TH315斗式提升机第二章-结构设计M5.doc

沈阳理工大学学士学位论文2结构设计2.1斗式提升机的工作原理图2.1 提升机示意图斗式提升机的原理：如图2.1，固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，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。2.2.斗式提升机分类斗式提升机的分类方法很多，按装载特性不同，可分为掏取式、装入式；按卸载特性不同，可分为离心式、重力式、离心重力式（混合式）；按牵引构件种类不同，可分为带式、链式（板链、环链）；按料斗形式不同，可分为浅斗式、深斗式、有导向边斗式；按安装方式不同，可分为垂直式，倾斜式。2.21斗式提升机的装载斗式提升机的装载方式有两种，即装入式装载（见图2）、挖取式装载（见图1）。装入式：直接把物料装入料斗内，可用于输送块度较大或磨琢性较大的物料，取较低的运行速度（一般小于1ms）,运动方向应迎向物料方向，供料口下缘的位置要高于拉紧轮轴所在平面挖取式：由料斗把物料装入料斗内，适用于粉状，颗粒状和摩擦性小的块状物料，采用挖取式装料。料斗通常为稀疏布置，并允许料斗取较高的运行速度，为了避免超载和物料反撤，应使挖取的物料面高度低于拉紧轮轴所在水平面。图2.2 装载方式2.2.2 斗式提升机的卸载斗式提升机的卸载方式有离心式、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12m/s。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：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0.40.8m/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；缺点是：物料抛出位置较低，故必须增加提升机机头的高度。混合式：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0.60.8m/s范围，常用链条做牵引构件。2.2.3 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。1.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。输送物料的温度可达250C2.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，输送物料的温度可达250C3.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15tm3，钢绳胶带允许物料温度达80C，耐热胶带允许物料温度达120C。2.2.4 按料斗分类：TH型斗式提升机的料斗有以下两种：Sh型，深圆底形料斗，输送量60 m3h，斗宽315mm，斗容6L,斗距512mm；Zh型，中深圆底形料斗，输送量35 m3h，斗宽315mm，斗容3.75L,斗距512mm。2.2.5 按安装方式分类：按安装方式不同，可分为垂直式和倾斜式。但倾斜式斗式提升机的牵引构件在垂度过大时需要增设支撑牵引构件的装置，而使结构复杂。因此，采用垂直式斗式提升机.2.3 TH315斗式提升机的选型的确定：TH315斗式提升机的装载选用挖取式，斗式提升机的卸载选用离心式，牵引件环链，料斗选用Zh型，中深圆底形料斗，安装方式选用垂直式。2.4 运行方案设计运行机构由下列部件组成：电动机、传动装置（传动轴、联轴器和减速器等），制动器等.2.4.1 运行机构典型驱动方式(1) 集中驱动由一个电动机通过传动轴带动头轮（图2.3）。低速轴驱动工作可靠，但自重较大。高速轴驱动传动轴虽轻，但对安装要求高。中速轴驱动结构复杂，分组性差。(2) 分别驱动由两套独立的无机械联系的运行机构组成（图2.4），省去了中间传动轴，自重轻、部件的分组性好、安装和维修方便。a)低速轴集中驱动 b)高速轴集中驱动 c)中速轴集中驱动图2.3 集中驱动布置图图2.4 分别驱动布置图2.4.2 驱动方案的选择此设计选用集中驱动.减速器装在机体中间的方案的特点,如（图2.5）:传动轴所受的转矩较小,每边出轴的转矩为减速器出轴转矩的一半.因其在机体中间,高度低,不方便工作人员检查驱动装置运行是否正常并进行维修维修.可以减少中部机壳中挡板的数量.但这种方案中机构零部件较多,使运行机构显的比较复杂和笨重,成本也较高. 减速器装在机体旁边的方案特点,如（图2.6）:结构简单,便于增加机构外部设备和与其它传输装置的配合,易于工作人员进行安装和维修.减少了零部件,使机构更加紧凑,降低成本.根据本次设计的特点,选择减速器安装在机体旁边的方案.1电动机 2减速器 3联轴器4轴承 5机体图2.6 驱动装置装在机体旁边的方案1电动机 2减速器 3联轴器4轴承 5机体图2.5 驱动装置装在机体中间的方案2.5 构件设计2.5.1 驱动部件图2.7 图2.8驱动部件设计时应考虑能满足斗式提升机使用性能、传递动力等要求,并且维修方便,结构简单、合理,便于加工和装配.斗式提升机驱动部件常用的有两种方式,如（图2.7）和（图2.8）.驱动装置由电机、减速器、联轴器、逆止器及驱动平台等组成.在（图2.8）中,减速器采用装配方式,振动较小,一端与电动机连接,另一端通过联轴器.但整个驱动装置占用空间大,部件结构笨重,技术性能低,能耗高,驱动噪音大,没有制动装置, 电动机停止时物料发生逆转,可能造成安全事故.在（图2.7）中, 因电动机转速高,中间加减速器.电动机通过齿轮将动力输送给减速器, 减速器将转速降为所需要的转速.然后通过联轴器带动主轴转动完成传送动力.为了防止停电等偶然事故发生时,物料发生逆转,安装制动装置.为了缩小制动装置的尺寸并以较小的制动转矩达到制动的目的,将制动装置安装在主轴上.对于起重机械的提升机构,必须采用常闭式,所以采用棘爪常闭式制动装置,如（图2.9）. 棘爪式制动装置,利用轴向压力使圆盘摩擦表面压紧,实现制动.它构造紧凑能保证重物在升降过程中平稳下降和安全悬吊，能降低能耗,结构紧凑合理,技术性能先进.在传动过程中,棘爪振动较激烈,所以采用槽型螺母配合开口销防松. 1.棘爪 2.片弹簧 4.单耳制动垫圈3.螺栓 5.带止板的左棘轮图2.92.5.2驱动链轮设计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。TH315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2.10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。图2.10 驱动链轮2.5.3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，设计的料斗的形状如图2.11所示，料斗的输送量35 m3h，斗宽315mm，斗容3.75L,斗距512mm.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矿用高强度园环链标准。图 2.11 料斗与环链2.5.4 机壳结构图 2.12 圆角角钢结构提升机机壳主要起支承和密封两大作用,机壳零部件的质量优劣直接影响整机的工作性能.机壳采用圆角角钢结构,提高了斗式提升机整体性能.考虑到粉尘在空气中的密度,在机壳连接部位及检修门之间采用密封结构的材质如工业毡、密封垫等.使机壳造型达到选型美观,密封严实,净化环境等效果.下部机壳承受全机负荷,在使用中底部易积料堵塞,需从下部区段检修门进行清扫和调整拉紧装置,因此下部机壳钢板易磨损,更换也困难.所以下部机壳板厚增加1mm.这样提高了下部机壳的使用寿命.1.卸料板 2.中部机壳 3.螺栓 4.螺母图2.13 卸料口的卸料板在卸料口装有应有垫板,防止物料打击使其破坏,如图2.13.卸料方式为离心式卸载,提升机头部上盖形状按线速度和卸料抛物线设计而成.以减轻物料对上盖的磨损.同时,为了便于安装或检修,头部设计为对开式,以方便螺栓连接.2.5.5 张紧装置斗式提升机工作时为了能稳定正常的运行需要对牵引构件进行张紧,张紧产生的力叫张力,保持运行的最小张力叫初张力.初张力过大会加快部件磨损,初张力过小,牵引件与驱动轮打滑或牵引件挠曲,工作不正常.主要牵引件有胶带、链条等几种结构,所以选用的张紧方式亦不同,目前张紧方法常用的有螺杆张紧,重锤杠杆张紧,重锤张紧,复合张紧等.本提升机采用重锤杠杆张紧.位于下部区段的张紧装置用于调节牵引构件的张力大小.通过重锤杠杆张紧可以使从动轮上、下移动,从而可以调整传动链的松紧度及防止跑偏现象.为了使张紧链轮在受到不均匀的拉力后不致于发生倾斜,尾轴与轴承座之间为球面结合,采用调心滚子轴承,起到自动调心的作用.物料在提升过程中要做到不洒料,就要保证牵引链及料斗稳定上升、料斗不振动和料斗不扭转,控制料斗的振动就要使提升机上转动部件的中心与旋转中心重合.尤其是头、底轮的中心要与其旋转中心重合