毕业设计（论文）-斗式提升机设计.doc

中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 1 摘 要 斗式提升机广泛地应用于建材 机械 有色金属 粮食等各工业部门 应用 于在垂直方向内或倾斜角度很小时运送散料或碎块物体 斗式提升机的结构特 点是 被运送物料在与牵引件连结在一起的承载构件料斗内 牵引件绕过各滚 筒 形成包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路 连续 运动输送物体 驱动装置与头轮相连 使斗式提升机获得动力并驱使运转 张 紧装置与底轮相连 使牵引构件获得必要的初张紧力 以保证正常运转 物料 从提升机底部供料 斗式提升机对过载较敏感 斗和链易磨损斗式提升机的料 斗和牵引构件等部分及头轮 底轮安装在密闭的罩壳之内 减少灰尘对周围环 境的污染 关键词 斗式提升机 料斗 链轮 牵引构件 驱动装置 张紧装置 全套图纸加扣 3012250582 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 2 Title Bucket elevator 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 Fights and chain hoist 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 sprocket traction components drives tensioning device 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 3 目目 录录 1 前言 4 2 斗式提升机的方案设计及基本理论 6 2 1 概述 6 2 2 斗式提升机的工作原理 2 2 2 1 常用斗提机选用及相关计算 3 2 2 2 斗式提升机的主要部件及 TH 斗式提升机的工作原理 5 3 提升机主要参数确定及主要结构设计 13 3 1 提升功率的确定 13 3 2 电动机选择 14 3 3 减速机选择 14 3 4 驱动轴设计及附件的选择 14 3 4 1 轴的材料及热处理 14 3 4 2 轴的结构设计 14 3 4 3 轴的强度校核计算 15 3 4 4 轴承选用 17 3 4 5 键的设计校核 18 3 5 联轴器的选择 18 3 6 驱动链轮的结构设计 20 3 7 提升机主要参数的计算 20 3 8 头部罩壳的选材及连接 21 3 9 中部区段的设计选材 22 3 10 料斗与环链的设计 22 4 斗式提升机的问题探讨及安全操作与维护保养 24 4 1 斗提机工作过程中的问题 24 4 2 斗提机设计中的防爆措施 24 4 3 安全操作规程 25 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 4 4 4 维护保养 25 4 5 减少事故的发生 25 结论 26 设计心得 27 参考文献 28 致谢 29 附录 30 前言 斗式提升机是一种被普通采用的垂直输送设备 用于运送各种散状和碎块物料 例如水泥 沙 土煤 粮食等 并广泛地应用于建材 电力 冶金 机械 化工 轻工 有色金属 粮食等各工业部门 国内斗式提升机的设计制造技术是 50 年代由苏联引进的 直到 80 年代几乎 没有太大的发展 在此期间 虽各行各业就使用中存在的一些问题也作过一些改 进 从 80 年代以后 随着国家改革开发和经济发展的需要 一些大型企业及重点 工程项目引进了一定数量的斗式提升机 从而促进的国内提升机的发展 直到近 来 斗式提升机的大型化包括大输送能力 大单机长度和大输送倾角等几个方面 不少国家正在探索长距离 大运量连续输送物料的更完善的输送机结构 有关斗 提机的部颁标准 JB3926 85 及按此标准设计的 TD TH 及 TB 系列斗提机的相继 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 斗式提升机的优点是 结构比较简单 能在垂直方向或倾角较小范围内运输 物料而横断面尺寸小 占地面积小 能在全封闭罩壳内运行工作 不扬灰尘 避 免污染环境 必要时还可以把斗式提升机底部插入料堆中自行取料 斗式提升机也有一些缺点 过载的敏感性大 必须均匀给料 料斗和牵引构 件较易破坏 机内较易形成粉尘爆炸的条件 斗和链易磨损 被输送的物料受到 一定的限制 只适宜输送粉末和中小块状的物体 斗式提升机可以提升的高度位 5 30 米 一般常用范围为 12 20 米 输送能 力在 30t h 以下 一般情况下都采用垂直斗式提升机 当垂直斗式提升机不能满足 工艺要求时 才采用倾斜式斗式提升机 由于倾斜式斗式提升机的牵引构件在垂 度过大时需增设支承牵引构件的装置 而使结构变的复杂 因此 一般很少采用 倾斜式斗式提升机 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 5 正确选用料斗的尺寸和形状 运动速度 滚筒与链轮尺寸以及适合于物料物 理性质和提升机工作条件的机首和底座尺寸是斗式提升机能否正常工作的条件 在设计提升机前 必须分析它的工作条件 特别是对于调整提升机 应研究物料 在料斗内的运动及从物料中抛出的情况 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 TH 型是一种圆环链 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 1 5t m 易于掏取的粉状 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 TH 型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 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 6 2 斗式提升机的方案设计及基本原理 2 12 1 概述概述 此次设计的任务是研究 TH250 斗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 TH250 斗式提升机的工 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 TH 斗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 1 5t m 物料温度不超过 250 广泛应用于水泥提升机 械 2 22 2 斗式提升机的工作原理斗式提升机的工作原理 斗式提升机是通过紧固在牵引构件胶带或链条上的许多料斗 并环绕在提升 机上部头轮和下部尾轮之间 构成闭合轮廓 驱动装置与头轮相连 是斗式提升 机的动力部分 可以使头轮轴运动 张紧装置一般和下部尾相连 使牵引构件获 得必要的初张力 以维持牵引构件正常运转 物料从斗式提升机下部机壳的进料 口进入物料 通过流入式或掏取式装入料斗后 提升到头部 在头部沿出料口卸 出 实现垂直方向输送物料的目的 斗式提升机的料斗 牵引构件及头轮和尾轮 等到安装在全封闭的罩壳之内 以胶带作为牵引构件的斗式提升机称为带斗式提 升机 其型号代号为 D 以链条作为牵引构件的斗式提升机称为链斗式提升机 其型号代号为 L 采用片式链 板式链 的提升机型号代号为 PL 采用环形链的 提升机型号代号为 HL 采用铸造链的提升机型号代号为 ZL 斗式提升机是以牵 引型式命名的 并以第一主参数斗宽确定规格大小 如机械电子工业部颁发的 JB3926 85 垂直斗式提升机 标准中 TH400 环链斗式提升机 T 提升机的是 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 7 Ti H 环链的一并 Huan 斗宽为 400mm 斗式提升机在下部装料 头部卸料 由于被输送的物料特性差异很大 所以 装料和卸料的方式也就不同 根据物料的特性正确选择装料和卸料的方式 对其 工作情况和生产率影响很大 对装料和卸料的要求是 装料均匀 块状物料直接 流入料斗 卸料时物料能正确地进入卸料槽 不返料 物料抛卸中不冲击罩壳 采用间隔布置料斗的高速斗式提升机 物料过程中不碰撞到前面的料斗上 斗式提升机有两种装料型式 1 掏取式 由料斗在尾部机壳的物料中掏取装料 对于粉末状 粒状 块状 的无磨琢性或半磨琢性的散状物料 由于掏取时不产生很大的阻力 料斗可以在 较高的运动速度 一般为 0 8 2m s 所以它通常和离心式卸料配合应用 2 流入式 物料直接由进料口流入料斗内装料 对于块度较大和磨琢性大的 物料 由于挖取阻力很大 故采用装入法 料斗运动速度不能太高 通常不超过 1m s 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 料斗运行速度为 0 4 0 8m 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 0 6 0 8m s 范围 常用链条做牵引构件 斗式提升机的分类有以下几种 1 按输送物料的方向分为 垂直式和倾斜式 2 按卸载特性分为 离心式 重力式 混合式 3 按料斗的型式分为 深形斗 浅形斗 角形斗 组合形斗 4 按牵引构件型式分为 带式 板链式 5 按工件特性分为 重型 中型 轻型 6 按滚筒直径大小或料斗运行速度分为 单筒体式 双筒体式 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 8 斗式提升机的规格是以斗宽表示 目前国产 D 型斗式提升机规格有 D160 D250 D350 D450 HL 型斗式提升机规格化有 HL300 HL400 两种 PL 型斗提升机规格有 PL250 PL350 PL450 三种 大型斗式提升机宽达 800mm 据 国外文献介绍 胶带提升机的斗宽已达 1250 毫米 输送量达 1000 吨 时 最大提 升高度达 80 米 斗式提升机的优点是 结构比较简单 可在垂直或倾斜方向上提升物料 横 断面尺寸小 因而可节约占地面积 并可在全封闭的罩壳内工作 减少灰尘对周 围环境的污染必要时还可把斗式提升机底部插入料堆中自行取料 斗式提升机的缺点是 机内较易形成粉尘爆炸的条件 对过载较敏感 斗和 链易磨损 被输送的物料受到一定的限制 只宜于输送粉状和中小块状的散货 如粮食 煤 水泥 砂等 但不能在水平方向运送物料 提升机的结构一般有几大部分组成 驱动装置 出料口 上部区段 牵引件 料斗 中部机壳 下部区段 张紧装置 进料口 检视门 斗式提升机牵引件常用橡胶带 圆环链 套筒磙子链几种型式 从而形成了 三种基本结构型式 新标准中规定了 TD 型 TH 型 TB 型三种结构型式的提升 机 将分别替代国内原 D 型 HL 型 PL 型三种机型 除上述定型产品外 NTD 内斗式提升机是一种内部加料 重力式卸槽 结构 比较新颖的机型 而 ZL 型斗式提升机 DTG 型斗式提升机 牵引件是胶带 无 底料 脱水斗式提升机等 因生产量较少 故不一一介绍 1 掏取式 2 流入式 2 2 12 2 1常用斗提机选用及相关计算常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 TB3926 85 的有 TD 型 TH 型 它们的主要特征 用途及型号见表 2 1 表 2 1 TD TH TB 型斗提机特征 型号表 图 2 图 1 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 9 型式TD 型TH 型TB 型 结构特征采用橡胶带作牵引构件采用锻造的环形链 条作为牵引构件 采用板式套筒滚 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 1 5t m3 的粉状 粒 状 小块状的无磨琢性 半磨琢性物料 松散密度 1 5t m3 的粉状 粒状 小块状的无磨琢 性 半磨琢性物料 松散密度 2t m3 的中 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 TD100 TD160 TD25 0 TD315 TD400 TD500 TD630 TH315 TH400 TH 500 TH630 TH800 TH1000 TB250 TB315 T B400 TB500 TB630 TB800 TB1000 提升高度约在 4 40mm 范围内约在 4 5 40mm 范围内约在 5 50mm 范围内 输送量4 238m3 h35 185m3 h20 563m3 h 二 TD 型斗提机结构型式 1 传动装置 TD 型斗提机的传动装置有两种形式 分别配有 YZ 型减速 器或 ZQ YY 型减速器 YZ 型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 TD 型斗提机备有四种料斗 Q 型 浅斗 H 型 弧底斗 Zd 型 中 深斗 Sd 型 深斗 三 常用斗提机功率计算 1 轴功率的近似计算 P0 2 1 12 1 15 367 QH k k v 式中 P0 轴功率 千瓦 Q 斗提机的输送量 吨 小时 H 提升高度 米 v 提升速度 米 秒 K1 K2 系数 具体见表表 2 2 表 2 2 提升机参数表 牵引构件型式输送能力 Q带式单链式双链式 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 10 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 吨 小时 系数 K1 1000 350 5 0 60 90 系数 K3 2 52 001 51 251 51 25 系数 K2 1 61 101 30 801 30 80 2 电动机功率计算 P 2 2 0 12 P k n n 式中 N 电动机功率 千瓦 N0 轴功率 千瓦 1 减速机传动效率 对 ZQ 型减速机 1 0 94 2 三角皮带或开式齿轮传动效率 对三角皮带 2 0 96 对开式齿轮 2 0 93 K 功率备用系数 与高度 H 有关 当 H 10 米时 K 1 45 10 H20 米时 K 1 15 2 2 22 2 2 斗式提升机的主要部件及斗式提升机的主要部件及 THTH 型斗式提升机的工作原理型斗式提升机的工作原理 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 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 11 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 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 TH 斗式提升机的原理 如图 2 3 固接着一系列料斗的牵引构件 环链 链 图 2 3 提升机示意图 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 12 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 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 zh 型 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 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 13 3 提升机主要参数确定及主要结构设计 3 13 1 提升功率的确定 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 TH 型提升机设计的功率计算部分内容 计算过程如下 TH 型斗提机功率计算 TH 型提升机驱动装置为 YY 型 即 ZLY 或 ZSY 型减速器和 Y 型电动机配 用 传动轴驱动功率由下式求得 P0 PS PL 3 1 3600 QHg 式中 P0 轴功率 KW Q 斗提机的输送量 T h H 提升高度 m g 重力加速度 m s2 PS PL 附加功率 KW 见表 3 1 表 3 1 由此次 TH250 斗式提升机设计的条件可以得知 Q 30T h 提升的高度 H 35m 重力加速度在此处可取 10 m s2 将数据代入 3 1 计算可得 P0 PS PL 3 2 3600 QHg Kw2 53 02 3600 103530 附加功率 TH160TH200TH250TH315TH400TH500TH630TH800TH1000TH1250 PS KW2223344556 PL KW0 20 20 30 50 81 22 23 468 4 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 14 电机功率 P 3 3 0 P n 式中 P 电动机功率 KW P0 轴功率 KW n 总效率 大约为 0 7 所以通过计算可得 P 7 5Kw 故同一时刻内上行料斗中物料总量为 0 205t 3 23 2 电动机选择电动机选择 按已知工作要求和条件选用要求电机功率 P 7 5kW 转速 n 1500r min 左右 参照文献 2 中电动机的类型及其应用特点 选用 Y132M 4 型电动机 输出轴直径 75 中心高 280mm 工作转速 1440 r min 3 33 3 减速机选择减速机选择 根据文献 1 中的 YY 型驱动装置的选型原则及规范可知 TH250 提升机功率为 7 5Kw 时 应选用 Y7Y140 驱动装置 在已选择 Y132M 4 电动机后 应选择型号为 ZLY140 18 S N 的减速器 输入轴直径为 28mm 输出轴直径为 65mm 中心高为 160mm 3 43 4 驱动轴设计及附件的选择驱动轴设计及附件的选择 3 4 13 4 1 轴的材料及热处理轴的材料及热处理 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 3 4 23 4 2 轴的结构设计轴的结构设计 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 3 4 3 min nPAd 式中 A 系数 此处取 120 P 电动机功率 Kw n 轴的转速 r min 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 15 将相关数据代入式 3 4 可得 3 5 mmd 2 65 8 46 5 7120 3 min 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 70mm 2 各轴段直径的确定 如图 3 1 所示 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 d1 70mm 轴段 和轴段 上安装轴承 现暂取轴承型号为 2217 其内径 d 85mm 外径 D 150mm 宽度 B 36mm 故轴段 的直径 d2 d8 85mm 轴段 和轴段 的直径为轴承的安装尺寸 查有关手册 取 d3 d7 95mm 轴段 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 d4 d6 100mm 轴段 考虑滚筒 便于安装拆卸 直径略比轴段 和轴段 的直径小 取 d5 110mm 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 l1 140mm 轴段 与轴段 上安装轴承 其长度决定于轴承的安装尺寸 故取 l2 l8 110mm 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 590mm 则可以 暂取 l3 l7 155mm 轴段 的长度要和驱动链轮一并设计 现暂定 l4 l6 120mm l5 40 驱动轴总长为 950mm 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 k6 轴段 与驱动链轮的配合选用 r6 轴段 与轴承内圈的配合选用 r6 与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 GB1096 1996 及键 28 110 GB1096 1996 e 轴上倒角及圆角 轴端倒角 2 45 安装链轮的轴段倒角为 2 5 45 倒圆角为 R1 6mm 为方便加工 其它轴肩圆角半径均取为 0 6mm 3 4 33 4 3 轴的强度校核计算轴的强度校核计算 1 轴的受力分析及弯扭矩图 3 2 所示 图 3 1 驱动轴示意图 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 16 2 计算支承反力 由于轴在水平面上不受力 所以 FRIH FR2H 0 3 6 在竖直面上 3 7 NFGGFF tt 3 2121 1005 22200023610252050 预 式中 同一时刻提升机上行料斗中物料重量 1 G 环链预紧力 平均每米长度牵引构件重量 25kg m 预 F 牵引构件重量 2000N 2 G 3 8 kNkN FF FF tt VRVR 025 11 2 05 22 2 21 21 3 9 mmNmmNLFM VR 385875035010025 11 3 21 3 10 mmNmmT 1530288 8 46 5 7 109549 3 3 按弯扭合成强度条件计算如下 很显然 b b 截面为危险截面 由于弯曲应力为对称循环 扭转切应力为静应力 则 b 3 667 0 270 180 1 1 b b 图 3 2 轴的受力分析及弯扭矩图 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 17 11 MPaMPa W TM e 180 2 48 10094 0 1 0 15302887 0 3858750 1 3 2222 3 12 所以 b b 截面左侧安全 显然 b b 截面右侧也是安全的 4 安全系数校核 弯曲应力 3 13 MPa W M ba 3 39 10014 3 323858750 3 应力幅 MPa ba 3 39 平均应力 Mpa0 m 切应力 3 14 MPaMPa W T T T 8 7 10014 3 161530288 3 3 15 MPaMPa T ma 9 3 2 8 7 2 安全系数 3 16 54 2 025 0 3 39 83 0 8 0 8 1 270 1 ma K S 3 17 58 16 9 315 0 9 3 89 08 0 6 1 155 1 ma K S 3 18 51 2 58 1654 2 58 1654 2 2222 SS SS S 许用安全系数显然 S 故 b b 剖面安全 5 13 1 S S 以上计算表明 轴的弯扭合成强度和疲劳强度足够 3 4 43 4 4 轴承选用轴承选用 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 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 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 18 其当量动载荷为 3 19 kNkNFfP Rp 54 16025 115 1 式中 载荷系数 中等冲击取 1 2 1 8 p f 其寿命为 3 20 h P C n L r h 23330 54 16 2 58 8 46 16667 16667 3 10 式中 轴承的寿命指数 滚子轴承 10 3 所以驱动轴轴承的工作寿命为 24362 小时 表 3 2 轴承 2217 基本参数 基本尺寸 mm额定载荷 kN dDB r C or C 851503658 223 5 3 4 53 4 5 驱动链轮键的设计校核驱动链轮键的设计校核 由驱动链轮轴的直径 d为100mm 文献 2 由表9 4可知 应取键的宽 b 28mm 高度 h 16 mm的普通平键 键的材料应选 45钢 由于键所受载荷性质为轻微冲击 由表9 3可知 c 110 MP 90 MP 键连接工作面的强度校核如下 c 3 21 MPa dkl T c 3 23 28110 2 16 100 1530288 3 22 MPa dbl T c 7 6 28110 28100 1530288 式中 T 传递的转矩 mmN d 轴的直径 mm l 键的工作长度 A 型 mm l L b mm b 为键的宽度 3 53 5 联轴器的选择 由于弹性柱销联轴器 如图 3 3 所示 具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 20 C 到 70 C 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 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 19 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 Y 70 142 5 5041 2003 65 107 YC LXGB T YC 联轴器 由表 11 9 可知所选用连轴器的公称扭矩 3153 许用转速为3450 r min n TmmN 而本次设计所需的扭矩 T 1530 转速 为48 r min 故所选的联轴器 LX5完全满足要 求 mmN 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d为70mm 查文献 2 由表9 4可知 应取键的宽度 b 20mm 高度 h 120 mm的普通平键 键的材料应选 45钢 由于键所受载荷性质为轻微冲击 由表9 3可知 c 110 MP 90 MP 键连接 工作面的强度校核如下 c 3 23 MPa dkl T c 7 34 20125 2 12 70 1530288 3 24 MPa dkl T c 4 10 20125 2070 1530288 式中 T 传递的转矩 mmN d 轴的直径 mm l 键的工作长度 A 型 mm l L b mm 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 3 LX5 联轴器结构图 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 20 3 63 6 驱动链轮的结构设计 TH 型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 TH250 的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 4 所示 轮体由 HT200 铸造而成 轮缘由 QT60 2 铸造而成 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 3 7 提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 3 25 sm Ii dndn v 2 1 7 11860 482 0 14 3 1440 6060 12 图 3 4 驱动链轮装置 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 21 式中 电动机转速 r min 1 n 驱动滚筒转速 r min 2 n 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 0 205t 考虑到物料 装填时有一定的松散性 故取生料装填后的密度 由于斗速较快时装填 3 1mt 率较低 故取装填率 0 75 已知 TH250 型深斗容积为 3L 则同一时刻所需上 行料斗的数量为 个 3 26 78 38 0 1000 1 1 205 0 3 3 L mL mt t 则料斗间距为 a 3 27 m m 449 0 78 35 取整数 则料斗间距为 450mm 3 83 8 头部罩壳的选材及连接 如图 3 5 所示 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 3mm 的 钢板 与电动机 减速 机支座联结的侧板采用 10mm 的筋板 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 5 提升机头部示意图 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 22 3 93 9 中部区段的设计选材 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 3mm 厚的钢板 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 6 所示 3 103 10 料斗与环链的设计 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 Zh 型 中深斗 料斗参数尺寸 设计的畚斗的形状如图 3 7 所示 图 3 6 中部区段 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 23 料斗容量为 3L 输送的物料最大块度为 25mm 对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 18mm 节距为 64mm 单条破断强度 320KN 牵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 TM36 8 矿用高强度圆环 链 标准 图 3 7 料斗与环链 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 24 4 斗式提升机的问题探讨及安全操作与维护保养 斗式提升机工作时 由于机壳密封较严 牵引构件速度较高等多种原因 常 出现粉尘爆炸事故 根据有关资料报道 熌立筒库的粉尘爆炸 有 25 左右起源于 斗提机 面粉厂 饮料厂的加工车间和成品库的粉尘爆炸事故中 斗提机占的比 例也在 10 以上 因此斗提机在设计中必须考虑防爆问题 4 1 斗提机工作过程中的问题 斗提机既可用于提升原粮 也可用于提升半成品粮 发生粉尘爆炸的部位主要 在机头和机座内 机座内由于外部物料流的不断进入 粉尘尝试较高 料斗带与底 轮之间 底轮轴与轴承之间有剧烈摩擦 物料内部颗粒间有内摩擦 机座内又容 易产生物料堵塞 使得机座内温度较高 机头内由于物料的不断卸出 粉尘空气 混合物的浓度也较高 密封又严 使机头内压力较大 料斗逞一旦打滑 便会与 头轮表面形成强烈摩擦 同时头轮轴和底轮轴间也在摩擦 导致机头内温度增高 当斗提机机枕巾内粉尘浓度 温度 压力达到一定值时 若料斗与机壳间碰撞产 生火花 交会引发斗提机内的粉尘爆炸 4 2 斗提机设计中的防爆措施 由上分析可知 要防止斗提机内粉尘爆炸 除了应当科学管理 及时维修和 严格遵守安全规程以外 还必须采取降温 降压 避免火花产生等措施 1 在机头 机座上装设泄爆孔 所谓泄爆孔就是在机壳上开设若干个圆孔 然 后盖上特制的橡胶盖 当机壳内压力增大时 橡胶盖就会被冲开 使机壳内压力 减小 温度降低破坏了封闭状态 可避免爆炸发生 卸爆孔多数设置于机头 也可 设置于机座上 其材料用容易冲开的薄金属板或纤维板做 用低强度螺栓联接 2 在机过上设置吸风口 吸风口可安装在斗提机机座的顶端和机头的侧面 也可安装在进料口上方的机筒上侧 这样空气得到最佳利用 3 在头号轮和张紧轮上装设料斗带速度检测器 防止带轮与带打滑从而引起 强烈摩擦而使温度升高 速度检测器即测速开关 当带的速度降低至设计速度的 60 70 时 便会发出信号并切断电路 通知操作人员查找原因 4 在机壳外壁上装设料斗带位移监控仪 斗提机在正常工作时 带与机筒两 侧壁的间距基本上相等 提升物料过程中料斗不会与机筒侧壁发生碰撞挤压 但 是当带撕裂或跑偏后 带就会与机筒侧壁产生挤压摩擦或使料斗碰撞机壳 引起 火花 若在机筒外壁上成对配置带位移监控仪 它的主要部件为压力传感器 当 带因故偏向某一侧时 便会对机筒侧壁产生一挤压力 由于传感器与机筒紧密接 触 从而导致传感器电流变化 通过控制电路发出信号 达到监控的目的 5 在斗提机头 机座装设抑爆炸装置 即高灵敏度传感器 当发现爆炸险情 后能迅速向机壳内喷射抑爆剂 以制止爆炸的发展 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 25 粉尘爆炸是现代化工业生产伴随而来的新问题之一 它具有较大的危险性 能够破坏一个企业 给国家带来巨大的经济损失 因此 我们必须高度认识粉尘 爆炸的危害性和严重性 对易产生爆炸的设备及部位从结构上和工艺参数上采取 切实有效的措施 以防为主 防治结合 用现代科学综合技术使粉尘爆炸的概率 降低在最小范围 以期达到安全的目的 4 3 安全操作规程 斗式提升机是连续输送物体的设备 根据被输送物料的特性选定适宜型 号的提升机 并适合于工作条件 安全操作规程 1 操作人员应经过专门的培训 了解设备性能 熟悉操作及保养技能 2 提升机应在空栽下起动 在卸载后停车 3 应保证均匀给料 给料量应符合说明书规定范围 不得给料过多 以免物料 堵塞下部区段 4 在输送有害物料时 机壳要确保密封 对采用有吸尘装置时 必须设有通风 口 工作时检视口要封闭 5 由于意外而停车 需查明原因 排除故障后才能开车 6 逆止器运行可靠 确保因事故停车时不反转 7 检修时 要切断电源 操作箱上应挂有标牌 以免他人开机 4 4 维护保养 1 上 下部轴承要定期加油润滑 保持良好反对工作条件 2 减速器定期检查润滑 油量适当 避免不足或过量 按时更换机油 3 要定期对运动部件进行维护和清扫工作 检查传动带 滚筒 料斗的磨损情 况 检查应在停车和切断电源后进行 4 对张紧装置进行定期的检查和调整 对拉紧行程不足规定的 1 5 时 可以切 除牵引构件的一段长度 通常缩短一个斗距 来恢复拉紧行程 从而消除料斗被 进料口低部刮伤的可能性 对螺杆张紧装置 要保持牵引构件正常工作张力 5 逆止器要定期检查磨损情况 对棘轮 棘爪 滚珠磨损严重时要更换 保持 逆止器工作可靠 4 5 减少事故的发生 斗式提升机大多在现代化的大工厂中使用 每时每刻要按照要求输送物料 对实现高产稳产有着重要的意义 要严格遵守安全操作规程 操作人员要按照要求对提升机进行维护保养和检查调整 只有这样才能使机 器处在良好状态下工作 在工作中的提升机 对反映设备性能的主要参数和温度 电流 转速 震动 等要经常进行监控 了解设备的运行情况 一旦发现异常及时查明原因进行处理 重要精心操作 认真维护 可以减少事故发生并延长使用寿命 设备将发挥更大 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 26 作用 结 论 在老师的关心和指导下 经过三个月的设计 TH250 斗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 7 5kW 提升高度 35m 输送量 30 m h 料斗宽度 250mm 料斗盛水容积 3L 料斗间距 450mm 本次设计的 TH250 圆环链斗式提升机 提升高度为 35 米 提升能力 30 吨 小 时 运行平稳可靠 适用于输送堆积密度小于 1 5t m 易于掏取的粉状 粒状 小块状的低磨琢性物料 如煤 水泥 碎石 砂 化肥 粮食等 中南林业科技大学毕业设计 斗式提升机设计 27 设计心得 经过了差不一个学期的毕业设计终于顺利完成了 在这个学期里 我充分体会到 机械设计带给我的充实与艰辛 从查资料到看资料 由设计的想法到草绘图纸 再从一 个个零件的设计与校核 在这途中多亏了老师的指导和同学的帮助才顺利完成 在设计的这段时间里让我认识到知识的重要性 刚一知半解是完不成设计的 所 以要求我们在学习的同时注意到重点 以及对几门重要课程的温故 从中开始设计 如 机械设计 机械制造工艺等等 对于这次提升机的设计 很感谢在指导老师的帮助和 督促下 使我们沿着正确的设计方向进行设计 这加快了我们的设计进度和一些设 计方法 让我们在愉快的学习气氛中进行毕业设计 提快了我们设计进程 对我们现学的知识来说 应该要能够综合运用机械设计课程和其他有关选修课 程的理论及生产实践的知识去分析和解决现实中的一些设计计算问题 要知道多 思考和多动手的重要性 要知道只会空想不去动手实现是办不成事的 所以 在 以前的一一些相关设计中 往往想一想其实较简单 但真正去做的时候一筹莫展 俗话说 眼高手低吗 所以 我们在对于这个设计要多查资料 多动手 多发问 以保证所设计的机械符合使用要求 这务必是我们做为设计人员的一种严谨的思 路 也是培养我们今后人生的一种态度 为了很好的完成这次毕业设计 我大量的翻阅了有关书籍 并在设计的过程 中大量的运用了 CAD 软件进行制图 让我对此类软件的操作有了比较形象的认识 对以后接触