TH250斗式提升机的设计含开题及6张CAD图
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TH250斗式提升机的设计含开题及6张CAD图,文本
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TH250斗式提升机的设计摘 要斗式提升机作为一种应用极为广泛的垂直输送设备，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。斗式提升机由头部区段（驱动）、中间区段（连接）、下部区段（张紧）三段组成，本文对TH250斗式提升机的发展及应用、种类及结构进行综合阐述，对斗式提升机的优缺点进行了分类和研究；论证了斗式提升机的工作原理；介绍了斗式提升机的各种型号；并对驱动装置进行了选型。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。本文针对斗式提升机的特殊要求，重点设计驱动装置，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。TH250斗式提升机各零件均按标准设计，安全、经济，广泛应用于粮食运输、食品加工、机械铸造、水泥、煤矿、电力等行业。关键词：TH250斗式提升机；圆环链；驱动装置；电动机；减速机IDesign of TH250 Bucket ElevatorAbstractBucket elevator as a wide range of applications in vertical transportation equipment, TH type is a ring chain bucket elevator using hybrid or gravity unloading, digging loader. Bucket elevator from the head section (drive), the middle section (connection), the lower section (tension) of three sections, the development and application of this paper, the type and structure of the bucket elevator TH250 comprehensive exposition advantages and disadvantages of bucket elevators were classified and research; demonstrates the bucket elevator works; introduced bucket elevator for various models; and a driving device selection.The main components bucket elevators are: drive, hopper, traction components,such as base and intermediate casing.In this paper the special requirements of bucket elevators, focusing on design-driven device, drive by the motor, reducer, brakes and couplings backstop or composition, is equipped with roller or sprocket on the drive shaft. TH250 bucket elevator design the parts according to standards, security, economic, widely used in food transportation, food processing, machinery casting, cement, coal, electric power and other industries.Key words: TH250 bucket elevator; Ring chainr ;Drive; Electric motor ;Reducer目 录 1 绪论11.1概述11.2研究目的和意义12 本课题方案介绍32.1本设计所做的工作32.2本设计所选的方案及说明32.3斗式提升机的工作原理52.3.1斗式提升机分类52.3.2斗式提升机的装载与卸载62.3.3斗式提升机的特点72.3.4常用斗提机选用及相关计算72.3.5斗式提升机的主要部件92.3.6斗式提升机的工作原理102.3.7工作过程分析113 提升机主要参数确定及主要结构设计133.1 提升功率的确定133.2电动机的选型143.3减速机设计153.3.1.确定传动装置的总传动比和分配传动比153.3.2 各轴功率、转速和转矩的计算153.3.3.普通V带设计163.3.4齿轮传动设计183.3.5轴设计193.3.6减速器机体结构尺寸223.3.7轴承选用233.3.8驱动链轮键的设计校核233.4联轴器的选择233.5驱动链轮的结构设计253.6提升机主要参数的计算253.7头部罩壳的选材及连接263.8中部区段的设计选材273.9 料斗与环链的设计274 斗式提升机安装、故障维修和维护294.1式提升机的安装及基本要求294.2斗式提升机故障分析294.2.1堵塞294.2.2回流304.2.3粮粒破碎率高304.2.4提升机机头罩壳磨损快和动力消耗大304.2.5输送量降低304.2.6皮带跑偏304.2.7料斗脱落314.2.8料斗带撕裂314.3斗式提升机维护和保养315 设计总结32参考文献33致 谢34IV1 绪论1.1概述斗式提升机属于连续运输设备，主要用于垂直和大倾角输送各种散状物料，所以在粮食运输、食品加工、机械铸造、水泥、煤矿、电力等行业都有广泛应用。斗式提升机是由头部区段（驱动）、中间区段（连接）、下部区段（张紧）三段组成1。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。适用于输送堆积密度小于1.5t/m3易于掏取的粉状、粒状、小块状的无磨琢性物料，如煤、水泥、碎石、砂子、化肥、粮食等，物料温度在250以下，提升高度在4.540m之内，输送量在35365m3/h。1.2研究目的和意义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。与其他输送设备相比，斗式提升机的优点是横断面上的外形尺寸较小、占地少，可使输送系统布置紧凑提升高度高，一般在40m以上，最高可达350m；能在封闭的机壳内工作，从而不扬灰尘，不污染。环境和物料有较好的密封性等。它的主要缺点有对过载的敏感性较大料斗和牵引构件易损坏。斗式提升机的输送能力一般在300t/h(或1600m/h)以下，最大可达2000m/h2。本次毕业设计研究的目的主要培养与提升我们认真观察、全面思考和独立解决实际问题的能力。毕业设计是对即将迈进社会的我的一次综合性检验，设计不仅需要我要有比较扎实的基本专业知识，更重要的是善于将理论应用于实践中去。此次，对斗式提升机设计能让我能很好的体会做设计的流程，培育一定的专业素养。1.3国内外相关研究情况我国斗式提升机的设计制造技术是在50年代由前苏联引进的，80年代几乎没有大的发展。在此期间，虽各行业就使用中存在的一些问题也作过一些改进，如Z1型和钩头链式斗式提升机的设计等工作，但大都因为某些原因未能得到推广。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37西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）程项目引进了一定数量的斗式提升机。JB 392685的颁布及按此要求设计的TD、THHE TB系列的斗式提升机相继问世，是我国斗式提升机技术水平先前迈了一步，但与国际先进水平相比仍存在相当大的差距，尤其是板链式斗式提升机存在的差距更大一些3。随着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，使得新材料、新工艺、新产品不断地出现。例如：由于自动焊接技术的出现，箱形结构的垂直输送机越来越受到人们的欢迎。由于计算机技术的推广应用，利用计算机进行辅助设计(CAD)和辅助制造(CAM)，使输送机的整体布置更趋优化，基本零件更加紧凑耐用。由于自控技术和数显技术的广泛普及，使运输机的控制和安全保护装置大为改善，保证了作业的安全性和可靠性。现在许多企业能够批量生产各种类型的输送机械，不仅满足了国内市场的需求，部分产品还打入了国际市场。目前，我国生产制造的斗式提升机的品种、类型较多，主要特点：1）驱动功率小，采用流入式装载、重力式卸料、大容量的料斗密集型布置。在物料提升时几乎无回落现象，因此无效功率少。2 ）提升范围广，这类提升机对物整机运行的可靠性，无故障时间超过2万小时。提升高度高，提升机运行平稳，因此可达到较高的提升高度。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。密封性好，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。4）使用寿命长，提升机的装载采取流入式，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装载、卸料时少有撒落，减少了机械磨损。但与国外一些先进技术还存在不小的差距4。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型环链离心斗式提升机、GTD/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。17世纪中叶，斗式提升机开始应用于架空索道输送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。1868年，在英国出现了带式输送机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。斗式提升机就是输送机的其中一种。2 本课题方案介绍2 本课题方案介绍2.1本设计所做的工作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。主要设计过程如下：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。2.2本设计所选的方案及说明设计环境及参数：设计参数：型式为TH，斗宽250mm，料斗型式ZH，提升量为30t/h，最大提升高度为30m，料斗容量3L，斗距450mm，料斗运动速度1.2m/s，物料最大块度25mm。斗式提升机的主要部件有：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，采用环链式TH250型号斗式提升机方案：方案一：a. 驱动装置采用电动机、皮带、减速器，采用掏取式喂料，物料升到顶端在物料重力作用下自行卸料（图2.1）。该方案的特点：结构简单、运行平稳，掏取式装料，混合式或重力卸料，采用组合链轮，更换方便，链轮轮缘经特殊处理寿命长，下部采用重力自动张紧装置，能保持恒定的张力，避免打滑或脱链，在料斗遇阻时有一定的容让性能够有效地保护运动部件。图2.1 驱动装置（a）方案二：b. 驱动装置采用电动机皮带，皮带皮带式二级皮带减速，采用掏取式喂料，物料升到顶端在物料重力作用下自行卸料（图2.2）。该方案的特点：结构更简单、省去了二级减速器，减轻机头部分的重量，传动平稳，能缓冲吸振，在料斗遇阻堵转时时能够有效地保护电机不被烧毁。图2.2 驱动装置（b）经过两个方案的比较，方案二的斗式提升机的结构虽然简单，但电动机和中间皮带轮的安装不方便，需在机壳上打螺纹孔，其次单靠皮带传动容易打滑和磨损，需定期跟换皮带，所以采用方案一的设计。2.3斗式提升机的工作原理2.3.1斗式提升机分类斗式提升机作为一种常用的提升设备，在得到广泛的应用的同时，根据不同行业的要求也有着非常清楚地分类。a. 按照其传动结构分类：(1) TD系列斗式提升机TD系列斗式提升机是一种国家标准的斗式提升机，该系列斗式提升机和D系列斗式提升机都是采用胶带传动来提升物料，两者没有本质的区别，D系列斗式提升机产品型号叫老且规格少。TD列类斗式提升机是在D系列斗式提升机的基础上经过产品改良而来的。其规格TD100、TD160、TD250、TD315、TD400、TD500、TD630、D800、D1000等型号，其中D160、D250、D315等型号为普遍采用的型号5。(2) TH系列斗式提升机TH系列斗式提升机是一种常用的提升设备，该系列斗式提升机采用锻造环链作为传动部件，具有很强的机械强度，主要用于提升粉体和小颗粒及小块状物料，区别于TD系列斗式提升机，其提升量更大、运转效率更高。其常用于较大比重物料的提升。(3) NE系列斗式提升机NE系列斗式提升机是一种新型的斗式提升机，其采用板链传动，区别于老型号TB系列板链斗式提升机，其命名方式采用提升量而非斗宽。如NE150是指提升量为150吨每小时而不是斗宽150。NE系列斗式提升机有着很高的提升效率，根据提升速度不同还分有NSE型号和高速板链斗式提升机。(4) TB系列斗式提升机TB系列斗式提升机是一种老型号的斗式提升机，其传动部分采用板链传动，现已经被相应的NE系列斗式提升机传品代替。(5) TG系列斗式提升机TG系列斗式提升机是一种加强型胶带斗式提升机，其区别于TD系列斗式提升机，TG系列斗式提升机采用钢丝胶带作为传动带，其具有更强的传动能力。该系列斗式提升机多被用于粮食的输送上，又常称为粮食专用斗式提升机。(6) 其它型号斗式提升机常见的斗式提升机还有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，其均为上型号的不同叫法和演变形式。b. 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6。环链的结构和制造比较简单，与料斗的连接也很牢固，输送磨琢性大地的物料时，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，适用于提升量较大的提升机，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较大的物料，普通胶带物料温度不超过60 C，钢绳胶带允许物料温度达80 C，耐热胶带允许物料温度达120 C，环链、板链输送物料温度可达250 C。斗式提升机最广泛使用的是带式(TD)，环链式(TH)两种型式。用于输送散装水泥时大多采用深型料斗。如TD型带式斗式提升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/m3的粉状、粒状物料。TH环链斗式提升机采用混合式或重力式卸料用浅斗。 2.3.2斗式提升机的装载与卸载 斗式提升机的装载方式有三种，即注入式装载（见图2.3）、挖取式装载（见图2.4）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7。 图2.3 注入式装载 图2.4 挖取式装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1.2-2m/s。如欲保持这种卸载必须正确选择驱动链轮的转速和直径，以及卸料口的位置。其优点是：在一定的料斗速度下驱动轮的尺寸为最小；卸料的位置较高，各料斗之间的距离可以减小，并可以提高卸料管的高度，当卸料高度一定时，提升机的高度就可以见实效；缺点是：料斗的填充系数较小，对所提升的物料由一定的要求，只适用于流动性好的粉状、粒状、小块状物料。重力式卸载适用于卸载块状、半磨琢性和磨琢性大地物料，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出去，这种卸料方式称为离心重力式卸料，也称混合式卸料。常用于卸载流动性不良的粉状物料及含水分的物料。料斗的运行速度范围为0.6-1m/s，常用链条做牵引构件。2.3.3斗式提升机的特点 （1）提升范围广。对物料的种类，特性及块度要求少，不仅提升一般粉状，粒状和块状物料，而且可提升磨琢性状的物料。物料温度可达250 C。 （2） 驱动功率小。采取流入式喂料，重力诱导式卸料，且采用密集型布置的大容量料斗输送。链速低提升量大。几乎无回料和挖料现象，因此无产功率小，所耗功率是链提升机的70% 。（3）输送能力大。提升量范围 15800m3/h 。（4）使用寿命长。本机的设计保证物料在喂料，提升和卸料中不会撒落，减少了机械磨损，物料之间很少发生挤压和碰撞现象。输送链采用高强度耐磨链条，大大延长了链条和链斗的使用寿命。正常使用下，输送链使用寿命超过5年。 （5）密封性好，环境污染少。先进的设计原理，保证了整机的可靠性。 （6）操作，维护，维修方便，易损件少。 （7）机械尺寸小，机壳经折边和中间压凸，再经焊接，刚性好，外观漂亮。2.3.4常用斗提机选用及相关计算作为常用的提升设备，斗式提升机的选用受到很多方面因素的制约，选错型号会给适用方带来不尽的麻烦。一般斗式提升机的选型取决于以下几个因素：（1）物料的形态：物料是粉状还是颗粒状还是小块状。（2）物料的物理性质：物料有没有吸附性或者粘稠度，是否含水。（3）物料的比重：一般都是提升机参数都是针对堆积比重在1.6以下的物料设计和计算的，太大的物料比重需要进行牵引力和传动部分抗拉强度的计算。（4）单位时间内的输送量。 一般来说，物料的形态直接决定物料的卸料方式，常用规律为粉状物料采用离心抛射卸料、块状物料采用重力卸料，而卸料方式的不同决定斗式提升机的料斗的不同，离心抛谢卸料多采用浅斗和弧形斗，而重力卸料需采用深斗。斗式提升机所采用料斗不同则单位时间内提升的物料输送量是不一样的。斗式提升机最终是取决于料斗形式、斗速、物料比重、物料性质、料斗数量的一个综合参数（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、用途、型号型式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、TD250、TD315、TD400、TD500、TD630TH315、TH400、TH500、TH630、(TH800)(TH1000) TB250、TB315、TB400、TB500、TB630、TB800、 TB1000提升高度约在440mm范围内约在4.540mm范围内约在550mm范围内输送量4238m3/h35185m3/h20563m3/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）8。（三） 常用斗提机功率计算a. 轴功率的近似计算：P0 = （2.1） 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2.2表2.2 提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系数1000.350.5/0.60.90系数2.52.001.51.251.51.25系数1.61.101.30.801.30.80b. 电动机功率计算： 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； 2三角皮带传动效率； K功率备用系数；2.3.5斗式提升机的主要部件式提升机的主要构件：驱动装置、料斗、牵引构件、壳体、改向轮（尾轮）、张紧装置、导向装置、加料口（入料口）和卸料口（出料口）。其中比较重要的设计点有驱动装置、料斗、牵引构件。(1) 驱动装置： 驱动装置有电动机、减速器、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。大提升高度的斗式提升机采用液压力偶合器，小提升高度时采用弹性联轴器。使用轴装式减速器可省去联轴器，简化安装工作，维修时方便。(2) 料斗：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的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，物料在料斗中得表面按对数螺纹分布，设计离心卸料的料斗时往往在料斗底部打若干个气孔，使物料卸料时有较高的填充量，并且卸料时更安全。(3) 牵引构件：牵引构件为封闭的绕性构件，多为环链、板链或胶带。橡胶带：用螺钉和弹性垫片固接在带子口，带比斗宽3540mm。链条：单链条固接在料斗后壁上；双链与料斗两侧相连。(4) 张紧装置：张紧装置有螺杆式于重锤式两种。带斗式提升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。(5) 机壳：斗式提升机可以采用整体机壳，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，以保证斗式提升机的正常运行。2.3.6斗式提升机的工作原理斗式提升机的原理：如图2.5，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9。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。图2.5 提升机示意图2.3.7工作过程分析本次设计利用环绕并张紧于头轮、轮底的封闭环形链带作为牵引构件，利用安装于链带上的料斗作为输送物料构件，通过料斗链的连续运转实现物料的输送，因此斗式提升机是连续性输送的机械。理论上可将斗式提升机的工作过程分为三个阶段：装料过程、提升过程和卸料过程10。装料过程装料就是料斗在通过底座下半部分时挖取物料的过程。料斗的装满系数 表示。根据装载方向不同，装料方式有顺向进料和逆向进料两种，工程实际中常用的是逆向进料，此时进料方向与料斗运动方向相同，装满系数较大。提升过程 料斗绕过底轮水平中心线始终至头轮水平中心现线的过程，即物料随料斗垂直上升的过程称作提升过程。此时应保证环链有足够的张力，实现平稳提升，防止撒料现象的发生。卸料过程本次设计选择混合式卸料方式，选取zh型(中深斗)料斗，牵引件为低合金高强度圆环链，经适当热处理后具有很高的抗拉强度和耐磨性。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。3 提升机主要参数确定及主要结构设计3 提升机主要参数确定及主要结构设计3.1 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6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：a. 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 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 附加功率 附加功率TH160TH200TH250TH315TH400TH500TH630TH800PS,kW22233445PL,kW0.20.20.30.50.81.22.23.4由此次TH250斗式提升机设计的条件可以得知，Q=30T/h，t提升的高度H=30m，重力加速度在此处可取10 m/s2将数据代入（2.1）计算可得P0=+PS+PL =kW 电机功率 (3.1)）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=6.86kW b. 确定电动机转速卷筒的工作转速为r/min (3.2) 传动大，会减小带轮的包角。当带轮的包角减小到一定程度是，带轮传动会打滑，故取V带传动的传动比；二级圆柱齿轮减速器传动比，所以总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围是：n电机=n卷筒i总=（16160）58.76=9409400r/min3.2电动机的选型电动机的选择包括电动机的类型、结构形式、功率、转速和型号。按已知工作要求和条件选用要求电机的功率为6.86kW，此次斗式提升机电机的选用Y系类三相异步电动机，选用额定功率为7.5kW的Y132M-4型号电机11。不选用同等功率其它型号的原因：由于电机作为提升动力源，电动机应具有较大的额定转矩。转速宜太高，否则传动比较大，后面减速器的尺寸参数将增大，故不选Y132S2-2型号。电动机将安装在传动链轮一侧，即在提升机机顶部分，因此电动机重量不宜过重、机座不宜过长，故不选Y160M-6和Y160L-8型号。表3.2 Y132M-4型号三相异步电动机基本参数额定功率/kW满载转速/(r/min)堵转额定转矩最大额定转矩质量/Kg7.514402.22.381表3.3 Y132M-4型号三相异步电动机安装代号伸出轴直径D轴伸尺寸E连接键宽尺寸F安装螺母中心距AB338mm80mm10mm216mm3.3减速机设计3.3.1.确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比： (3.3)分配传动比：取，则，=(1.31.5)，取i1=3.62，经计算i2=2.5。滚筒的实际转速 r/min (3.4) 传送带线速度 v=m/s (3.5)滚筒的线速度误差 v=1%3% 符合要求3.3.2 各轴功率、转速和转矩的计算(1) 0轴：电动机轴kWr/minNm(2) 1轴：减速器高速轴动力从0轴到1轴经历了V带传动和一对滚动轴承，估发生两次损耗kWr/minNm(3) 2轴：减速器低速轴动力从1轴到2轴经历了1轴上的一对滚动轴承和一对齿轮传动kWr/min Nm (4) 3轴传动滚筒轴动力从2轴到3轴经历了2轴上一对滚动轴承和联轴器kWr/minNm表3.4 运动和动力参数计算结果轴序号功率P/kW转速n/(r/min)转矩T/(Nm)07.5144059.7416.983514129.7426.706142541.0036.506142437.55表3.5 传动形式与传动比汇总传动形式传动比 效率V带传动2.80.95齿轮传动9.070.9604联轴器10.97023.3.3.普通V带设计(1) 普通V带的型号查表得：工况系数=1.5计算功率 =1.57.5=11.25kW (3.6)由普通V带选型图选用B型普通V带。(2) 确定带轮基准直径d1、dd1查表得，普通V带B型带轮的最小基准直径为125mm选取主动带轮直径dd1=125mm，选带轮的滑动率为0.02.则从动带轮直径dd2=i带dd1(10.02)=343mm (3.7)选取dd2=355mm 选取dd2=355mm 普通V带传动的实际传动比i1 (3.8)(3) 验算带速V=9.42m/s，符合要求。(4) 确定带的长度Ld和中心距a初定中心距，按照 0.7（+）a02（+）即327.6mm936mm初取=600mm计算所需带长L0 mm (3.9)选取V带的标准长度=2000mm.确定实际中心距 mm(5) 根据式（8-7）验算小带轮上的包角 (3.10)(6) 确定普通型带的根数 （3.11） 取带的根数为4(7) 计算单根V带的初拉力的最少值查表得A型带的单位长度质量q=0.18kg/m，所以得 应使带的实际初拉力(8) 计算压轴力Fp根据式（8-28）压轴力的最少值为 (3.12)3.3.4齿轮传动设计齿轮传动设计参数如表3.6：表3.6 齿轮传动设计参数或几何尺寸符号小齿轮大齿轮发面模数mn22发面压力角n2020发面齿顶高系数hn*11发面顶隙系数Cn*0.250.25分度圆柱螺旋角左80634右80634齿数z31112齿顶高ha22齿根高hf2.52.5分度圆直径d62.626247.374齿顶圆直径da66.626254.504齿根圆直径df57.626246.504齿宽b63.657.6传动中心距a144表3.7 低速级齿轮参数及几何尺寸参数或几何尺寸符号小齿轮大齿轮发面模数mn22发面压力角an2020发面齿顶高系数hn*11发面顶隙系数Cn*0.250.25分度圆柱螺旋角左80634右80634齿数z3997齿顶高ha2.52.5齿根高hf3.1253.125分度圆直径d98.485243.515齿顶圆直径da103.485248.515齿根圆直径df92.235237.515齿宽b74.6968.693.3.5轴设计(1) 已经确定的运动参数和运动参数=540r/min；kM；Nm(2) 轴的材料选择并确定许用弯曲应力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) 按扭转强度计算轴的最小直径查表得：A由于高速轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小，故去A=115。mm (3.13)由于最小轴段直径小于30，其截面上开有1个键槽，故将轴径增大7%。mm由于B型普通V带带轮轴孔直径为35mm，故取dmin=35mm。(4) 按弯曲、扭转组合强度校核计算作用在轴上的力齿轮1圆周力 (3.14)齿轮1径向力 (3.15)齿轮1轴向力 =571N (3.16)带传动压轴力 FQ=1114N计算作用于轴上的支座反力水平平面内 (3.17) =546N (3.18) 校核： (3.19) 206311141495+546=0校核无误。垂直平面面内 (3.20)校核： 22391827+4066=0校核无误水平平面转矩： Nmm (3.21)垂直平面转矩： Nmm (3.22)合成转矩 Nmm (3.23) Nmm (3.24)(5) 求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。对于30308型圆锥滚子轴承，由手册查得a=20mm。因此，作为简支梁的轴的支承跨度为73.5mm+73.5mm=147mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭转图(图3.1)。图3.1 轴的弯矩图和扭转图从轴的结构图以及弯矩图和扭转图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出截面C出的、及的值列于下表表3.8 截面C出的、及的值载荷水平面H垂直面V支反力FNN=1769.6N弯矩MNmmNmm总弯矩Nmm扭矩TNmm(6) 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据式（15-5）及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 Mpa 之前已经选定轴的材料为45钢经调质处理，查得Mpa。因此，故安全。同样的方法确定中间轴、高速轴的强度，得出低速轴、中间轴、高速轴的弯曲强度都足够。3.3.6减速器机体结构尺寸如下：表3.9 箱体及附件设计名称符号结果机座厚度9机盖厚度d18机盖凸缘厚度b112机座凸缘厚度b14机座底凸缘厚度b223地脚螺钉直径dfM12地脚螺钉数目n6轴承旁联结螺栓直径d1M12盖与座联结螺栓直径d2M10轴承端盖螺钉直径d310视孔盖螺钉直径8定位销直径d8,，至外箱壁的距离34、22、18df，d2至凸缘边缘距离28、16外箱壁至轴承端面距离L150大齿轮顶圆与内箱壁距离D115齿轮端面与内箱壁距离D219箱盖，箱座肋厚m1，m8、9轴承端盖外径D2120、125、150轴承旁联结螺栓距离S120、125、1503.3.7轴承选用由于各各轴的轴向力很小，所以选用深沟球轴承，高速轴轴承选用7307C，中间轴轴承选用7310C，低速轴轴承选用7313C。3.3.8驱动链轮键的设计校核 由驱动链轮轴的直径d为100mm12，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：Mpac (3.25)Mpa (3.26)式中：T 传递的转矩 （Nmm） d 轴的直径 （mm） L键的工作长度，A型（mm），L=1-b(mm)，b为键的宽度。3.4联轴器的选择由于弹性柱销联轴器（如图3.2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-20C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13。由文献可知应选取的联轴器型号为：Y由表11-9可知所选用连轴器的公称扭矩Nmm ，许用转速为3450 r/min，而本次设计所需的扭矩T=1530Nmm，转速 为48 r/min，故所选的联轴器LX5完全满足要求。 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d为70mm，由表可知，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，由表可知c=110 MP，=90 MP，键连接工作面的强度校核如下：Mpac (3.27)Mpa (3.28) 式中：T 传递的转矩 （Nmm）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3.2 LX5联轴器结构图3.5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3.3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14。图3.3 驱动链轮装置3.6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：m/s （3.29）式中：电动机转速，r/min； 驱动滚筒转速，r/min； 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t/m3，由于斗速较快时装填率较低，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 （3.30）则料斗间距为： a=m （3.31）取整数，则料斗间距为450mm。3.7头部罩壳的选材及连接如图3.4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63636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15。图3.4 提升机头部示意图3.8中部区段的设计选材由于本设计中的提升机提升高度达30m，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63636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3.5所示。图3.5 中部区段3.9 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3.6所示，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矿用高强度园环链标准16。图3.6 料斗与环链4 斗式提升机安装、故障维修和维护4 斗式提升机安装、故障维修和维护4.1式提升机的安装及基本要求斗式提升机在安装过程中要求很高，无论是底座、中间段、头部，还是驱动马达，在安装时都必须按照相应的技术文件和国家规范进行，并记录安装过程中测量的原始数据，以便使用过程中出现故障时查找对照，分析故障原因，及时采取纠偏措施，迅速解决问题，满足生产使用要求17。斗式提升机安装过程中通常采用倒装法，即先安装最上部的壳体筒节，采取手拉葫芦或卷扬机等方式按照出厂编号及图纸要求，依次组装下部的壳体，逐节进行组对安装。对于小型提升机(带宽小于650 mm)，一般连同头部一起组装并吊装，一直组装到与底座相连接的壳体。安装底座前，应仔细处理底座基础，一般基础采用水泥承台，硬度大，能够稳定地承受提升机自重和物料的重量。基础一般采取地脚螺栓紧固，表面水平度及粗糙度也应符合要求，采用梦垫铁调整底座的水平度，并配以水平尺测量水平度，纵、横向水平度为1。采用塞尺检查底座与基础的接触度，接触度不小于75，紧固好地脚螺栓。调整完底座后，将已经组装好的箱体吊装至底座上，采用细钢丝并配以吊线砣检查提升机箱体的垂直度，垂直度为1，但最大不超过30mm。垂直度是提升机安装精度的重要指标，它决定了提升机安装完成后运行的稳定性和跑偏情况。采用水平尺检查顶部箱体法兰口的水平度，作为整机的水平度，其水平度为1。箱体全部安装完成后，将头部的壳体吊装到箱体上进行组装连接，箱体之间采用橡皮垫或石棉垫进行密封，一般也可使用密封胶进行密封(食品饲料行业采用无毒的密封胶)。采用中间段的调节拉杆调节整机的扭曲和两组箱体的相对位置，采用基础垫铁或箱体法兰垫片调整箱体的垂直度和倾斜度。当提升机箱体全部组装完成后，采用角铁或槽钢等型钢进行左右和前后定位，防止提升机左右和前后晃动。但绝不允许焊死或强行固定，因为机组的箱体在垂直方向上有热胀冷缩。如果焊死或强行固定，则导致机组箱体因热胀冷缩而变形或损坏。4.2斗式提升机故障分析4.2.1堵塞机座被物料堵塞，牵引件不能运转，造成机器停歇甚至电机过载而损坏。提升机堵塞的原因有很多：（1）供料先于启动；（2）牵引带张力不足而打滑；（3）供料量过大；（4）有大块物料进入机座使畚斗卡死；（5）回流太多而堵塞等等。防止堵塞的方法是：严格遵守提升机开车和停车的程序，调节好张紧装置，使牵引带确保必要的张力；严格控制供料量；如果回流过多，应及时查找原因并予以解决。4.2.2回流提升机在工作中，不应有严重回流现象。提升机回流会降低输送量、增加动力消耗和损伤粮食，使机壳和牵引件迅速磨损。产生回流的原因有：（1）料斗运行速度太慢或太快，从料斗卸出的物料不能抛入卸料口而落入机座；（2）机头外形尺寸设计不正确，或卸料口底版过高，或舌板前伸不够，使物料不能流入卸料口；（3）卸料口排料不畅；（4）料斗形式不恰当等等。解决办法是调整料斗运行速度，修改机头外形尺寸，降低卸料口底版，调节舌板位置更换料斗。4.2.3粮粒破碎率高提升机在正常工作下，粮粒破碎率要求不超过1%，粮粒破碎率高的原因可能：（1）料斗边缘磨锐；（2）机座内有堵塞的粮食；（3）粮食落于底轮与牵引带之间；（4）料斗速度过快；（5）回流过多等。4.2.4提升机机头罩壳磨损快和动力消耗大提升机机头罩壳磨损快和动力消耗大的原因很多：（1）轴承安装不良、损坏、积灰或润滑不好，造成阻力增加；（2）牵引带太紧；（3）超负荷运载，机座积料过多；（4）回流多；（5）料斗及牵引构件与机壳摩擦；（6）机头罩壳设计不好；（7）料斗速度过高、物料冲击罩壳等。4.2.5输送量降低提升机达不到输送量的原因：（1）牵引带打滑；（2）电压低、电动机转速不足；（3）进料口位置不正确，装满系数低；（4）进料不匀；（5）回流严重；（6）料斗容量不足或间距过大。4.2.6皮带跑偏提升机皮带跑偏的原因：（1）头轮或底座的轴心不在水平线上。对于头轮是安装方面的问题，对于底轮是安装或皮带张紧操作面的问题；（2）头轮或底轮外圆未按要求加工不精确或表面粘有杂物，造成两端直径不等；（3）头轮或底轮外圆未按要求加工成鼓桶形；（4）皮带接头不正或皮带两边松紧不一致。4.2.7料斗脱落料斗脱落是指在生产中料斗从料斗带上掉落的现象，料斗掉落时会产生异常的响声，要及时进行停机查看，否则将导致更多的料斗脱落变形、料斗带撕裂。产生料斗带脱落现象的原因有：（1）进料过多，造成物料在物料机座内的堆积，升起时的运行阻力过大，料斗运行不畅，从而产生料斗脱落。此时应立即停机，并且抽出机座下的插板，排除机座内的堆积物料，这时应该减缓进料速度，力求进料均匀。（2）进料口位置太低，将导致料斗来不及盛取物料，而物料大部分进入机座。造成料斗所取物料变成块状，从而导致料斗变形、脱落。这时应该将进料口位置调至底轮中心线以上。（3）料斗的质量问题，料斗是提升机的承载部件，需要有较高的强度要求。一般情况，料斗是用普通钢板或镀锌板材焊接合成或冲压而成，其边缘采用折边或卷入铅丝以增强料斗的强度。4.2.8 料斗带撕裂斗式提升机料斗带通常为帆布带，有时也采用链条或胶带。其中帆布带和胶带是最容易产生撕裂的，这也是最严重的故障之一。料斗带跑偏和料斗脱落是产生料斗带撕裂的主要原因，另外物料中混入带尖楞的异物，也会将料斗带划裂。因此，在生产中应在进料口装钢丝网，以防止有大块异物进入机座18。4.3斗式提升机维护和保养1. 上下部轴承要定期加润滑油，保持良好的工作条件。2. 减速器定期检查润滑，油量适当，避免油不足或过量，按时更换机油。3. 要定期对运动部件进行维护和清扫工作，检查传动链、料斗的磨损情况。4. 对张紧装置进行定期检查和调整，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底部刮伤的可能性。对螺杆张紧装置，要保持牵引构件的正常工作张力。5. 逆止器要定期检查磨损情况，当棘轮、棘爪、滚珠磨损严重时要更换磨损部件，以保持逆止器工作可靠。5 设计总结5 设计总结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：30m；提升能力：30（t/h）；料斗宽度：250mm；料斗盛
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