《粮油机械与设备》课程设计
螺旋输送机及其减速系统设计
黑龙江八一农垦大学食品学院
2016年12月
目录
第1章螺旋输送机介绍 ................................................................................................................................. 3
1.1设计的任务 . ...................................................................................................................................... 3
1.1.1设计条件 ................................................................................................................................ 3 1.1.2设计内容 ................................................................................................................................ 3 1.1.3设计要求 ................................................................................................................................ 3
第2章螺旋输送机的设计与参数选用 ......................................................................................................... 3
2.1螺旋输送机的主要构件 ................................................................................................................... 3
2.1.1螺旋 . ....................................................................................................................................... 3 2.1.2轴 . ........................................................................................................................................... 4 2.1.3料槽 . ....................................................................................................................................... 4 2.2螺旋输送机的具体设计 ........................................................................................................... 4 2.3螺旋输送机参数的确定 ........................................................................................................... 4
2.3.1原始资料 ................................................................................................................................ 4 2.3.2螺旋叶片直径 ........................................................................................................................ 4 2.3.3螺旋轴螺距 ............................................................................................................................ 5 2.3.4螺旋轴直径 ............................................................................................................................ 5 2.3.4螺旋轴转速 ............................................................................................................................ 5 2.3.5输送功率计算 ........................................................................................................................ 6
第3章驱动装置、V 带及减速机构的参数计算与选型 ............................................................................. 7
3.1电机的选型 . ...................................................................................................................................... 7 3.2确定计算功率 ................................................................................................................................... 7
3.3V 型带及带轮的选型和参数计算 .................................................................................................... 8
3.3.1根据Pc 和n1查表确定V 带型号，选取普通V 带或窄V 带 . ......................................... 8
3.3.2确定带轮基准直径d 1和d 2 . .................................................................................................. 8 3.3.4验算小带轮包角 1 . ............................................................................................................ 11 3.3.5确定V 带的根数 ................................................................................................................. 11 3.3.6确定带的预紧力 .................................................................................................................. 12 3.3.7计算带传动作用在轴上的力(简称压袖力)Q . .................................................................... 12 参考文献 . .............................................................................................................................................. 13
第1章螺旋输送机介绍
1.1设计的任务
1.1.1设计条件
（1）输送物料为面粉。
（2）干燥面粉堆积密度=0.6(t/m³)
1.1.2设计内容
（1）设计方案的选折与计算 （2）总体结构的设计与图纸
1.1.3设计要求
（1）符合面粉的输送能力要求 对面粉的输送能力为7（t/h）。 （2）对面粉进行倾斜角为20°输送
对面粉进行倾斜角为20°输送，输送距离为７ｍ，其中没有转弯和方向的改变。 （3）要有合适的螺旋转速
为避免出现物料被螺旋叶片抛弃而无法输送的现象，螺旋转速应该小于极限值。 （4）有良好的结构工艺性
第2章螺旋输送机的设计与参数选用
螺旋输送机输送距离不宜太远，一般30m 以下，过载能力低，输送倾角小于20°。我国Gx 型螺旋输送机，其直径已经标准化，有150、200、250、300、400、500、600mm7种规格，长度3～70m 不等。
2.1螺旋输送机的主要构件
2.1.1螺旋
实体螺旋，用来输送干燥、粘度小的颗粒或者粉状物料，其螺距等于直径的0.8倍。 带式螺旋，用来输送块状或者黏滞状的物料，其螺距等于直径。
叶片螺旋，用来输送韧性和可以压缩性的物料，在输送过程中往往伴随着混合搅拌等工艺，螺距等于直径的1.2倍。
螺旋叶片大多是由厚4~8mm的薄钢板冲制而成，然后焊接或铆接到轴上，带式螺旋是用径向杆
把螺带固定在轴上。
2.1.2轴
螺旋输送机的轴，可以是实心的，也可以是空心的。一般由2～4m 的节段装配而成。轴较长时在每一中间节段上装悬吊轴承，用于支撑。
2.1.3料槽
用3~8mm的不锈钢板或者薄钢板制成，也是分节连接。为便于连接和增强刚性，在斜槽的纵向边缘及各节的横向接口处都有角钢。
料槽直径稍大于螺旋直径，以使两者之间有一定间隙，间隙量一般为6～10mm 。
2.2螺旋输送机的具体设计
螺旋输送机的具体设计包括：①根据输送条件和要求选择适合类型的输送机。②根据具体输送要求计算螺旋直径。③计算输送功率并依此选择合适的电动机和减速装置。④绘制螺旋输送装置重要部件图。
2.3螺旋输送机参数的确定
2.3.1原始资料
输送物料为面粉，生产能力为Q=7t/h。输送距离为L=7m。物料堆积密度=0.6t/m³。
2.3.2螺旋叶片直径
螺旋直径可初步按下式计算：
D ≥K 2式中 —输送能力，t/h；
Q
(m ) (2-1) ϕρc
—物料特性系数，常见物料的值见图2-1； —填充系数，见图2-1； —倾斜系数，见表2-2；
图2-1 常用物料的填充、特性、综合系数
查表得K=0.0415 ϕ=0.4 C=0.65。将数据带入公式(2-1)得D=0.190m。螺旋直径应圆整到标准系列，标准系列为：150、200、250、300、400、500、600mm 。
2.3.3螺旋轴螺距
通常可按下式计算螺距: S=KD (2-2) 对于标准的螺旋输送机，K 值一般取0.8～1。 取K=0.8，则螺距S=0.160。
2.3.4螺旋轴直径
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落方向及速度分布，所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度分量的适当分布来确定最合理的轴径与螺距之间的关系。
要使螺旋面在叶片根部的轴向速度大于圆周速度，得出:
d ≥
综合分析，螺旋轴直径d=100mm。
1+μs
∙ (2-3) 1-μπ
2.3.4螺旋轴转速
螺旋输送机的螺旋轴的极限转速可由下式确定：
n ≤
式中 D —螺旋直径；
A
(2-3) D
A—物料综合特性系数，见图2-1。
查表得A=75，又有D=0.200m,计算得：极限转速n 1=167.7（r/min）。 圆整为下列转速：20、30、35、45、60、75、90、120、150、190。 取n 1=150（r/min）。 校核填充系数ϕ：
ϕ=
得ϕ=0.398，符合0.3≤ϕ≤0.4。
Q
（2-4） 2
47D ρncs
得D=200mm，S=160mm，d=100mm，n 1=150(r/min)
2.3.5输送功率计算
螺旋输送的运动阻力包括：物料对料槽的摩擦阻力、物料对螺旋面的摩擦阻力、中间轴承和末端轴承的摩擦阻力、其它附加阻力。
倾斜式螺旋输送机的功率计算公式：
P 0=
QL
(W 0±sin β) （2-5） 367
式中 Q —螺旋输送机的生产能力，t/h； W 0—物料的阻力系数，见表2-1；
L—螺旋输送器的水平投影，向上取正，向下取负； β—螺旋输送机的倾角。
已知：Q=7t/h，L=6.58m，D=0.200m，λ=1.2，将数据代入公式（2-5）计算得：
p 0=0.196kw
电机所需额定功率：
P
P =K 电∙0kw ） （2-6）
η
式中 K 电—功率备用系数，K=1.2～1.4； η—传动效率，η=0.90～0.94。 取K 电=1.3 η=0.92，得P=0.277kw。
第3章驱动装置、V 带及减速机构的参数计算与选型
3.1电机的选型
根据螺旋输送机的功率需求结合图3-1电机选型，选择功率为0.55kw 的Y8014型电机。
图3-1电机选型
3.2确定计算功率
P C K a P (3-1)
式中 K a —工作情况系数，见表3-1； P —电动机功率，见图3-1。
由于每日工作时间2～10h ，K a =1.2，P =0.55kw，所以P c =0.66kw。
3.3V 型带及带轮的选型和参数计算
3.3.1根据Pc 和n1查表确定V 带型号，选取普通V 带或窄V 带
根据P c =0.66kw，n 1=150(r/min)，结合图3-2V 带选型图，符合A 型带，d d =80～100mm 。
3.3.2确定带轮基准直径d 1和d 2
①根据图3-3选基准直径Dd =90mm，皮带轮外径d 1=95.5mm。
②验算带速v ，应保证普通V 带:v 在5~25m /s 之间，若不能满足这一要求应重选d 1；
v =
πd 1n
60⨯1000
（3-2）
式中 n —电机转速，见图3-1。
计算得v =6.95m/s，满足要求，所以选择d 1=95.5mm。
图3-2V 带选型图
图3-3普通V 带轮基准直径
③计算传动比i
根据公式 i=n1/n （3-3）
d 2=id 1 （3-4）
得出传动比为i=9.27，大带轮直径d 2=885.3mm，并圆整成标准值为d 2=805.5mm。3.3.3定中心距a 及带长Ld
①确初定中心距a 0
带传动的中心距如过大，会引起带的抖动，且传动尺寸也不紧凑；中心距如过小，带的长度愈短，带的应力变化也就愈频繁，会加速带的疲劳破坏，当传动比较大时，中心距太小将导致包角过小，降低传动能力。如果未规定中心距，则应按下式给出的范围初选中心距：
0. 7(d 1+d 2)≤a 0≤2(d 1+d 2) (3-5)
计算得630.7≤a 0≤1802，选择中心距为800mm 。
②确定带长L d
' 根据a 0，先初算带长L d
(d 2-d 1) 2
'≈2a 0+(d 1+d 2) + （3-4） L d
24a 0
π
'=3171.6mm，根据图3-4选着L d =3150mm。 计算得L d
图3-4V 带基准长度
③确定中心距a
'
L d -L d
（3-5） a ≈a 0+
2
计算得a =789.2mm。
计算中心距的变化范围：
a min =a -0. 015L d a max =a +0. 03L d
（3-6）
计算得a max =883.7mm，a min =741.95mm。
3.3.4验算小带轮包角α1
α1≈180 -d 2-d 1⨯57. 3 ≥120 （3-7） a
计算得α1=128.5°≥120°。
3.3.5确定V 带的根数
①计算单根带的基本额定功率P 0；
计算单根带的功率增量∆P 0；
图3-5单根普通V 带额定功率增量
由图3-5查得∆P 0=0.17kw。
②查取长度系数K L ；
11
通过表3-2查取长度系数为1.13。
③计算小带轮包角系数K α
通过表3-3查德包角系数为0.86。
④计算单根带的许用功率
[P 0]=(P 0+∆P 0); (3-8)
计算得单根带的需用功率为1.2kw 。
⑤确定V 带根数
z '=P c （3-9） (P 0+∆P 0) K αK L
计算得z '=0.55。圆整为z '=1。
3.3.6确定带的预紧力
F 0=500P c 2. 5(-1) +qv 2 （3-10） zv K a
式中 q —V 带单位长度的质量，见图3-6。
由图3-6查得q=0.12，计算得F 0=45.6N。
3.3.7计算带传动作用在轴上的力(简称压袖力)Q
αQ =2ZF 0sin 1 （3-11） 2
计算得Q=82.14N。
12
图3-6V 带单位长度的质量
参考文献
[1] 涂国材. 食品工厂设备. 北京：中国农业出版社，1991.4
[2] 张裕中. 食品加工技术装备. 北京：中国轻工业出版社，2000.3
[3] GB/T 1171-2006 一般传动用普通V 带
[4] GB/T 10412-2002 普通和窄V 带轮（基准宽度制）
[5] 蔡春源. 新编机械设计手册. 辽宁：辽宁科学技术出版社，1993.7
13
《粮油机械与设备》课程设计
螺旋输送机及其减速系统设计
黑龙江八一农垦大学食品学院
2016年12月
目录
第1章螺旋输送机介绍 ................................................................................................................................. 3
1.1设计的任务 . ...................................................................................................................................... 3
1.1.1设计条件 ................................................................................................................................ 3 1.1.2设计内容 ................................................................................................................................ 3 1.1.3设计要求 ................................................................................................................................ 3
第2章螺旋输送机的设计与参数选用 ......................................................................................................... 3
2.1螺旋输送机的主要构件 ................................................................................................................... 3
2.1.1螺旋 . ....................................................................................................................................... 3 2.1.2轴 . ........................................................................................................................................... 4 2.1.3料槽 . ....................................................................................................................................... 4 2.2螺旋输送机的具体设计 ........................................................................................................... 4 2.3螺旋输送机参数的确定 ........................................................................................................... 4
2.3.1原始资料 ................................................................................................................................ 4 2.3.2螺旋叶片直径 ........................................................................................................................ 4 2.3.3螺旋轴螺距 ............................................................................................................................ 5 2.3.4螺旋轴直径 ............................................................................................................................ 5 2.3.4螺旋轴转速 ............................................................................................................................ 5 2.3.5输送功率计算 ........................................................................................................................ 6
第3章驱动装置、V 带及减速机构的参数计算与选型 ............................................................................. 7
3.1电机的选型 . ...................................................................................................................................... 7 3.2确定计算功率 ................................................................................................................................... 7
3.3V 型带及带轮的选型和参数计算 .................................................................................................... 8
3.3.1根据Pc 和n1查表确定V 带型号，选取普通V 带或窄V 带 . ......................................... 8
3.3.2确定带轮基准直径d 1和d 2 . .................................................................................................. 8 3.3.4验算小带轮包角 1 . ............................................................................................................ 11 3.3.5确定V 带的根数 ................................................................................................................. 11 3.3.6确定带的预紧力 .................................................................................................................. 12 3.3.7计算带传动作用在轴上的力(简称压袖力)Q . .................................................................... 12 参考文献 . .............................................................................................................................................. 13
第1章螺旋输送机介绍
1.1设计的任务
1.1.1设计条件
（1）输送物料为面粉。
（2）干燥面粉堆积密度=0.6(t/m³)
1.1.2设计内容
（1）设计方案的选折与计算 （2）总体结构的设计与图纸
1.1.3设计要求
（1）符合面粉的输送能力要求 对面粉的输送能力为7（t/h）。 （2）对面粉进行倾斜角为20°输送
对面粉进行倾斜角为20°输送，输送距离为７ｍ，其中没有转弯和方向的改变。 （3）要有合适的螺旋转速
为避免出现物料被螺旋叶片抛弃而无法输送的现象，螺旋转速应该小于极限值。 （4）有良好的结构工艺性
第2章螺旋输送机的设计与参数选用
螺旋输送机输送距离不宜太远，一般30m 以下，过载能力低，输送倾角小于20°。我国Gx 型螺旋输送机，其直径已经标准化，有150、200、250、300、400、500、600mm7种规格，长度3～70m 不等。
2.1螺旋输送机的主要构件
2.1.1螺旋
实体螺旋，用来输送干燥、粘度小的颗粒或者粉状物料，其螺距等于直径的0.8倍。 带式螺旋，用来输送块状或者黏滞状的物料，其螺距等于直径。
叶片螺旋，用来输送韧性和可以压缩性的物料，在输送过程中往往伴随着混合搅拌等工艺，螺距等于直径的1.2倍。
螺旋叶片大多是由厚4~8mm的薄钢板冲制而成，然后焊接或铆接到轴上，带式螺旋是用径向杆
把螺带固定在轴上。
2.1.2轴
螺旋输送机的轴，可以是实心的，也可以是空心的。一般由2～4m 的节段装配而成。轴较长时在每一中间节段上装悬吊轴承，用于支撑。
2.1.3料槽
用3~8mm的不锈钢板或者薄钢板制成，也是分节连接。为便于连接和增强刚性，在斜槽的纵向边缘及各节的横向接口处都有角钢。
料槽直径稍大于螺旋直径，以使两者之间有一定间隙，间隙量一般为6～10mm 。
2.2螺旋输送机的具体设计
螺旋输送机的具体设计包括：①根据输送条件和要求选择适合类型的输送机。②根据具体输送要求计算螺旋直径。③计算输送功率并依此选择合适的电动机和减速装置。④绘制螺旋输送装置重要部件图。
2.3螺旋输送机参数的确定
2.3.1原始资料
输送物料为面粉，生产能力为Q=7t/h。输送距离为L=7m。物料堆积密度=0.6t/m³。
2.3.2螺旋叶片直径
螺旋直径可初步按下式计算：
D ≥K 2式中 —输送能力，t/h；
Q
(m ) (2-1) ϕρc
—物料特性系数，常见物料的值见图2-1； —填充系数，见图2-1； —倾斜系数，见表2-2；
图2-1 常用物料的填充、特性、综合系数
查表得K=0.0415 ϕ=0.4 C=0.65。将数据带入公式(2-1)得D=0.190m。螺旋直径应圆整到标准系列，标准系列为：150、200、250、300、400、500、600mm 。
2.3.3螺旋轴螺距
通常可按下式计算螺距: S=KD (2-2) 对于标准的螺旋输送机，K 值一般取0.8～1。 取K=0.8，则螺距S=0.160。
2.3.4螺旋轴直径
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落方向及速度分布，所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度分量的适当分布来确定最合理的轴径与螺距之间的关系。
要使螺旋面在叶片根部的轴向速度大于圆周速度，得出:
d ≥
综合分析，螺旋轴直径d=100mm。
1+μs
∙ (2-3) 1-μπ
2.3.4螺旋轴转速
螺旋输送机的螺旋轴的极限转速可由下式确定：
n ≤
式中 D —螺旋直径；
A
(2-3) D
A—物料综合特性系数，见图2-1。
查表得A=75，又有D=0.200m,计算得：极限转速n 1=167.7（r/min）。 圆整为下列转速：20、30、35、45、60、75、90、120、150、190。 取n 1=150（r/min）。 校核填充系数ϕ：
ϕ=
得ϕ=0.398，符合0.3≤ϕ≤0.4。
Q
（2-4） 2
47D ρncs
得D=200mm，S=160mm，d=100mm，n 1=150(r/min)
2.3.5输送功率计算
螺旋输送的运动阻力包括：物料对料槽的摩擦阻力、物料对螺旋面的摩擦阻力、中间轴承和末端轴承的摩擦阻力、其它附加阻力。
倾斜式螺旋输送机的功率计算公式：
P 0=
QL
(W 0±sin β) （2-5） 367
式中 Q —螺旋输送机的生产能力，t/h； W 0—物料的阻力系数，见表2-1；
L—螺旋输送器的水平投影，向上取正，向下取负； β—螺旋输送机的倾角。
已知：Q=7t/h，L=6.58m，D=0.200m，λ=1.2，将数据代入公式（2-5）计算得：
p 0=0.196kw
电机所需额定功率：
P
P =K 电∙0kw ） （2-6）
η
式中 K 电—功率备用系数，K=1.2～1.4； η—传动效率，η=0.90～0.94。 取K 电=1.3 η=0.92，得P=0.277kw。
第3章驱动装置、V 带及减速机构的参数计算与选型
3.1电机的选型
根据螺旋输送机的功率需求结合图3-1电机选型，选择功率为0.55kw 的Y8014型电机。
图3-1电机选型
3.2确定计算功率
P C K a P (3-1)
式中 K a —工作情况系数，见表3-1； P —电动机功率，见图3-1。
由于每日工作时间2～10h ，K a =1.2，P =0.55kw，所以P c =0.66kw。
3.3V 型带及带轮的选型和参数计算
3.3.1根据Pc 和n1查表确定V 带型号，选取普通V 带或窄V 带
根据P c =0.66kw，n 1=150(r/min)，结合图3-2V 带选型图，符合A 型带，d d =80～100mm 。
3.3.2确定带轮基准直径d 1和d 2
①根据图3-3选基准直径Dd =90mm，皮带轮外径d 1=95.5mm。
②验算带速v ，应保证普通V 带:v 在5~25m /s 之间，若不能满足这一要求应重选d 1；
v =
πd 1n
60⨯1000
（3-2）
式中 n —电机转速，见图3-1。
计算得v =6.95m/s，满足要求，所以选择d 1=95.5mm。
图3-2V 带选型图
图3-3普通V 带轮基准直径
③计算传动比i
根据公式 i=n1/n （3-3）
d 2=id 1 （3-4）
得出传动比为i=9.27，大带轮直径d 2=885.3mm，并圆整成标准值为d 2=805.5mm。3.3.3定中心距a 及带长Ld
①确初定中心距a 0
带传动的中心距如过大，会引起带的抖动，且传动尺寸也不紧凑；中心距如过小，带的长度愈短，带的应力变化也就愈频繁，会加速带的疲劳破坏，当传动比较大时，中心距太小将导致包角过小，降低传动能力。如果未规定中心距，则应按下式给出的范围初选中心距：
0. 7(d 1+d 2)≤a 0≤2(d 1+d 2) (3-5)
计算得630.7≤a 0≤1802，选择中心距为800mm 。
②确定带长L d
' 根据a 0，先初算带长L d
(d 2-d 1) 2
'≈2a 0+(d 1+d 2) + （3-4） L d
24a 0
π
'=3171.6mm，根据图3-4选着L d =3150mm。 计算得L d
图3-4V 带基准长度
③确定中心距a
'
L d -L d
（3-5） a ≈a 0+
2
计算得a =789.2mm。
计算中心距的变化范围：
a min =a -0. 015L d a max =a +0. 03L d
（3-6）
计算得a max =883.7mm，a min =741.95mm。
3.3.4验算小带轮包角α1
α1≈180 -d 2-d 1⨯57. 3 ≥120 （3-7） a
计算得α1=128.5°≥120°。
3.3.5确定V 带的根数
①计算单根带的基本额定功率P 0；
计算单根带的功率增量∆P 0；
图3-5单根普通V 带额定功率增量
由图3-5查得∆P 0=0.17kw。
②查取长度系数K L ；
11
通过表3-2查取长度系数为1.13。
③计算小带轮包角系数K α
通过表3-3查德包角系数为0.86。
④计算单根带的许用功率
[P 0]=(P 0+∆P 0); (3-8)
计算得单根带的需用功率为1.2kw 。
⑤确定V 带根数
z '=P c （3-9） (P 0+∆P 0) K αK L
计算得z '=0.55。圆整为z '=1。
3.3.6确定带的预紧力
F 0=500P c 2. 5(-1) +qv 2 （3-10） zv K a
式中 q —V 带单位长度的质量，见图3-6。
由图3-6查得q=0.12，计算得F 0=45.6N。
3.3.7计算带传动作用在轴上的力(简称压袖力)Q
αQ =2ZF 0sin 1 （3-11） 2
计算得Q=82.14N。
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图3-6V 带单位长度的质量
参考文献
[1] 涂国材. 食品工厂设备. 北京：中国农业出版社，1991.4
[2] 张裕中. 食品加工技术装备. 北京：中国轻工业出版社，2000.3
[3] GB/T 1171-2006 一般传动用普通V 带
[4] GB/T 10412-2002 普通和窄V 带轮（基准宽度制）
[5] 蔡春源. 新编机械设计手册. 辽宁：辽宁科学技术出版社，1993.7
13