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斗式提升機總體結構設計 摘 要 斗式提升機廣泛地應用于建材、機械、有色金屬、糧食等各工業(yè) 部門；應用于在垂直方向內或傾斜角度很小時運送散料或碎塊物體。 斗式提升機的結構特點是：被運送物料在與牽引件連結在一起的承載 構件料斗內，牽引件繞過各滾筒，形成包括運送物料的有載分支和不 運送物料的無載分支的閉合環(huán)路，連續(xù)運動輸送物體。驅動裝置與頭 輪相連，使斗式提升機獲得動力并驅使運轉。張緊裝置與底輪相連， 使牽引構件獲得必要的初張緊力，以保證正常運轉。物料從提升機底 部供料。斗式提升機對過載較敏感；斗和帶易磨損斗式提升機的料斗 和牽引構件等部分及頭輪，底輪安裝在密閉的罩殼之內，減少灰塵對 周圍環(huán)境的污染。 關鍵詞：斗式提升機，料斗，滾筒，牽引構件，驅動裝置，張緊裝置。 ABSTRACT Bucket elevator widely used in building materials, machinery, nonferrous metals, grain and other various industrial sectors; applied in vertical direction or angle very hour delivery of bulk material objects or fragments. 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, including a delivery of materials containing a branch and the non-delivery of materials contained The branch closed loop, the Movement for conveying objects.Drive connected with the first round, bucket elevator access to power and driven operation. Tensioning device connected with the end of round, to obtain the necessary components traction early tension to ensure normal operation. Material from the elevator at the bottom for the material.Bucket elevator to overload more sensitive; Doo and easy to wear with bucket elevator of the hopper and traction components, and other parts of the first round, bottom round of the Shell installation in confined within the surrounding environment to reduce dust pollution. Keyword: Bucket elevator, hopper, drum, traction components, drives, tensioning device. 目 錄 前 言 ........................................................5 第一章 提升機結構 ............................................8 1.1 提升機硬件結構 .......................................8 1.2 提升機特點 ...........................................9 1.3 提升機輸送量計算 ....................................11 第二章 技術要求 .............................................14 2.1 一般技術要求 ........................................14 2.2 主要零部件的技術要求 ................................14 2.3 安裝技術要求 ........................................17 2.4 牽引件技術要求 ......................................20 第三章 料斗設計 .............................................21 3.1 提升機料斗選用原則 ..................................22 3.2 對于裝料過程的改進 ..................................24 3.3 對料斗提升過程中的改進 ..............................24 3.4 料斗在卸料過程中的改進 ..............................29 第四章 零散部件設計改進 .....................................30 4.1 通風口 ..............................................30 4.2 防逆轉裝置 ..........................................30 4.3 設置防滑主動輪 ......................................31 4.4 提升帶的速度 ........................................31 4.5 進料流速 ............................................32 4.6 轉速監(jiān)控裝置 .........................................32 4.7 選用優(yōu)質傳送帶或傳動鏈 ..............................32 4.8 擋料板 ..............................................33 4.9 料斗的間距 ..........................................33 4.10 牽引件 .............................................33 4.11 驅動裝置 ............................................34 4.12 張緊裝置 ...........................................36 第五章 斗式提升機的設計計算 .................................37 5.1 基本設計參數(shù) ........................................37 5.2 使用要求 ............................................37 5.3 設計目標 ............................................38 5.4 參照數(shù)據 ............................................38 5.5 輸送能力的推導 ......................................39 5.6 料斗的計算 ..........................................40 5.7 核算輸送能力 ........................................41 5.8 運行阻力計算 ........................................41 5.9 電動機的選取 ........................................43 5.10 減速器的選取 .......................................44 5.11 驅動軸設計及附件的選擇 .............................44 5.12 殼體的設計 .........................................51 總 結 ......................................................52 致 謝 ......................................................53 參考文獻 ....................................................54 附 錄 ......................................................56 外文資料與中文翻譯 ......................................56 前 言 垂直斗式提升機是在封閉的機殼內連續(xù)提升粉末、顆粒或小塊狀物 料的輸送設備。安裝在膠帶或鏈條上的料斗，通過驅動滾筒或傳動鏈輪 自提升機的下部掏取或喂人物料，提升到上部卸料處，依靠離心力或重 力拋出，完成輸送目的。斗式提升機因具有占地面積小、功率低、運行 平穩(wěn)可靠、密封性能好、使用壽命長等優(yōu)點而被眾多廠家所選用適用于 低處往高處提升，供應物料通過振動臺投入料斗后機器自動連續(xù)運轉向 上運送。為配套立式包裝機，電腦計量機設計，適用于食品、醫(yī)藥、化 學工業(yè)品、螺絲、螺帽等產品。根據傳送物料的性質不同，可以選用金 屬、不銹鋼、ABS 塑料等不同材質制造。根據傳送量可調節(jié)傳送速度， 并隨需求選取型號升機按牽引件的構造不同分為 TD 型、TGD 型、TH 型、 NE 型 4 種。按照斗型不同分為深斗、中深斗、淺斗和鱗斗幾種形式(一 般情況下，淺料斗適宜于輸送較潮濕、易結塊、較難拋出的物料；深料 斗適宜于輸送干燥、松散、易拋出的物料)。按取料方式不同可分為掏 取式或喂人式裝載。根據不同機型和速度分為離心式卸料、離心重力式 卸料(混合式)、重力式卸料(物料自重)3 種。 國內斗式提升機的設計制造技術是 20 世紀 50 年代由前蘇聯(lián)引進的， 直到 80 年代幾乎沒有大的發(fā)展。盡管在此期間，各行業(yè)針對使用中出 現(xiàn)的問題做過一些改進，但大都因為某些原因而未能得到推廣。 20 世紀 80 年代以后，由于改革開放和經濟發(fā)展的需要，一些大型 及重點工程項目引進了一定數(shù)量的斗式提升機，從而促進了國內斗式提 升機技術的發(fā)展。目前國內常用的通用斗式提升機均為垂直式，按 JB3926—85 標準，應用最廣的是 TD 型帶式、TH 型環(huán)鏈式和 TB 型板鏈 式等 3 種型式。 TD 型帶式斗式提升機采用離心式或混合式卸載方式，適用于輸送 松散密度小于 1.5t/m3的粉狀、粒狀、小塊狀的無磨琢性或磨琢性較小 物料，物料溫度不超過 60 度；當物料溫度在 60-200 度時，應采用耐熱 橡膠帶。提升高度約在 4-40m 范圍內，輸送量為 4-238m3/h。 TH 型環(huán)鏈斗式提升機采用混合式或重力式卸載方式，適用于輸送 松散密度小于 1.5t/ m3的粉狀、粒狀、小塊狀的無磨琢性或中等磨琢 性的物料，物料溫度不超過 250 度。提升高度約在 4.5-40m 范圍內，輸 送量為 35-365m3/h。 TB 型板鏈斗式提升機采用重力式卸載方式，適用于輸送松散密度 2t/m3的中、大塊，磨琢性較大的物料，物料溫度不超過 250 度。提升 高度約在 5-50m 范圍內，輸送量為 20-563m3/h。 TD、TH、TB 型斗式提升機的問世，使我國斗式提升機技術水平向 前邁進了一大步，但與國際先進水平相比還存在相當大的差距。隨著國 民經濟的進一步發(fā)展，運輸行業(yè)引進、吸收、消化了國外斗式提升機的 最新技術，并結合我國的實際情況，在 20 世紀 90 年代初研制開發(fā)了 THG 型和 TDG 型高效斗式提升機系列，以滿足市場對大輸送量、大提 升高度、結構緊湊、運行平穩(wěn)可靠、使用壽命長的新型高效斗式提升機 的需要。 THG 型和 TDG 型斗式提升機分別是 TH 型和 TD 型斗式提升機的改型 產品，在結構上有以下顯著特點：（1）傳動裝置中采用了垂直軸減速 器和液力偶合器，結構緊湊，實現(xiàn)了柔性傳動，既能使運轉平穩(wěn)，又能 使電機減速器及牽引構件得到保護，更能使物料在停機時保持穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）采用重錘式張緊裝置，既可實現(xiàn)自動張緊又可保持恒定的張緊力， 避免膠帶打滑或脫鏈，從而保證機器正常運轉。 （3）對頭、尾部和中部 機殼全部做了密封處理，物料及粉塵不會外揚，可避免環(huán)境污染。 （4） 該機在下部增設了料位器和速度控制器，可將控制信號傳入中央控制室 的計算機中，對斗式提升機的運轉情況進行監(jiān)控。 我國通用斗式提升機在使用中仍存在一些問題，例如，對于頻繁更 換物料品種的斗式提升機，如何快速清理機座存料和機內殘存料；如何 提高配套件（減速器、環(huán)鏈及聯(lián)接環(huán)鉤、鏈輪、牽引膠帶、軸承座等） 的性能和強度，等等。 我國斗式提升機的技術水平與世界先進水平的差距還相當明顯，例 如在材料選擇、制造工藝等方面尚達不到國外先進水平的技術要求；輸 送能力、提升高度等還相對落后。國外采用鋼繩芯輸送帶作為牽引構件， 并采用小型斗式提升機對大型斗式提升機定量供料，使斗式提升機的輸 送能力高達 2000t/h，提升高度達到 350m；我國板鏈斗式提升機的發(fā)展 相對較慢，而在國外尤其是日本、美國等國家制造的板鏈斗式提升機性 能參數(shù)往往超過環(huán)鏈斗式提升機和膠帶斗式提升機，提升高度可達 90m，輸送能力超過 1500t/h，牽引構件使用壽命可達 10 年，應用范圍 很廣。 對于斗式垂直提升機而言，設計的主要參數(shù)有粒度、松散密度、溫 度、濕度、粘度、磨琢性、實際輸送量 Q、提升高度 H 等。 第一章 提升機結構 1.1 提升機硬件結構 斗式提升機由上部區(qū)段、中部機殼、下部區(qū)段、驅動裝置和內牽引 件組成(見圖 1)。上部區(qū)段由上部機殼、頭罩、傳動滾筒和傳動鏈輪組 組成；中部機殼與上下部連接，起支撐防護和密封作用，分為標準節(jié)、 非標準節(jié)和帶檢視門的標準節(jié)，有單通道和雙通道兩種形式(其中選雙 通道主要是加強整機的中間節(jié)強度)；下部區(qū)段由下部機殼和拉緊滾子 組或拉緊鏈輪組組成；驅動裝置由驅動平臺、電動機、減速器傳動件和 逆止器等組成；內牽引件由料斗、橡膠輸送帶或圓環(huán)鏈、套筒滾子鏈等 組成。 圖 1.1 環(huán)鏈斗式提升機的構造 1—環(huán)鏈；2—料斗；3—驅動鏈輪；4—機殼頭部；5—驅動裝置； 6—中間段；7—檢視口（座板） ；8—下部機座；9—張緊鏈輪；10—張緊裝置； 1.2 提升機特點 垂直提升機具有以下特點： 1. 垂直提升機工作時擱板的回程不占用工作節(jié)拍，輸送效率高， 且不受輸送高速的影響。 2. 只能輸送件貨，且物料有最小尺寸的限制。 3. 承載范圍大，最大可達 2000Kg。 4. 與出入口輸送設備配套使用，使輸送過程實現(xiàn)完全自動化，避 免了人工操作帶來的不穩(wěn)定性。 5. 結構緊湊，占地面積小。 6. 安全可靠，易于維護，運行費用低廉，有效降低輸送成本 斗式提升機有兩種裝料型式： (1)掏取式：由料斗在尾部機殼的物料中掏取裝料。對于粉末狀、 粒狀、塊狀的無磨琢性或半磨琢性的散狀物料，由于掏取時不產生很 大的阻力，料斗可以在較高的運動速度，一般為 0.8~2m/s，所以它通 常和離心式卸料配合應用。 (2)流入式：物料直接由進料口流入料斗內裝料。對于塊度較大和 磨琢性大的物料；由于挖取阻力很大，故采用裝入法，料斗運動速度 不能太高，通常不超過 1m/s。 斗式提升機的分類有以下幾種： (1)按輸送物料的方向分為：垂直式和傾斜式； (2)按卸載特性分為：離心式、重力式、混合式； (3)按料斗的型式分為：深斗式，淺斗式、鱗板式； (4)按牽引構件型式分為：帶式、板鏈式； (5)按工件特性分為：重型、中型、輕型 斗式提升機的規(guī)格是以斗寬表示。目前國產 D 型斗式提升機規(guī)格有 D160、D250、D350、D450 四種；HL 型斗式提升機規(guī)格化有 HL300、HL400 兩種；PL 型斗提升機規(guī)格有 PL250、PL350、PL450 三種。 大型斗式提升機寬達 800mm。 據國外文獻介紹，膠帶提升機的斗寬已達 1250 毫米，輸送量達 1000 噸/時，最大提升高度達 80 米。 斗式提升機的優(yōu)點是：結構比較簡單，可在垂直或傾斜方向上提升 物料，橫斷面尺寸小，因而可節(jié)約占地面積，并可在全封閉的罩殼內工 作，減少灰塵對周圍環(huán)境的污染必要時還可把斗式提升機底部插入料堆 中自行取料。 斗式提升機的缺點是：機內較易形成粉塵爆炸的條件；對過載較敏 感；斗和鏈易磨損；被輸送的物料受到一定的限制，只宜于輸送粉狀和 中小塊狀的散貨，如糧食、煤、水泥、砂等，但不能在水平方向運送物 料。 斗式提升機是以牽引型式命名的，并以第一主參數(shù)斗寬確定規(guī)格大 小。如機械電子工業(yè)部頒發(fā)的 JB3926-85《垂直斗式提升機》標準中 TH400 環(huán)鏈斗式提升機（T-提升機的是 Ti、H——環(huán)鏈的一并 Huan） ， 斗寬為 400mm。 提升機的結構一般有幾大部分組成：驅動裝置、出料口、上部區(qū)段、 牽引件、料斗、中部機殼、下部區(qū)段、張緊裝置、進料口、檢視門。 斗式提升機牽引件常用橡膠帶、圓環(huán)鏈、套筒磙子鏈幾種型式，從 而形成了三種基本結構型式。新標準中規(guī)定了 TD 型、TH 型、TB 型三種 結構型式的提升機，將分別替代國內原 D 型、HL 型、PL 型三種機型。 除上述定型產品外，NTD 內斗式提升機是一種內部加料、重力式卸 槽，結構比較新穎的機型。而 ZL 型斗式提升機，DTG 型斗式提升機 （牽引件是膠帶、無底料） ，脫水斗式提升機等，因生產量較少，故不 一一介紹。 1.3 提升機輸送量計算 斗式提升機輸送量是按照填充系數(shù) =1 計算的。所以在選擇提升? 機時一定要考慮物料特征，按輸送物料填充系數(shù)計算出實際輸送量，其 計算公式： ??htaiQ???06.3? 式中 Q——輸送量．t／h； 以 a——料斗距離，m；0i ——料斗容積，L； v——提升速度．m／s； ——填充系數(shù);? ?———物料松散密度， 3m t 物料填充系數(shù)妒見表 1。 表 1.1 不同物料狀態(tài)的填充系數(shù) 粉狀物料 20mm 以下的顆粒狀 物料 20-50mm 以下的塊 狀物料 潮濕輕微黏性粉狀， 小粒狀物料 0.75-0.9 0.7-0.9 0.6-0.8 0.6-0.7 斗式提升機的功率計算式： P=(Po+Ps+Pk)·K 式中 Po——斗提機的軸功率，kW； Ps——挖取功率。kW； Pk——空載功率．kW； K——功率系數(shù)，取 1．1～1．2。 式中 Q——輸送量．m3／h； ——容重，t／m3；? C——軸距，m； g——重力加速度，9．81 m／s2 360gCPV???? 在選擇斗式提升機時，一定要根據到物料的粒度、堆積密度、溫度、 含水量、黏度、磨琢性等特征以及輸送量、各種機型的提升高度來選型。 圖 1.2 結構簡圖 1—上鏈輪；2—過渡輪；3—主動鏈輪；4—連輪； 5—貨物；6—彈性拖貨機構；7—下連輪 第二章 技術要求 2.1 一般技術要求 2.1.1 提升機應符合 JB/T 3926 的要求，并應按經規(guī)定程序批準 的圖樣和技術文件制造。 2.1.2 焊接件在焊接前應清除表面的污物，焊縫應緊密、均勻，不 得有未焊透、未熔合、咬肉、燒傷等缺陷，焊縫外觀不得有裂紋、夾渣、 氣孔。 2.1.3 鑄件應符合 GB/T 1348、GB/T 9439、GB/T 11352 的規(guī)定。 2.1.4 鍛件不應有夾層、折疊、裂紋、鍛傷、結疤、夾渣等缺陷。 2.2 主要零部件的技術要求 2.2.1 鑄造鏈輪應進行消除內應力處理，內孔及工作表面不得有砂 眼，其余表面經加工或清砂后，砂眼深度和最大面積不大于表 1 規(guī)定時， 可不焊補；砂眼面積大于表 1 規(guī)定，而小于表面積的 5%時，應予以填 料修補。 表 2.1（JB/T 3926.2-1999） 沙眼處鑄件壁厚 沙眼深度 沙眼最大面積 mm mm2 沙眼個數(shù) ≤15 18 4 3 ＞15 2 5 3 2.2.2 鑄造鏈輪輪輻上的氣孔或砂眼，深度不得大于輪輻厚度的 1/10，面積不得大于深度平方的 2 倍，每個輪輻上只允許有一處砂眼， 每個鏈輪只允許有兩處砂眼。 2.2.3 傳動滾筒表面應光滑，不得有影響使用性能的裂紋、凹坑、 焊接不良及其他缺陷。 2.2.4 傳動滾筒外徑對軸線的全跳動應按 GB/T 1184 中 9 級的規(guī) 定；滾筒壁厚差和最小壁厚應符合表 2 的規(guī)定。 表 2.2 壁 厚 b 6~8 >8~12 >12~16 壁 厚 差 δ ≤1.5 ≤ 2 ≤2.5 最小壁厚 b— 1 2.2.5 拉緊滾筒外徑上扁鋼對稱中心線相對于軸線的角度偏差不大 于 0.5°。 2.2.6 雙列套筒滾子鏈傳動的鏈輪應符合下列要求： a) 弦節(jié)距尺寸公差為 Js12； b) 根圓尺寸公差為 h11； c) 軸孔尺寸公差為 H8； d) 根圓及齒側平面對孔軸線的圓跳動及端面圓跳動為 0.001d 根 +0.1mm(d 根為根圓直徑)； e) 鍵槽兩側面對齒形對稱中心平面的對稱度應按 GB/T 1184 中 11 級規(guī)定； f) 齒形表面熱處理硬度 45~48HRC，硬化層不小于 2mm。 2.2.7 圓環(huán)鏈的技術要求應符合 MT/T 36 的規(guī)定。 2.2.8 套筒滾子鏈應符合下列要求： a) 鏈條在測量力為破斷載荷的 1/50，測量長度不小于 3000mm 時 的極限偏差為 ?0.25 ； b) 鏈條節(jié)距尺寸公差為 Js12； c) 鏈條破斷載荷應滿足 JB/T 3926.1 的要求； d) 銷軸的表面熱處理硬度為 50~55HRC； e) 套筒的表面熱處理硬度為 45~50HRC； f) 滾子的整體熱處理硬度為 40~45HRC； g) 內、外鏈板表面平面度應按 GB/T 1184 中 12 級的規(guī)定。 2.2.9 尼龍心橡膠運輸帶的徑向扯斷強度不小于 2kN/ (cm·層)， 徑向扯斷伸長率不得超過 25%；普通 橡膠運輸帶的徑向扯斷強度應不小于 560N/ (cm·層)，徑向扯斷 伸長率不得超過 20%。 2.2.10 提升機的機殼應符合下列要求： a) 每節(jié)機殼表面平面度應符合表 3 的規(guī)定； 表 2.3（JB/T 3926.2-1999） 提升機規(guī)格 100~250 315~500 630~1000 平 面 度 10（+） 12（ +） 15（+) b) 機殼上、下法蘭面平行度應符合 GB/T 1184 中 12 級的規(guī)定； c) 機殼高度尺寸公差為 h13； d) 機殼中心線對法蘭的垂直度應符合 GB/T 1184 中 12 級的規(guī)定； e) 法蘭面相鄰螺栓孔間距偏差為±0.8mm，累積偏差為±1.5mm。 2.3 安裝技術要求 2.3.1 上、下鏈輪（滾筒）組裝配后，用手轉動應輕便靈活。 2.3.2 拉緊裝置調整應靈活，在牽引件安裝和調整好后，未被利用 的行程應不小于全行程的 50%。 2.3.3 提升機牽引膠帶接頭處徑向承載能力應不低于膠帶徑向扯斷 強度。 2.3.4 整機安裝應符合下列要求： a) 主軸對水平面的平行度為 0.3/1000； b) 主軸與驅動裝置低速軸的同軸度應符合 GB/T 1184 中 9 級的規(guī) 定； c) 單鏈、膠帶提升機上、下軸安裝要求（見圖 1、圖 2）應符合表 4 的規(guī)定（B 為機殼內大可測距離） 表 2.4 測 量 部 位 公 差 值 mm | A1－A2 | 4 6 | B1－B2 | 6 9 d) 雙鏈提升機上、下軸安裝要求（見圖 3）應符合表 5 的規(guī)定； 表 2.5 公 差 值 mm測 量 部 位 H≤20m H>20~40m B1 B2 3 5 | A1－A2 | | A0－A1 | | A0－A2 | 4 6 a b 圖 2.1 a 單鏈提升機 b 雙鏈提升機 e) 機殼垂直度和扭曲度（見圖 4）應符合表 6 的規(guī)定 表 2.6 公 差 值 mm測 量 部 位 H24~40m | A1－A2 | | B1－B2 | 5 7 8 2.4 牽引件技術要求 2.4.1 空載試運轉要求 a) 牽引件應運轉正常，無卡鏈、跳鏈、打滑、偏移現(xiàn)象；雙列套 筒滾子鏈提升機的兩根鏈條應同時進入嚙合； b) 機器運轉應平穩(wěn)、可靠，緊固件無松動現(xiàn)象； c) 運轉 2h 后，軸承溫升不大于 60℃，潤滑密封性能良好； d) 減速器無滲油，無沖擊聲，聯(lián)軸器安全可靠； e) 電器設備安裝可靠；空載功率應不超過額定功率的 30%。 2.4.2 負載試運轉要求 a) 提升機在滿足設計要求的條件下工作正常，最大輸送量應達到 設計要求； b) 卸料情況良好，無顯著回料現(xiàn)象； c) 滿載運轉時，牽引件應不打滑，電動機應不超載； d) 電器控制可靠，電動機、減速器、逆止器運轉平穩(wěn)； e) 在距離提升機 5m 處，噪聲不超過 85dB(A)。 第三章 料斗設計 料斗是提升機的承載構件，通常是用厚度 δ=2~6mm 的鋼板焊接或沖 壓而制成的。為了減少料斗邊唇的磨損，常在料斗邊唇外焊上一條附加 的斗邊。垂直提升機在滿足設計要求的條件下正常工作，最大輸送量應 達到設計要求；且卸料情況良好，無顯著回料現(xiàn)象；在滿載運轉時，牽 引件應不打滑，電動機應不超載；電器控制應可靠，電動機、減速器、 逆止器運轉平穩(wěn)。因此提升機是否能實現(xiàn)設計的輸送量，是提升機設計 成功與否的最直接體現(xiàn)。斗式垂直提升機依靠環(huán)繞在頭，底輪上的牽引 構件做連續(xù)運動。通過固定在牽引構件上的料斗往復裝料，提升，卸料 完成整個輸送過程。實現(xiàn)對物料的運送和提升整個過程分為裝料過程， 運輸提升過程和卸料過程三個階段。裝料過程的裝載量決定了提升的輸 送量，提升過程的平穩(wěn)程度決定物料的損失程度，而卸載過程決定了物 料的卸空程度和運輸消耗。合格的提升機應該是實現(xiàn)對物料的“裝滿， 升穩(wěn)，卸凈。 ”提高生產能力，減小過程中的無用消耗。 設提升機料斗的容積為 i0斗內盛裝的物料實際容積為 i0 為小于? 1 的填充系數(shù)，則單位長度的載荷量為： 公斤/米 式中 ——斗的容積，升；0i ——斗距，米0a ——物料容重，噸 /米 3；? ??0qai? ——填充系數(shù) 0.7～0.8 。? 輸送能力大小決定于線載荷（單位長度上物料重量）和提升速度， 其計算按下式確定： 秒千 克 / qv?Q v——斗式提升機運行速度，米/秒。 3.1 提升機料斗選用原則 斗式提升機選用原則根據料斗型式根據物料的濕度、粘度選擇。 淺料斗的前壁斜度大而深度小，適用于運送潮濕和流散性不良的物 料。深料斗的前壁斜度小而深度大，適用于運送干燥且流散性好的物料。 這 2 種料斗用在料斗呈稀疏布置的斗式提升機中。對于有導向邊的料斗， 由于當它繞過上滾筒時，前面料斗的 2 導向側邊即為后面料斗的卸載導 槽，故適用于運送沉重的及有磨損性的物料，這種料斗用在料斗作密集 布置的斗式提升機中。 圖 3.1 裝載斗型號 a、深斗 b、淺斗 c、導向斗 圖 3.2 料斗與環(huán)鏈 3.2 對于裝料過程的改進 裝料過程的裝載量將直接影響提升機的輸送能力。設定一個裝載系 數(shù)來判別整個裝料工作的質量。那么有著很多的因素影響著裝載系數(shù)的 大小。如：料斗的樣式，機座的裝料形式，牽引構件的線速度和物料的 物理表現(xiàn)特性等等。 其中對于料斗的樣式和裝料形式可以做改動，以滿足提升裝料能力 的要求。料斗的裝料方式有兩種：一種是順向進料，一種是逆向進料。 其中順向進料是采用加料方向和料斗的運動方向相一致的方式。這種方 式進料時，物料進入機座會先碰到料斗的背面，因此物料和料斗相遇時 不能直接進料，只有當料斗將物料向前推移時才開始裝料。逆向進料是 采用加料方向和料斗運動方向相反的方式，當物料從進料口進入機座時 與料斗迎面相遇，直接流入料斗，較大的提高了提升機的裝載系數(shù)，減 少機座內的物料積余，減輕了料斗在機座內推移積余物料的阻力。相較 于順向進料，逆向進料更利于物料的裝載，提高了裝載系數(shù)，減小了料 斗運動的阻力和消耗。 采用逆向進料時，應降低料口的高度，使之低于張緊輪的水平軸線， 縮小物料在機座內從進料口到北料斗推移質裝料點的距離。增加料斗直 接進料的機會。進料口要低于張緊輪的水平軸線。 3.3 對料斗提升過程中的改進 牽引構件種類根據提升高度、物料溫度選擇。帶式斗式提升機具有 成本低、質量較小，可使用較高的速度、工作平穩(wěn)且噪聲小等優(yōu)點，故 應用較為廣泛。但是，由于膠帶強度較低，料斗在膠帶上的固定處為薄 弱環(huán)節(jié)，所以其提升高度一般都不大，被運物料的種類也受到限制。鏈 式斗式提升機卻相反，它允許有較大的提升高度，可以提升塊度較大和 溫度較高的物料。但是，鏈傳動會產生動載荷。 料斗在提升過程中應盡量要求料斗在過程中的平穩(wěn)，如果不能穩(wěn)升， 就會出現(xiàn)撒料現(xiàn)象，造成生產效率的降低，增加功率消耗。實踐證明引 起撒料的原因有以下三種：料斗在提升過程中的振動，料斗在整個過程 所產生的扭矩以及其他的原因。 料斗在提升過程中由于自身原因或者環(huán)境原因引起料斗的振動使得 料斗中的物料撒落回機座，造成生產效率的下降。料斗在提升過程中振 動時間越長，振動的頻率越高，振動的幅度越大。所造成的損失則越大。 料斗的振動可能源于提升機上轉動部件的重心與旋轉中心不重合， 形成慣性振動。當機械慣性振動頻率與其固有頻率相同時，又會引起較 大振幅的共振，引起牽引件的大幅度擺動，造成料斗的振動，造成大量 的撒料。在設計安裝時，應使提升機的頭，底座的重心和其旋轉中心重 合，而不會產生慣性振動。在提升機中加上隔振裝置————橡膠墊和 彈簧。 料斗以一個側面固定在牽引構件上。料斗在自身和料斗內的物料重 力作用下，會對牽引構件產生一個力矩使料斗產生一個偏轉角度，如果 偏轉角過大，將會造成撒料現(xiàn)象。同時在提升過程中產生搖擺現(xiàn)象。如 果擺幅過大會造成料斗與提升機外殼的相碰，對料斗造成破壞。 圖 3.3 料斗扭矩受力圖 料斗尺寸:料斗在提升過程中必定會發(fā)生偏斜和搖擺。所以要將 料斗的扭轉角 ?和料斗的擺幅限定在一定的范圍內。為了滿足料斗在提 升過程中的平穩(wěn)提升，需要將扭轉角 ?限制在 20。 以 O‘為支點列出平衡方程： nS _________ 料斗下端牽引構件張力; G _________ 料斗與斗內料的重量； e————— 料斗與斗內物料重量的重心到料斗上端牽引構件張 力作用線的距離，也就是料斗的重心偏距 e=（ 4 13? ）A； A ————— 料斗的凸度； h ————— 料斗全高：2 ————— 料斗安裝孔高度； r ————— 料斗底圓半徑； 1h ————— 料斗后壁底端到安裝孔的高度；? __________ 料斗扭轉角度單位； g __________ 重力加速度； 降低牽引件最小張力可以降低料斗跨度 A，且安裝孔不易過高，料 斗不易過高過陡，盡量采用輕質材料，降低料斗的重量。牽引構件接口 須平滑緊湊，避免接口不平或傾斜。 頭輪和底輪安裝不正主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 一是頭輪和底輪在水平面方向上不平行；二是頭輪和，底輪的兩軸 線不在同一垂直平面內；三是頭輪和底輪在鉛垂方向上不平行。此時料 斗帶跑偏，易引起料斗與機筒的撞走。這時應立即停機，重新進行安裝、 調整，確保頭輪和底輪各方法的安裝精度 料斗帶接頭不正是指料斗帶結合后，料斗帶邊緣線不在同一直線上。 造成輸送帶兩端的長度不相等，這樣，輸送帶兩端的松緊程度和張力不 一樣。帶向緊的一端側向移動，造成撒料、料斗盛料不充分、卸料不徹 底等情況，使生產率下降。嚴重時還會造成料斗帶卡邊、撕裂。這時應 停機，重新修正、連接接頭，確保料斗帶邊緣線位于同一直線。 3.4 料斗在卸料過程中的改進 卸料特性根據物料特性、運行速度、牽引構件種類選擇。離心式卸 料適用于運送流散性好的粉狀、顆粒狀和小塊狀物料，適用于料斗稀疏 布置的高速提升機，而且主要是帶式的。鏈式提升機較少采用離心式卸 料。采用離心式卸料，料斗的運行速度通常取為 1-2m/s，目前已可選 用至 5m/s。重力式卸料適用于運送塊狀的、沉重的、磨琢性大的物料， 并適用于料斗作連續(xù)布置的垂直或傾斜斗式提升機。料斗運行速度一般 取為 0.4-0.6m/s 需配用有導向邊的料斗。離心) 重力式（混合式）卸 料的適用范圍介于上述兩者之間，常用于運送流散性不良的粉狀及含水 分物料，運行速度為 0.6-0.8m/s。 卸料過程中料斗提升到機頭的驅動輪時，繞驅動輪作回轉運動。根 據驅動輪直徑和轉速的不同可以將卸料方式分為三種：離心卸料，重力 卸料和混合卸料。 料斗在驅動輪上會受到離心力和重力的作用重力與離心力的合力大 小和方向隨著料斗的回轉速度變動而變動。合力的反向延長線總是與頭 輪垂直中心線交于一點，即極點。從極點到頭輪水平中心線的距離稱為 極距。極距僅與驅動輪或鏈輪轉速有關。根據物料的不同特性和提升機 的提升速度可以選擇不同的卸料方式。當輸送流動性較好的顆粒狀物料 時多采用離心式卸料方式，速度一般在 1.5-3m/s，輸送水分較高，黏 性大，流動性不好的物料或塊狀物料時刻采用重力式卸料方式。通用性 提升機更多的采用混合卸料方式。在使用時應根據物料的不同特性和傳 輸速度需求的不同適當控制提升機的運動速度。 第四章 零散部件設計改進 4.1 通風口 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 機在卸料和進料過程中不會形成負壓和粉塵外溢。一臺制作精良的輸送 設備。它的密封必須可靠。但良好的密封在物料卸料和進料過程中就必 然會產生壓力差，造成進料和卸料困難。通風口使斗式提升機內部壓力 與外界壓力基本相等。適當?shù)奈L避免粉塵從通風處溢出，避免浪費和 清潔環(huán)境 4.2 防逆轉裝置 在斗式提升機的機頭部裝有防逆轉裝置。在斗式提升枧工作中動力 突然中斷時，反轉對于斗式提升機是很危險的。斗式提升機在提升過程 中，其一側是盛滿物料的上行畚斗。另一側是卸完物料的下行空畚斗。 動力中斷后，斗式提升機由于重力作用必發(fā)生逆轉。物料隨著畚斗的反 轉被卸到斗式提升機的底部，直至堆滿后卡住畚斗。由于反轉是一個加 速的運動，而后又被突然卡住，很容易扯掉畚斗，使皮帶損壞，甚至斷 裂。另外斗式提升機底部堆滿物料。也使斗式提升機無法啟動。防逆轉 可采用棘輪機構。 圖 4.1 棘輪機構 4.3 設置防滑主動輪 在斗式提升機的主動輪表面鉚接或粘接防滑、抗(耐)磨橡膠布，能 有效提高主動輪與皮帶問的摩擦系數(shù)，防止皮帶打滑，提高提升效率。 如果主動輪表面過于光滑。就需過分張緊皮帶，來保證提升機的正常工 作，皮帶就會受到過大的張緊力而降低皮帶的使用壽命。 4.4 提升帶的速度 單位時間內經過喂料區(qū)域的畚斗數(shù)量與畚斗帶速成正比。因此，斗 式提升機的產量通常隨帶速增加而提高，但畚斗帶速過高，裝滿系數(shù)反 而會快速下降，使斗式提升機產量下降。這是因為帶速過高時，畚斗穿 越喂料區(qū)域的時間較短．即畚斗舀取或充料時間顯著變短，進入畚斗的 物料遠未裝滿時．畚斗就已穿過喂料區(qū)域完成了裝料，使畚斗裝滿系數(shù) 下降很快；當帶速很高時，高速運動的畚斗幾乎形成一個面。使物料幾 乎不能進入畚斗，其裝滿系數(shù)接近零，因此提升帶的速度慢時，畚斗內 的物料裝滿系數(shù)大。 4.5 進料流速 進料流速及流量是影響裝滿系數(shù)的決定因素之一。有的提升機在進 料口處裝有進料插板，用以調節(jié)進料 El 的截面積：有的提升機裝有進 料緩沖裝置，用以調節(jié)進料流量。對于一般情況而言，提高進料流速有 利于提高裝滿系數(shù)，但如果進料流速太快，物料對畚斗的沖擊增大。導 致落入畚斗的物料濺起、灑落，反而使畚斗裝滿系數(shù)降低。進料流速及 流量應視提升帶速度、進料方式、物料類型等條件合理確定 4.6 轉速監(jiān)控裝置 在斗式提升機的被動輪部分裝備速度傳感器。傳感器產生電壓或電 流信號，通過儀表可設定最高和最低轉速。當斗式提升機的轉速超出了 設定范圍，經過一段延時時間，如果轉速為下降至設定范圍，機器會自 動報警，并自動斷開空氣開關，有效保護斗式提升機的正常工作。 4.7 選用優(yōu)質傳送帶或傳動鏈 選用質量優(yōu)良的傳動帶和傳動鏈會有效的提高生產效率。并且可以 大大降低斗式提升機的事故發(fā)生率。 4.8 擋料板 在斗式提升機的上部卸料處安裝擋料板可以有效的房子物料倒流而 流回提升機底部。擋料板應使用橡膠等耐磨又有一定韌性的橡膠材料制 成。擋料板與料斗的距離應在 15mm 左右。 4.9 料斗的間距 合理設定料斗間距離和料斗數(shù)量可以改善斗式提升機的工作能力和 電機功率利用率。 4.10 牽引件 斗式提升機的牽引件常采用膠帶或鏈條。膠帶斗式提升機的優(yōu)點是： 成本低，自重較小，工作平穩(wěn)無噪聲，可采用較高的運行速度，生產效 率較高，磨損較?。恢饕秉c是：料斗在膠帶上的固定較弱，因為是用 摩擦傳遞牽引力，需要有較大的初張力。環(huán)鏈作為較為常用的一種牽引 件，它的結構和制造比較簡單，與料斗的連接也很牢固。但環(huán)鏈相互接 觸處易磨損，降低鏈的強度，運行不夠平穩(wěn)。 本設計采用環(huán)鏈作為牽引構件，提升機的牽引構件是鍛造環(huán)鏈。 鍛造環(huán)鏈由 3 號圓鋼鍛制而成，我國目前定型的環(huán)鏈節(jié)距為 50mm、64mm、86mm、92mm 等，如圖所示：環(huán)鏈與料斗的連接采用鏈環(huán) 鉤，當料斗的寬度為 160~250mm 時，只用一根牽引鏈條，當料斗的寬度 為 300~630mm 時，則用兩根牽引鏈條。 圖 4.2 鍛造環(huán)鏈 4.11 驅動裝置 提升機的驅動鏈輪裝設在提升機的上部卸料處。在傳統(tǒng)的 TH 型斗 式提升機驅動裝置中的傳動部分除減速器外，配有開式齒輪或皮帶輪等 傳動裝置。而在 THG 型斗式提升機中則配用垂直軸減速器等傳動裝置， 這樣可以使傳動裝置被更為緊湊的布置。 環(huán)鏈式斗式提升機的驅動鏈輪和環(huán)鏈之間是通過摩擦傳動的。因此 鏈輪只有槽而無齒，傳統(tǒng)的驅動鏈輪和軸的結構如圖： 圖 4.3 驅動鏈輪裝置圖 1—驅動鏈輪；2—軸；3—密封裝置；4—軸承 圖 4.4 先進驅動鏈輪裝置 1—光軸；2—組合式鏈輪；3—帶座球軸承；4—帳套 4.12 張緊裝置 在斗式提升機的機殼下部設有張緊裝置。 張緊裝置有螺旋式、彈簧式及重錘式三種，以螺旋式最常采用，其 結構與帶式輸送機張緊裝置相同。張緊裝置安裝在張緊滾筒（或張緊鏈 輪）軸的軸承座上，并連接在提升機外罩下部的側壁上。張緊裝置的行 程在 200~500mm 范圍內。 裝載方式 掏取式 卸載方式 重力式 、混合式 牽引件 雙條礦用高強度圓環(huán)鏈 單個鏈環(huán)節(jié)距 P=64mm 料斗 深型料斗 驅動輪 組合式鏈輪 驅動軸 光軸 軸承 帶座外球面磙子軸承 電機 （待計算） 減速器 垂直軸減速器 張緊裝置 重錘式張緊裝置 表 4.1 斗式提升機設計方案總覽 第五章 斗式提升機的設計計算 5.1 基本設計參數(shù) 料斗寬度：B=1250mm； 斗式提升機的規(guī)格是以料斗的寬度（mm）表示。據此本次設計的 THG 型斗式提升機型號即為 THG1250. 5.2 使用要求 ① 提升物料（碎石）：容重 γ=1.4t/m3 、粒度 d≤20mm、松散密 度 ?=1.35t/m3。 ② 提升高度 H=20m； ③ 提升能力 Q≥800t/h； ④ 工作環(huán)境：室內使用； ⑤ 連續(xù)生產：每天工作 10 小時，一年工作 360 天 表 5.1 THG 型斗式提升機的主要技術性能 THG 250 THG 315 THG 400 THG 500 THG 630 THG 800 THG 1000 THG 1250斗提機型號 sh zh sh zh sh zh sh zh sh zh sh zh sh Zh sh zh 輸送量 Q， m3/h 70 45 100 74 1601202101603502504753457155201120 810 容量，L 6.5 4.6 10 7.4 16 12 25 19 40 29 64 47 102 74 161117 料斗 斗距，mm 336 378 420 480 546 630 756 756 每米長度牽引鏈條及料斗 重,Kg/m 33.4 43.25 60.9 79.6 88.66 107 150 187.6 料斗運行速度 v,m/s 1.04 1.04 1.17 1.17 1.32 1.31 1.47 1.47 提升高度 Hmax,m 60 75 60 75 60 75 60 75 60 75 55 70 55 70 40 55 5.3 設計目標 要求提升機能將物料直徑大于 20mm 的碎石，以不低于 800 噸/小時 的實際輸送量，提升到 20m 的高度。 5.4 參照數(shù)據 依照表 2-1 THG 型斗式提升機的主要技術性能對應查得斗提機型號 為 THG 1250 的斗式提升機，具有以下性能參數(shù)： 輸送量 Q=1120m3/h，料為 sh，容量 i=102L，斗距 a=756mm，每米 長度牽引鏈條及料斗重 q=187.6Kg/m，料斗運行速度 v=1.47m/s, H max=40m 。 5.5 輸送能力的推導 設提升機料斗的容積為 升，斗內盛裝的物料實際容積為 升，0i ?0i 為小于 1 的填充系數(shù)，則單位長度的載荷量為：? 公斤/米 式中 ——斗的容積，升；0i ——斗距，米0a ——物料容重，噸 /米 3；? ——填充系數(shù) 0.7～0.8 。? 關于填充系數(shù)的選取可在《建材機械設備》表 15-10 中取得。對應 小顆粒的或小塊的磨硺性小的物料，填充系數(shù) 取 0.75。? 輸送能力大小決定于線載荷（單位長度上物料重量）和提升速度， 其計算按下式確定： 秒千 克 / qv?Q 或將式代入得： ??0qai? 小 時噸 / ai6.30????Q小 時噸 / 3.6qv10?? 式中 v——斗式提升機運行速度，米/秒。 由于供料不均勻，計算生產率應大于平均的實際生產率 ，即：實Q 噸 /小時 K Q?實 式中 K——供料不均勻系數(shù)，取 1.2～1.6 。 套用 THG 型斗式提升機的主要技術性能：斗距 a=756 毫米，斗速 v=1.47 米/秒，即知確定料斗斗容后即可求得提升機的輸送能力。 5.6 料斗的計算 在向前的章節(jié)中，我們已經結合被輸送物料的特性及物料的裝卸方 式將本 THG1250 所采用的料斗定為深斗。 而料斗的尺寸規(guī)格與提升機的輸送能力有關，由上述輸送能力計算 公式得： 小 時噸 / 6.3Qai0???? 又由式推得，計算生產率 小 時噸實 / K? 將 ht80實Q，K=1.4 代入（4-6） 即有： ht1204.ht80??Q 將其與 =1.4 噸/米 3， =0.75，v=1.47 米/秒， =0.756 米一并??0a 代入中 則有： Li1520? 將其進一步取整，選取 Li160? 5.7 核算輸送能力 在選取 Li160?的料斗后，對提升機的輸送能力進行核算： 則有： htQ183? 顯然其遠遠大于實際生產率，故可以滿足生產條件。 5.8 運行阻力計算 按連續(xù)輸送機逐點張力計算法進行計算： 47.15.041756.0?? ai.30??? 04.175.632 .78i0?? .ai0?? ????sinco'012 ???gLqS (N) 式中： 2——尾輪趨入點張力，N； 1S ——初張力，取 1S=30000N； 0q——每米長度牽引鏈條及料斗重,Kg/m； L——斗提機的傾斜長度，m； '?——阻力系數(shù)， '?=0.1~0.2； ?——水平傾角， ?=0 ； 3S與牽引機構的型式有關，對于鏈條牽引的斗式提升機按 CqgSS??2231.0 計算。 式中： 3S——尾輪奔高點張力，N; C——掏取系數(shù)，C=6； q——每米長度上物料質量，kg/m。 ??????sinco'034 ???gLqS 式中： ——驅動輪趨入點張力，N。 5.9 電動機的選取 5.9.1 斗提機軸功率計算 KSPcgQP??3600? 式中 0P——斗提機軸功率，KW； c——斗提機的軸距，m； S——挖取料功率，kw； KP——斗提機空載功率，kw。0 =84.3kw 5.9.2 斗提機功率計算 ?0P? 式中 ?——傳動總效率， 21； 1——減速機傳動效率； 2?——鏈輪傳動效率， 2?=0.93. 得： P=102kw 查 THG 型斗提機驅動裝置配置圖，選 Y280M-6 電動機，電機功率 55×2kw，滿載轉速 n=980 r/min 。 5.10 減速器的選取 查《減速器選用手冊》 ，選用 ZSY450 型電機。傳動比 i=90，功率 p=130kw。 5.11 驅動軸設計及附件的選擇 5.11.1 軸的材料及熱處理 斗式提升機驅動軸主要承受高扭矩，高彎矩，是提升機中最重要的 零件之一，故軸的材料選用 45 鋼，調質處理。 5.11.2 軸的結構設計 1）初步計算軸的直徑 參照文獻中關于軸的設計部分，根據軸的承載情況，選擇扭轉強度 計算法來計算軸的直徑。 3min/PAd? 式中 A——系數(shù)，此處取 120， P——電動機功率，Kw n——軸的轉速，r/min, 將相關數(shù)據代入式 3-4 可得 md3.259.1023min??? 因為軸端裝聯(lián)軸器需要開鍵槽，會削弱軸的強度，故將軸徑增加 4%~5%，取軸的直徑為 260mm。 2）各軸段直徑的確定 如圖 3-1 所示，軸段①與減速機空心輸出軸套裝配，并且在接近軸 段②處裝有毛氈彌封圈，故直徑 d1=260mm。軸段②和軸段⑧上安裝軸 承，其內徑 d=275mm，故軸段②的直徑 d2= d8=275mm。軸段③和軸段⑦ 的直徑為軸承的安裝尺寸，查有關手冊，取 d3= d7=285mm。軸段④和 軸段⑥上安裝驅動鏈輪，考慮到軸段④與軸段⑥中間的截面承受的彎矩 最大，故在直徑上有所增加，現(xiàn)暫定 d4= d6=290mm。軸段⑤考慮滾筒 便于安裝拆卸，直徑略比軸段④和軸段⑥的直徑小，取 d5=320mm。 圖 5.1 驅動軸示意圖 3）各軸段長度的確定 軸段①與減速機空心輸出軸套裝配，其長度主要決定于減速機和頭 部殼體之間的安裝尺寸，同時還要保證與減速機相配合的部分有足夠的 長度，從手冊中查知減速機的相關安裝尺寸要求，現(xiàn)暫取 l1=280mm。 軸段②與軸段⑧上安裝軸承，其長度決定于軸承的安裝尺寸，故取 l2=l8=300mm。軸段③和軸段⑦的長度主要根據兩軸承之間的距離和滾 筒在軸向上的安裝尺寸來定?？紤]到其軸向上密封板、殼體法蘭和軸承 座等占據的位置，暫取兩軸承軸向上的中心距離為 1500mm，則可以暫 取 l3=l7=300mm