螺杆计算

根据经验假设压缩段末H3=（0.04～0.05）D H3=6

根据经验假设压缩比ε=3 H1=0.5{D-[D2-4εH3(D-H3)]1/2} H1=20.656mm 取H1=20mm

根据经验：螺距S=D=120mm 螺旋升角tanθ=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×cosθ W=104.813mm

螺楞法向宽度e=b×cosθ e=9.528mm

螺杆平均直径D=D-H1

—

—

D=100mm

螺旋根部升角θ1=25.534° 螺旋平均升角θ=20.903° 螺杆根径Df=D-2H1

—

Df=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=0.2

螺旋根部升角θ1=25.534°

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

=2×20/104.813×sin17.665°[0.2+(100/120）cot20.903°]+ sin17.665°[0.2+( 80/120)cot25.534°] ∴M=0.945

sinθ=[（1+K2-M2）1/2-K×M]/（1+K2）

=[（1+0.22-0.9452）1/2-0.2×0.945]/（1+0.22） 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

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—

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质量输送率Qg/n=Q/n×ρQg/n=1.485×10-4×1400 Qg/n=0.208Kg/ r n=20.032r/ min

输送段流速Vf=G/ρ[π/4（D

2

- Df2）-eH1/sinθ

—

]

Vf=（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Vb= G/ρ1 [π/4（D

2

- DR2）-eH3/sinθ

—

]

Vb=（250/3600）/2000[π/4（0. 122-0.1082）-0.009528×0.006/sin20.903] Vb=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ew=πNDWZFcosθ（P2-P1）/Ln(P2/P1)计算得19.24 ，23.24 ，26.49,29.83KW，），

能量消耗ew=πNDWZFcosθ（P2-P1）/Ln(P2/P1) 假设输送长度Z=6m

ew=3.142×（20.032/60）×0. 12×0.104813×6×0.3×cos4.623（1600000）/Ln5 ew=23.533KW

螺杆轴向压力Pa=（4.3059-3.094Lg△P）△P×A A=πD2/4

Pa=（4.3059-3.094×Lg2）2×3.142×0.122/4 Pa=0.076MN 螺杆压应力ζy= Pa/Ar Ar=πDf2/4

ζy=0.076/（3.142×0.082/4） ζy=15.185 MN/m2 Mn=99Nmax/nmax·η =99×23.533/20.032×0.95 Mn=10656.988N·m 剪应力η= Mn/（Wn×106） Wn=π·Df3/16

η=1065.988/[(3.142×0.083/16) ×106] η=105.993MN/m2 强度校核（ζ

221/2

y+4η）≤[ζ

]

（15.185+4×105.9932）1/2=212.529MN/m2≤[ζ] 刚度校核1167Mn（1+μ）/ED4≤[1]

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