間位置小，制造成本底；缺點是輸送量小，輸送高度一般不超過8m。 2.3 螺旋給料器的特點 （1）螺旋給料器是在化工、建材、冶金、煤礦、糧食等部門中廣泛應用的一種輸送設備，主要用于輸送粉狀、粒狀和小塊狀物料。它不適宜輸送易變質的、粘性大的和易結塊的物料。 （2）螺旋給料器使用的環(huán)境溫度為-20～50℃；物料溫度小于200℃；給料器的傾角β≤20℃；輸送長度一般小于40m，最長不超過70m。 （3）螺旋給料器與其他輸送設備相比較，具有結構簡單、橫截面尺寸小、密封性能好、可以中間多點裝料和卸料、輸送方向可逆向、操作安全方便以及制造成本低等優(yōu)點。它的缺點是螺旋體特別是螺旋葉片及料槽易磨損，輸送量較低，消耗功率大以及物料在運輸過程易破碎。 2.4 螺旋給料器的研究現狀 螺桿喂料機已被廣泛應用于各個行業(yè)，從而促進其研發(fā)。由于螺旋給料機結構簡單，操作維修方便，廣泛用于輸送物料，但其輸送效率較低。目前，螺旋給料機的設計仍主要采用傳統(tǒng)的經驗設計方法進行。缺點是效率低，周期長，難以提高設備性能。為了克服這些缺點，國內在這方面有很多研究。 螺旋給料器的輸送效率與螺旋葉片結構的尺寸和葉片與材料之間的摩擦系數有關。對于某些材料的輸送，摩擦系數是一定的值，其主要原因是螺旋葉片的大小和傳動效率。高和低的影響。如何使螺旋輸送機獲得最佳的輸送效率，有必要優(yōu)化螺旋葉片結構的尺寸。 許多專家學者對螺旋輸送機的輸送功率做了大量的研究工作。一般來說，根據通用計算公式計算的螺旋輸送機的螺旋軸功率通常小于實際值。針對這一實際問題，武漢食品工業(yè)學院龐美榮，王春偉通過調研和實例對螺桿軸進行了理論分析。提出了推薦的計算公式，并將推薦的計算公式與通用計算公式結合起來計算和比較。得出的結論表明，推薦的計算公式與實際需求吻合較好。 螺旋給料器選擇問題。在臥式螺旋給料機的選型和設計中，螺桿體的尺寸，螺桿轉速和功率主要根據輸送物料的性質，輸送量，輸送機類型，輸送距離和輸送傾角。設計果汁的正確選擇是選擇設備的關鍵。手動設計效率低下且容易出錯。隨著計算機的發(fā)展，這一過程由計算機完成，因此計算機可以選擇臥式螺旋給料機的設計。華東理工大學機械工程學院李瑩和武漢理工大學劉光榮教授在螺旋輸送機和計算機技術的選擇方面做了有效的工作。他們建立了VisualC中水平螺旋喂料器選擇設計的數學模型。在十+ 6.0平臺下，采用面向對象編程實現了水平螺旋輸送機的計算機選型設計。參數輸入，參數輸出和圖形顯示均在同一接口上設計。通過中間計算計算和計算的參數自動，標準化，人工調整和使用方便。 新型螺旋喂料機的研究也取得了很大進展。大角度螺旋給料機是由斗式提升機和水平螺旋輸送機組成的組合水泥輸送系統(tǒng)。作為裝有混凝土攪拌站的水泥桶的進料裝置，其結構簡單，運行可靠，成本低廉。易于維護，取得了快速的發(fā)展和應用。大角度螺旋給料機采用可變螺距的螺旋葉片。下輸送部分的間距較小，上輸送部分的間距較大。這可以使進料段的填充系數= 1，并且傳送段也可以達到最佳填充因子= 0.5-0.7，這可以使傳送帶的比能量降低40％-50％，并且它可以還可防止高流量物料在交貨期間倒流。 總之，螺桿喂料器的研究正受到越來越多的關注，國外也有不少研究成果。但與國外相比，國內研究成果還存在一些差距，仍有很大的發(fā)展空間 2.5 螺旋給料器的的發(fā)展趨勢 螺旋喂料器的未來發(fā)展方向： 1.容量大，速度快，使用壽命長。高速意味著高生產力和降低單位時間的生產成本。磨損是限制螺旋給料器壽命的主要原因，降低了材料與螺桿之間的摩擦系數，增加了螺桿軸的耐磨性，提高了材料的性能。很大程度上延長了饋線的使用壽命。 2.能耗低，能耗低。螺旋送料器的大部分能量消耗在摩擦損失中。因此，降低能耗是一個亟待解決的難題，也是研究設計螺旋送料器的發(fā)展方向。 3.智能化發(fā)展。未來的螺旋送料器應與計算機緊密聯(lián)系，適合程序控制和智能化操作。物料搬運，機器安裝和維護應該能夠實現智能管理。 4.空間可以靈活傳送。為了克服只能線性輸送物料的水平和垂直螺旋送料器的局限性，近年來出現了柔性螺旋送料器，彈簧送料器等。此外，各種其他饋線還應開發(fā)新的模式，以實現空間靈活的運輸。 5.把復合運輸結合起來，向更大規(guī)模發(fā)展。使用螺旋喂料器，結合各種連續(xù)喂料裝置，完成復雜的物料輸送。大規(guī)模包括運輸能力大，單機長度大，運輸傾向大等幾個方面。 6.擴大使用范圍。目前螺桿給料機的使用范圍有限，使用范圍應擴大，應能在高溫，低溫條件下使用腐蝕性，放射性，易燃物質的環(huán)境中工作因為能夠運輸熱，爆炸性和容易。聚集的粘性材料螺旋送料器。 7.設計環(huán)保意識，減少污染，實現綠色設計目標。傳統(tǒng)的連續(xù)運輸機械以開放狀態(tài)運輸物料。粉末和顆粒物料運輸時，物料分散飛揚，嚴重影響周圍環(huán)境，特別是在運輸水泥，化肥，礦石，煤炭，糧食等粉末時。材料特別嚴重。為了解決這個問題，人們應該提前開發(fā)各種形式的環(huán)保喂料器，螺旋喂料器無疑在解決這個問題上有很大的優(yōu)勢和發(fā)展空間。 3. 螺旋給料機的選型及原理 3.1 水平螺旋給料器的工作原理 臥式螺旋給料機是普通的輸送機械，不含柔性牽引部件，廣泛應用于建材，化工，冶金，煤礦，食品等行業(yè)。它使用一個旋轉的螺旋葉片向前移動材料并以水平或傾斜（小于或等于20°）的方向輸送，主要用于輸送粉狀，粒狀和小塊材料。 臥式螺旋給料機的工作原理是帶螺旋葉片的螺旋軸在一個封閉的溜槽內轉動。當物料進入固定溜槽時，物料的重力以及物料與溜槽內壁之間的摩擦物在槽下部積聚的物料不隨螺旋體旋轉，而僅在推動下移動正如非旋轉螺母沿旋轉螺桿進行平移運動一樣，從而達到輸送物料的目的。 臥式螺旋給料機主要由溜槽，螺旋體，軸承和驅動裝置組成。槽采用半圓形截面，帶平蓋。半圓形部分的內徑略大于螺旋體的內徑。兩者之間的差距一般為7-10mm。該槽設有進料口和卸料口，以便于進料的更換，并且在排料位置還設置有中間進料口和中間排料口，并且不用時門關閉。螺旋體由電動機通過減速裝置驅動。螺旋體支撐在第一端軸承和中間軸承上。材料排出口端部的軸承推動軸承，直到它受到作用在螺釘上的軸向力。中間軸承大部分暫停。由于螺旋葉片在中間軸承的位置應該是不連續(xù)的，所以軸承的尺寸應盡可能小，以使螺旋工作表面的間隙盡可能小，這有利于材料的平穩(wěn)通過并且降低了材料通過螺旋體間隙時的運行阻力。 螺旋輸送機的主要特點是：結構簡單緊湊;工作可靠，維護不太復雜，成本低;槽閉合，便于運輸易飛揚，高溫，有氣味的物料，減少對環(huán)境的污染。輸送物料可以在生產線上的任何點裝載，或者可以在多個點卸載;輸送是可逆的，并且材料可以同時在兩個方向（中心到中心或遠離中心）傳送;在輸送過程中可以進行混合和攪拌;滑槽具有很高的剛度，可以承受一定的彎曲力矩。 使用螺旋給料機來運輸散裝物料也有一些缺點。首先，由于螺旋體和料罐上物料的摩擦以及物料的攪拌，單位能耗較大;其次，材料容易破碎磨損，特別是螺旋體和物料槽磨損嚴重;另外，螺旋送料器對過載非常敏感，容易堵塞。為了防止螺旋進料器過載，可以使進料器的進料部分的螺旋葉片的螺距小于其他部分的螺距;另一種防止過載的方法是使用相同的音調，但使用兩個或更多的饋送端口，這對于這個問題可能是一個很好的決定。 為了提高螺桿喂料機的輸送能力，飼料部門研究的核心問題是增加材料的添加量?？梢允褂玫乃姆N類型的結構是：逐漸擴大葉片以增加推進力;添加增量式擴張管以減少進料阻力;既采用逐漸擴大的刀片，又增加了管子的膨脹;使用雙頭螺旋螺旋母線。這些方法在增加材料添加量方面取得了很好的效果。 3.2 螺旋體 螺旋體是由螺旋軸和焊接在軸上的螺旋葉片組成。 3.2.1 螺旋葉片 螺旋葉片是螺旋給料器的主要工件，材料為3-6mm厚的鋼帶或鋼板沖壓或軋制而成，然后焊或用螺釘固定在螺旋軸上的。常用的種類有滿面式（螺旋面）、帶式、月牙式和鋸齒式四種。如下圖圖3—2所示。 圖3—2 葉片常用的種類 （a）滿面式 （b）帶式 （c）月牙式 （d）鋸齒式 圖3—2中（a）滿面式螺旋葉片主要用來輸送干燥后的粒狀、粉狀及有粘附性的物料。這種螺旋葉片的一邊緊貼在軸上，形成完整的螺旋面，由于其構造簡單，而且輸送力強，生產率高，是應用最廣的一種。實體螺旋面稱為S制法，其螺旋節(jié)距GX型為葉片直徑的0.8倍，LS型見《運輸機械設計選用手冊》表15-5。 圖3—2中（b）帶式螺旋葉片多用于輸送較大粒狀、塊狀和稍帶粘性的物料。由于粘性物料易于粘附在實面螺旋葉片及軸上，而帶狀葉片和軸之間留有空間，因此可避免物料粘附和堆積。這種葉片對物料有較強的攪拌作用，但生產率較低。也可用于兩種物料的混合。這種螺旋葉片的一邊通過桿件與軸相連，形成帶式的螺旋面。帶式螺旋面又稱D制法，其螺旋節(jié)距與螺旋葉片直徑相同。 圖3—2中（c）月牙式螺旋葉片適用于輸送潮濕發(fā)粘和易于擠壓成塊的物料。這種螺旋葉片將一片片的月牙狀的葉片按照輸送方向，以一定距離用螺釘固定在螺旋軸上形成螺旋，其角度按物料的推進速度和方向能很方便地加以調節(jié)，它具有很強烈的攪拌作用，其螺旋節(jié)距約為螺旋葉片直徑的1.2倍。 圖3—2中（d）鋸齒式螺旋葉片適用于輸送粘性大的和腐蝕性強的物料，如油腳等。它還具有攪伴和松散作用。但應用較少。 通過對資料的分析和研究，此次課程設計采用的是LS型螺旋葉片，用來輸送的物料是煤粉，故采用的螺旋葉片的型式為實體螺旋面。 根據原始數據D=300mm，則初步計算螺旋軸直徑 (3-1) 取系數為0.25，計算得出d=75mm，不需要圓整。 由于采用的是LS型螺旋葉片，故由《運輸機械設計選用手冊》表15-5 LS型螺旋給料器的規(guī)格與輸送能力中，可以查得LS250與LS315的螺距都為直徑的大小，所以，在這里取LS300的螺距s=300mm。 螺旋葉片上任一點的法線與螺旋軸線的夾角稱該點的螺旋升角。螺旋升角α由下式確定。 (3-2) 式中：s——螺距（m） D1——該點所在螺旋線的直徑（m） 所以，螺旋葉片的外側升角α外和內側升角α內分別為 式中：D——螺旋體的外徑（m） d——螺旋軸的外徑（m） 因為D>d，故α內>α外，即螺旋葉片的外側升角α外最小，內側升角α內最大。 圖3-3是實體螺旋葉片的展開圖 圖3—3實體螺旋葉片近似展開圖 螺旋給料器的螺旋葉片有左旋與右旋兩種旋向，決定螺旋旋向方法參見《運輸機械設計選用手冊》圖15-2所示。 圖3—4螺旋旋向圖及螺旋給料器的六種常見的結構布置形式 在工業(yè)上螺旋給料器的螺旋葉片通常采用厚度為2mm——12mm的35鋼及45鋼制成。在使用過程中，螺旋葉片尤其是葉片的外緣磨損較快，為了增加葉片的耐磨性，可對其進行熱處理，使葉片表面硬化。 螺旋體的形成通常是先用鋼板制成分段螺旋葉片，再將分段的螺旋葉片彼此對焊在一起，并將其焊接固定在螺旋軸上，即組成螺旋體。螺旋體的制作方法主要有以下幾種。 纏繞成形法：將帶鋼纏繞在螺旋形模具的空隙內強制成形。纏繞時葉片外緣容易產生裂紋，葉片橫截面容易發(fā)生彎曲，而且每種規(guī)格的葉片都要有專用的模具。 冷軋成形法：將帶鋼通過冷軋機上一對錐形軋輥的輾壓，形成連續(xù)多圈的環(huán)狀件，再令其通過螺旋分導裝置，則成為具有左（右）旋向并有一定螺距的螺旋葉片。這種方法制作的葉片其根部較厚，外邊緣較薄。 拉制成形法：先將鋼板沖裁成帶缺口發(fā)平面圓環(huán)，再經過沖壓或錘鍛加工成一定螺距的螺旋葉片，然后將若干個這樣的螺旋葉片焊接或鉚接的、成一串連續(xù)的螺旋面。用此方法生產的螺旋葉片整體厚度相同，但制造效率低而勞動強度較大。 根據實際需求，螺旋葉片我們采用右旋方式，葉片采用厚度為2.5mm的45鋼制成。在使用過程中，因葉片的外緣磨損較快，為了增加葉片的耐磨性，對螺旋葉片進行熱處理。 3.2.2螺旋軸 螺旋給料器的軸一般采用空心軸（鋼管）制成。這是因為軸體承受相同扭矩的情況下，空心軸所需的材料和重量都要比實心軸節(jié)省，且相互之間的連接也較方便。為了便于制造和裝配，螺旋體一般制成2——4m長的節(jié)段，使用時將各節(jié)段連接起來。在軸與軸的連接處和安裝軸承處需使用一小段實心軸,即在聯(lián)接處將實心軸伸入空心軸內，再在空心軸外面套一段長約150mm的套筒，然后再用螺栓按相互垂直方向對穿套筒與兩軸緊固。當采用此種聯(lián)結時，螺旋葉片應與套筒連接在一起。另一種聯(lián)結方法是將實心軸伸入空心軸內，再用幾只相適應的螺釘或銷釘固定。此種方法主要用于快速螺旋給料器螺旋軸的連接。 螺旋軸的直徑d與所傳遞的扭矩有關。一般采用實體螺旋葉片的給料器，其螺旋軸的直徑常根據下述關系式確定。（摘自《機械設計》） 式中，D——螺旋直徑（mm）。 當螺旋直徑D較大時應取該范圍的下限，反之取該范圍的上限，但選用后仍應對軸的強度進行校核。幾種常用螺旋軸的系列尺寸見下表3—4。 表3—4 水平螺旋給料器螺旋體與螺旋軸的系列尺寸 螺旋體直徑D（mm） 100 160 200 250 315 400 500 螺旋軸直徑d（mm） 30 36 42 48 60 70 100 由于沒有螺旋直徑為300mm的，但是通過計算也可以得到當系數為0.2時，d=60mm，但是經過前面計算我們已得出所設計的螺旋給料器d=75mm。這里將系數值取大些，是根據所輸送的物料來選擇的，選擇大些螺旋軸直徑其承重能力更強，剛性更好。 在正常情況下冷軋鋼的軸是可以滿足的；當輸送有腐蝕性或污染的物料也可采用不銹鋼軸。給料器采用無潤滑的鐵制懸掛軸承時要用淬火的聯(lián)結軸。而表面淬火的懸掛軸承要求配用表面淬火的軸。 根據介紹，我們設計的螺旋給料器的軸材料選用45鋼，采用空心軸（鋼管）制成，這樣軸體承受相同扭矩的情況下，空心軸所需的材料和重量都要比實心軸節(jié)省，且相互之間的連接也較方便。為了便于制造和裝配，由于給料器總長度才3m，故中間不需要懸掛軸承就能滿足要求。 空心軸壁厚δ=10mm，β=d1/d=(d-2δ)/d=55mm/75mm=0.733。則 其中。 由前面的總體計算我們可知，P=1.5KW，則軸的扭矩為 其中n的值是通過后面的計算得到的。 則軸的最大切應力為 所以螺旋軸滿足強度要求。 3.2.3軸承 螺旋給料器的軸承根據其安裝位置和作用，可分為頭部軸承、尾部軸承和中間懸掛軸承三種。 頭部軸承又稱首端軸承，位于給料器的驅動端（卸料端）。頭部軸承除了承受徑向載荷外，還要承受軸向載荷，因此該端采用止推軸承。這樣的布置可使螺旋軸承受 拉力，其工作條件比承受壓力好。因為軸向壓力會使螺旋軸受壓而發(fā)生撓曲。頭部軸承的結構如圖3—5所示。螺旋加料機和某些短的螺旋給料器也可采用加料端驅動，此時螺旋處于受壓狀態(tài)。 圖3—5 首端軸承 尾部軸承又稱末端軸承，通常采用雙列向心球面軸承，主要承受徑向載荷和少量的軸向載荷。這里采用深溝球軸承即可。頭部和尾部軸承常用凸緣安裝式，軸承裝于殼體兩端的端蓋外側，以便檢修和更換。 對于長度在3m以上的螺旋給料器，為了避免螺旋軸受力彎曲，每隔2m左右應設置一中間懸掛軸承。由于螺旋葉片在懸掛軸承處必須斷開，為了防止物料在此處堵塞，懸掛軸承的斷面尺寸和長度尺寸都應盡量小。懸掛軸承一般采用滑動軸承，其軸襯由青銅、減磨鑄鐵、青銅及巴氏合金、硬質合金及硬鐵、油浸木材或其他耐磨材料制成。在某些情況下，也可采用滾動軸承進行可靠的密封。在各種情形中，軸承都要裝設潤滑油杯以進行潤滑。由于本設計的輸送長度為2.6m，小于3m，所以不需要中間懸掛軸承就可以滿足設計要求。 很多情況下都要求對瞬時間頭部和尾部設置軸的防塵密封。采用密封壓蓋及槽體端部密封來防止槽體里的粉塵進入軸承或防止水分沿軸進入槽內。 采用密封的滾動懸掛軸承，軸蓋上有防塵密封結構，常用在不易加油，不加油或油對物料有污染的地方，密封效果好，壽命長，輸送物料溫度≤80℃。為滑動軸承，設有防塵密封裝置，有鑄銅瓦、合金耐磨鑄鐵瓦等，常用在輸送物料溫度較高（>80℃）或輸送液態(tài)物料。 3.2.4機槽 螺旋給料器的機槽主要有U字型和圓筒型兩種。圖3—6所示是水平螺旋給料器機槽的形式。帶有角鋼法蘭的截面為U字型的鋼制螺旋槽體是最常用的，U字型機槽一般用2mm—10mm的薄鋼板制成，其兩側壁垂直，底部呈半圓形，兩側壁的上端邊沿焊有縱向角鋼，用以固定蓋板及增強機槽的剛性，同時也用以固定懸掛軸承。機槽半圓的內徑應大于螺旋葉片的半徑，使其形成4mm—8mm的間隙。若機槽總長度超過3.5m時，為了避免其彎曲下垂，應每隔2m—3m設置一支架承托。本設計給料器總長為2.6m，故不需要支架承托。折邊法蘭的U型槽體，頂部法蘭是由同一塊鋼板折邊加工而成的槽體，這樣制成的槽體重量輕而堅固?；顒拥椎腢型槽體快速、方便地清理給料器內部的場合，該槽體由上部剛性的槽鋼與下部半圓形截面槽體所構成，半圓形槽體的一邊為鉸接，另一邊則采用彈簧卡子夾緊或其他形式的快開聯(lián)結裝置。帶有夾套的槽體在其夾套上焊有換熱介質的進出口管，這種槽體廣泛用于加熱、冷卻或干燥被輸送的物料。矩形槽體適合于磨琢性強的物料。允許物料滯留在槽底，這樣可以防止物料和槽底的直接摩擦。 為了對機槽進行封閉，機槽上部安裝有薄鋼板制成的蓋板。蓋板用螺栓固定在槽體上端的角鋼法蘭上，或用彈簧卡子緊夾在槽體上。蓋板可以開啟，以便對機槽進行必要的檢查。對要求防塵的頂蓋還要在蓋板下加墊密封。在蓋板上開有進料口，在機槽底部開有卸料口，進料口和卸料口常做成方形（有時也采用圓形進料口），以便安裝料管和平板閘門，如圖3—6所示。閘門控制常用手推式、齒條式及電動推桿式幾種。 圖3—6螺旋給料器槽的形式 根據設計需要此次設計采用U字型機槽。因為帶有角鋼法蘭的截面為U字型的鋼制螺旋槽體是最常用的。機槽由8mm的薄鋼板制成，其兩側壁垂直，底部呈半圓形，兩側壁的上端邊沿焊有縱向角鋼，用以固定蓋板及增強機槽的剛性，同時也用以固定懸掛軸承。其具體尺寸數據見總體設計。 進、出料口一般在全機安裝固定后，根據工藝需要現場開口焊接。注意不要進、出料口位置安排在兩端的軸承處和中間懸掛軸承處。螺旋給料器的機槽在進行安裝時，一定要注意對中和找正，否則，工作時由于劇烈而周期的撓曲應力，會發(fā)生軸的斷裂，軸承的使用壽命也將大大減弱。 固定進料時，可采用裝料設施以便可靠地調節(jié)螺旋給料器的進料量。裝料設施可采用管狀槽體的螺旋給料機，使物料在預定速度下從料倉中將物料輸出，或采用旋轉葉輪給料機，以一定的轉速排出物料，其給料量由轉速確定。具有多點進料的螺旋給料器，必須有靈活可靠的進料調節(jié)裝置。在給定時間里僅需打開一個進料口時，應限制閘門或開關裝置在最大開度時不至于使給料器超載。當需要開啟多個進料口同時進料時，必須小心地調節(jié)限制每一個進料口的流量，以使其總量不要超過給料器的設計能力。直接由固定儲倉進料的螺旋給料器，若沒有流量調節(jié)裝置，則將大大地增加超載的危險。進料時由于物料塊度或顆粒的慣性作用會產生沖擊，有碰壞或磨損設備的可能，為此可在進口溜槽中安裝折流擋板或緩沖腔來加以克服。 常用的螺旋給料器進料布置如圖3—7所示 圖3—7螺旋給料器的進料布置 標準卸料是最廣泛采用的卸料布置，采用標準卸料口來約束物料的卸出并直接將物料送入后續(xù)的設備或儲存裝置。終端卸料的卸料口位于螺旋給料器槽體的最末端。閘板卸料采用手輪或鏈輪操縱的齒條及小齒輪平閘板，進行有選擇地定量卸料、閘板的操作方向可與給料器的軸呈平行或垂直。無接管的卸料口是在給料器槽體底部直接開口。開底卸料是在給料器槽體的底部按任意要求的長度開口卸出物料，用于向料斗、料倉的卸料及布料。槽體端部卸料是指物料直接通過給料器槽體端部的開口卸出，螺旋由局部端板支承，軸承安裝在端部的法蘭上，當給料器填充系數超過0.45時將不能采用這種卸料方法。端部敞開卸料時，給料器尾節(jié)螺旋采用標準的懸掛軸承支承。 常用的螺旋給料器卸料布置見圖3—8所示。 圖3—8螺旋給料器的卸料布置 根據實際情況，選用標準的卸料布置，為防止物料滿溢，在卸料口和槽體端部間裝設一節(jié)與主螺旋呈相反方向的螺旋，以防止物料在最后卸料口前的堆積。 3.2.5驅動裝置 螺旋給料器的驅動裝置由電動機、減速器、聯(lián)軸器及底座組成。 LS型螺旋給料器的驅動裝置有五種形式：第一種為TY型驅動裝置，由TY型同軸式減速器和彈性柱銷聯(lián)軸器構成，功率范圍為0.55~0.45KW；第二種為YY型驅動裝置，由ZSY型減速器，Y系列電動機，彈性柱銷聯(lián)軸器和底座構成，最適用于LS630~LS1250,螺旋給料器，功率范圍為7.5~75KW，YY型驅動裝置有Ⅰ型（即右裝）和Ⅱ型（即左裝）兩種裝配型式。站在電動機尾部向前看，減速器的低速軸在電動機右側者為Ⅰ型，減速器的低速軸在電動機左側者為Ⅱ型。第三種為YJ型驅動裝置，由Y型電機和ZQ型減速器組成；第四種為YTC型驅動裝置，由YTC型同軸式齒輪減速器與Y型電機組成；第五種驅動裝置并非每一個制造廠都能配備。下表是TY型驅動裝置和地腳螺栓尺寸及重量表。 規(guī)格型號 轉速r/min 同軸減速器型號 許用長度m H H1 l l1 F1 LS315 80 TY80-18-2.2 TY100-18-4 TY112-18-5.5 TY125-18-7.5 TY140-18-11 8 15 20 27 35 362 398 439 480 492 180 200 225 250 265 790 854 941 1003 1142 371 411 431 450 495 232 272 282 301 346 63 TY100-22.4-2.2 TY100-22.4-3 TY112-22.4-4 TY112-22.4-5.5 TY125-22.4-7.5 9 13 18 25 35 398 398 439 439 480 200 200 225 225 250 834 834 886 941 1003 411 411 431 431 450 272 272 282 282 301 50 TY80-28-1.5 TY100-28-2.2 TY100-28-3 TY112-28-4 TY125-28-5.5 TY140-28-7.5 8 12 17 23 30 35 362 398 398 439 480 492 180 200 200 225 250 265 755 834 834 886 963 1065 371 411 411 431 450 495 232 272 272 282 301 346 40 TY100-35.5-1.5 TY100-35.5-2.2 TY112-35.5-3 TY125-35.5-4 TY125-35.5-5.5 10 15 20 27 35 398 398 439 480 480 200 200 250 250 250 799 834 866 908 963 411 411 431 450 450 272 272 282 301 301 規(guī)格型號 轉速r/min 同軸減速器型號 F2 F3 C1 C2 M*l0 重量G3，kg LS315 80 TY80-18-2.2 TY100-18-4 TY112-18-5.5 TY125-18-7.5 TY140-18-11 80 80 110 110 110 240 275 285 320 350 210 260 285 310 350 180 180 240 240 240 M16*400 M20*400 M20*400 M24*400 M30*500 107 143 206 233 352 63 TY100-22.4-2.2 TY100-22.4-3 TY112-22.4-4 TY112-22.4-5.5 TY125-22.4-7.5 80 80 110 110 110 275 275 285 285 320 260 260 285 285 310 180 180 240 240 240 M20*400 M20*400 M20*400 M20*400 M24*400 133 138 177 206 233 50 TY80-28-1.5 TY100-28-2.2 TY100-28-3 TY112-28-4 TY125-28-5.5 TY140-28-7.5 80 80 80 110 110 110 240 275 275 285 320 350 210 260 260 285 310 350 180 180 180 240 240 240 M16*400 M20*400 M20*400 M20*400 M24*400 M30*500 99 133 138 177 219 304 40 TY100-35.5-1.5 TY100-35.5-2.2 TY112-35.5-3 TY125-35.5-4 TY125-35.5-5.5 80 80 110 110 110 275 275 285 320 320 260 260 285 310 310 180 180 240 240 240 M20*400 M20*400 M20*400 M24*400 M24*400 125 133 171 190 219 由于所設計的給料器運載量大，在使用過程中會出現如進料量不穩(wěn)定，超載運行 等情況，根據LS315的數值來選擇，由于計算出n=40r/min，所以選擇驅動裝置的型號為TY100-35.5-1.5。 圖3—9水平螺旋給料器傳動布置形式 4.水平給料器工作過程分析 4.1物料的運動分析和葉片的設計 當螺旋升角為并在展開狀態(tài)時，螺旋線用一條斜直線表示。則旋轉螺旋面作用于半徑為r（距螺旋軸線之距離）處的物料顆粒A上的力為P合。由于摩擦的原因，P合之方向與螺旋線的法向方向偏離了φ角。此力可分解為切向分力P切當螺旋體傳動時，進入機槽的物料受到螺旋葉片的法向推力，該推力的徑向分量和葉片對物料的摩擦力將物料繞軸轉動；而物料的重力和機槽對物料的摩擦力又阻止物料繞軸轉動。當螺旋葉片對物料法向推力的軸向分量克服了機槽對物料的摩擦力及法向推力的徑向分量，物料不和螺旋一起旋轉，只沿料槽向前運移。其情況猶如被持住不能轉動的螺母在旋轉的螺桿上作直線運動一樣。但是物料顆粒在輸送過程中，其運動由于受旋轉螺旋的影響并非作單純的直線運動，而是一個空間運動。 和法向分力P法，如下圖所示。圖中φ角是由物料對螺旋面的摩擦角ρ及螺旋表面粗糙程度決定的。對于一般沖壓而成或經過很好加工的螺旋面，可以不考慮螺旋表面粗糙程度對φ角的影響，此時則認為φ≈ρ。 圖4—1螺旋面作用于物料顆粒的力 圖4—2物料運動速度的分解 物料顆粒A在P合作用下，在料槽中進行著一個復合運動，即具有圓周速度v側和軸向速度v軸，其合成速度為v合，圖表示了其速度的分解。 若螺旋的轉速為n，處于螺旋面上的被研究物料顆粒A的運動速度，由圖中三角形ABC可得 (4-1) 因為 (4-2) 所以 圓周速度為 (4-3) 以摩擦系數μ=tanρ代入上式，得到圓周速度 由于 因此，將上述各式代入并經過換算后，便可求得物料顆粒的圓周速度計算公式， 式中：s——螺旋的螺距(m) n——螺旋的轉速(r/min) r——所研究的物料顆粒離軸線的半徑(m) μ面——物料與螺旋面的摩擦系數μ面=tanρ 若使公式對r求一次導數，并令其值，便可求得存在v圓最大值的半徑為 (4-4) 同樣，根據圖4-2的速度分解關系，可得物料顆粒的軸向輸送速度的計算公式： (4-5) 圖4-3表示了對于幾種不同螺距的速度v圓和v軸隨半徑而變化的曲線圖。由圖中可知，對于處于直線OB1B2B3m以右的r值的母線螺旋而上的被輸送物料，其圓周速度v圓在半徑長度范圍內并不是常數，因此，在其運移過程中要產生物料之間的相對滑動。在靠近螺旋軸的物料之圓周速度要比外層的大，但該處的軸向輸送速度卻顯著降低。所以使內層的物料較快地繞軸進行轉動，較早地到達表面，這就產生了一個附加料流。它不僅對物料的輸送起著不良的影響，同時也增加了功率的消耗。但在靠近螺旋外側的物料，其軸向輸送速度要大于圓周速度。 圖4—3 速度Vm和Vr隨半徑變化的曲線 為了避免直母線螺旋面的上述問題，而又能獲得物料的最大軸向速度，因而采用如圖4-3所示的彎曲母線螺旋面。這種螺旋面在靠近螺旋軸處的升角為正α，而在靠近槽壁處的升角為負α。這樣在靠近螺旋軸的區(qū)域處將具有指向槽壁的徑向速度，增加了內層物料對外層物料的壓力和摩擦力，致使螺旋軸附近的附加料流適當地減小。但在靠近槽壁處，由于具有升角負α的螺旋面，亦具有指向螺旋軸線的圓周速度，則使該處物料對料槽槽壁的壓力降低，乃至消除，從而減落或避免了由此引起的能量消耗和物料軸向輸送速度的降低。 水平螺旋給料器工作時，物料在機槽底部并偏向轉動方向的一側，該物料面與水平形成的夾角φ為物料的倒塌角，如圖4-5所示。在此面上物料處于力的平衡，當物料面轉角φ>φd時，物料沿倒塌角下滑，形成倒塌現象。倒塌下來的物料一 圖4—4彎曲母線螺旋面的形狀及其速度曲線 圖4—5 物料在料槽中的倒塌角 部分不斷翻起在落下，一部分越過軸并落到軸的另一側，即下一個螺距中，形成附加料流。因此，當給料器工作時，應使物料面的轉角不大于物料的倒塌角，即 式中：φ0——物料在靜止狀態(tài)時的內摩擦角（o） φd——螺旋給料器穩(wěn)定工作時物料面形成的倒塌角（o） φ——物料面的轉角（o） 在螺旋給料器工作過程中，物料面的轉角與填充系數即進料量、螺距大小及螺旋面的型式等因素有關。 螺旋給料器工作時，機槽中物料的填充系數ψ（即進料量）影響輸送過程和能量消耗。圖4—6是輸送糧食時（這里可以借鑒下），對于不同填充系數的物料層堆積的情況及其滑移面。當裝滿系數較小時（即ψ=5％），物料堆集的高度低矮且大部分靠近槽壁而具有較低的圓周速度，物料運動的滑移面幾乎平行于輸送方向，見圖4-6a。物料顆粒在軸向的運動要比圓周方向顯著得多。所以，這時垂直于輸送方向的附加料流很少，單位能量消耗也較低。但是，當填充系數提高（ψ=13％或ψ=40％）時，則物料的滑移面將變陡，見圖4-6b、c。此時，物料在圓周方向的運動加強，在輸送方向的運動減弱，附加料流增大，導致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，對于水平螺旋給料器來說，物料的填充系數并不能無限增加，一般取填充系數ψ＜45％。各種散粒物料的填充系數可參考化學工業(yè)出版社出版的1999版《運輸機械設計選用手冊下冊》P335表15-1。 圖4—6 不同填充系數時物料層堆積情況及其滑移面 a. =5% b. =13% c. =40% 填充系數主要與被輸送物料的性質有關。輸送細粉、易流動且沒有磨琢性或有輕微磨琢性的散狀固體物料時（如面粉、谷物等），填充系數可達到0.45；如果被輸送的物料易于粘結或具有中等程度磨琢性的細粒或小塊，則填充系數限制在0.3左右。如果與此同時物料還有一定程度的磨琢性，螺旋的轉速就要減少。對于磨琢性的及大物料（如礦石等），填充系數將進一步地限制，大約只能取0.15。 螺距的大小也直接影響物料的輸送過程，如果填充系數不變，當螺距不同時，則物料的滑移面亦隨之改變。如果改變了填充系數，則必導致物料運動速度分布的變化。所以，應從考慮螺旋面與物料的摩擦關系以及速度各分量間的適當分布關系等兩個條件，來確定最合理的螺距尺寸。 從圖4-1可得出物料顆粒A所受螺旋面在軸向方向上的作用力為 (4-6) 為了使P軸>0，則必須滿足 根據前面的討論得知，最小的半徑r=d/2（其中d為螺旋軸的直徑）初所得的螺旋升角α是最大的，則軸向輸送方向的作用力P軸最小。根據這個條件，最大的許用螺距值應由下面兩式求得 (4-7) 若以k1=d/D（D為螺旋的外徑）代入上式，則得 確定最大的許用螺距時，必須滿足的第二個條件是建立在使物料顆粒具有最合理的速度各分量間的關系的基礎上。亦即應使物料顆粒具有盡可能大的軸向輸送速度，同時又使螺旋面上各點的軸向輸送速度大于圓周速度，如圖4-2所示。螺距的大小將影響速度各分量的分布。當螺距增加時，雖說軸向輸送速度增大，但是會出現圓周速度不恰當的分布情況；相反，當螺距較小時，速度各分量的分布情況較好，但是軸向輸送速度卻較小。于是，根據在螺旋圓周處的v圓≤v軸的條件，并利用公式可得 又因為此時2r=D（螺旋圓周處），故得求螺距的第二個條件為 (4-8) 分析了填充系數及螺距對物料輸送過程的影響后，可以指出，對于較大的裝滿系數，應取最小的螺距值；反之，對于較小的裝滿系數，螺距可偏于取最大值。 由前述知，在螺旋面同一母線上各點的升角α不同。葉片外緣點處升角α外最小，向內升角逐漸增大，至葉片內緣點處即靠近螺旋軸處的升角α內最大。由此得知，螺旋葉片同一差別越大，各點處物料轉角φ的差別越大，在較大的半徑范圍內物料轉角速度各分量分布的影響也可知，螺距增大，在靠近螺旋軸處物料的v圓顯著增加，且在較大的半徑范圍內v圓>v軸，使較多物料的轉角大于其倒塌角，形成更多的附加料流。 圖4—7a繪出了水平螺旋給料器的容積生產率V與螺旋軸直徑d、物料與螺旋葉片摩擦系數tanφ1間的關系。該圖是在螺旋直徑D保持不變時，s/D=1的情況繪制的。由圖可知，水平螺旋給料器的容積生產率是隨螺旋軸直徑d及物料與葉片間的摩擦系數f1=tanφ1的增大而下降的。而圖4—7b則繪出了水平螺旋給料器的容積生產率與s/D的比值及物料與螺旋葉片間的摩擦系數的關系。由圖可知，s/D比值的適宜范圍是0.8—1.25，在此范圍之外，生產率則明顯下降；此外，物料與螺旋葉片間摩擦系數的大小對產量也有較大的影響，特別是當s/D比值較大時，隨著f1=tanφ1的增大，產量下降得很厲害。例如，當s/D=2時，若f1=0.3，則V=950；若f1=0.9，則V=0，即此時物料只隨螺旋葉片轉動而其軸向運動停止。因此，除適宜選擇s/D比值外，還應恰當地選擇螺旋葉片的材料及其光滑程度，以盡量減小物料與螺旋葉片間的摩擦系數。 （a） （b） 圖4—7 通過以往試驗得知，螺旋在一定的轉速內，對物料顆粒運動的影響并不顯著。但是當超過一定的轉速時，物料受到過大的切向力而被拋起，開始產生垂直于輸送方向的徑向跳躍，從而對輸送過程產生不利影響。因此，螺旋的最大許用轉速應根據被輸送物料的最低跳躍高度來確定。但是，由于至今尚缺乏有關各種物料的許用最低跳躍高度的資料，因此在實用計算中，用下列經驗公式來確定螺旋的最大許用轉速： (4-9) 式中，D——螺旋直徑（m） A——物料特性系數，由化學工業(yè)出版社出版的1999版《運輸機械設計選用手冊下冊》P335表15-1查出 從式可知，螺旋的最大許用轉速是螺旋給料器直徑的函數，同時也和輸送物料性質及填充系數有關。在滿足輸送量要求的情況下，應選用較低的轉速，以減小物料對螺旋葉片及機殼磨損，延長使用壽命。 5.總體設計計算 5.1被輸送物料的名稱及特性 （1）物料：煤粉 （2）無煙煤松散密度ρ=0.6t/m3 （3）煤粉為干的，無磨琢性 5.2選型要求 （1）水平輸送，輸送長度為2600mm （2）輸送能力Q=0.6～10t/h （3）螺旋直徑D=300mm、螺距s=300mm (4) 電機功率1.5KW 5.3螺旋給料器的設計計算 由于該機械用于純運輸，因而選用實體螺旋面型葉片；根據選型要求，確定該機為螺旋給料機。 （1）1.螺旋給料器的輸送能力Q可按照下式計算: (5-1) 式中 D __________________ 螺旋直徑, m；