TH250斗式提升机毕业设计说明书

摘要

斗式提升机是一种常用的垂直输送设备,用于输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。斗式提升机的结构特点是:被运送物料装在承载构件料斗内,料斗连接在牵引件上,牵引件绕过各滚筒,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,连续运动输送物料。驱动装置与头轮相连,使斗式提升机获得动力并驱使运转。本次设计主要针对TH250型斗式提升机的整体结构设计, 驱动链轮的设计,电机、减速机、等主要零部件的选择及驱动轴的设计校核。

关键词:斗式提升机;设计;驱动装置;牵引件

ABSTRACT

The bucket elevator is a common vertical transportation equipment for the delivery of a variety of bulk and fragments of materials such as cement, sand, soil, coal, grain, and is widely used in building materials, electricity, metallurgy, mechanical, chemical industry, light industry, nonferrous metals, grain and other industrial sectors. Bucket Elevator is the structural characteristics: the materials being transported together with the traction of carrying components of the hopper, the traction around the drum pieces, forming a closed loop containing a branch of a delivery of materials and a branch of the non-delivery of materials, the Movement for conveying materials. The design of the main TH250 overall structural design, the design of the drive pulley, the select of motor, reducer, belt and other main components the drive shaft design verification.

Keywords:Bucket elevator; Chain wheel; drives; traction components

目录

第一章绪论.................................................................................................................... 3

1.1 概述 ................................................................................................................. 3

1.2 我国斗式提升机研究现状 ............................................................................. 3

1.3 斗式提升机的发展趋势 ................................................................................. 4

1.4 斗式提升机的分类 ......................................................................................... 5

1.5 斗式提升机的装载和卸载 ............................................................................. 7

1.6 斗式提升机的工作原理及特点 ..................................................................... 8

1.6.1 斗式提升机的工作原理 ....................................................................... 8

1.6.2斗式提升机的特点 ................................................................................ 9

1.7 斗式提升机的主要部件 ................................................................................. 9

1.8 斗式提升机的改进 ....................................................................................... 11

第二章设计方案的拟定.............................................................................................. 13

2.1 使用要求 ....................................................................................................... 13

2.2 拟定方案 ....................................................................................................... 13

第三章提升机主要参数确定及主要结构计.............................................................. 15

3.1 提升机功率的确定 ....................................................................................... 15

3.2 电动机和减速机的选型 ............................................................................... 16

3.2.1电动机的选型 ...................................................................................... 16

3.2.2 减速机的选型 ..................................................................................... 17

3.3 传动带的设计计算 ....................................................................................... 17

3.3.1已知条件 .............................................................................................. 17

3.3.2设计内容 .............................................................................................. 17

3.4 驱动部分结构设计 ....................................................................................... 19

3.5 驱动轴设计及附件的选择 ........................................................................... 20

3.5.1 轴的材料及热处理 ............................................................................. 20

3.5.2 轴的结构设计 ..................................................................................... 20

3.5.3 轴强度的校核计算 ............................................................................. 22

3.5.4 平键的选择与校核 ............................................................................. 25

3.5.5 轴承选型与寿命计算 ......................................................................... 26

3.5.6 联轴器的选择 ..................................................................................... 26

3.6 驱动链轮的结构设计 ................................................................................... 28

3.6.1 驱动链轮材料的选择 ......................................................................... 28

3.6.2 驱动链轮的结构设计 ......................................................................... 29

3.7 机壳的设计 ................................................................................................... 29

3.7.1 上部机壳的选材设计 ......................................................................... 30

3.7.2 中部机壳的选材设计 ......................................................................... 31

3.7.3 下部机壳的选材设计 ......................................................................... 32

3.8 料斗与环链的设计 ....................................................................................... 33

3.8.1 料斗的设计 ......................................................................................... 33

3.8.2 环链的设计 ......................................................................................... 34

3.9 张紧装置设计 ............................................................................................... 35

3.10 反转装置和通风装置 ................................................................................. 36

3.10.1 反转装置 ........................................................................................... 36

3.10.2 通风装置 ........................................................................................... 36

第4章斗式提升机安装、使用及维护 ..................................................................... 37

4.1 斗式提升机的安装 ..................................................................................... 37

4.2 斗式提升机的使用说明 ............................................................................... 38

4.3 故障处理 ....................................................................................................... 39

第5章总结 ................................................................................................................. 42

参考文献...................................................................................................................... 43

第一章绪论

1.1 概述

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、电动机、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。

1.2我国斗式提升机研究现状

国内斗式提升机的设计制造技术是50年代由前苏联引进的,直到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ZL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。

但是我国通用斗式提升机在使用中仍存在一些问题,例如,对于频繁更换物料品种的斗式提升机,如何快速清理机座存料和机内残存料;如何提高配套件(减

速器、环链及联接环钩、链轮、牵引胶带、轴承座等)的性能和强度,等等。技术水平与世界先进水平的差距也相当明显,例如在材料选择、制造工艺等方面尚达不到国外先进水平的技术要求;输送能力、提升高度等还相对落后。国外采用钢绳芯输送带作为牵引构件,并采用小型斗式提升机对大型斗式提升机定量供料,使斗式提升机的输送能力高达2000t/h,提升高度达到350m;我国板链斗式提升机的发展相对较慢,而在国外尤其是日本、美国等国家制造的板链斗式提升机性能参数往往超过环链斗式提升机和胶带斗式提升机,提升高度可达90m,输送能力超过1500t/h,牵引构件使用寿命可达10年,应用范围很广。

1.3 斗式提升机的发展趋势

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

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。

1.4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。

(一)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).其他型号斗式提升机

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。

(二)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。

(三)按卸料方式分类:

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。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。

1.5斗式提升机的装载和卸载

斗式提升机的装载方式有三种,即注入式装载(见图1-1)、挖取式装载(见图1-2)和混合式装载。注入式装载要求散料以微小建度均匀地落入料斗中,形成比较稳定的料流,装料口下部应有一定的高度,采用该方式装载时一般料斗布置较密;料斗在牵引件上布置较稀时多采用挖取式装载,只能用于输送粉状或小颗粒流动性良好物料的场合,斗速运行速度在2m/s以下,介于两者之间采用混合式装载。

图1-1 注入式装载图1-2 挖取式装载

卸载方式有离心式、重力式及混合式三种。

(1)离心式卸料(见图1-3)的运行速度较高,通常取为1—2m/s。如欲保持这种卸载必须正确选择驱动轮的转速和直径,以及卸料口的位置。其优点是:在一定的料斗速度下驱动轮尺寸为最小;卸料位置较高,各料斗之间的距离可以的料斗速度下驱动轮尺寸为最小;卸料位置较高,各料斗之间的距离可以减小,并可提高卸料管高度,当卸料高度一定时,提升机的高度就可减小;缺点是:料斗的填充系数较小,对所提升的物料有一定的要求,只适用于流动性好的粉状、粒状、小块状物料。

(2)重力式卸料(见图1-4)使用于卸载块状、半磨琢性或磨琢性大的物料,料斗运行速度为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之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。

(3)物料在料斗的内壁之间被抛卸出去,这种卸载方式称为离心—重力式卸载。常用于卸载流动性不良的粉状物料及含水分物料。料斗的运动速度为0.6—0.8m/s范围,常用链条做牵引构件。

图1-3 离心式卸料图1-4 重力式卸料

1.6斗式提升机的工作原理及特点

1.6.1 斗式提升机的工作原理

斗式提升机是通过紧固在牵引件上的许多漏斗,并环绕在上部头轮和下部尾

轮之间,构成了闭合轮廓;驱动装置与头轮轴相连,是斗式提升机的动力部分,

可以使头轮轴转动;张紧装置一般和下部尾轮相连,使牵引件获得必要的初张力,以维持牵引件正常运转。物料从斗式提升机下部机壳的进料口进入物料,通过流入式或掏取式装入料斗后,提升到头部,在头部沿出料口卸出,实现垂直方向输送物料的目的。斗式提升机的料斗、牵引构件及头轮和尾轮等安装在全封闭的机壳之内。

1.6.2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 15-800m3/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。

1.7斗式提升机的主要部件

斗式提升机的主要部件有:驱动装置、出料口、上部区段、牵引件、料斗、中部机壳、下部区段、张紧装置、进料口、检视门。 1.驱动装置

驱动装置由电动机、减速机、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。大提升高度的斗提机采用液力偶合器,小提升高度时采用弹性联轴器。使用轴装式减速机可省去联轴器,简化安装工作,维修时装卸方便。 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,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料斗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,物料在料斗中的表面按对数螺线分布,设计离心卸料的料斗时往往在料斗底部打若干个气孔,使物料装载时有较高的填充量,并且卸料时更完全。

图1-5 环链斗式提升机的构造

1—环链;2—料斗;3—机壳头部;4—驱动装置; 5—中间段;6—检视口(座板);7—下部机座; 8—张紧装置;

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35~40mm。 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,以保证斗提机的正常运行斗式提升机的原理:如图1-5,固接着一系列料斗的牵引构件(环链、链轮)环绕在提升机的头轮与底轮之间构成闭合轮廓。驱动装置与头轮相连,使斗式提升机获得动力并驱动运转。张紧装置与底轮相连,使牵引构件获得必要的初张力,以保证正常运转。物料从提升机的底部供入,通过一系列料斗向上提升至头部,并在该处实现卸载,从而实现在竖直方向内运送物料。斗式提升机的料斗和牵引构件等走行部分以及头轮、底轮等安装在全密封的机壳之内。

1.8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,以保证斗式提升机在卸料和进料过程中不会形成负压和粉尘外溢。一台制作精良的输送设备,它的密封必须可靠。但良好的密封在物料卸料和进料过程中就必然会产生压力差,造成进料和卸料困难。通风口使斗式提升机内部压力与外界压力基本相等。适当的吸风避免粉尘从通风处溢出,避免浪费和清洁环境。

2.在斗式提升机的机头部装有防逆转装置。在斗式提升机工作中动力突然中断时,反转对于斗式提升机是很危险的。斗式提升机在提升过程中,其一侧是盛

满物料的上行料斗,另一侧是卸完物料的下行空料斗。动力中断后,斗式提升机由于重力作用必发生逆转。物料随着料斗的反转被卸到斗式提升机的底部,直至堆满后卡住料斗。由于反转是一个加速的运动,而后又被突然卡住,很容易扯掉料斗,使皮带损坏,甚至断裂。另外斗式提升机底部堆满物料,也使斗式提升机无法启动。防逆转可采用棘轮机构。

3.设置防滑主动轮。在斗式提升机的主动轮表面铆接或粘接防滑、抗(耐)磨橡胶布,能有效提高主动轮与皮带间的摩擦系数,防止皮带打滑,提高提升效率。如果主动轮表而过于光滑,就需过分张紧皮带,来保证提升机的正常工作,皮带就会受到过大的张紧力而降低皮带的使用寿命。

4.加装转速监控装置。在斗式提升机的被动轮部分装备速度传感器,传感器产生电压或电流信号,通过仪表可设定最高和最低转速。当斗式提升机的转速超出了这个范围,经过一段延时,如果转速依然超出范围就报警,并断开空气开关,有效地保护斗式提升机的正常工作。

5.采用质量优良的皮带。事实证明,选购质量上乘的皮带,不但能提高生产效率,而且还可以大大降低斗式提升机的事故率。千万不能图一时经济,而造成不应有的损失。

6.斗式提升机的调整皮带装置在工作调整后。应对螺栓进行保护,做好防锈和防尘。斗式提升机底部设有多个检视窗,这样可以方便地进行斗式提升机的皮带调整,而且可以更好的监视斗式提升机的工作情况。

7.设置挡料板。在斗式提升机上部卸料处装设挡料板,可有效防止物料倒流而流回提升机底部。挡料板用橡胶等耐磨又有一定韧性的橡胶的材料制成。挡料板与料斗间的距离应为15mm左右。

8.注意料斗的间距不能过大也不能过小。要根据斗式提升机的实际工作能力和电动机功率合理调整料斗间距的大小。

第二章设计方案的拟定

2.1 使用要求

表2-1

2.2 拟定方案

方案一、

驱动装置采用电动机——皮带,皮带——皮带式二级皮带减速(见图2-1),采用掏取式喂料,物料升到顶端在重力作用下自行卸料。

该方案的特点:结构更简单、省去了二级减速器,减轻机头部分的重量,传动平稳,能缓冲吸振,在料斗遇阻堵转时时能够有效地保护电动机不被烧毁。

图2-1 图2-2

方案二、

驱动装置采用电动机、皮带、减速器(见图2-2),采用掏取式喂料,物料升

到顶端在重力作用下自行卸料。

该方案的特点:结构简单、运行平稳,掏取式装料,混合式或重力卸料,采用组合链轮,更换方便,链轮轮缘经特殊处理寿命长,下部采用重力自动张紧装置,能保持恒定的张力,可避免打滑或脱链,同时在料斗遇阻时有一定的容让性能够有效地保护运动部件。

经过两个方案的比较,方案一的斗式提升机的结构虽然简单,但电动机和中间皮带轮的安装不方便,需在机壳上打螺纹孔,其次单靠皮带传动容易打滑和磨损,需定期跟换皮带,所以采用方案二的设计。 选用环链式TH250型号斗式提升机方案: 表2-2

其他参数:

φ= 0.75(φ为装载系数) ν = 1.2 m/s(物料运输速度)

第三章提升机主要参数确定及主要结构计

3.1 提升机功率的确定

本次设计TH250型斗式提升机,主要参数有功率、提升能力、料斗宽度、料斗容积、料斗间距。

关于提升机驱动功率的设计计算一直以来争议不断,资料上推荐的公式多数是延用上世纪80年代的公式,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。在查阅大量关于运输机械设计方面的手册和近年来关于斗式提升机驱动功率的各种论文和期刊后,综合各种数据,现参照文献[1]中第十四章斗式提升机中TH型提升机设计的功率计算部分内容,计算过程如下:

TH型提升机驱动装置为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得:

QCgP0=+Ps+PL(kW)

3600式中 P0——轴功率,kW;

Q——斗提机的输送量,T/h; C——斗提机上、下轴高度,m; G——重力加速度m/s2;

PS,PL——附加功率,kW,见表3-1(文献[1]表14-18)

表3-1省换功率PS、PL

由此次TH250斗式提升机的使用要求可知:Q=20t/h;提升高度H=25m;重力加速度g=10m/s2。

查文献[1]图14-7和表14-17,得C=25.95m. 将数据代入公式计算可得:

P0=

QCg20⨯25.95⨯10

+Ps+PL= +2+0.3=3.96 kW 36003600

则电动机的功率为:

PD=

P0

η

(kW)

其中:

Pd—电动机的功率(Kw); P0—传动轴功率(Kw); η—总机械效率。

总机械效率η=η1²η2²²²ηn .查阅文献[2]联轴器、带传动、齿轮传动等章节,得:

η1:电动机与小带轮联轴器效率0.99 η2:V带传动效率0.99 η3:带轮槽摩擦传动效率0.9

η4:高速级联轴器效率0.99 (弹性柱销联轴器) η5:I轴轴承效率 0.99(深沟球轴承,一对,稀油润滑) η6:高速级齿轮啮合效率0.97

η7:II轴轴承效率0.99(深沟球轴承,一对,稀油润滑) η8:低速级齿轮啮合效率 0.97

η9:III轴轴承效率0.99(深沟球轴承,一对,稀油润滑) η10:低速级联轴器效率0.99(齿式联轴器) η11:链轮效率0.96

η12:链轮轴承效率0.98(滚子轴承,一对,稀油润滑) 求得总机械效率ŋ=0.74. 带入电动机功率计算公式,得:

PD=

P0

=

3.96

=5.35kW 0.74

η

3.2 电动机和减速机的选型

3.2.1电动机的选型

根据使用要求和3.1节计算得到的电动机功率PD,查阅文献[1]表14-19,选

取电动机。选择的电动机型号为Y132S-4。

查阅文献[2]第5卷表35.1-5,得该电动机的参数值见表3-2. 表3-2

3.2.2 减速机的选型

根据使用要求和3.1节计算得到的电动机功率PD,查阅文献[1]表14-19,选取减速机。选择的减速机型号为ZLY125-18.

查阅文献[3]第2章标准减速机,得该减速机的参数见表3-3. 表3-3

3.3传动带的设计计算

3.3.1已知条件

由3.1和3.2两节已知: 电动机功率P=5.5 kW; 小带轮的转速n1=1440r/min; 传动比i=2(推荐值i=2-5); 每天工作时间:16h.

3.3.2设计内容

1. 确定计算功率Pca

查阅文献[4]表8-7,查得工作情况系数KA=1.2,故

Pca=KAP=1.2×5.5kW=6.6kW

2. 选择V带的带型

根据Pca、n1,查阅文献[4]图8-11,选择v型带型号为:A型。

3. 确定带轮的基准直径dd并验算带速v 1)初选小带轮的基准直径dd1。

查阅文献[4]表8-6和表8-7,取小带轮的基准直径dd1=100mm. 2)验算带速v。按文献[4]中式(8-13)验算带的速度。 πdd1n1π×100×1440v==m/s=7.54m/s

因为5m/s

3)计算大带轮的基准直径。根据文献[4]中式(8-15a),计算大带轮的直径dd2

dd2=idd2=2×100mm=200mm

根据文献[4]表8-8,无需整圆,故dd2=200mm.

4. 确定v带的中心距a和基准长度Ld。 1)根据文献[4]式(8-20)

0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)

初定中心距a0=400mm。

2)由文献[4]式(8-22)计算带所需的基准长度

dd2−dd1 2π

Ld0≈2a0+ dd1+dd2 +

200−100 2π

=[2×400+× 100+200 +mm

≈1277mm

由文献[4]表8-2选带的基准长度Ld=1250mm。 3)按文献[4]式(8-23)计算实际中心距a。

Ld−Ld01250−1277

a≈a0+= 400+mm≈387mm

参照式(8-24),确定中心距的变动范围为368mm-425mm. 5. 验算小带轮上的包角α1

57.3°α1≈180°− dd2−dd1

57.3

=180°−200−100≈165°≥90°

符合要求。 6. 计算带的根数z

1)计算单根v带的额定功率Pr。

由dd1=100mm和n1=1440r/min,查文献[4]表8-4a得P0=1.32kW. 根据n1=1440r/min,i=2和A型带,查文献[4]表8-4b得ΔP0=0.17kW. 查表8-5得Kα=0.96,表8-2得KL=0.93,于是:

Pr= P0+∆P0 ∙Kα∙KL

= 1.32+0.17 ×0.96×0.93 kW =1.33 kW

2)计算v带的根数z。

z=

取5根。

7. 计算单根v带的初拉力的最小值(F0)min

查文献[4]表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m,所以根据式(8-27)得:

(F0)min=500

2.5−Kα Pca

+qv2

αPca6.6

==4.96 r 2.5−0.96 ×6.6

= 500×+0.1×7.542 N

=146 N

应使带的实际初拉力F0>(F0)min。 8. 计算压轴力Fp 压轴力的最小值为

(Fp)min=2z(F0)minsin

α1

165°

=2×5×146×sinN

=1447 N

9. 带轮结构设计(见图纸)。

3.4 驱动部分结构设计

驱动装置由电动机、减速机、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。

图3-1 驱动部分结构示意图

此次设计中,减速机选用第III种装配方式,电动机与链轮安装在减速机的同一侧,通过皮带传动连接。

工作过程:电动机通过联轴器与小带轮相连,经带传动传至减速机,经减速机减速后传出,联轴器与链轮轴相连,传至链轮轴,带动链轮转动,从而带动链转动,实现提升目的。

所设计的驱动部分的结构见图3-1,具体尺寸见图纸。

3.5 驱动轴设计及附件的选择

3.5.1 轴的材料及热处理

斗式提升机的驱动轴主要承受高扭矩,高弯矩,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。

3.5.2 轴的结构设计

1)初步计算轴的直径

参照文献[4]中第十五章中轴的设计计算部分,根据轴的承载情况,选择扭转强度计算方法来估算轴的直径。按文献[4]中式(15-2)计算。

P

dmin=A0 3

式中 A0——系数 P——轴上功率,

kW

n——轴的转速,r/min

选取轴的材料为45钢,调质处理。根据表15-3,取A0=115。由第3.1节知,轴上的功率P=3.96kW。已知电动机的转速为1440r/min,且由第3.3节知带传动的传动比为2,由选用减速机的型号知减速机的传动比为18,则求得轴的转速 n=2×18r/min=40r/min。

代入数据求得:

dmin=A0 n=115× 40mm=53.2mm 。

因为轴端安装联轴器需要开键槽,会削弱轴的强度,故将轴直径增加4%-5%,故取轴的直径为56mm。

2)各轴段直径的确定

如图3-2所示,轴段①与减速机空心输出轴套装配,并且在接近轴段②处装有毛毡弥封圈,故直径d1=56mm。轴段②和轴段⑧上安装轴承,查阅文献[5]表7-2-70,现暂取轴承型号为2213,其内径d2=65mm,外径D=120mm,宽度B=31mm,故轴段②的直径d2=d8=65mm。轴段③和轴段⑦的直径为轴承的安装尺寸,查阅相关文献,取d3= d7=75mm。轴段④和轴段⑥上安装驱动链轮,考虑到轴段④与轴段⑥中间的截面承受的弯矩最大,故在直径上有所增加,现暂定d4= d6=80mm。轴段⑤考虑滚筒便于安装拆卸,直径略比轴段④和轴段⑥的直径小,取d5=90mm。

3

1440

P

3

3.96

图3-2驱动轴的结构

3)各轴段长度的确定

轴段①与减速空心输出轴套装配,通过联轴器链接,长度主要决定于减速机和头部壳体之间的安装尺寸以及联轴器的相关要求,同时还要保证与减速机相配合的部分有足够的长度,从手册中查知减速机的相关安装尺寸要求,现暂取L1=120mm。轴段②与轴段⑧上安装轴承,其长度决定于轴承的安装尺寸,故取L2=L8=110mm

。轴段③和轴段⑦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400mm,则可以暂取L3=L7=120mm。轴段④、⑤、⑥的长度要和驱动链轮一并设计,现暂定L4=L6=120mm,L5=40mm,驱动轴总长为860mm。

4)轴上零件的固定

考虑到轴段①、④、⑥处键传递较大的转矩,且轴段①与联轴器配合,查阅文献文献[5],此处配合选用k6;轴段④、⑥与驱动链轮配合,查阅文献[5],此处配合选用r6;轴段②、⑧与轴承内圈配合,查阅文献[5],此处配合选用r6。

5)轴上倒角及圆角

轴端倒角2³45°,安装链轮的轴段倒角为2.5³45°,倒圆角为R1.6mm,为方便加工,其他轴肩圆角半径均取为0.6mm。

3.5.3 轴强度的校核计算

1)轴的受力分析及弯扭矩如图3-3所示:

图3-3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,故: FR1H=F

R2H

在竖直面上

Ft1+Ft2=G1+G2+F预

式中:G1——同一时刻提升机上行料斗中物料重量; F预——环链预紧力(2000N);

G2——牵引构件重量(平均每米长度牵引机构件重量,25kg/m)。 此次设计要求的输送量为大于等于20t/h,G1取1000N时满足设计要求。故计算时取G1=1000N。

牵引构件重量的计算:

G1=25×10×25×2 N=12.5×103 N

带入公式得:

Ft1+Ft2=15.5×103 N

FR1V=FR2V

所受弯矩为:

M=FR1V∙L2=7.75×103×305.5N∙mm=2.37×106N∙mm 所受扭矩为:

P

T=9550×10×

3

Ft1+Ft215.5==kN=7.75 kN

式中:P——轴所传递的功率,由第3.1节知,P为3.96kW; n——轴的转速,由3.5.2知,n为40r/min。 带入数据计算,得 T=9.45×105N∙mm. 3)计算按弯扭组合强 很显然b-b截面为危险截面。

由于弯曲应力σb为对称循环,扭转切应力τ为静应力,则 σca=式中:σca——轴的计算应力,MPa; M——轴所受的弯矩,N∙mm; T——轴所受的扭矩,N∙mm; W——轴的抗弯截面系数,mm3;

α——折合系数,当扭转切应力为静应力时,去α≈0.3。 其中

πd3π×903

W==mm3=7.15×104mm3

查文献[5],45钢调质处理后的弯曲应力[σ-1]=60MPa。

带入数据计算得σca=39.7MPa<[σ-1]=60MPa,所以b-b截面安全,满足强度要求。

4)安全系数校核

轴的材料为45钢,调质处理。查文献[5]表6-1-1,σb=650MPa,σB=360MPa,

σ-1=270MPa,τ-1=155MPa。

弯曲应力:

M2.37×106

σa===33.1MPa

应力幅:

σa=33.1MPa

平均应力: σm=0MPa 切应力:

T32T32×9.45×105

τT===MPa=13.2MPa

Tτa=τm=

τT13.2

=MPa=6.6MPa σ−1

σβεσ

参考文献[4]表6-1-25,安全系数校核:

Sσ=

σa+ψσσmτ−1

τβετa

τ

Sτ=

+ψττm

式中: Kσ、Kτ——弯曲和扭转时的有效应力集中系数,查文献[5]表6-1-32; β——表面质量系数,查文献[5]表6-1-37; ε

α

、ε

β

——弯曲和扭转时的尺寸影响系数,查文献[5]表6-1-35:

带入查得的数据,得:

Sσ=

270

0.8×0.89

×33.1+0155

=3.2

Sτ=S=

0.8×0.89

×6.6+0.15×6.6=

3.2×9.8=9.8 =3.04

SS Sσ2+Sτ2

许用安全系数[S]=1.3-1.5,显然S>[S],故b-b截面安全。 以上计算表明,轴的弯扭组合强度和疲劳强度时足够的。

3.5.4 平键的选择与校核

1)平键的选择

参看图3-2驱动轴的结构,减速机和驱动轴由联轴器链接,驱动轴和联轴器用平键连接,查阅文献[5]表5-3-20,①处选用平键GB/T1567-2003 键16³7³110. ④处和⑥处选用平键GB/T1567-2003键 20³8³100.

两处键的相关参数分别为: 表3-4

2)键的校核

键的材料为45钢,查阅文献[5]表5-3-17,该处键受到轻微冲击,许用挤压应力[σp]=110Mp。键连接工作面的强度校核如下:

σp=

2T

≤ σp 式中:T——轴传递的转矩,N²mm; D——轴的直径,mm;

k——键与轮毂的接触高度,mm,平键k=0.4h; l——键的工作长度,mm,A型l=L-b。 代入联轴器键的数据计算得:

2×9.45×105

σp==94.1Mpa≤ σp

带入链轮键的数据计算得:

2×9.45×105

σp==87.9Mpa≤ σp

两处键均满足强度要求,选用合适。

3.5.5 轴承选型与寿命计算

1)轴承选型

考虑驱动轴在较大弯矩作用下会产生弯曲变形,且不易与减速机严格保证同心,故选用承载能力大并有自动调心功能的调心球轴承,查阅文献[5]表7-2-70,选用型号为2213。其基本参数见表3-5。 表3-5轴承2213基本参数

2)寿命计算

提升机驱动轴轴承主要承受径向载荷,轴向载荷很小并可以忽略中等冲击。其当量动载荷为:

P=fp∙FR

式中:fp——载荷系数,中等冲击取1.2-1.8。 带入数据计算得:P=1.5×7.75kN=11.63kN 查阅文献[4]公式13-5,其寿命为:

106Cε

Lℎ=

式中:ε——轴承寿命系数,对于球轴承,ε=3. 带入数据计算得:

10643.53

Lℎ= ℎ=2.2×104ℎ

驱动轴轴承的工作寿命为22000小时。

3.5.6 联轴器的选择

联轴器的重要功能是连接联轴并起到传递转矩的作用,除此之外还具有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移功能,以及具有缓冲,吸振,安全保护等功能。在选择联轴器时,首先应确定其类型,其次确定其型号。

联轴器的类型应根据其工作条件和要求来选择。对于中小型减速器是输入轴和输出轴均可采用弹性柱销联轴器,其加工制造容易,装拆方便,成本低,并能缓冲减振,当两轴均的对中精度良好时,可采用凸缘联轴器,它具有传递扭矩大,刚性好等优点。例如,在选用电动机与减速器高速轴之间连接用地联轴器时,由于轴的转速较高,为减少启动载荷,缓和冲击应选具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器,如弹性套柱销联轴器等,在选用减速器输出轴与工作机之间联接用的联轴器时,由于轴的转速较低,传递转矩较大,又因减速器与工作机在同一机座上,要求有较大的轴线偏移补偿,因此常选用承载能力较高的可移式联轴器,如鼓形齿式联轴器。若工作机有震动冲击,为了缓和冲击,以免震动影响减速器内传动件的正常工作,可选用弹性联轴器,如弹性套柱销联轴器等。

联轴器的型号按计算转矩,轴的转速和轴径来选择,要求所选联轴器的许用转矩大于计算转矩,还应注意联轴器毂孔直径范围是否与联接两轴的直径大小相适应,否则应重选联轴器的型号或改变轴径。

由于弹性柱销联轴器(如图3-4所示)具有一般补偿两轴相对偏移和减振能力,结构简单,更换弹性元件简便,允许有轴向窜动,适用的工作温度为-20°C到+70°C,所以根据提升机的工作特性,选择弹性柱销联轴器作为减速器和提升机上部主轴之间的连接设备。查阅文献[6]GB/T5014-2003可知,应选取的联轴器型号为:

联轴器LX4联轴器YC55×112GB/T5014-2003

YC56×112

图3-4 LX型联轴器结构图

由表文献[6]表1(续)可知所选用连轴器的公称扭矩Tn=2500N²m,许用转速为3870 r/min,而本次设计所需的扭矩T=945N²m,转速为40r/min,故所选的联轴器LX4完全满足要求。

联轴器与轴通过键连接,该键的选型与校核见3.5.4节中键的选型与校核一节。

3.6 驱动链轮的结构设计

3.6.1 驱动链轮材料的选择

TH型斗式提升机是利用链轮与圆环链之间的摩擦力进行动力传递的。特别是当链轮与链条摩擦副不能相互匹配,即链轮与链条产生相对滑动时,链轮磨损加剧,因此,链轮是一个易损件。对于链轮应选择合理的材料、热处理工艺以保证轮缘的硬度和耐磨性。同时考虑到链条价格昂贵,应使链轮的硬度略低于链条的硬度。

TH250的轴上的扭矩通过键槽传递给两个链轮,链轮由轮缘和轮体两部分组成。查阅文献[7]表8-1,轮体材料选用灰铸铁,牌号HT200,材料性能见表3-6。 表3-6

查阅文献[7]表8-3轮缘材料选用球墨铸铁,牌号QT60-3,材料性能见表3-7.轮缘铸造而成,要求铸件不得有气孔、缩孔及裂纹等,以保证链轮正常工作所需的强度。

此次设计采用了组装式链轮。有轮体、轮缘用高强度螺栓联接而成。在链轮磨损到一定程度后,可拧下螺栓来拆换轮缘,因此更换方便,且节约拆料、降低了维修费。 表3-7

3.6.2 驱动链轮的结构设计

驱动链轮由驱动轴和链轮构成,通过键连接,构成一个整体。此次设计提升机的运行速度为v=1.2m/s,根据第3.5.2

知,驱动轴的转速为n=40r/min。

已知:

v=

则轮缘直径为:

60×1.2d=m=470mm 由第3.5.2节轴各段长度的确定一节知④、⑥段轴的长度为80mm,故驱动链轮的宽度为80mm。

驱动链轮装置结构见图3-5,其他尺寸见图纸。 2πnd∙

图3-5驱动链轮装置结构

3.7机壳的设计

提升机机壳主要起支承和密封两大作用,分为上、中、下三部分,机壳零部件的质量优劣直接影响整机的工作性能,所以机壳技术要求较高,要求机壳上法兰面与下法兰面的平行度符合GB1184-80形位公差中12级的规定,机壳中心线

对法兰面的垂直度要求符合GB1184-80形位公差中12级的规定,除此之外还要求机壳表面平整。

斗式提升机的机壳一般由2~4mm的钢板焊接而成 并以角钢为骨架制成一定高度的标准件,通常为每节2~2.5m,选型时必须符合标准的公称长度,节与节之间通过法兰用螺栓紧固。在中部和下部要开设观察孔和拆卸的带盖孔口。为了便于清理斗式提升机底部的物料,往往在底部也设有可拆卸的带盖孔口底部机壳形式与底部物料装载情况相适用。上部机壳的形状应与卸载曲线相适用以使物料能够完全卸入导出过程中。机壳内设有中部导向装置,以防牵引料斗时产生过大的横向摆动,该斗式提升机可由几节焊接而成,每节长度可以再文献[1]中查出,节与节之间用密封胶密封,并通过法兰用螺栓紧固连接。以为提升机速度不高为0.9m/min,所以采用单通道结构。

3.7.1 上部机壳的选材设计

上机壳与驱动装置,驱动滚筒构成提升机头部。为使物料卸出,头部设有卸料槽。机头机壳的形状应做成使料斗中抛出的物料能够完全进入卸料槽中去。

图3-6 上部区段结构

电动机及减速机的支座都是连接在头部机壳上的,机壳承受的力较大,所以要采用比较厚的钢板,机壳四壁采用3mm的钢板,与电动机、减速机支座联结的侧板采用10mm的筋板,法兰及支撑采用63³63³6的热轧等边角钢。同样的道理,侧板与机壳的焊接要求也较高,故采用K形坡口,且焊接时要防止出现虚焊现象。

查阅文献[7],钢板材料选择为Q235-A。

由文献[1]《运输机械设计选用手册》知,TH型斗式提升机的壳体设计已经标准化,查阅图14-7和表14-17,可以获得上部机壳的尺寸。其结构见图3-6,具体尺寸见图纸。

上部机壳与中部机壳头节通过螺栓连接,查阅文献[8]表11-4,选用螺栓型号为螺栓GB/T 5782 M20X70。

3.7.2 中部机壳的选材设计

斗式提升机的中部机壳是整段或分段的矩形机壳,用薄钢板焊接而成,分段机壳的螺栓连接处应加密封装置。对于滚筒尺寸较小的或低速的斗式提升机可采用有载分支和无载分支共用的单通道中部机壳。单通道的较为简单经济,也有利于通道内压力的平衡。对于滚筒直径较大或高速的斗式提升机 则可采用有载分支与无载分支各装一个中部机壳的双通道方式,可避免两个分支的料斗在同一个中部机壳双向运动而引起的粉尘涡流。

由于本设计中的提升机提升高度达25m,为防止两分支上下运动时在机壳产生空气扰动,故上行部分和下行部分的机壳均采用独立式结构。连接法兰同样采用70³70³8的等边角钢,壳体采用3mm厚的钢板,并在机壳上设有检修门,主要是用来观察、检查提升机内部的工作情况,在出现故障时可以方便检修,具体结构如图3-7所示。

图3-7 中部机壳结构

阅文献[7],选择钢板材料为Q235-A。

由于斗式提升机的机壳已经标准化,查阅文献[1]表14-22续表得:中间标准节高度为2000mm,为满足物料的提升高度H=25m,需要11个2500mm的标准中间节,其中3个有检视门的标注中间节,附加一个1770mm的非标准中间节,但考虑到误差与机体的固定,将1770mm拆分为一个370mm的层高调整节,和一个1400mm的调高节。

至于头节的设计,其需要满足三个条件:其一是,其需要分为3个部分,以便于头轮的安装与检修;其二是,上部机壳完成安装后其顶部要与料斗的上缘保有一定的间隙,最小不低于35mm;最后是,头轴与头部壳体下缘的相对位置,实际由以下公式所定:

[h+H+]⨯2+D=a0N (1800-950)

式中 h——头轴离出料口距离,mm;

H——提升高度,mm ,H=25000mm;

D——链轮直径,mm,D=570mm;

a0——斗距,mm ,a0 =450mm;

N——料斗个数,一条链上的料斗个数取为120个

则依公式代入数据,求得h=865mm

进而估计整个提升机的壳体高度为31.45m。

中部机壳之间通过螺栓连接,查阅文献[8]表11-4,选用螺栓型号为:螺栓GB/T 5782 M16X40.

3.7.3 下部机壳的选材设计

下部机壳与张紧装置,张紧滚筒组成提升机底座。底座机壳形式应和物料装载过程相适应,并设有装料口使物料装入。为了对装卸料过程进行观察,便于维修,可在机壳的适当部分开观察孔和检查孔。对于从料堆上直接挖取物料的提升机,底部作成敞开式的。

下部机壳承受的力较大,所以要采用比较厚的钢板,机壳四壁采用3mm的钢板,与地面连接的底板采用10mm的筋板,法兰及支撑采用70³70³8的热轧等边角钢。同样的道理,侧板与机壳的焊接要求也较高,故采用K形坡口,且

焊接时要防止出现虚焊现象。

下部机壳同样为焊接件,要求钢板强度高,具有良好的综合性能和焊接性能。查阅文献[7],选择钢板材料为Q235-A。

斗式提升机通过地脚螺栓固定在地面上,所以下部机壳底板较厚,以保证连接强度。而且斗式提升机的地脚螺栓已经标准化,查阅文献[1]图14-7和表14-17知下部机壳上地脚孔的尺寸为Ф22,具体分布情况见图纸。

其他尺寸也已标准化,所以直接查阅文献[1]图14-7和表14-17,得出数据。具体见图纸。下部机壳结构见图3-8.

图3-8 下部机壳结构

3.8 料斗与环链的设计

3.8.1 料斗的设计

料斗用钢板焊接或冲压成形,铸造料斗在实践中很少见。焊接的料斗是用厚度的2~6毫米的钢板制成的。为了减少料斗边唇的磨损常在料斗边唇外焊上一条附加的斗边。

常用的料斗有:深斗、浅斗、和三角斗。根据斗式提升机的工作进度和被运物料特性的不同可采用不同的料斗形式。深斗的斗中与料斗后壁夹角大,每个料斗可装载较多的物料,适用于运送干燥的松散物料;浅斗的斗中与料斗后壁的夹角小,每个料斗的装载量较小,但容易卸空,适于运送潮湿的和粘性的物料。深斗和浅斗沿斗式提升机牵引构件长度方向间隔一定距离地固定在牵引构件上。深斗是具有导向侧边的三角形料斗,

这种料斗在提升机中采用一个接一个的密集布

置,当绕过上链轮卸料时,前一个料斗的两导向侧边和前壁形成后一个料斗的卸载导槽,这种料斗适于输送较重的,半磨琢性的, 磨琢性大的块状物料。料斗的运行速度较低,使物料在重力作用下倾斜到前面料斗的导槽中。TD型和TH型斗式提升机多采用深斗或浅斗,TB型斗式提升机采用有导向槽的尖棱面斗。

在斗式提升机选型设计时,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。

根据此次设计要求,在本次设计中,选用Zh型料斗,料斗容积为3.75L。结构见图3-9.

图3-9 料斗结构

3.8.2 环链的设计

斗式提升机的牵引件常采用胶带或链条。胶带斗式提升机的优点是:成本低,自重较小,工作平稳无噪声,可采用较高的运行速度,生产效率较高,磨损较小;主要缺点是:料斗在胶带上的固定较弱,因为是用摩擦传递牵引力,需要有较大的初张力。环链作为较常用的一种牵引件,它的结构和制造比较简单,与料斗的连接也很牢固。但环链相互接触处易磨损,降低链的强度,运行不够平稳。

本设计采用环链作为牵引构件,提升机的牵引构件是锻造环链。锻造环链由3号圆钢锻制而成,我国目前定型的环链节距为50mm、64mm、86mm、92mm等,如图3-9所示:环链与料斗的连接采用链环钩,当料斗的宽度为

160-250mm

时,只用一根牵引链条,当料斗的宽度为300-630mm时,则用两根牵引链条。

环链的结构如图3-10所示。

图3-10 环链的结构

3.9 张紧装置设计

在斗式提升机的机壳下部设有张紧装置。

张紧装置有螺旋式、弹簧式级重锤式三种,以螺旋式最长采用。其结构与带式输送机张紧装置相同。张紧装置安装在张紧滚筒(或长进链轮)轴的轴承座上,并连接在提升机外罩下部的侧壁上。张紧装置的行程在200-500mm范围内。

图3-11 重锤张紧装置

而TH型斗式提升机在张紧装置的处理上,下部采用重锤张紧装置,如图3-11

所示。它实现了自动张紧,一次安装调试后,即可保持恒定的张紧力,避免了脱

链,从而保证机器正常运行。但在日常生产中却也不可避免的发生滑板卡死、张紧机构失去应有的作用、张紧力消失的现象,对其设计仍需进一步的改进。

3.10 反转装置和通风装置

3.10.1 反转装置

在斗式提升机的机头部装有防逆转装置。在斗式提升机工作中动力突然中断时,反转对于斗式提升机是很危险的。斗式提升机在提升过程中,其一侧是盛满物料的上行料斗,另一侧是卸完物料的下行空料斗。动力中断后,斗式提升机由于重力作用必发生逆转。物料随着料斗的反转被卸到斗式提升机的底部,直至堆满后卡住料斗。由于反转是一个加速的运动,而后又被突然卡住,很容易扯掉料斗,使皮带损坏,甚至断裂。另外斗式提升机底部堆满物料,也使斗式提升机无法启动。

防逆转可采用逆止器。逆止器的种类有很多,例如带式逆止器,滚柱逆止器和异形块逆止器等。各种逆止器的使用条件和要求都不一样。根据此次设计的要求及实际情况,选用滚柱逆止器。

3.10.2 通风装置

在斗式提升机头部和底部应设有吸风管和通风口,以保证斗式提升机在卸料和进料过程中不会形成负压和粉尘外溢。一台制作精良的输送设备,它的密封必须可靠。但良好的密封在物料卸料和进料过程中就必然会产生压力差,造成进料和卸料困难。通风口使斗式提升机内部压力与外界压力基本相等。适当的吸风避免粉尘从通风处溢出,避免浪费和清洁环境。

第4章斗式提升机安装、使用及维护

4.1 斗式提升机的安装

1.斗式提升机必须牢固地安装在坚固的砼基础上。砼基础的表面应平整,并呈水平状态,保证斗式提升机安装后达到垂直要求。

高度较高的斗式提升机在其中部机壳和上部机壳的适当位置应与其相临的建筑物(如料仓、车间等)连在一起以增加其稳定性。

高度较低的斗式提升机安装时,可以在地平面把上、中、下机壳全部连接并较正好,然后整体吊直固定在砼基础上。

2.先安装下部区段。

斗式提升机下部支持面要保证坐落在基础水平面上,校正后将地脚螺栓紧固。上端面与水平面的平行度允许公差为1/1000。

3.按标记依次安装中间机壳。

机壳的联接允许垫入粗帆布或石棉带以保证密封和调整。要求下部和中部机壳的中心线力求在同一铅垂线上,其垂直度偏差在1000mm长度上不应超过1mm,总高度的累积偏差不应超过8mm,最上面的支撑点要尽量靠近头部。支撑装置不要限制提升机在垂直方向的伸缩。双通道中间每隔4mm要用连扳把两个通道联接起来以加强稳定性。

4.安装上部区段和驱动装置。

安装减速器前要认真阅读减速器说明书。减速器要加足工业齿轮油。

5.主轴与下部轴应在同一垂直平面内,两轴心线均应与水平面平行。

YY型驱动装置低速轴与主轴力求在同一轴心上,其最大平行偏差不得超过0.1mm,最大轴线交角不超过0.3°。

6.最后安装运行部分。

链式斗式提升机的链条应选配,使两条链长度相等。运行部分装好后拉紧,装置剩余的行程要大于全行程的一半。

7.环链型双通道提升机安装或调整链条需要提起链轮组,可以利用中部机壳上的吊重钢槽。

方法是:打开下部区段上盖板,在钢槽上挂一起重葫芦,即可进行提起链轮组的工作。

8.链条式提升机拉紧装置采用重锤张紧式,重锤箱内应放有足够的重物。

9.提升机滑板调节得好可也减少回料。

10.安装完毕后用测量仪器找准,使其头部与尾部(头轮与尾轮),垂直度,直线度符合下列要求:

表4-1

在设备安装到位后,将斗提机的加固支架定位焊死,使斗提机不能晃动。 最后,检查所有的紧固处是否紧固。向各个润滑系统加注必要的润滑剂,用手转动传动部分应轻便灵活,并最少使工作链转一周,确认安装无误后,可以空载试转,先运行两次以上瞬时试转,在开机空转2小时空载试转无问题后,应进行16小时负载试车。试车开始时,物料要分三次加到要求的输送量。喂料要均匀,负荷试车2小时后开始检查轴承温度,一般不应超过60 ℃。

4.2 斗式提升机的使用说明

一、提升系统集中控制时,应按先后顺序启动停止;

二、启动前应检查设备各部件有无异常,减速器及润滑系统加油量是否合适,检查无异常,与控制室联系,发出提升信号;

三、要随时注意提升机在运转是,链板、销子及挡圈等部件的工作情况,发现异常及时停车,通知维修人员处理;

四、做好岗位记录,发现问题及时汇报;

五、交接班时,必须在本岗位进行,不许离岗交班;

六、交班人员应共同检查滑道、斗子、链板、销子、挡圈及其它部件是否正常,共同检查装置、信号、照明等工作情况;

七、检查完毕后,经试车无异常时,双方共同在交接日志上签字,交接者方可离开岗位;

八、斗子被压或被卡时必须立即停车处理,处理时斗子这面不允许站人,以防止物料坠落以及斗子脱链;

九、斗子提升机检修时,必须切断电源,进入机壳时,上下必须要有完善的

联系电铃信号设备,照明等电压不得超过12伏特,检修时必须有专人负责监督工作,机壳内进行电焊时,下面禁止有人工作;

十、检修完毕后,必须清点人员及工具,证实机壳内部无人及工具时才能试车;

十一、严禁攀登提升机。

十二、工作完后,提升机吊盘应落地,然后切断电源,关好上下护栏门。 十三、经常保持提升机周围环境卫生。

4.3 故障处理

斗式提升机的主要故障及处理方法有以下几种: 1.斗链打滑

(1)斗式提升机是利用斗链与头轮传动轴间的摩擦力矩来进行升运物料的,叵斗链张力不够,将导致斗链打滑。这时,应立即停机,调节张紧装置以拉紧斗链。若张紧装置不能使斗链完全张紧,说明张紧装置的行程太短,应重新调节。

正确的解决方法是:解开斗链接头,使底轮上的张紧装置调至最高位置,将斗链由提升机机头放入,穿过头轮和底轮,并首尾连接好,使斗链处于将张紧而未张紧的状态。然后使张紧装置完全张紧。此时张紧装置的调节螺杆尚未利用的张紧行程不应小于全行程的50%。(2)提升机超载提升机超载时,阻力矩增大,导致斗链打滑。此时应减小物料的喂入量,并力求喂料均匀。若减小喂入量后,仍不能改善打滑,则可能是机坐内物料堆积太多或料斗被导师物卡住,应停机检查,排除故障。(3)头轮传动轴和斗链内表面过于光滑头轮传动轴和斗链内表面过于光滑,使两者间的摩擦力减小,导致斗链打滑。这时,可在传动轴和斗链内表面涂一层胶,以增大摩擦力。(4)头轮和底轮轴承转动不灵头轮和底轮轴承转动不灵,阻力矩增大,引起斗链打滑。这时可拆洗加油或更换轴承。 2.斗链跑偏

(1)头轮和底轮传动轴安装不正头轮和底轮传动轴安装不正主要体现在以下几个方面:一是头轮和底轮的传动轴在同一垂直平面内且不平行;二是两传动轴都安装在水平位置且不在同一垂直平面内;三是两传动轴平行,在同一垂直平面内且不水平。这时,斗链跑偏,易引起料斗与机筒的撞击、斗链的断裂。应立

即停机,排除故障。做到头轮和底轮的传动轴安装在同一垂直平面内,而且都在水平位置上,整机中心线在1000mm高度上垂直偏差不超过2mm,积累偏差不超过8mm。(2)斗链接头不正。斗链接头不正是指斗链结合后,斗链边缘线不在同一直线上。工作时,斗链一边紧一边松,使斗链向紧边侧向移动,产生跑偏,造成料斗盛料不充分,卸料不彻底,回料增多,生产率下降,严重时造成斗链卡边、断裂。这时应停机,修正接头并接好。 3.回料过多

提升机回料是指物料在卸料位置没有完全卸出机外,而有部分物料回到提升机机座内的现象。在提升作业中,若提升机回料太多,势必降低生产效率,增大动力消耗和物料的破碎率。造成回料多的原因有以下几点:(1)料斗运行速度过快提升机提升不同的物料,料斗运行的速度有别:一般提升干燥的粉料和粒料时,速度约为1-2m/s;提升块状物料时,速度为0.4-0.6m/s;提升潮湿的粉料和粒料时,速度为0.6-0.8m/s。速度过大,卸料提前,造成回料。这时应根据提升的物料,适当降低料斗的速度,避免回料。(2)机头出口的卸料舌板安装不合适,舌板距料斗卸料位置太远,会造成回料。应及时的调整舌板位置,避免回料。 4.料斗脱落

料斗脱落是指在生产中,料斗从斗链上掉落的现象。料斗掉落时,会产生异常的响声,要及时的停机检查,否则,将导致更多的料斗变形、脱落;在连接料斗的位置,斗链断裂。产生料斗脱落的原因主要有:(1)进料过多造成物料在机座内的堆积,升运阻力增大,料斗运行不畅,是产生料斗脱落、变形的直接原因。此时应立即停机,抽出机座下插板,排出机座内的积存物,更换新料斗,再开车生产。这时减小喂入量,并力求均匀。(2)进料口位置太低,提升机在生产时,料斗自行盛取从进料口进来的物料。若进料口位置太低,将导致料斗来不及盛取物料,而物料大部分进入机座,造成料斗舀取物料。而物料为块状,就很容易引起料斗变形、脱落。这时,应将进料口位置调至底轮中心线以上。(3)料斗材质不好,强度有限。料斗是提升机的承载部件,对它的材料有着较高的要求,安装时应尽量选配强度好的材料。一般,料斗用普通钢板或镀锌板材焊合或冲压而成,其边缘采用折边或卷入铅丝以增强料斗的强度。(4)开机时没有清除机座内的积存物。在生产中,经常会遇到突然停电或其它原因而停机的现象,若再开机时,

没有清除机座内的积存物,就易引起料斗受冲击太大而断裂脱落。因此,在停机和开机之间,必须清除机座内的积存物,避免料斗脱落。另外,定期检查料斗与斗链连接是否牢固,发现螺钉松动、脱落和料斗歪斜、破损等现象时,应及时检修或更换,以防更大的事故发生。

其他故障见下表: 表4-2

第5章总结

在老师的关心和指导下,经过三个月的设计,TH250斗式提升机的总体方案设计,总体装配以及传动、机体等部件和相关零件设计及绘图的设计工作已经完成。

提升机的主要参数如下: 功率:5.5kW; 提升高度:25m; 提升能力:20t/h; 料斗间距:450mm; 料斗容积:3.75L; 料斗宽度:250mm.

设计的计算依据和功能实现完全符合国家公布的的斗式提升机通用计算标准,零件的强度符合机械设计要求。通过参考国内外的各种关于斗式垂直提升机的相关资料文献,将各种科技成果融入了本次设计当中,更便捷的实现了垂直提升机的部分功能。设计严格参照原始工作参数,和现有的斗式提升机计算资料及零件的计算校核方法对提升机的相关零部件紧系了正确的计算和选取。

参考文献

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[2] 《机械设计手册》编委会. 机械设计手册第2卷. 北京:机械工业出版社,2009.

[3] 成大先. 机械设计手册单行本. 减速器²电机与电器. 北京:化学工业出版社,2006.

[4] 濮良贵,纪名刚. 机械设计. 第八版. 北京:高等教育出版社,2008. [5] 成大先. 机械设计手册第五版. 第2卷. 北京:化学工业出版社,2009. [6] GB/T 5014-2003.

[7] 文九巴. 机械工程材料. 北京:机械工业出版社,2009. [8] 杨现卿. 机械设计课程设计. 北京:中国电力出版社,2012.


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