螺杆计算

根据经验假设压缩段末H 3=（0.04～0.05）D

H 3=6

根据经验假设压缩比ε=3

H 1=0.5{D-[D 2-4εH 3(D-H 3)]1/2}

H 1=20.656mm

取H 1=20mm

根据经验：螺距S=D=120mm

螺旋升角tan θ=S/πD

θ=17.665°

根据经验：螺棱宽b=（0.08～0.12）D

b=10mm

螺槽宽B=S-b

B=110mm

螺槽法向宽度W=B ×cos θ

W=104.813mm

螺楞法向宽度e=b ×cos θ

e=9.528mm

螺杆平均直径D —=D-H 1

D —=100mm

螺旋根部升角θ1=25.534°

螺旋平均升角θ—

=20.903°

螺杆根径D f =D-2H 1

D f=80mm

根据经验：摩擦系数f=0.3

K=D—/D×（sinθ—+fcosθ—）/（cosθ—－f sinθ—）

=100/120×（sin20.903°+0.3×cos20.903°）/（cos20.903－0.3×sin20.903°）

∴K=0.642

螺旋根部升角θ1=25.534°

M=2H1/W×sinθ[K+（D—/D）cotθ—]+ sinθ[K+( D f/D)cotθ1]

=2×20/104.813×sin17.665°[0.642+(100/120）cot20.903°]+ sin17.665°[0.642+( 80/120)cot25.534°]

∴M=0.945

sinθ=[（1+K2-M2）1/2-K×M]/（1+K2）

=[（1+0.6422-0.9452）1/2-0.642×0.945]/（1+0.6422）

sinθ=0.081

θ=4.623°

间隙δ=0.15H3

δ=1 mm

Q/n=π2DH1（D-H1）×tanθ×tanθ/ （tanθ+ tanθ）[W/（W+ε）] =π2×0.12×0.02×（0.12-0.02）×tan17.665×tan4.623/

（tan17.665+ tan4.623）[104.813/（104.813+3）]

Q/n=1.485×10-4 m3/r

密度ρ=1400Kg/ m3

质量输送率Q g/n=Q/n×ρ

Q g/n=1.485×10-4×1400

Q g/n=0.208Kg/ r

n=20.032r/ min

输送段流速V f=G/ρ[π/4（D2- D f2）-eH1/sinθ—]

V f=（250/3600）/1400[π/4（0. 122-0.082）-0.009528×0.02/sin20.903] =0.0086m/s

假设压缩段密度ρ1=2000Kg/ m3

压缩段流速V b= G/ρ1 [π/4（D2- D R2）-eH3/sinθ—]

V b=（250/3600）/2000[π/4（0. 122-0.1082）-0.009528×0.006/sin20.903] V b=0.017 m/s

假设加料段入口压力P1=0.4MPa

压缩段出口压力P2=2.0MPa（P2=1.5, 2.0 ,2.5 ,3.0MPa时，根据公式e w=πNDWZFcosθ（P2-P1）/Ln(P2/P1)计算得19.24 ，23.24 ，

26.49,29.83KW，），

能量消耗e w=πNDWZFcosθ（P2-P1）/Ln(P2/P1)

假设输送长度Z=6m

e w=3.142×（20.032/60）×0. 12×0.104813×6×0.3×cos4.623（1600000）/Ln5

e w=23.533KW

螺杆轴向压力P a=（4.3059-3.094Lg△P）△P×A

A=πD2/4

P a=（4.3059-3.094×Lg2）2×3.142×0.122/4

P a=0.076MN

螺杆压应力ζy= P a/A r

A r=πD f2/4

ζy=0.076/（3.142×0.082/4）

ζy=15.185 MN/m2

M n=9549N max/n max·η

=9549×23.533/20.032×0.95

M n=10656.988N·m

剪应力η= M n/（W n×106）

W n=π·D f3/16

η=1065.988/[(3.142×0.083/16) ×106]

η=105.993MN/m2

强度校核（ζy2+4η2）1/2≤[ζ]

（15.185+4×105.9932）1/2=212.529MN/m2≤[ζ]

刚度校核1167M n（1+μ）/ED4≤[1]

1167×10656.988×（1+0.3）/200×109×0.124=0.390≤[1]