1、本科論文目 錄摘 要IAbstractII引 言11 緒 論21.1 國內外洗砂機發展趨勢21.2 研究的主要內容31.3 研究的意義32 FG-150螺旋式洗砂機的總體結構42.1 FG-150螺旋式洗砂機的基本設計和要求42.2 FG-150螺旋洗砂機的參數42.3 整體方案設計43 FG-150螺旋式洗砂機各部分結構設計63.1 螺旋輸送裝置的結構63.2 物料的運動分析和葉片的設計63.2.1 物料的運動分析63.2.2 葉片的設計93.3 螺旋輸送裝置的主要構件123.3.1 螺旋體123.3.2 軸承143.3.3 機槽163.4 輸送裝置中輸送量的計算173.5 螺旋輸送裝置功率

2、計算173.5.1 輸送物料所需功率183.5.2 螺旋輸送裝置空載轉動時的功率183.6 電動機功率計算及選型183.7 螺旋體軸的校核計算193.8 聯軸器的選用203.9 螺旋體轉速的校核213.10 傳動方案的設計213.10.1 總傳動比及傳動比分配223.10.2 運動參數的計算233.10.3 傳動部弧齒錐齒輪設計計算243.10.4 中速級斜齒圓柱齒輪設計計算293.10.5 圓環鏈鏈輪的設計計算35結 論38致 謝39參考文獻40本科論文摘 要螺旋式洗砂機是一種用來將泥沙里面的人們所需要的砂石篩選出來的機械。篩選出來的砂石再進行清洗，最后可以得到人們想要的砂。螺旋洗砂機給人們

3、帶來很大的方便，它的洗砂能力強，本身的螺旋體長，這樣洗砂的行程長，密封性好，簡單操作，處理簡單，維修方便，洗刷效率比人工效率高等特點。螺旋洗砂機在工作時主要通過電機驅動主軸，主軸上安裝螺旋葉片進行洗砂。螺旋葉片是旋轉螺旋式的，所以又稱為螺旋洗沙。它的內部結構有驅動電機，中心軸，螺旋葉片和支架組成；支架可以直接焊接在中心軸的外形架上。目前國內外螺旋洗砂機的發展非常迅速，尤其是各種大型洗砂機層出不窮，螺旋洗砂機本身是一種結合國內外技術進行改良的產品，與傳統洗砂機相比具有很大的優勢。但目前的螺旋洗砂機存在著以下缺點，比如說螺旋洗砂機的運轉噪音比較大、效率不夠高、產量不夠大、在洗刷過程中洗出來的沙子，

4、砂石質量標準有待提高。本次設計此基礎上進行篩料口調整，排料開口調整等工藝改進外，還加大了螺旋洗砂機的行程，使砂石在高速旋轉中形成更細小的砂石，能夠達到更大產量的目的。確定螺旋洗砂機基本結構后，確定它的設計路線，驅動系統，傳動系統，主軸計算，葉片合理計算，齒輪齒條，鏈輪鏈條設計計算。確定工作運行路線，查閱資料從而得到合適的參數來進行初步設計。詳細地說明了該螺旋洗砂機的結構特點和整個洗砂過程中的原理，并對該螺旋洗砂機中各部件進行設計、并對各個結構進行計算和校核，已達到滿足需求的目的。關鍵詞：洗砂機；螺旋葉片；齒輪傳動；PLC控制AbstractSpiral sand washer. Its a m

5、achine that sifts out the sand and gravel that people need inside the sediment. The sand is filtered out and cleaned to get the desired sand. The spiral sand washing machine brings great convenience to people, its sand washing ability is strong, the spiral itself is long, so the sand washing stroke

6、is long, the sealing is good, simple operation, simple treatment. Easy maintenance, washing efficiency is higher than manual efficiency. The spiral sand washing machine mainly drives the spindle through the motor when working, and the spiral blade is installed on the spindle to wash the sand. The sp

7、iral blade is rotating spiral, so it is also called spiral sand washing. Its internal structure consists of a drive motor, a central shaft, spiral blades and a bracket. The support can be directly welded to the outer frame of the central shaft.At present, the development of spiral sand washing machi

8、ne at home and abroad is very rapid, especially a variety of large sand washing machines emerge in endlessly, spiral sand washing machine itself is a combination of domestic and foreign technology to improve the product, compared with the traditional sand washing machine has a great advantage. But t

9、he current spiral sand washing machine has the following disadvantages, such as the spiral sand washing machine operating noise is relatively large. Not efficient enough. The output is not large enough. In the process of washing out the sand, sand quality standards to be improved. This design on the

10、 basis of the sieve mouth adjustment. Besides the adjustment of discharge opening and other technological improvements, the travel of the spiral sand washing machine is also increased, so that the sand and gravel can form finer sand and gravel in the high-speed rotation, which can achieve the goal o

11、f greater output.After determining the basic structure of the spiral sand washing machine, determine its design route, drive system, transmission system, spindle calculation, reasonable calculation of blades, rack and pinion, sprocket chain design and calculation. Determine the working route, consul

12、t the data to get the appropriate parameters for the preliminary design. The structure characteristics of the spiral sand washing machine and the principle of the whole sand washing process are described in detail, and the various parts of the spiral sand washing machine are designed, and the variou

13、s structures are calculated and checked, so as to meet the requirements.Key words: sand washing machine; Spiral blade; Gear drive; PLC control本科論文引 言進入到21世紀，隨著科學技術發展，隨著機械工廠設備的技術要求的更新和國外先進技術的引入，對螺旋洗砂機來講經歷了一個很大的變革；其中，對砂石篩選出來的質量提出了更高的需求。這對于洗砂，篩砂工作來說，目前最好的設備還是螺旋洗砂機，因此本文設計了一種新型的螺旋洗砂機。本次設計的螺旋洗砂機采用的是用PLC控制

14、系統來實現對整個機械的控制能夠實現砂石的篩選，清洗工作。旋洗砂機用于細粒度和粗粒度物料的洗選作業的機械設備1，通常來說螺旋洗沙機可以完全的適用于建筑用砂、筑路用砂石，在這個行業里尤為重要。螺旋洗砂機功率消耗小、洗凈度高，密封結構好、全封閉傳動裝置、可調式堰板，確保了產品高效、耐用，清洗、脫水效果好，細粒產品保持穩定等特點11。在機械整體構架，傳動結構，電機驅動等方面綜合考慮實現了低成本、高效率、穩定性比較高的工作狀態2；在螺旋葉片設計上，將螺旋葉片安裝在中心軸上，電機與中心軸之間用減速器進行連接，因固體砂石顆粒的質量不同，在液體中沉降速度不同的原理進行清洗，進行篩選。隨著當今社會的高速發展，在

15、提高砂石清洗能力，篩選能力的同時，還要提高資源利用效率。就根據當下的情況實際分析后考察洗砂機的市場需求正在逐步的增多，洗砂機的地位在砂石生產過程中比重和投資技術研究也越來越大成為不可忽視的關注點，聚集了行內很多相關人員的關注與青睞。和傳統的洗砂機設備相比，經過技術創新后的洗砂機產品粒型好，運行成本低，性能突出，能有效減少對環境的污染問題，總的來說洗砂機的投資前景還是不錯的3。所以通過上述所說和實際考察不難發現：在能夠達到篩選砂石的功能的同時還要提高得到砂石的質量，這樣我們才能在未來的洗沙機中占有一席之地才能在激烈的市場中保持恒久的活力才能使我們的產品能打開更大的國門。因此，螺旋葉片的創新設計和

16、其摩擦特性的創新，是未來螺旋式洗沙機的發展方向。1 緒 論1.1 國內外洗砂機發展趨勢在我國的經濟發展的高速時期，中國內需為主體的市場的情況沒變，所以說，國內所研發設計的洗砂機基本上都是國內的企業來進行使用。為實現國際化的發展目標，沙石工業進入高速發展時期，隨著國家對于砂石工業的投資和對砂石市場的需求，我國對螺旋洗砂機的要求就越來越高；隨著先進技術的發展，對砂石的數量和質量提出更高要求；螺旋洗砂機已經成為主要發展的方向和企業主要研發的機械。 目前，全國各地區企業家對砂石行業的發展前景以及礦物資源開發利用有著非常好的憧憬。因此，在投資建設大中型洗砂機的同時，根據行業發展趨勢，國內的大部分企業都已

17、開始進行洗砂機的研發，并為了促進砂石工業高質量，高水平發展貢獻自己的力量。洗砂機如圖1.1所示。圖1.1 洗砂機 本次設計的FG-150螺旋洗砂機，在工作的時候，驅動電機通過減速器、齒輪傳動減速后，帶動主軸進行旋轉，然后在主軸上安裝螺旋葉片，砂石在進給槽進入到清洗管道，砂石在葉片的不斷旋轉帶動下翻滾、相互研磨、相互碰撞，可以清洗掉砂石表面的塵土與表面的其他雜質，還可以破壞掉砂石內部的結構，起到細碎砂石的目的。同時，在洗槽中加水，形成水流，除掉雜質和異物，使其從洗槽出口排除，完成清洗的工作。干凈的沙子由刀片帶走，在葉片邊緣設計的排放孔中穿過，進入到排放槽。得到了我們需要的砂石。從而達到了篩選砂石

18、和清洗砂石的目的。其工作現場如圖1.2所示。圖1.2 工作現場1.2 研究的主要內容本次設計的FG-150螺旋洗砂機，其主要研究內容是通過對砂石質量的初步計算，能夠確定洗砂機在正常工作期間，對每種機構的承受負載與扭矩的要求；通過這些承受負載與扭矩的計算來選擇合適的驅動電機類型和每一種機構的設計方案，我們可以通過按下功能按鈕來通過PLC控制整個機器的運轉，實現對砂石的篩選和清洗功能。設計的主要內容包括：(1) 機械結構設計：機械總體結構設計部分包括螺旋洗砂機的主軸結構、減速器結構、電機選型、螺旋葉片的設計和支架設計。(2) 控制部分的設計：控制部分采用PLC進行控制，PLC具有本身具有開發比較簡

19、單、抗干擾性能力強、穩定、可靠、通用、方便、體積小、維修方便、功耗低等優點；同時能夠減少控制部分的設計，減少了工人們進行控制的工作量。1.3 研究的意義本次設計的螺旋洗砂機的研究意義有以下兩個方面：(1) 國家發布了相關政策：對砂石行業進行了管理，關閉了一些不規范的，不合格的小型采砂廠。因此急需要我們對螺旋洗砂機進行創新，實現資源利用率較高，不會浪費資源，產生的噪音較小，不會引起噪聲污染。這有利于砂石行業的競爭，促進砂石行業的規模提高和產業發展，有利于先進技術的研發。(2) 根據現有市場的調整和分析：市場上急需產量高、效率高、低成本、穩定性、實用性好、低噪聲污染的新型螺旋洗砂機。這樣有利于企業

20、相互競爭也有益于增加國際市場的份額，提高國際競爭力，這也將是未來的發展方向。2 FG-150螺旋式洗砂機的總體結構2.1 FG-150螺旋式洗砂機的基本設計和要求本次設計的FG-150螺旋洗沙機，原理是利用水的浮力，將砂石表面的塵土、雜質異物分離，通過下料槽將砂石放進下料裝置，下列裝置可以對砂石起到收集的作用；經過螺旋葉片的旋轉，在水槽中加入水流，可以起到清洗砂石，形成沉淀池的作用，水流可以過濾掉雜質和異物。 螺旋洗沙機的水槽底部會形成沉淀池，本次設計的旋轉頭部會進入到沉淀池里面，由電機驅動后會進行旋轉，從而達到攪動沉淀池的目的；然后用清水對沉淀池進行清洗，放掉多余的水后，即可得到我們需要的干

21、凈的砂石。本次螺旋洗砂機是采用鏈條傳動，將動力傳輸到各個機構當中，驅動力均有電機提供。2.2 FG-150螺旋洗砂機的參數(1) 砂石尺寸：030mm。 (2) 石英砂密度：1.6g/cm。(3) 生產能力：15200t/h。(4) 封合幅面寬度：最大450mm。(5) 適用環境溫度：035。2.3 整體方案設計本次設計的FG-150螺旋洗砂機主要機構是主軸上安裝螺旋葉片，對砂石進行攪拌，利用砂石在水中的沉淀速度來進行砂石的篩選。傳動機構屬于第二重要的設計部分，采用鏈傳動設計，用PLC進行控制。通過下料裝置進行下料，砂石通過下料口之后進入到水槽中，經過安裝在主軸上的螺旋葉片旋轉帶動砂石使得砂石

22、表面的塵土和異物進行脫離，然后用水流進行沖洗，從而達到清洗的目的。螺旋洗砂機與傾斜水箱的底部相接而形成沉淀池。本次設計中旋轉頭必須要伸入到沉淀池中，通過電機驅動螺旋頭，螺旋頭進行旋轉從而攪動沉淀池，將清水注入到沉淀池中，進行第二次沖洗，再把多余的清洗水給放掉之后得到的砂石就是我們所需要的分離出來的砂石。本次設計的螺旋洗石砂機的主要核心構件是：槽體、減速機、電機、中心軸、螺旋葉片、支架等。如下圖2.1所示：圖2.1 整體機構簡圖3 FG-150螺旋式洗砂機各部分結構設計3.1 螺旋輸送裝置的結構電機、變速器和聯軸器是螺旋輸送機驅動裝置的主要部分。電機作為動力源由工作要求來確定。變速器通過定傳動比

23、確定型號。頭部和尾部結構基本相同，大部分類似。不同的地方是：頭部有前軸，機器外殼上設計了卸料口；尾部有尾軸、尾部球心滾動軸承，機器外殼上設計有進料口也是其不同點。3.2 物料的運動分析和葉片的設計3.2.1 物料的運動分析物料輸送是由機器的螺旋體連續轉動而帶動，葉片的傾角以及材料自身的重力作用下可以產生推動的分力，以確保材料的連續前進。分析可以知道殼體內壁對材料的摩擦力和材料的自重共同克服了螺旋葉片推動材料的法向分力，則螺旋力的軸向分力推動物料的刀片克服了殼體內壁對物料的摩擦力，因此輸送的物料只能軸向移動。設螺旋升角為，螺旋線在展開狀態時可視為一條斜直線。則旋轉螺旋面作用于半徑為r處的物料顆粒

24、A上的力為P合。考慮摩擦力的存在，P合的方向與螺旋線的法向方向并不重合，而是產生角夾角。再將此力十字分解為與葉面相切的P切和與葉面垂直的P法，如圖3.2所示。圖3.2 螺旋面作用于物料顆粒上的力圖3.3 物料運動速度的分解為了便于分析輸送物料的受力特性，假設其中A為一物料顆粒。分析A的運動狀態，由圖中ABC圖形可得 （3-1）因為 （3-2）所以 （3-3）圓周速度為 （3-4）以摩擦系數代入上式，得到圓周速度 （3-5）（以上為最終公式的推導過程，此處為最終公式，具體代入數據計算在下文葉片設計中體現）綜上，可得物料顆粒的圓周速度為。 （3-6）式中： -螺旋的螺距 -螺旋的轉速 -物料顆粒離

25、軸線的半徑 -物料與螺旋面的摩擦系數（其中）把上式對求導，然后使對的倒數為0，當在值最大時，值為:根據圖3.3可得，物料顆粒根據上述速度分解，則軸向速度為：圖3.4中的，縱軸表示的是速度，橫軸表示的是半徑大小，從圖中的可以清楚的知道：輸送物料的速度和隨著輸送物料距離螺旋軸的距離的變化而變化。分析圖可知道在直線Om以右的半徑，輸送物料的圓周速度會根據半徑的改變而不同并不是恒定不變的。所以，在輸送物料的過程中，由于物料之間的速度和方向不同，機器會產生相對滑動。圖3.4 速度隨半徑變化曲線綜上所述，為了保證機器的高效運行，有必要控制物料表面的拐角，即 （3-7）式中： -物料的內摩擦角（） -物料面

26、的倒塌角（） -物料面的轉角（）圖3.5 彎曲母線螺旋面的形狀及其速度曲線圖3.6 物料在料槽中的倒塌角3.2.2 葉片的設計為了使機器能夠有效工作，物料表面的角應小于物料的塌陷角。但是螺旋輸送機的物料表面的角度色確定是比較復雜的不僅與物料本要求有關，我們在設計的時候還需要考慮螺旋葉片的螺距和形狀。圖3.7顯示了當進料量較小時（假設為（物料填充系數）=5%），如圖3.7a，輸送量較小可以影響物料堆積厚度也會變小。可以清楚的看出基本沒有附加料流的現象產生。當進料量變大時（假設=20），如圖3.7b。有較大的運輸物料的能力，但是物料堆積厚度也會想相應的變大，但是圓周速度變大。機器槽沿軸向在材料上的

27、摩擦力的增加會增加機器的工作能力并同時增加額外的材料流量。當進料量很大（假設=50），如圖3.7c。材料表面靠近螺旋軸所在的平面。物料的圓周速度由于物料自身的重力和在機器凹槽內壁上的大摩擦力而明顯增加，但是，軸向上的輸送速度下降，從而導致大量的附加物料流。機器的傳動效率大大降低，傳動成本增加，更多的電能損失，不利于生產。總結起來，物料的進給速度越大，越會有更好的效果。基于現實生產的考慮，我們通常選擇填充系數要小于45%。 圖3.7 不同填充系數時物料層堆積情況及其滑移面(a). (b). (c).螺距也影響物料輸送過程中的輸送效率的一個非常重要的一個因素。填充系數確定后，機器罐中材料表面的現在

28、狀態會隨螺旋體的螺距改變而改變。因此，葉片節距尺寸在本次畢業設計中還應考慮到葉片與材料之間的摩擦系數以及相關的摩擦性能，以及喂料速度，材料的性質都應該考慮。圖3.3中假設的存在一物料顆粒，其受到螺旋葉片沿軸向的分力為 （3-8）為使，則要求為正，其中必須滿足 （3-9）綜上可知，螺旋軸的半徑就是螺旋頁的最小半徑，此時的最大，從而葉片對物料的軸有最小分力。根據以上分析，有以下公式 （3-10）其為圓周率取為螺旋軸圓周為法線與合力夾角故根據公式可得 （3-11）其中可得螺距的最大許用值。 把代入上式，有最大允許的螺距值應使材料在各個方向上的運動狀態具有合理分布。從圖3.9不難看出，速度分解的一個結

29、果會跟隨螺旋葉片螺距的變化而變化。螺距如果變大，則材料的軸向輸送速度將變大。螺旋葉片的螺距變小，則材料的軸向輸送速度降低，因而材料運行速度的分布合理。由上文所分析輸送物料在螺旋圓周處的速度分解，通過計算得 （3-12） （3-13） 又因為此時（螺旋圓周處），故得求螺距的條件為 （3-14） 式中： -螺旋直徑 -法線與合速夾角初始設取由計算公式可知 在實踐生產中，螺旋的最大許用轉速如下： （3-15）式中: -螺旋直徑 -綜合特性系數其中查表可知為，為計算可3.3螺旋輸送裝置的主要構件3.3.1 螺旋體（1）螺旋體螺旋體是含螺旋葉片和螺旋軸的統稱，所以它在整個機器中起著至關重要的作用，隨著科

30、技和工藝的不斷發展材料也在不斷發展從而推動了螺旋線的發展。物料受離心力的作用以及葉片具有一定角度保證了物料持續向前推進。（2）螺旋葉片根據輸送要求和工作的實際情況，本次螺旋葉片采用滿面式螺旋葉片。圖3.8所示為滿面式螺旋葉片。和其它的葉片相比全面螺旋葉片批量生產比較簡單，所以有比較低的成本，但是輸送能卻并不弱，特別對于細顆粒，例如沙子和礫石的運輸，故本次畢業設計采用此設計形式。圖3.8螺旋面(滿面式)的形狀此設計的螺旋葉片采用正螺旋面葉片。正螺旋面葉片的母線始終垂直于螺旋軸。 圖3.9 滿面式螺旋葉片的展開圖 圖3.9，取螺旋體外徑，則由螺旋軸直徑 （3-16）綜合實際，其中為指定系數，可得螺

31、旋軸直徑。用表示螺旋葉片的螺距，并在此處采用標準值。有 （3-17）其中系數，帶入上式得用表示螺旋升角，螺旋升角是指螺旋軸向與螺旋葉片上某點的法線之間的夾角。公式如下 ： （3-18）其中：螺距該點距離軸心距離的兩倍綜上，螺旋體的為。為。由于外徑大于內徑，就有。由于實際工作中螺旋體的葉片與物料相互摩擦時間是最長的，所以易于磨損，且由于葉片具有一定的角度在重力作用下會移動到邊緣，從而導致葉片的外緣磨損較重，通過上述分析可知為了保證機器合理的使用壽命，本次畢業設計將取葉片厚度6mm。葉片需要熱處理，葉片表面硬化，性能將會變得更優越。（3） 螺旋軸機器螺旋體的軸往往選用鋼管材料，實驗對比發現軸身承受

32、相同的載荷時，空心鋼管會更加有優勢、選擇更加科學，可以節省很多材料，綜合實際情況并結合本次畢業設計考慮，螺旋體應制成4m的節段，選取螺旋軸直徑90mm，厚度10mm，使用時才拼接起來。聯接要求如圖3.10所示。圖3.10螺旋輸送軸的聯接如上圖可知需要加一根70mm的鐵棒在鋼管內以加固螺旋軸。綜合考慮，用45號鋼作材料，此設計中的螺旋體選用三段長4m的節段。3.3.2 軸承螺旋輸送機中的一個非常重要零部件就是軸承，它能保證螺旋體盡可能減少摩擦來工作用來增提高機器工作效率。螺旋輸送機中使用的軸承有三種，頭部軸承，尾部軸承和中間懸掛軸承。頭部軸承通常被安裝靠近電機的一端，頭部軸承需要同時承受徑向載荷

33、的能力和軸向載荷的能力，通過上述分析可知頭部軸承可以圓錐滾子軸承能比較符合預期；此設計軸承內徑90mm，外徑190mm，根據GB/T 297-1994查表選取軸承代號30318。結構如圖3.11。圖3.11頭部軸承由于尾軸承主要的作用是要承受徑向載荷和少量軸向載荷的，根據以往的設計經驗這里我們應采用調心球面軸承；由于調心球面軸承的作用螺旋軸可以承受一定的拉力，避免螺旋軸因為比較過長的原因以及軸向壓力的存在的原因且高在比較高的速旋轉而發生撓曲而不能工作；此設計軸承內徑90mm，外徑190mm，根據GB/T 281-1994查表選取軸承代號1318。尾部軸承的結構如圖3.12所示。圖3.12 尾部

34、軸承根據實際情況可知螺旋輸送機的螺旋體的長度比較長且在高速旋轉而非常容易發生彎曲變形，為了避免產生上訴不良的狀態，所以我們在設計的時候每隔2m左右安裝一個軸承對螺旋軸進行緊固來達到正常的運行狀態；中間懸掛軸承適宜采用滑動軸承，軸承需要設計有潤滑油杯，以便進行潤滑11。滑動軸承半徑35mm，如圖3.13。圖3.13 滑動軸承3.3.3 機槽螺旋輸送機機槽有U字型和圓筒型；工業生產以U字型槽體為主要的，U字型機槽的特點結構為兩側壁平行且與底部半圓相切，上端邊沿焊有外緣水平鋼板，用以適當密封機體以及增加機槽的強度，也起到固定螺旋軸上的懸掛軸承的作用；機器的插槽有一定的長度，每個部分都需要配備一個支架

35、以支撐機身，以防止由于重力變形而導致的故障。圖3.14螺旋輸送機機槽形式此設計機器的機槽采用最常用的U字型，又基于實際情況，砂石運輸距離較長，這就要求機槽具有一定的長度。考慮到制造安裝方便的實際應用，機槽分為三節4m、4m、4m，且每節需要設置支架支撐機體防止因重力變形而發生故障。3.4 輸送裝置中輸送量的計算假設螺旋體軸向投影面積為A，物料輸送速度為v，機槽的填充系數為。由和得出 （3-19）和 （3-20）式中：-容積輸送量()-質量輸送量() -堆積密度 -螺旋體直徑 -螺距 -螺旋輸送機轉速假定輸送物料為細砂，則查表JB/T 7679-95可知=0.33，=1.6代入上式可得： 3.5

36、 螺旋輸送裝置功率計算螺旋輸送裝置的電機驅動功率為： （3-21）式中：-機器輸送物料所需的功率(kW)-機器空載時所需的驅動功率（kW）3.5.1 輸送物料所需功率若螺旋輸送機長度為L，其功率為的計算公式如下： （3-22）式中：-機器輸送物料所需的功率(kW)；-機器輸送量; (據式3-20可得=130)-運行阻力系數；計算得： （kW） 3.5.2 螺旋輸送裝置空載轉動時的功率功率的計算公式如下： (kW)式中： -螺旋輸送機空載的驅動功率(kW)有上述式子可以知道機器輸送物料所需的功率與機器空載時所需的驅動功率之和為輸送機的驅動功率，所以計算如下： (kW)3.6 電動機功率計算及選型

37、 （3-23）式中：-驅動裝置總效率-功率儲備系數-輸送機的驅動功率上式中取，取，并代入上式得： （kW） 螺旋輸送機驅動電機已經系列化，相關工廠已經成批生產電機。此設計所選用的驅動電機根據相關的物料輸送要求以及相關參數要求，最終選用Y132S-4型電機。表3.1 電動機參數電動機型號額定功率滿載轉速極數額定轉矩最大轉矩Y132S-45.5kW1440r/min42.22.33.7 螺旋體軸的校核計算軸的強度校核往往可以通過許用彎曲應力、許用切應力、安全系數這三種方式來計算。根據設計的要求故在此設計中按許用彎曲應力計算就可以足夠可靠。本次設計采用彎曲應力來校核。每節螺旋軸的長度為4000mm，

38、采用45鋼制造，密度7.85g/cm，螺旋軸的校核計算如下：由式結果可知，機器輸送物料所需的功率=3.4（kW）。所以可得：=3.610Nm式中：螺旋軸所承受的轉矩螺旋軸采用密度為7.85g/cm的45號鋼制造，軸外徑為90mm內徑為70mm的空心鋼管，長度為10m。從而可計算螺旋軸的重量G：G=mg=g=7.85100012（0.09- 0.07）9.8G =773.4N螺旋葉片的厚度為6mm，則螺旋葉片的重量大約為：G=mg=g=7.850.3610=133N則7個螺旋葉片的總重量為 133N7=931N。由表3-2查得： （3-24）許用應力： （3-25）應力校正系數：表3.2 轉軸的

39、彎曲應力 碳素鋼 400 130 70 40 500 170 75 45 600 200 95 55當量轉矩 =0.571110000=62810N.mm經查閱資料計算得當量彎矩 M=1411393N.mm軸徑 d=62.4mm綜上所述螺旋軸的軸徑符合要求。3.8 聯軸器的選用聯軸器主要用來連接兩個機構使其能夠正常工作用，在高負載和高轉速的物料運輸中，聯軸器還可以起到一定的緩沖作用來保證其正常工作以提升系統性能。隨著技術的發展聯軸器目前已經基本實現標準化；根據相關工作要求及其工作參數，最后確定聯軸器的型號為CH3-70。具體選擇時可考慮以下幾點：（1） 能否適應多種多樣的工作環境，隨著砂石開采

40、工業產業化的持續推進，砂石的輸送量持續增長，無論寒冷的東北，還是炎熱的南方，都需要機器高效的工作。（2） 應保證能夠承受所選電機所產生的轉矩來保證正常的工作。（3） 應該考慮到兩軸相對位移的方向以及移動的距離。（4） 聯軸器的選擇應該能使機械壽命長而且能在惡劣的環境下工作而且需要盡量保持高效。（5） 在符合合理需求的前提下我們應該盡量降低成本。聯軸器形式如下：圖3.15 聯軸器形式3.9 螺旋體轉速的校核據式中螺旋的最大許用轉速：n= （3-26）式中 A綜合特性系數數據代入得： =75/=119r/min綜上所述，螺旋體的轉速符合設計要求。3.10 傳動方案的設計根據設計參數，減速器采用三級

41、圓錐-圓柱齒輪傳動，減速器布置型式見圖3.16，減速器與螺旋體之間采用鏈傳動方式。圖3.16減速器布置示意圖3.10.1 總傳動比及傳動比分配（1）驅動鏈輪轉速的計算利用下式計算鏈輪轉速： (3-27)式中：鏈輪轉速，r/min； 圓環鏈鏈速，m/s，；鏈輪齒數，；鏈輪節距，mm； （3-28）式中： 鏈輪節圓直徑，mm。計算鏈輪節圓直徑： （3-29）式中 ： 圓環鏈節距，mm。取；圓環鏈直徑，mm。取；鏈輪節距角，。代入式得：近似 代入式得：鏈輪轉速：總傳動比：（2）傳動比分配：減速器為三級展開式，其中 ，。（3）傳動比誤差計算與分析：有上述計算結果可知道到傳動比分配符合設計要求。3.10

42、.2 運動參數的計算從減速器的高速軸開始各軸命名為軸、軸、軸、軸。（1）轉速計算（2）功率計算（3）扭矩計算3.10.3 傳動部弧齒錐齒輪設計計算已知參數：（1）選材料、熱處理方法、定精度等級。本次畢業設計選擇的小齒輪：20CrMnTi HRC5862本次畢業設計選擇的大齒輪：20MnVB HRC5662由于實際使用的場景大 小齒輪均采用滲碳淬火許用接觸應力 （3-30） 接觸疲勞極限N/mm2N/mm2應力循環次數=6014841(530016)=2.14109次=2.14109 次=2.14109/2.5=0.85108 次=0.85108 次式中: 齒輪轉速,齒輪每轉一圈時同一齒面的嚙合

43、次數齒輪的工作壽命,h 取 =1 則 =16001/1 =15501/1則 =1550 N/mm2（2）齒面接觸疲勞強度設計計算選用弧齒錐齒輪，即 （3-31） 載荷系數,取齒寬系數,取計算小輪大端分度圓直徑（3）主要幾何尺寸計算齒數，取 實際齒數比分錐角大端模數按標準取分度圓直徑變位系數錐矩齒寬取 大端齒頂高 大端齒高大端齒根高 大端齒頂圓直徑:齒根角齒頂角頂錐角根錐角外錐高取 支撐端距H弧齒厚中點錐距 (mm)銑刀盤名義直徑(mm)取則 則 當量齒數，端面重合度取，則齒線重合度 取總重合度3.10.4 中速級斜齒圓柱齒輪設計計算已知參數：（1）選材料。 小齒輪 20GrMnTi HRC58

44、62大齒輪 20MnVB HRC5662（2）初步確定主要參數 中心距a（mm）。取N/mm2 N/mm2小齒輪傳遞的轉矩 取則 取K=2.7圓整取 初步確定模數mn，齒數z，螺旋角，分度圓直徑d，齒寬b。取 取則 中心距 取螺旋角 代入得圓整后取分度圓螺旋角分度圓直徑（mm）。齒寬,mm 圓整取 取 初定變位系數當量齒數變位系數： 確定其他參數齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑斷面重合度 取得： 縱向重合度總重合度(3) 接觸強度的校核分度圓上的圓周力使用系數 ,取動載系數, 取齒向載荷分布系數, 取齒向載荷分配系數, 取彈性系數, 取節點區域系數 ,取重合度系數螺旋角計算接觸應力 壽命系數=

45、60598.151(530016)=8.61108次取最小安全系數 .查的資料可知道 取潤滑劑系數,取速度系數,取大小齒輪的齒面粗糙度取為：取大小齒面都是硬齒面取尺寸系數取許用接觸應力接觸強度判斷接觸強度校核通過齒根彎曲強度校核強度條件計算齒根應力 （3-33）式中：彎曲強度計算的齒向載荷分布系數取齒向載荷分布系數,取齒形系數,取 應力修正系數,取 重合度系數螺旋角系數 取3.10.5 圓環鏈鏈輪的設計計算設計選用38137高強度圓環鏈，鏈輪齒數選。其基本幾何尺寸計算如下：節圓直徑取頂圓直徑鏈輪立環的立槽直徑 （3-34）式中，圓環鏈最大外寬，取代入式：鏈輪立環立槽寬度對38137鏈條：齒根圓

46、弧半徑鏈輪中心至鏈窩底平面的距離圓整取：鏈窩長度取鏈窩中心距 取短齒厚度 齒形圓弧半徑立環槽圓弧半徑短齒根部圓弧半徑鏈輪的制造應按照實際生產需要和程序批準加工工藝以及規定的程序規定程序進行制造。效果如下圖3.17圖3.17圓環鏈鏈輪示意圖 結 論本次畢業設計的課題FG-150螺旋洗砂機是主要的運用場景是用于砂石的脫泥、細分作業和清洗作業；本次設計的FG-150螺旋洗砂機的優勢在于螺旋體長適當、符合當下、結構非常的簡單但卻有很高的處理能力、維修方便、 清洗干凈等；本次設計FG-150螺旋洗砂機的主要內容包括機械設計部分和控制部分。在機械整體構架，傳動結構，電機驅動等方面綜合考慮實現了低成本、高效率、穩定性比較高的工作狀態；在螺旋葉片設計上，將螺旋葉片安裝在中心軸上，電機與中心軸之間用減速器進行連接，因固體砂石顆粒的質量不同，在液體中沉降速度不同的原理進行清洗，進行篩選。在電機與電氣控制方面，螺旋式洗砂機的動力源均為三向異步步進電機，使得傳動精確，便于進行控制，簡化程序編寫，使其控制穩定。控制系統采用PLC控制器進行控制，實用性強，可適用于復雜的應用環境，簡化機械設計結構，使得本此設計的機械動作靈活，提高使用效率和應用的廣泛性。本次設計的螺旋式洗砂機通過典型機械結構的相互配合以及與PLC控制器較好地搭配使用，使得此次設計的產品在理論上成為一款