2021斗式提升机的设计

斗式提升机的设计摘要近几十年来,由于有关斗式提升机的设计与计算方面的资料缺乏,给设计人员带来诸多不便。因此,笔者在此对该种设备的分类、用途、料斗的型式尺寸、装载系数、卸载方式、提升速度、小时运量和功率计算等作一系统介绍,供有关人员参考。由于TH250粉料提升机从动轴的密封结构设计不合理,导致使用一段时间后,密封处即出现石粉泄漏的现象,对生产产生了不利的影响。介绍了TH250的整体结构和斗链提升机电机驱动功率的确定方法,同时通过技术改造,设计出新型密封结构。经过工地检验,新结构能有效地解决从动轴密封这一难题。对斗式提升机运动学和受力情况进行了分析,并就物料和使用工况对提升机做了针对性的设计,此提升机应用于实际生产中,取得了良好效果。【关键词】：斗式提升机; 带式; 链式; 设计; 应用;ABSTRACTOver the years,the lack of information about the design and calculation of bucket elevators makes a lot of people to feel quite inconvenient.In the paper,the classification,purpose,type and size of the bucket,loading coefficients,unloading style,lifting velocity,transportation capacity per hour and calculation of power are introduced in detail,which offer reference for relevant technicians.The leakage of powder might occur on the sealing spot after a period of time on account of the unreasonable design of sealing structure of driven shaft of TH250 powder lifter,which is unfavourable for the production. The overall structure of TH250 and the way to determine the driving power of the motor of lifter are introduced. Meanwhile a new type of seal structure is designed through technical reform.The practice shows that the structure effectively solves the seal problem of driven shaft.A research on kinematics analysis and force anslysis of the pocket elevator is presented.According to the material and conditions,the improved design on the pocket elevator has been developed.The machine runs wellKey words：bucket elevator; belt type; chain type; design; applicatio; bucket-type lifter; seal; driven shaft; driving power;目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (1)第1.1节斗式提升机的发展历史 (1)第1.2节我国斗式提升机研究现状和发展趋势 (1)第1.3节斗式提升机的分类及特点 (2)第1.4节斗式提升机的工作原理及分析 (4)第1.5节斗式提升机的选型 (7)第1.6节斗式提升机的改进 (7)第二章设计方案拟定及分析 (9)第2.1节设计环境及提升机类型选取 (9)2.2节斗式提升机参数规格选定和计算 (9)2.3节方案设计 (11)2.4节工作过程分析及驱动结构简图 (13)第三章TH250斗式提升机主要参数确定及主要结构设计 (15)第3.1节提升机功率的计算 (15)第3.2节.电动机的选型 (16)第3.3节减速器的设计 (17)第3.4节驱动主轴设计 (42)第3.5节料斗的设计 (46)第3.6节链条设计及校核 (48)第3.7节驱动链轮的结构设计 (50)第3.8节张紧装置的设计 (51)第3.9节联轴器的选型 (52)第3.10节反转装置(逆止器)的选取 (53)第3.11节罩壳的设计 (53)第3.12节电气控制电路的设计 (54)第四章斗式提升机安装、使用说明、故障维修和维护 (57)第4.1节斗式提升机的安装、调试及运行 (57)第4.2节斗式提升机操作规程 (57)第4.3节斗式提升机故障处理 (58)第4.4节斗式提升机维护和保养 (59)设计总结 (60)参考文献 (61)第一章绪论第1.1节斗式提升机的发展历史斗式提升机是利用均匀固结于无端牵引构件上的一系列料斗，竖向提升物料的连续输送机械。适用于垂直输送粉状、粒状、及小块状的磨吸性较小的散状物料，如粮食、煤、水泥、碎矿石等。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皱形；17世纪中叶，斗式提升机开始应用于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。1868年，在英国出现了带式输送机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。斗式提升机就是输送机的其中一种。第1.2节我国斗式提升机研究现状和发展趋势1.2.1节我国斗式提升机研究现状我国斗式提升机的设计制造技术是在50年代由前苏联引进的，80年代，几乎没有大的发展。在此期间，虽各行业就使用中存在的一些问题也作过一些改进，如Z1型和钩头链式斗式提升机的设计等工作，但大都因为某些原因未能得到推广。自80年代以后，随着国家改革开放和经济发展的需要，一些大型及重点工程项目引了一定数量的斗式提升机的颁布JB 392685 及按此要求设计的TD、THHE TB系列的斗式提升机相继问世，是我国斗式提升机技术水平先前迈了一步，但与国际先进水平相比仍存在相当大的差距，尤其是板链式斗式提升机存在的差距更大一些。随着国民经济的发展运输机械行业在引进、吸收、消化了世界各国斗式提升机的最新技术，并结合我国实际情况，使得新材料、新工艺、新产品不断地出现。例如：由于自动焊接技术的出现，箱形结构的垂直输送机越来越受到人们的欢迎。由于计算机技术的推广应用，利用计算机进行辅助设计(CAD)和辅助制造(CAM)，使输送机的整体布置更趋优化，基本零件更加紧凑耐用。由于自控技术和数显技术的广泛普及，使运输机的控制和安全保护装置大为改善，保证了作业的安全性和可靠性。现在许多企业能够批量生产各种类型的输送机械，不仅满足了国内市场的需求，部分产品还打入了国际市场。1.2.2节提升机的发展趋势纵观世界各国运输机的发展现状，对今后的动向可归纳如下：(1)大型化第 1 页（共 69页）由于石油、化工、冶炼、制造、食品、啤酒、饮料、烟草、医药、家电等地工程规模越来越大型化，所以运输机运输物品的重量也越来越大，如码头的集装箱专用输送机的超大型结构件达1000t,目前世界上运输机重量最大的是3000t的斗式输送机。(2)重视“三化”，逐步采用国际标准所谓“三化”，是指运输机的标准化、系列化和通用化。贯彻“三化”可以缩短设计周期，保证产品制造质量，便于管理和提高经济效益。世界上许多国家，不仅重视产品的“三化”工作，而是非常注意采用国家标准。有的国家甚至废除本国标准直接采用国际标准，其目的是为了促进商品的国际交流。(3)实现产品的机电一体化机械产品需要更新换代。在当今计算机、自控技术和数显技术大发展的年代里，更新换代的重要标志是实现产品的机电一体化。在输送机械上应用计算机技术，可以提高作业性能。(4)人机工程学的应用输送机械一般应用在沉重和繁忙的、环境比较差得场合。为了减少人员的作业强度，保证持久旺盛的体力和注意力，应该根据人机工程学的理论，设计导动装置和人员辅助装置，改善振动与噪声的影响，防止废弃污染，使其符合健康规范的要求根据不同的输送要求、不同的输送产品，选择不同的最佳的工艺和运输设备，以使最少、最合理的投资，获得最佳的使用效果，使设备发挥最大的效率。第1.3节斗式提升机的分类及特点1.3.1节斗式提升机的分类斗式提升机作为一种常用的提升设备，在得到广泛的应用的同时，根据不同行业的要求也有着非常清楚地分类.1、按照其传动结构分类：(1).TD系列斗式提升机TD系列斗式提升机是一种国家标准的斗式提升机，该系列斗式提升机和D系列斗式提升机都是采用胶带传动来提升物料，两者没有本质的区别，D系列斗式提升机产品型号叫老且规格少。TD列类斗式提升机是在D系列斗式提升机的基础上经过产品改良而来的。其规格TD100、TD160、TD250、TD315、TD400、TD500、TD630、D800、D1000等型号，其中D160、D250、D315等型号为普遍采用的型号。(2).TH系列斗式提升机TH系列斗式提升机是一种常用的提升设备，该系列斗式提升机采用锻造环链作为传动部件，具有很强的机械强度，主要用于提升粉体和小颗粒及小第 2 页（共 69页）块状物料，区别于TD系列斗式提升机，其提升量更大、运转效率更高。其常用于较大比重物料的提升。(3).NE系列斗式提升机NE系列斗式提升机是一种新型的斗式提升机，其采用板链传动，区别于老型号TB系列板链斗式提升机，其命名方式采用提升量而非斗宽。如NE150是指提升量为150吨每小时而不是斗宽150。NE系列斗式提升机有着很高的提升效率，根据提升速度不同还分有NSE型号和高速板链斗式提升机。(4).TB系列斗式提升机TB系列斗式提升机是一种老型号的斗式提升机，其传动部分采用板链传动，现已经被相应的NE系列斗式提升机传品代替。(5).TG系列斗式提升机TG系列斗式提升机是一种加强型胶带斗式提升机，其区别于TD系列斗式提升机，TG系列斗式提升机采用钢丝胶带作为传动带，其具有更强的传动能力。该系列斗式提升机多被用于粮食的输送上，又常称为粮食专用斗式提升机。(6).其它型号斗式提升机常见的斗式提升机还有HL系列斗式提升机、GTD系列斗式提升机、GTH系列斗式提升机等，其均为上型号的不同叫法和演变形式。2、按牵引件分类：斗式提升机的牵引构件有环链、板链和胶带等几种。环链的结构和制造比较简单，与料斗的连接也很牢固，输送磨琢性大地的物料时，链条的磨损较小，但其自重较大。板链结构比较牢固，自重较轻，适用于提升量较大的提升机，但铰接接头易被磨损，胶带的结构比较简单，但不适宜输送磨琢性较大的物料，普通胶带物料温度不超过60 C，钢绳胶带允许物料温度达80 C，耐热胶带允许物料温度达120 C，环链、板链输送物料温度可达250 C。斗式提升机最广泛使用的是带式(TD)，环链式(TH)两种型式。用于输送散装水泥时大多采用深型料斗。如TD型带式斗式提升机采用离心式卸料或混合式卸料适用于堆积密度小于1.5t/m3的粉状、粒状物料。TH 环链斗式提升机采用混合式或重力式卸料用浅斗。3、按卸料方式分类：式提升机可分为:离心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三种形式。离心式卸料的斗速较快，适用于输送粉状、粒状、小块状等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速较慢，适用于输送块状的，比重较大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。第 3 页（共 69页）1.3.2节斗式提升机的特点：1. 提升范围广。对物料的种类，特性及块度要求少，不仅提升一般粉状，粒状和块状物料，而且可提升磨琢性状的物料。物料温度可达250 C。2.驱动功率小。采取流入式喂料，重力诱导式卸料，且采用密集型布置的大容量料斗输送。链速低提升量大。几乎无回料和挖料现象，因此无产功率小，所耗功率是链提升机的70% 。3.输送能力大。提升量范围15800m3/h 。4.使用寿命长。本机的设计保证物料在喂料，提升和卸料中不会撒落，减少了机械磨损，物料之间很少发生挤压和碰撞现象。输送链采用高强度耐磨链条，大大延长了链条和链斗的使用寿命。正常使用下，输送链使用寿命超过5年。5.密封性好，环境污染少。先进的设计原理，保证了整机的可靠性。6.操作，维护，维修方便，易损件少。7.机械尺寸小，机壳经折边和中间压凸，再经焊接，刚性好，外观漂亮。第1.4节斗式提升机的工作原理及分析1.4.1节斗式提升机的输送工作原理：料斗把物料从下面的储藏中舀起，随着输送带或链提升到顶部，绕过顶轮后向下翻转，斗式提升机将物料倾入接受槽内。带传动的斗式提升机的传动带一般采用橡胶带，装在下或上面的传动滚筒和上下面的改向滚筒上。链传动的斗式提升机一般装有两条平行的传动链，上或下面有一对传动链轮，下或上面是一对改向链轮。斗式提升机一般都装有机壳，以防止斗式提升机中粉尘飞扬。1.4.2节斗式提升机的主要部件斗式提升机的主要构件：驱动装置、料斗、牵引构件、壳体、改向轮（尾轮）、张紧装置、导向装置、加料口（入料口）和卸料口（出料口）。其中比较重要的设计点有驱动装置、料斗、牵引构件。(1)驱动装置：驱动装置有电动机、减速器、逆止器或制动器及联轴器组成，驱动主轴上装有滚筒或链轮。大提升高度的斗式提升机采用液压力偶合器，小提升高度时采用弹性联轴器。使用轴装式减速器可省去联轴器，简化安装工作，维修时方便。(2)料斗：料斗通常分为浅斗、深斗和有导向槽的尖棱面斗。浅斗前壁斜度大深度小，适用于运送潮湿的和流散性不良的物料。深斗前壁斜度小而深度大，第 4 页（共 69页）适用于运送干燥的流散性好的散粒物料。有导向侧边的夹角形料斗前面的的两导向侧边即为后面料斗的卸载导槽，它适用于运送沉重的块状物料及有磨损性的物料。散装水泥由于流动性好且干燥，用深斗较合适，卸载时，物料在料斗中得表面按对数螺纹分布，设计离心卸料的料斗时往往在料斗底部打若干个气孔，使物料卸料时有较高的填充量，并且卸料时更安全。(3)牵引构件：牵引构件为封闭的绕性构件，多为环链、板链或胶带。橡胶带：用螺钉和弹性垫片固接在带子口，带比斗宽3540mm。链条：单链条固接在料斗后壁上；双链与料斗两侧相连。(4)张紧装置：张紧装置有螺杆式于重锤式两种。带斗式提升机的张紧滚筒一般制成鼠笼式壳体，以防散料粘集于滚筒上。(5)机壳：斗式提升机可以采用整体机壳，也可上升分支和下降分支分别设置机壳，后者可防止两分支上下运动时在机壳空气扰动。在机壳上部设有收尘法兰和窥视孔。在底部设有料位指示，以便物料堆积时自动报警。胶带提升机还需设置防滑防偏监控及速度监测器等电子仪器，一保证斗式提升机的正常运行。1.4.3节斗式提升机的装载和卸载1、斗式提升机的装载斗式提升机的装载方式有两种：(1)掏取式.(图1.1)由料斗在物料中掏取装载。掏取式主要用于输送粉状、颗粒状、小块状的无磨琢性或半磨琢性的散状物料。由于在掏取物料时不会产生很大的阻力，所以允许的料斗在运行的速度较高，为0.8-2m/s;(2)流入式.(图1.2)图中物料直接流入料斗内。流入式用于输送大块状和磨琢性大的物料。料斗的布置很密，防止在料斗之间撒料。料斗的运行速度较低，一般不超过1m/s .2、斗式提升机的卸载斗式提升机的卸载方式有离心式、重力式及混合式三种。离心式卸料料斗的运行速度较高，通常取1.2-2m/s。如欲保持这种卸载必须正确选择驱动链轮的转速和直径，以及卸料口的位置。其优点是：在一定的料斗速度下驱动轮的尺寸为最小；卸料的位置较高，各料斗之间的距离可以减小，并可以提高卸料管的高度，当卸料高度一定时，提升机的高度就可以见实效；缺点是：料斗的填充系数较小，对所提升的物料由一定的要求，只适用于流动性好的粉状、粒状、小块状物料。重力式卸载适用于卸载块状、半磨琢性和磨琢性大地物料，料斗运行第 5 页（共 69页） 第 6 页 （共 69页） 速度为0.4-0.8m/s 左右，需配用带导向槽的料斗。其优点是：料斗装填良好，料斗尺寸与极距的大小无关。因此允许在较大的料斗运行速度下应用大容积的料斗；主要缺点是：物料抛出位置较低，故必须增加提升机机头的高度。物料在料斗的内壁之间被抛出去，这种卸料方式称为离心重力式卸料，也称混合式卸料。常用于卸载流动性不良的粉状物料及含水分的物料。料斗的运行速度范围为0.6-1m/s ，常用链条做牵引构件。 当料斗的直线运动变为旋转运动(料斗刚绕上驱动滚筒或链轮时)，料斗内物料的任一质点同时受到离心力F 和重力G=mg 的作用。其离心力F 和重力分别有下面两式求得：gr Gv r mv r F 222m = ， mg =G 式中：m 为料斗内物料的质量(kg)；w 为料斗内物料的重心运动角速度(rad/s)；v 为料斗内物料的重心运动的线速度(m/s)；r 为料斗内物料重心m 至卷筒中心O 的距离(即回转半径m)；g 为重力加速度(g=9.81m/s)。F 和G 两个合力的大小和方向都随着料斗的回转进程而改变。当料斗在任一位置上，合力的向量与垂线交与点P ，这个P 点叫作极点。极点至回转轴的中心点O 得距离叫作极距。从上(c)图可以看出：PmO 与mab 相似，所以 22/v gr r mv mg F G r h = 故 22v gr h =为常数，又因为 30r n v =代入前式，得h=895/n 2 式中：n 为驱动轴的转速(r/min)可见当一定时，h就一定，当n 增大时，h就减小，此时离心力大。反之，当n 减小时，h值增大，离心力减小。所以根据不同的转速n 和极距h值，将得到不同的卸料方式。设滚筒半径为r 2，料斗外缘半径r 1，为则有：(1)离心式卸料 当hr1时，即极点P处于料斗外缘的圆周之处时，重力大于离心力，物料作重力式卸载。这时物料沿斗壁内缘运动，它用于块状物料的下载。料斗的速度通常在v=0.60.8m/s之间，但需配用带有档边的料斗。第1.5节斗式提升机的选型作为常用的提升设备，斗式提升机的选用受到很多方面因素的制约，选错型号会给适用方带来不尽的麻烦。一般斗式提升机的选型取决于以下几个因素：1.物料的形态：物料是粉状还是颗粒状还是小块状。2.物料的物理性质：物料有没有吸附性或者粘稠度，是否含水。3.物料的比重：一般都是提升机参数都是针对堆积比重在1.6以下的物料设计和计算的，太大的物料比重需要进行牵引力和传动部分抗拉强度的计算。4.单位时间内的输送量。一般来说，物料的形态直接决定物料的卸料方式，常用规律为粉状物料采用离心抛射卸料、块状物料采用重力卸料，而卸料方式的不同决定斗式提升机的料斗的不同，离心抛谢卸料多采用浅斗和弧形斗，而重力卸料需采用深斗。斗式提升机所采用料斗不同则单位时间内提升的物料输送量是不一样的。斗式提升机最终是取决于料斗形式、斗速、物料比重、物料性质、料斗数量的一个综合参数。第1.6节斗式提升机的改进斗式提升机作为一种应用极为广泛的垂直输送设备，已经广泛应用于粮食、饲料及种子加工业。但是在使用中也出现了一些问题，为使其工作性能和可靠性增强，对其进行了改进。1.在斗式提升机头部和底部应设有吸风管和通风口，以保证斗式提升机第 7 页（共 69页）