脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)

脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì),脫水,提升,晉升,設(shè)計(jì) 1 緒論1.1 脫水斗式提升機(jī)簡介脫水斗式提升機(jī)是指物料在提升過程中，在料斗內(nèi)能自行脫水，見圖11。它是選煤廠和鈣鎂磷肥廠常用的機(jī)械設(shè)備之一，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。通常兼有脫水和運(yùn)輸雙重作用?？勺鳛樽罱K脫水設(shè)備，也可作為初步脫水設(shè)備。圖11 脫水斗式提升機(jī)它適用于提升洗滌后的中煤、矸石和冷卻后的鈣鎂磷肥，也適用輸送洗滌后的其他塊狀或顆粒狀的物料，物料在提升輸送過程中，可在重力作用下自行脫水。對于大塊物料及水分要求不太嚴(yán)格的產(chǎn)品，如跳汰分選作業(yè)的中煤、矸石可用脫水斗式提升機(jī)直接作為最終脫水設(shè)備，獲得最終出廠產(chǎn)品。對粒度較細(xì)、或脫水不太容易、水分又要求比較嚴(yán)格的產(chǎn)品，脫水斗式提升機(jī)可作為初步脫水設(shè)備。如粗煤泥回收作業(yè)中，撈坑沉淀的煤泥可先經(jīng)脫水斗式提升機(jī)初步脫水，再進(jìn)一步用脫水篩和離心脫水機(jī)作最終脫水。脫水斗式提升機(jī)作為選煤廠常用的機(jī)械設(shè)備，其設(shè)計(jì)的自動(dòng)化先進(jìn)程度、結(jié)構(gòu)布置方式、使用安全性、可靠性、連續(xù)性和高效運(yùn)行將直接影響選煤廠生產(chǎn)成本。為此，應(yīng)對其設(shè)計(jì)理論和方法進(jìn)行研究探討，以便選擇合理的結(jié)構(gòu)，節(jié)約生產(chǎn)成本。1.2 選題背景本課題以脫水斗式提升機(jī)在選煤廠應(yīng)用為例，設(shè)定與跳汰機(jī)配套作業(yè)，作為矸石的最終脫水設(shè)備。其設(shè)計(jì)參數(shù)如下：輸送能力Q50 t/h料斗容量i085 L料斗間距ao800 mm料斗寬度B1000 mm物料類別矸石堆積密度1.6t/m3提升傾角60提升高度H15.2 m1.3 本課題的指導(dǎo)思想及主要工作由前面的論述可知，伴隨著選煤產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，脫水運(yùn)輸機(jī)械也得到了很大的發(fā)展。鑒于脫水斗式提升機(jī)所起到的越來越重要的輔助作用，對脫水斗式提升機(jī)的使用要求也越來越高了。本課題針對脫水斗式提升機(jī)，從理論上論證了脫水斗式提升機(jī)滿足生產(chǎn)需要時(shí)整體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能和力學(xué)性能，在盡可能減輕脫水斗式提升機(jī)重量的前提下，設(shè)計(jì)脫水斗式提升機(jī)的架體結(jié)構(gòu)，對脫水斗式提升機(jī)進(jìn)行剛度計(jì)算。在完成設(shè)計(jì)工作的同時(shí)，針對斗鏈的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究，以便確定其合理的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，為延長脫水斗式提升機(jī)的使用時(shí)間和節(jié)約生產(chǎn)成本提供理論依據(jù)。2 脫水斗式提升機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的分析2.1 脫水斗式提升機(jī)基本組成脫水斗式提升機(jī)的構(gòu)造如圖21所示。它是由機(jī)頭、機(jī)尾、斗鏈、導(dǎo)軌、機(jī)殼、機(jī)架和捕捉器等七個(gè)部分組成。斗鏈繞過機(jī)頭的星輪和機(jī)尾的滾輪形成無極循環(huán)的牽引機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)通過減速器經(jīng)鏈輪使裝在主軸上的星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而拖動(dòng)斗鏈在導(dǎo)軌上運(yùn)行。圖 21 脫水斗式提升機(jī)的基本構(gòu)造圖1機(jī)頭；2機(jī)尾；3斗鏈；4導(dǎo)軌；5機(jī)殼； 6機(jī)架；7捕捉器2.2 驅(qū)動(dòng)方案的確定脫水斗式提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)部是整機(jī)組成的關(guān)鍵部件。驅(qū)動(dòng)部配置是否合適，直接影響脫水斗式提升機(jī)能否正常運(yùn)行。用作物料脫水的脫水斗式提升機(jī)要求驅(qū)動(dòng)裝置能提供平穩(wěn)、可靠的運(yùn)動(dòng)力矩，以保證斗鏈不出現(xiàn)超速、打滑現(xiàn)象。為此要求驅(qū)動(dòng)裝置具有一個(gè)張緊力可隨時(shí)調(diào)整的緊拉裝置，以保證運(yùn)行過程的可控，極大地減小對物料的沖擊。脫水斗式提升機(jī)由于運(yùn)行速度極慢，運(yùn)行過程中變化較小，所以其驅(qū)動(dòng)裝置比較簡單。綜合考慮生產(chǎn)的實(shí)際情況，可確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本組成，如圖22所示。它是由電動(dòng)機(jī)、減速器、傳動(dòng)鏈、主動(dòng)鏈輪、壓緊鏈輪、主軸、從動(dòng)鏈輪等所組成。圖22 脫水斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1電動(dòng)機(jī)；2減速器；3傳動(dòng)鏈；4主動(dòng)鏈輪；5壓緊鏈輪；6主軸；7從動(dòng)鏈輪電動(dòng)機(jī)和減速器之間用柱銷聯(lián)軸器連接。減速器和驅(qū)動(dòng)主軸之間用節(jié)距t = 63.5mm的套筒滾子鏈驅(qū)動(dòng)。鏈條的張緊是用調(diào)壓緊輪的位置進(jìn)行。由于考慮斗鏈有可能突然被卡住而造成事故，故設(shè)置了安全銷，它裝在從動(dòng)輪上，如發(fā)生故障時(shí)，安全銷即被切斷，從而保護(hù)了其它機(jī)件不被損壞。由于脫水斗式提升機(jī)的運(yùn)行速度極慢，所以驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)可大為減少。其頭部和尾部星輪均采用方輪結(jié)構(gòu)，用于脫水時(shí)，當(dāng)t = 320mm及t = 400mm時(shí)為四方輪，如圖23所示；當(dāng)t = 500mm時(shí)為五方輪。用于撈坑斗式提升機(jī)則均為五方輪。圖23 四方星輪2.3 鏈條的失效分析2.3.1斗式提升機(jī)鏈條失效分析及提高壽命研究的理論基礎(chǔ)（一）鏈條計(jì)算理論斗式提升機(jī)鏈條 (單根，以下同)的有關(guān)計(jì)算理論如下：1、最大工作載荷計(jì)算最大工作載荷是鏈條設(shè)計(jì)選用的主要依據(jù)，是指工作側(cè)渣斗滿載物料時(shí)鏈條所承受的拉力。 （21）2、最大尖峰載荷計(jì)算斗式提升機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行過程中，難免出現(xiàn)被物料埋死或被異物卡住，造成電機(jī)過負(fù)荷，這時(shí)鏈條所承受的拉力為最大尖峰載荷。即電機(jī)最大輸出扭矩時(shí)鏈條所受拉力。 （22）3、極限拉伸載荷計(jì)算極限拉伸載荷是指鏈條的最大承載能力，即破斷力。 （23）4、銷軸、銷套摩擦副壽命計(jì)算 （24） （25） （26）5、磨粒磨損計(jì)算銷套與滾輪之間的磨損是輸送鏈?zhǔn)У闹饕蛩兀且环N無潤滑條件和有時(shí)有磨粒存在的組合摩擦，其摩擦狀態(tài)可用以下兩式表達(dá)： （27） （28）以上各式中 F最大工作載荷，N； W單位長度鏈條重量，N/m； C單位長度附屬品重量，N/m； h1斗式提升機(jī)頭、尾輪垂直中心距，m； h2 斗式提升機(jī)頭、尾輪水平中心距，m； R水中抵抗系數(shù)，1.21.6； f 綜合摩擦系數(shù)，0.140.16； A嚙合損失系數(shù)，1.01.3； p節(jié)距，mm； dT斗式提升機(jī)頭部鏈輪節(jié)圓直徑，mm； iT驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總速比； S破鏈條極限拉伸載荷，N； Fmax最大尖峰載荷，N； n安全系數(shù)； n許用安全系數(shù)，一般取48； T輸送鏈的磨損使用壽命，h； A1鉸鏈承壓面積，mm2；d1銷軸直徑，mm；b2軸套長度，mm；pr 鉸鏈的壓強(qiáng)，Mpa；KA工況系數(shù)，KA =1.1；Fc鏈速較低可忽略；Ff懸垂拉力，有軌道承載可忽略；負(fù)荷率；c1銷套銷軸摩擦系數(shù)；c2節(jié)距系數(shù)；c3齒數(shù)一速度系數(shù)；Lp鏈長，以節(jié)數(shù)表示；v鏈速m/s；z1齒數(shù)；i傳動(dòng)比；許用磨損伸長率；r磨損率；K1工作條件系數(shù)，需由實(shí)驗(yàn)取得；p1摩擦面表面壓強(qiáng) Mpa；v1摩擦面相對線速度m/s；V磨粒移動(dòng)單位距離的磨損量；Ka磨粒磨損常數(shù)； FN磨粒承受的正壓力； H材料硬度；（二）摩擦與磨損磨損是兩接觸物體表面間由于摩擦機(jī)械作用使表面物質(zhì)損耗的過程，它將導(dǎo)致在垂直于摩擦表面的方向上物體尺寸逐漸減小。接觸表面在高應(yīng)力作用下形成局部機(jī)械損壞。根據(jù)損壞原因，把磨損分為粘附磨損、磨粒磨損和疲勞磨損。在滑動(dòng)摩擦副中，一個(gè)表面明顯較另一個(gè)表面硬或兩表面間存在硬的磨粒，則磨損的主要形式是磨粒磨損。在切向運(yùn)動(dòng)下，較硬的輪廓峰或磨粒在配偶表面上象切削一樣劃出條壯細(xì)槽，造成材料脫落。（三）腐蝕與防腐腐蝕是材料在環(huán)境的作用下引起的破壞和變質(zhì)。金屬和合金的腐蝕主要是由于化學(xué)或電化學(xué)作用引起的破壞，有時(shí)還同時(shí)伴有機(jī)械、物理或生物作用。根據(jù)腐蝕的作用原理，可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。兩者的區(qū)別是當(dāng)電化學(xué)腐蝕發(fā)生時(shí)，金屬表面存在隔離的陰極與陽極，有微小的電流存在于兩極之間，單純的化學(xué)腐蝕則不存在隔離的陰極與陽極。金屬腐蝕的形態(tài)可分為全面 (均勻)腐蝕和局部腐蝕兩大類。前者較均勻地發(fā)生在全部表面，后者只發(fā)生在局部。例如孔蝕，縫隙腐蝕，晶間腐蝕，應(yīng)力腐蝕破裂，腐蝕疲勞，氫腐蝕破裂，選擇腐蝕，磨損腐蝕，脫層腐蝕等。一般局部腐蝕比全面腐蝕的危害嚴(yán)重的多，有一些局部腐蝕往往是突發(fā)性和災(zāi)難性的。2.3.2 鏈條的失效（一）脫水斗式提升機(jī)鏈條壽命終止標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)鏈條強(qiáng)度要求、節(jié)距伸長量及張緊要求，確定脫水斗式提升機(jī)鏈條壽命終止的標(biāo)準(zhǔn)如下(達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)之一可認(rèn)為壽命止):1、鏈板斷裂或危險(xiǎn)斷面磨損量達(dá)1/2；2、銷軸斷裂或磨損量達(dá)2.5 mm；3、銷套累計(jì)破裂10件以上或大部分銷套磨穿；4、鏈條節(jié)距伸長達(dá)5mm。（二）脫水斗式提升機(jī)鏈條幾種主要失效形式脫水斗式提升機(jī)鏈條的失效主要出現(xiàn)在鏈板、銷軸、銷套上，表現(xiàn)為磨損和斷裂，嚴(yán)重時(shí)造成整鏈斷開，設(shè)備損壞。1、鏈板磨損及斷裂外鏈板與內(nèi)鏈板之間、滾輪與內(nèi)鏈板之間都有相對運(yùn)動(dòng)，有很大磨損，尤其是滾輪與內(nèi)鏈板之間的磨損嚴(yán)重。為解決鏈板的耐磨性問題，常采用提高硬度的辦法，這樣會(huì)增加鏈板的脆性，加之內(nèi)鏈板與銷套之間采用過盈配合，產(chǎn)生較大應(yīng)力，這樣會(huì)造成鏈條受力后的脆斷。2、銷軸磨損及斷裂銷軸與銷套內(nèi)表面之間相對運(yùn)動(dòng)不大，因此磨損不太嚴(yán)重。但當(dāng)銷套被磨穿后，銷軸直接與滾輪相磨，磨損急劇增加。銷軸、銷套磨損后鏈條節(jié)距加大，會(huì)造成鏈條爬齒和松弛。為提高耐磨性，采用了提高硬度的辦法。有時(shí)熱處理不當(dāng)會(huì)造成銷軸脆性增加，出現(xiàn)脆性斷裂。3、銷套磨損及破裂銷套的磨損主要發(fā)生在銷套外表面，與滾輪內(nèi)孔相對運(yùn)動(dòng)較大，又存在大量硬顆粒，處于嚴(yán)重的磨粒磨損狀態(tài)。這是提升鏈?zhǔn)У闹饕问?。為解決銷套的磨損問題，往往采用提高硬度的辦法，這就增加了銷套的脆性。同時(shí)，為了提高銷套磨損壽命，采用了加厚磨損部位的方法，產(chǎn)生了應(yīng)力集中。這樣在運(yùn)行中會(huì)造成銷套破碎。4、整鏈斷開銷軸、鏈板斷裂后如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)更換將會(huì)造成整鏈的斷開。對于提升機(jī)鏈，最主要的就是要求它不斷裂，并在長周期運(yùn)行中能預(yù)測它的磨損壽命，盡可能地減少代價(jià)昂貴的停工檢修。因此，該鏈條的研究思路主要是解決耐磨性與沖擊韌性的矛盾問題，通過理論分析和實(shí)驗(yàn)手段確定合理的材質(zhì)、熱處理制度，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，達(dá)到高可靠性(不出現(xiàn)脆性破壞)和長壽命的目的。2.3.3 鏈條的失效分析與計(jì)算（一）輸送鏈的載荷分析1、載荷分析如圖24所示，如果不計(jì)及各種附加動(dòng)載荷，在考慮離心力引起的張力Fc的前提下，輸送鏈條的緊邊張力松邊張力F1和F2。圖2-4 輸送鏈所受的張力 （213） （212） （213）式中 qm為輸送鏈及其附件單位長度重量，kgf/m；q0為所輸送物料在單位長度上的重量，kgf/m；因?yàn)?0.2且60o所以 由此可知在輸送鏈工作過程中，組成鏈條的每個(gè)鏈節(jié)當(dāng)處在松邊位置時(shí)，其鏈節(jié)張力為F2當(dāng)處在緊邊位置時(shí)，其鏈節(jié)張力為F1；所以輸送鏈條承受著交變載荷，如圖25所示。圖25 輸送鏈工作過程中鏈節(jié)張力的變化曲線其中 3-4對應(yīng)緊邊位置，1-2對應(yīng)松邊位置， 4-1與2-3對應(yīng)主從動(dòng)輪上的過渡位置，F(xiàn)= F1F2（二）動(dòng)載荷實(shí)際上由于各種附加動(dòng)載荷的存在，鏈條的張力曲線如圖26所示。這些動(dòng)載荷包括有：1、因多邊形效應(yīng)引起鏈條線速度變化而產(chǎn)生的慣性載荷Fd1 =ma（式中m為鏈條緊邊質(zhì)量； a為鏈邊的加速度）；2、因從動(dòng)輪角速度變化而使從動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的附加慣性載荷 式中J為從動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化到從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為從動(dòng)軸的角加速度；r2為從動(dòng)輪的分度圓半徑）；3、鏈節(jié)嚙入輪齒時(shí)的沖擊載荷；4、鏈條工作時(shí)軌跡變化以及鏈條振動(dòng)等因素產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷。其中后二者的影響更大些（見圖26中的Fd）。圖2-6 典型的鏈節(jié)張力變化曲線（三）銷軸剪切強(qiáng)度計(jì)算銷軸剪切強(qiáng)度計(jì)算公式為 ，N/mm2 （212）實(shí)際上，鏈條銷軸受載時(shí)，它的剪切剖面上除了有剪切應(yīng)力外，還有彎曲應(yīng)力。但由于銷軸受彎曲時(shí)最大應(yīng)力在最外表面，而受剪時(shí)最大應(yīng)力在芯部，故二者不能疊加。從上面的分析知道二者均為交變應(yīng)力。2.3.4 鏈條的材質(zhì)的確定根據(jù)脫水斗式提升機(jī)的工況環(huán)境（潮濕、多塵、有一定的腐蝕性），綜合各種參數(shù)，應(yīng)選擇不銹鋼材質(zhì)。根據(jù)資料可知，Crl3類鋼、Cr18類鋼均能滿足該環(huán)境要求。Crl3類鋼較其它不銹鋼價(jià)格低，而且經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砟苓_(dá)到較好的綜合機(jī)械性能。但從抗腐蝕角度考慮，該鏈條應(yīng)選用Crl3類鋼，但各零件具體選用Cr13類鋼中的哪一種需進(jìn)一步分析。參考有關(guān)資料鏈條各零件材質(zhì)及熱處理制度確定如下：（一）鏈板鏈板是鏈條的關(guān)鍵零件，鏈板的斷裂會(huì)立即造成格鏈斷開，設(shè)備損壞。因此，鏈板不允許出現(xiàn)脆性斷裂一類突發(fā)性失效，要在保證其不斷裂的前提下提高其耐磨性或采取其它辦法延長壽命。由資料可知，1Crl3較2Cr13, 3Cr13有較高的沖擊韌性，因此，鏈板應(yīng)選用1Crl3類鋼。（二）銷軸銷軸也是鏈條的關(guān)鍵零件之一，銷軸的脆性斷裂也是很危險(xiǎn)的，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理就會(huì)造成整鏈開，因此銷軸也不允許出現(xiàn)脆性斷裂。根據(jù)受力分析，銷軸要求較高的強(qiáng)度:銷軸與銷套相互摩擦較嚴(yán)重，還應(yīng)有較高的硬度才能保證長壽命。根據(jù)資料可知，應(yīng)選擇 1Crl3鋼。1Crl3鋼在 250-350低溫回火有較好的強(qiáng)度，較高的硬度和適當(dāng)?shù)臎_擊韌性。（三）銷套銷套是鏈條壽命的關(guān)鍵。由磨損計(jì)算可知，因?yàn)殇N套與滾輪之間存在非常嚴(yán)重的磨粒磨損，所以要提高磨損壽命就必須提高零件硬度，同時(shí)由力學(xué)計(jì)算和失效分析可知，銷套還有較好的強(qiáng)度和韌性。但銷套破裂后不會(huì)很快造成整鏈斷開，因此其韌性要求可低于鏈板和銷軸的韌性要求。根據(jù)資料可知，應(yīng)選擇2Crl3鋼（四）滾輪根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，滾輪失效概率小，強(qiáng)度要求較低，要求一定的耐磨性?？紤]到其對銷套、軌道、鏈輪的磨損，滾輪硬度應(yīng)與銷套相當(dāng)，硬度值為HRC4045較合適。材質(zhì)選用 1Crl3, 2Crl3或3Crl3均可，但考慮到材料價(jià)格及熱處理情況，根據(jù)資料知可選用3Crl3鋼。（五）耐磨片從前面的分析可知，鏈板的強(qiáng)度和韌性較好，但硬度較低，原結(jié)構(gòu)鏈板與滾輪端面之間存在較大的相對運(yùn)動(dòng)，存在嚴(yán)重的磨損。為解決鏈板的磨損問題，在鏈板與滾輪之間增加了耐磨片。由于耐磨片的作用就是耐磨，所以可取較高的硬度，可選用 3Crl3鋼。（六）T型銷T型銷主要作用是防止鏈板脫出，無特殊要求，從使用經(jīng)驗(yàn)來看，1Crl3, 2Crl3或3Crl3均可。但為了防止在安裝彎曲時(shí)出現(xiàn)斷裂，最好選用塑性相對較好的 1Crl3鋼。2.4 提高脫水斗式提升機(jī)輸送量的技術(shù)分析脫水斗式提升機(jī)是否能達(dá)到設(shè)計(jì)的輸送量，直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。那么如何進(jìn)一步提高脫水斗式提升機(jī)的輸送量，就要圍繞著脫水斗式提升機(jī)的工作過程而進(jìn)行。脫水斗式提升機(jī)是一種傾斜升運(yùn)設(shè)備。它是靠環(huán)繞在頭、底輪上的斗鏈連續(xù)運(yùn)動(dòng)，通過固定在斗鏈上的料斗裝料、提升、卸料而完成輸送過程，脫水斗式提升機(jī)的工作過程可分為料斗的裝料過程、料斗的提升過程和料斗的卸料過程三個(gè)階段。料斗在裝料過程中是否能裝滿，直接影響到提升機(jī)的輸送能力；料斗在提升過程中的提升狀態(tài)決定了升運(yùn)過程的撒料程度；而料斗的卸料狀態(tài)則決定了物料的卸空程度，同時(shí)也影響功率消耗。因此對脫水斗式提升機(jī)的要求就是：裝料階段裝得滿；提升階段升得穩(wěn)；卸料階段卸得凈。研究斗式提升機(jī)的工作就是要找出實(shí)現(xiàn)“裝滿、穩(wěn)升、卸凈”的條件，以提高提升機(jī)的生產(chǎn)能力，降低無效的能耗。2.4.1料斗的裝料過程（一)裝滿系數(shù)料斗的裝料過程直接影響提升機(jī)的輸送能力。判別裝料工作的質(zhì)量可用裝滿系數(shù)的大小來衡量。實(shí)踐證明：任何種類的脫水斗式提升機(jī)的任何型式的料斗，在裝料過程中都不會(huì)是完全裝滿的,即裝滿系數(shù)1。雖然斗式提升機(jī)的裝滿系數(shù)與提升速度、料斗容積、結(jié)構(gòu)及料斗間距等因素有關(guān)，但在輸送過程中，有些因素不能隨物料性質(zhì)的改變而改變。所以，使用同一臺(tái)脫水斗式提升機(jī)提升各種物料，并保持較高的裝滿系數(shù)，是企業(yè)必須解決的問題之一。1、合理選擇料斗運(yùn)行速度和料斗結(jié)構(gòu)、間距因單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過喂料口區(qū)域的料斗數(shù)量與料斗運(yùn)行速度成正比，所以脫水斗式提升機(jī)產(chǎn)量通常隨斗鏈速度增加而提高，但料斗運(yùn)行速度過高，料斗裝滿系數(shù)下降很快，且脫水效果不好,反而會(huì)使脫水斗式提升機(jī)產(chǎn)量下降。這是因?yàn)槎锋溗俣冗^高時(shí)，料斗穿越喂料區(qū)域的時(shí)間較短，即料斗舀取或充料時(shí)間顯著變短，當(dāng)進(jìn)入料斗的物料還較少時(shí)，料斗已穿過喂料區(qū)域，完成了裝料過程，使料斗裝滿系數(shù)下降很快,且在提升過程中物料脫水不充分；當(dāng)斗鏈過高時(shí)，高速運(yùn)動(dòng)的料斗幾乎形成一個(gè)面，使物料幾乎不能進(jìn)入料斗，其裝滿系數(shù)接近零。料斗的裝滿系數(shù)還與料斗的結(jié)構(gòu)、容積、間距密切相關(guān)。深型料斗，料斗較深，容積較大，用作輸送散落性較好的粒狀物料；淺型料斗容積較小，但卸料容易卸光，用作輸送散落性較差的粉狀物料。生產(chǎn)實(shí)踐表明：淺型料斗可采用較高的鏈速，而深型料斗不能采用過高的鏈速，否則，將因卸料時(shí)間縮短，料斗內(nèi)物料來不及卸完而產(chǎn)生回料。同時(shí)合理選擇料斗間距也有利于裝滿系數(shù)的提高。當(dāng)提升容重較輕、內(nèi)摩擦角較大的物料時(shí)，可采用較小的料斗間距。以上諸參數(shù)相互影響和制約，需綜合考慮。2、設(shè)計(jì)可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板為提高斗式提升機(jī)的裝滿系數(shù)，使所提升的物料順利進(jìn)入料斗，設(shè)計(jì)了可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板，如圖27所示。圖27 可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板示意圖1進(jìn)料斗；2鉸鏈；3可調(diào)式導(dǎo)料板；4固定螺母；5調(diào)節(jié)螺釘；6斗鏈；7料斗可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板主要由進(jìn)料斗、鉸鏈、可調(diào)導(dǎo)料板、調(diào)節(jié)螺釘、固定螺母、料斗、料斗帶等組成?？烧{(diào)導(dǎo)料板安裝在進(jìn)料斗的排料口。當(dāng)物料進(jìn)入進(jìn)料斗時(shí)，已具有一定的初速度和慣性，物料經(jīng)進(jìn)料斗導(dǎo)料板作拋物線運(yùn)動(dòng)，并沿導(dǎo)料板切線上拋，落入脫水斗式提升機(jī)料斗?？烧{(diào)導(dǎo)料板通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)其陡平程度，即調(diào)節(jié)導(dǎo)料板與水平線之間的夾角a。當(dāng)物料初速度較大、流動(dòng)性較好時(shí)，可將導(dǎo)料板調(diào)平一些，即a角減小，使物料離開導(dǎo)料板時(shí)的上拋運(yùn)動(dòng)傾角加大，增加物料的上拋高度，減少物料與料斗的碰撞和沖擊，并有利于料斗內(nèi)空氣的排出，可增加料斗的裝滿系數(shù)；另外，當(dāng)物料作上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，物料的運(yùn)動(dòng)方向與料斗運(yùn)動(dòng)方向相同，從而減小了物料與料斗之間的相對速度，降低動(dòng)力消耗，特別是對于顆粒物料，還可降低破損率。反之，對于流動(dòng)性較差的物料，可將導(dǎo)料板調(diào)陡，即使a角增大，使物料直接進(jìn)入料斗。當(dāng)導(dǎo)料板調(diào)陡后，物料重力分解后的下滑力增加，從而提高了下滑速度和慣性，增加物料的流量，使更多的物料有機(jī)會(huì)進(jìn)入料斗，從而提高料斗的裝滿系數(shù)。物料在導(dǎo)料板上的運(yùn)動(dòng)及受力分析見圖28所示。圖28 物料在導(dǎo)料板上的運(yùn)動(dòng)及受力分析由受力分析知，物料顆粒群沿導(dǎo)料板運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)料板切向只有下滑力F1和摩擦力F2。將重力G分解，得F1 = Gsina； F2 = Gcosa； F3 = fGsina； （213）沿導(dǎo)料板方向，建立平衡方程 式中 G物料重量，N，；f物料與導(dǎo)料板的摩擦系數(shù)；ds顆粒群的當(dāng)量粒徑，mm；s物料的密度，kg/m3；空氣的密度，kg/m3，取 = 1.2 kg/m3；C空氣對物料的綜合阻力系數(shù)；k與顆粒形狀、粒徑ds與管徑D比值及顆粒群等因素有關(guān)的綜合系數(shù)。所以，物料沿導(dǎo)料板的下滑速度為 （214）由式（214）知，物料的下滑速度與物料的粒徑、密度、形狀系數(shù)、導(dǎo)料板傾角、摩擦系數(shù)等因素有關(guān)?？梢姰?dāng)輸送物料一定時(shí)，導(dǎo)料板傾角a與物料下滑速度v的關(guān)系非常明顯。當(dāng)a較小時(shí)，裝滿系數(shù)值也較小。隨著a增大，下滑速度v值增加，則物料的流量增加，使值增加。但當(dāng)a較大時(shí)，由于v值較大，而物料的動(dòng)能則更大。此時(shí)物料已進(jìn)入料斗的物料產(chǎn)生較強(qiáng)烈的碰撞，除造成物料破損外，還會(huì)使料斗中的物料飛濺出來，從而降低裝滿系數(shù)。而通過導(dǎo)料板調(diào)陡或調(diào)平，可使物料正好落入向上運(yùn)動(dòng)的料斗中，并使物料與料斗之間無劇烈碰撞發(fā)生，既可降低脫水斗式提升機(jī)能耗，減少顆粒物料的破損率，又可提高料斗的裝滿系數(shù)，提高產(chǎn)量和效率，達(dá)到一機(jī)多能的目的。2）裝料方式料斗的裝料方式有：順向進(jìn)料和逆向進(jìn)料兩種。順向進(jìn)料，加料方向與料斗運(yùn)動(dòng)方向一致。當(dāng)物料進(jìn)入機(jī)座時(shí)，碰到料斗的背面。因此，物料與料斗相遇時(shí)，不能直接進(jìn)料。只有當(dāng)料斗將物料向前推移時(shí)才開始裝料。當(dāng)料斗脫離物料時(shí)，即完成了裝料過程。逆向進(jìn)料，加料方向與料斗運(yùn)動(dòng)方向相反。當(dāng)物料從進(jìn)料口流入機(jī)座時(shí)，即與料斗迎面相遇，這時(shí)物料就能直接流入料斗內(nèi)，因此裝滿系數(shù)較大，機(jī)座內(nèi)積余物料較少，大大減輕了料斗在機(jī)座內(nèi)推移積余物料的阻力。從以上兩種裝料方式可以看出，順向進(jìn)料不利于料斗的裝載，降低了裝滿系數(shù)值，增加了料斗運(yùn)動(dòng)阻力和電耗，為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，可以使進(jìn)料口低于張緊輪的水平軸線、縮小物料在機(jī)座內(nèi)從進(jìn)料口到被料斗推移至裝料點(diǎn)的距離。逆向進(jìn)料時(shí)，為增加料斗直接進(jìn)料的機(jī)會(huì)，進(jìn)料口應(yīng)高于張緊輪的水平軸線。在實(shí)際生產(chǎn)中，提升機(jī)的進(jìn)料方式根據(jù)工藝而定。實(shí)踐證明：應(yīng)盡量考慮逆向進(jìn)料，可大大提高脫水斗式提升機(jī)的生產(chǎn)率。特殊情況下便于工藝安排，也有采用順向進(jìn)料或混合進(jìn)料。但實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意順向進(jìn)料時(shí)進(jìn)料口的位置。2.4.2料斗的提升過程料斗在提升過程中如果不能穩(wěn)升，就會(huì)造成撒料現(xiàn)象，從而增加功耗、降低生產(chǎn)效率。理論和實(shí)踐證明，引起料斗撒料的原因有如下三種：料斗的振動(dòng)、料斗的扭轉(zhuǎn)及其它原因。1）料斗的振動(dòng)料斗的振動(dòng)使料斗頂部的物料落回機(jī)座。生產(chǎn)實(shí)踐證明：料斗振動(dòng)時(shí)間越長，振動(dòng)頻率越高，振動(dòng)幅度越大，則撒料越多。而引起振動(dòng)的原因有兩種：自身原因引起的振動(dòng)和環(huán)境原因引起的振動(dòng)。料斗的自身振動(dòng)來源于機(jī)上轉(zhuǎn)動(dòng)部件的重心與旋轉(zhuǎn)中心不重合，形成慣性振動(dòng)。當(dāng)機(jī)器慣性振動(dòng)頻率與其固有頻率相同時(shí)，又會(huì)引起較大振幅的共振，使?fàn)恳蠓葦[動(dòng)，造成大量撒料。為使上述現(xiàn)象不發(fā)生，在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，應(yīng)使頭、底輪的重心與其旋轉(zhuǎn)中心重合，而不產(chǎn)生慣性振動(dòng)。工廠有很多振動(dòng)設(shè)備，不可避免產(chǎn)生振動(dòng)而傳遞到斗式提升機(jī)。解決方法是給脫水斗式提升機(jī)加上隔振裝置橡膠墊或彈簧。2）料斗的扭轉(zhuǎn)料斗以一個(gè)側(cè)面固定在斗鏈上。在料斗及斗內(nèi)物料重力作用下，對斗鏈產(chǎn)生一個(gè)力矩，使料斗偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，見圖29。如果角過大，將會(huì)撒料。同時(shí)在提升過程中會(huì)使料斗產(chǎn)生搖擺現(xiàn)象。如擺幅過大，則料斗有可能與機(jī)外殼相碰，造成料斗破壞，大量撒料。圖29 料斗扭轉(zhuǎn)時(shí)受力圖要使料斗一點(diǎn)不偏斜，不搖擺是不可能的。但是把料斗的轉(zhuǎn)扭角和擺幅限定在一定范圍內(nèi)則是完全可以做到的。在一般情況下，把料斗的扭轉(zhuǎn)角限制在2o以內(nèi)就可以滿足料斗穩(wěn)升的條件。于是，根據(jù)料斗裝料后受力狀態(tài)如圖210所示。以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)可列出平衡方程 式中 Sn料斗下端斗鏈張力，N；G料斗與斗內(nèi)料的重量，N；e料斗與斗內(nèi)物料重量的重心到料斗上端斗鏈張力作用線的距離，也稱料斗重心偏距；A料斗的凸度，見圖210；h料斗全高，mm；h2料斗安裝孔高度，mm；r料斗底圓半徑，mm；h1料斗后壁底端到安裝孔高度，mm；料斗扭轉(zhuǎn)角度單位；g重力加速度。圖210 料斗尺寸由上式可以看到，降低牽引件最小張力并且使保持在2o以內(nèi)的措施是：料斗跨度A不易過大；安裝孔不易過高；料斗不易過高；應(yīng)盡量采用輕質(zhì)料斗。3）其他原因如斗鏈接口不平，料斗安裝不當(dāng)?shù)?。解決辦法：合理設(shè)計(jì)，合理裝配。2.4.3卸料過程脫水斗式提升機(jī)的卸載是料斗由斜線上升運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍€段的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即料斗繞上驅(qū)動(dòng)鏈輪后，物料由于受到重力和離心慣性力的同時(shí)作用，物料從料斗中被拋出，在空間運(yùn)行一段距離后，落到帶式輸送機(jī)上，完成卸載。從料斗的運(yùn)動(dòng)情況可知，料斗內(nèi)的物料表面上任意一個(gè)物料顆粒M，同時(shí)受到重力mg和離心慣性力mr2的作用，這兩個(gè)力的合力，若延長合力的作用線并與鏈輪垂直中心線相交于P點(diǎn)，則此點(diǎn)稱為極點(diǎn)，見圖211, 圖212, 圖213。極點(diǎn)P到回轉(zhuǎn)軸心O的距離h稱為極距。 圖211重力卸載 圖212離心慣性力卸載圖213混合卸載極距h可從ABM和PMO的相似關(guān)系中求得:將代入上式 式中 m料斗內(nèi)物料的重量，kg；g重力加速度，m/s2；、v分別為料斗內(nèi)物料重心的角速度、線速度，1/s、m/s；r回轉(zhuǎn)半徑（即從料斗內(nèi)物料重心M到鏈輪中心O的距離），mm；n鏈輪每分鐘轉(zhuǎn)速，r/min。 由上式可知:極距h的大小與鏈輪轉(zhuǎn)速n有關(guān)，而與料斗在鏈輪上的位置無關(guān)；料斗在鏈輪圓弧區(qū)段中任意位置上，物料顆粒M所受合力口的延長線都通過極點(diǎn)P；隨著轉(zhuǎn)速n增大、極距h迅速減小，此時(shí)離心慣性力mr2增大;反之，當(dāng)轉(zhuǎn)速n減小，極距h迅速增大，而離心慣性力mr2減小。當(dāng)鏈輪的轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，極距h就是確定的數(shù)值，從而也決定了卸載方式。若鏈輪半徑為rc，料斗外緣半徑為rc，從圖211, 圖212, 圖213中可以看到，極距h的大小決定了不同的卸載方式: 當(dāng)極距h大于料斗外緣半徑ra時(shí),見圖211，極點(diǎn)P的位置位于料斗外緣的圓周以外，重力mg的數(shù)值大于離心慣性力mr2的數(shù)值。料斗內(nèi)的物料顆粒將主要在重力作用下沿著料斗的內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)而被卸出。因此，這種卸載方式稱為重力卸載。 當(dāng)極距h小于鏈輪半徑rc時(shí),見圖212,極點(diǎn)P的位置位于鏈輪的圓周以內(nèi)，離心慣性力的數(shù)值遠(yuǎn)大于重力mg的數(shù)值。料斗內(nèi)的物料都沿著料斗的外緣運(yùn)動(dòng)和拋出。因此，這種卸載方式稱為離心慣性力卸載。 當(dāng)極距h小于料斗外緣半徑ra而大于鏈輪半徑rc時(shí)見圖213，此時(shí)極點(diǎn)P的位置位于鏈輪的圓周和料斗外緣的圓周之間。在這種情況下，料斗中處于rah部分的物料顆粒將沿著料斗的外緣被拋出，屬于離心慣性力卸載;處于hrc部分的物料顆粒將沿著料斗的內(nèi)緣被卸出，屬于重力卸載。此種卸載方式中既有離心慣性力卸載也有重力卸載，所以稱之為混合卸載。從以上分析的情況來看，為防止灰塵飛揚(yáng)，到處散灑，采用離心慣性力卸載方式顯然是不合理的。采用重力卸載方式還是采用混合卸載方式，還要進(jìn)一步分析后才能確定。一般情況下脫水斗式提升機(jī)采用重力卸載方式。3 脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)3.1 原始數(shù)據(jù)及工作條件脫水斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，須有下列原始數(shù)據(jù)及工作條件資料。（1）物料名稱及輸送能力；（2）物料性質(zhì)：包括粒度及粒度組成、堆積密度、溫度、粘度、磨琢性、腐蝕性等；（3）工作環(huán)境：露天、室內(nèi)、干燥、潮濕、環(huán)境溫度和空氣含塵量大小等；（4）裝料和卸料方式；（5）脫水斗式提升機(jī)布置形式及相關(guān)尺寸，包括輸送機(jī)長度、提升高度和最大傾角等；3.2 脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1輸送能力的計(jì)算脫水斗式提升機(jī)的物料裝在料斗內(nèi)，并連續(xù)地由機(jī)尾提運(yùn)到機(jī)頭，由于料斗在鏈板上的間距是均勻的，則物料可以認(rèn)為是均勻地分布在整個(gè)料斗的重段上。 脫水斗式提升機(jī)輸送干物料時(shí)，輸送能力為 ，t/h （31）式中 每一個(gè)料斗的體積，L；相鄰兩個(gè)料斗的距離，m；物料的堆積密度，t/m；斗鏈速度，m/s；料斗的裝滿系數(shù)計(jì)算輸送能力時(shí)，按 = 0.50.75選取，計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，考慮到脫水斗式提升機(jī)挖料、裝載和洗選機(jī)排料的不均勻性，一律按 = 0.9計(jì)算。輸送濕物料時(shí)，輸送量為 ，t/h （32）式中 Q輸送干物料的能力，t/h；物料中含水的百分?jǐn)?shù)（對中煤平均值取= 20%；對矸石平均值取= 22%）。3.2.2張力及功率計(jì)算脫水斗式提升機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)裝置功率，取決于提升過程中需要克服的一系列的阻力，其中主要有：1）提升物料沿斗鏈運(yùn)行方向的重力分量；2）斗鏈與導(dǎo)軌之間的摩擦阻力；3）當(dāng)斗鏈繞過星輪或滾輪時(shí)，鏈條關(guān)節(jié)處及軸頸處的摩擦阻力；4）斗子挖取物料時(shí)的阻力。以上各項(xiàng)阻力用逐點(diǎn)計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。（一）阻力計(jì)算，脫水斗式提升機(jī)布置如圖31所示，1、2、3、4各點(diǎn)拉力分別用、表示。圖31 脫水斗式提升機(jī)計(jì)算簡圖1、回空段阻力W1-2= q0 L(cossin )= q0(Lh H) （33）2、承載重段阻力 （34）3、斗子挖取物料阻力 （35）4、斗鏈繞過尾部滾輪時(shí)，軸頸及鏈條關(guān)節(jié)處摩擦阻力 （36）5、斗鏈繞過頭部方輪的阻力 （37）以上各式中 W1-2、W2-3、W3-4、W4-1分別為各特征點(diǎn)間的運(yùn)行阻力，N； 料斗挖取物料時(shí)的阻力，N； q0斗鏈每米自重N；qm斗鏈每米質(zhì)量（kg/m）；q1每米長度上輸送物料計(jì)算重量；， N （38）g重力加速度（m/s2）；L脫水斗式提升機(jī)傾斜長度（m）；脫水斗式提升機(jī)傾斜角度（度）；Lh脫水斗式提升機(jī)水平投影長度（m）；H脫水斗式提升機(jī)垂直提升高度（m）；斗鏈與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)或阻力系數(shù)。對于帶滾輪的斗鏈，其阻力系數(shù)按下式計(jì)算 （39）式中 k滾輪在導(dǎo)軌上的滾動(dòng)摩擦系數(shù)（取0.05）； D滾輪外徑（mm）； d銷軸直徑（mm）； 銷軸與滾輪內(nèi)孔間的摩擦系數(shù)（取0.4）； 考慮部分滾輪不轉(zhuǎn)的系數(shù)（取1.2）。斗鏈繞過頭部方輪時(shí)，軸承處斗鏈銷軸與銷套之間摩擦所產(chǎn)生的阻力系數(shù)，以K0表示。 （310）式中 d0雙列向心球面滾子軸承內(nèi)外圈的平均中徑，mm；0雙列向心球面滾子軸承摩擦系數(shù)（取0.004）；d斗鏈銷軸直徑，mm；斗鏈銷軸與銷孔或套之間的摩擦系數(shù)（取0.4）；D0方輪節(jié)圓直徑，mm各種阻力計(jì)算出厚；就可計(jì)算斗鏈的張力。由于脫水斗式提升機(jī)安裝傾角大，最小張力發(fā)生在點(diǎn)2的斗鏈上，從最小張力點(diǎn)（點(diǎn)2）開始逐點(diǎn)計(jì)算。最小張力F2（初張力）起張緊鏈條的作用，按經(jīng)驗(yàn)以3m長度斗鏈的重作為處張力計(jì)算依據(jù)，或選取初張力。（二）各點(diǎn)張力的計(jì)算F2 =3m斗鏈自重初張力 （311） （312） （313） （314）3.2.3 斗鏈強(qiáng)度的驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算只需驗(yàn)算單條斗鏈即可。單條斗鏈上的拉力為 （315）式中 斗鏈上最大靜拉力，N；雙鏈牽引時(shí)，負(fù)荷不均勻系數(shù)（一般取=1.2）；斗鏈的動(dòng)拉力。 （316）式中 每米物料重（N/m）；每米斗鏈自重（N/m）；斗式提升機(jī)長度系數(shù)（取=2）；斗式提升機(jī)長度（m）；重力加速度（m/）；斗鏈最大加速度。 （317）式中 斗式提升機(jī)頭部星輪的方數(shù)；t 斗鏈節(jié)距，m；斗鏈速度，m/s。由于式（215）計(jì)算所的單條鏈上的拉力若小于斗鏈最大拉力的允許值則安全，即 式中 單邊斗鏈允許最大工作拉力。3.2.4功率計(jì)算脫水斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)輪上的圓周力 ，N； （318）脫水斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)軸功率為 ，kW； （319）電動(dòng)機(jī)功率 ，kW； （320）式中 功率儲(chǔ)備系數(shù)（電機(jī)，=1.4；Y型電機(jī)，=1.0）；NGW-J減速器傳動(dòng)效率（取0.94）；套筒滾子鏈傳動(dòng)效率（取0.96）。3.2.5 驅(qū)動(dòng)裝置選擇驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)是電動(dòng)機(jī)通過柱銷聯(lián)軸器與NGW-J型行星齒輪減速器連結(jié)，再通過套筒滾子鏈和大鏈輪驅(qū)動(dòng)斗鏈工作。為了達(dá)到斗鏈平均速度為0.16m/s或0.27m/s，驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速為 （321）式中 斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，r/min； 斗鏈平均速度，m/s； 驅(qū)動(dòng)輪的方數(shù)；圖32 驅(qū)動(dòng)裝置簡圖 斗鏈節(jié)距，m。根據(jù)上式取可求得各規(guī)格提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。若選取電機(jī)轉(zhuǎn)速為，則所需要的總減速比為 （322）式中 i總減速比；減速器的速比；鏈傳動(dòng)減速比。根據(jù)前面計(jì)算確定的斗子寬度B，斗鏈速度v和電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率N，選擇驅(qū)動(dòng)裝置。計(jì)算功率應(yīng)小于表中所選的電機(jī)額定功率值。減速器選用NGW-J型，其高速軸的許用輸入功率按下面條件選取。電動(dòng)機(jī)額定功率 式中 按（JB1799-76）規(guī)定的NGW減速器高速軸許用輸入功率； 備用系數(shù)，選用Y型電機(jī)時(shí)，取=1.0； 采用油池潤滑時(shí)的系數(shù)（取11.05）。根據(jù)上述計(jì)算斗鏈速度，電機(jī)功率，斗式提升機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和減速比的結(jié)果即可選擇驅(qū)動(dòng)裝置。3.2.6 負(fù)荷計(jì)算由于脫水斗式提升機(jī)呈大傾斜安裝，提升機(jī)的負(fù)荷除受尾部基礎(chǔ)支承外，各樓層均需設(shè)支承架。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其負(fù)荷計(jì)算可分為尾部負(fù)荷，頭部負(fù)荷和中間支架的負(fù)荷三部分。（一）尾部負(fù)荷計(jì)算承受斗式提升機(jī)基礎(chǔ)的樓板，受到傾斜分為作用，這個(gè)分力來自于斗式提升機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的垂直負(fù)荷（脫水斗式提升機(jī)的自重，輸送物料和水重）。該傾斜分力沿斗式提升機(jī)中心線傳至基礎(chǔ)，并由基礎(chǔ)承受。該力又分成垂直的支承壓力和水平分力。全部垂直負(fù)荷為 （323）式中 垂直負(fù)荷，N； 斗式提升機(jī)總重（包括鑄石，驅(qū)動(dòng)裝置落地時(shí)，須減去其重量）N； 封閉節(jié)段內(nèi)的水重（N）； 提升物料重量，N； （324）式中 提升機(jī)頭尾輪中心距離（m）；圖33 尾部負(fù)荷計(jì)算簡圖 每米長度上濕物料的自重，N/m。傾斜分力為， N （325）垂直支承壓力為， N （326）式中 W0垂直的支承壓力，N。水平分力為 （327）式中 X0水平分為，N。（二）頭部負(fù)荷計(jì)算脫水斗式提升機(jī)的機(jī)頭部件是由機(jī)頭架支承在頭部的樓板上。頭部樓板承受的載荷應(yīng)包括：驅(qū)動(dòng)裝置、斗式提升機(jī)頭部節(jié)段、頭部組件和頭部卸料溜槽等部件的載荷。頭部的垂直負(fù)荷為 （328）式中 A1頭部垂直負(fù)荷，N； P1機(jī)頭（包括驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)支架、頭部組件、頭部節(jié)段，如作施工計(jì)劃時(shí)，還應(yīng)包括頭部支架梯子、機(jī)頭溜槽等部件）的載荷，N； R1計(jì)算節(jié)段長度上提升機(jī)金屬結(jié)構(gòu)件的重量（不包括機(jī)頭重量），N； G1在計(jì)算節(jié)段內(nèi)，提升物料的重力，按式（330）計(jì)算，N； 1節(jié)段上運(yùn)動(dòng)部分（斗鏈）的重力，按式（331）計(jì)算，N。 （329） （330）式中 ，計(jì)算節(jié)段的長度，其中為從頭部支承樓板至下一個(gè)中間支架之間距離的一半，m。支持頭部支架的樓板是根據(jù)垂直支承壓力（包括到下一個(gè)中間支架這一部分斗式提升機(jī)載荷的一半）進(jìn)行計(jì)算的，同時(shí)考慮水平分力的影響。垂直支承壓力為 （331）實(shí)際工作時(shí)，由于垂直負(fù)荷可能直接傳遞到樓板上，故取。水平負(fù)荷為 （332）當(dāng)采用落地式驅(qū)動(dòng)裝置架時(shí)，由于頭部驅(qū)動(dòng)鏈上的張力通過驅(qū)動(dòng)裝置架，作用于樓板上，所以，計(jì)算負(fù)荷時(shí)，還應(yīng)計(jì)入驅(qū)動(dòng)鏈輪上的張力。 圖34 頭部負(fù)荷計(jì)算簡圖（三）中間支架負(fù)荷計(jì)算垂直負(fù)荷為以此類推，則如果是封閉節(jié)段還要加上水重，則 （333）水平負(fù)荷為以此類推，則 （334）圖35 中間支架負(fù)荷計(jì)算簡圖 式中 、代號的意義參見負(fù)荷計(jì)算；或計(jì)算節(jié)段上的長度，m。4 脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)4.1 斗鏈的選型脫水斗式提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)采用鏈傳動(dòng)。它是利用可以屈伸的鏈作為傳動(dòng)元件，通過鏈與裝在平行軸上的鏈輪的輪齒進(jìn)行嚙合傳動(dòng)，所以它兼有帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的一些有點(diǎn)。鏈傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)：與帶傳動(dòng)相比，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率較高，軸上載荷較小，同樣傳動(dòng)條件下尺寸緊湊，能在較惡劣條件下工作；與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造和安裝精度要求較低，有一定的緩沖和吸振作用，中心距可在一定范圍任意加大。鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)：瞬時(shí)傳動(dòng)比有波動(dòng)（鏈輪齒數(shù)愈少波動(dòng)愈大），故不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)，工作時(shí)有噪聲，鏈節(jié)磨損伸長后，易發(fā)生脫鏈。斗鏈貫穿提升機(jī)的全長，為機(jī)身長的兩倍多，在設(shè)備檢修中占很大比重。同時(shí)，斗鏈在脫水斗式提升機(jī)中既是貨物的承載機(jī)構(gòu)，又是脫水斗式提升機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)，因此，不僅需要足夠的強(qiáng)度，而且還應(yīng)具有耐磨、耐腐蝕的要求。斗鏈選擇的合理與否直接影響脫水斗式提升機(jī)的投資、運(yùn)行成本，更為重要的是將直接影響脫水斗式提升機(jī)的可靠、安全運(yùn)行。4.1.1 斗鏈運(yùn)行速度的選擇斗鏈運(yùn)行速度是脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算的重要參數(shù)，脫水用的提升機(jī)斗鏈速度很低，只有0.16m/s和0.27m/s兩種。作為最終產(chǎn)品的脫水，一般選用0.16m/s；作為中間產(chǎn)品的轉(zhuǎn)載（如主洗中煤）可選用0.27m/s的斗鏈速度。對于用于提升洗滌后的矸石，在滿足運(yùn)量要求的情況下，盡量選取較低的速度，初選斗鏈的速度v =0.16m/s。4.1.2 斗鏈運(yùn)行阻力和張力計(jì)算(一)阻力計(jì)算根據(jù)式（33）（37）可知1、空段阻力W1-2= q0 L(cossin )= q0(Lh H )=19103.7 N2、重段阻力=50180.5 N 3、挖取物料阻力=4998 N 4、斗鏈繞過尾輪的阻力= 450 N 5、斗鏈繞過頭部方輪的阻力= 1884.0 N (二)各點(diǎn)張力計(jì)算根據(jù)式（311）（314）可知2點(diǎn)張力 F2 = 4500 N3點(diǎn)張力= 9948 N4點(diǎn)張力= 60128.5 N1點(diǎn)張力=23603.7 N4.1.3 初選斗鏈目前生產(chǎn)的脫水斗式提升機(jī)的斗鏈其類型有標(biāo)準(zhǔn)套筒滾子鏈、圓環(huán)鏈、板狀鏈和鑄造鏈條等。在鏈條類型確定上應(yīng)考慮如下因素： 1)盡量延長鏈條的使用壽命，減小磨損和運(yùn)行阻力，選擇合理的鏈條結(jié)構(gòu)；2)對于脫水斗式提升機(jī)經(jīng)常在大載荷低速和潮濕環(huán)境下工作，尤其轉(zhuǎn)彎半徑較小的情況，合理選擇鏈條材料；3)根據(jù)機(jī)長和鏈強(qiáng)來具體確定具體鏈型。綜合鏈條失效分析的結(jié)果，參考有關(guān)資料，初選斗鏈類型及具體參數(shù)如下：斗鏈類型帶中間滾輪套筒板狀鏈斗鏈速度v0.16 m/s鏈板節(jié)距t400 mm鏈板寬度90 mm鏈板厚度16 mm鏈板銷軸直徑d36 mm滾輪外徑D120 mm驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓直徑D0680.52 mm斗鏈每米質(zhì)量qm140 kg/m斗鏈初張力F24500 N單邊斗鏈最大允許工作拉力F463000 N該機(jī)斗鏈由料斗（其具體規(guī)格為：斗寬B = 1000mm、斗容量i0 = 85 L、斗距ao = 800mm）和兩條牽引鏈組成,見圖41。每組斗鏈由一個(gè)料斗和兩節(jié)鏈板(8塊鏈板，其中有2塊內(nèi)鏈板)構(gòu)成，俗稱間斷斗，其上交錯(cuò)排列著420mm的長孔。用扁鋼和角鋼加強(qiáng)，以改善其剛性。并用4個(gè)帶榫螺栓固定在相對應(yīng)的兩塊內(nèi)鏈板上。為了在運(yùn)送濕料時(shí)也能使料斗清空，為此在每個(gè)料斗內(nèi)的底部增設(shè)一活動(dòng)刮板(l- 2mm厚的鐵板制成)，活動(dòng)刮板上焊有一根通軸(軸的直徑47mm ,長度略大于料斗寬度)，通軸兩端通過兩個(gè)銅套串在料斗兩側(cè)壁鉆的孔內(nèi)，再在軸的兩端部分別用螺栓垂直固定上一撥動(dòng)板;另外在機(jī)架內(nèi)壁兩側(cè)各焊上一擋柱(直徑8mm，長510 mm的螺栓即可)。工作中，當(dāng)料斗運(yùn)行到上部、撥動(dòng)板碰到檔柱時(shí)而受阻，通過活動(dòng)刮板強(qiáng)制將物料清出。圖41 斗鏈1料斗；2鏈板；3帶榫螺栓；4扁鋼；5角鋼4.1.4 斗鏈強(qiáng)度校核根據(jù)式（315）（317）進(jìn)行驗(yàn)算。（1）斗鏈的加速度 = 0.08m/s2（2）動(dòng)張力= 1900.8 N（3）單邊牽引鏈上的拉力為= 37217.6 N有資料可知 S破 = 63000 NS = 37217.6 N S破 = 63000 N，故安全。4.2 脫水斗式提升機(jī)布置形式及基本參數(shù)的確定4.2.1 脫水斗式提升機(jī)布置形式脫水斗式提升機(jī)具體布置形式是由生產(chǎn)工藝決定的，驅(qū)動(dòng)裝置一般安設(shè)在機(jī)頭焊接的驅(qū)動(dòng)支架上，為左式安裝，見圖42。當(dāng)功率N22kW時(shí)，又增設(shè)了落地式驅(qū)動(dòng)裝置。落地式驅(qū)動(dòng)裝置可以左右任意安裝。 圖42 驅(qū)動(dòng)裝置布置脫水斗式提升機(jī)布置應(yīng)遵循盡量減少施工工作量、簡化設(shè)備的原則，降低制作成本，此處與跳汰機(jī)配套的脫水斗式提升機(jī)布置形式見圖45。提升機(jī)的后段是封閉不透水的，里而充滿了水，水平而位置與跳汰機(jī)內(nèi)的一致，提升機(jī)的前段機(jī)殼敞開，是有效脫水段。圖43 脫水斗式提升機(jī)布置形式為了達(dá)到生產(chǎn)要求的脫水效果，應(yīng)保證足夠的脫水時(shí)間，即脫水斗式提升機(jī)的運(yùn)行速度及有效脫水長度應(yīng)有一定限制。根據(jù)實(shí)際情況和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，脫水斗式提升機(jī)的脫水高度應(yīng)高出水面68m。4.2.2 脫水斗式提升機(jī)基本參數(shù)的確定1）斗鏈線質(zhì)量qo由斗鏈選型結(jié)果可知qo=qmg = 1372 N2）物料的線質(zhì)量q1當(dāng)已知設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力和鏈速時(shí)，物料的線質(zhì)量由式（38）可得 = 1666 N4.3 電動(dòng)機(jī)的選型4.3.1 選擇電動(dòng)機(jī)的基本原則選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)考慮如下因素：1）考慮電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境和脫水斗式提升機(jī)的負(fù)載性質(zhì)，選擇合適的電動(dòng)機(jī)類型；2）電動(dòng)機(jī)的額定電壓一般與供電電壓一致，其額定轉(zhuǎn)速要考慮脫水斗式提升機(jī)的具體情況；3）使其額定功率Ne負(fù)載功率N，并且使Ne盡量接近于N；4）校核預(yù)選電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況，過載能力及起動(dòng)能力，直到合適為止。5)在以上前提下優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便又價(jià)格合理的電動(dòng)機(jī)。4.3.2 初選電動(dòng)機(jī)根據(jù)式（318）（320）可知所需電動(dòng)機(jī)功率= 6.8 kW根據(jù)上述電動(dòng)機(jī)功率，綜合該機(jī)各類特性參數(shù)和技術(shù)特性，參考有關(guān)資料，初選電動(dòng)機(jī)為Y系列（IP44）封閉式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如下：型號額定功率(Kw)轉(zhuǎn)速(r/min)電流(A)效率()功率因數(shù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2(Nm2重量(kg)Y160M-67.597017.0860.782.02.06.30.8811194.4 減速器的選型減速器的選型要根據(jù)脫水斗式提升機(jī)每天工作時(shí)間、載荷性質(zhì)、潤滑條件以及實(shí)際輸入功率等條件選用與電動(dòng)機(jī)適配的減速器類型。在滿足生產(chǎn)要求的同時(shí)，盡可能的選擇維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)簡單的減速器。綜合以上因素，參考各種資料可知，應(yīng)選用NGW-J型行星減速器，其技術(shù)參數(shù)如下：型號NGW-J72-12高速軸輸入功率N115.8 kW高速軸輸入轉(zhuǎn)速n1000 r/min低速軸輸出扭矩TH7071 Nm彎矩WX5700 Nm徑向力FX34650 N傳動(dòng)比i504.5 傳動(dòng)鏈選擇與聯(lián)軸器選型4.5.1 傳動(dòng)鏈選擇傳動(dòng)鏈?zhǔn)敲撍肥教嵘龣C(jī)中的又一重要部件，常用的又滾子鏈和齒形鏈等，選擇傳動(dòng)鏈應(yīng)考慮如下因素：1）傳遞功率；2）小鏈輪和大鏈輪的轉(zhuǎn)速（或傳動(dòng)比）；3）電動(dòng)機(jī)類型、載荷性質(zhì)及傳動(dòng)用途。根據(jù)以上參數(shù)和脫水斗式提升機(jī)工作特點(diǎn)，脫水斗式提升機(jī)選用套筒滾子鏈作為傳動(dòng)鏈條，其技術(shù)參數(shù)如下：傳動(dòng)鏈型式04A型套筒滾子鏈傳動(dòng)鏈條節(jié)距63.5 mm傳動(dòng)鏈排數(shù)雙排傳動(dòng)鏈排距71.55 mm滾子外徑39.68 mm銷軸直徑19.84 mm套筒內(nèi)徑19.89 mm極限拉伸載荷693900 N單排每米質(zhì)量16.1 kg/m4.5.2 聯(lián)軸器選型聯(lián)軸器