螺旋式輸送機(jī)的設(shè)計

1、邵陽學(xué)院課程設(shè)計前 言 本次課程設(shè)計是水泥輸送料的螺旋式輸送機(jī)的設(shè)計。首先對螺旋式輸送機(jī)作了簡單的概述；接著分析了螺旋式輸送機(jī)的起動方式、調(diào)速和運(yùn)行；然后根據(jù)不同的要求進(jìn)行計算；再根據(jù)不同的計算結(jié)果進(jìn)行電動機(jī)選型和參數(shù)對照；接著對所選擇的輸送機(jī)各主要零部件進(jìn)行了校核。最后簡單的說明了輸送機(jī)的安裝與維護(hù)。目前，螺旋失輸送機(jī)正朝著長距離、高速度、低摩擦的向發(fā)展，。在螺旋輸送機(jī)的設(shè)計、制造以及應(yīng)用方面,目前我國與國外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國內(nèi)在設(shè)計制造螺旋輸送機(jī)過程中存在著很多不足。本次螺旋輸送機(jī)設(shè)計代表了設(shè)計的一般過程, 對今后的選型設(shè)計工作有一定的參考價值。 目 錄摘要1前言12.螺旋輸送機(jī)

2、的介紹22.1螺旋輸送機(jī)簡介22.2螺旋輸送機(jī)的輸送原理22.3 螺旋輸送機(jī)的起動32.4變頻調(diào)速52.5電機(jī)運(yùn)行特性的數(shù)值計算方法73.電動機(jī)的選擇83.1.功率的選擇83.2.種類和型式的選擇83.3.電壓和轉(zhuǎn)速的選擇93.4. 由已知參數(shù)選取電動機(jī)94.螺旋輸送機(jī)的規(guī)格和技術(shù)參數(shù)表114.1 ls型螺旋輸送機(jī)規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表114.2gx型螺旋輸送機(jī)規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表 125課程設(shè)計的總結(jié)與體會13參考文獻(xiàn)14致謝15摘要：螺旋輸送機(jī)的起動、運(yùn)行和調(diào)速在不同工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中有著不同的參數(shù)要求。在這里我介紹下螺旋輸送機(jī)的起動方式、穩(wěn)定運(yùn)行的條件和變頻調(diào)速。對電機(jī)運(yùn)行特性進(jìn)行簡要的數(shù)值計算。然后

3、對電動機(jī)的機(jī)型和參數(shù)進(jìn)行分析。由于本人對螺旋輸送機(jī)在水泥廠的應(yīng)用方面的知識有限，所以只能簡要說明下螺旋輸送機(jī)在水泥廠中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電動機(jī) 起動 調(diào)速 運(yùn)行特性2.螺旋輸送機(jī)的介紹2.1螺旋輸送機(jī)簡介1. 驅(qū)動裝置 2.聯(lián)軸動 3.殼體 4.出料口 5.旋轉(zhuǎn)螺旋軸6.中間吊掛軸承 7.支坐 8.進(jìn)料口圖1.1 螺旋輸送機(jī)簡圖螺旋輸送機(jī)俗稱絞龍，適用于顆粒或粉狀物料的水平輸送，傾斜輸送，垂直輸送等形式。輸送距離根據(jù)畸形不同而不同，一般從2米到70米。如圖1.1所示。螺旋輸送機(jī)一般由輸送機(jī)本體、進(jìn)出料口及驅(qū)動裝置三大部分組成。螺旋輸送機(jī)的螺旋葉片有實(shí)體螺旋面、帶式螺旋面和葉片螺旋面三種形式，其中

4、，葉片式螺旋面應(yīng)用相對較少，主要用于輸送粘度較大和可壓縮性物料，這種螺懸面型，在完成輸送作業(yè)過程中，同時具有并完成對物料的攪拌、混合等功能。從輸送物料位移方向的角度劃分，螺旋輸送機(jī)分為水平式螺旋輸送機(jī)和垂直式螺旋輸送機(jī)兩大類型，主要用于對各種粉狀、顆粒狀和小塊狀等松散物料的水平輸送和垂直提升，該螺旋輸送機(jī)不適宜輸送易變質(zhì)、粘性大、易結(jié)塊或高溫、怕壓、有較大腐蝕性的特殊物料。 垂直螺旋輸送機(jī)適用于短距離垂直輸送?？蓮澢菪斔蜋C(jī)的螺旋由撓性軸和合成橡膠葉片組成，易彎曲，可根據(jù)現(xiàn)場或工藝要求任意布置，進(jìn)行空間輸送。螺旋輸送機(jī)葉片有現(xiàn)拉式和整拉失，現(xiàn)拉式可做成任意厚度與規(guī)格尺寸，整拉式不宜制作非標(biāo)準(zhǔn)

5、螺旋。2.2螺旋輸送機(jī)的輸送原理旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進(jìn)行螺旋輸送機(jī)輸送。使物料不與螺旋輸送機(jī)葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料自身重量和螺旋輸送機(jī)機(jī)殼對物料的摩擦阻力。即如同一根旋轉(zhuǎn)的螺旋軸，帶動一個螺母沿其軸向移動一樣，螺旋體相當(dāng)于螺旋軸，物料相當(dāng)于螺母，當(dāng)螺旋體連續(xù)旋轉(zhuǎn)時則物料也連續(xù)輸送。無軸螺旋體為較厚的帶狀葉片，通過驅(qū)動端驅(qū)動，中間無軸，螺旋體與機(jī)殼內(nèi)壁底部襯板接觸。螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的旋向，決定了物料的輸送方向，但一般螺旋輸送機(jī)在設(shè)計時都是按照單項輸送來設(shè)計旋轉(zhuǎn)葉片的。當(dāng)反向輸送時，會大大降低輸送機(jī)的使用壽命。2.3 螺旋輸送機(jī)的起動2.31軟起動器的工作原理 軟起動主要由串接于電源與被控電

6、動機(jī)之間三對反并聯(lián)晶閘管調(diào)壓電路構(gòu)成?，F(xiàn)代軟起動器基本上都采用了電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)，以單片微機(jī)作為中央控制器控制核心來完成測量及各種控制算法，因此，軟起動器具備了很強(qiáng)的功能和靈活性。整個起動過程是數(shù)字化程序軟件控制下自動進(jìn)行。利用三對晶閘管的電子開關(guān)特性，通過起動器中的單片機(jī)，控制其觸發(fā)脈沖的遲早來改變觸發(fā)角的大小。而觸發(fā)導(dǎo)通角的大小，又改變晶閘管的導(dǎo)通時間，最終改變加到定子繞組的三相電壓的大小。異步電動機(jī)定子調(diào)壓的結(jié)果，一方面其轉(zhuǎn)矩近似與定子電壓的平方成正比，另一方面電動機(jī)的電流又和定子電壓成正比。電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩和初始電流的限制可以通過定子電壓的控制來實(shí)現(xiàn)，而定子電壓又是通過可控硅

7、的導(dǎo)通相角來控制的，所以不同的初始相角可實(shí)現(xiàn)不同的端電壓，以滿足不同的負(fù)載起動特性。電動機(jī)起動過程中，晶閘管的導(dǎo)通角逐漸增大，晶閘管的輸出電壓也逐漸增加，電動機(jī)從零開始加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的無級平滑起動。電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上。電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流的最大值可根據(jù)負(fù)載情況設(shè)定。2.32軟起動器常用的幾種起動方式1、限流起動 電機(jī)的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值（is）的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)置的電流限值is，然后保持輸出電流iis的條件下逐漸升高電壓，直到額定電壓。使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，直到額定轉(zhuǎn)速。這種起動方式的

8、優(yōu)點(diǎn)是起動電流小，且可按需要調(diào)整。對電網(wǎng)影響小，其缺點(diǎn)是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間。損失起動力矩，對電動機(jī)不利。2、斜坡電壓起動 這種起動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使之與時間成一定函數(shù)關(guān)系增加。顧名思義是電壓由小到大斜坡線性上升，它是將傳統(tǒng)的降壓起動從有級變成了無級，主要用在重載起動，它的缺點(diǎn)是初始轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性拋物線型上升對拖動系統(tǒng)不利，且起動時間長有損于電機(jī)。3、轉(zhuǎn)矩控制起動 用在重載起動，它是將電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升，它的優(yōu)點(diǎn)是起動平滑，柔性好，對拖動系統(tǒng)有更好的保護(hù)，它的目的是保護(hù)拖動系統(tǒng)，延長拖動系統(tǒng)的使用壽命。同時降低電機(jī)起

9、動時對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起動方式，它的缺點(diǎn)是起動時間較長。4、 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動與轉(zhuǎn)矩控制起動 相仿也是用在重載起動，不同的是在起動的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，縮短起動時間。但是，突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負(fù)荷，應(yīng)用時要特別注意。5、 電壓控制起動是用在輕載起動的場合，在保證起動壓降下發(fā)揮電動機(jī)的最大起動轉(zhuǎn)矩，盡可能的縮短了起動時間，是最優(yōu)的輕載軟起動方式。2.33幾種起動方式和電動機(jī)電壓、電流和扭矩的基本關(guān)系綜上所述不難看出，最適用最先進(jìn)的起動方式應(yīng)是電壓控制起動和轉(zhuǎn)矩控制起動及轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動。目前的軟起動器多是限電流起動和斜波電壓起動，它是最原始最低

10、級最簡單的起動方式，還有的是限流起動和轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動。唯有電壓控制和純轉(zhuǎn)矩控制及轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動較為先進(jìn)。圖1.2 直接在線啟動（dol）、星-三角 2、軟啟動器等3種不同的啟動方式在電動機(jī)電壓、電流和扭矩方式的基本聯(lián)系2.4變頻調(diào)速變頻調(diào)速時對電動機(jī)及其效能產(chǎn)生的影響：變頻調(diào)速不論采用什么樣的控制方法其輸出到電機(jī)端上的電壓脈沖是非正弦的。所以普通異步電動機(jī)在非正弦波下的運(yùn)行特性分析就是變頻調(diào)速時對電機(jī)產(chǎn)生的影響。主要有以下幾個方面：1）電動機(jī)的損耗和效率.電動機(jī)損耗非正弦電源下運(yùn)行的電動機(jī)，除了基波產(chǎn)生的正常損耗外，還將出現(xiàn)許多附加損耗。主要表現(xiàn)在定子銅損、轉(zhuǎn)子銅損和鐵損的增加，從而影

11、響電動機(jī)的效率。.電動機(jī)效率諧波損耗的大小明顯地決定于外加電壓的諧波含量。諧波分量大，電動機(jī)損耗增加，效率降低。但是大多數(shù)靜止逆變器不產(chǎn)生低于5次的諧波，而高次諧波的幅值較小。這種波形的電壓對電動機(jī)效率降低并不嚴(yán)重。對中等容量的異步電動機(jī)進(jìn)行計算和對比試驗表明，其滿載有效電流比基波值約增加4。如果忽略集膚效應(yīng)，則電動機(jī)的銅損與總有效電流的平方成比例，諧波銅損為基波損耗的8?？紤]到由于集膚效應(yīng)使轉(zhuǎn)子電阻平均可增大3倍，因而電動機(jī)的諧波銅損應(yīng)為基波損耗的24。如果銅損占電動機(jī)總損耗的50，則諧波銅損使整個電動機(jī)的損耗增加12。鐵損的增加很難計算，因為它受電動機(jī)結(jié)構(gòu)和所用磁性材料的影響。如果定子電壓

12、波形中的高次諧波成分相對較低，像在6階梯波中那樣，諧波鐵損增加不會超過10。如果鐵損和雜散損耗占電動機(jī)總損耗的40，則諧波損耗僅占電動機(jī)總損耗的4。摩擦損耗和風(fēng)阻損耗是不受影響的，因而電動機(jī)的全部損耗增加小于20。如果電動機(jī)在50hz正弦電源時的效率為90，則由于諧波存在使電動機(jī)效率只降低1一2。 如果外加電壓波形的諧波成分明顯地大于6階梯波時的諧波成分，則電動機(jī)的諧波損耗將大大增加，而且可能大于基波損耗。就是在6階梯波電源時，一個低漏抗的磁阻電動機(jī)可能吸收一個很大的諧波電流，從而使電動機(jī)的效率下降5或更多。在這種情況下，為了滿意地運(yùn)行，就要使用12階梯波的逆變器，或采用六相的定子繞組。電動機(jī)

13、的諧波電流和諧波損耗實(shí)際上與負(fù)載無關(guān)，因此時間諧波的損耗大小實(shí)際上可以在空載情況下用正弦電源和非正弦電源進(jìn)行比較確定。以此來確定某種型式或某種結(jié)構(gòu)的電動機(jī)效率下降的大致范圍。.電動機(jī)的穩(wěn)定和扭振問題 當(dāng)交流電動機(jī)運(yùn)行于變頻電源時，在一定的頻率及負(fù)載情況下，系統(tǒng)可能發(fā)生不穩(wěn)定性。由于動態(tài)穩(wěn)定性與系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，因此在無限大的工頻電源系統(tǒng)中可以穩(wěn)定運(yùn)行的電動機(jī)，當(dāng)采用逆變器供電時就可能變得不穩(wěn)定；當(dāng)一臺電動機(jī)專用一個變頻電源時，運(yùn)行穩(wěn)定，而多臺電動機(jī)共用一個變頻電源組合傳動時，就變得不穩(wěn)定了。通過對這些現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)有以下兩個原因：即電動機(jī)固有的低頻不穩(wěn)定性和電動機(jī)與逆變器間相互影響造成的不穩(wěn)定

14、性。在低頻時的這種不穩(wěn)定性表現(xiàn)為持續(xù)地振蕩，也就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在同步附近的擺動。轉(zhuǎn)矩角的變化產(chǎn)生相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩和功率的脈動。如果轉(zhuǎn)子振蕩過大并超過失步轉(zhuǎn)矩，則電動機(jī)失步。另一方面，也可能超出逆變器的換向能力而使其保護(hù)動作。各軸的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速計算0軸(電動機(jī)軸)p0=pd=5.762kw,n0=nm=1440r/mint0=9.55*106p/n=3.82*104nmm1軸(高速軸)p1=p01=5.7kw,n1=1440r/mint1=9.55*106p/n=3.78*104nmm2軸(中間軸)p2=p123=5.47kw,n2=232.26r/mint2=9.55*106p/n=22.49*104

15、nmm3軸(低速軸)p3=p223=5.25kw,n3=52r/mint3=9.55*106p/n=96.4*104nmm4軸p4=p334=4.49kw,n3=52r/mint4=9.55*106p/n=90.73*104nmm2.5電機(jī)運(yùn)行特性的數(shù)值計算方法工程中常利用同步發(fā)電機(jī)的一些基本特性來分析三相對稱負(fù)載下發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的性能，其中的特性曲線主要有以下幾個：（1）空載特性曲線：當(dāng)i0時，uf（if）；（2）短路特性曲線：當(dāng)u0時，if（if）；（3）負(fù)載特性曲線：當(dāng)iconst及cosconst時，uf（if）；（4）外特性曲線：當(dāng)ifconst及cosconst時，uf（i）；（

16、5）調(diào)整特性曲線：當(dāng)uconst及cosconst時，if（if）。 上述曲線表示發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中端電壓u、電樞電流i、勵磁電流if和功率因數(shù)cos四個變量之間的變化關(guān)系。用解析法計算上述特性曲線時，由于無法考慮鐵芯的飽和因素，存在著特性曲線失真、電抗參數(shù)偏差較大的情況。在運(yùn)用實(shí)驗方法測量時，因受實(shí)際條件的限制，有些運(yùn)行工況無法在實(shí)驗室中進(jìn)行模擬或檢測，如在測量零功率負(fù)載曲線時，很難使cos0絕對成立，一般認(rèn)為cos02即符合實(shí)驗要求。運(yùn)用數(shù)值方法計算，則完全克服了上述缺陷，可以通過計算得到任意條件下發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況的各項性能，所得到的計算結(jié)果精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于解析值。3.電動機(jī)的選擇三相交流異步電

17、動機(jī)的選用，主要從選用的電動機(jī)的功率、工作電壓、種類、型式及其保護(hù)電器考慮。3.1.功率的選擇選用電動機(jī)的功率大小是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的需要所確定的。(1)連續(xù)運(yùn)行電動機(jī)功率的選擇對于連續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)，先算出生產(chǎn)機(jī)械的功率，所選用的電動機(jī)的額定功率等于或大于生產(chǎn)機(jī)械的功率即可。例如，帶動車床切削的電動機(jī)功率為:p=（kw）式中p1為車床的切削功率；f為切削力（n）；v為切削速度（m/min）;1為傳動機(jī)構(gòu)的效率。(2)短時運(yùn)行電動機(jī)功率的選擇短時運(yùn)行電動機(jī)的功率可以允許適當(dāng)過載設(shè)過載系數(shù)為，則電動機(jī)的額定功率可以是生產(chǎn)機(jī)械所要求的功率的。如上例是短時切削加工車床，其電動機(jī)的功率為；p=（kw）3.2

18、.種類和型式的選擇(1）種類的選擇選擇電動機(jī)的種類是從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動特性、維護(hù)及價格等方面考慮。 因為生產(chǎn)上常用的是三相交流點(diǎn)，如沒有特殊要求，多采用交流電動機(jī)。由于三相鼠籠式異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，工作可靠，價格低廉，維護(hù)方便；其缺點(diǎn)是調(diào)速困難，功率因數(shù)較低，起動性能較差。因此，在要求機(jī)械特性較硬而無特殊要求的一般生產(chǎn)機(jī)械的拖動，如水泵、通風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、傳送帶和機(jī)床都采用鼠籠式異步電動機(jī)。繞線式電動機(jī)的基本性能與鼠籠式相同。其特點(diǎn)是起動性能較好，并可在不大的范圍內(nèi)平滑調(diào)速。但是它的價格較鼠籠式電動機(jī)為貴，維護(hù)亦較不便。因此，只有在某些必須采用繞線式電動機(jī)的場合，如起重

19、機(jī)、鍛壓機(jī)等，大多采用鼠籠式異步電動機(jī)。(2)結(jié)構(gòu)形式的選擇在不同的工作環(huán)境，應(yīng)采用不同結(jié)構(gòu)形式的電動機(jī)，以保證安全可靠地運(yùn)行。電動機(jī)常用的結(jié)構(gòu)形式有：開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式，如圖2.1所示。圖2.1 電動機(jī)的三種基本安裝結(jié)構(gòu)形式3.3.電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 電動機(jī)電壓等級的選擇，要根據(jù)電動機(jī)的類型，功率以及使用地點(diǎn)的電壓來決定。電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而決定，一般采用盡量高轉(zhuǎn)速的電動機(jī)。3.4. 由已知參數(shù)選取電動機(jī)已知參數(shù)：轉(zhuǎn)速n=1500r/min , 圓筒直徑d=0.5m ,系統(tǒng)總效率=0.6 , 水泥的重力g=440n。 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)軸上的輸出

20、功率 從手冊上查到y(tǒng)zr200l型電動機(jī)在fc%時的參數(shù)為：pn=15kw, = 712 r/min，t =2.94,則tm=ttn=t9550 pn/=591.5nm在fc%=25%時，pn=18.5kw, = 700 r/min，則t= tm/ tn=2.35考慮到電網(wǎng)電壓下降10%，則過載倍數(shù)下降為t1=0.81t=0.812.35=1.9，而實(shí)際電動機(jī)的過載倍數(shù)為x=pmax/pn=25/18.5=1.35t1,所以過載能力通過,故選yzr200l型電動機(jī)為合適的。4.螺旋輸送機(jī)的規(guī)格和技術(shù)參數(shù)表4.1 ls型螺旋輸送機(jī)規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表如表4.1所示型號規(guī)格 螺旋 直徑（mm） 螺距

21、（mm） 轉(zhuǎn)速（r/min） 輸送量（m3/h ） 轉(zhuǎn)速（r/min） 輸送量（m3/h ） 轉(zhuǎn)速（r/min） 輸送量（m3/h ） dsn=0.33 n=0.33 n=0.33 小型 ls1001001001402.21121.7901.4ls1251251251253.81003.0802.4ls1601601601127.1905.7714.5ls20020020010012.4809.9637.8中型 ls2502502509021.87117.25613.6ls3153153158038.86330.55024.2ls4004003557162.55649.34538.6大型 ls

22、5005004006397.75077.64062.0ls63063045050138.540110.83288.6ls80080050040198.532158.825124.1特大型 ls1000100056032277.925217.120173.1ls1250125063025381.720305.416244.3表4.1 ls型螺旋輸送機(jī)規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表4.2gx型螺旋輸送機(jī)規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表如表4.2所示 gx15gx20gx25gx30gx40轉(zhuǎn)速(r/min)輸送量(t/h)轉(zhuǎn)速(r/min)輸送量(t/h)轉(zhuǎn)速(r/min)輸送量(t/h)轉(zhuǎn)速(r/min)輸送量(t/h)轉(zhuǎn)速(r/min)輸送量(t/h)200.9202.1204.1207.12016.83