WJ011-斗式提升机-三维SolidWorks【原创设计】
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斗式提升机
提升机
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1 摘要 . 2 . 3 1 引言 . 4 升机的介绍 . 4 式提升机的装载及卸载 . 6 . 8 体方案的选择原则 . 8 动方案的选择 . 9 3 提升机的总体设计 .动机的选择 . 11 筒的确定 . 12 动比的确定 . 13 带的设计 . 13 斗的设计 . 14 紧装置的选择 . 15 4 减速器的设计 . 16 关参数的计算 . 16 轮的设计计算 . 17 Z， 2Z 齿轮的计算 . 17 Z, 4Z 齿轮的计算 . 22 轮的结构设计 . 27 的设计 . 28 轴的设计计算 . 29 轴的结构设计 . 30 的校核 . 32 承的校核 . 34 的校核 . 36 速器箱体的设计 . 37 速器箱体的设计原则 . 37 速器箱体尺寸的设计 . 38 致 谢 . 39 参考文献 . 40 2 提升机设计 摘要 提升机是应用广泛的一种垂直提升设备，它被用来提升各种物料，如；矿石、煤、水泥、熟料等。板链式提升机，包括上部、中间节、下部、输送链，所述上部包括驱动装置、主动链轮、逆止器，所述下部装有从动链轮、张紧装置，所述输送链与主、从传动链轮配合，输送链上每两个节距连接一个载料斗，其特征在于具有一个流入式装料口，输送链上的料斗具有与两节链距大约相等的高度。在各工业国家，这类提升机应用极广 斗式提升机在机械化连续输送系统中是一种被普遍采用的垂直输送设备。主要用于提升粉状、粒状、小块状的无磨琢性和磨琢性物料（如水 泥、煤、砂、谷物、木屑、矿石、焦碳、硅酸盐、铝镁砂、耐火材料、化肥、化学物品等）。 根据生产工艺的需要，它与给料机、带式输送机、螺旋输送机等其他形式输送设备配合，可以布置成不同的工艺流程，形成各种运输系统。因此斗式提升机广泛地应用于建材、电力、冶金、机械、化工、有色金属、粮食等工业部门。正确使用斗式提升机，定期维护保养，不仅能延长其使用寿命，而且可以减少系统停机，避免事故发生，是实现安全生产、优质高产的必要条件。 关键字： 高效提升机 总体设计 传动装置 3 is of a to a is to an of In in is a in as . to of of be of is in of is to 4 1 引言 升机的介绍 物料运输行业的发展越来越快，运输设备也越来越 多， 例如：皮带输送机，螺旋输送机等，但提升机在运输设备中起着很大的作用，它是将物料从低处运送到高处。提升机的设计和改进经历了几百年的历史，但近几年提升机的类型很多，主要有斗式提升机 ，环链提升机等多种，各有其特点， 提升机 的应用很为广泛，在各行业都有所应用，主要应用在建筑，机械，矿山领域，还 应用于粮油 “ 食品 ”“化工”水泥制造 等行业 ，它 是一种垂直或大倾角倾斜向上输送粉状 粒状或小块状物料的连续输送机械 ， 由牵引带围绕着头 和 底轮做循环运动 ， 从而将其上部固定的 料 斗内的物料由下提升至机头 。斗式提升机提升物料的高度可达 80m（如 斗式提升机在机械化连续输送系统中是一种被普遍采用的垂直输送设备。主要用于提升粉状、粒状、小块状的无磨琢性和磨琢性物料（如水泥、煤、砂、谷物、木屑、矿石、焦碳、硅酸盐、铝镁砂、耐火材料、化肥、化学物品等）。 提升机的发展的速度很快，它将各类提升机的优点总结起来，研究出更符合社会发展需要的提升机。 斗式提升机的理论研究 ，在 国内外众多人士做了大量工作 ， 使其设计更具科学性 ，人性化。 但至今仍有些方面不十分完善 ， 使用中还有不少问题有待 我们 解决 。将来提升机的发展将会向其寿命长，工作可靠，结构紧凑，占地面积小， 提升范围广，维修方便等优点发展。即向高效提升机发展， 国民经济的发展运输机械行业在引进、吸收、消化了世界各国斗式提升机的最新技术，并结合我国实际情况，设计出 和 高效斗式提升机系列，以满足市场对大输送量，大提升高度及结构紧凑的新型高效斗提机的需要。 斗式提升机设计最关键的是传动系统和张紧部分，传动系统的改进直接决定着生产量和生产效率 ;张紧部分也直接影响物料的输送效率。当然壳体的合理外形布局也起着不可忽视的作用。加之我国还处于发展中国家，我国的机械加工业还比较落后， 因此，提升机的设计就显得很重要。 斗提机的主要部件有：牵引构件、料斗、驱动装置、拉紧装置、传动轮、拉紧轮、机壳等。牵引构件有输送带或链条。用输送带作为牵引构件的斗提机称为带斗式提升机；用链条作为牵引构件的斗提机称为链斗式提升机。斗提机使用的料斗主要有浅斗、深斗、导槽斗、组合斗、脱水斗等，可根据物料特性和卸载方式进行选择。驱动装置包括电动机和传动装置等。传动轮可以是传动滚筒 （牵引构件为输送带），或传动链轮 （牵引构件为链条）。驱动装置与传动轮相连，使斗提机获得动力并驱使其运转。斗提机通常 5 采用螺旋式或重锤式拉紧装置，拉紧轮为拉紧滚筒或拉紧链 轮，拉紧装置与拉紧轮相连，使牵引构件获得必要的初张力，以保证斗提机正常运转。斗提机的机壳分头部、中间和尾部三部分。头部机壳与驱动装置、传动轮等组成斗提机头部，头部机壳的形状应根据物料的抛出轨迹进行设计，以保证从料斗中卸出的物料能顺利进入卸料槽中。尾部机壳与拉紧装置、拉紧轮等组成斗提机尾部，尾部机壳形状应与物料装载方式相适应。 斗提机的优点是：结构简单紧凑，横断面外形尺寸小，可显著节省占地面积；提升高度较大；有良好的密封性，可避免污染环境。其缺点是：对过载较敏感；料斗和牵引构件易磨损；输送物料种类受到限制。 所设计提升机为带斗式提升机，以 送带或钢绳芯输送带为牵引构件，韧性好，强度高。其输送量为 242080 m3/h，提升高度为 580m。技术参数如表 表 提升机的技术参数 型式 结构特征 采用高强度圆环链为牵引件，该链条按 2718用高强度圆环链制造 采用 送带和钢丝绳胶带为牵引件 卸载特征 采用混合式或重力式方式卸料 采用混合式或离心式方式卸料 适用输送物料 配 散、流动性好的粉状、粒状、块状物料 配 结块、流动性差的粉粒状物料 配 散、流动好的粉状、粒状、块状物料 配 结块、流动性差的粉粒状物料 适用温度 被输送物料的温度在 250以下 普通胶带适用于 80以下物料 耐热胶带适用于 120以下的物料 型号 升高度 575m 580m 输送量 161800m3/h 242080m3/h 1斗式提升机的特点： 1） 驱动功率小 ,采用流入式喂料、诱导式卸料、大容量的料斗密集型布置 提升时几乎无回料和挖料现象 ,因此无效功率少。 2） 提升范围广 ,这类提升机对物料的种类、特性要求少 ,不但能提升一般粉状、小颗粒状物料 ,而且可提升磨琢性较大的物料 环境污染少。 3） 运行可靠性好 ,先进的设计原理和加工方法 ,保证了整机运行的可靠性 ,无故障时间超过 2万小时。提升高度高 因此可达到较高的提升高度。 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。本机在设计时保证物 料在喂料、卸料时少有撒落 ,减少了机械磨损。 5)采用重锤式张紧装置，即可实现自动张紧又可保持恒定的张紧力，避免胶带打滑或脱链，从而保证机器正常运转。 6）对过载的敏感程度大，料斗和牵引件易损坏。 料斗把物料从下面的储藏中舀起，随着输送带或链提升到顶部，绕过顶轮后向下翻转， 斗式提升机将物料倾入接受槽内。带传动的斗式提升机的传动带一般采用橡胶带，装在下或上面的传动滚筒和上下面的改向滚筒上。链传动的斗式提升机一般装有两条平行的传动链，上或下面有一对传动链轮，下或上面是一对改向链 轮。斗式提升机一般都装有机壳，以防止斗式提升机中粉尘飞扬。 式提升机的装载及卸载 a 分类 1）按安装方式不同：可分为垂直式，倾斜式，垂直倾斜式。 2）按卸载特性不同：可分为离心式，离心重力式，重力式。 3）按装载特性不同：可分为掏去式，流入式。 4）按牵引件不同：可分为带式，链式。 5）按料斗形式不同：可分为深斗，浅斗，鳞斗等。 b 装载 斗式提升机在尾部装载，装载的形式有两种： 掏取式（如图 由料斗在物料中掏去装载。掏去主要用于输送粉末状，颗粒状。由于在掏取物料时不会产生很大的阻力，所以允许料斗的运行速度较高，为 m/s。 7 图 掏取式 图 流入式 流入式（如图 料直接流入料斗内。流入式用于输送大块状和磨琢性大的物料。其料斗的布置很密，以防止物料在料斗之间散落。料斗的运行速度较低，一般不超过 1m/s。 (a) (b) (c) 图 离心式 (a) 离心重力式 (b) 重力式 (c) 斗式提升机在头部卸载，卸载的形式有三种，离心式 (a),离心重力式 (b)，重力式(c)，（如图 1 料斗绕上驱动轮并随传动轮一起旋转时，斗内物料同时受到重力 离心力2作用，它们的合力 N 的作用线始终与传动轮垂直中心线交于一点 p，称为极点， h 称为极距，极距 h 可按下式计算： h =895/ （ 1 式中： h 极距， m； n 传动轮转速， r/ 可见，极距 h 的大小只与传动轮转速 n 有关，而与料斗位置及物料特性无关。当传动轮转速 n 一定时， h 为定值，随着 n 的增大，极距 h 逐渐减小，离心力与重力 8 的比值增大；反之， n 减小，则 h 增大，离心力与重力的比值减小。卸 载方式可根据极距 h 的大小判别。 设料斗外缘到传动轮中心的半径为 动轮半径为 ： 1）当 h 极点位于料斗外缘轨迹以外时 （见图 1重力大于离心力，物料将沿料斗的内壁移动，这种卸载方式称为重力式卸载。输送小块状的、密度较大的、磨磋性较大的及脆性物料，常采用这种卸载方式。通常用链条作牵引构件，料斗的运行速度一般为 s，可以采用深斗。 2）当 h 5芯层数 250 1 . 6 6 71 2 5 2 5 1 2 5 2 5（ 取 i =2 胶带的宽度通常比料斗宽 25 150即： /B = 25(B 150） =225 350中， B :为斗宽（ /B ：为胶带的宽度（ 由起重机械计算附录八十七，取胶带宽度 /B =400此选用钢芯胶带 斗的设计 15 图 斗的接头设计 由于设计提升机料斗宽度为 200 运输机械设计手册表 14 42。可查的料斗的容量 斗距为 300 紧装置的选择 （ 1） 提升机在正常运转时必须使输送带具有一定得张紧力，提供张紧力的设备就是张紧装置。一般的张紧装置的作用如下 : 保证输送带在传动滚筒分离点具有足够的张力，以满足传动滚筒的摩擦传动要求。 （ 2）保证输送带最小张力点的张力，以满足输送带的松弛的限制条件。 （ 3）满足输送带动张力引起的弹性伸长要求的拉紧行程。 （ 4）补偿输送带的永久伸长。 在提升机设计中，合理的选择张紧装置的形式布置在相应的位置是保证输送机正常运转，启动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的必要条件。一般情况下，布置 张紧装置必须考虑的因素如下： （ 1） 张紧装置要尽量布置在输送带的张力最小处。 （ 2）需要考虑张紧装置的作用区域，必要时可设置两个张紧装置。 （ 3）张紧装置应尽量靠近传动滚筒处。 16 （ 4）在双滚筒驱动时，一般张紧装置设置在后一个传动滚筒的分离点；考虑传递制动力的要求也可以设置在两个传动滚筒之间。 （ 5）采用任何形式的张紧装置都必须布置成张紧滚筒绕入和绕出输送带分支与滚筒位移线平行，而且施加的张紧力要通过滚筒中心。 张紧装置按作用可以分为重锤式，固定式和自动张紧三类。 重锤式张紧装置式结构最简单，应用范围最广泛的张紧装置。它是保证张紧力不变的张紧装置，分析表明，在重锤的作用下，这种张紧装置可以产生位移以吸收输送带的弹性伸长和永久伸长。这样，重锤张紧装置就可以设计的张紧力。 固定张紧装置是在输送机的运转过程中拉紧滚筒位置保持不变的张紧装置。这类张紧装置是在输送机的停机状态或张紧行程进行调整，而在运行时无法及时调整。 自动张紧装置和固定张紧装置的最大不同点是它具有传感元件和控制系统。 重锤张紧装置应该提供设备需要的最大张紧力，并保证输送带的最大张紧行程。 固定张紧装置由于一旦输送机开始启动后，就不能调节输送机的行程，所以要在输送机启动之前充分张紧，用启动前的输送带张紧伸长和启动后的张紧伸长相等的关系确定张紧力，当然，应该保证张紧装置的张紧行程。 自动张紧装置应该计算出输送机在不同工况下所需要的张紧力。 本次设计的采用自动张紧装置。 4 减速器的设计 减速器的设计主要包括，传动件的设计，齿轮，轴。支撑件的设计，包括箱座，箱盖，轴承的选择等。 关参数的计算 （ 1） 计算各轴转速 m 4 4 001 112 = m 0 r m 2 9 4223 17 式中： 321 , 分别为各轴的转速 （ r/ 210 , 分别为各轴传动比 为电动机的转速（ r/ (2)计算各轴功率 11 = 2P = 21P = 323 = 式中： 321 , 各轴的功率 （ 为电动机功率 （ 1 为联轴器的传动效率，查机械设计取 1 =2, 均为齿轮传动效率 ，查机械设计取32 =3)各轴的转矩 )( 4 5 09 5 5 0111 )( 5 09 5 5 0222 )( 5 0339 5 5 03 式中：321 , 分别为各轴的转矩（ 轮的设计计算 Z， 2Z 齿轮的计算 p 4401 n r/5.3i T 作寿命 15 年（每年工作 300天）两班制； 1精度等级，材料和齿数 1） 1z， 2z 采用斜齿轮传动，因为斜齿轮平稳，没冲击。 2）精度等级选为 8级； 3）选小齿轮材料为 40 调质），硬度 280齿轮的材料为 45（调质）硬度240 4）初选小齿轮齿数1z=22，则 2z =77 18 5）选螺旋角。初选螺旋角 14 2 按齿面接触强度设计 由 机械设计计算公式（ 10行试算，即： 23 11 )(12 （ (1) 确定公式中的各计算数值： 1) 试选，）由机械设计图 10 30选取区域系数 ）由机械设计图 10 26查得1a= 2a= =) T ) 由机械设计表 10 7查的齿宽系数 1d6）由机械设计表 10 6查的材料的弹性影响系数为 Z M 2/17）由机械设计图 10 21=600=550 8）由机械设计 10 13式计算应力循环次数 1 60 60 9112 机械设计图 10 19取接触疲劳寿命系数 10)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1由式 10 12得 1l i =540M 2l i =517 M 许用接触应力 2/)( 21 =（ 540+517） /2=(2) 计算 1）计算小齿轮分度圆直径计算公式得 19 3 2241 () 计算圆周速度 v=100060 11 nd t=60 00 0 14 =s 3) 计算齿宽 b 及模数=1 =45.4 1 t = 4c o 算纵向重合度 14122 =）计算载荷系数 K 已知使用系数 1 根据 v=s， 8级精度。由机械设计图 10 8查的动载荷系数 由机械设计表 10 4查得 械设计图 10 13查得 械设计表 10 3查得 K =1 =） 按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径， 由机械设计公式 (10 10a )得： 3311 20 =7) 计算模数o o n =3. 按齿根弯曲强度设计 由机械设计 10 17式得： co （ (1) 确定计算参数 1）计算载荷系数 = = 2）根据纵向重合度=图 10 28查得螺旋角影响系数 算当量齿数 311 =14 14co s 3322 ）查齿形系数 由机械设计表 10 取应力校正系数 由机械设计表 10 5查得 机械设计图 10 20c 查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图 10 18取弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 ,4.1s 由机械设计式（ 10 111 21 M P 222 8）计算大小齿轮的 加以比较 0 0 5 0 05 7 1 Y 0 1 5 97 7 2 Y大齿轮的数值大。 设计计算 ,将数值代入 4( c o 齿面接触疲劳强度取 2为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度可得的分度圆直径 。 于是由 4c 11 取 241 z ，则 842 z （ 1） 计算中心距 424(co (021 将中心距圆整取为 112 （ 2）按圆整后 的中心距修正螺旋角 3221151122 3)8424(a r c c o (a r c c o s 21 a n因 值改变不多，故参数a，K， 不必修正。 （ 3）计算大小齿轮的尺寸 分度圆直径 d n 22115co 22 3322115co s 284co （ 4）计算齿宽 圆整后取 02 ， 51 表 z1,参数如下 名 称 符号 结果 螺旋角 322115 法面模数 2 法面压力角 n 20 法面齿顶高系数 *面顶间系数 *顶高 *221 齿根高 )( * 分度圆直径 c os/n 齿顶圆直径 aa 765221 齿根圆直径 ff 齿宽 B Z, 4Z 齿轮的计算 p n r/ i T 作寿命 15 年（每年工作 300天）两班制； 23 1精度等级，材料和齿数 1） 3z， 4z 采用斜齿轮传动，因为斜齿轮平稳，没冲击。 2）精度等级选为 8级； 3）选小齿轮材料为 40 调质），硬度 280齿轮的材料为 45（调质）硬度240 4）初选小齿轮齿数3z=22，则 4z =99 5）选螺旋角。 初选螺旋角 14 2 按齿面接触强度设计 由 机械设计计算公式（ 10行试算，即： 23 23 )(12 （ (1) 确定公式中的各计算数值： 1) 试选，）由机械设计图 10 30选取区域系数 ）由机械设计图 10 26查得3a= 4a= =) T ) 由机械设计表 10 7查的 齿宽系数 1d6）由机械设计表 10 6查的材料的弹性影响系数为 Z M 2/17）由机械设计图 10 21600=550 8）由机械设计 10 13式计算应力循环次数 3 60 60 9234 机械设计图 10 19取接触疲劳寿命系数 10)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1由式 10 12得 3l i =5404 4l i =517 M 许用接触应力 2/)( 43 =（ 540+517） /2=(2). 计算 1）计算小齿轮分度圆直径计算公式得 3 2243 () 计算圆周速度 v=100060 23 nd t=60 00 0 =s 3)计算齿宽 b 及模数=1 =3 t = 4c o 算纵向重合度 14122 =）计算载荷系数 K 已知使用系
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