螺旋输送机毕业设计1讲解

螺旋输送机

摘 要

螺旋输送机是利用电机带动螺旋回转，推移物料以实现输送目的的机械，它能水平、倾斜或垂直输送，具有结构简单、横截面积小、密封性好、操作方便、维修容易、便于封闭运输等优点。本课题重点研究在与驱动装置的合理选择，对驱动装置的合理给螺旋输送机的效率，稳定，安全性的提高大的作用。

本次毕业设计是关于输送机的设计。首先对输送机作了简单的概述；接着分析了输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。普通型输送机由六个主要部件组成：驱动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了输送机的安装与维护。

关键词：螺旋输送机，输送系统，选型设计，主要部件

Screw conveyor

ABSTRACT

Screw conveyor is the use of motor driven rotary screw, the passage of materials in order to achieve the purpose of transportation machinery, it can level, tilt or vertical transmission, a simple structure, small cross sectional area, sealing, and easy to operate, easy maintenance, facilitate closure transportation and other advantages. Focus on the issue and drive in a reasonable choice. Drive screw conveyor to the reasonable efficiency, stability, security, the improvement of the role.

The design is a graduation project about the conveyor. At first, it is introduction about the conveyor. Next, it is the principles about choose component parts of conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. At last, it is explanation about fix and safeguard of the belt conveyor.

KEY WORDS: screw conveyor，delivery system，type design，main parts

目　录

前　言

经过三年的学习，大学的最后也是最重要的一项——毕业设计开始了。作为对大学三年学习的总结，毕业设计既考察了我们对所学知识的掌握，也是对我们能否灵活运用所学理论知识解决实际问题的检验。通过三年的理论学习我们掌握了一定的理论知识，但只有通过实践，我们才能对这些知识融会贯通，在使用时才能够得心应手。因此，毕业设计是我们毕业前的最关键的一环，也是我们走向工作岗位的模拟训练，对我们有着非常重要的意义。因此，我会像在学习中通过自身努力和勤勉好问解决难题一样，我会认真的配合老师、同学和工人师傅，认真的搞好这次毕业设计，在毕业前交出一份令人满意的答卷。

我这次设计所选的题目是螺旋输送机设计，主要设计螺旋片，输送机进出料口，驱动装置，减速器等主要零部件的设计计算及相关零件的校核。综合运用了机械工程材料，机械制造工艺，极限配合，机械制图等方面的知识，所以能从各个方面检查所学知识。

螺旋输送机作为冶金、建材、化工、粮食及机械加工等部门广泛应用的一种连续输送设备。其结构简单、横截面尺寸小、密封性好、可以中间多点装料和卸料、操作安全方便以及制造成本低等优点使其拥有广泛的应用。

在毕业前，利用毕业设计这次机会，在老师耐心的指导下，利用自己在大学所学的书本知识和实习结合，参阅了大量的相关书籍和资料，对螺旋输送机进行了设计。由于时间仓促和本人水平有限，在设计过程中会有缺点和不合理的地方，恳请老师给予宝贵的意见，并给予批评和指正。

第1章 绪论

1.1 关于本次毕业设计

1.1.1 毕业设计的目的

通过本次毕业设计，我们能够达到一些目的:

1培养我们搜集、阅读、分析和运用各种资料，手册等科技文献的能力；

2使我们更加熟练的运用AUTOCAD、Word等计算机办公软件，提高计算机辅助设计的能力；

3训练和提高机械设计的基本理论和技能；

4培养独立思考，独立工作的能力

1.1.2 毕业设计的任务

1.设计条件

运输物料为水泥，堆积比重范围是1.2-1.3

取

运输量为；

运输长度为。

2.设计内容

1)设计方案的选择与计算

2)总体结构的设计，成套图纸及说明书

3.设计关键

1)仔细分析联系输送机的工作原理

2)根据输送要求选择合适类型的类型输送机

3)保证设计的类型输送机能够满足工作要求

第2章 螺旋输送机基本知识

2.1 螺旋输送机产品概述

螺旋输送机俗称绞龙，是一种常用的不具有挠性牵引构件的连续输送机械，由于它是以一刚性的螺旋体作为主要构件而实现物料输送的，所以也通常称它为具有刚性“牵引”构件的输送设备。它主要用于运送粉状和粒状等物料，螺旋输送机与其它输送设备相比，具有整机截面尺寸小、密封性能好、运行平稳可靠、可中间多点装料和卸料及操作安全、维修简便等优点。与带式输送机、刮板输送机等同样是现代化生产和物流运输不可缺少的起重机械运输设备之一。而且在建筑工地，储粮仓库，制造车间等，并在倾角β＜ 20 °的情况下，输送粉状，颗粒状和小块物料，使螺旋输送机对提高生产工作效率得到了很大体现，本次设计旨在对螺旋输送机进行创新设计，进一步提高它的实用性。

2.2 螺旋输送机的应用范围

LS型螺旋输送机广泛应用在各种工业部门，如建材、冶金、化工、电力、煤炭、轻工、粮食及食品行业，适用于水平或者20 °倾角的，如水泥、煤粉、粮食、化肥、灰渣、砂子、焦炭等。

LS型螺旋机对输送物料的要求，物料温度不得超过200℃，螺旋机不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。因为这些物料在输送时会粘结在一起，并随之旋转而不向前移动，或者在吊轴承处物料积塞而使机器不能正常工作，因此对于输送距离短，输送量不大，五磨琢性或磨琢性小，五粘结性或粘接性小，不怕破碎而又要求密闭输送的粉状和小块状的物料，采用螺旋输送机是很适宜的。

2.3 螺旋输送机的类型

螺旋输送机根据其输送物料的特性、要求及结构的不同，有如下几种不同的型式：普通螺旋输送机、垂直螺旋输送机、螺旋管输送机和可弯曲的螺旋输送机等等。本论文设计的螺旋输送机属于普通的螺旋式送机，为水平螺旋输送机，其倾角为0。普通螺旋输送机是最可以代表螺旋输送机的，它的结构是所有螺旋输送机结构的基础。

螺旋输送机按其安装形式可分水平螺旋输送机、倾斜螺旋输送机和垂直式螺旋输送机3种类型，如图2.1、图2.2和图2.3所示。

1-进料口 2-槽体 3-螺旋轴 4-卸料口

图2-1 水平式螺旋输送机结构示意图

1-螺旋轴 2-机壳 3-螺旋片 4-卸料板 5-轴承 6-上盖板 7-端墙

A-进料口 B-出料口 L-输送机的长度 H-倾斜安置高度 P-螺距

图2-2 倾斜式螺旋输送机结构示意图

1-出料口 2-电机 3-三角带 4-混料筒

5-套筒 6-立式螺旋输送机7-进料口 8-电机

图2-3 立式螺旋输送机结构简图

按结构可分为双螺旋输送器和单螺旋输送器，后者使用较多。按安装方式有固定式和移动式两种，大部分螺旋输送机采用固定式。按螺旋方向不同可分为右旋和左旋，可根据物料所要求的输送方向来定。

2.4螺旋输送机的应用范围

螺旋输送机广泛应用于粮食工业、建筑材料工业、化学工业、机械制造业、交通运输业等国民经济各部门中。

螺旋输送机主要用于输送各种粉状、粒状、小块状物料，所输送的散粒物料有谷物、豆类、面粉等粮食产品，水泥、粘土、沙子等建筑材料，盐类、碱类、化肥等化学品，以及煤、焦炭、矿石等大宗散货。螺旋输送机不宜输送易变质的、粘性大的、块度大的及易结块的物料。除了输送散粒物料外，亦可利用螺旋输送机来运送各种成件物品。

螺旋输送机在输送物料的同时可完成混合、搅拌、冷却等作业。在港口，螺旋输送机主要用于卸车、卸船作业以及仓库内散粒物料的水平和垂直输送。利用与物料直接接触的水平螺旋轴将物料逐层从车厢两侧卸下的螺旋卸车机在国内港口已有多年的成功使用经验。由水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机以及相对螺旋取料装置组成的螺旋卸船机，已成为一种较为先进的连续卸船机型，日益广泛地应用于国内外散货专用码头。螺旋输送机在港口除直接用于卸船作业以及输送物料外，常利用其裸露的螺旋具有收集物料的功能而作为其他类型卸船机的取料装置。

2.5 螺旋输送机主要特点

1.结构简单、造价便宜；

2.维修容易、操作安全；

3.外形尺寸矮小，布置紧凑，便于多点装料与卸料；

4.槽体密闭，物料损耗少；

5.可输送较高温度的物料。

2.6螺旋输送机的工作原理与机理分析

2.6.1螺旋输送机的工作原理

旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋输送机输送。使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。即如同一根旋转的螺旋轴，带动一个螺母沿其轴向移动一样，旋转体相当于螺旋轴，物料相当于螺母，当螺旋体连续旋转时则物料也连续输送。无轴旋转体为较厚的带状叶片，通过驱动端驱动，中间无轴，旋转体与机壳内壁底部衬板接触。螺旋输送机的旋转轴的旋向，决定了物料的输送方向，但一般螺旋输送机在设计时都是按照单项输送来设计旋转叶片的。当反向输送时，会大大降低输送机的使用寿命。

2.6.2螺旋输送机的机理分析

本论文所要设计的螺旋输送机是标准的等螺距、等直径的单头螺旋，并设其螺旋面升角为，以距离螺旋轴线处的物料颗粒佐为研究对象，进行运动分析。如图2.4

旋转螺旋面作用在物料颗粒上的力，由于物料与叶片的摩擦关系，力方向与螺旋面的法线方向偏离了角，角的大小由物料对螺旋面的摩擦角及螺旋面的表面粗糙度决定，对于一般热压或用冷轧钢板拉制的螺旋面，可忽略其表面粗糙程度对角的影响，可认为。力可分解为法向分力和径向分力。

物料颗粒在力的作用下，在料槽中进行一个复合运动，即沿轴向移动，又沿径向旋转。

图2-4 螺旋叶片上M点物料受力分析

由于物料的圆周速度在半径长度范围内是变化的，所以，物料在螺旋内的移动过程中要产生相对滑动，靠近螺旋轴的物料的圆周速度比外层的大，而轴向速度比外层的要小。这将使内层物料较容易随螺旋轴转动，因而产生一个附加的物料流。螺旋在一定得转数之前，这种附加的物料流对物料运动的影响并不显著。但是，当超过一定的转数时，物料就会产生垂直于输送方向的跳跃的翻滚，起搅拌而不起轴向的推进作用。这不仅会降低物料的输送效率，加速设备构件的磨损，而且会增大螺旋功率的消耗。因此，为了避免这种现象的产生，设定了螺旋的临界转速。

2.7 螺旋输送机整机布置形式

一台螺旋输送机通常由驱动装置、头节、若干标准中间节、选配中间节、尾节、进料口、出料口等组成，除头节和选配中间节外，各节螺旋机及机壳均有互换性。

螺旋机本体由头节、中间节、尾节三种组成。一般情况下，出厂总装时将中间节按长度长短依次排列，最长的中间节靠近头节，相同的中间节挨在一起。

在头节内装有止推轴承承受轴向力，在中间节装有中间吊挂轴承支承螺旋轴。螺旋面的形式有实体螺旋和带式螺旋两种。各螺旋轴之间采用法兰式联接，保证了连接轴的互换性，便于维修。

进料口是方形进料口，出料口有方形卸料口、手推式卸料口及齿条式卸料口。布置进出料口应注意保证料口至端部的距离，同时避免料口与吊轴承加油杯，机壳联接法兰，底座等相碰。

驱动装置有由型电动机和型减速器组成，即双型。按其装配方式的不同，它分为右装和左装两种。

1、驱动装置 2、联轴器 .3、壳体 4、出料口 5、旋转螺旋轴

6、中间吊挂轴承 7、支座 8、进料口

图1-5 螺旋输送机简图

2.8 螺旋输送机的发展历史及趋势

2.8.1 螺旋输送机的发展历史

中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形；17世纪中，开始应用架空索道输送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。

螺旋输送机的发展，分为有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机两种型式的发展过程。有轴螺旋输送机由螺杆，U型料槽，盖板，进，出料口和驱动装置组成，一般还有水平式，倾斜式和垂直式三种:而无轴旋输送机则采用螺杆改为无轴螺旋，并在U型槽内装置有可换衬体，结构简单，物料由进料口输入经螺旋推动后由出料口输出，整个传输过程可在一个密封的槽中进行。一般来讲，我们平常所指的螺旋输送机都指有轴型式的螺旋输送机。而对许多输送比较困难的物料，人们一直在寻求一种可靠的输送方法，而无轴螺旋输送机则是一种较好的解决方法。

从17世纪中叶，开始应用架空索道输送散状物料，到1887年，螺旋输送机由阿基米德发明，后来得到改进，在工业上广泛用来输送散状、固体物料，随后经过了很长时间的发展过程，逐渐研制出了一系列的螺旋输送机，使得螺旋输送机有了长足的发展。

GX型螺旋输送机是出现较早的一种螺旋输送机，也是我国最早定型生产的通用性生产设备。它以输送粉状、粒状、小块状物料为主，不适宜输送易变质的，粘性的易结块的物料和大块的物料，因为这些物料容易粘在螺旋上而随之旋转，或在吊轴承处产生堵料现象，给物料输送过程带来很大的不便。GX型螺旋输送机的优点主要是节能、降耗显著，其头部、尾部轴承移至壳体外，具有防尘密封性好，噪声低，适应性强，操作维修方便，进、出料口位置布置灵活等;缺点是动力消耗大，机件磨损快，物料在运输时粉碎严重。

LS型螺旋输送机是在GX型输送机的基础上修改设计的新一代螺旋输送机， LS型螺旋输送机特点是结构新颖，性能可靠，技术指标先进，适用范围广泛，节能降耗显著。

另外 ，LS型螺旋输送机还有多种系列的输送机产品。LSS系列螺旋输送机、LSY型螺旋输送机、LSF系列螺旋输送机都是在LS型螺旋输送机的基础上逐渐发展形成的。

LSS系列水平螺旋输送机是一种固定装置的机械输送设备。LSY型是一种非基础固定式螺旋输送机，它可以实现水平、倾斜、垂直全方位和任意姿态的连续输送。它的实用性和先进性尤其体现于能适应山区、平原各种野外流动作业，也适用于化工、冶金工业企业和造纸、建筑工程等行业。

LSF系列螺旋输送机是在LS型螺旋机的基础上改进的，其结构新颖，技术指标先进。总体而言，该机头部和尾部轴承移到壳体外部，消除了由于密封不严漏料而降低轴承寿命的可能性:中间吊轴承采用滚动、滑动可以互换的两种结构，均设防尘密封装置，密封性强，耐磨性好;螺旋叶片的表面涂有耐磨材料，增强了叶片的耐磨性:传动部分采用摆线针轮减速机，使得整机噪音低，适应性强，操作维修方便。

TLSS系列螺旋输送机具有结构简单、密封性能好，无粉尘、噪声低，能多点送料、卸料等特点，适用于各行业的粉状或颗粒的输送。该螺旋输送机横截面可设计成U形和圆形两种，圆形截面输送机还可作为垂直输送用。该机广泛用于面粉、粮油、饲料行业水平物料的输送，并可在其出料端增设料封装置，形成TLSSF型料封螺旋输送机，在进料口左侧或右侧增设吸风口，专门用于输送粉碎后的物料。

在各种LS系列输送机的基础上，也研制出了一些其他系列和类型的螺旋输送机。

JT型螺旋输送机，是一种按工艺布置需要有单机单驱动(或重叠式，分体双驱动)，带夹套的全密封型螺旋输送机。其具有结构紧凑合理，占地面积小，密封性好，工艺布置灵活等优点，适用于输送要求冷却或加热的有毒、易挥发及具有腐蚀性或怕被污染的物料，如三聚氰胺、1H口等，可以水平输送温度低于250℃的物料，可广泛应用于化工、医药、食品、轻工等行业。

MLG管式螺旋给料输送机是一种等同采用国际标准的螺旋输送机，其特点是变螺距，给料量稳定，具有一定的锁风效果。输送机长度在特定范围内可由用户指定选用，用作料仓底部给料设备时，一般采用倾斜布置，基本可消除物料自流(即冲料)现象。MLG管式螺旋给料输送机可用于生料、煤粉、水泥等粉状物料的给料和短距离输送。

YS 型圆筒螺旋输送机，可设计成水平式、倾斜式、垂直式三种类型。FX系列螺旋输送机广泛用于盐、化工等行业粉状物料的输送及提升，而且可以垂直输送替代斗式提升机。

随着运输机械的发展，还出现一些新型的特殊用途的螺旋输送机，如可弯曲螺旋输送机，螺旋管输送机，大倾角螺旋输送机，成件物品螺旋输送机，热交换式螺旋输送机，微粉螺旋输送机，新型冷却螺旋输送机等。

可弯曲螺旋输送机可实现空间可弯曲输送物料，有水平型，垂直型，还可以布置成其他型式。可弯曲螺旋输送机的螺旋体心轴为可挠曲材料，输送线路可根据需要按空间曲线任意布置，避免物料转载，不设中间轴承，阻力小，当机壳内进入过多的物料或有硬块物料时，螺旋体会自由浮起，不会产生卡堵现象;噪音小。

螺旋管输送机也称滚筒输送机，其为螺旋输送机的一种变态形式，为内螺旋输送机。在其圆筒形机壳内焊有连续的螺旋叶片，机壳与螺旋叶片一起转动，加入的物料由于离心力和管壁的摩擦力的作用随机壳一起转动并被提升，然后在物料的重力下，又沿螺旋面下滑，实现物料的向前移动。如同不旋转的螺杆沿着转动的螺母做平移运动一样，达到输送物料的目的。

螺旋管输送机工作时没有卡壳、阻塞现象，对谷物破碎小，适于输送含杂较多的谷物、经烘干机处理后的热谷物以及谷物种子。如果在螺旋管壁上销上不同直径的孔眼，还可在输送的同时完成物料的筛分工作。

大倾角螺旋输送机输送原理是，由于大倾角螺旋输送机的螺旋转速较高，物料在它的推动下，产生较大的离心力，倾角越大，转速越高，离心力也越大。这种离心力足以使物料克服它与螺旋叶片之间的摩擦力而被压向螺旋叶片的周围，呈环状分布。被压向螺旋叶片周围的物料与输送管内壁形成了新的摩擦阻力，当这种阻力达到足够大时，便能克服物料本身重力及其它力所引起的下滑力，在螺旋叶片的推动下，物料又克服它与螺旋叶片间的和它与输送管内壁间的两个摩擦阻力，从而以比螺旋转速较低的旋转速度上升，直到出料口卸出。

热交换式螺旋输送机，广泛用于化工、粮食加工以及矿物处理等行业，如冷却锅炉炉渣、冷却矿渣、加热千燥多种化工产品以及粮食或饲料等，是一种特殊的高效热交换器，同时也起输送物料作用，并完成对物料的搅拌、混合、冷却、加热或千燥等工艺。

输送微粉的微粉螺旋输送机，具备合理的螺旋轴结构，有很好的密封性能，稳定的微粉原料的输送速率，能减少悬料及降低过冲量。微粉输送技术已用于设计微粉螺旋输送机上，并且在玻璃纤维池窑拉丝配料生产线上得以应用，经生产运行，达到输送微粉原料的目的，满足了生产的需求。

成件物品螺旋输送机可以对成件、大型物料进行输送，它由两根相互平行的表面焊有左、右旋螺旋形钢条的两根钢管组成，输送距离较长的可以分为几断。

螺旋扒谷机(4,61，由螺旋喂料机构与倾斜移动式螺旋输送机组合而成。喂料机构主要有两种结构形式，一种型式是螺旋体一半为左旋，一半为右旋，工作时自两侧向中心汇集物料;第二种型式是螺旋体只有一个旋向，但是可以上下左右移动，以扩大扒谷范围，减少移动次数。

对转螺旋输送机，其输料管与螺旋体都旋转，但旋转方向相反。这种新颖的垂直螺旋输送机填充率高达70-90%。当螺旋体转速与输料管以一定的转速相配时，可观察到物料并无旋转运动而只有垂直上升运动。它的工作原理不能再用单一颗粒受到离心力的作用来说明，而应对整个物料柱的运动进行分析。在这方面还需要作进一步研究。

复式螺旋输送机，同一料槽内装上转向相反的两个螺旋体，加上驱动装置，就构成了复式螺旋输送机。它能同时完成两种不同物料的输送，并且占地面积小，相对空间尺寸也小。

双向螺旋输送机，同一螺旋轴上的两半节上，分别焊有左旋叶片和右旋叶片，这是双向螺旋输送机的主要特点。它可以向两个方向同时输送同一种物料，即将物料从两端集向中心，或从中部进料后输向两端。

变螺距螺旋输送机，这种螺旋输送机的螺距沿前进方向是变化的。叶片焊接或由疏渐密，或由密渐疏，适合港口卸船用或饲料工业中作配料设备用。

2.8.2 螺旋输送机的发展趋势

纵观螺旋输送机的发展历程，可以预见未来的发展方向主要有以下几方面:

1.大运量 、高速度、长使用寿命。高速度即意味着高生产率，减少单位时间生产成本.磨损是限制螺旋输送机寿命的主要原因，减少物料与螺旋之间的摩擦系数，增加螺旋轴的耐磨性，改善物料的性能，可以较大程度提高输送机的使用寿命。

2.低能源消耗及降低能量消耗.螺旋输送机的能源绝大部分都消耗在摩擦损失上。因此降低能源消耗是研究和设计螺旋输送机急待解决的难题和发展方向。

3.智能化发展。未来的螺旋输送机应与电脑密切联系，适合程序控制、智能操作。物料的装卸、机器安装与维护都应能实现智能化管理。

4.空间可弯曲输送。为了克服水平和垂直螺旋输送机由于构造上的限制而只能直线输送物料的不足，近年来出现了可弯曲螺旋输送机，弹簧输送机等。另外其他各种输送机也应为了实现空间、可弯曲输送研制新的机型。

5.组合复合化输送，向着大型化发展。使用螺旋输送机，结合各种连续输送机械，来完成复杂的物料输送。大型化包括大输送能力、单机长度和大输送倾角等几个方面。

6.扩大使用范围。目前，螺旋输送机的使用范围受到限制，要扩大其使用范围，研究能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的螺旋输送机。

7.环保意识设计，减少污染，实现绿色设计的目标。传统的连续运输机械是敞开状态下输送物料的，在输送粉状、颗粒状物料时，物料散落飞扬，严重影响周围的环境，特别是在输送水泥、化肥、矿石、煤炭、谷物等粉末易飞扬物料时尤显严重。为了解决这个问题，人们应当提前研制多种形式的环保型输送机，而螺旋输送机对于解决这个难题，无疑具有很大的优势和发展空间。

2.9国内外螺旋输送机对比

我国螺旋输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩螺旋输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。

1.装机功率  我国工作面顺槽可伸缩螺旋输送机最大装机功率为4×250 kW，国外产品可达4×970 kW，国产螺旋输送机的装机功率约为国外产品的30%～40%，固定螺旋输送机的装机功率相差更大。 

2.运输能力  我国螺旋输送机最大运量为3000 t/h，国外已达5500 t/h。 3.最大输送带宽度  我国螺旋输送机为1400 mm，国外最大为1830 mm。

4.带速  由于受托辊转速的限制，我国螺旋输送机带速为4m/s，国外为5m/s以上。

5.工作面顺槽运输长度  我国为3000 m，国外为7300m。

6.自移机尾  随着高产高效工作面的不断出现，要求顺槽可伸缩螺旋输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口，主要有2种：

(1)随转载机一起移动的由英国LONGWALL公司生产的自移机尾装置。

(2)德国DBT公司生产的自移机尾装置。

前者只有一个推进油缸，后者则有2个推进油缸。LONGWALL公司生产的自称机尾用于在国内带宽1.2 m的输送机上，缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小，纠偏能力弱，刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者，水平、垂直2个方向均有调偏油缸，纠偏能力强。因此，前者还需完善，后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的，既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。

7.高效储带与张紧装置  我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏，不会出现脱轨现象。

8.输送机品种  机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用；另外，我国煤矿的地质条件差异很大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（>+25°）直至垂直提升等，应开发特殊型专用机种螺旋输送机。

9.可靠性、寿命上的差距

⑴输送带抗拉强度  我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 N/mm，国外为3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 N/mm，国外为7000 N/mm。

⑵输送带接头强度  我国输送带接头强度为母带的50%～65%，国外达母带的70%～75%。

⑶托辊寿命  我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于螺旋输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h，国外托辊寿命5～9万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30%～40%。

⑷输送机减速器寿命  我国输送机减速器寿命2万h，国外减速器寿命7万h。

⑸螺旋输送机上下运行时可靠性差

10.控制系统上差距

⑴驱动方式  我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如BOSS系统、CST可控传动系统等，控制精度较高。

⑵监控装置  国外输送机已采用高档可编程序控制器PLC，开发了先进的程序软伯与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启（制）支装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。

⑶输送机保护装置  国外螺旋输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。

第3章 螺旋输送机的参数设计

螺旋输送机的整体设计是在了解其工作原理及其机理的基础上对螺旋输送机的性能参数进行设定，并根据其性能参数计算出其基本参数，从而实现螺旋输送机的设计。

3.1 物料的选择

由前面螺旋输送机的适用范围可知螺旋输送机可以输送粉状、颗粒状核销块状物料等。对于螺旋输送机输送物料形状的不同，其在某些方面要求也不同，并且其在计算过程中的一些参数也不同。就本设计论文而言，选择了粉状物料进行设计，且选择了水泥为粉状物料的代表来进行螺旋输送机的具体设计。

3.2 螺旋输送机原始参数的选择设定

关于螺旋输送机的原始参数基本上包括三部分:被输送物料的名称及特性；需要的输送量；螺旋输送机的基本尺寸。

螺旋输送机所输送物料的名称：水泥

水泥的堆积比重,通过搜索网络资源我了解到了关于普通硅酸盐水泥的堆积比重范围为1.2~1.8，并选定了在计算过程中的比重。

水泥的最大块度及最大块度,通过查阅资料发现没有关于水泥的最大块度与最大块度含有率的问题，就水泥本身而言，按GB1345-77《水泥细度检验方法(筛析法)》中规定，测定水泥细度用标准筛是孔边为0.080的方孔筛,这就是说标准的水泥粒度绝对小于1，所以可以把水泥的块度问题就可以位于考虑之外了；另外还有最大块度含有率的问题，既然水泥的块度问题已经在考虑之外了，那么，最大块度含有率也就不是一个问题了。

物料的粘度、琢磨性、腐蚀性，这里水泥只具有琢磨性。

螺旋输送机的输送量,在本次设计中设为80.0。

螺旋输送机的基本尺寸，螺旋输送机的布置简图如下：

图3-1 螺旋输送机布置简图

螺旋输送机的输送长度，设定；

螺旋输送机倾斜布置时的倾角及其在垂直平面上的投影高度。由于所设计的螺旋输送机是属于水平螺旋输送机，看图可知，倾角角为0，其在垂直平面上的投影高度也为0。

3.3 螺旋输送机基本参数的确定

3.3.1螺旋直径的确定

按公式，得螺旋直径

式中 ——螺旋叶片直径（米）；

——物料的输送量（吨/时）；

——物料的堆积比重（吨/米3）；

——水平输送时物料在输送机内的填充系数；

——表示物料综合特性的经验系数；

——倾斜向上输送时输送量的校正系数；

查表得输送煤粉时: =0.056； =0.28； =1.7；

查表的 =1；将原始数据,

=0.056 (3.1 )

结果圆整为标准螺旋直径（标准螺旋直径系列：150、200、250、300、400、500、600 ；单位：）。

3.3.2螺旋输送机的极限转速的确定

螺旋输送机的极限转速可由下列公式确定

(3.2)

式中：

—螺旋轴的极限转速；

—表示物料综合特性的系数；

查得。

所以,螺旋输送机的极限转速由公式(3.2)算得：

n=49.49r/min

根据公式的计算结果圆整为螺旋输送机标准转数为（螺旋轴标准转数系列为20、30、35、45、60、75、90、120、150、190；单位：）

由于圆整后，不论是螺旋直径还是螺旋输送机的极限转速都与通过计算得到的结果有些许差异，所以其填充系数可能不同于原来从参考文献中所选取的数值，所以要利用下面公式校核其填充系数：

(3.3)

式中：

——螺距

螺旋输送机螺旋体的螺距是由螺旋输送机的螺旋直径决定的，其中制法分为S制法和D制法，在S制法中，；二在D制法中，。本次设计采用D制法，所以。

然后通过公式(3.3)对填充系数进行校核：

=0.17

虽然0.17不在0.18~0.25之间，但是圆整后的值允许低于0.25，但不得高于0.30，所以，圆整的合适。

3.3.3 螺旋输送机的功率计算

功率的确定

螺旋机轴上所需功率由下列公式确定：

(2.4)

式中：

——功率备用系数，取值范围1.2~1.4；

——物料阻力系数。

其中，取1.3， 查参考文献中查得取为3.2。由公式(2.4)得

第4章 螺旋输送机驱动装置的设计

螺旋输送机驱动装置包括电动机、减速器及联轴器等。驱动装置是整个螺旋输送机的动力来源，虽然这一部分并不是螺旋输送机设计的重点，但是如果没有驱动装置，整个机械就动不起来，而且以往螺旋输送机所选用的电动机已经过时，所以有必要对螺旋输送机的驱动装置进行重新设计。

4.1 电动机的选择

4.1.1 电动机类型的选择

根据工作条件及要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。

Y系列三相异步电动机应用非常广泛，提高了国内外同类产品的互换性，极大地方便了引进设备的配套和维修。Y系列三相防护式笼型异步电动机，其防护结构型式比一般防滴式结构要优越。

4.1.2 电动机型号的选择

选用电动机，首先应该明确工作机的功率、效率以及减速器和各个联轴器的效率，这样才能算出所需电动机的功率。螺旋轴上所需的功率为36.72kW，由于这直接计算的是螺旋轴上所需的功率，所以螺旋轴的工作效率在计算减速装置的机械效率时可假设为;由于本论文所选取的联轴器一个都是弹性套柱销联轴器，一个是十字滑块联轴器。查参考文献得到、。轴承选用滚动轴承，闭式圆柱齿轮传动，精度等级选择8级，。

所以电动机至螺旋轴的传动总效率：

查阅书籍，可知螺旋输送机驱动装置的机械效率一般在0.90~0.94之间，这说明现在所选的联轴器、及齿轮精度等是可以达到要求的。

根据所算出的减速装置的机械效率可求出所需的电动机效率为：

因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可。查参考文献，Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为11kW。

我们知道螺旋轴转速是60r/min。通常，二级圆柱齿轮减速器传动比,则电动机转速的可选择范围为：

符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min。现对这三种方案进行比较，查参考文献得电动机数据及计算出的总传动比，列表如表4.1：

表4.1 电动机型号规格

综合比较电机的质量、成本及总传动比的大小等因素，选择电动机的型号为：Y160M-4。

由电动机型号查得电动机的安装及外形尺寸：

轴颈D：42mm 伸出长E：110mm 中心高H：160mm

4.2 减速装置的选择

4.2.1 总传动比的确定

联轴器传动比为1。

由, ,查<<螺旋输送机手册>>表1-13,得驱动装置为:右装的，功率为的型电动机和型的减速器构成，总传动比。

第5章 螺旋输送机机身设计

5.1螺旋输送机的整体布置

我们知道螺旋输送机按结构可分为头节、尾节和中间节三部分，每一部 分中又有几种不同的长度，依照所要设计的螺旋输送机的长度L=10m可从参考文献得到各节的长度，分别为：头节3m；中间节4m；尾节3m。

螺旋输送机按驱动装置装配方法的不同，分为有右装和左装两种，右装是指人站在电动机尾部向前看，减速器低速轴在电动机的右端，而左装则相反。在本次设计中，采用的装配方法为右装。螺旋输送机的出料口主要有方形出料口、手推式出料口和齿条式出料口三种，后两种出料口拉板的开闭方向，随安装不同而分为右装、左装两种，但是，由于本设计采用方形出料口，所以不用考虑其安装形式。由于在布置螺旋输送机时，驱动装置及出料口装在头节（有止推轴承装置）时，较为合理，这样可使螺旋管轴处于受拉状态,以在本次设计中，驱动装置及出料口装在头节。而且由于各螺旋节的布置次序最好遵循按螺旋节长度的大小依次排列和把相同规格的螺旋节排在一起的原则，本次设计的螺旋输送机可由一个3米长的头节、两个2米长的中间节和一个3米长的尾节组成。在安排其地脚螺栓位置时,把两个2米长的中间节紧接头节顺次排列,它后面接上3米长的尾节。在总体布置时还应注意，不要使支撑座或出料口布置在机壳接头的法兰处，

进料口也不应布置在机盖接头处及悬挂轴承或检视孔的上方。

5.1.1 螺旋轴的设计

螺旋轴分为实心管螺旋轴与空心管螺旋轴，多采用空心管轴制造，采用便于焊接的低碳无缝钢管。

螺旋轴轴径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的内升角。根据物料的运动分析,可知要保证物料的料槽中的轴向移动，螺旋轴径处的轴向速度要大于0，即螺旋内升角,又因为，，所以螺距与轴径之间的关系必须满足的条件之一是

(5.1)

但是，通过大量实践与资料证明，对大多数的螺旋输送机来说，一般其螺旋体的结构均能满足式(5.1)的要求，但对螺旋体直径较小（例D=100）的螺旋输送机来说，其不一定能满足式(5.1)的要求，因而在确定较小直径螺旋体的S与d时，必须进行这项验算工作，但是我所设计的螺旋输送机从前面可以知道，螺旋直径D=500mm，这个直径大小是可以满足式(5.1)的，所以，在此次设计中，并不用验算此项。

轴径与螺距的关系还应满足的第二个条件是螺旋轴径处的轴向速度要大于圆周速度，及，经计算推理要满足下列公式：

(5.2)

根据式(4.2)计算得出的轴径相当大，这势必降低有效输送截面。为了保证足够的有效输送截面从而保证输送能力，这就得加大结构，使得输送机结构粗大笨重，成本增加。所以，螺旋轴径与螺距的关系应是输送功能与结构的综合。在能够满足输送要求的前提下，应尽可能使结构紧凑，由于螺旋输送机的填充系数较低，只要保证靠近叶片外侧的物料具有较大的轴向速度，且轴向速度大于圆周速度即可。轴径计算公式为：

(5.3)

D=500mm，系数取0.2，得到螺旋轴直径为

螺旋轴选用空心管轴，采用便于焊接的低碳无缝钢管。管轴直径为100mm，管轴壁厚设为7.5mm，螺旋轴内壁直径为85mm。

5.2.2 螺旋叶片的设计

1.螺旋叶片

常用的叶片有满面式(实体式)、带式、叶片式和齿形四种形式。其形状如下：

图5-1 螺旋叶片的类型

实体螺旋叶片是最常用的一种形式，是宜输送干燥的、小颗粒的或粉状物料，而所要输送的物料是水泥，属于粉状物料，其粘度、块度、湿度可以不计，所以选用实体式螺旋叶片。

螺旋体按叶片在轴上的盘绕方向不同可分为右旋和左旋两种(逆时针盘绕为左旋，顺时针盘绕为右旋)。螺旋体输送物料方向由叶片旋向和轴的旋转方向决定。同一螺旋体上如有两种旋向的叶片，可同时实现两个不同方向物料的输送。如下图：

图5-2 螺旋输送机的卸料方式

2.螺旋叶片的相关系数

（1）螺旋直径与螺距:

关于螺旋直径与螺距，已经对其进行了计算，其螺旋直径D=500mm，螺距S=500mm。但是在这里针对螺距S进行一些补充说明。

螺距的大小不仅决定着螺旋升角，而且决定着在一定填充系数下物料运行的滑移面，所以螺距的大小也影响物料的输送过程。输送量Q和直径D一定时，螺距改变，物料运动的滑移面随着改变，这将导致物料运动速度分布的变化。前面的物料颗粒受力分析图可以得到物料颗粒M所受螺旋面在轴向的作用力轴为：

(5.4)

为使，必须满足，因为处的最大，最小，所以许用螺距可由下式求得:

(5.5)

此外，还用考虑物料运动速度各分量键合理分布问题，既要使物料尽可能大的轴向运输速度，同时，又要使各点轴向速度均大于圆周速度。

螺旋升角:

螺旋升角利用可以根据螺纹升角公式计算出来：

(5.6)

在计算螺旋内升角时，d等于螺旋轴直径d；当计算螺旋外升角时，d等于螺旋直径D，而计算螺旋叶片中间的升角时，d则等于，而此时公式则变为：

(5.7)

通过公式(5.6)和(5.7)计算出螺旋叶片的内升角为：

螺旋叶片中间处的螺旋升角为：

叶片与物料之间的摩擦系数与摩擦角:

首先是螺旋叶片与物料（水泥）间的摩擦系数，经过阅读相关书籍资料以及对其在网上进行信息检索,得到螺旋叶片与水泥之间的摩擦系数可取=0.33，其摩擦角可根据摩擦角与摩擦系数之间的关系算出:

（2）螺旋叶片的下料方法:

螺旋叶片通常采用简易制造法，即用1.5～4.0mm厚的薄钢板冲压或剪切成带缺口的圆环，将圆环拉制成一个螺距的叶片，然后将若干个单独的叶片经焊接或铆接于螺旋轴形成一个完整的螺旋叶片。

实体式叶片展开图如下：

图5-3 螺旋叶片展开图

如图，圆环的尺寸(下料尺寸)用下面的公式计算：

(5.8)

(5.9)

(5.10)

式中：

——圆环外圆直径（）；

——圆环内圆直径（）；

——圆环的缺角（0）；

——一个螺距叶片外螺旋线的长度（mm）；

——一个螺距叶片内螺旋线的长度（mm）。

通过计算可以得到：

将以上算得的参数带入公式(4.8)、(4.9)和(4.10)得：

某节螺旋体部分如图4.4：

图5-4 螺旋体

5.3 驱动端装置的设计

5.3.1 驱动轴的结构设计

1.轴的设计与校核

轴的材料选用45号钢，调质处理。

调质45钢，HBS241~286HBS;查参考文献得：，， ，,C=100。

初估直径

，

轴上有一个键槽，轴径应增加5% 所以。选最小轴径为d=70mm。

结构设计见图5.5。

2.端轴的强度校核

轴的受力分析见图5.6

由该轴的受力分析图可知，该轴有四点受力，分别是平键处、两个轴承处和花键处，从图上可以看出该轴主要是受到了扭矩的作用。其失效形式很有可能是扭断。所以在这里只要校核其扭转强度就可以了。

图5-5 前端轴

图5-6 前端轴力的分析

由于该轴只在平键和花键处有扭矩，且大小均为1441.99，最大扭矩为2883.98。由于此轴为阶梯轴，因为各段的抗扭截面模量不同，所以其危险截面不一定是在扭矩最大的地方，这时要综合考虑扭矩与抗扭截面模量，才能确定该轴是否安全。

取轴的安全系数S=0.6，则许用拉应力为：

则许用剪应力为：

即该轴最小轴颈处在最大的扭矩下也满足扭转强度要求，所以该轴强度达到要求。轴的设计合格。(2)滚动轴承的选择

选轴承,轴承类型为圆锥滚子轴承，查课程设计说明书可得轴承的型号为：30222。数量是2个。其参数为：D=200mm；B=38mm；Cr=315KN；Cor=455KN.

3.键联接的选择与计算

联轴器处的轴的尺寸为：70×140，查参考文献得键为：20×12×125，(GB1096-90)普通平键（A型），键的参数为：b=20mm；h=12mm；L=125mm。

键的校核：键的接触长度为：;则键联接所能传递的扭矩为：

查参考文献得；；强度符合要求。

4.轴承座的结构参数设计

轴承座结构如下图：

图5-7 前端轴承座

该轴承座采用HT200灰铸铁材料铸造成型，总高为263mm，中心线据底座高为133mm，壁厚为25mm，内壁与轴承空隙在0.2mm左右。该轴承座是靠两个 M24的螺栓固定在支架上的。

5.轴承密封和润滑方式

轴承的密封采用非接触式密封，利用挡油环密封，转动件与固定件不接触，可以防止灰尘或其它杂质进入轴承，并防止轴承内润滑油的流失。

从润滑和散热效果来看，油润滑较好，所以采用油润滑。放油孔采用螺塞以及封油垫密封。

5.4 中间轴承装置

中间轴承又称为吊挂轴承，因为它脱空悬置在槽顶的内壁板条或角钢上。由于它处于输送物料之中，一般都做称对开式滑动轴承，其轴承采用粉末冶金，巴氏合金，青铜，铸铁及其他的减磨材料，在个别情况下为了减少摩擦阻力。视需要也可以安装上滚动轴承，不过必须保证有可靠的密封，以防止微尘物料进入轴承。所有的中间轴承都是用固定在平盖板上方的油杯注油润滑，在紧靠轴承附近的平盖板上，开设有观察孔，以便于观察轴承和消除轴承处因物料的堆积所引起的阻塞。GX型螺旋输送机的中间轴承装置，如图所示，它是用粉末冶金材料作轴衬的一种对开式滑动轴承，且轴衬呈球面型，以利于自动调心。 如下图所示为中间轴承装置。

图5-8 中间轴承示意图

而中间轴由《化工起重运输手册;螺旋输送机与斗式提升机》表1-37，查得。其他尺寸见装配图。

5.5 尾端装置的设计

1.轴的设计与校核

轴的材料选用45钢，调质处理。

调质45钢，HBS241~286HBS;查参考文献得：，， ，，C=100。

结构设计

具体机构尺寸如下图：

图5-10 尾节轴示意图

校核过程如前端轴。

2.滚动轴承的选择

选轴承,轴承类型为调心球轴承，查课程设计说明书可得轴承的型号为：1212。数量是1个。其参数为：D=110mm；B=22mm；Cr=30.2KN；Cor=11.5KN。校核过程与前面轴承的校核一致。

3.轴承的定位

之前轴承的定位一般是采用轴肩或者是用端盖部分定位的，但是在本论文中，尾节部分中的调心滚子轴承只有一端是用轴肩定位的，而另一端既不是用轴肩定位也不是用端盖或是轴套定位，而是采用了了轴端挡片。

4.轴承座的结构参数设计

该轴承座采用HT200灰铸铁材料铸造成型，总高为151.5mm，中心线据底座高为94.5mm，壁厚为20mm，内壁与轴承空隙在0.2mm左右。该轴承座是靠两个M24的螺栓固定在支架上的。

5.轴承密封和润滑方式

和前端轴承所选用的密润滑方式相同，虽然轴承类型的选择不同，但是均选用油润滑的润滑方式。

5.6 进出料口

本螺旋输送机的进出料口选择方形进出料口，材料选用Q235碳素结构钢。其具体尺寸结构见附加图纸。

5.7 附件的设计

5.7.1 窥视孔盖和窥视孔

为了检查传动件的啮合、润滑、接触斑点、齿侧间隙及向箱内注油等，在箱盖顶部设置便于观察传动件啮合的位置并且有足够大的窥视孔，箱体上窥视孔处应凸出一块，以便加工出与孔盖的接触面。

5.7.2排油孔、放油油塞、通气器、油标

为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱座底部设有排油孔，并在其附近做出一小凹坑，以便攻丝及油污的汇集和排放，平时排油孔用油塞及封油垫封住。 为了检查减速器内的油面高度，应在箱体便于观察、油面较稳定的部位设置油标。

第6章 螺旋输送机的安装使用及维护

4.1 螺旋输送机安装技术条件

螺旋机安装的正确性是以后使用情况良好的先决条件之一，其在使用地点的安装必须妥善地进行，并满足技术条件的要求。

1 螺旋机安装基础至少应在螺旋机正式安装以前20天浇灌完成,该基础应能可靠地支承输送机并保证不同地基过小而发生螺旋机下沉和额外的变化,保证螺旋机在运转时具有足够稳定性。

2 螺旋机在安装以前必须将那些在运输中或卸箱时粘上的尘垢的机件加以清洗。

3 相邻机壳法兰石应连接平整、密合，机壳内表面接头处错位偏差不超过2mm。

4 机壳法兰间允许垫石棉调整机壳和螺旋长度的积累误差。

5 螺旋体外经与机壳间的间隙应符合表5-1规定，最小间隙不得少于表中规定数值的60%，需要大间隙，按用户要求制作。

表5-1 mm

螺旋机各中间悬吊轴承应可靠地固定在机壳吊耳上,与相邻螺旋联连后螺旋转动均匀,没有被卡住现象，安装时可在吊轴承底座与机壳吊耳间加调整垫片以保证各吊轴承同轴安装后螺旋体轴线的同轴度应符合表5-2规定。

表5-2

6 螺旋机主轴与减速电器的同轴度应符合GB1184-80《形状和位置工差,未注公差的规定》附表4中10级的规定。

7 螺旋机的各底座在机壳装妥后，均应使之着实后再拧紧地脚螺钉。

8 所有联结螺钉均应拧紧至可靠的程度。

9 进出料口现场安装应使进出料口的法兰支承面与螺旋机的 本体轴线平行， 与相连接的法兰应紧密贴合，不得有间隙。

10 螺旋机装妥后应检查各存油处是否人足够润滑油，不够则 加足之，其后进行无负载试车；在连续进行4小时以上试 运转后，检查螺旋机装配的正确性，发现不符合下列条件的应即停车，处理后再运转，直至处于良好运行状态为止。

(1) 螺旋机运转应平稳可靠，紧固件无松动现象。

(2) 运转2小时后轴承温度≤30℃，润滑密封良好。

(3) 减速器无渗油，无异常声，电器设备、联轴器安全可靠。

(4) 空载运行功率≤额定功率30%。

4.2 螺旋输送机的使用与维护

螺旋输送机是用来输送粉状、粒状、小块状物料的一般用途的输送设备，各种轴承均处于灰尘中工作，因此在这样工况条件下的螺旋机的合理操作与保养就具有更大的意义，螺旋机的操作和保养主要要求如下：

1 螺旋机应无负载起动，即在机壳内没有物料时起动，起动后方能向螺旋机给料。

2 螺旋机初始给料时，应逐步增加给料速度至达到额定输送能力，给料应均匀，否则容易造成输送物料的积塞，驱动装置的过载，使整台机器早日损坏。

3 为了保证螺旋机无负载起动的要求，输送机在停车前应停止加料，等机壳内物料完全输尽后方可停止运转。

4 被输送物料内不得混入坚硬的大块物料，避免螺旋卡死而造成螺旋机的损坏。

5 在使用中经常检视螺旋机各部位的工作状态，注意各紧固机件是否松动，如果发现机件松动，则应立即拧紧螺钉，使之重新紧固。

6 应当特别注意螺旋管与联接轴间的螺钉是否松动，如发现此现象应立即停止，矫正之。

7 螺旋机的机盖在机器运转时不应取下，以免发生事故。

8 螺旋机运转中发生不正常现象均应加以检查，并消除之，不得强行运转。

9 螺旋机各运动机件应经常加润滑油。

1）驱动装置的减速器应按其说明书要求润滑。

2）螺旋机两端轴承箱内用锂基润滑脂，每半月注入一次约5克。

3）螺旋机吊轴承，选用M1类别，其中80000型轴承浸在融化了润滑脂中，与润滑脂一道冷却，重新装好后使用；如尼龙密封圈损坏应及时更换，使用一年，用以上方法再保养一次，可获良好效果。

4）螺旋机吊轴承，选用M2类别，每班加注润滑脂，每个吊轴承瓦注脂约5克，高温物料应使用ZN2钠基润滑脂《GB492-77》，采用自润滑轴瓦，也应加入少量润滑脂。

5）螺旋输送机的保养：俗称日保或班保，有操作人员进行。它的主要内容是班前外观目检，加油润滑，空载运行，精心操作，班后清料。不管情况如何，均应在交接记录上如实载明备查。

结　论

经过两个多月的忙碌，在赵红霞老师的悉心指导以及机械教研室全体老师的关心和帮助下，我的毕业设计《螺旋输送机设计》终于顺利完成了！

通过本次毕业设计，使我对所学的机械设计专业知识有了更全面深刻的了解，在本次设计过程中，我们从一开始的面对设计任务不知所措到有条不紊的完成设计任务，其间的辛苦自不待言。但是在设计的过程中，一些陌生的课题还是遇到了许多，其实这些课题都不是那么难得不着边际，它们都是源于课本而高于课本，更要把实践经验赋予到里面去。而这三者的有机结合，说起来容易，真的做起来却感到力不从心。这时真的感觉自己所学、所知、所做的太少了。但是通本次设计，也确实使我们以前所学的理论知识与生产实践得到了有机结合，使我们真正具备了一个机械设计制造专业大学本科毕业生应有的基本素质，为我们以后的继续深造和工作奠定了坚实的基础。

众所周知，毕业设计是理论知识与专业知识以及实践经验的融合体。通过毕业设计认识到了自己在各个方面存在的不足，同时也努力对不足的方面做了加强，使这些知识更趋于条理化、系统化。在以后的工作和学习中，若在碰到类似的情况，都能以点带线甚至以点带面，能够举一反三。以前认为只要把理论知识学好就行了，现在才发现这种认识的错误以及和时代步伐的不符。在设计中深深的感到对理论知识的理解过于理想化，考虑的问题过于肤浅，通过和老师同学们的交流，一些问题必须结合实际才能更好的解决，这些让我从中学到了很多东西。

通过毕业设计 ，提高了独立思考和动手能力的同时，也认识到了集体力量的伟大，在我搞毕业设计的过程中， 经常会出现一些自己解决不了的问题，这时我就和同学们一起讨论、交流，经过我们的共同努力、取长补短，顺利的解决了很多问题。

本次毕业设计是严格按照机械设计制造专业设计要求进行的。其设计思路为：先了解螺旋输送机概况及基本特征，通过查阅相关资料，了解其构造，然后进行设计。期间遇到的问题举不胜举，但一一都被我们克服，才有了今天毕业设计的顺林完成

本次设计由于本人设计水平及设计时间的限制，设计中的缺点、错误在所难免，恳请老师给予批评、指正。

谢 辞

感XXX老师在本次毕业设计中提供的无限支持和孜孜不倦的教导，才有了今天设计任务的顺利完成。在本次设计过程中，难度是空前的，任务也着实艰巨。但是，每每有新的问题出现，赵老师总是能够耐心的为我解决，让人肃然起敬。本次设计，也感谢机械学院机械设计教研室的老师们，在有原理不懂，资料难找的时候，总能帮我解决。

同时非常感谢本设计小组的其他成员们，正是有了你们的帮助，大家悉心合作，其间的困难都被我们一一克服，才有了今天的设计任务顺利完成，最后再一次送上最真挚的感谢。

参考文献

[1] 王定保.机械制图及Auto CAD绘图.北京.人民邮电出版社，2009.

[2] 张建中.何小玲.机械设计机械设计基础.北京.高等教育出版社.2009.

[3] 彭宝利.水泥粉煤工艺及设备.北京：化学化工出版社.2006.

[4] 刘建寿.赵红霞.水泥生产粉碎过程设备.武汉.武汉理工大学出版社.2005.

[5] 马永林.机械原理.北京.高等教育出版社.1992.

[6] 孟凡深.材料力学.郑州.黄河水利出版社.2011.

[7] 吴宗泽.机械设计（第四版）.北京.中央广播电视大学出版社，2005.

[8] 吕烨 .许德珠.机械工程材料（第三版）.北京.高等教育出版社，2008 .

[9] 赵红霞.任海军.建材机械设备的安装与维修.洛阳.洛阳理工学院.2006.

[10] 柴小平.水泥生产辅助机械设备.武汉.武汉理工大学出版社.1993.

[11] 励世鳌，杨道.电瓷生产机械设备.北京.机械工业出版社.1983.

[12] 唐敬麟．螺旋输送机手册．化学工业出版社.2001.

[13] 梁庚煌.运输机械手册．第二册.化学工业出版社.1983．

[14] 王联奎.侯建华.螺旋输送机传动装置设计.2007.

[15] 吴宗义．《机械零件设计手册》. 机械工业出版社.2004.

[16] 南京化学工业公司设计院石油化工起重运输设计建设组. 《化工起重运输手册；螺旋输送机与斗式提升机》. 机械工业出版社.2004.

外文资料

The new concept of cutting processing

The nowadays cutting tool company cannot only be again the manufacture and the sales cutting tool, in order to succeed, they must be consistent with the globalization manufacture tendency maintenance, through enhances the efficiency, cooperates with the customer reduces the cost. Approaches the instantaneous global competition after this after NAFTA, the WTO time, the world company is making quickly to the same feeling, is lighter, a cheaper response. In other words, they make the product and the components contain can in high speed under revolve, as a result of the cost pressure, best, is lighter moreover must make cheaply. Obtains these goals a best way is through develops and applies the new material, but these is new and the improvement material usually all with difficulty processes. In in this kind of commercial power and the technical difficulty combination is especially prominent in the automobile and the aviation industry, and has become has the experience the cutting tool company to research and develop the department the most important driving influence.

For example, takes the modular cast iron to say that, it has become the engine part and other automobiles, the agriculture the material which see day by day with the equipment and in the machine tool industry components. This kind of alloy provides the low production cost and the good machine capability combination. They are cheaper than the steel products, but has a higher intensity and toughness compared to the cast iron. But at the same time the modular cast iron is extremely wear-resisting, has fast breaks by rubbing the cutting tool material the tendency. In this wear resistant very great degree bead luminous body content influence. Some known modular cast iron bead luminous body content higher, its resistance to wear better, moreover its machinability is worse. Moreover, the modular cast iron porosity causes off and on to cut, this even more reduces the life.

May estimate that, the high degree of hardness and the high wear-resisting cutting material quality must consider the modular cast iron the high resistance to wear. And the material quality contains extremely hard TiC in fact (carbonized titanium) or TiCN (carbon titanium nitrides) thick coating when cutting speed each minute 300 meters processes the modular cast iron to prove usually is effective. But along with cutting speed increase, scrap/The cutting tool junction plane temperature also is increasing. When has such situation, the TiC coating favors in has the chemical reaction with the iron and softens, more pressures function in anti- crescent moon hollow attrition coating. Under these conditions, hoped has one chemical stability better coating, like Al2O3 (although under low speed was inferior to TiC hard or is wear-resisting).

The chemical stability becomes an important performance performance dividing line compared to the resistance to wear the factor, the speed and the temperature is decided in is processed the modular cast iron the crystal grain structure and the performance. But usually thick coating of TiCN and TiC or only ductile iron oxides in the soil coating is applied to, because the today majority of this kinds are processed the material the cutting speed in each minute 150 to 335 meters between. Is higher than each minute 300 meter applications regarding the speed, the people to this kind of material are satisfied.

In order to cause this scope performance to be most superior, the mountain high researched and developed and has promoted in view of modular cast iron processing material quality TX150. This kind of material quality has hard also the anti- distortion substrate, is very ideal regarding the processing modular cast iron. Its coating the oxide compound coating which hollowly wears by thick very wear-resisting carbon titanium nitrides and a thin anti- crescent moon, the top is thin layer TiN. This kind of coating which needs the center warm chemistry gas phase deposition using the state of the art production resistance to wear and the anti- crescent moon hollow attrition which the CVD coating complete degree of hardness moreover the tough smoothness increases (MTCVD) the craft. Substrate/The coating combination performance gives the very high anti- plastic deformation and the cutting edge micro collapses the ability, causes it to become under the normal speed to process the modular cast iron the ideal material quality.

The coating ceramics also display can effectively process the modular cast iron. In the past, the aluminum oxide ceramics application which not the coating tough good such as nitriding silicon and the silicon carbide textile fiber strengthened the work piece material chemistry paralysis limit. Today but could resist the scrap distortion process through the use to have the high thermal coating cutting tool life already remarkably to increase. But certain early this domains work piece processing use aluminum oxides spread the layer crystals to have to strengthen the ceramics, today most research concentrate in the TiN coating nitriding silicon. This kind of coating can remarkably open up the tough good ceramics the application scope.

When machining, the work piece has processed the surface is depends upon the cutting tool and the work piece makes the relative motion to obtain.According to the surface method of formation, the machining may divide into the knife point path law, the formed cutting tool law, the generating process three kinds.

The knife point path law is depends upon the knife point to be opposite in the work piece surface path, obtains the superficial geometry shape which the work piece requests, like the turning outer annulus, the shaping plane, the grinding outer annulus, with the profile turning forming surface and so on, the knife point path are decided the cutting tool and the work piece relative motion which provides in the engine bed;

The formed cutting tool law abbreviation forming, is with the formed cutting tool which matches with the work piece final superficial outline, or the formed grinding wheel and so on processes the formed surface, like formed turning, formed milling and form grinding and so on, because forms the cutting tool the manufacture quite to be difficult, therefore only uses in processing the short formed surface generally;

The generating process name rolls cuts method, is when the processing the cutting tool and the work piece do unfold the movement relatively, the cutting tool and the work piece centrode make the pure trundle mutually, between both maintains the definite transmission ratio relations, obtains the processing surface is the knife edge in this kind of movement envelope, in the gear processing rolls the tooth, the gear shaping, the shaving, the top horizontal jade piece tooth and rubs the tooth and so on to be the generating process processing.Some machining has at the same time the knife point path law and the formed cutting tool method characteristic, like thread turning.

The machining quality mainly is refers to the work piece the processing precision and the surface quality (including surface roughness, residual stress and superficial hardening).Along with the technical progress, the machining quality enhances unceasingly.The 18th century later periods, the machining precision counts by the millimeter; At the beginning of 20th century, machining precision Gao Yida 0.01 millimeter; To the 50's, the machining precision has reached a micron level; The 70's, the machining precision enhances to 0.1 micron.

The influence machining quality primary factor has aspects and so on engine bed, cutting tool, jig, work piece semifinished materials, technique and processing environment.Must improve the machining quality, must take the suitable measure to the above various aspects, like reduces the engine bed work error, selects the cutting tool correctly, improves the semifinished materials quality, the reasonable arrangement craft, the improvement environmental condition and so on.

Enhances the cutting specifications to enhance the material excision rate, is enhances the machining efficiency the essential way.The commonly used highly effective machining method has the high-speed cutting, the force cutting, the plasma arc heating cuts and vibrates the cutting and so on.

The grinding speed is called the high-speed grinding in 45 meters/second above cuttings.Uses the high-speed cutting (or grinding) both may enhance the efficiency, and may reduce the surface roughness.The high-speed cutting (or grinding) requests the engine bed to have the high speed, the high rigidity, the high efficiency and the vibration-proof good craft system; Requests the cutting tool to have the reasonable geometry parameter and the convenience tight way, but also must consider the safe reliable chip breaking method.

The force cutting refers to the roughing feed or cuts the deep machining greatly, uses in the turning and the grinding generally.The force turning main characteristic is the lathe tool besides the main cutting edge, but also some is parallel in the work piece has processed superficial the vice-cutting edge simultaneously to participate in the cutting, therefore may enhance to feed quantity compared to the general turning several times of even several times.Compares with the high-speed cutting, the force cutting cutting temperature is low, the cutting tool life is long, the cutting efficiency is high; The shortcoming is processes the surface to be rough.When force cutting, the radial direction cutting force death of a parent is not suitable for to process the tall and slender work piece very much.

The vibration cutting is along the cutting tool direction of feed, the attachment low frequency or the high frequency vibration machining, may enhance the cutting efficiency.The low frequency vibration cutting has the very good chip breaking effect, but does not use the chip breaking equipment, makes the knife edge intensity to increase, time the cutting total power dissipation compared to has the chip breaking installment ordinary cutting to reduce about 40%.The high frequency vibration cutting also called the ultrasonic wave vibration cutting, is helpful in reduces between the cutting tool and the work piece friction, reduces the cutting temperature, reduces the cutting tool the coherence attrition, thus the enhancement cutting efficiency and the processing surface quality, the cutting tool life may enhance 40% approximately.

To lumber, plastic, rubber, glass, marble, granite and so on nonmetallic material machining, although is similar with the metal material cutting, but uses the cutting tool, the equipment and the cutting specifications and so on has the characteristic respectively.

The lumber product machining mainly carries in each kind of joiner's bench, its method mainly has: The saw cuts, digs cuts, the turning, the milling, drills truncates with the polishing and so on.

The plastic rigidity is worse than the metal, the easy bending strain, the thermoplastic thermal conductivity to be in particular bad, easy to elevate temperature the conditioning.When cutting plastic, suitably with the high-speed steel or the hard alloy tools, selects the small to feed quantity and the high cutting speed, and uses compressed air cooling.If the cutting tool is sharp, the angle is appropriate, may produce the belt-shaped scrap, easy to carry off the quantity of heat.

Glass (including semiconducting material and so on germanium, silicon) but degree of hardness high brittleness is big.To methods and so on glass machining commonly used cutting, drill hole, attrition and polishing.To thickness in three millimeters following glass plates, the simple cutting method is with the diamond or other hard materials, in glass surface manual scoring, the use scratch place stress concentration, then uses the hand to break off.

To the marble, the granite and the concrete and so on the hard material processing, mainly uses methods and so on cutting, turning, drill hole, shaping, attrition and polishing.When cutting the available circular saw blade adds the grinding compound and the water; The outer annulus and the end surface may use the negative rake the hard alloy lathe tool, by 10~30 meter/minute cutting speed turning; Drills a hole the available hard alloy drill bit; The big stone material plane available hard alloy planing tool or rolls cuts planing tool shaping; The precise smooth surface, available three mutually for the datum to the method which grinds, or the grinding and the polishing method obtains.

Cutting tool in hot strong alloy application

The aviation processing also changes rapidly. For example, nickel base heat-resisting alloy like several years ago the most people had not heard Rene88 now occupies to the aircraft engine manufacture uses the total metal quantity 10~25%. Has very good showing and the commercial reason regarding this. For example, these heat strong alloy will be able to increase the engine endurance moreover to permit the small engine work on the big airplane, that will enhance the combustion efficiency and reduces the operation cost. These tough good materials also present the expense on the cutting tool. Their thermal stability causes on the knife point the temperature to be higher, thus reduced the cutting tool life. Similarly, in these alloy carbide pellet remarkably increased the friction, thus reduces the cutting tool life.

As a result of changes in these conditions, can be very pleased to have processed many titanium alloys and nickel-based alloy materials C-2 hard metal alloys, in the application to today's cutting edge of blade to the crushing and cutting depth of the trench lines badly worn. But using the latest high-temperature processing of small particles hard metal alloys to be effective, cutlery life improved, but more importantly to enhance the reliability of applications in high-temperature alloys. Small particles hard metal than traditional hard metal materials higher compression strength and hardness, only a small increase in the resilience of the cost. And resulted in high temperature alloy processing than traditional hard metal resistance common failure mode more effective.

PVD (physical gas phase deposition) coating also by certificate effective processing heat-resisting alloy. TiN (titanium nitrides) the PVD coating was uses and still was most early most receives welcome. Recently, TiAlN (nitrogen calorization titanium) and TiCN (carbon titanium nitrides) the coating also could very good use. In the past the TiAlN coating application scope and TiN compared the limit to be more. But after the cutting speed enhances them is a very good choice, enhances the productivity in these applications to reach 40%. On the other hand, is decided under the low cutting speed in coating superficial operating mode TiAlN can cause to accumulate the filings lump afterwards, micro collapses with the trench attrition.

Recently, used in the heat-resisting alloy application material quality already developing, these coating but became by several combinations. The massive laboratories and the scene test has already proven this kind of combination and other any kind of sole coating compares in time the very wide scope application is very effective. Therefore aims at the heat-resisting alloy application the PVD compound coating possibly to become the focal point which the hard alloy new material quality research and development continues. With the MTCVD coating, the coating ceramics gather in the same place, they hopefully become a more effective processing to research and develop newly are more difficult to process the work piece material the main impact strength.

Dry processing

Including the refrigerant question is technical and the commercial expansion industrial production tendency another domain which the cutting tool makes. North America and the European strict refrigerant management request and the biggest three automobile manufacturer forces them the core supplier to obtain the ISO14000 authentication (the ISO9000 environment management edition), this causes the refrigerant processing cost rise. To the car company and their core supplier said obviously one of responses which welcome is in the specific processing application avoids completely the refrigerant the use. This kind did the processing the new world to propose a series of challenges for the cutting tool supplier.

Recently, already appeared some to concern this topic to promulgate the speed, to enter for, the coating chemical composition and other parameters very substantial comprehensive nature very strong useful technical papers. Wants to concentrate the elaboration in here me "does the processing viewpoint" in the operation and commercial meaning automobile manufacturer new.

The metal working jobholders can the very good understanding related refrigerant use question, but majority cannot understand concerns except the technical challenge (for example row of filings) beside does the processing question in the cutting tool - work piece contact face between. Usually may observe to the refrigerant disperser scrap which flows out, but the pressure surpasses 3,000 pounds/An inch 2 high speed refrigerant also can help to break the filings, specially soft also the continual scrap can cause in the cutting tool - work piece contact face trouble.

Uses does the cutting craft the components result is the engine bed uses the wet type processing components to be hotter than. Whether before you do allow them to survey in the open-air natural cooling? If processes newly the hot components put frequently to the turnover box, elevates the environment temperature, whether components full cooling and just right enough permission precision examination? Also has the handling side several dozens on hundred components to be able to operate the worker to increase the extra burden.

With many cutting tools/The work piece technical question same place, these latent questions need to state whether dryly adds the ability line. Luckily, has very many ways to elaborate these questions. For example, the compressed air was proven row of filings becomes the question in very many applications the situation to have the successful echo.

Another plan is called MQL (minimum lubrication) a technology, it replaces the traditional refrigerant by the application the quite few oil mists constitution. This is a recognition compromise plan, this kind of minimum technology can large scale reduce the refrigerant the headache matter, moreover the smooth finish which processes in many applications very is also good. This domain still had very many research to do, moreover the cutting tool company positively participated in such research was absolutely essential. If they will not do fall behind the competitor, will be at the disadvantageous position.

In the factory the special details design other perhaps better plan according to the world in. The manufacturing industry jobholders possibly still could ask why they do have to use recent development the technology to replace the refrigerant method diligently which the tradition already an experience number generation of person improved enhances, because implemented especially does the experiment and the defeat which the processing or the subarid processing produced possibly causes the higher short-term cutting tool cost. The concise answer is when the bit probably accounts for the model processing components cost 3%, the refrigerant cost (from purchases to maintenance, storage, processing) can account for the components cost 15%.

Perhaps does the dry processing is not all suits to each application, but above discusses likely other processing questions are same, needs from a wider operation, the environment and the commercial angle appraises. Will be able to help the cutting tool company which the customer will do this to have the competitive advantage, but these will not be able to provide unceasingly is in the passive position.

Cutting tool and nanotechnology

Can fiercely change the cutting tool industry the enchanting new domain is the miniature manufacture, or the processing small granule forms the product which needs. Must refer to is its here does not have about the cutting tool miniature manufacture first matter; Second must say the matter is it is not remote.

Why the miniature manufacture and are the cutting tool related. Because most main is the particle size smaller, the hard alloy toughness of material better also is more wear-resisting. (Some experts define with the nanometer level pellet for are smaller than 0.2 mu m, but other people persisted a nanometer pellet had to be smaller than the hard alloy tools prototype which 0.1 mu m) made already to complete and the test,It is said that wear resistant theatrically increase. The question is the nanometer level hard alloy pellet cannot depend on the smashing big material formation, they are certain through the smaller material constitution, but processes the molecular level granule is not easy and the economical matter.

外文资料翻译

切削加工新概念

现今的刀具公司再也不能只是制造和销售刀具，为了成功，他们必须与全球化制造趋势保持一致，通过提高效率、同客户合作来降低成本。在这个近乎瞬间的全球竞争的后NAFTA、后WTO时代，全世界的公司正对相同感觉作出更快、更轻、更便宜的反应。换句话说，他们制造的产品和零件包含能在高速下运转，由于成本的压力，最好、更轻而且要制造更便宜。取得这些目标的一个最佳途径是通过发展和应用新材料，但这些新的和改进的材料通常都难以加工。这种商业上的动力和技术上的困难的组合在汽车和航空工业尤其突出，并已成为有见识的刀具公司研发部门的首要驱动力。

例如，拿球墨铸铁来说，它已成为发动机零件和其它汽车、农用设备和机床工业上的零件的日益见的材料。这种合金提供较低的生产成本和良好的机械性能的组合。他们比钢材便宜，而比铸铁有更高的强度和韧性。但同时球墨铸铁非常耐磨，有快速磨坏刀具材料的倾向。这种耐磨性很大程度上受珠光体含量影响。某一已知球墨铸铁的珠光体含量越高，它的耐磨性越好，而且它的可加工性越差。另外，球墨铸铁的多孔性导致断续切削，这更加降低寿命。

可以预计，高硬度和高耐磨的切削材质需考虑球墨铸铁的高耐磨性。并且事实上材质包含极硬的TiC（碳化钛）或TiCN（碳氮化钛）的厚涂层在切削速度每分钟300米时加工球墨铸铁被证明通常是有效的。但是随着切削速度的增加，切屑/刀具结合面的温度也在增加。当发生这样的情况，TiC涂层倾向于和铁发生化学反应并软化，更多的压力作用在抗月牙洼磨损的涂层上。在这些条件下，希望有一种化学稳定性更好的涂层，如Al2O3（虽然在较低的速度下不如TiC硬或耐磨）。

化学稳定性比耐磨性更成为一个重要的表现性能分界的因素，速度和温度取决于被加工球墨铸铁的晶粒结构和性能。但是通常厚涂层的TiC或TiCN和仅有氧化物的较薄涂层是针对球墨铸铁应用的，因为今天大部分这类被加工材料的切削速度在每分钟150到335米之间。对于速度高于每分钟300米的应用，人们对这种材料是满意的。

为了使这个范围性能最优，山高研发和推出了针对球墨铸铁加工的材质TX150。这种材质有一个硬且抗变形的基体，对于加工球墨铸铁很理想。它的涂层由一层较厚的很耐磨的碳氮化钛和一层较薄的抗月牙洼磨损的氧化物涂层，顶面是一薄层TiN。这种涂层运用目前工艺水平的产生耐磨性和抗月牙洼磨损需要的CVD涂层的全部硬度而且韧性平滑性增加的中温化学气相沉积（MTCVD）工艺。基体/涂层的组合性能给予很高的抗塑性变形和刃口微崩能力，使之成为正常速度下加工球墨铸铁的理想材质。

涂层陶瓷也表现出能有效加工球墨铸铁。在过去，未涂层的韧性较好的诸如氮化硅和碳化硅纤维强化的氧化铝陶瓷应用受工件材料化学亲和性的限制。但是今天通过使用能抵抗切屑变形过程产生高热量的涂层刀具寿命已经显著增加。而某些早期这个领域的工件加工使用氧化铝涂层晶须强化陶瓷，今天的多数研究活动集中于TiN涂层氮化硅。这种涂层能显著拓宽韧性较好的陶瓷的应用范围。

切削加工时，工件的已加工表面是依靠切削工具和工件作相对运动来获得的。按表面形成方法，切削加工可分为刀尖轨迹法、成形刀具法、展成法三类。

刀尖轨迹法是依靠刀尖相对于工件表面的运动轨迹，来获得工件所要求的表面几何形状，如车削外圆、刨削平面、磨削外圆、用靠模车削成形面等，刀尖的运动轨迹取决于机床所提供的切削工具与工件的相对运动；成形刀具法简称成形法，是用与工件的最终表面轮廓相匹配的成形刀具，或成形砂轮等加工出成形面，如成形车削、成形铣削和成形磨削等，由于成形刀具的制造比较困难，因此一般只用于加工短的成形面；

展成法又称滚切法，是加工时切削工具与工件作相对展成运动，刀具和工件的瞬心线相互作纯滚动，两者之间保持确定的速比关系，所获得加工表面就是刀刃在这种运动中的包络面，齿轮加工中的滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等均属展成法加工。有些切削加工兼有刀尖轨迹法和成形刀具法的特点，如螺纹车削。

切削加工质量主要是指工件的加工精度和表面质量(包括表面粗糙度、残余应力和表面硬化)。随着技术的进步，切削加工的质量不断提高。18世纪后期，切削加工精度以毫米计；20世纪初，切削加工的精度最高已达0。01毫米；至50年代，切削加工精度已达微米级；70年代，切削加工精度又提高到0.1微米。

影响切削加工质量的主要因素有机床、刀具、夹具、工件毛坯、工艺方法和加工环境等方面。要提高切削加工质量，必须对上述各方面采取适当措施，如减小机床工作误差、正确选用切削工具、提高毛坯质量、合理安排工艺、改善环境条件等。

提高切削用量以提高材料切除率，是提高切削加工效率的基本途径。常用的高效切削加工方法有高速切削、强力切削、等离子弧加热切削和振动切削等。

削速度在45米／秒以上的切削称为高速磨削。采用高速切削(或磨削)既可提高效率，又可减小表面粗糙度。高速切削(或磨削)要求机床具有高转速、高刚度、大功率和抗振性好的工艺系统；要求刀具有合理的几何参数和方便的紧固方式，还需考虑安全可靠的断屑方法。

强力切削指大进给或大切深的切削加工，一般用于车削和磨削。强力车削的主要特点是车刀除主切削刃外，还有一个平行于工件已加工表面的副切削刃同时参与切削，故可把进给量比一般车削提高几倍甚至十几倍。与高速切削比较，强力切削的切削温度较低，刀具寿命较长，切削效率较高；缺点是加工表面较粗糙。强力切削时，径向切削力很大故不适于加工细长工件。

振动切削是沿刀具进给方向，附加低频或高频振动的切削加工，可以提高切削效率。低频振动切削具有很好的断屑效果，可不用断屑装置，使刀刃强度增加，切削时的总功率消耗比带有断屑装置的普通切削降低40％左右。高频振动切削也称超声波振动切削，有助于减小刀具与工件之间的摩擦，降低切削温度，减小刀具的粘着磨损，从而提高切削效率和加工表面质量，刀具寿命约可提高40％。

对木材、塑料、橡胶、玻璃、大理石、花岗石等非金属材料的切削加工，虽与金属材料的切削类似，但所用刀具、设备和切削用量等各有特点。

木材制品的切削加工主要在各种木工机床上进行，其方法主要有：锯切、刨切、车削、铣削、钻削和砂光等。

塑料的刚度比金属差，易弯曲变形，尤其是热塑性塑料导热性差，易升温软化。故切削塑料时，宜用高速钢或硬质合金刀具，选用小的进给量和高的切削速度，并用压缩空气冷却。若刀具锋利，角度合适，可产生带状切屑，易于带走热量。

玻璃(包括锗、硅等半导体材料)的硬度高而脆性大。对玻璃的切削加工常用切割、钻孔、研磨和抛光等方法。对厚度在三毫米以下的玻璃板，最简单的切割方法是用金刚石或其他坚硬物质，在玻璃表面手工刻划，利用刻痕处的应力集中，即可用手折断。

对大理石、花岗石和混凝土等坚硬材料的加工，主要用切割、车削、钻孔、刨削、研磨和抛光等方法。切割时可用圆锯片加磨料和水；外圆和端面可采用负前角的硬质合金车刀，以10～30米／分的切削速度车削；钻孔可用硬质合金钻头；大的石料平面可用硬质合金刨刀或滚切刨刀刨削；精密平滑的表面，可用三块互为基准对研的方法，或磨削和抛光的方法获得。

刀具在热强合金中的应用

航空加工也变化迅速。例如，镍基高温合金如几年前多数人未听说过的Rene88现在占到航空发动机制造使用总金属量的10~25%。对于这个有很好的表现和商业理由。例如，这些热强合金能增加发动机寿命而且允许较小的发动机工作在大飞机上，那将提高燃烧效率并降低运营成本。这些韧性好的材料也把费用呈现在刀具上。它们的耐热性导致刀尖上的温度更高，从而降低了刀具寿命。相似地，这些合金里的碳化物颗粒显著增加了摩擦，从而缩短刀具寿命。

作为这些条件改变的结果，曾经能很满意地加工很多钛合金和镍基合金的硬质合金材质C-2在应用到当今的合金时遭受切削刃的压碎和切削深度线处严重的沟槽磨损。但是用最新的细颗粒硬质合金能有效加工高温合金，刀具寿命得到提高，更重要的是提高在高温合金应用时的可靠性。细颗粒硬质合金有比传统硬质合金材质更高的压缩强度和硬度，只是在韧性方面增加少量的成本。而结果是在高温合金加工上比传统硬质合金抵抗常见失效模式更有效。

PVD（物理气相沉积）涂层也被证明有效加工高温合金。TiN（氮化钛）PVD涂层是最早使用的并仍然是最受欢迎的。最近，TiAlN（氮铝化钛）和TiCN（碳氮化钛）涂层也能很好使用。过去TiAlN涂层应用范围和TiN相比限制更多。但是当切削速度提高后它们是一个很好的选择，在那些应用提高生产率达40%。另一方面，在较低的切削速度下取决于涂层的表面工况TiAlN会导致积屑瘤、随后的微崩和沟槽磨损。

近来，用于高温合金应用的材质已经发展了，这些涂层由几层组合而成。大量的实验室和现场测试已经论证了这种组合和其它任何一种单一涂层相比在很宽范围的应用时很有效。因此针对高温合金应用的PVD复合涂层可能成为硬质合金新材质研发持续的焦点。和MTCVD涂层、涂层陶瓷集合在一起，它们有望成为更有效加工正在研发的新的更难加工工件材料的主要冲击力量。

干切削，包括冷却液在内的问题是刀具制造的科技和商业扩大产业化趋势的另一个领域。北美和欧洲严格冷却液管理的要求和最大的三家汽车制造商强制它们的核心供应商取得ISO14000认证（ISO9000的环境管理版本），这使得冷却液处理成本上升。对汽车公司和他们核心供应商来说明显受欢迎的反应之一是在特定的加工应用里完全免除冷却液的使用。这种干加工的新世界给刀具供应商提出了一系列挑战。

最近，已经出现了一些有关这个专题揭示速度、进给、涂层化学成分和其它参数的很充实的综合性很强的有用的技术文章。在这里我想集中论述在操作和商业含义上的汽车制造商的新“干加工观点”。

金属加工从业人员能很好理解有关冷却液使用的问题，但大多数不能理解有关除在刀具-工件接触面间技术挑战（例如排屑）之外的干加工问题。通常可以观察到流出的冷却液分散切屑，但压力超过3000磅/英寸2的高速冷却液也能帮助断屑，特别是软且连续的切屑会引起刀具-工件接触面上的麻烦。采用干切削工艺的零件的结果是机床比采用湿式加工零件的更热。你是否允许它们测量前在露天自然冷却？如果新加工的热零件经常放到周转箱，升高周围环境温度，是否零件充分冷却并正好足够允许精度检测？还有处置身边几十上百的零件会对操作工人增加额外负担。

同许多刀具/工件的技术问题一起，这些潜在的问题需要陈述是否干加工能行。幸运地，有很多途径阐述这些问题。例如，压缩空气被证明在很多应用里排屑成为问题的场合有成功的反响。

另一个方案是叫做MQL（最小量润滑）的技术，它由应用代替传统冷却液的相当少量油雾构成。这是一个公认的折中方案，这种最小量技术会大幅度减少冷却液的头疼事，而且在许多应用里加工出的光洁度也很好。这个领域仍然有很多研究在做，而且刀具公司积极参与这样的研究是绝对必要的。如果他们不做将落后于竞争对手，处于不利的地位。

根据世界上工厂内具体情况设计出别的也许更好的方案。制造业从业人员可能仍然会问为什么他们要努力使用新发展的技术代替传统的已经经历数代人改进提高的冷却液方法，尤其因为实施干加工或半干加工产生的试验和失败可能引起更高的短期刀具成本。简明的答案是当刀片大约占典型加工零件成本的3%时，冷却液的成本（从购买到维护、储存、处理）会占零件成本的15%。

干加工也许不是对每个应用都适合，但象上面讨论的其它加工问题一样，需要从更宽的操作、环境和商业角度来评价。能帮助客户这样做的刀具公司将有竞争优势，而那些不能提供的将不断处于被动地位。

刀具和纳米技术

一个能剧烈改变刀具工业的迷人的新领域是微型制造，或处理微小粒子形成所需的产品。要谈及的关于刀具微型制造的第一件事是它这里还没有；第二件要说的事是它并不遥远。

为什么微型制造和刀具相关。因为最主要的是颗粒尺寸越小，硬质合金材料韧性越好且更耐磨。用纳米级颗粒（一些专家定义为小于0.2μm，而其他人坚持纳米颗粒要小于0.1μm）制造的硬质合金刀具原型已经做好并测试,据称耐磨性戏剧性地增加。问题是纳米级的硬质合金颗粒不能靠粉碎较大的材料形成，它们一定得通过更小的材料构成，而处理分子级粒子还不是一件容易和经济的事情。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/063d5fcb26284b73f242336c1eb91a37f111329b.html