NE400斗式提升机设计方案论证报告.doc

目 次 1 调研小结1 2 斗式提升机的发展背景和现状1 3 斗式提升机的发展趋势2 4 选题的目的、意义3 5 斗式提升机的分类及代号3 6 NE 系列斗式提升机的主要结构 .4 7 NE 系列斗式提升机的主要技术参数 .4 8 NE400 型斗式提升机的方案设计 5 （1）NE400 斗式提升机的总体方案设计 .5 （2）起动系统的方案论证.7 （3）软启动性能分析.7 （4）链轮位置调节结构的方案设计.8 方案论证结果8 参考资料9 1 1 调研小结 2012 年 3 月 1 日上午，在指导老师带领下，我们到郑州市荥阳河南阳光油 脂有限公司参观，这个公司中国中西部地区最大的食用油脂和植物蛋白生产供 应商，是集生产加工、科研开发、进出口贸易、物流运输、销售服务为一体的 大型油脂集团。我们主要参观了油脂的加工过程中这些不同型号斗式提升机， 刮板机是如何工作，了解其工作原理及其在生产实际中的经常遇到的问题等。 2012 年 3 月 14 日在学院导师带领下，我们去了开封杞县茂盛机械有限公司进 行实地调研。茂盛机械有限公司是集粮食加工机械、种子加工机械、环保机械、 矿山机械的研发、制造、安装与服务为一体的国家大二企业，拥有自营进出口 权。我们主要参观了斗提机制造装配车间和螺旋输送机加工制造车间。深入了 解斗提机的工作原理，如何加工装配。通过这次实地调研，我们都受益匪浅。 经过技术人员和导师的一番耐心讲解以及我们自己的细心观察，我们清楚地了 解了斗提机工作过程以及结构特征，这也使得原本没有意识的东西忽然变得清 晰起来。通过这两次参观、调研，我们认识到了实践的重要性，加深了对理论 知识的理解。 2 斗式提升机的发展背景和现状 提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长等显著优点， 在工业生产中被大量使用。提升机的种类虽多，但是工作原理却比较相似，多 数都是以动力驱动牵引装置，功率较大、提升能力较强的大型机械设备。随着 工业的发展，输送机产品也得到了逐步的完善。中国古代的高转筒车和提水的 翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形。1880 年德国一家公司开发出由 蒸汽驱动的带式输送，之后英国人和德国人又推出了惯性输送机。1887 年美国 人制造出了螺旋输送机。若从输送机原理的应用上来讲，一般都是以链条、皮 带等作牵引，以人力、水力等力量驱动。进入二十世纪以后各种结构的输送机 相继出现。1905 年瑞士人生产出了钢斗式提升机，美国人鲁宾斯在 1896 年经 申请成为了斗式提升机的发明人，现已成为工业生产中不可或缺的一部分。 国外斗式提升机技术的发展很快，其主要表现在以下几个个方面：一方面 是斗式提升机的功能多元化、应用范围扩大化，如 HL 系列斗式提升机、GTD 系 列斗式提升机、GTH 系列斗式提升机等各种机型；另一方面是斗式提升机本身 2 的技术与装备有了巨大的发展，尤其是高距离、大运量、高提升速等大型斗式 提升机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了斗式提升机动态分析 与监控技术，提高了斗式提升机的运行性能和可靠性。中国斗式提升机产业发 展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中与劳动力 密集型产品；技术密集型产品明显落后与发达国家；生产要素决定性作用正在 削弱；产业能源消耗大、产出率低；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、 管理水平落后等。 3 斗式提升机的发展趋势 评价斗式提升机产品性能高低的指标主要有以下这些：运输高度、提升速、 输送量、驱动总功率。随着提升机的不断发展，为了适应高产高效集约化生产 的需要，斗式提升机的输送能力要加大。高效节能、高提升速、大提升量是今 后发展的必然趋势，也是高产高效谷物提升机的发展方向。在今后的 5 年内， 斗式提升机提升量要提高到 1200m3/h，对于可伸缩斗式提升机输送高要达到 100m。未来我国斗式提升机发展的关键技术主要有：（1）斗式提升机动态分析 与监控技术；（2）高速吞料技术；（3）倒转自动张紧技术；（4）中间换料斗 技术；（5）新型高效高速技术；（6）故障预警技术；（7）高效吐料技术。同 时，提高斗式提升机元部件性能和可靠性以及扩大斗式提升机的功能、提高斗 式提升机的经济效益，也是未来几年内斗式提升机研究发展的主要课题。 4 选题的目的、意义 NE 型系列高效钢丝绳芯胶带斗式提升机是在总结国内现有各种提升机的使 用经验的基础上吸收世界发达国家的先进技术，结合国内生产使用实际情况研 制开发的产品。其特点有如下： 1、输送能力大。该系列提升机具有 NE15NE800 多种规格。提升量范围为 15800m3/h。 2、提升范围广。这类斗式提升机对物料的种类、特性要求少。不仅能提升 一般的粉料、小颗粒料，而且可提升磨琢性较大的物料，要求温度200C。 3、驱动功率小。采取流入式喂料、诱导式卸料，大容量的料斗密集型布置。 在物料提升时几乎无回料和挖料现象，因此无效功率少，比环链提升机节省功 率 30。 3 4、使用寿命长。提升机的喂料采取流入式，无需用斗挖料，材料之间很少 发生挤压和碰撞现象，本机的设计保证物料在喂料、提升和卸料中不会撒料， 减少了机械磨损，输送链采用板链式高强度耐磨链条，大大延长了使用寿命。 正常使用下，输送链使用寿命超过 5 年。 5、提升高度高。采用板链式高强度链条，在额定输送量下提升高度可达 60 米。 6、操作、维修方便，易损件少。 7、结构钢性好，精度高。机壳经折边和中间压筋，再经焊接，刚性好、外 观漂亮。 8、运行可靠性好。先进的设计原理，保证了整机运行的可靠性，无故障时 间超过了 3 万小时。 9、机械尺寸小。与同等提升量的其它各种提升机相比，这种提升机的机械 尺寸较小。 10、使用成本低。由于节能和维修少，使用成本极低。 5 斗式提升机的分类及代号 按照斗式提升机的工作特点及结构特征不同，斗式提升机可分为多种类型。 按固定与否可分为固定式和移动式按牵引构件的类型可分为带式（即带斗式提 升机）和链式（即链斗式提升机）两种；按照料斗的运行速度可分为低速 （2.5m/s）三种。斗式提升机的类型根据 其使用条件和所输送的物料性质，如块度、重量、温度、脆性、疏散性等来选 择。 斗式提升机在各个部门都有广泛的应用。斗式提升机的型号和规格有多种 不同的表示方法。我国粮油工业常用如下表示方法。 4 6 NE 系列斗式提升机的主要结构 1、运行部件：由料斗和套筒滚子链组成； 2、驱动装置（左、右装配）：由驱动平台、驱动组合（减速器、电机、液 力耦合装置） 、传动链组成； 3、上部装置：上部机壳、上罩、卸料口、轴承支座、逆止器； 4、中部机壳：标准节（2m）和非标节（11.5m） ，包括带检视门的中间节； 起支撑和密封作用，分为单通道和双通道两种形式，本设计采用双通道形式。 5、下部装置：下部机壳、进料口、尾轴装置、张紧装置，滚筒装置。 6、牵引装置：由板链、料斗等 7 NE 系列斗式提升机的主要技术参数 表 7-1NE 系列斗式提升机的参数 8 NE400 型斗式提升机的方案设计 （1）NE400 斗式提升机的总体方案设计 NE400 斗式提升机整机总体设计方案如图 8-1 所示。 5 图 8-1 斗式提升机的结构 整机包括由料斗和套筒滚子链、驱动平台、驱动组合（减速器、电机、液 力耦合装置） 、减速器、联轴器、上部机壳、上罩、卸料口、上轴装置、逆止器、 中部机壳（标准节 2m 和非标节 11.5m）及包括带检视门的中间节、下部机壳、 进料口、尾轴装置、张紧装置等。斗提机加卸载主传动系统动力从电动机经摆 线针轮减速机，联轴器把电动机传来的动力经由传动轴输入滚筒轮轴，由滚筒 轮带动板链移动。滚筒轮轴由轴承座固定在机架上。物料由进料口进入斗提机 下部机壳内，经由板链上的料斗输送到上部机壳的出料口，在物料自身重力或 离心力（离心力比较小可以忽略）的作用下卸出。 6 TD、TH、TB 系列斗提机输送机构分别采用橡胶带 、锻造的环形链条、板式套 筒滚子链条作为牵引构件。 NE 系列斗提机输送链采用板链式的结构由于其结构上的特点能够适应高速 运转的场合，生产量也易于调节，因此适用于对生产效率要求较高的场合。 （2）起动系统的方案论证 对于大型带式斗提机的带负载启动必须有足够的起动时间、起动张力，并 且使起动加速度控制在允许范围内。运距越长、带速越高、输送量越大，起动 时间就越长。否则输送带的张力会下降，最大可下降 50%左右，会造成带在传 动滚筒上打滑而不能起动。起动时间短，加速度就会增大，会对斗提机冲击过 大而损坏斗提机的部件。因此，为保证斗提机安全运行，就必须对斗提机的起 动过程进行控制，即在设定的时间内，通过控制斗提机起动加速度值来确保斗 提机按所要求的起动速度曲线平稳起动，并达到额定速度，同时使起动电流与 起动张力控制在允许范围内，要达到这一点，最有效的办法，就是使用软起动。 综合国内外现有的带式输送机软起动系统，目前主要有以下几种形式：液力偶 合器、调速型液力偶合器、液体粘性软起动(如美国生产的 CST 系统)、德国生 产的可控硅电机等。 通过比较几种传动系统的特点和性能，本设计 NE400 斗式提升机的传动系 统采用机械软起动传动装置，即鼠笼电动机+调速型液力耦合器的启动装置。调 速型液力耦合器它安装在电动机与减速器之间，在起动过程中，用导流管控制 耦合器的充液量，使输送机在较小的转矩下稳步地加速，逐渐达到全速。调速 型液力耦合器依靠产生一定的滑差来达到调节功率平衡的目的，调速范围为 2O%95%。这种系统的动负荷小，结构简单，价格低，但在正常运行时一般有 3%的功率消耗或者更大，但维护量不大，且调节控制方便。 （3）软启动性能分析 使用软起动后，电动机起动时间就延长了，如电动机的调压起动，起动时 间可控制在 60s 以内，起动加速度可控制在 005 ms2 左右。因此，输送机 在起动期间内达到平稳，使输送机的胶带和胶带接头免受冲击力，增加了输送 机的安全系数，一般可提高 1.9 倍。因此，使用软起动后其输送机的运行可靠 性和寿命都提高了。另外，使用软起动后降低了电机的起动电流，一般可降低 7 2 倍3 倍。一些软起动装置，如液体粘性软起动还可实现无负载起动，这样就 避免了因输送机负荷过大，起动不起来，造成电机闷车甚至烧毁的事故，同时 延长了电机使用寿命。 （4）链轮位置调节结构的方案设计 链轮位置的调节机构的设计是基于皮带或者板链经过一段时间的应用会变 长而会变松从而打滑影响加工效率，并且产生噪音。在转轴两端安装可随外壳 移动的带座外球面球轴承，通过两个丝杠来调节链轮的位置中心距，从而达到 紧定要求。 方案论证结果 不论何种机械装置的设计，应优先满足使用性能的要求，其次考虑经济性， 良好的工艺性，环保性等要求，先抓住主要矛盾，解决主要问题，统筹兼顾， 综合考虑，优化设计，做出物美价廉，工艺合理，环保节能的产品。 本次设计的任务是 NE400 斗式提升机的设计，设计以应该满足的功能为出 发点，借鉴并改进已有的同类产品，进行可行性分析校核，在满足使用性能的 前提下，合理选择材料和工艺，降低成本。设计时应充分考虑常见的故障处理 问题，合理选择启动系统方案设计，防止逆转、超负荷运行，并保证良好的密 封性能，合理选择板链，防止断链，正确调节张紧装置减少不必要的磨损震动 和噪声等。 与其他斗提机相比，TH、TD、TL 型号的提升机都采用环链传动，这种传动 方式比较落后濒临淘汰，NE 系列提升机是近几年应用广泛的一种型号，比较先 进，所以我们现在采用 NE 系列斗式提升机方案设计。 8 参考资料 1 胡建平等.螺旋输送机，斗式提升机和振动输送机D北京：机械工业出 版社，1991 2 于岩,李维坚.运输机械设计.北京：中国矿业大学出版社,1998 3 李炳文，王启广.矿山机械.徐州：中国矿业大学出版社,2007 4 王晶辉. 斗式提升机的改进J. 农机使用与维修, 2004 5 杨军. HL 链型斗式提升机下链轮组的改进J. 新世纪水泥导报, 2006 6 王永志, 姚学武. 解决提升机无慢速传动的一种方法J. 新世纪水泥导 报, 2006 7 商国华. 内装卸式提升