TH250斗式提升机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 1 目 录 1 前言 1 2 本课题介绍及设计理论 2 述 2 式提升机的工作原理 2 式提升机分类 2 式提升机的装 载和 卸载 2 用斗提机选用及相关计算 3 式提升机的主要部件 5 式提升机的工作原理 6 3. 提升机主要参数确定及主要结构设计 8 升功率的确定 8 动机选择 9 速机选择 9 动轴设计及附件的选择 9 的材料及热处理 9 的结构设计 9 的强度校核计算 10 承选用 12 的设计校核 13 轴器的选择 13 动链轮的结构设计 15 升机主要参数的计算 15 部罩壳的选材及连接 16 部区段的设计选材 16 斗与环链的设计 17 4 结论 19 参考文献 20 致谢 21 附录 22 式提升机设计 2 1 前言 斗式提升机广泛用于垂直输送各种散状物料，国内斗提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。自 80 年代以后 ,随着国家改革开放和经济发展的需要 ,一些大型及重点工程项目从国外引进了一定数量的斗提机 ,从而促进了国内斗提机技术的发展。有关斗提机的部颁标准 5 及按此标准设计的 列斗提机的相继问世 ,使我国斗提机技术水平向前迈了一大步 , 但由于产品设计、原材料、加工工艺和制造水平等方面的原因 ,使产品在实际使用中技术性能、传递扭矩、寿命、可靠性和噪声等与国际先进水平相比仍存在相当大的差距。 斗式提升机 按牵引形式主要分为胶带式、圆环链式和板链式三种 ,因经济条件、技术水平及使用习惯等原因 ,国内用户对圆环链式和胶带式斗提机需求量较大 ,这两种斗提机的技术发展受到较多的关注 ,而且有较为明显的发展。 是一种圆环链斗式提升机，采用混合式或重力卸料，挖取式装料。牵引件用优质合金钢高度圆环链 。中部机壳分单、双通道两种形式为机内重锤箱恒力自动张紧。链轮采用可换轮缘组合式结构。使用寿命长，轮缘更换工作简便。下部采用重力自动张紧装置，能保持恒定的张紧力，避免打滑或脱链，同时料斗遇到偶然因素引起的卡壳现象时有一定的容让性，能够有效地保护下部轴等部件。该斗式提升机适用于输送堆积密度小于 于掏取的粉状、粒状、小块状的底磨琢性物料。如煤、水泥、碎石、砂子、化肥、粮食等。 斗式提升机用于各种散状物料的垂直输送。适用于输送粉状、粒状、小块状物料，物料温度在 250以下。 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 3 式提升机设计 4 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 5 式提升机设计 6 2. 本课题介绍及设计理论 述 此次设计的任务是研究 式提升机的工作原理、性能和特点，采用理论联系实际的方法，研究影响斗式提升机效率的影响因素，进行必要的结构改进，提出结构的方案并实施设计。同时，进行相关结构参数和工艺参数的设计与计算、总体方案设计，总体装配以及传动、机体等部件和相关零部件设计及绘图。主要设计方案如下： 1） 对斗式提升机的工作原理进行深入研究，根据 式提升机的工作能力和使用要求，设计出总体方案。 2） 设计出合理的提升机结构和零件的强度，保证运行的稳定性。 3） 设计出合理的驱动装置，保证运行的高效性。 。 该项目来源于江苏海建集团， 式提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，操作维修简便，寿命长等显著特点。斗式提升机适用于输送粉状，粒状和小块状的低磨琢性物性，物料堆积密度小于 m ,物料温度不超过 250，广泛应用于水泥提升机械。 式提升机的工作原理 式提升机分类 1） 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大的物料，普通胶带物料温度不超过 60C，钢绳胶带允许物料温度达 80C，耐热胶带允许物料温度达120C，环链、板链输送物料的温度可达 250C。斗提机最广泛使用的是带式 (环链式 (种型式。用于输送散装水泥时大多采用深型料斗。 如 带式斗提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 粉状、粒状物料。 链斗提机采用混合式或重力式卸料用于输送堆和密度小于 1 5t 状物料。 2） 按卸载方式分类： 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。 式提升机的装 载和 卸载 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 7 斗式提升机的装载方式有 三 种 ， 即 注入式 装载 （见图 2、挖取式 装载 （见图 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。 卸载方式有离心式 、 重力式及混合式三种。 离心式卸料料斗的运行速度较高，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。 重力式卸载使用于卸载块状、半磨琢性或磨琢性大的物料，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。 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 用链条做牵引构件。 用斗提机选用及相关计算 （一） 目前国内常用的斗提机均为垂直式，较新型符合标准 有、 ，它们的主要特征、用途及型号见表 1 表 2斗提机特征、型号表 型式 结构特征 采用橡胶带作牵引构件 采用锻造的环形链 采用 板式套筒滚图 2图 1图 2入式 装载 图 2取式 装载 式提升机设计 8 条作为牵引构件 子 链条作为牵引构件 卸载特征 采用离心式或混合式方式卸料 采用重力式或混合式方式卸料 采用重力式卸料 适用输送物料 松 散 密 度 粉状、粒状、小块状的无磨琢性、半磨琢性物料 松散 密 度 状、小块状的无磨琢性、半磨琢性物料 松 散 密 度 2t/ 中、大 块状的磨琢性物料 适用温度 被输送物料温度不得超过 60 ，如采用耐热橡胶带时温度不超过 200 被输送物料温度不得超过 250 被输送物料温度不得超过 250 型号 ( 升高度 约在 4 40约在 40约在 5 50输送量 4 238m3/h 35 185m3/h 20 563m3/h （二） 斗提机结构型式 (1) 传动装置 斗提机的传动装置有两种形式。分别配有 减速器或 Y)型减速器。 轴装减速器直接套装在主轴轴头上，省去了传动平台、联轴器等，使结构紧凑，重量轻，而且其内部带有异型辊逆止器，逆止可靠。该减速器噪声低，运转平稳，并随主轴浮动，可消除安装应力。 (2) 斗提机备 有四种料 斗 Q 型（浅斗）、 H 型（弧底斗）、 （中深斗）、 （深斗） 。 （三）常用斗提机功率计算 1、轴功率的近似计算： 12(1 )367QH k k v（ 2 式中： 瓦）； /小时）； ）； /秒）； 体见表 表 2 2升机参数表 输送能力 Q （吨 /小时） 牵引构件型式 带式 单链式 双链式 料斗型式 深斗和浅斗 三角斗 深斗和浅斗 三角斗 深斗和浅斗 三角斗 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 9 系数 00 / 数 数 、电动机功率计算： P =012P （ 2 式中： N 电动机功率（千瓦）； 轴功率（千瓦）； 1 减速机传动效率，对 1= 2 三角皮带或开式齿轮传动效率，对三角皮带 2=开式齿轮 2= K 功率备用系数。与高度 ： K= 式提升机 的主要部件 斗式提升机的主要部件有： 驱动装置 、料斗、牵引构件、底座和中间罩壳等。 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。 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 。 牵引构件为一封闭的绕性构件，多为环链、板链或胶带。 张紧装置有螺杆式与重锤式两种。带式斗提机的张紧滚筒 一般 制成鼠笼式壳体，以防散料粘集于滚筒上。 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。式提升机设计 10 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。 式提升机的工作原理 斗式提升机的原理：如图 2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，图 2升机示意图 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 11 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罩壳之内。 综合此次设计的提升高度与台时产量等要求，本提升机选用混合或重力方式卸料，掏取式装料，选用 （中深斗）料斗，牵引件为低合金高强度圆环链，经适当的热处理后，具有很高的抗拉强度和耐磨性，使用寿命长，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，拆换轮缘，更换方便，且节约拆料、降低了维修费；下部采用了重锤杠杆式张紧装置，即可实现自动张紧。一次安装后不需调整，又可以保持恒定的张紧力，从 而保证机器的正常运转，避免了打滑或脱链。 式提升机设计 12 3. 提升机主要参数确定及主要结构设计 升功率的确定 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 提升机设计的功率计算部分内容，计算过程如下： 斗提机功率计算 提升机驱动装置为 （即 减速器和 Y 型电动机配用）。传动轴驱动功率由下式求得： 600S+ （ 3 式中 T/h）； m）； 度（ m/ 附加功率， 表 3 3此次 式提升机设计的条件可以得知， Q=30T/h,t 提升的高度H=35m 重力加速度在此处可取 10 m/数据代入（ 3算可得 600S+ 03530 （ 3 电机功率 P= 03 附加功率 S, 2 2 3 3 4 4 5 5 6 W 买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 13 式中 P 电动机 功率（ 功率（ 效率，大约为 所以通过计算可得 P=动机选择 按已知工作要求和条件选用要求电机功率 P 速 n=1500r/照文献 2中电动机的类型及其应用特点，选用 电动机。输出轴直径 75，中心高 280作转速 1440 r/ 速机选择 根据文献 1中的 驱动装置的选型原则及规范可知， 升机功率为 选用 动装置，在已选择 选择型号为 S） /（ N）的减速器。输入轴直径为 28出轴直径为 65心高为 160 动轴设计及附件的选择 的材料及热处理 斗式提升机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。 的结构设计 1）初步计算轴的直径 参照文献 3中关于轴的设计部分，根据轴的承载情况，选择扭转强度计算法来计算轴的直径。 3m （ 3 式中 A 系数，此处取 120， P 电动机功率， Kw n 轴的转速， r/将相关数据代入式 36/ 0 3m i n （ 3 因为轴端装联轴器需要开键槽，会削弱轴的强度，故将轴径增加 4%5%，取轴的直径为 70 式提升机设计 14 2）各轴段直径的确定 如图 3示，轴段与减速机空心输出轴套装配，并且在接近轴段处装有毛毡弥封圈，故直径 0段和轴段上安装轴承，现暂取轴承型号为 2217，其内径 d=85径 D=150度 B=36轴段的直径 5段和轴段的直径为轴承的安装尺寸，查有关手册，取 5段和轴段上安装驱动链轮，考虑到轴段与轴段 中间的截面承受的弯矩最大，故在直径上有所增加，现暂定 00段考虑滚筒便于安装拆卸，直径略比轴段和轴段的直径小，取 10 3） 各轴段长度的确定 轴段与减速机空心输出轴套装配，其长度主要决定于减速机和头部壳体之间的安装尺寸，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 40段与轴段上安装轴承，其长度决定于轴承的安装尺寸，故取 l2=10轴段和轴段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 590可以暂取 l3=55轴段、的长度要和驱动链轮一并设计，现 暂定l4=200，驱动轴总长为 950 d) 轴上零件的固定 考虑到轴段 、处键传递较大的转矩，故轴段与联轴器的配合选用轴段 、与驱动链轮的配合选用 轴段、与轴承内圈的配合选用 减速机和驱动链轮的联结均采用 A 型普通平键，分别为键 20 125 键 28 110 e) 轴上倒角及圆角 轴端倒角 2 45，安装链轮的轴段倒角为 45，倒圆角为 方便加工，其它轴肩圆角半径均取为 的强度校核计算 1）轴的受力分析及弯扭矩图 3示 2）计算支承反力 由于轴在水平面上不受力，所以 （ 3 在竖直面上 2121 0 023610252 0 5 0 预 （ 3 图 3动轴示意图 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 15 式中： 1G 同一时刻提升机上行料斗中物料重量 预F 环链预紧力（平均每米长度牵引构件重量， 25kg/m） 2G 牵引构件重量（ 2000N）， 121 （ 3 R 3 8 5 8 7 5 03 5 0100 2 21 （ 3 1 5 3 0 28 （ 3 3） 按弯扭合成强度条件计算如下 很显然 面为危险截面。 由于弯曲应力b为对称循环，扭转切应力 为静应力，则 （ 3 801 5 3 0 2 8 8 5 8 7 5 0)( 13 2222 （ 3 所以 面左侧安全，显然 面右侧也是安全的。 图 3轴的受力分析及弯扭矩图 式提升机设计 16 4） 安全系数 校核 弯曲应力 M P 32385 875 0 3 （ 3 应力幅 平均应力 0m应力 61 5 3 0 2 8 8 3 （ 3 （ 3 安全系数 （ 3 （ 3 222 （ 3 许用安全系数 ，S 显然 SS , 故 b b 剖面安全。 以上计算表明，轴的弯扭合成强度和疲劳强度是足够的。 承选用 1） 轴承选型 考虑驱动轴在的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轴承 2217。其基本参数如表 3 2）工作情况分析及寿命计算 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 （ 3 式中： 载荷系数，中等冲击取 其寿命为： 3330)16667 3/10 （ 3 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 17 式中： 轴承的寿命指数，滚子轴承 =10/3。 故驱动轴轴承的工作寿命为 24362 小时。 表 3轴承 2217 基本参数 基本尺寸 /定载荷 /kN d D B 50 36 驱动链轮键的设计校核 由驱动链轮轴的直径 00献 2，由 表 9取键的宽 b=28度 h=16 的材料应选 45 钢，由于键所受载荷性质为轻微冲击，由表9 c=110 =90 连接工作面的强度校核如下： M P ad k 8110(2161001 5 3 0 2 8 8 c （ 3 M P 8110(28100 1 5 3 0 2 8 8 （ 3 式中： T 传递的转矩 （ ） d 轴的直径 （ l 键的工作长度， A 型（ l= b 为键的宽度。 轴器的选择 由于弹性柱销联轴器（如图 3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 到 +70C ，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。由文献 2可知应选取的联轴器型号为： 7 0 1 4 25 / 5 0 4 1 2 0 0 36 5 1 0 7 G B 联 轴 器 Y 由表 11153 ， 许用转速为 3450 r/本次设计所需的扭矩 T=1530 ,转速 为 48 r/所选的联轴器 式提升机设计 18 求。 下面对联轴器与轴连接处的键进行设计和强度较核。由轴的直径 0 文献2，由 表 9取键的宽度 b=20度 h=120 的材料应选45 钢，由于键所受载荷性质为轻微冲击，由表 9 c=110 =90 连接工作面的强度校核如下： M P ad k 0125(212701 5 3 0 2 8 8 c （ 3 M P ad k 01 2 5(2070 1 5 3 0 2 8 8 （ 3 式中： T 传递的转矩 （ ） d 轴的直径 （ l 键的工作长度， A 型（ l=A 键与轮毂的接触高度，平键 K=h/2 其中 b 为键的宽度。 图 3 轴器结构图 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 19 动链轮的结构设计 斗式提升机是利用链轮与圆环链间的摩擦力进行动力传递的。特别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。同时考虑到链条价昂，应使链轮的硬度略低于链条的硬度。 轴上的扭距通过键槽传递给两个链轮，链轮由轮缘和轮体两部分组成，结构如图 3示。轮体由 造而成，轮缘由 造而成，要求铸件不得有气孔、缩孔及裂纹等，以保正链轮工作正常工作所需要的强度。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，拆换轮缘，更换方便，且节约拆料、降低了维修费。 升机主要参数的计算 通过前几节的功率计算、设备选型等，提升机的主要参数现在可以计算如下： 1）提升速度： 2 （ 3 式中： 1n 电动机转速， r/ 图 3 驱动链轮装置 式提升机设计 20 2n 驱动滚筒转速， r/ d 驱动滚筒直径， mm i 减速机速比 , I 减速器带轮与电动机的带轮直径比 2） 料斗间距： 在本章第一节中已得出同一时刻内上行料斗中物料总量为 虑到物料装填时有一定的松散性，故取生料装填后的密度 3/1 ，由于斗速较快时装填率较低，故取装填率 =知 深斗容积为 3L，则同一时刻所需上行料斗的数量为： 0 0 0/ 0 3t 个 （ 3 则料斗间距为： a= （ 3 取整数，则料斗间距为 450 部罩壳的选材及连接 如图 3示，电动机及减速机的支座都是连接在头部罩壳上的，罩壳承受的力较大，所以要采用比较厚的钢板，罩壳四壁采 用 3电动机、减速机支座联结的侧板采用 10筋板， 法兰及支撑采用 63 63 6 的热轧等边角钢。同样的道理，侧板与 罩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。 图 3升机头部示意图 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 21 部区段的设计选材 由于本设计中的提升机提升高度达 35m，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罩壳均采用独立式结构。连接法兰同样采用 63 63 6 的等边角钢，壳体采用 3的钢板，并在罩壳上设有检修门，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示。 斗与环链的设计 根据斗式提升机的输送量及提升高度要求，参照国家关于机械行业标准中垂直斗式提升机 （中深斗）料斗参数尺寸，设计的畚斗的形状如图 3示，料斗容量为 3L，输送的物料最大块度为 25比同类型的斗式提升机的环链选择的相关参数可知，与料斗配套使用的锻造圆环链条是直径 18距为图 3中部区段 式提升机设计 22 64条破断强度 320引件为低合金高强度园环链，经适当的热处理后，具有很高的抗拉强度和耐磨性，使用寿命长，符合 用高强度园环链标准。 图 3料斗与环链 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 23 4. 结论 在老师的关心和指导下，经过三个月的设计， 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部件设计及绘图的 设计工作已经完成。 提升机的主要参数如下： 功率： 提升高度： 35m； 提升能力： 30（ t/h） ； 料斗宽度： 250 料斗盛水容积： 3L； 料斗间距： 450 本次设计的 环链斗式提升机，提升高度为 35 米，提升能力 35 吨 /小时，运行平稳可靠。适用于输送堆积密度小于 于掏取的粉状、粒状、小块 状的低磨琢性物料，如煤、水泥、碎石、砂、化肥、粮食等。 式提升机设计 24 参考文献 1 运输机械设计选用手册 M化学 工业出版社， 1999. 2 毛谦德，李振清 M械工业出版社， 2007. 3 吴克坚 M等教育出版社， 2003 4 朱昆泉，许林发 M 武汉工业大学出版社， 2000. 5 周建方 M 机械工业出版社 ， 2004. 6 褚瑞卿 M 武汉工业大学出