斗式提升機的設計摘要近幾十年來,由于有關斗式提升機的設計與計算方面的資料缺乏,給設計人員帶來諸多不便。因此,筆者在此對該種設備的分類、用途、料斗的型式尺寸、裝載系數(shù)、卸載方式、提升速度、小時運量和功率計算等作一系統(tǒng)介紹,供有關人員參考。由于TH250粉料提升機從動軸的密封結構設計不合理,導致使用一段時間后,密封處即出現(xiàn)石粉泄漏的現(xiàn)象,對生產(chǎn)產(chǎn)生了不利的影響。介紹了TH250的整體結構和斗鏈提升機電機驅動功率的確定方法,同時通過技術改造,設計出新型密封結構。經(jīng)過工地檢驗,新結構能有效地解決從動軸密封這一難題。對斗式提升機運動學和受力情況進行了分析,并就物料和使用工況對提升機做了針對性的設計,此提升機應用于實際生產(chǎn)中,取得了良好效果。【關鍵詞】：斗式提升機; 帶式; 鏈式; 設計; 應用;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;目錄摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章緒論 (1)第1.1節(jié)斗式提升機的發(fā)展歷史 (1)第1.2節(jié)我國斗式提升機研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 (1)第1.3節(jié)斗式提升機的分類及特點 (2)第1.4節(jié)斗式提升機的工作原理及分析 (4)第1.5節(jié)斗式提升機的選型 (7)第1.6節(jié)斗式提升機的改進 (7)第二章設計方案擬定及分析 (9)第2.1節(jié)設計環(huán)境及提升機類型選取 (9)2.2節(jié)斗式提升機參數(shù)規(guī)格選定和計算 (9)2.3節(jié)方案設計 (11)2.4節(jié)工作過程分析及驅動結構簡圖 (13)第三章TH250斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結構設計 (15)第3.1節(jié)提升機功率的計算 (15)第3.2節(jié).電動機的選型 (16)第3.3節(jié)減速器的設計 (17)第3.4節(jié)驅動主軸設計 (42)第3.5節(jié)料斗的設計 (46)第3.6節(jié)鏈條設計及校核 (48)第3.7節(jié)驅動鏈輪的結構設計 (50)第3.8節(jié)張緊裝置的設計 (51)第3.9節(jié)聯(lián)軸器的選型 (52)第3.10節(jié)反轉裝置(逆止器)的選取 (53)第3.11節(jié)罩殼的設計 (53)第3.12節(jié)電氣控制電路的設計 (54)第四章斗式提升機安裝、使用說明、故障維修和維護 (57)第4.1節(jié)斗式提升機的安裝、調(diào)試及運行 (57)第4.2節(jié)斗式提升機操作規(guī)程 (57)第4.3節(jié)斗式提升機故障處理 (58)第4.4節(jié)斗式提升機維護和保養(yǎng) (59)設計總結 (60)參考文獻 (61)第一章緒論第1.1節(jié)斗式提升機的發(fā)展歷史斗式提升機是利用均勻固結于無端牽引構件上的一系列料斗，豎向提升物料的連續(xù)輸送機械。適用于垂直輸送粉狀、粒狀、及小塊狀的磨吸性較小的散狀物料，如糧食、煤、水泥、碎礦石等。中國古代的高轉筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機和刮板輸送機的皺形；17世紀中葉，斗式提升機開始應用于架空索道輸送散狀物料；19世紀中葉，各種現(xiàn)代結構的輸送機相繼出現(xiàn)。1868年，在英國出現(xiàn)了帶式輸送機；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機。此后，輸送機受到機械制造、電機、化工和冶金工業(yè)技術進步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統(tǒng)機械化和自動化不可缺少的組成部分。斗式提升機就是輸送機的其中一種。第1.2節(jié)我國斗式提升機研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.2.1節(jié)我國斗式提升機研究現(xiàn)狀我國斗式提升機的設計制造技術是在50年代由前蘇聯(lián)引進的，80年代，幾乎沒有大的發(fā)展。在此期間，雖各行業(yè)就使用中存在的一些問題也作過一些改進，如Z1型和鉤頭鏈式斗式提升機的設計等工作，但大都因為某些原因未能得到推廣。自80年代以后，隨著國家改革開放和經(jīng)濟發(fā)展的需要，一些大型及重點工程項目引了一定數(shù)量的斗式提升機的頒布JB 392685 及按此要求設計的TD、THHE TB系列的斗式提升機相繼問世，是我國斗式提升機技術水平先前邁了一步，但與國際先進水平相比仍存在相當大的差距，尤其是板鏈式斗式提升機存在的差距更大一些。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展運輸機械行業(yè)在引進、吸收、消化了世界各國斗式提升機的最新技術，并結合我國實際情況，使得新材料、新工藝、新產(chǎn)品不斷地出現(xiàn)。例如：由于自動焊接技術的出現(xiàn)，箱形結構的垂直輸送機越來越受到人們的歡迎。由于計算機技術的推廣應用，利用計算機進行輔助設計(CAD)和輔助制造(CAM)，使輸送機的整體布置更趨優(yōu)化，基本零件更加緊湊耐用。由于自控技術和數(shù)顯技術的廣泛普及，使運輸機的控制和安全保護裝置大為改善，保證了作業(yè)的安全性和可靠性。現(xiàn)在許多企業(yè)能夠批量生產(chǎn)各種類型的輸送機械，不僅滿足了國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還打入了國際市場。1.2.2節(jié)提升機的發(fā)展趨勢縱觀世界各國運輸機的發(fā)展現(xiàn)狀，對今后的動向可歸納如下：(1)大型化第 1 頁（共 69頁）由于石油、化工、冶煉、制造、食品、啤酒、飲料、煙草、醫(yī)藥、家電等地工程規(guī)模越來越大型化，所以運輸機運輸物品的重量也越來越大，如碼頭的集裝箱專用輸送機的超大型結構件達1000t,目前世界上運輸機重量最大的是3000t的斗式輸送機。(2)重視“三化”，逐步采用國際標準所謂“三化”，是指運輸機的標準化、系列化和通用化。貫徹“三化”可以縮短設計周期，保證產(chǎn)品制造質量，便于管理和提高經(jīng)濟效益。世界上許多國家，不僅重視產(chǎn)品的“三化”工作，而是非常注意采用國家標準。有的國家甚至廢除本國標準直接采用國際標準，其目的是為了促進商品的國際交流。(3)實現(xiàn)產(chǎn)品的機電一體化機械產(chǎn)品需要更新?lián)Q代。在當今計算機、自控技術和數(shù)顯技術大發(fā)展的年代里，更新?lián)Q代的重要標志是實現(xiàn)產(chǎn)品的機電一體化。在輸送機械上應用計算機技術，可以提高作業(yè)性能。(4)人機工程學的應用輸送機械一般應用在沉重和繁忙的、環(huán)境比較差得場合。為了減少人員的作業(yè)強度，保證持久旺盛的體力和注意力，應該根據(jù)人機工程學的理論，設計導動裝置和人員輔助裝置，改善振動與噪聲的影響，防止廢棄污染，使其符合健康規(guī)范的要求根據(jù)不同的輸送要求、不同的輸送產(chǎn)品，選擇不同的最佳的工藝和運輸設備，以使最少、最合理的投資，獲得最佳的使用效果，使設備發(fā)揮最大的效率。第1.3節(jié)斗式提升機的分類及特點1.3.1節(jié)斗式提升機的分類斗式提升機作為一種常用的提升設備，在得到廣泛的應用的同時，根據(jù)不同行業(yè)的要求也有著非常清楚地分類.1、按照其傳動結構分類：(1).TD系列斗式提升機TD系列斗式提升機是一種國家標準的斗式提升機，該系列斗式提升機和D系列斗式提升機都是采用膠帶傳動來提升物料，兩者沒有本質的區(qū)別，D系列斗式提升機產(chǎn)品型號叫老且規(guī)格少。TD列類斗式提升機是在D系列斗式提升機的基礎上經(jīng)過產(chǎn)品改良而來的。其規(guī)格TD100、TD160、TD250、TD315、TD400、TD500、TD630、D800、D1000等型號，其中D160、D250、D315等型號為普遍采用的型號。(2).TH系列斗式提升機TH系列斗式提升機是一種常用的提升設備，該系列斗式提升機采用鍛造環(huán)鏈作為傳動部件，具有很強的機械強度，主要用于提升粉體和小顆粒及小第 2 頁（共 69頁）塊狀物料，區(qū)別于TD系列斗式提升機，其提升量更大、運轉效率更高。其常用于較大比重物料的提升。(3).NE系列斗式提升機NE系列斗式提升機是一種新型的斗式提升機，其采用板鏈傳動，區(qū)別于老型號TB系列板鏈斗式提升機，其命名方式采用提升量而非斗寬。如NE150是指提升量為150噸每小時而不是斗寬150。NE系列斗式提升機有著很高的提升效率，根據(jù)提升速度不同還分有NSE型號和高速板鏈斗式提升機。(4).TB系列斗式提升機TB系列斗式提升機是一種老型號的斗式提升機，其傳動部分采用板鏈傳動，現(xiàn)已經(jīng)被相應的NE系列斗式提升機傳品代替。(5).TG系列斗式提升機TG系列斗式提升機是一種加強型膠帶斗式提升機，其區(qū)別于TD系列斗式提升機，TG系列斗式提升機采用鋼絲膠帶作為傳動帶，其具有更強的傳動能力。該系列斗式提升機多被用于糧食的輸送上，又常稱為糧食專用斗式提升機。(6).其它型號斗式提升機常見的斗式提升機還有HL系列斗式提升機、GTD系列斗式提升機、GTH系列斗式提升機等，其均為上型號的不同叫法和演變形式。2、按牽引件分類：斗式提升機的牽引構件有環(huán)鏈、板鏈和膠帶等幾種。環(huán)鏈的結構和制造比較簡單，與料斗的連接也很牢固，輸送磨琢性大地的物料時，鏈條的磨損較小，但其自重較大。板鏈結構比較牢固，自重較輕，適用于提升量較大的提升機，但鉸接接頭易被磨損，膠帶的結構比較簡單，但不適宜輸送磨琢性較大的物料，普通膠帶物料溫度不超過60 C，鋼繩膠帶允許物料溫度達80 C，耐熱膠帶允許物料溫度達120 C，環(huán)鏈、板鏈輸送物料溫度可達250 C。斗式提升機最廣泛使用的是帶式(TD)，環(huán)鏈式(TH)兩種型式。用于輸送散裝水泥時大多采用深型料斗。如TD型帶式斗式提升機采用離心式卸料或混合式卸料適用于堆積密度小于1.5t/m3的粉狀、粒狀物料。TH 環(huán)鏈斗式提升機采用混合式或重力式卸料用淺斗。3、按卸料方式分類：式提升機可分為:離心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三種形式。離心式卸料的斗速較快，適用于輸送粉狀、粒狀、小塊狀等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速較慢，適用于輸送塊狀的，比重較大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。第 3 頁（共 69頁）1.3.2節(jié)斗式提升機的特點：1. 提升范圍廣。對物料的種類，特性及塊度要求少，不僅提升一般粉狀，粒狀和塊狀物料，而且可提升磨琢性狀的物料。物料溫度可達250 C。2.驅動功率小。采取流入式喂料，重力誘導式卸料，且采用密集型布置的大容量料斗輸送。鏈速低提升量大。幾乎無回料和挖料現(xiàn)象，因此無產(chǎn)功率小，所耗功率是鏈提升機的70% 。3.輸送能力大。提升量范圍15800m3/h 。4.使用壽命長。本機的設計保證物料在喂料，提升和卸料中不會撒落，減少了機械磨損，物料之間很少發(fā)生擠壓和碰撞現(xiàn)象。輸送鏈采用高強度耐磨鏈條，大大延長了鏈條和鏈斗的使用壽命。正常使用下，輸送鏈使用壽命超過5年。5.密封性好，環(huán)境污染少。先進的設計原理，保證了整機的可靠性。6.操作，維護，維修方便，易損件少。7.機械尺寸小，機殼經(jīng)折邊和中間壓凸，再經(jīng)焊接，剛性好，外觀漂亮。第1.4節(jié)斗式提升機的工作原理及分析1.4.1節(jié)斗式提升機的輸送工作原理：料斗把物料從下面的儲藏中舀起，隨著輸送帶或鏈提升到頂部，繞過頂輪后向下翻轉，斗式提升機將物料傾入接受槽內(nèi)。帶傳動的斗式提升機的傳動帶一般采用橡膠帶，裝在下或上面的傳動滾筒和上下面的改向滾筒上。鏈傳動的斗式提升機一般裝有兩條平行的傳動鏈，上或下面有一對傳動鏈輪，下或上面是一對改向鏈輪。斗式提升機一般都裝有機殼，以防止斗式提升機中粉塵飛揚。1.4.2節(jié)斗式提升機的主要部件斗式提升機的主要構件：驅動裝置、料斗、牽引構件、殼體、改向輪（尾輪）、張緊裝置、導向裝置、加料口（入料口）和卸料口（出料口）。其中比較重要的設計點有驅動裝置、料斗、牽引構件。(1)驅動裝置：驅動裝置有電動機、減速器、逆止器或制動器及聯(lián)軸器組成，驅動主軸上裝有滾筒或鏈輪。大提升高度的斗式提升機采用液壓力偶合器，小提升高度時采用彈性聯(lián)軸器。使用軸裝式減速器可省去聯(lián)軸器，簡化安裝工作，維修時方便。(2)料斗：料斗通常分為淺斗、深斗和有導向槽的尖棱面斗。淺斗前壁斜度大深度小，適用于運送潮濕的和流散性不良的物料。深斗前壁斜度小而深度大，第 4 頁（共 69頁）適用于運送干燥的流散性好的散粒物料。有導向側邊的夾角形料斗前面的的兩導向側邊即為后面料斗的卸載導槽，它適用于運送沉重的塊狀物料及有磨損性的物料。散裝水泥由于流動性好且干燥，用深斗較合適，卸載時，物料在料斗中得表面按對數(shù)螺紋分布，設計離心卸料的料斗時往往在料斗底部打若干個氣孔，使物料卸料時有較高的填充量，并且卸料時更安全。(3)牽引構件：牽引構件為封閉的繞性構件，多為環(huán)鏈、板鏈或膠帶。橡膠帶：用螺釘和彈性墊片固接在帶子口，帶比斗寬3540mm。鏈條：單鏈條固接在料斗后壁上；雙鏈與料斗兩側相連。(4)張緊裝置：張緊裝置有螺桿式于重錘式兩種。帶斗式提升機的張緊滾筒一般制成鼠籠式殼體，以防散料粘集于滾筒上。(5)機殼：斗式提升機可以采用整體機殼，也可上升分支和下降分支分別設置機殼，后者可防止兩分支上下運動時在機殼空氣擾動。在機殼上部設有收塵法蘭和窺視孔。在底部設有料位指示，以便物料堆積時自動報警。膠帶提升機還需設置防滑防偏監(jiān)控及速度監(jiān)測器等電子儀器，一保證斗式提升機的正常運行。1.4.3節(jié)斗式提升機的裝載和卸載1、斗式提升機的裝載斗式提升機的裝載方式有兩種：(1)掏取式.(圖1.1)由料斗在物料中掏取裝載。掏取式主要用于輸送粉狀、顆粒狀、小塊狀的無磨琢性或半磨琢性的散狀物料。由于在掏取物料時不會產(chǎn)生很大的阻力，所以允許的料斗在運行的速度較高，為0.8-2m/s;(2)流入式.(圖1.2)圖中物料直接流入料斗內(nèi)。流入式用于輸送大塊狀和磨琢性大的物料。料斗的布置很密，防止在料斗之間撒料。料斗的運行速度較低，一般不超過1m/s .2、斗式提升機的卸載斗式提升機的卸載方式有離心式、重力式及混合式三種。離心式卸料料斗的運行速度較高，通常取1.2-2m/s。如欲保持這種卸載必須正確選擇驅動鏈輪的轉速和直徑，以及卸料口的位置。其優(yōu)點是：在一定的料斗速度下驅動輪的尺寸為最??；卸料的位置較高，各料斗之間的距離可以減小，并可以提高卸料管的高度，當卸料高度一定時，提升機的高度就可以見實效；缺點是：料斗的填充系數(shù)較小，對所提升的物料由一定的要求，只適用于流動性好的粉狀、粒狀、小塊狀物料。重力式卸載適用于卸載塊狀、半磨琢性和磨琢性大地物料，料斗運行第 5 頁（共 69頁） 第 6 頁 （共 69頁） 速度為0.4-0.8m/s 左右，需配用帶導向槽的料斗。其優(yōu)點是：料斗裝填良好，料斗尺寸與極距的大小無關。因此允許在較大的料斗運行速度下應用大容積的料斗；主要缺點是：物料拋出位置較低，故必須增加提升機機頭的高度。物料在料斗的內(nèi)壁之間被拋出去，這種卸料方式稱為離心重力式卸料，也稱混合式卸料。常用于卸載流動性不良的粉狀物料及含水分的物料。料斗的運行速度范圍為0.6-1m/s ，常用鏈條做牽引構件。 當料斗的直線運動變?yōu)樾D運動(料斗剛繞上驅動滾筒或鏈輪時)，料斗內(nèi)物料的任一質點同時受到離心力F 和重力G=mg 的作用。其離心力F 和重力分別有下面兩式求得：gr Gv r mv r F 222m = ， mg =G 式中：m 為料斗內(nèi)物料的質量(kg)；w 為料斗內(nèi)物料的重心運動角速度(rad/s)；v 為料斗內(nèi)物料的重心運動的線速度(m/s)；r 為料斗內(nèi)物料重心m 至卷筒中心O 的距離(即回轉半徑m)；g 為重力加速度(g=9.81m/s)。F 和G 兩個合力的大小和方向都隨著料斗的回轉進程而改變。當料斗在任一位置上，合力的向量與垂線交與點P ，這個P 點叫作極點。極點至回轉軸的中心點O 得距離叫作極距。從上(c)圖可以看出：PmO 與mab 相似，所以 22/v gr r mv mg F G r h = 故 22v gr h =為常數(shù)，又因為 30r n v =代入前式，得h=895/n 2 式中：n 為驅動軸的轉速(r/min)可見當一定時，h就一定，當n 增大時，h就減小，此時離心力大。反之，當n 減小時，h值增大，離心力減小。所以根據(jù)不同的轉速n 和極距h值，將得到不同的卸料方式。設滾筒半徑為r 2，料斗外緣半徑r 1，為則有：(1)離心式卸料 當hr1時，即極點P處于料斗外緣的圓周之處時，重力大于離心力，物料作重力式卸載。這時物料沿斗壁內(nèi)緣運動，它用于塊狀物料的下載。料斗的速度通常在v=0.60.8m/s之間，但需配用帶有檔邊的料斗。第1.5節(jié)斗式提升機的選型作為常用的提升設備，斗式提升機的選用受到很多方面因素的制約，選錯型號會給適用方帶來不盡的麻煩。一般斗式提升機的選型取決于以下幾個因素：1.物料的形態(tài)：物料是粉狀還是顆粒狀還是小塊狀。2.物料的物理性質：物料有沒有吸附性或者粘稠度，是否含水。3.物料的比重：一般都是提升機參數(shù)都是針對堆積比重在1.6以下的物料設計和計算的，太大的物料比重需要進行牽引力和傳動部分抗拉強度的計算。4.單位時間內(nèi)的輸送量。一般來說，物料的形態(tài)直接決定物料的卸料方式，常用規(guī)律為粉狀物料采用離心拋射卸料、塊狀物料采用重力卸料，而卸料方式的不同決定斗式提升機的料斗的不同，離心拋謝卸料多采用淺斗和弧形斗，而重力卸料需采用深斗。斗式提升機所采用料斗不同則單位時間內(nèi)提升的物料輸送量是不一樣的。斗式提升機最終是取決于料斗形式、斗速、物料比重、物料性質、料斗數(shù)量的一個綜合參數(shù)。第1.6節(jié)斗式提升機的改進斗式提升機作為一種應用極為廣泛的垂直輸送設備，已經(jīng)廣泛應用于糧食、飼料及種子加工業(yè)。但是在使用中也出現(xiàn)了一些問題，為使其工作性能和可靠性增強，對其進行了改進。1.在斗式提升機頭部和底部應設有吸風管和通風口，以保證斗式提升機第 7 頁（共 69頁）