毕业设计（论文）-TH型环链斗式提升机设计

本科毕业论文（设计） TH型环链斗式提升机设计 学 院小三号黑体居中（下同）专 业学 号学生姓名指导教师提交日期年 月 日诚信承 诺 书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业论文(设计)中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。毕业论文（设计）作者签名：年月日摘 要本次设计是TH型环链斗式提升机设计的设计。在这里主要包括:机架系统的设计、传动系统的设计、调整机构系统的设计。这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递减速器上，然后联轴器带动小带轮带动大带轮，从而带动整机运动，TH型环链斗式提升机更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本论文研究内容：(1) TH型环链斗式提升机总体结构设计。(2) TH型环链斗式提升机工作性能分析。(3)电动机的选择。(4) TH型环链斗式提升机的传动系统、执行部件设计。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。(6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词：TH型环链斗式提升机， 减速器，传动系统，带轮 全套图纸加扣 3346389411或301225058233ABSTRACTThis design is the TH-ring chain bucket elevator design design. Here include: the rack system design, transmission design, system design adjustment mechanism. The graduation of the basic skills of design work training to improve the analysis and the ability to solve technical problems and provide general mechanical design to create a certain condition.The whole structure is mainly transmitted through the generation of power from the electric motor power coupling would be required on the gear unit and coupling drive pulley small pulley driven by large, so as to drive the whole movement, TH-type bucket elevator chain show more its advantages, has broad development prospects.Contents of this paper:(1) TH-type bucket elevator chain overall structural design.(2) TH-type bucket elevator chain performance analysis.(3) Select the motor.(4) TH-ring chain bucket elevator drive system, the implementation of part design.(5) Calculation of design parts design analysis and verification.(6) to draw the whole assembly drawings and assembly drawings and important parts of the design part of the part drawing.Key Words：TH-type bucket elevator chain, reducer, transmission, wheels目 录第1章 绪论11.1 斗式提升机概述11.2 斗式提升机分类11.3 斗式提升机的发展情况51.4 斗式提升机的生产情况61.5 国内生产的斗式提升机91.6 课题的研究意义9第2章 TH型环链斗式提升机方案设计112.1 斗式提升机构造形式和主要性能112.2 方案比较及选择142.3 方案确定152.4 斗式提升机参数设计152.4.1 输送量152.4.2 料斗的计算162.4.3传动轮直径172.4.4 各点张力的计算182.4.5 驱动轴上的圆周力的计算192.4.6 驱动功率计算202.5 驱动装置选型212.6 驱动轴设计及附件的选择222.6.1 轴的结构设计222.6.2 轴的强度校核计算232.6.3 轴承选用252.6.4 驱动链轮键的设计校核262.6.5 联轴器的选择272.6.6 驱动链轮的结构设计28第3章 TH型斗式提升机主要结构设计293.1 头部罩壳的选材及连接293.2 中部区段的设计选材293.3 料斗与环链的设计303.4 逆止器的设计30结 论31参考文献32致 谢33第1章 绪论1.1 斗式提升机概述斗式提升机,也叫斗提机,用于垂直或 倾斜时输送粉状、颗粒状及小块状物料。它的优点是:横断面上的外形尺寸较小, 可使输送系统布置紧凑;提升高度大;有良好的密封性等。缺点是:对过载的敏感 性大;料斗和牵引构件较易损坏。 斗提机提升物料的高度可达30 米,一般常用范围为320 米。输送能力在 300 吨/时以下。一般情况下多用垂直式斗提机,当垂直式斗提机不能满足工艺要 求时,才采用倾斜式斗提机。由于倾斜式斗提机的牵引构件在垂度过大时需增设 支承牵引构件的装置,而使结构复杂,因此一般很少采用倾斜式斗提机。 1.2 斗式提升机分类斗式提升机的分类方法很多,一般为:(1)按安装方式不同,可分为垂直式、倾斜式;(2)按卸载特性不同,可分为离心式、离心-重力式、重力式;(3)按装载特性 不同,可分为掏取式、流入式;(4)按牵引构件型式不同,可分为带式、链式;(5) 按料斗形式的不同,可分为深斗式、浅斗式、鳞斗式(三角斗或梯形斗)式。 目前国内常用的斗提机均为垂直式,有D 型、HL 型、PL ZL型四种 型式。1、按牵引方式斗提机按牵引形式主要分为胶带式、圆环链式和板链式等几种。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大的物料，普通胶带物料温度不超过60C，钢绳胶带允许物料温度达80C，耐热胶带允许物料温度达120C，环链、板链输送物料的温度可达250C。斗提机最广泛使用的是带式(TD)，环链式(TH型环链斗式提升机)两种型式。用于输送散装水泥时大多采用深型料斗。如TD型带式斗提机采用离心式卸料或混合式卸料适用于堆积密度小于15tm3的粉状、粒状物料。TH型环链斗式提升机环链斗提机采用混合式或重力式卸料用于输送堆和密度小于15tm3的粉状、粒状物料。2、按卸载方式斗式提升机可分为：离心式卸料、重力式卸料、和混合式卸料等三种形式。（1）离心式卸料：由于离心力大于重力，所以料斗内的物料向料斗的外边缘移动并从外边缘抛出料斗，这种卸料方式即为离心式卸料。离心式卸料适用于输送干燥和流动性好的粉末状、小颗粒状物料，料斗的运行速度较高，一般取v=1m/s3.5m/s，可以选用深形斗或组合形料斗。（2）重力式卸料：由于重力大于离心力，所以料斗内的物料向料斗的内边缘移动并向下卸出料斗，这种卸料方式即为重力式卸料。重力式卸料适用于输送堆积密度较大、磨琢性大的物料，料斗的运行速度较低，一般取v=0.4m/s0.8m/s，可以采用深形斗或密集布置的角形斗。（3）混合式卸料：料斗内的物料部分按重力式卸料，部分按离心式卸料，物料从料斗中的整个物料表面倾卸倒出，。混合式卸料方式适用于输送潮湿、流动性差的粉末或小颗粒物料。料斗的运行速度为中速，一般取v=0.6m/s1.5m/s，可以采用浅形料斗。为了便于物料卸空，对于采用料斗侧壁和链条相连的链斗式提升机，可以在提升机头部设置改向链轮，使物料在重力作用下卸空。图1.1 a)重力式；b) 离心式；c)混合式表1.1 卸料特性表下图是几种不同卸料方式的卸载情况。其中图a）和图b）为离心式卸料，图a）的极距h与传动轮半径之比为0.23，图b）的极距h与传动轮半径之比为0.72.从图a）和图b）两图可以看出，料斗开始作回转运动时并没有立即抛料，转过1520时开始有物料抛出。物料从料斗的外边缘被抛出时很分散的。图c）为混合式与重力式卸料的过渡形式，其被距与外接圆半径之比为1，其特点是接近重力式卸料。图d）为重力式卸料，其极距h与外接圆半径之比为2.其卸料特点是物料在绕过传动轮最高点以后才比较集中地从料斗中卸出。图1.2 a）离心式；b）离心式；c）混合式；d）重力式3、按装载方式将物料装入斗式提升机料斗的方法有挖取发和装入法两种。采取哪种装料方法主要取决于物料的物理特性。1）挖取法：料斗在牵引构件的牵引下，从料堆中直接挖取物料。当输送粉状或小颗粒状松散物料时，由于挖取阻力小，可采用挖取法。用该法装料的斗式提升机进料口的高度比较低，装料时，料斗埋入物料层越深，装料越满，消耗的动力也越多。为了防止斗式提升机过载，料斗的埋入深度不宜过大，一般物料面高度应低于拉紧轮中心。采用挖取法装料的斗式提升机的进料口可设置在有载分支侧或无载分支侧，工艺布置比较灵活。图1.3 挖取法装料2）装入法：物料经过斗式提升机的进料口直接流入料斗的方法称为装入法。当输送粒度较大，磨琢性打的物料时，应采用装入法装料。采用装入法装料的斗式提升机的进料口较高，料斗布置较密，进料口必须设置在有载分支侧，料斗的运行速度不宜过高，以减小物料与料斗的相对速度，由于进料口较高，延长了装料区段长度和时间，料斗的充填率亦能得到良好的保证，同时可减少物料掉入提升机底部而引起的运行阻力。 图1.4 装入法装料它们的主要特征、用途及型号如下: 型斗提机的结构特征是采用胶带作为牵引构件,卸载特性是间断布置料斗,快速离心卸料,适用输送物料为粉状、颗粒状、小块状的无磨琢性或半磨琢 性的散状物料,如:煤、砂、焦末、水泥、碎矿石等,其适应温度不得超过 60C。 如采用耐热橡胶带,允许150C,型号有D160 型、D250 型、D350 型、D450 提升高度约在430米范围内。HL型斗提机采用锻造的环形链条作为牵引构件,卸 载特性为间断布置料斗,快速离心卸载,是适用输送粉状、颗粒状及小块状的无磨 琢性的物料,如:软煤、水泥、石块、砂、粘土等。且允许输送温度较高的物料。 它的型号有HL300、HL400。约在4.530 米范围内提升。PL 型斗提机采用板式套 筒滚子链条作为牵引构件,它连续布置料斗,慢速重力卸载,适用输送块状、比重 较大、磨琢性的物料,如:硬煤、碎石、矿石、卵石;易碎物料,如:焦炭、木炭等。 被输送物料的温度在250C 以下,型号有PL250、PL350、PL450。提升高度约在530 米范围内。ZL 型斗提机采用铸造链条作为牵引构件,连续布置料斗,慢速重力卸 载。适用输送块状和粉状物料,如:矿石、石灰石、水泥、碎石、卵石、白灰、煤 等。被输送物料的温度在300C 以下,型号有ZL25、ZL35、ZL45、ZL160。提升高 度约在829 米范围内。 斗式提升机的安装要求是:1、斗提机下部区段的支承面,必须保证座落在 基础的水平面上。2、斗提机的上部驱动轴和下部张紧轴应在同一垂直平面内, 并且两轴心线均应与水平面平行。3、中间机壳的法兰连接处,不得有显著的错位。 法兰间可垫入石棉垫或防水粗帆布,以保证密封。4、斗提机的下部区段、中间机 壳和上部区段的中心线应在同一垂直线上,在垂直度偏差在 毫米,总高的累积偏差不允许超过8毫米。5、料斗在牵引构件上的位置应正 确,并紧固可靠。在运行中,不应有偏斜和碰撞机壳的现象发生。6、斗提机偏向 半的安装装置,必须符合图纸要求。7、螺旋拉紧装置调整好后,应使牵引构件具 有均匀的、正常运行所必需的张紧力。为了使在运行中有足够的拉紧行程,余下 的拉紧行程应不少于全行程的50%。8、减速器高速轴的轴线与电动机的轴线,应 相互平行并在同一水平线内;低速轴的轴线与斗提机驱动轴的轴线,应在同一水 平线上,其最大平行偏移量不得超过0.2 毫米,最大轴线交角不得超过40。9、斗 提机应安装起吊设备,起重量不小于2 吨。起重机的轨底与驱动轴中心线的距离 22.2米。对于 D160、D250 米;对于D350、D450、HL300、HL400 斗提机取2.2 米。10、斗提机的中部应有防止偏移的中间支承装置。支承点的间 距不大于8 米,最上面的支承点应尽量靠近头部。 斗提机作为输送机的一种,有其较早的根源。输送机是在一定的线路上连 续输送物料的物料搬运机械,又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直 输送,也可组成空间输送线路,输送线路一般是固定的。输送机输送能力大,运距 长,还可在输送过程中同时完成若干工艺操作,所以应用十分广泛。 1.3 斗式提升机的发展情况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。 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。 输送机一般按有无牵引件来进行分类。 具有牵引件的输送机一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、 改向装置和支承件等。牵引件用以传递牵引力,可采用输送带、牵引链或钢丝绳; 承载构件用以承放物料,有料斗、托架或吊具等;驱动装置给输送机以动力,一般 由电动机、减速器和制动器停止器等组成;张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种, 可使牵引件保持一定的张力和垂度,以保证输送机正常运转;支承件用以承托牵 引件或承载构件,可采用托辊、滚轮等。 具有牵引件的输送机的结构特点是:被运送物料装在与牵引件连结在一 起的承载构件内,或直接装在牵引件如输送带上,牵引件绕过各滚筒或链轮首尾 相连,形成包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路,利用 牵引件的连续运动输送物料。 这类的输送机种类繁多,主要有带式输送机、板式输送机、小车式输送机、 自动扶梯、自动人行道、刮板输送机、埋刮板输送机、斗式输送机、斗式提升机、 悬挂输送机和架空索道等。 没有牵引件的输送机的结构组成各不相同,用来输送物料的工作构件亦 不相同。它们的结构特点是:利用工作构件的旋转运动或往复运动,或利用介质在 管道中的流动使物料向前输送。例如,辊子输送机的工作构件为一系列辊子,辊子 作旋转运动以输送物料;螺旋输送机的工作构件为螺旋,螺旋在料槽中作旋转运 动以沿料槽推送物料;振动输送机的工作构件为料槽,料槽作往复运动以输送置 于其中的物料等。 未来输送机的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低 能量消耗、减少污染等方面发展。 大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输 送装置的长度已达440 公里以上,带式输送机的单机长度已近15 公里,并已出现 由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。不少国家正在探索长距离、大运 量连续输送物料的更完善的输送机结构。 扩大输送机的使用范围,是指发展能在高温、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 输送机。 1.4 斗式提升机的生产情况斗式提升机的结构和技术性能大家都很熟悉,虽然各生产厂家和使用单 位根据各自的特点,对其结构和工作参数进行了一些调整,但工作原理依然是通 过输送带连接的畚斗将物料提升后,利用重力或离心力将其抛出,来实现提升物 料的目的。因此,斗式提升机性能的好坏,除了与其运动参数和结构形式有关外, 还与提升带和畚斗的特性有关。畚斗磨损,物料回流及提升带延伸,打滑,跑偏及 受潮腐坏等现象,都严重地影响着提升机的正常工作。我国传统的斗式提升机大 多采用的是全棉帆布胶带和钢制畚斗,这些材料的理化性能和制作方式,限制了 其很难改变提升机的上述弊病。因此,多年来,我们的设备制造者都仅在提升机的 结构形式、运动参数和抛料方式上进行着完善和改进。 随着科学技术的不断发 展,各种新材料、新技术应运而生,早在20 世纪80 年代中期,我国就开始研制新 型塑料畚斗和增强型提升带。现在该技术已经成熟并被广泛应用。这些新材料、 新技术应用于斗式提升机中,极大地改善了提升机的工作性能,取得了很好的经 济效益。 塑料畚斗的理化性能和应用特点塑料畚斗的理化性能 高强度塑料畚斗是采用改性超高分子量聚合物注塑而成的,它具有高耐 磨、高韧性、耐腐蚀、低温性能好等诸多优点,是目前用于粮食谷物类提升性价 比较好的材料。 塑料畚斗的应用特点 自重轻,降低了提升机的能耗塑料畚斗的重量 仅是同类钢质畚斗的 1/5,因此,能大大降低提升机的能耗,同时可延长畚斗带的 使用寿命。据江苏扬州麦粉厂进行的塑料畚斗与钢畚斗的对比实验反映,塑料畚 斗可降低提升机电耗30%左右。 模塑成型,避免了因筒内零件损坏造成的故 障钢制畚斗都是数片材料焊制而成,偶然出现的脱焊,掉片和棱角凸出都将产生 挂坏筒内零件的故障。而塑料畚斗是模注成型,且各棱边都有很好的韧性,不会产 生运行中的掉斗、硬挂及其他异常现象。 耐磨性好,使用寿命高于钢制畚斗 磨损是畚斗的主要失效形式之一。现在的塑料畚斗都很重视这一问题,在其原料 的配方中,有独特的耐磨配料,专业厂家生产的合格产品,还要经过当地质量监督 检验站的检测并出具试验报告。好的塑料畚斗的耐磨性能能够达到A3 钢的75%, 由于塑料畚斗的厚度一般是钢质畚斗的 倍,因此理论上,塑料畚斗的使用寿命应是钢质畚斗的2 倍以上。通过我们多年的使用证明:好的塑料畚斗的耐磨性能 确实要强于钢质畚斗。 柔韧性好,不损伤颗粒物料塑料畚斗因其独特的柔韧性,可大大降低被 提升物料的破损率。特别是在大米加工厂中,往往需要多道提升,因此,由提升机 产生的碎米,在全部碾米工艺中占有相当大的比例。在原粮增碎方面,采用塑料畚 斗的提升机,要比钢质畚斗降低80%。 耐腐蚀,低温性好,尤其适用于潮湿、 高寒温环境和间断使用由于塑料畚斗是非金属材料,耐腐蚀能力强,低温性能好, 特别适合在高水分、高寒温的环境下工作,克服了钢质畚斗在高水分、高糠粉、 高温差的环境中,极易产生的结疤、生锈、水汽和腐烂的现象。且在运行过程中, 不会因摩擦碰撞产生火花,起到了防止粉尘爆炸的作用。 聚酯增强提升带的理化性能和特点聚酯增强提升带的理化性能聚酯增强提升带是采用 PP200 型聚酯浸胶帆 布作骨架,表面贴合高耐磨橡胶材料硫化而成。 聚酯增强提升带的特点 延伸率低,畚斗带不会伸长传统的平胶带由于其延伸率太高,整条畚斗 带极易变形伸长,需要经常紧带或调整,工作稳定性很差。采用聚酯增强提升带后, 带长基本不需调整,使皮带跑偏,打滑的现象大为减少,提高了提升机运行平稳的 能力。 拉伸强度高由于聚酯增强提升带的拉伸强度是普通平胶带的 此,它能承受较大的动负荷,能提高斗式提升机的提升高度和产量,不会产生因过载变形太大而拉坏胶带的现象。 摩擦系数大,不会失速打滑聚酯增强提升带的表面,做成了 种状态,其中一面是带布纹的毛面,有极大的摩擦系数,与传动轮贴合得很好,即使在畚斗 带张得不太紧的情况下,也不会打滑,造成畚斗失速而影响产量。 适应潮潮湿的性能好,带子不会腐坏各种提升带表面的橡胶层都比较 薄,普通平胶带经多次弯曲和磨损后,里面的棉布层极易吸收水分,再加上提升机 内的通风状况不好,使棉布胶带易腐烂损坏。而聚酯增强提升带的湿强力高,适合 提升高水分粮食和在温差很大极易产生潮气的环境中使用。 自重轻,柔软性好,适合频繁弯折,寿命长聚酯增强提升带因拉伸强度 高,延伸率小,故能使畚斗带做得很薄,获得了极好的柔软性,能在较小直径的传 动轮上频繁弯折,耐疲劳,耐冲击,剥离强度大,寿命比普通胶带长得多。由于斗式 提升机采用了这些新技术、新材料,使得提升机的性能得到了巨大的改善。当然, 运动参数低速和卸料方式滑动的改变,在某些方面也会对特定条件下的物料输送 产生影响。但塑料畚斗和聚酯增强提升带的应用,确实是当今畚斗和提升带的发 展方向。 斗式提升机现存不足及改进设计方案目前多数厂家生产的斗式提升 机虽然各有特点,但主要结构和设计思路基本相同,这些机器在实际使用中,机座 存料和机内残留料一直是影响产品质量波动的一个主要因素。通过对现机型不足 处的分析,笔者提出一种新的设计方案,以求新机型功能更加完善。 现机型存在的不足 目前机座底至提升机畚斗最低进料点之间有一个 较大的空间,工作中,这一空间必须由最先进入的物料充填,这个充填量并不小, 对于频繁更换物料品种的斗提机,一般企业都 不可能每天数次的不间断的人工清理机内残留物料,一是非生产时间占用比重太 大;二是工人劳动强度太大,再则大量清理出来的物料处理起来也不太方便。 由于机座有皮带张紧机构,所以部件相对移动处如果密封不良,就会造成粉尘外泄,污染环境。且由于尾轮轴在调整时与进料口的相对尺寸不断变化,稍不注意, 这一变量参数的变动会造成进料不畅的现象,引起前端输送设备堵机故障。如 果品种更换时不能停机彻底清理机内运动中的残留物,那么交叉污染是不可避免 的。为了尽可能减少残留物有时不得不用较长的时间进行空机运转,这样除了能 耗损失外,也使得生产效率低下。笔者曾做过一项测试,即在提升机停止进料并提 完后,空机运行5min,在出料口接料15mm,则还可接出残留物料10kg-15kg。 改进设计方案 随着现代工业技术的飞速发展,斗提机皮带已逐步由 原来的棉织物基材改进为聚酯纤维基材和尼龙片基皮带,这两种基材的优点除了 寿命长外,其长度方向的伸长变形量也相当的小,这就使过去斗提机日常保养的 一项主要工作?检查调整皮带张紧力,显得不适用了。从近几年实际使用的情况 看,斗提机在头尾轮复胶且正常使用的情况下,一年调整一次皮带张力就足够了, 因此为了一年一次的调整而设计皮带张紧机构就显得费用支出不太合理一年一 次的调整,人工收紧剪短皮带即可。如取消张紧机构,可简化机座,减少粉尘污染 在机座取消张紧机构后,尾轮轴线与机座底面的尺寸就固定下来,这时将原斜插入式的活动底壳拆去而改为一固定的圆弧底壳,该圆弧半径约大于尾轮轴 心到畚斗距轴心距离最大点,且圆弧最低点离畚斗的间隙在保证以下设计要求时 应尽可能小。通过这一改进,可将空间充填物的量减至一个很小的值。 将圆弧底最低点向上切去一段弦高,需保证切面距畚斗一安全距离,使 底部出现一个长方形的下料窗口,长度等于机座内腔宽度,宽度约为 120mm,在此 窗口下设计安装一个阶梯形,上台阶为一平面,下台阶为一活动抽屉的气动组合 清料闸门机构。正常工作时气缸推动闸门前移,上台阶闸门平面紧贴长方形窗口, 工艺上要求保证密封良好,当斗提机需换提新的物料时,首先斗提机空运转一较 短时间,然后停机,此时机内残留物料会落入机座底部,此时启动气缸后移,闸门 上台阶工作平面离开落料窗而下台阶活动抽屉部分进入落料窗下,机座内残留物 落入抽屉内,气缸再次前移,重新关闭落料窗而活动抽屉移出机座外,由人工分类 倒出内存物。至此,完成一次物料清理工作,斗提机重新启动运送新的物料。 经以上改进设计,与原机座相比费用增加不大,取消张紧机构可节约一部分费用,但却明显减少了影响质量的因素,同时也减少了工人的劳动强度,使斗式提升机 更趋于合理化。1.5 国内生产的斗式提升机目前国内生产的带斗式提升机的输送量可达1543。换链斗式提升机的最大输送量可达1134。斗式提升机用于垂直或倾斜时输送粉状、颗粒状及小块状物料。斗式提升机的优点是：横断面上的外形尺寸较小，可使输送系统布置紧凑，提升高度达，有良好的密封性等；缺点是：对过载的敏感性打，料斗和牵引构件易损坏。而且其提升物料的高度可达80m（如TDG型），一般常用范围小于40m。大多数时候采用垂直式斗式提升机，当垂直式不能满足特殊工艺要求时，才采用倾斜式提升机。由于倾斜式斗式提升机的牵引构件在垂度过大时需增设支承牵引构件的装置，而使结构复杂，因此很少采用倾斜式斗提机。在现代的工农业生产中，机械化程度，决定了生产效率和经济效益。斗式提升机的应用，提高了机械化程度，降低了劳动强度，取得了良好的经济效益和社会效益，促进了生产力的迅速发展，节约的人类在工作中所需的人力、物力和时间等等；也在一定程度上保证的生产安全，提高经济效益。提升机，是通过改变势能进行运输的大型机械设备，如矿井提升机、过坝提升机等。适用于低处往高处提升，供应物料通过振动台投入料斗后机器自动连续运转向上运送。而斗式提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长显著优点，极其适于输送粉状，粒状及小块状的无磨琢性及磨琢性小的物料，如：煤、水泥、石块、砂、粘土、矿石等，由于提升机的牵引机构是环行链条，因此允许输送温度温度不超过250 的材料，结构比较简单，能在垂直方向或倾角较小范围内运输物料而横断面尺寸小，占地面积小，能在全封闭罩壳内运行工作，不扬灰尘，避免污染环境，必要时还可以把斗式提升机底部插入料堆中自行取料，也有一些缺点，例如过载的敏感性大，必须均匀给料，料斗和牵引构件较易破坏。机内较易形成粉尘爆炸的条件，斗和皮带容易磨损，被输送的物料受到一定的限制，只适宜输送粉末和中小块状的物体。一般类型的提升机输送高度可达40米，TG型最高可达80米。1.6 课题的研究意义斗式提升机是一种被普通采用的垂直输送设备, 用于运送各种散状和碎块物料，例如水泥，沙，土煤，粮食等，并广泛地应用于建材、电力、冶金、机械、化工、轻工、有色金属、粮食等各工业部门。斗式提升机可以提升的高度位530米，一般常用范围为1220米，输送能力在30t/h以下。一般情况下都采用垂直斗式提升机，当垂直斗式提升机不能满足工艺要求时，才采用倾斜式斗式提升机。由于倾斜式斗式提升机的牵引构件在垂度过大时需增设支承牵引构件的装置，而使结构变的复杂。因此，一般很少采用倾斜式斗式提升机。直到近来，斗式提升机的大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。目前，我国生产的通用斗式提升机，驱动链轮大都是槽形轮，靠摩擦带传动。尤其原HL型提升机的传动链轮和拉紧链轮均为整体式，一旦链轮磨损，整只链轮全部报废，不但维修时间长，费用高，而且造成很大浪费。国内引进的高效斗提机和芜湖起重运输机器厂等企业90 年代初研制开发的TH型环链斗式提升机G 型高效斗提机使圆环链式和胶带式斗提机的技术水平达到或接近国际先进水平, 但由于配套件等方面存在的一些问题, 使斗提机的设计先进性能不能充分发挥, 也制约了斗提机技术水平的进一步提高, 现在各厂对单机生产能力要求越来越高，以往的斗式提升机因设计问题已渐渐满足不了生产的要求加上维修，更换等一系列的麻烦，已严重影响到其使用，因而对现有老式提升机(特别是其驱动装置、拉紧装置)进行改进已势在必行。第2章 TH型环链斗式提升机方案设计2.1 斗式提升机构造形式和主要性能斗式提升机的承载构件为料斗。钢质冲压和焊接制造而成的料斗因强度高、耐热性好英勇最为广泛。用工程塑料制成的料斗具有质量小，碰撞不易产生火花等特点，适用于琢磨性小，流动性好的松散轻质物料。料斗的结构形式与斗式提升机的装料方式、料斗的运行速度、卸料方式和所运物料的物理特性等有着密切的关系。常用的料斗有四种形式：浅形斗、深形斗、角形斗和组合形斗。下图为四种常用料斗的横断截面图。图2.1 料斗的形式a）浅形斗；b）深形斗；c）角形斗；d）组合形斗1、浅形斗：浅形斗的特点是料斗的有效容积小，装载的物料少，但物料比较容易卸空。适用于输送比较潮湿或粘性大的物料。2、深形斗：深形斗的特点是料斗的有效容积大，装载的物料多，物料不易卸空。适用于输送干燥松散的物料。3、角形斗：角形斗是一种结构和功能都比较特殊的料斗。在牵引勾结上呈密集布置，料斗的两侧壁与前壁在卸料时将构成后一个料斗所卸出物料的导料槽。角形斗的运行速度比较低，适用于输送堆积密度大的块状物料和脆性物料。4、组合形斗：组合形斗由浅斗区和深斗区两部分组成，其特点是装载的物料较多，可以告诉运行，适用于输送松散，流动性好的粮食或其他粉粒物料。牵引构件为胶带或链条。料斗以一定间隔固定在牵引构件上。牵引构件绕过提升机头部和底部的滚筒或链轮，构成具有上升的有载分支和下降的无载分支的闭合环形系统。设置在提升机头部的驱动装置经头部转动滚筒或链轮将动力传给牵引构件和料斗。物料经设置在提升机底部的进料口进入提升机料斗，料斗将物料提升到头部并在头部将物料卸出，离开料斗的物料经设置在提升机头部的卸料口卸出。斗式提升机从结构外形上可分为单筒体式和双筒体式，如图2.2。图2.2 提升机形式a）单筒体式；b）双筒体式对于滚筒直径较小，或料斗运行速度较低的斗式提升机，可以把有载分支和无载分支封闭在一个较大的罩壳内，这种结构简单，造价较低。当滚筒直径较大，或料斗运行速度较高时，应采用双筒体结构，以避免由于两个分支双向高速运动引起粉尘涡流现象。以胶带作为牵引构件的斗式提升机称为带斗式提升机，其型号代号为D；以链条作为牵引构件的斗式提升机称为链斗式提升机，其型号代号为L。采用片式链（板式链）的提升机型号代号为PL；采用环形链的提升机型号代号为HL；采用铸造链的提升机型号代号为ZL。国产TD型带斗式提升机和TH型环链斗式提升机型换链斗式提升机分别为D型带斗式提升机和HL型换链斗式提升机的更新换代产品，它们的主要性能参数采用了国际标准或国外先进标准的规定值，其主要特点是：增加了产品规格，提高了料斗的运行速度，提高了输送能力，加大了提升高度，从而扩大了使用范围。斗式提升机的主参数以料斗宽度表示。斗宽系列为：100,160,250,400,500,630,800,1000mm等。各类标准斗式提升机主要性能见表2.1表2.3。表2.1 标准斗式提升机主要性能表表2.2 GTD型斗式提升机主要技术参数表注：表中数据按下列条件计算：a、物料堆积密度=1；b、充填系数=0.75；表2.3 环链式高效斗式提升机主要技术参数2.2 方案比较及选择1、设计要求料斗形式Zh，输送量35 ，斗距a=512mm，料斗运行速度1.4 。链轮直径=630mm，圆钢直径x节距18x64mm。2、方案比较1）TD型斗式提升机是基于D型斗式提升机研制的新产品，与D型相比，具有规格多输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长等显著优点。其主要技术性能及参数符合JB3926-85(该标准等效，参照了国际标准和国外先进标准） 本提升机具有以下特点：输送量大，相同斗宽的TD型与D型相比，输送量增大近一倍： 牵引件采用高强度橡胶输送带具有较高的抗拉强度，使用寿命长。 整机结构简单、安装方便、便于调整、维修和保养。 牵引件为低合金高强度圆环链，经适当的热处理后，具有很高的抗拉强度和耐磨性，使用寿命长。 本提升机为离心式或混合方式卸料，掏取式装料，适用输送堆积密度不大于1.5的粉状、粒状、小块状的低磨琢性物料，物料的温度不得超过60。2）TH型环链斗式提升机系列斗式提升机适用于输送粉状、粒状及小块状的无磨琢及磨琢性小的物料。TH型环链斗式提升机型式一种圆环链斗式提升机，采用混合式或重力式卸料，挖取装料。适用于输送堆积密度小于1.5的粉状、粒状、小块状的低磨琢性物料，物料温度在250一下。TH型环链斗式提升机系列斗式提升机主要特点：维护方便，寿命长。机壳钢板加厚、刚性好。输送物料的温度最高可达250，提升运行平稳可靠，噪音小，维护方便。中节机壳具有单通道和双通道两种形式，改进机型的提升机输送量比普通机型提高30%以上。提升机环链采用低合金钢锻造，并经渗碳淬火处理，具有极高的抗拉强度和耐磨性能。2.3 方案确定按照设计要求中的各项参数初步确定为以上两种方案，相比较TD型和TH型环链斗式提升机型斗式提升机，发现TH型环链斗式提升机型斗式提升机相对来看维护方便，机壳钢板加厚，刚性强度好于TD型斗式提升机，运行平稳可靠，噪音小，输送物料的温度最高可达250，且由于TH型环链斗式提升机型斗式提升机中节机壳具有单通道和双通道两种形式，所以改进机型的提升机输送量比普通机型提高30%以上；最后提升机环链采用低合金钢锻造，并经渗碳淬火处理，具有极高的抗拉强度和耐磨性能。不但大大的缩短了工作人员在机器检查、维修方面的工作周期，而且由于其工作噪音小、运行平稳等优点，提高了人员及工作安全系数；还可以对TH型环链斗式提升机型提升机进行适当改进用以增加输送量。最终方案确定选择设计TH型环链斗式提升机型斗式提升机，选用双链式中深料斗，采用混合式或重力式卸料，挖取装料。查手册，根据TH型环链斗式提升机型斗式提升机结构参数要求选择斗提机上、下轴间高度=9020mm。2.4 斗式提升机参数设计假设输送物料为水泥，则=1.2 t/，由设计要求及以上论述可知：斗提机上、下轴间高度=9020mm，料斗形式Zh，输送量35 /h，斗距a=512mm，料斗运行速度v=1.4m/s。链轮直径=630mm，圆钢直径x节距=18x64。2.4.1 输送量(1)式中：Q输送量，t/h； 料斗容积，查表2.3；a 料斗间距，m；物料的堆积密度，t/v料斗的运行速度，m/s；料斗的充填系数，见表2.1。= =42 （t/h）表2.4料斗的充填系数2.4.2 料斗的计算在斗提机选型设计时，可根据不同规格、型号斗提机的特性表，查到斗提机的输送量、料斗容量及料斗间距，所以不需要进行料斗的计算。表2.5至表2.7是机械部颁布的用于TD型、TH型环链斗式提升机型主要尺寸参数。表2.5 带斗主参数表2.6 环链斗主参数表2.7 板链斗主参数2.4.3传动轮直径1、带斗式提升机为了保证胶带有一定的寿命，传动滚筒的直径D应满足下式：D125z （2）式中：D传动滚筒直径，mm； z胶带带芯层数。为了减小胶带跑偏，对于光面传动滚筒，可以采用鼓形结构。其鼓形度按下式计算：（3）式中：D滚筒中部直径，mm； 滚筒两端直径，mm； L滚筒长度，mm。表9为机械部颁布标准中TD型带斗式提升机的主要参数。表2.8 传动滚筒参数2、链斗式提升机链斗式提升机传动链轮直径的大小与料斗卸料方式有光，同时还与链条的冲击载荷有关。一般链轮的齿数取z=1620，不宜过小，只有在链数很低时，才可以取z16。传动链轮的节圆直径按下式计算：（4）式中：传动链轮节圆直径，mm； t链条节距，mm； z链轮齿数。由上式可以得出链条齿数z = 31。可知齿数偏大，速度越低，由于本次设计选择的是重力式卸载方式，所以要求链条速度偏低，齿数z=31亦比较合适。2.4.4 各点张力的计算图中1,2,3和4各点的张力分别用，和来表示。点1处的张力最小，即初张力，根据斗宽可以查得；点3处的张力最大。为了确定提升机轮廓的所有其他各点的张力，可以利用一下的通用计算法进行计算。首先按运行方向逐点进行计算。牵引带轮廓上每一点张力等于前一点张力与这一点之间区段上的阻力（或张力）之和。 图2.3 提升机各点张力的计算示意 =+=（1.051.07）+（5）式中：尾轮阻力，=（0.050.07），N； 由物料运动产生的张力，=，N。=1.051500+=1575.83（N）=+=+（q+）H（6）式中：提升区段的张力增加值，=(q+)H，N； q物料线载荷，q= ，N/m； 每米长度的牵引带质量，Q，kg； H提升高度，m； 系数，由表2.6查取。=1575.83+（81.67+42）10.77=2907.7559（N）=+=+H（7）=1500+4210.77=1952.34（N）通过驱动滚筒时的阻力=（0.030.05）（+）（8）=0.05（2907.7559+1952.34）=243.0048（N）2.4.5 驱动轴上的圆周力的计算驱动轴上的圆周力的计算公式为=-+=-+（0.030.05）（-）（9）=2907.7559-1952.34+0.05（2907.7559-1952.34）=1003.1867（N）斗式提升机在稳定运行状态下，牵引带最大静张力的经验公式为=1.15H（q+）(10)式中：阻力系数，由表2.9查取。=1.1510.77（81.67+1.542）=1791.767（N）表2.9 系数，的值2.4.6 驱动功率计算1、轴功率的近似计算=（1.15+v）（kW）式中：，按表2.6选取。由=1.00，=1.30。=（kW）3.6606（kW）2、电动机功率计算P=（kW）式中：减速器传动效率，=0.940.95； V带或开式齿轮传动效率。对V带传动取=0.96，对链传动取=0.93； 功率备用系数。与提升高度H有关，H10m时，=1.45；10H20m时，=1.15。=0.95，=0.93，=1.25。P= （kW）5.1791（kW）2.5 驱动装置选型由于提升机驱动功率的设计计算一直以来争议不断，计算复杂，而且所选参数稍有变化时结果的出入却较大，与实际相差甚远。在查阅大量关于斗式提升机设计方面的资料后，结合本次设计要求对驱动装置选型。本提升机驱动装置为YY型（即ZLY或ZSY型减速器和Y型电动机配用）。传动轴驱动功率由下式求的：（kW）式中: 传动轴驱动功率，kW； 斗提机输送量，t/h； 斗提机上、下轴间高度，m； 重力加速度，； 、附加功率，kW，见表3.1.表2.10 省换功率 、根据设计要求=3 kW，=0.5kW，由此求出传动轴驱动功率= +3+0.5（kW）=4.5313 kW。= （kW）（11）式中：总功率，大约0.8； 电动机功率，kW。按上式求出电动机功率 = （kW）=5.1288 kW，由表3.2查得相应的驱动装置型号、制法。表2.11 YY型驱动装置技术规范及相关尺寸注：表中右装传动装置，减速器装配像是为（S）或（N），左装传动装置，减速器装配型式为（N）或（S）。电动机的类型和结构形式应根据电源种类(直流或交流)、工作条件(环境、温度等)、工作时间的长短(连续或间歇)及载荷的性质、大小、起动性能和过载情况等条件来选择.工业上一般采用三相交流电动机。Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点，故其应用最广。当转动惯量和启动力矩较小时，可选用Y系列三相交流异步电动机.在经常启动、制动和反转、间歇或短时工作的场合(如起重机械和冶金设备等)，要求电动机的转动惯量小和过载能力大，因此，按已知工作要求和条件选用电机，选择电机时，考虑电机的启动电流，重载情况下可能电机功率选择偏大，所以选择Y132M-4电机，配套选择ZLY140-20减速机。2.6 驱动轴设计及附件的选择2.6.1 轴的结构设计1、初步计算轴的直径根据轴的承载情况，选择扭转强度计算法来计算轴的直径。=（12）式中：A系数，此处取120； P电动机功率，kW； n轴的转速，r/min。相关数据代入式（12）可得=65.2mm（13）因为轴端装联轴器需要开键槽，会消弱轴的强度，故将轴径增加4%5%，取轴的直径为70mm。2、各轴段直径的确定图2.4 各轴段直径如上图所示，轴段与减速机空心输出轴套装配，并且在接近轴段处装有毛毡弥封圈，故直径=70mm。轴段和轴段上安装轴承，现暂取轴承型号为2218，其内径d=90mm，外径D=mm，宽度B=mm，故轴段的直径=90mm。轴段和轴段的直径为轴承的安装尺寸，查有关手册，取=105mm。轴段和轴段上安装驱动链轮，考虑到轴段和轴段中间的界面承受弯矩最大，故在直径上有所增加，现暂定=110mm。轴段考虑链轮的安装拆卸，直径=135mm。3、各轴段长度的确定轴段与减速机空心输出轴套装配，其长度主要决定减速机和头部壳体之间的安装尺寸，同时还要保证与减速机相配合的部分由足够的长度，从手册中查知减速机的相关安装尺寸要求，现暂取=140mm。轴段与轴段上安装轴承，其长度取决于轴承的安装尺寸，故取= =117mm。轴段和轴段的长度主要根据两轴承之间的距离和滚筒在轴向上的安装尺寸来定。考虑到其轴向上密封板、壳体法兰和轴承座等占据的位置，暂取两轴承轴向上的中心距离为596mm，则可以暂取= =168.5mm。轴段、轴段以及轴段的长度要和驱动链轮一并设计，现暂定=115mm，=85mm，驱动轴总长为1026mm。4、轴的材料及热处理斗式提升机驱动轴主要承受高扭矩，是提升机中最重要的零件之一，故轴的材料选用45钢，调质处理。5、轴上零件的固定考虑到轴段、轴段和轴段处键传递较大的转矩，故轴段与联轴器的配合选用k6；轴段和轴段与驱动链轮的配合也选用k6；轴段、轴段与轴承内圈配合选用r6。与减速机和驱动链轮的联结均采用A型普通平键，分别为键20125GB1096-2003及键28110GB1096-2003。6、轴上倒角及圆角轴端倒角245，安装链轮的轴段倒角为2.545，倒圆角为R2mm，为方便加工，其他轴肩圆角半径均取为0.6mm。2.6.2 轴的强度校核计算1、轴的受力分析及弯扭矩下图所示图2.5 轴的受力分析及弯扭矩图2、计算支承反力由于轴在水平面上不受力，所以=0（14）在竖直面上+=+=2050+2510362+2000=22.05N（15）式中：同一时刻提升机上斗中物料重量； 环链预紧力（平均每米长度牵引构件重量，25kg/m）； 牵引构件重量（2000N）。=kN=11.025 kN（16）=11.025350Nmm=3858750 Nmm（17）T=9549 Nmm=1530288 Nmm（18）3、按弯扭合成强度条件计算如下很显然b-b截面为危险截面。由于弯曲应力为对称循环，扭转切应力为静应力，则=0.667（19）=48.2MPa=180 MPa（20）所以b-b截面左侧安全，显然b-b截面右侧也是安全的。4、安全系数校核弯曲应力=39.3 MPa （21）