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TH型环链斗式提升机设计剖析

时间:2020-07-23 14:05:11|浏览次数:

  本科毕业设计

 H TH 型环链斗式提升机设计

  商 商

 丘

 工学院 2016-JXSJ 802020- - 218

  学

 院 机械工程学院 专

 业 机械设计制造及其自动化 学

 号 4112020440 学生姓名 马月 指导教师 祁建中 孟华 提交日期 2016 年

 4 月

 20 日

 诚

 信

 承

 诺

 书

 本人郑重承诺和声明: 我承诺在毕业设计撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业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。

 毕业设计作者签名:

  年

  月

  日

 摘

 要 本次毕业设计是 TH 型环链斗式提升机的设计。在本次毕业设计里主要包括:机架系统的设计、传动系统的设计、调整机构系统的设计。这次毕业设计对我的设计工作的基本能力有很大的训练,不仅提高了我的分析和解决工程问题的能力,并为进行一般的机械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能显示其优越性,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 TH 型环链斗式提升机的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

 ABSTRACT

 This 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 ........................................................... 1

 1.1 斗式提升机概述 ................................................. 1

 1.2 斗式提升机分类 ................................................. 1

 1.2.1 按牵引方式分类 .......................................... 1

 1.2.2 按卸料方式分类 .......................................... 1

 1.2.3 按装载方式分类 .......................................... 3

 1.3 斗式提升机的发展情况 ........................................... 4

 1.4 国内外生产的斗式提升机 ......................................... 5

 1.4.1 常用斗提机选用 .......................................... 6

 1.5 课题的研究意义 ................................................ 6 第 2 章 TH 型环链斗式提升机主要构造 .................................... 7

 2.1 承载构件 ....................................................... 7

 2.2 牵引构件 ...................................................... 10

 2.3 驱动装置 ...................................................... 10

 2.4 张紧装置 ...................................................... 11

 2.5 防逆转装置 .................................................... 12

 第 3 章 TH 型环链斗式提升机方案设计 .................................... 14

 3.1 方案比较及选择 ................................................ 14 3.1.1 设计要求 ................................................ 15

 3.1.2 方案比较 ................................................ 16

 3.1.3 方案确定 ................................................ 15

 3.2 TH 型环链斗式提升机参数设计 ................................... 15

 3.2.1 输送量 .................................................. 15

 3.2.2 料斗的计算 .............................................. 16

 3.2.3 传动轮直径 .............................................. 18

 3.2.4 各点张力的计算 .......................................... 19

 3.2.5 驱动轴上的圆周力0P的计算 ................................ 20

 3.2.6 驱动功率计算 ............................................ 21

 3.3 驱动装置选型 .................................................. 21

 3.4 驱动轴设计及轴承的选择 ........................................ 23

 3.4.1 轴的结构设计 ............................................ 23

 3.4.2 轴的强度校核计算 ........................................ 23

 3.4.3 轴承选用 ................................................. 25

 3.4.4 驱动链轮键的设计校核 ..................................... 26

 3.4.5 联轴器的选择 ............................................. 26

 3.4.6 驱动链轮的结构设计 ....................................... 27 第 4 章 TH 型斗式提升机主要结构设计 .................................... 29

 4.1 头部罩壳的选材及连接 ......................................... 29

 4.2 中部罩壳的设计选材 ........................................... 29

 4.3 料斗与环链的设计 ............................................. 30

 4.4 逆止器的设计 ................................................. 30

 第 5 章 TH 型斗式提升机的安装与保养 .................................... 29

 5.1 斗式提升机的安装要求 ......................................... 31

 5.2 斗式提升机的保养事项 ......................................... 29

 结

 论 ............................................................... 33

 参考文献 ............................................................. 34

 致

 谢 ............................................................... 35

 第 1 章 绪 论

 第 1 章 绪论 1.1 斗式提升机概述 斗式提升机是一种拥有挠性传输性能,并能够持续传送的一种运输设备。也称之为斗提机或者升运机械机,是一种应用非常广泛的提升输送机械。斗式提升机的构造一般都是有牵引装置,料斗,牵引机头,整体机构,传动筒体,驱动装置,松紧机构,防退机构等。在一般的机构布置中,其中牵引机构位于通轮和底轮中间,并且和张紧机构在一起。在整个柔性的的牵引带上面,每一固定距离都安装有一定形状结构的料斗。同时为了防止外物的侵入和灰尘等物体对设备的污染和侵害,一般都是采用全封闭或者半封闭的结构形式。在整个外壳的上部称之为机头,在外壳的下部称之为机座,中间的部分称之为提升机的机筒。一般机筒的长度是可以调节的,根据实际的需要提升的高度等进行调节。整个提升机的动力来源是驱动装置,它和头轮轴连接在一起,确保整个系统能够稳定的运转。

 斗式提升机的应用范围非常广泛,特别是垂直斗式提升机,广泛应用到基建、物流、仓储等联系性工作比较强的场所。根据所应用的工作场所,一般的工作方法就是采用封闭在机体内的铲斗,通过持续不断的运动把物料提升到一定高度。在整个的运动过程中,它的动力来源于传统的带传动或者链传动。在传动的过程中,通过驱动机构带动提升机不断的从下部充满料斗,当料斗提升到一定的高度之后,将会利用离心力或者重力等多种方式将物料抛出,从而达到了传送的要求。

 1.2 斗式提升机分类 1.2.1 按牵引方式 斗式提升机的牵引结构有环链、板链和胶带等几种,所有斗提机按照牵引形式主要分为胶带式、圆环链式和板链式等几种。

 第一种是环链式的,无论是环链的结构还是环链的制造,相对来说都比较简单,环链和料斗的连接比较稳固,相对于板链和胶带它的自身重量比较大。

 第二种是板链式的,板链式的结构比较坚固,相对于环链和胶带它的自身重量比较小。一般对提升机的提升量要求高的就用板链式的牵引机构,但是铰接的接头处容易被损耗。

 第三种是胶带式的,它的整体结构和其它两种形式的牵引件相比来说也是非常简单,但是它的缺点是不适合输送磨琢性大的物料,对物料温度的要求比较高。

 1.2.2 按卸载方式 第一种是离心式卸料:因为重力小于离心力,所以料斗内的物料在离心力的惯性下,物料向外边缘移动逐渐抛出料斗。这种卸料方式是目前应用最广的一种卸料方式,它的料斗运行速度比较快,所以经常用来运送干燥和流动性好的小块状、粉末状和磨琢性较小的物料; 第二种是重力式卸料:因为离心力小于重力,所以料斗内的物料在重力的作用

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 下,物料向料斗的内边缘移动并在料斗的下部卸出。这种卸料方式料斗的运行速度慢,所以经常用来运送大块状的和磨琢性较大的物料。重力式卸料方式在工作中对卸料带需要较大的工作量,所以牵引机构一般使用的都是链条,能够承受较大的力; 第三种是混合式卸料:简单来说,混合式卸料就是重力式卸料与离心式卸料的综合体,物料在重力与离心力的双重作用下进行卸料。混合式的卸料方式一般应用到流动性较差或者含水量较大的物料中,它的料斗运行速度为中速,也就是一般上述两种卸料方式不能应用到的地方,或者物料在卸载的过程中比较有困难的地方。下面为几种不同的卸料方式的卸载情况分析图:

  (a)离心式卸料

 (b)重力式卸料

 (c)离心重力式卸料

 图 1.1 卸料方式 图(a)为离心式卸料,这种卸料方式料斗的运行速度快,所以经常用来运送小块状和磨琢性较小的物料 图(b)为重力式卸料,这种卸料方式料斗的运行速度慢,所以经常用来运送大块状的和磨琢性较大的物料 图(c)为离心式与重力式卸料的过渡形式,所以经常用来运送堆积密度小于1.5t/m3 的小块状无磨琢性的物料。

 第 1 章 绪 论

 表 表 1.1 卸料特性表

 性 能 特 征 卸 料

 方 式 重力式 混合式 离心式 使用物料 沉重、磨琢性大、块度大的物料及脆恤物料 潮湿、流动性差的粉状或小颗粒物料 干燥松散流动性好的粉状、小颗粒物料 运行速度 0.4m/s-0.8m/s 0.6m/s-15m/s 1m/s-3.5m/s 料斗形式 深形料斗 浅形料斗 深形料斗 料斗布置 连续密集 间隔 间隔

 1.2.3 按装载方式 (1)

 挖取法,见图 1.2。

  挖取法是指料斗直接从料堆中挖取物料。在提升机工作的时候进料的方式与料斗运行的方向是不相同的。一般在这种情况下,物料进入提升机械的基座的时候与料斗是正面碰撞的。这样能够实现直接进入料斗,实现直接装料。物料直接进入料斗的过程,能够达到较大的装满洗漱。在提升的过程中,底座不会积聚太多的物料,能够减轻料斗在运行中推动物料的阻力,大大增加了运行过程中所受到的力的作用,提高了提升的效率。挖取法的料斗分布比较分散,适合输送松散的物料。

  图 1.2 挖取式装料

 (2)

 装入法,见图 1.3。

  装入法是指在工作的时候,物料被加入的方式和料斗实际运行的方向是一样的。在这种进料方式下,当物料进入提升机的时候和料斗的后面相接触,这种时候并不能立刻实现装料的过程,需要等到料斗在移动过程中推动物料才能实现装料。当料斗逐渐离开了物料,并向上提升的时候整个过程才算结束。装入法的料斗分布比较

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 紧密,适合输送大块物料。

 图 1.3 装入式装料

 1.3 斗式提升机的发展情况 较为早期的提升机主要是通过技术引进发展起来的,系统的设备主要是通过对苏联的提升机的技术引进,通过吸收整合得到的。刚开始的时候,由于我国的工业非常不发达,技术应用有限,所以一直没有得到应用重视。所以一直发展缓慢,我国的斗式提升机根据了实际的需要对部分功能进行了优化改进。

 自从 20 实际八十年代后,由于我国的经济的快速发展,特别是我国改革开放以后,传统的比较落后的提升机已经逐渐不能满足了实际的使用要求,逐渐开始了对提升机进行技术改进和自主研发的思想。这时一些先进的工程师引进了先进的提升结构装置,这大大的促进了我国提升机械的发展,通过不断的技术整合和优化,逐渐行程了自己的风格和规格,并形成了国家技术标准。目前我国通用的标准时JB3926—85。

 D 型带式斗式提升机一般采用的是离心卸料方式或者重力卸料方式,主要应用在粉块状、不容易受潮的密度较小的物体。同时整个工作的温度不超过七十度。当所需要输送的物料大于六十度小于二百度的时候,则需要使用能够抗热的胶带。这种结构形式的输送机能够工作的范围在四米和四十米之间。

 链式结构中的 TH 型是应用范围较广的一种装卸机构。它一般采用的是重力卸料和混合方式卸料。输送的物料性质一般要求粉块状,磨啄性不高的东西,一般输送物料的温度不能超过二百五十度。工作的高度能够达到四十米,而输送的工作量则可以达到四百立方米每小时。

 TB 板链是提升机构则是另外一种提升方式,它采用的全部都是重力卸载方式,能够输送松散度较高的物料,并且能够输送体积大,磨啄性大的物料,工作时候温度一般不超过二百五十度,工作的高度则达到了五十米之内,输送量则能够达到六百立方米每小时。

 上面介绍的三种提升机形式,是我国目前使用范围较广的一种形式,这些提升

 第 1 章 绪 论

 机的出现大大提高了我国在提升机械的现代化水平。并且结合在我国的实际应用情况。为了满足较大的输送量,较大的输送高度,以及占地面积小,工作性能稳定的情况,研发出来较为先进的 THG 和 TDG 两种高效斗式提升机械。THG 和 TDG 两种高效斗式提升机械分别是 TH 和 TD 形式的升级产品。虽然我国的斗式提升机发展飞快,但是需要看到的是和国际工业发达国家的水平还有存在相当大的差距。

 在 1868 年的时候,英国发明出了带式输送机;1887 年,美国出现了螺旋输送机;在 1905 年的时候,瑞士发明出来了钢带式输送机;在 1906 年的时候,英国和德国同时发明出来了惯性输送机。自此,输送机广受机械、化工等行业的喜爱,在此期间不断的进行改良和完善,一步步的完成了从车间的输送,演变到企业内部之间的搬运,甚至城市生活之间的物料搬运工作,更是成为了搬运物料系统不可或缺部分。输送机其中一种就是 TH 型斗式提升机。

 国内:

 我过的斗式提升机的技术引进是在前苏联引进的,那个年代,没有什么大的发展。在这个期间,虽然各行各业就针对使用中的一些问题做了一些改进。从那个年代以后,伴随着国家的发展需要,那些重点大型工程项目从国外引进了一些斗式提升机。JB 3926-85 它的颁布和那些按照机械标准的要求设计的一系列斗式提升机也相继出来,促使我国在斗式提升机方面的技术水平前进了一大步,但是与那些外国的先进技术相比还是有很大的差距的。差距是有,但是我国的经济技术发展的也比较快,在吸收与借鉴的基础上,我国不断的开拓创新,结合国内实际的生产需要,研制出了工作高效的斗式提升机。我过以后在斗式提升机方面的发展趋势将朝着先1.4 国内外生产的斗式提升机 目前我国常用的斗式提升机虽然飞速的发展着,但是也存在着一些问题,比如提升机在工作过程中不可避免的需要更换提升的物料种类,如果能够快速的清理料斗、机舱内的残存物料是一个非常实际的问题。同时由于提升机工作的时候强度非常大,所以如何对其中的减速机构、链条或者皮带,以及受力的轴承等性能进行不断的提高,以满足不断增加的强度需要。在提升机制造的材料选择和加工工艺等方面也和国外具有不小的差距。在相同的动力条件下,提升的输送能力和高度与国外相近的技术相比还是比较落后。国外比较先进的一种,通过采用柔性钢绳进行牵引动力,并通过两个提升机之间的相互扶持,使其提升能够达到了每小时两千吨。同时高度达到了三百五十米以上。相对于工业较为发达的欧洲和美国,我国在提升机方面的主要加工工艺较为落后,其性能直接制约着提升机的提升能力。同时使用寿命也会受到很大的影响。

 国外:

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 进化的方向发展。

 1.4.1 常用斗提机选用

 (一)在国内斗式提升机的应用范围非常广泛,特别是垂直斗式提升机,广泛应用到基建、物流、仓储等联系性工作比较强的场所,根据主要特点、及其用途见表 1-3。

 表 表 1 1. . 3 常用的三种型号

 型式 D 型 HL 型 PL 型 ZL 型 结构特征 使用橡胶带作牵引构件 使用锻造的环形链条作为牵引构件 使用板式套筒滚子链条作为牵引构件 使用铸造链条作为牵引构件

 卸载特征 间断布置料斗,快速离心卸料 间断布置料斗,快速离心卸载 连续布置料斗,慢速重力卸载 连续布置料斗,慢速重力卸载 适用输送物料 适用输送粉状、颗粒状、小块状的无磨琢性或半磨琢性的散状物料 适用输送粉状、颗粒状及小块状的无磨琢性的物料 适用输送块状、比重较大、磨琢性的物料 适用输送块状和粉状物料

 适用温度 适应温度不得超过60°C。如采用耐热橡胶带,允许 150°C 允许输送温度较高的物料 被输送物料的温度在 250°C 以下 被输送物料的温度在 300°C 以下

 型号 D160 型、D250 型、D350 型、D450 型 HL300 型、HL400 型 PL250 型、PL350 型、PL450 型 ZL25 型、ZL35 型、ZL45 型、ZL160 型 提升高度 约在 430 米范围内 约在 4.530 米范围内 约在 530 米范围内 约在 829 米范围内

 输送量 4~238m³/h 35~185m³/h 20~563m³/h 50~160m³/h

  1.5 课题的研究意义

 本课题研究的问题是,来自实际的项目工程。斗式提升机是被广泛使用的装置,是最有效的现代递送装置之一,斗式提升机是一种固定装置的机械输送设备,随着国家经济的可持续发展,这将广泛的在各种类型冶金,矿山,水泥,船坞,化工,食品和工件传送装置的其他行业的情况下使用。虽然不是在最近几年使用,但是由于工作的传输情况同时在不同的工作条件下扩张同样增加了品种,不断提高工作效率,针对设计加工质量提出了高的需求,特别是在一些大型管道,工件输送装置,或者假定一个非常重要的工作。为此制造商,按照自己的需求,出于经济方面和战略方向的考虑,制造出了结构简单可靠的提升机。

 第 2 章 TH 型环链斗式提升机主要构造

 第2章 TH型环链斗式提升机主要构造 在结构设计中,TH 型斗式提升机的关键零部件有传动机构,牵引机构,料斗的形式,驱动装置的结构以及张紧机构和机筒等零部件。下面将对提升机的关键零部件进行设计计算,并对其中部分进行强度和刚度校核。

  a)浅形斗;b)深形斗;c)角形斗;d)组合形斗 图 2.1 料斗的形式 (a)浅形斗:浅形斗的缺点是料斗的可承载容积比较小,不能装载较多的物料,但是它的优点是物料比较容易卸空。浅形斗比较适合输送于潮湿或粘性比较大的物料。

 (b)深形斗:深形斗的优点是料斗的可承载容积比较大,装载的物料比较多,但是它的缺点是物料不能够完全卸空。深形斗比较适合输送于干燥松散的物料。

 (c)角形斗:角形斗的结构和功能比较特殊。

 (d)组合形斗:简单来说,组合形斗是浅斗区和深斗区的组合体,组合形斗的2.1 承载构件 料斗是斗式提升机中用于运输物料的最主要的载体,物料的持续的提升就是依靠料斗的旋转运动来实现的。所以料斗的性能、尺寸和结构形式对提升机性能的影响特别大。选择合适的料斗和适合输送物料的料斗也是本次毕业设计的一个重要的研究对象。

  料斗有多种不同的分类方法,其中比较常见的就是根据材料和料斗的形状分类。

 按照料斗的构造形式一般分为深斗和浅斗两种构造形式,其中浅斗主要是用来输送不易散落的物料,并且由于料斗较浅,所以输送量一般都不大。这种料斗一般设计成前壁的斜度大,深度小,能够方便装卸,采用重力式卸料都方式的特点。深斗则一般用于输送散落性较好的物料,深度大所以单个装载量较大,能够提升工作效率。同时由于料斗较深,所以装卸料都相对麻烦,一般卸料都采用离心式或者混合式的卸料方式。

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 优点是装载的物料比较多,料斗的运行速度很高,组合形斗适合输送于松散,流动性好的物料或者其他粉粒物料。

 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。

 各类标准的斗提机的主要性能见下表。

 表 表 2.1 标准 的 斗提机 的 主要性 能表 机型 TD 型 PL 型 TH 型 ZL 型 牵引 构件 胶带 板链 圆环链 铸造链 料斗 型式 Q H Zd Sd 大容量料斗 Zh Sh T 卸料 型式 离心式或混合式卸料 重力式卸料 离心式或混合式卸料 重力式卸料 适用 物料 粉状、粒状、或小块状无磨琢或半磨琢性的散装物料。如煤、砂、粮食、水泥等。

 块状、堆积密度较大的磨琢性物料,如煤、碎石、矿石、焦炭等。

 粉块、粒状或小块状无磨琢性或磨琢性物料。如煤、砂、水泥等。

 粉状或块状物料等。如矿石、碎石、水泥、煤等。

 使用 温度 使用普通带时物料温度不得超过 60℃;使用耐热带时物料温度不得超过 150℃。

 <250℃ <250℃ <300℃ 提升 高速 <30m <30m <40m <32m 输送量 4m³/h~238m³/h 22m³/h~100m³/h 35m³/h~185m³/h 55m³/h~160m³/h

 第 2 章 TH 型环链斗式提升机主要构造

 表 表 D 2.2 GTD 型斗提机 的 主要技术参数表

 机器型号技术参数 GTD160 GTD200 GTD250 GTD315 GTD400 GTD500 GTD630 GTD800 GTD1000 GTD1250 输送量 m3 /h 53 67 135 200 270 400 550 800 1050 1350 斗 宽 mm 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 斗 容 dm3

 3 4 7 10 16 25 39 65 102 158 斗 距 mm 260 300 325 360 410 460 520 580 650 720 牵引钩尖质量kg/m 22 21.5 33 33.2 42.2 62.3 78.53 106 145 155.5 运行速度 m/s 1.6 1.86 2.2 2.65 2.54 2.73 2.64 2.98 2.52 2.3 最大提升高度m 65 65 65 65 65 65 65 60 65 63

  表 表 2.3

 D GTD 型 环链式提升机主要技术参数

 机器型号技术参数 GTD160 GTD200 GTD250 GTD315 GTD400 GTD500 GTD630 GTD800 GTD1000 GTD1250 GTH1400 GTH1600 输送量m3 /h 30 37 62 74 119 166 255 363 535 767 861 1134 料斗 斗 容dm3

 3 4 7 10 16 25 39 65 102 158 177 252 斗 距mm 270 270 336 378 420 480 546 630 756 756 756 882 牵引钩尖质量kg/m 31 31.9 33.4 43.3 60.9 79.6 88.66 107 150 187.6 200 233 运行速度m/s 0.93 0.93 1.04 1.04 1.17 1.17 1.32 1.32 1.47 1.47 1.47 1.47 最大提升高度 m 50 44 50 50 50 45 50 50 50 40 35 40

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 2.2 牵引构件 对于斗式提升机械来说,其主要的牵引装置由两种构造形式,分别是带式和链式。

 其中带式主要应用到工 作 速度在一米每秒之内,工作要求不高的场所。用橡胶带作为牵引件的主要优点是:运行平稳,生产效率高,成本小,有较高的提升速度;主要缺点是:橡胶带的固定不稳固,为了能够摩擦产生牵引力,提升物料时还需要较大的初张力。料斗固定连接通过螺钉和垫片连接在橡胶带的带口,斗比带的范围窄 35~40mm,橡胶带式材料的温度不超过 60 摄氏度,而温度高的对耐热橡胶带可以达到 150 摄氏度。

 链式则应用范围相对较广,在工作中能够承受较大的拉力,适用一些速度快、提升质量大的场合用。而环链是生活中经常使用的牵引件,主要优点是:整体结构相对简单,容易制造,并且连接也很稳固;但是缺点是:运行不太平稳,链与链之间容易产生磨损,强度没有很好的保证。单链连接在料斗的后壁上,双链和料斗两侧相连。链条式提升机用单链时料斗的宽度在 160 ~250mm 范围之内,链条式提升机用双链时料斗的宽度在 320 ~630mm 范围之内,它的主要缺点是在链条节距之间的摩擦,增加维护次数。

  另外,本次设计使用的是锻造环链作为牵引构件。该种环链是用由 3 号钢锻造成的,截止到现在我国定型的经常使用的环链节距分别是 50mm,64mm,86mm 和 92mm等等。此设计中料斗的宽度为 250mm,所以使用的是一根牵引链。

 2.3 驱动装置 驱动装置包括驱动主轴的滚筒和链轮,电动机,减速机,逆止和制动器组合构成。驱动方式按照传递牵引力的方式分为两种,一种是摩擦驱动方式;另一种是啮合驱动方式。

 (1)电动机、减速器、联轴器和其他传动零件组成了驱动装置。它安装在斗式提升机上部机壳的平面上。

 第 2 章 TH 型环链斗式提升机主要构造

  图 2·1 驱动装置的联接方式 (2)驱动装置中必须安装有逆止器,目的是为了防止料斗在提升的过程中突然停车造成逆转,导致料斗中的物料在自身重力作用下逆转堆积在机壳底部,或者是在维修时机器时发生逆转 ,这将带来无法预知的后果。

 2.4 张紧装置

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  图 2·2 张紧装置 要使斗式提升机能正常稳定工作,只有其他零部件是不行的,还需要有张紧装置的配合使用,这时需要进行张紧,张紧时会产生初张力;但是初张力的大小要合适,如果初张力过大则会造零部件的磨损,如果初张力过小,则会造成牵引件挠曲,导致运行工作的不正常,因此初张力的大小要适当。

 2.5 防逆转装置

 为了防止逆转,将会在传动装置中安装逆止器,目的是为了防止料斗在提升的过程中突然停车导致有物料的一边和没有物料的一边产生不平衡,发生逆转,造成不可逆转的后果。逆止器的结构简图如下图所示。在工作的时候,棘轮 1 通过键槽的配合和头轮轴配合成一体,在棘轮的四个缺口中分别装入滚柱 3,当滚柱结构的外壳和棘轮的运行方向一致的时候,滚柱就会被相互之间的莫操了的作用带到缺口的最宽处,从而使轴和棘轮之间能够自由旋转。当二者运行的方向相反的时候,滚柱则会被相互之间的摩擦力带轮相对较窄的区域,从而能够作用在外壳和棘轮中间,产生阻挡继续运行的力,从而达到了防止提升机构逆转的目的。在更详细的设计中,有的时候为了确保能够更加快速及时以及稳固的达到防止逆转的目的,一般还会设计有弹簧 4,以便更好的达到目的。

 第 2 章 TH 型环链斗式提升机主要构造

  棘轮棘爪型逆止器。它的工作原理是:当链轮按照图示上面箭头的方向旋转,此时提升机能够正常工作,当链轮的旋转方向与图示上面的方向相反时,压簧将棘爪压进棘轮中,由于棘轮是机体上静止的零件,所以可以产生制动防止链轮逆转。

 滚柱型逆止器。这种逆止器是在低速轴上安装的,图示上面零件 2 朝着箭头所示方向旋转,若零件 2 反转,零件 1 将零件 3 弹出,零件 3 在零件 2 斜面上和逆止器外壳之间滚挤,使零件 2 停止转动达到制动的作用。如果逆止器第二次起动时,零件 3 返回零件 2 原位,之前产生的制动将会消失,恢复原状。在日常使用中要时常检查各零件的损耗情况,及时更换。

 1 棘轮

 2 外壳

 3 滚柱

 4 弹簧 图 4.4 滚柱型逆止器 两种逆止器的介绍:

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 第 3 章 TH 型环链斗式提升机方案设计

 本设计的任务是研究 TH 型斗式提升机的性能和功能,用理论来研究影响斗式提升机的效率因素,本设计的实际方法需要对结构进行改进,实现设计方案。另外,个别厂家还在继续生产一些旧型号的斗式提升机,例如 D 型、HL 型、PL 型以及 ZL型斗式提升机等。与此同时,在设计时需要对结构参数和工艺参数、总体方案设计、驱动器以及设计的其他部分和机器本身的图纸和相关零部件的计算。

 3.1 方案比较及选择 3.1.1 设计要求 料斗形式 Zh,输送量 35 3/ m h ,斗距 a=512mm,料斗运行速度 1.4 / m s 。链轮直径jD =630mm,圆钢直径 x 节距 18x64mm。

 ①ZL 型斗式提升机采用的舀料方式是流入式,卸料方式是重力式,料斗的容量大,提升效率高,所以功率相对较高。

 ②ZL 型斗式提升机对于所提升的物料没有特殊的要求,能提升物料的种类比较多,机壳的密封性好,对环境造成的污染小。

 ③物料提升的过程运行稳定,比较可靠,还可以保障无故障运行的时间达到 2万小时。

 ④斗式提升机还有一个特点就是提升高度高。

 (2)TH 型环链斗式提升机 TH 型环链斗式提升机的特点:

 ①出现故障方便维修,使用寿命长。机身钢板厚、钢板的刚性好。

 ②可以输送温度高达 250℃的物料,工作时牵引构件平稳可靠,机械噪音小。

 ③中部机壳有两种形式,分别为单通道和双通道,提升机在改进后的输送量比普通提升机的输送量提高 30%以上。

 ④提升机的牵引构件是锻造的低合金钢,并且经过渗碳淬火的处理,环链具有3.1.2 方案比较 (1)ZL 型斗式提升机 ZL 型斗式提升机的优点是:输送物料的容量相对来说较多,提升的高度相对来说较高,提升物料运行相对稳定可靠,使用的寿命长,它的标准参照了国际的标准,ZL 型斗式提升机用来运输块状和粉末状的物料,例如运送矿料、白灰、大、小块状的石头、粉末等物料。以上内容的输送高度一般可达 8~29 米,输送量可达 55~160m3 /h。

 ZL 型斗式提升机的特点:

 第 3 章 TH 型环链斗式提升机方案设计

 很高的抗拉强度和耐磨性能。

 3.1.3 方案确定 根据自己设定的各项参数,选用 ZL 型与 TH 型两种斗式提升机作比较,可以看出 TH 型斗式提升机出现故障方便维修,使用寿命长。机身钢板厚、钢板的刚性好;可以输送温度高达 250℃的物料,工作时牵引构件平稳可靠,机械噪音小;而且 TH型环链斗式提升机中部机壳有两种形式,分别为单通道和双通道,提升机在改进后的输送量比普通提升机的输送量提高 30%以上;以及 TH 型斗式提升机的牵引构件是锻造的低合金钢,并且经过渗碳淬火的处理,环链具有很高的抗拉强度和耐磨性能。

 综合 TH 型斗式提升机的优点,TH 型斗提机很大程度上减少了工作人员在提升机的检查、维修方面的工作时间,并且由于 TH 型斗式提升机工作时噪音比较小、运行比较平稳等,在一定程度上提高了工作人员工作安全系数;最后 TH 型环链斗式提升机进行部分改进,可以大大增加提升机输送量。

 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,牵引构件选用双链式,料斗选择深形料斗,采用挖取装料和重力式卸载,选择斗提机上、下轴间高度C =9020mm。

 3.2 斗式提升机参数设计 设输送的物料为沙土,则 ρ =1.6 t/ m 3 ,斗提机上、下轴间高度 C =9020mm,料斗形式为深形料斗,输送量为 35 3m /h,斗距 a=512mm,料斗运行速度 v=1.4m/s。链轮直径jD =630mm,圆钢直径 x 节距=18x64。

 3.2.1 输送量

 03.6iQ va ρ μ

  (3· 1)

 式中:Q—输送量,t/h;

  0i —料斗容积,3dm 查表 3.3; a—料斗间距,m; ρ —物料的堆积密度,t/ m 3 ;

  v—料斗的运行速度,m/s;

  μ —料斗的充填系数,见表 2.1。

 Q = 3.753.6 1.4 1.2 0.950.512    =42 (t/h)

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 表 表 3 3. . 1 料斗的充填系数

 物料特性 充填系数 物料特性 充填系数 粉末状 0.75-0.95 块度在 50mm-100mm 中块物料 0.5-0.7 块﹤20mm 颗粒状 0.7-0.9 块度﹥100mm 大块物料 0.4-0.5 块度 20mm-50mm 颗粒状 0.6-0.8 潮湿粉末及颗粒 0.6-0.7

 3.2.2 料斗的计算 在 TH 型斗提机的选型设计时,可根据斗提机不同规格、型号的特性表,可以从表中查到斗式提升机的输送量、料斗的容量以及料斗的间距,可以查出来料斗的所有数据。

 表 3.2 至表 3.4 是 ZL 型、TH 型环链斗式提升机的主要尺寸参数。

 表 表 3 3. .2 2

 带斗主参数

 斗宽 Q 型 H 型 Zd型 Sd型 斗幅 斗深 斗容 斗幅 斗深 斗容 斗幅 斗深 斗容 斗幅 斗深 斗容 b a hl io a hl io a hl io a hl io mm mm mm dm3 mm mm dm3 mm mm dm3 mm mm dm3 100 90 80 0.15 90 95 0.3

  160 125 112 0.49 125 132 0.9 160 180 1.2 160 200 1.9 250 160 140 1.22 160 170 2.24 200 224 3 200 250 4.6 315 180 160 1.95 180 190 3.55 200 224 3.75 200 250 5.8 400 200 180 3.07 200 212 5.6 224 250 5.9 220 280 9.4 500 224 200 4.84 224 236 9 250 280 9.3 250 315 14.9 630

 250 265 14 280 315 14.6 280 355 23.5

 第 3 章 TH 型环链斗式提升机方案设计

 表 表 3 3. .3 3

 环链斗主参数 斗宽 zh 型 sh 型 斗幅 斗深 斗容 斗幅 斗深 斗容 b a h1 io a h1 io mm mm mm dm³ mm mm dm³ 315 200 224 3.75 200 250 6 400 224 250 5.9 224 280 9.5 500 250 280 9.3 250 315 15 630 280 315 14.6 280 355 23.6 800 315 355 23.3 315 400 37.5 1000 355 400 37.6 355 450 58

 表 表 3 3. .4 4

 板链斗主参数

 斗宽 zh 型 sh 型 斗幅 斗深 斗容 斗幅 斗深 斗容 b a h1 io a h1 io mm mm mm dm³ mm mm dm³ 250 130 190 3

 315

 130 216 6 400

 160 266 12 500

 210 348 25 630

 260 438 50 800

 330 552 100 1000

 420 700 200

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 3.2.3 传动轮直径 (1)带斗式提升机 传动滚筒的直径 D 应满足下式,才足够保证胶带的使用寿命:

 D≥125z

  (3· 2)

 式中:D—传动滚筒直径,mm;

  z—胶带带芯层数。

 对于光滑的传动滚筒,可以采用鼓形状来减小胶带跑偏。其鼓形度按下式计算:

 01 1~50 30D DL

 (3· 3)

 式中:D—滚筒中部直径,mm;

  0D —滚筒两端直径,mm;

  L—滚筒长度,mm。

 常用的 TD 型带斗式提升机的主要参数如下表所示。

 表 表 3 3. .5 5

 传 动滚筒参数

 传动滚筒型号 斗宽 带宽 筒径 许用扭转 mm mm mm N·m TD1040 100 150 400 195 TD1640 160 200 400 690 TD2550 250 300 500 1600 TD3150 315 400 500 1900 TD4063 400 500 630 3500 TD5063 500 600 630 5000 TD6380 630 700 800 9000

 (2)链斗式提升机链轮设计 料斗的卸料方式以及链条的冲击载荷都对链斗式提升机的传动链轮直径的大小起着决定性作用。链轮的齿数取 z=16~20。传动链轮的节圆直径jD 按下式计算:

 sinzjtD π

  (3· 4)

 式中:jD —传动链轮节圆直径,mm;

  t—链条节距,mm;

 第 3 章 TH 型环链斗式提升机方案设计

 z—链轮齿数。

 由上式可以得出链条齿数 z =arcsinjtD= 3.1464arcsin630≈31。故选取齿数 z=31。

 3.2.4 各点张力的计算 图中 1、2、3 和 4 各点的张力分别用1F ,2F ,3F 和4F 来表示。点 1 处的张力1F最小,即初张力,根据斗宽可以查得;点 3 处的张力3F 最大。

 图 3.1 各点张力的示意图

 2F =1F +1 2W—+0W—= ( 1.05 ~ 1.07 )1F +vQ7.2g

 (3· 5)

 式中:1 2W——尾轮阻力,1 2W—=(0.05~0.07)1F ,N;

  0W——由物料运动产生的张力,0W—=vQ7.2g,N。

 2F =1.05×1500+1.4 4.27.2 9.8=1575.83(N)

 3F =2F +2 3W—=2F + ( q+0q )

 H

 (3· 6)

 式中:2 3W——提升区段的张力增加值,2 3W—=(q+0q )H,N;

  q—物料线载荷,q= 3.6Qgv,N/m;

  0q —每米长度的牵引带质量,0q ≈2K Q,kg;

  H—提升高度,m;

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 2K —系数,由表 3.6 查取。

 3F =1575.83+(81.67+42)×10.77=2907.7559(N)

 4F =1F +3 4W—=1F +0q H

 (3·7)

 4F =1500+42×10.77=1952.34(N)

 通过驱动滚筒时的阻力 3 4W—=(0.03~0.05)(3F +4F )

 (3· 8) 3 4W—=0.05×(2907.7559+1952.34)=243.0048(N)

 3.2.5 驱动轴上的圆周力0P的计算 驱动轴上的圆周力0P 的计算公式为 0P =3F -4F +3 4W—=3F -4F + (0.03~0.05)

 (3F -4F )

 (3· 9)

 0P =2907.7559-1952.34+0.05×(2907.7559-1952.34)=1003.1867(N)

 TH 型环链斗式提升机在正常工作下,牵引带的最大静张力的公式为 maxF =1.15H (q+4K0q )

 (3· 10)

 式中:4K —阻力系数,由表 3.6 查取。

 maxF =1.15×10.77×(81.67+1.5×42)=1791.767(N)

 表 表 3 3. .6 6

 系数2K,4K,5K的值

 小时运量 Ab/(t˙h-1) 带式 单链式 双链式 深料斗或浅料斗 有挡边 料斗 深料斗或浅料斗 有挡边 料斗 深料斗或浅料斗 有挡边 料斗

 系数 K2 值 <10 0.60

 — 1.10

 — — — 10-25 0.50

 — 0.80

 1.10

 1.20

 — 25-50 0.45

 0.60

 0.60

 0.85

 1.00

 — 50-100 0.40

 0.55

 0.50

 0.70

 0.80

 1.10

 >100 0.35

 0.50

 — — 0.60

 0.90

 第 3 章 TH 型环链斗式提升机方案设计

 K4 2.50

 2.00

 1.50

 1.25

 1.50

 1.25

 K5 1.60

 1.10

 1.30

 0.80

 1.30

 0.80

  3.2.6 驱动功率计算 (1)轴功率的近似计算 0P= 367QH(1.15+2K5Kv)(kW)

 (3· 11)

 式中:2K,5K—按表 2.6 选取。

 由2K=1.00,5K=1.30。0P=42 10.77(1.15 1 1.3 1.4)367  (kW)≈3.6606(kW)

 (2)电动机功率计算 P=01"PK2η η(kW)

 (3· 12)

 式中:1η—减速器传动效率,1η=0.94~0.95;

  2η—V 带或开式齿轮传动效率。V 带取2η=0.96,链取2η=0.93;

  " K—功率备用系数。与提升高度 H 有关,H<10m 时," K=1.45;10<H<20m时," K=1.25;H>20m 时," K=1.15。

 则选取结果为1η=0.95,2η=0.93," K=1.25。

 P= 3.66061.250.95 0.93(kW)≈5.1791(kW)

 3.3 驱动装置选型

  电机是整个设备的动力来源,所以其功率选择的是否合适直接影响着整个设备能否稳定持续的运转。在选择电机的时候,如果功率过小,则会造成小马拉大车的现象,不能确保整个设备的正常运转。并且如果长期运转,也会造成电机的持续过载而导致损坏。造成了电机实际的功率因素很低,形成了资源的浪费。

 本次毕业设计的 TH 型斗式提升机的电动机为 YY 型。传动轴的驱动功率由下式计算的:

 03600s LQCgp p p    (kW)

 (3· 13)

 式中: 0p —传动轴驱动功率,kW;

  Q —斗提机输送量,t/h;

  C —斗提机上、下轴间高度,m;

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 g —重力加速度,2/ m s ;

  sp

 、Lp —附加功率,kW,见表 3.7 表 表 3 3. .7 7

 省换功率sp

 、Lp

 注:查表取sp =3 kW,Lp =0.5kW,由sp 、Lp 求出传动轴的驱动功率 0p = 42 9.02 9.83600 +3+0.5(kW)=4.5313 kW。

 Dp = 0pη(kW)

  (3· 14)

 式中:

 η —总功率,大约 0.8;

  Dp —电动机功率,kW。

 将数据带入上式求得电动机功率Dp

 =4.53130.8 (kW)=5.12 kW,由下表查得出驱动装置的型号和配套装置的型号。

 表 表 3 3. .8 8

 Y YY 型驱动装置 及配套装置的型号尺寸 斗式提升机型号 TH315 驱动装置 Y5Y125 电动机 减速器型号 ZLY125-20-Ⅰ(S)/Ⅱ(N) 相关尺寸,mm 重量 kg

 205 型号 Y132S-4 功率 KW 5.5 ZLY125-20-Ⅰ(S)/Ⅱ(N) A1

  718 B1

  1025 H2 220 Y7Y140 Y132M-4 7.5 ZLY140-20-Ⅰ(S)/Ⅱ(N) 260 310 Y11Y160 Y160M-4 11 ZLY160-20-Ⅰ(S)/Ⅱ(N) 280 380 Y15Y180 Y160L-4 15 ZLY180-20-Ⅰ(S)/Ⅱ(N) 720 1156 320 536 Y18Y180 Y180M-4 18.5 564

 在本次设计中,电机需要持续不断的长时间工作,整个工作过程中受力较为稳附加功率 TH160 TH200 TH250 TH315 TH400 TH500 TH630 TH800 TH1000 TH1250 ·KW

 2 2 2 3 3 4 4 5 5 6 ·KW

 0.2 0.2 0.3 0.5 0.8 1.2 2.2 3.4 6 8.4

 第 3 章 TH 型环链斗式提升机方案设计

 定。所以在电机的选择上可以根据电机所需要的功率 Pd 进行选择。这样就不需要校验电机的发热,也不需要进行启动力的校验。在实际的选择时,电机的额定功率 PN应该是电机在实际工作中的所需功率的一个倍数,这个倍数用 K 表示。根据相关的生产经验和《电力拖动技术基础》,K 的取值范围在 2 和 5 之间,本次毕业设计考虑到实际的生产过程,选择 K 为 3。

 根据上面的计算得知,电机所需要的功率:Pd=1.20

  (KW)

 则,所以

  PN=K·Pd=3×1.20=3.60

 (KW)

 根据实际的计算结果,结果标准电机的参数,本次设计选定的电动机型号为Y112M-4,他的额定功率是 4 千瓦。其相关参数如下:

 电动机 型号 额定功率 KW 满载转速 r·min-1

 最大转矩 额定转矩 轴径 mm 轴长 mm 同步转速 1500r/min,4 极 Y112M-4 4 1440 2.2 28 60

  注:斗式提升机中驱动装置是由 Y132M-4 型号的电动机,ZLY140-20 型号的减速器,连轴器和传动装置组成。

 驱动装置中必须安装有逆止器,目的是为了防止料斗在提升的过程中突然停车造成逆转,导致料斗中的物料在自身重力作用下逆转堆积在机壳底部,或者是在维修时机器时发生逆转 ,这将带来无法预知的后果。

 3.4 驱动轴设计及附件的选择

 3.4.1 轴的结构设计 (1)初步计算轴的直径 由轴的承载功率选取扭转强度的计算法来推算轴的直径。

 mind=3/ A P n

  (3· 15)

 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 mind=3120 7.5/46.8 =65.2mm

  (3· 16)

 由于驱动轴的轴端位置是装联轴器,所以需要开键槽,但是这样会消弱轴的强度,故将轴径增加 4%~5%,则取轴的直径为 70mm。

 3.4.2 轴的强度校核计算

  (1)轴的受力分析及弯扭矩

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 (2)计算支承反力 由于驱动轴在水平面上不受力,则 1 R HF=2 R HF=0

  (3· 17)

 在竖直面上 1 tF+2 tF=1G+2G+F 预...