单头粉料包装机设计说明书

1、单头粉料包装机设计安徽科技学院 工学院 摘 要：本文根据生产要求设计一种单头粉料包装机，在给定原始数据的基础上，进行了包装机的整体设计和局部设计，选用螺旋供料方法。在设计中对传动装置进行了方案的论证和分析，进行了电动机的功率和型号的设计和选用，v带传动的设计和主轴的设计及轴承的选用校核等；同时完成了包装机的槽体的结构尺寸设计等。关键词：单头 包装机 供料螺旋 v带1.概述1.1包装机在粉料生产中的作用粉料成品一般用纸袋包装，运至用户。袋装方法是使用一种专用的罐装机器粉料包装机，把粉料按照规定的重量灌入标准规格的包装纸袋中，按袋数计量发运出厂。袋装方法需要消耗大量的纸袋，从而消耗大量的优质木材，

2、这是它的主要缺点。当然，它也具有搬运方便、易于堆垛和贮存、不同品种标号的粉料易于分类存放和便于计量等优点。目前，我国粉料工业使用的包装机种类很多，按结构的特点，可分为固定式和回转式两大类；按其供料方式的不同又可分为流态化充料和机械化充料两种。所谓“液态化充料”，是指当粉料送入包装机料筒里内，还未灌入纸袋之前，先行充入具有一定压力的压缩空气，与粉料混合，使粉料呈现流态化。流态化了的粉料具有良好的流动性，好像液体一样，在一定的料位差压下，从筒底的出料嘴顺畅地灌入纸袋。回转式包装机均采用流态化充料方式进行罐装。所谓机械充料，是采用机械的方法将粉料从包装机送入纸袋中。这种机械装置，有的采用叶片式给料器

3、，有的采用螺旋式输送器。固定式包装机大都采用机械充料。机械充料在迫使粉料向纸袋运动的过程中，使粉料密实，不能从包装机顺畅的流出，因而影响包装机的正常生产。因此，有的粉料生产厂已将机械充料改为流态化充料。固定式包装机，结构简单、易于制造、造价低。但在它工作的过程中，不仅插袋需要人工操作，而且出料、掉袋也需要工人进行操作，因此它较回转式包装机的劳动生产率低，操作工人的劳动强度也较大。1固定式包装机又可分为叶轮式和螺旋式两种。本论文（设计）考虑设计固定式包装机中的螺旋式包装机，即粉料包装工段单头螺旋包装机的设计。1.2螺旋包装机的特点本本包装机使用螺旋推进器进行输料和定量包装。生产的整个流程中，物料

4、的传送是保证生产连续进行、提高生产率的关键环节。因此，物料传送装置必须满足以下要求：1）物料输送持续、稳定，输送速度满足相应的要求；2）物料在输送过程中没有遗洒、飞散等现象。针对以上要求，并在充分考虑了物料特性的基础上，对物料传送装置均采用了螺旋推进的方式。螺旋推进机的主要优点是：结构比较简单、紧凑，横截面尺寸小；操作安全方便，维修容易；制造成本低；料槽封闭，便于输送易飞扬的物料，可减少对环境的污染。21.3现有包装设备的缺陷和不足目前已有的dgt型及bgy型等系列包装机，经过实践证明，在技术上存有以下不足之处。1）上述产品均采用了扇叶旋转式输料方式，扇叶扇动时料与风同时存在，装袋时物料松散，

5、气体伴着粉粒由袋口溢出，污染十分严重。2）装袋过程中因物料松散，物料在袋中挤压不实，为此，不仅影响计量，又不能用手拍打。3）出料嘴易卡住闸板。物粉细度不够时，清理闸板任务繁重，费时费力，影响工作。4）计量不准，当电压峰谷变化较大时，接近开关灵敏度就有较大的变化，灵敏度过高时袋重降低，反之袋重过高。5）扇叶损坏率极高，只要物料内发生杂物如铁钉、螺钉等物，扇叶必然变形。6）目前的粉料包装设备中，其在包装过程中经常会出现漏料现象，所采用的方法是在漏料处用石棉盘根压盖堵住漏料处，但这种方式，在石棉盘根经磨损后，起不到防漏效果，而且其起到防漏作用的防漏闸板外为置设置，这种设置同样不能达到好的出料防漏目的

6、。3为了克服现有技术的不足，我们开发设计了单头螺旋包装机。特别适用于粉料、水泥、粉煤灰、滑石粉等松散粉料的计量称重与包装。1.4本课题来源，主要内容和研究意义本课题来源于生产实践，属一般性课题研究。主要设计内容是螺旋推进器和出料嘴的定量装置。本包装机的研究对包装机械研发过程中运用螺旋推进器案例提供了部分技术支持和并扩大了此领域的研究范畴。2、包装机的总体设计2.1设计要求和设计内容按生产要求，本包装机的设计要求如下。本机是用于粉料的单头螺旋包装机，该机的一些原始参数为：1）、容重1.6吨/米3； 2）、连续包装；3）、物料的颗粒0.3mm；4）、包装量50包/ h；5）、采用带满自动卸袋 此外

7、，单头螺旋包装机的生产工艺过程要符合一般工厂的制造条件，本课题的设计对单头螺旋包装机加工制造条件不是很高，因此本设计可由一般的机械工厂生产制造。本课题设计的主要任务有：1、完成单头粉料包装机总体设计；2、编写设计说明书；3、绘制单头粉料包装机装配图；4、绘制单头粉料包装机传动轴图纸； 5、绘制单头粉料包装机带轮图纸；6、设计单头粉料包装机电控原理图；7、完成论文综述和英文资料翻译。2.2本设计的技术路线见右下图。2.3总体结构、工作流程、主要子系统介绍2.3.1总体结构根据生产要求，参照其他包装设备，初步设计本包装机由动力及传动系统、螺旋推进装置、进出料装置等组成。结构示意图如图1所示：16-

8、?161012配用螺栓30?7015036056,5310,5y132s-41:2 技术要求1、机架连接均采用电焊，焊缝高度不小于焊件最小高度。 焊条牌号为t4222、螺旋输送架应该校平直，其不直度不超过1/500，两对角线应在同一个平面上，其偏差和对角线长度偏差均不应超过3/1000。3、装轴承座的两个平面在同一个平面内，其偏差不得大于1mm。4、皮带轮的安装平台根据现场实际情况 ，确定其结构尺寸。5、本机安装时遇土建予埋件焊接固定。6、机架制作完后，涂红丹2度，灰漆2度。?2740?41.6?43.08?46.6gb/t97.1gb/t5782gb/t3098.2gb/t5781gb/t3

9、098.2gb/t72gb/t3098.2gb/t3098.2gb/t5786gb/t72gb/t95gb/t1096gb/t11544gb/t1095其余gb/t297gb/t5868=6-0.011+0.030+0.030-0.011图1 包装机整体结构示意图2.3.2结构及工作流程单头螺旋包装机的结构，设计为一根主轴，左侧焊有螺旋推进器叶片，右侧装有带轮和支撑轴承。包装机左侧即出口部位采用60º倾斜式端盖。螺旋推进器右端装有密封。包装机出口端的端盖上有手柄，用以转动活动闸板。当主轴旋转时候，粉料由上部料仓进入进料嘴，在包装机内被螺旋推进器运至喷头嘴，从喷头喷出。当粉料包装袋在一

10、装包喷头装到一定的量时（在这期间把另一装包喷头也套袋待罐装），操纵手柄使活动闸板转动，即关闭此喷头，迅速落包。2.3.3主要子系统介绍2.3.3.1动力和传动装置动力装置即原动机，是包装机中运动和动力的来源，其种类很多，一般选用电动机作为驱动。电动机已经系列化，设计中只需要根据工作机所需要的功率和工作条件，选择电动机的类型和结构形式、容量、转速，并确定电动机的具体型号。传动装置是保障动力输送的途径，它的设计选用十分重要。2.3.3.2螺旋推进装置螺旋推进机是最常用的输送装置，因为它的结构比较简单，能设计在很大应用范围内可靠地输送许多种物料。随着国内建材行业、粉末冶金行业、橡胶行业、医药行业的发

11、展，对原料准确输送的要求会更高。由于这些行业许多原料都属于微粉原料，原料细度都为300目以上，一般的螺旋推进机的结构无法保证微粉原料的输送精度。这主要是因为输送微粉的螺旋推进机必须具备如下的技术要求： 1）合理的螺旋轴结构。2）很好的密封性能。3）稳定的微粉原料的输送速率。4）能减少悬料及降低过冲量产生的下料装置。4螺杆式充填机是控制螺杆旋转的转数和时间来量取物料，并将其充填到包装袋中，计量装置实际上是一种螺旋推进器。充填时物料由物料进料口进入包装机内，在螺旋推进器的作用下，通过阀门充填到包装袋中。在条件许可时，螺旋推进器也可由定时器和计数器来控制转数，从而更精确的控制充填容量。本设计限于个人

12、能力和时间有限，不考虑采用上述传感器。2.3.3.3进出料装置进出料装置是包装机的一个重要装置。就本包装机而言，进料装置选用大口径，已保证充分的进料；出料装置选用单头，以便扩大生产率，使用活动闸板来控制喷头工作的启停。结构示意图如图2所示。556,5310,5图2 进出料装置示意图3、动力和传动装置设计3.1动力装置选择设计根据设计要求参数：计算出生产率2.5t/h，因是单喷头则生产能力2.5t/h；参考2取螺旋推进器的长度为450cm。3.1.1确定电动机功率和转速3.1.1.1计算工作机所需理论功率n工作机所需功率n应有机器的工作阻力和运动参数确定因此类机械较为少用，属矿山机械，取经验公式

13、式中粉粒粒度取3.2。3.1.1.2计算电动机所需功率p电动机所需功率由工作机所需功率和传动装置的总效率由下式计算式中取0.94。3.1.1.3确定电动机的额定功率电动机的额定功率通常按下列式计算p0=（11.4）p= 0.95741.3404 kw本设计中取p0= 1.34kw。查手册，对应电动机的额定功率，取p=1.5kw。3.1.1.4确定电动机的转速容量相同的同类型的电动机，其同步转速由3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min四种。电动机转速越高，则磁极数越少，尺寸和重量越小，价格也越低。但电动机转速与工作机转速相差过多势必造成传动系统的总传动比加大

14、，致使传动装置的外轮廓尺寸和重量增加，价格提高。而选用较低转速的电动机时，则情况正好相反，即传动装置的外轮廓尺寸和重量减小，而电动机的尺寸和重量增大，价格提高。因此，在确定电动机转速时，应进行分析比较权衡利弊，选择最优方案。3.1.2选择电动机型号应用于本包装机的电动机，它应具有维护简单、性价比高等优点，对粉料包装的实际生产环境适应性较好。本包装机选择三相交流电机。由前面设计计算数据，查相关手册有两种电机可供选择：y100l-6, y90l-4及y90s-2。基本参数如表16:表1型 号额定功率(kw）满载时额定电流额定转矩转动惯量噪声db(a)重量（kg)转速(r/min)效率(%)功率因数

15、1级2级y100l-61.596083.50.847.02.00.214707833y90l-41.5140085.50.887.02.30.109788327y90s-21.5284085.50.907.02.30.099798522经过综合分析，最终选择y90l-4型y系列交流三相异步电动机，即：型号额定功率（kw）满载时额定电流额定转矩转动惯量噪声db（a)重量（kg)转速（r/min)效率（%)功率因数1级2级y90l-41.5140085.50.887.02.30.109788327y90l-4型y系列交流三相异步电动机安装及外形尺寸为：机座号abcdefghkabacadhdl90

16、l14012556508209010180175155190335如图3所示：73.2传动装置选择设计3.2.1传动系统介绍、选择包装机械的适应对象很广，用途多样，运动的要求也不同，在传动系统中，有机械、电气、液压和电气等传动。机械传动它具有传动可靠、能保持固定传动比、运行稳定等优点，可以得到多种运动形式，但结构复杂，加工量大。各种包装机械中广泛应用机械传动设计。气压传动在一些食品包装机械或其它包装机械中，由于运动运动距离，在机械传动不易实现的地方，采用气压传动设计。它不污染环境，运动迅速，但是噪声很大，需配置消音器。液压传动它具有出力大、便于自动控制、行程可长可短等优点，但易于污染环境，传动

17、效率低。不易在食品、药品等禁止污染的内包装机上使用。电气传动电动机作为驱动动力，其中调整电动机和可逆电动机在包装机上使用较多；电磁铁也用于输入功率小、行程小和动作频率不高的传动装置中。8在这多种方案中，参照本包装机的各项综合特性，最终选择机械传动。然而机械传动中也有多种传动方式，下面对常用机械传动进行比较，然后选择具体采用哪种传动类型。常用机械传动类型的比较9表2传动机构选用指标普通平带传动普通v带传动摩擦轮传动链传动普通齿轮传动蜗杆传动行星轮传动常用功率/kw小(20)中(100)小(20)中(100)大(最大达50000)小(50)中(最大达35000)单级传动比常用值(最大值)24(5)

18、24(7)24(5)25(6)圆柱35(8)圆锥23(5)740(80)387(500)传动效率中中较低中高低中常用的线速度m×s-12525301525406级精度直齿18非直齿365级精度1001535基本同圆柱齿轮传动外廓尺寸大大大大小小小传动精度低低低中等高高高工作平稳性好好好较差一般好一般自锁能力无无无无无可有无过载保护作用有有有无无无无使用寿命短短短中等长中等长缓冲吸振能力好好好中等差差差要求制造及安装精度低低中等中等高高高要求润滑条件不需要不需要一般不需要中等高高高环境适应性不能接触酸、碱、油类及爆炸气体一般好一般一般一般成本低低低中中高高结合本包装机的工作环境，综合分

19、析考虑，最终选择普通v带传动。3.2.2传动方案选择本设计中传动方案有两种，下图可见：a种方案中，带轮安装在中部。可见本方案不便于带轮的安装、维护，同时还加大了包装机的空间体积。b中方案中，带轮安装在端部。更有利于整体的安装和维护，也不需要很大的机体空间。综合分析，故选择b种方案。3.2.3v带传动设计参考2，取包装机转速为n=582r/min。已知条件主轴转速n2=582r/min，电动机转速n1=1400r/min，p1=1.5kw设计过程如表3：表3计算项目计算及说明计算数据确定计算功率pc根据工作情况，查手册得工况系数ka=1.1，pc=1.1×1.5=1.65kw已知p1=

20、1.5 kwpc=1.65 kw选择v带型号根据pc=1.65 kw和n1=1400r/min查相关手册，选z型v带选z型v带计算传动比ii=2.4确定小带轮直径d1查手册，知d1min=5071mm，取d1=60mmd1=60mm确定大带轮直径d2大带轮直径d2=i×d1×(1-)=142.88取弹性滑动率=0.01d2=i×d1×(1-)=2.4×60×0.99=142.88mm查表取标准值，取d2=140mm实际传动比i=从动轮的实际转速n2=转速误差n2=1.9%对于带式传动装置，转速误差在±5%范围内是允许的d2=

21、140mmi=2.4n2=595r/min验算带速vv=4.396m/s初选中心距a0a0=350mm初选长度l0选择v带所需基准长度ld查表，找到与l0=820.4mm相接近的标准数据，取ld=900mmld=900mm实际中心距aa=289.8mm验算小带轮包角a1经计算，小带轮包角a1取值合理=164.2º计算v带根数查表得：p0=0.25kw，k=0.96kl=1.03，p0=0.03取z=6根z=6根标记：z900×6确定单根v带的预紧力f0查表知：q=0.1kg/mf0=52n确定带对轴的压力fqfq=249.6n带轮结构零件图带轮结构零件图，见图43.2.4滚

22、动轴承的选用及轴承座的确定滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支撑转动零件的，与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起动容易等优势。由于滚动轴承的静摩擦系数仅为滑动轴承的百分之一，并且使用维护方便，支撑结构简单，在此选用滚动轴承。3.2.4.1类型选择选择滚动着轴承的类型与多种因素有关，通常根据下列几个主要因素，并可参考各个滚动轴承的类型和特性综合考虑。其主要类型有：调心球轴承、调心滚动轴承、推力调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、滚针轴承等。考虑的综合特性如：允许空间；载荷情况。负荷大小和方向；轴承工作转速；旋转精度，一般机械均

23、可用g级公差轴承；轴承的刚性，一般滚子轴承的刚性大于球轴承，提高轴承的刚性，可通过“预紧”，但必须适当；轴向游动；摩擦力矩，需要低摩擦力矩的机械，（如仪器）应尽量采用球轴承，还应避免采用接触式密封轴承；安装与拆卸，装卸频繁时，可选用分离型轴承，或选用推卸套的调心滚子轴承、调心球轴承。由于整个主轴的受力作用，因此在设计轴承支撑时应考虑主轴受径向力作用。综合各种滚动轴承的性能和特点，根据实际需要，螺旋轴的轴向载荷均匀，转速一般，决定选择单列向心球轴承（圆锥滚子轴承）。根据计算采用的轴的直径尺寸为45mm。查表可知选用33210和30209型号单列向心球轴承。排列方式如图5所示：校核过程如下，依33

24、210为例：由于受纯径向载荷，p=fr=347.95n，x=1，y=0计算33210寿命，基本额定动载荷cr=80.8kn，ft=1，=3设计寿命10年，两班制。lh=10×300×16=48000hh则此轴承寿命合格。由式：式中：fp=载荷系数，查手册取1.1；ft=温度系数，查手册取1；知c、cr，则强度合格。30209的校核过程同理，强度和寿命经校核均合格。3.2.4.2滚动轴承座的选择及其配置在选择好了轴承之后，就要为安装轴承选择轴承座了。在安装轴承时，有“预调”和“预紧”两种程序可操作，轴承的预紧是采用适当的方法，预紧的目的是增加轴承的刚度，提高旋转精度，延长轴承

25、寿命。它们主要是通过在配合面上调整轴承的某个套圈，使支撑达到理想的游隙或所要求的预过盈。预调支承可分为x型结构和o型结构。轴承滚动体受力的压力线构成的压力线相交于压力球面为s，所以在预调支承中必须采用压力球面的间距作为轴承间距，故o型结构的支点基线h比x型结构宽大。所以在本课题中选择o型配置。如图6所示：选择o型或x型配置时还要考虑内外圈的湿度变化和热膨胀，为此应根据外滚道球面的位置决定。在o型结构的r有三种位置：r重合、r相交、r不相交；本设计中采用r不相交位置。r不相交，两端采用相同的轴承盒，该轴承盒采用整体式的，安装时轴承和轴从一端正安装，且加工精度要求也不高，所以造价也不高。3.2.4

26、.3润滑选择润滑对滚动轴承的正常运转起着非常重要的作用。滚动轴承的额定动负荷和极限转速是在假设润滑适当的条件下确定的。所谓适当润滑是指润滑剂选择合适、润滑剂的量恰当。润滑不良是造成轴承早期破坏的主要原因之一。滚动轴承并非纯滚动，而是存在着多种滑动。如滚动体与保持架孔之间的滑动；滚子轴承中的滚子端面与套圈挡边之间的滑动；这些滑动使轴承在运动中产生摩擦热和轴承零件磨损。因此对轴承进行润滑的主要目的是减少摩擦热。避免升温过高；减少，磨损；防止锈蚀等。此外，油润滑时，润滑油的流动可以起到散热的冷却的作用。脂润滑时，润滑脂还可以起到一定的密封作用。脂润滑不需要特殊的供油设备，维护简单并可防止灰尘、水分等

27、侵入，可以长时间运转而不需要更换，因此得到广泛的应用。对于连续运转的装置，怕油污染的装置、潮湿、有灰尘或有害气体的环境，承受冲击负载和供油困难的场合，特别适宜选用润滑脂润滑。一般一个月加注一次，注入量约为轴承箱内空间的1/3。3.2.4.4主要失效形式滚动轴承的主要失效形式有：疲劳点蚀、塑性变形、磨粒磨损。103.3主轴设计本包装机仅有一根主传动轴，是由皮带轮提供动力带动轴上的螺旋推进器的快速转动，以实现螺旋包装机的工作。此轴属于非标准件，需自行设计。此主轴与一般的机械传动轴相同，一般用圆截面实心或空心轴，其结构形式视轴上安装的皮带轮辐轮、起支撑作用的轴承和轴上的螺旋推进器等要求而定。3.3.

28、1主轴的材料因属于小型矿山机械，强度和刚度要求较高，其他和一般机械类似。一般情况下选45号钢，调质处理或正火处理，也可用35、40、50号钢，不重要或受力较小的轴也可选用q235，q275.高速重载下，可选合金钢。可对轴颈表面淬火。但对应力集中敏感，应在结构设计中充分注意。查阅11，本设计中轴的材料选用45号钢，调质处理。材料强度极限b=650mp，s=360mp，t=280mp。3.3.2主轴的直径和长度的确定许用切应力t=36，材料系数=110式中：c为按而定的系数； p为轴传递的额定功率（kw）； n为轴的转速（r/min）。轴常用材料的及c值 表4轴的材料q235-a20q275、35

29、4540cr、35simn/mpa15-2520-3525-4535-55c149-126135-112126-103112-97有键槽时轴直径的增大量 表5轴的直径mm<3030-100>100有一个键槽时的增大量，%753有两个相隔180º键槽时的增大量，%15107由于安装皮带轮辐轮时，须有用到键。为此，轴的尺寸需加大（45）%则d=12.716×1.05=13.35mm考虑综合因素，并参考3，取螺旋轴的直径d=50mm。结构简图如图7所示：3.3.3轴强度的校核3.3.3.1传动部位强度校核总轴长l20+100+50+100+20+50340mm轴承间距

30、离lac90+2×100290mm圆周力校核：查图表，-1=55mpa3.3.3.2转动轴的疲劳强度校核由扭矩t形成的扭转剪应力为:wt抗扭截面系数:由弯矩m形成的弯曲应力为:按第三强度理论计算而转轴的通常私对称循环，但则视具体情况而定，须将各种不同的循环性质转化为与对称循环相当的数值，引入校正系数，但对不变的扭矩，取0.3；对脉动的扭矩，取0.6；对对称循环的扭矩，取1。所以得到弯扭合成校核的强度条件为在本文中，螺旋推进器连续推送粉料，螺旋轴所收扭矩不变，取。由轴的截面尺寸计算抗弯矩截面系数w将d=50mm，r=0，代入上式可得w=12500mm3。由于螺旋轴叶片均匀分布在螺旋轴上

31、，因此它们的自重为均布载荷，螺旋轴可简化为均布载荷作用下的简支梁，如下图所示：则螺旋轴的弯矩为其中q=0.332808kn/m，l=500mm。得=5.5062kn·m查013可知，轴材料为碳钢的，由于46<55，即。故满足弯曲扭转强度要求。3.4键的设计选用和校核选择普通平键连接。与大带轮连接处d=40mm。考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上。故选择12×30 gb/t10962003，b=12，l=30，h=8。选用45号钢制造，其许用挤压应力p=100mp。<p。强度合格。 与小带轮连接的电动机短轴上，同样需要键。连接处d=25mm，同样考虑安装在中部

32、，故选择10×25 gb/t10962003，b=10，l=25，h=8。同上，材料选用45号钢制造，其许用挤压应力p=100mp。强度校核过程同理，经验算强度足够。其基本尺寸如表5：6表6公称直径键公称直径键槽b(h8)h(h11)rl轴縠圆角半径rt极限偏差t1极限偏差401280.5305.0+2.03.3+2.00.4251080.4255.0+2.03.3+2.00.44、螺旋推进器的设计螺旋推进器的选用是本包装机的最大亮点，即是最最主要的部分。4.1螺旋推进器的作用和功能螺旋推进器亦称螺旋输送器，简称搅龙，主要用来输送各种粮食、化工材料及其他物料，在输送过程中也可完成混合

33、、压缩、揉搓，并可输送高温物料。它的特点是结构简单耐久，体积小而紧凑，操作管理方便，使用安全可靠，密闭性好，物料不易抛散，灰尘不易外扬。可以水平安装，也可以倾斜和垂直安装，转速可在很大范围内变化。其缺点是易使被运输物破碎，消耗功率比其他输送装置高50%90%，要求喂料均匀。尽管如此，它仍是目前各类工矿企业应用最广泛的物料输送器。13螺旋输送器按其安装形式可分水平、倾斜和垂直式，结构基本相似。垂直螺旋输送器下面有水平送料器，上部出口处为了避免阻料而装有卸料板。螺旋方向有右旋和左旋，可根据物料所要求的输送方向来定14。本设计选用水平式螺旋输送器。4.2螺旋推进器的结构螺旋推进器主要由螺旋轴1，螺旋

34、片2，机壳3，出料口4，进料口5等零件组成，如图8所示 螺旋片是螺旋推进器的主要工件，材料为36 mm厚的钢带或钢板冲压或轧制而成，然后焊或用螺钉固定在螺旋轴上，常用的种类如图9所示.1)满面式（螺旋面）主要用来输送干燥后的粒状、粉状及有粘附性的物料，它推送力大，生产率高，是的应用最广一种。（a）2)带式多用于输送较大粒状、块状和稍带粘性的物料，也可用于两种物料的混合. （b）3)月牙式将一片片月牙状的叶片按照输送方向，以一定距离用螺钉固定在螺旋轴上形成螺旋，其角度按物料的推进速度和方向能很方便地加以调节，它具有强烈的搅拌作用，适用于输送潮湿发粘和易于挤压成块的物料. （c）参照常规设计，选择

35、满面型螺旋叶片式。4.3螺旋推进器的设计根据已知参数，包装机生产率2.5吨/小时，也就是输送能力为2.5t/h。4.3.1结构尺寸的设计螺旋推进器的结构尺寸是由所设计的包装机的设计参数决定的。在设计中需要确定的结构尺寸主要有螺旋轴直径、螺旋叶片直径及节距、螺旋轴的转速等，正确地确定这几个主要尺寸参数是整个设计的起点。螺旋推进器应用于本包装机时，这几个主要尺寸的确定直接影响包装机的计量精度，因为在包装时，要求对供料进行精确控制，也即一个标准质量（现在硅微粉业生产中实际要求每袋为（50±0.5）kg）达到时，一侧的出口闸门应立即关闭停止供料，而硅微粉在输送过程中不能停止，螺旋叶片相对于出

36、料口停止位置的随机性会使得少部分物料在输送完成后，仍然从出料口出去到包装袋中（硅微粉的容重为1.6吨/米3），这是产生计量误差的主要原因之一。因此，问题的关键就是要把这个误差控制在一个允许的范围内。螺旋轴叶片的直径越大、节距越长，一个节距螺旋内所存的物料就越多，物料的惯性就越大，同时，螺旋推进器内螺旋轴叶片与出料口构成空间的随机变化也越大。这两个原因就会造成输送完成后，因供料未完全终止而引起的计量误差变化范围过大。因此，合理地确定螺旋轴叶片的直径和节距可以有效地确保出料计量的准确性。154.3.1.1螺旋直径的确定应用于包装机时，要求螺旋推进器提供连续均匀的供料，因此，螺旋轴上的叶片应采用实体

37、面型螺旋，如图10所示。在充分考虑螺旋轴的强度和刚度后，用常规设计方法确定出螺旋轴的直径d后，螺旋叶片的直径d及节距t的确定需根据包装机的设计生产率计算完成。螺旋叶片直径主要决定于输送量和被输送的物料的特性及其块度大小，对本包装机可按下述公式计算：16式中：d螺旋叶片的直径（m）；q物料的输送量（t/h），为10 t/h；物料的堆积体积质量（t/m3），为1.6 t/m3；输送时物料在输送器内的充填因数，取0.3；17k物料的综合特性因数，取0.06；17c倾斜向上输送时输送量的校正因数，其值与输送器的轴线和水平面的夹角有关，见下表17，取1.0。表7倾斜角(0)05101520c1.00.9

38、0.80.70.6得d为200mm，即为螺旋叶片的直径。4.3.1.2螺旋节距的确定确定螺旋的节距时，应考虑物料的粒度及实际要求的生产效率。螺旋轴的节距越大，螺旋叶片的螺旋角也越大，一个节距内螺旋叶片与机体构成的存料空间也大，存料空间的变化范围和螺旋轴的停止位置有关。在图11中，螺旋轴停转后，螺旋轴上的b-b截面会在一个节距t内的任意位置随机地停止，其位置变化相当于在a-a到c-c截面之间这个节距内随机变化，这样，由出料口左端横截面与螺旋面所构成的存料空间也是一个随机量，其中a-a、b-b、c-c三个截面与出料口左侧截面分别形成了三个存料空间的极值面。a-a和c-c两个截面与出料口左侧截面所形

39、成的存料空间最大，在这一位置处，因惯性作用，进入出料喷头的物料最多，若螺旋轴正好停止在这两个截面位置，则产生的计量误差就最大；b-b截面与之形成的存料空间最小，产生的设计计量误差也最小。因此，螺旋轴的节距越小，设计计量误差也越小。但如果螺旋叶片的节距过小，不但螺旋轴的输送效率变低，而且对于硅微粉来说，螺旋推进器进料口对物料适应性变差，易造成进料口的堵料现象。因为物料输送中要尽可能地减少螺旋轴停转后物料的继续推进，螺旋叶片的节距确定时还应考虑物料的安歇角，螺旋节距通常为直径的（108）倍，因此，螺旋叶片节距的值应小些。螺旋叶片节距的计算式如下：td（10.8）=200160mm本设计中取t=16

40、6mm。螺旋展开图如右所示。4.3.1.3螺旋轴转速的确定螺旋轴的转速应在满足实际生产效率的前提下尽可能降低，因为，螺旋轴转速过高时，螺旋叶片切线速度过高，进料口的物料因叶片的高速抛掷使螺旋推进器内容纳的物料减少而影响实际进料速度。经实验对比，若电机的标定转速为1400r/min，经过带轮的减速后，螺旋推进器的进料效果较好。设计计量中，螺旋推进器料桶为封闭结构，转速的确定只要能满足实际的供料速度和进料速度即可，不必进行极限转速的验算（极限转速的验算是为了防止螺旋推进器输送过程中的物料抛掷现象的发生）。本设计中，螺旋轴的转速采用经验值，n582r/min。4.3.2动力设计动力设计的主要内容是确

41、定螺旋轴的输入功率，电动机的选择是否合适。螺旋推进器在一般应用中主要起输送作用，在输送机中其长度最长可达70m，输送能力可通过加大螺旋的直径和节距等参数来实现。而应用于包装机时，它的主要目的是对供料装置进行有效地控制。因此它的长度很大的缩小，设计长度参考现有经验数据取l=450mm。因此，应用于螺旋推进器长度不长，输送过程中的阻力矩较小，为减小设计中的计量误差，螺旋轴的直径和节距较小，但为了获得与设计计量相适应的生产效率，螺旋轴的转速比前者要高。对螺旋轴输入功率的计算公式，计算过程如下：已知条件为螺旋推进器的输送量q（t/h）和螺旋轴的设计转速n（r/min），由此，螺旋轴出料口物料的速度v为

42、： 根据螺旋推进器的输送量q，在t秒内有的硅微粉物料由进料口输送到出料口，因此，输送这些硅微粉物料到长度l时，动能变化量为：，单位j由此，电动机的有效功率为：，单位j式中：k 为阻力系数，螺旋推进器有效长度不同，阻力矩也不同，k值与螺旋推进器的有效长度成正比，k=1.06l，l为螺旋推进器进料口与出料口中心的距离。设带轮传动的机械效率为1，电动机的机械效率为2。则螺旋推进器的总效率为：1+1，于是，电动机的有效功率为：n1=n·，单位j综合上式，电动机的功率为：单位:kw由上式，可验算电动机的选择参数是否合适。将本包装机的参数数据代入，经验算电动机的选择合适。4.3.3结构设计要求螺

43、旋推进器应用于本包装机时，它不仅仅要完成硅微粉物料的输送功能，也要对所输送的物料能实现较为精确的控制，同时，基于实际的硅微粉物料生产环境，它的结构特点应能满足特殊生产环境下的特殊要求。具体包括以下几方面内容：1)螺旋轴螺旋叶片有效长度的合理确定螺旋轴上螺旋叶片的有效长度的基本要求是：在进料口端应将螺旋叶片布满，这样在进料口内侧不易形成硅微粉物料的堆积而造成物料的板结，并能有效地防止粉末物料由螺旋推进器端盖缝隙中溢出而造成轴承的腐蚀。在出料口端，螺旋轴上的叶片应伸出出料口靠近进料口一端的横截面，伸出长度至少应为出料口轴向长度的二分之一。2)螺旋轴的布置及轴承的选用螺旋推进器工作时，进料口的物料被

44、螺旋叶片的旋转推出出料口，这个轴向力通过叶片作用于螺旋轴上，因此，螺旋轴应布置为受拉构件。这是因为螺旋推进器在使用中工作频率极高，如果长期在受压工况中使用，螺旋轴会产生弯曲变形，造成使用寿命过短。3)螺旋推进器进料口、出料口截面积的确定螺旋推进器的输料能力应和设计的包装速度相匹配，因此，进料口可以尽可能地大，但出料口的截面积应根据设计计算出料速度而定，否则会造成计量不准。出料口截面积可根据螺旋推进器的输送能力q和硅微粉的容重0计算。另外，进料口和出料口的两个内侧面之间应至少大于1.5个螺旋节距，以防止螺旋停止转动后，进料口和出料口之间未被螺旋叶片完全封闭造成露料现象。4)螺旋轴及叶片材料的选用

45、和热处理工艺硅微粉会对金属材料产生腐蚀性，同时也具有较强的琢磨性。在实际生产企业中，一根用中碳钢制成的螺旋轴在不到三个月的时间内就因过度磨损而失效。因此，螺旋轴的材料宜采用中碳锰钢并做调质处理，螺旋轴叶片的材料应选用不锈钢。5)螺旋推进器结构工艺性的特殊要求硅微粉在生产过程中，经常会人为掺杂进少部分杂物，因此，对螺旋推进器的设计就应该考虑到对这种意外情况的处理。这些杂物一旦卡死螺旋轴，排除这种故障的唯一办法是拆卸一次螺旋推进器，影响了生产的正常进行。针对这种情况，可将螺旋推进器的料桶设计成对开式，即从料桶水平截面内将料桶剖开，一侧边铰接，另一侧边由螺栓联接，这样在螺旋轴被卡死时，就可以翻开料桶

46、的上部直接将杂物取出，大大缩短这类故障的排除时间。另外，在螺旋推进器进料口还可加装二级料斗。螺旋推进器基本要求就是连续均匀供料，如果螺旋推进器进料口直接和大料仓出口相连，大料仓内物料对进料口的压力会随着料仓内物料的多少而发生较大变化，进料口内物料所受的压力不同，其实际密度不同，则造成螺旋推进器出料不均匀，最终影响本包装机的计量精度。而一定容积的二级料斗则可以有效地缩小这种压力变化的范围，保证计量的稳定性。二级料斗的容积以34袋标准包装质量（此处每袋为50kg）为宜。本包装机不考虑这种情况，不加二级料斗。直接使用一大口径料斗来工作。5、进出料装置进出料装置也是本包装机的一大特点，采用单头出料，大

47、口径进料。5.1进料口设计直接使用一大口径料斗来工作。进料装置选用大口径装置，已保证能够充分的进料，使计量更为准确。结构示意图如图12所示。5.2出料口设计螺旋推进机在输送散体物料过程中，因螺旋运动的影响，物料作复杂的空间曲线运动。设螺旋升角为a，将其表示成展开状态，用一斜直线表示螺旋线，在螺旋作用面上距轴心距离r处的散体颗粒a的受力如图13所示：图13中，p合是a所受的合力。它可分解为螺旋切线方向与法线方向分量p切和p法。合力p合的方向偏离法线方向的偏角取决于物料螺旋面的摩擦。颗粒a运动情况如图14所示。颗粒运动时速度在螺旋轴向与周向分量为v轴与v周，v合是合速度。当螺旋以转速n（单位：r

48、/ min)转动时，由速度图易解得： （1） （2）注意到摩擦系数，螺旋的螺距为s，将（2）以n、u、s与r表示，则 （3）同样，轴的速度v轴可表示成： （4）将相关数据代入，得v轴1.2m/s。出料喷头装置结构如图2所示。出料口径57mm。经设计计算，本包装机在72秒即可完成一袋的包装量（此处每袋为50±0.5kg）。所以，工作人员在操作本设备时，当一袋在72秒充填满之后，应立即将活动闸板拉到另一边，关闭本喷头，然后还要将新的包装袋准备好，以备使用。如此循环即可。6、电控原理图设计6.1电路工作原理异步电动机起、停、保护电气控制电路是广泛应用的，也是最基本的控制的线路，如图15所示

49、。该线路能实现对电动机的起动、停止的自动控制，并且具有必要的保护，如短路保护、过载保护、零压保护。在图所示的电气控制线路中，三相交流异步电动机和由其拖动的机械运动系统为控制对象，通过由控制器、熔断器、热继电器和按钮所组成了控制装置对控制对象进行控制。控制装置根据生产工艺过程对控制对象提出的基本要求实现控制作用。起动电动机：合上闸刀开关qs，按下起动按钮sb2，接触器km的吸引线圈得电，其主触点km闭合，电动机起动。由于接触器的常开触点km并联于起动按钮，而且这时已经闭合，因此当松手断开起动按钮后，吸引线圈km通过其辅助常开触点可以继续保持通电，维持其吸合状态，故电动机不会停止。这个并联接于起动

50、按钮的辅助常开触点通常称为自锁触点。此控制电路称为自锁电路，触点的自锁作用叫做“记忆功能”。使电动机停转：按停止按钮sb1，接触器km的吸引线圈失电释放，所以km常开触点断开。km主触点断开，电动机失电停转；km辅助触点断开，消除自锁电路，清除“记忆”。6.2线路保护环节短路保护短路时通过熔断器fu1或fu2的熔体熔断切断电路，使电动机立即停转；过载保护通过热继电器fr实现。当负载过载或电动机单项运行时，fr动作，其常闭触点将控制电路切断，km吸引线圈失电，切断电动机主电路使用电动机停转；零压保护通过接触器km的自锁接触点来实现。当电源电压消失（如停电），或者电源电压严重下降，使接触器km由于

51、铁芯吸引力消失或减少而释放，这时电动机停转并失去自锁。而电源电压又重新恢复时，要求电动机及其拖动的运动机构不能自行起动，以确保操作人员和设备的安全。由于电网停电后自锁点km的自锁已消除，所以不重新按起动按钮就不能起动。7、总结本次的毕业设计中，是在李立和老师的的悉心指导下完成设计任务的。本次设计所涉及到的主要内容包括：（1）电动机的选用；（2）传动方案的确定；（3）滚动轴承的选用；（4）轴的设计；（5）螺旋推进器的设计；（6）电控原理图的设计；（7）零件图与装配图的绘制以及设计说明书的编写。毕业设计是检验我们大学四年学习效果的一个综合大考题。为此，我查阅了大量的专业资料和手册，经过仔细分析，初

52、步定下了设计方案和设计思路。接着又进行了大量的设计计算和机械原理分析，又进行逐步的改进。在这种学习和设计过程中使我受益匪浅，培养了我们分析和解决一般工程问题的能力，并使所学的知识得到了进一步的巩固和加深，锻炼了自我的计算机绘图运用能力，熟悉和运用设计资料以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。此次设计的单头粉料螺旋包装机具有结构简单、密封性好、操作安全方便、包装能力强、效率高以及制造成本低廉等诸多优点，对减轻工人的劳动强度、改善劳动条件、节约费用提高经济效益等多方面均有十分重要的意义。8、致谢该设计是在李立和老师的精心指导下完成的。在整个论文设计过程中，李老师给予了很多的关心和帮助，他们严谨的治学态度、勤勤恳恳的钻研精神都使我受益匪浅。他们是我在以后工作、科研中的楷模。在此向李老师表示衷心的感谢！最后，再次向在百忙之中评阅本文的各位专家、教授表示诚挚的感谢！祝各位工作顺利，万事如意！参 考 文 献1.广东省国际经济技术合作公司编.立窑水泥技术丛书·粉碎与制成m.北京：中国建筑