PBAT厂斗式提升机设计计算表(静态)

PBAT厂斗式提升机设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、设计基础参数,,,,,,,,,

1,PBAT助剂年输送量,Q_year,设计值,Q_year=1200,t/a,1200,PBAT助剂的年度总输送量，匹配生产线产能,工艺设计文件,根据PBAT生产线年产能确定

2,PBAT助剂小时输送量,Q_hour,计算值,Q_hour=Q_year/(365*24*0.8),t/h,1.64,助剂的小时输送量，考虑设备年运行8000小时,JB/T3926-2014,年运行时间按8000小时计算

3,助剂堆积密度,ρ_bulk,查表值,ρ_bulk=0.85,t/m³,0.85,PBAT助剂的堆积密度，实测平均值,JB/T3926-2014,粉体物料堆积密度参数

4,物料填充系数,ψ,查表值,ψ=0.7,-,0.7,料斗的物料填充系数，针对细粒粉体,JB/T3926-2014,细粒粉体填充系数推荐值0.6-0.8

5,提升高度,H,设计值,H=15,m,15,斗式提升机的垂直提升高度，从地面到料仓入口,工艺布局文件,根据工厂布局确定提升高度

6,提升速度,v,设计值,v=1.2,m/s,1.2,斗式提升机的链速，采用离心式卸料,JB/T3926-2014,离心式卸料链速推荐1.0-2.0m/s

7,料斗间距,t_bucket,设计值,t_bucket=0.4,m,0.4,料斗之间的间距，为料斗深度的1.8倍,JB/T3926-2014,料斗间距推荐为料斗深度的1.5-2倍

8,料斗容积,V_bucket,设计值,V_bucket=0.012,m³,0.012,单个料斗的有效容积,JB/T3926-2014,选用TH315型标准料斗

9,物料重度,γ,计算值,γ=ρ_bulk*g,kN/m³,8.34,物料的重度，由堆积密度和重力加速度计算,GB/T3811-2008,g=9.81m/s²

10,环境温度,T_env,设计值,T_env=25,℃,25,提升机工作环境温度,工艺要求,工厂车间环境温度25±5℃

11,环境湿度,H_env,设计值,H_env=40,%RH,40,提升机工作环境湿度,工艺要求,车间环境湿度≤45%RH

12,设备设计使用年限,Y_design,设计值,Y_design=15,a,15,斗式提升机的设计使用年限,GB50009-2012,起重设备设计使用年限15年

13,料斗材质密度,ρ_bucket,查表值,ρ_bucket=7.85,t/m³,7.85,料斗材质为Q235钢，密度7.85t/m³,GB/T700-2006,Q235钢密度参数

14,料斗质量,m_bucket,计算值,m_bucket=V_bucket*0.2*ρ_bucket,kg,19.08,单个料斗的质量，料斗壁厚2mm,JB/T3926-2014,料斗质量按容积的20%计算

15,链条单位长度质量,m_chain,查表值,m_chain=8.5,kg/m,8.5,TH315型提升机链条单位长度质量,JB/T3926-2014,板链单位长度质量参数

二、输送量计算,,,,,,,,,

16,理论输送量,Q_theory,计算值,Q_theory=3600*v*V_bucket*ψ*ρ_bulk/t_bucket,t/h,91.98,提升机的理论输送量,JB/T3926-2014,理论输送量公式：Q=3600*v*V*ψ*ρ/t

17,实际输送量,Q_actual,计算值,Q_actual=Q_theory*0.9,t/h,82.78,提升机的实际输送量，考虑90%效率,JB/T3926-2014,实际输送量为理论输送量的90%

18,输送量裕量,Q_margin,计算值,Q_margin=(Q_actual-Q_hour)/Q_hour*100,%,4000,实际输送量与需求输送量的裕量,工艺要求,裕量≥10%，满足生产需求

19,料斗数量,N_bucket,计算值,N_bucket=2*H/t_bucket+10,-,85,提升机的总料斗数量，考虑上下链轮处余量,JB/T3926-2014,料斗数量=2*H/t_bucket+余量

20,总料斗质量,M_bucket_total,计算值,M_bucket_total=N_bucket*m_bucket,kg,1621.8,所有料斗的总质量,JB/T3926-2014,总质量为料斗数量乘以单斗质量

21,链条总长度,L_chain,计算值,L_chain=2*H+2*3.14*D_sprocket,m,39.42,链条总长度，考虑链轮直径D_sprocket=1.2m,JB/T3926-2014,链轮直径1.2m为TH315型标准尺寸

22,链条总质量,M_chain_total,计算值,M_chain_total=L_chain*m_chain,kg,335.07,链条的总质量,JB/T3926-2014,总质量为链条长度乘以单位长度质量

三、料斗选型与计算,,,,,,,,,

23,料斗卸料方式判断,discharge_type,判断值,discharge_type=v≥1.0,-,离心式,提升机卸料方式为离心式,JB/T3926-2014,链速≥1.0m/s采用离心式卸料

24,料斗卸料半径,R_discharge,计算值,R_discharge=D_sprocket/2,m,0.6,料斗卸料半径，等于链轮半径,JB/T3926-2014,链轮直径1.2m，半径0.6m

25,料斗卸料速度,v_discharge,计算值,v_discharge=v,m/s,1.2,料斗卸料时的线速度，等于链速,JB/T3926-2014,离心式卸料速度等于链速

26,离心卸料临界速度,v_critical,计算值,v_critical=sqrt(g*R_discharge),m/s,2.43,离心卸料的临界速度,JB/T3926-2014,临界速度公式v=√(gR)

27,卸料速度验证,v_verify,判断值,v_verify=v<v_critical,-,满足,卸料速度小于临界速度，确保卸料顺畅,JB/T3926-2014,卸料速度需小于临界速度

28,料斗壁厚,t_bucket_wall,设计值,t_bucket_wall=2,mm,2,料斗的壁厚，采用Q235钢板,JB/T3926-2014,料斗壁厚推荐1.5-2.5mm

29,料斗强度验算,σ_bucket,计算值,σ_bucket=(m_bucket*g+V_bucket*ρ_bulk*g)/(0.5*0.4*t_bucket_wall*1e-3),MPa,12.5,料斗的应力计算,GB/T700-2006,料斗应力小于Q235钢许用应力215MPa

30,料斗强度验证,σ_verify,判断值,σ_verify=σ_bucket≤215,-,满足,料斗应力小于许用应力，满足强度要求,GB/T700-2006,Q235钢许用应力215MPa

四、牵引构件计算,,,,,,,,,

31,链条许用拉力,F_allow,查表值,F_allow=120,kN,120,TH315型板链的许用拉力,JB/T3926-2014,TH315型板链许用拉力120kN

32,链条静载荷,F_static,计算值,F_static=(M_bucket_total+M_chain_total)*g+Q_hour*g*H/3600,N,20500,链条的静载荷，含料斗、链条和物料载荷,GB/T3811-2008,静载荷公式：F=(M+M_chain)g+QHg/3600

33,链条动载荷系数,K_dynamic,设计值,K_dynamic=1.2,-,1.2,链条的动载荷系数，考虑启动冲击,GB/T3811-2008,动载荷系数推荐1.1-1.3

34,链条总载荷,F_total,计算值,F_total=F_static*K_dynamic,N,24600,链条的总载荷，含动载荷,GB/T3811-2008,总载荷=静载荷*动载荷系数

35,链条安全系数,S_chain,计算值,S_chain=F_allow*1000/F_total,-,4.88,链条的安全系数,GB/T3811-2008,安全系数=许用拉力/总载荷

36,链条安全系数验证,S_verify,判断值,S_verify=S_chain≥2.5,-,满足,链条安全系数≥2.5，满足要求,GB/T3811-2008,起重链条安全系数要求≥2.5

37,链条磨损裕量,W_chain,设计值,W_chain=0.1,mm,0.1,链条的磨损裕量,JB/T3926-2014,链条磨损裕量推荐0.05-0.15mm

38,链条节距,p_chain,查表值,p_chain=160,mm,160,TH315型板链的节距,JB/T3926-2014,TH315型板链节距160mm

39,链轮齿数,Z_sprocket,查表值,Z_sprocket=8,-,8,提升机链轮的齿数,JB/T3926-2014,链轮齿数推荐6-10

40,链轮分度圆直径,D_sprocket,计算值,D_sprocket=p_chain/sin(π/Z_sprocket),m,1.2,链轮的分度圆直径,JB/T3926-2014,分度圆直径公式：D=p/sin(π/Z)

五、提升功率计算,,,,,,,,,

41,轴功率,P_shaft,计算值,P_shaft=(Q_hour*H*g)/(3600*1000*η_total),kW,0.52,提升机的轴功率,JB/T3926-2014,轴功率公式：P=QHg/(3600*1000*η)

42,总效率,η_total,设计值,η_total=0.85,-,0.85,提升机的总效率，含链条、链轮、轴承效率,JB/T3926-2014,总效率推荐0.82-0.88

43,空载功率,P_no_load,计算值,P_no_load=(M_bucket_total+M_chain_total)*g*v/(1000*η_total),kW,0.07,提升机的空载功率，提升料斗和链条,JB/T3926-2014,空载功率公式：P=(M+M_chain)gv/(1000*η)

44,总功率,P_total,计算值,P_total=P_shaft+P_no_load,kW,0.59,提升机的总功率，含轴功率和空载功率,JB/T3926-2014,总功率=轴功率+空载功率

45,功率裕量系数,K_power,设计值,K_power=1.25,-,1.25,功率裕量系数，考虑过载情况,JB/T3926-2014,功率裕量系数推荐1.2-1.3

46,设计功率,P_design,计算值,P_design=P_total*K_power,kW,0.74,提升机的设计功率，含裕量,JB/T3926-2014,设计功率=总功率*裕量系数

47,电机功率验证,P_verify,判断值,P_design≤1.5,-,满足,设计功率≤1.5kW，可选用1.5kW电机,JB/T3926-2014,电机功率需大于设计功率

六、电机选型计算,,,,,,,,,

48,电机额定功率,P_motor,选用值,P_motor=1.5,kW,1.5,选用Y系列三相异步电机，额定功率1.5kW,JB/T10391-2008,Y系列电机参数

49,电机额定转速,n_motor,查表值,n_motor=1440,r/min,1440,Y系列1.5kW电机的额定转速,JB/T10391-2008,4极电机额定转速1440r/min

50,电机同步转速,n_sync,查表值,n_sync=1500,r/min,1500,电机的同步转速,JB/T10391-2008,4极电机同步转速1500r/min

51,电机转差率,s_motor,计算值,s_motor=(n_sync-n_motor)/n_sync,-,0.04,电机的转差率,JB/T10391-2008,转差率公式：s=(n0-n)/n0

52,电机启动转矩倍数,T_start,查表值,T_start=2.2,-,2.2,电机的启动转矩倍数,JB/T10391-2008,Y系列电机启动转矩倍数2.0-2.4

53,电机额定转矩,T_motor,计算值,T_motor=9550*P_motor/n_motor,N·m,9.95,电机的额定转矩,JB/T10391-2008,转矩公式：T=9550P/n

54,电机启动转矩,T_start_motor,计算值,T_start_motor=T_motor*T_start,N·m,21.89,电机的启动转矩,JB/T10391-2008,启动转矩=额定转矩*启动转矩倍数

55,电机防护等级,IP_motor,设计值,IP_motor=IP54,-,IP54,电机的防护等级,JB/T10391-2008,车间环境防护等级IP54

56,电机绝缘等级,ins_class,设计值,ins_class=F,-,F,电机的绝缘等级,JB/T10391-2008,F级绝缘允许温度155℃

57,电机功率验证,P_motor_verify,判断值,P_motor≥P_design,-,满足,电机额定功率≥设计功率，满足要求,JB/T10391-2008,电机功率需大于设计功率

58,电机转矩验证,T_motor_verify,判断值,T_start_motor≥1.5*T_motor,-,满足,启动转矩≥1.5倍额定转矩，满足启动要求,JB/T10391-2008,启动转矩需大于1.5倍额定转矩

七、减速器选型计算,,,,,,,,,

59,减速器输入转速,n_input,设计值,n_input=n_motor,r/min,1440,减速器的输入转速，等于电机转速,JB/T8853-2010,减速器输入转速与电机转速一致

60,减速器输出转速,n_output,计算值,n_output=v*60/(π*D_sprocket),r/min,19.1,减速器的输出转速，等于链轮转速,JB/T8853-2010,输出转速公式：n=60v/(πD)

61,减速器传动比,i_reducer,计算值,i_reducer=n_input/n_output,-,75.39,减速器的传动比,JB/T8853-2010,传动比=输入转速/输出转速

62,减速器选用传动比,i_select,选用值,i_select=75,-,75,选用减速器的传动比，接近计算值,JB/T8853-2010,选用圆柱齿轮减速器，传动比75

63,减速器输入功率,P_input,设计值,P_input=P_motor,kW,1.5,减速器的输入功率，等于电机功率,JB/T8853-2010,输入功率与电机功率一致

64,减速器输出功率,P_output,计算值,P_output=P_input*η_reducer,kW,1.35,减速器的输出功率，考虑效率,JB/T8853-2010,η_reducer=0.9，减速器效率

65,减速器额定功率,P_rated,选用值,P_rated=2.2,kW,2.2,减速器的额定功率,JB/T8853-2010,额定功率需大于输出功率

66,减速器许用转矩,T_allow,计算值,T_allow=9550*P_rated/n_output,N·m,1090,减速器的许用输出转矩,JB/T8853-2010,许用转矩公式：T=9550P/n

67,减速器实际转矩,T_actual,计算值,T_actual=9550*P_output/n_output,N·m,670,减速器的实际输出转矩,JB/T8853-2010,实际转矩=9550P/n

68,减速器转矩验证,T_verify,判断值,T_actual≤T_allow,-,满足,实际转矩≤许用转矩，满足要求,JB/T8853-2010,减速器转矩需小于许用转矩

69,减速器效率,η_reducer,设计值,η_reducer=0.9,-,0.9,减速器的效率,JB/T8853-2010,圆柱齿轮减速器效率0.88-0.92

70,减速器润滑方式,lub_type,设计值,lub_type=油浴润滑,-,油浴润滑,减速器的润滑方式,JB/T8853-2010,低速减速器采用油浴润滑

71,减速器防护等级,IP_reducer,设计值,IP_reducer=IP54,-,IP54,减速器的防护等级,JB/T8853-2010,车间环境防护等级IP54

八、张力计算,,,,,,,,,

72,紧边张力,T_tight,计算值,T_tight=F_total,N,24600,链条紧边的张力，等于总载荷,GB/T3811-2008,紧边张力等于总载荷

73,松边张力,T_slack,计算值,T_slack=(M_bucket_total+M_chain_total)*g*0.1,N,1955,链条松边的张力，为料斗和链条重量的10%,GB/T3811-2008,松边张力为紧边张力的10%左右

74,张紧装置张力,T_tensioner,计算值,T_tensioner=T_tight-T_slack,N,22645,张紧装置需要的张力,GB/T3811-2008,张紧装置张力=紧边张力-松边张力

75,张紧装置行程,S_tensioner,设计值,S_tensioner=0.5,m,0.5,张紧装置的最大行程,JB/T3926-2014,张紧装置行程推荐0.3-0.6m

76,张紧弹簧刚度,k_spring,计算值,k_spring=T_tensioner/S_tensioner,N/m,45290,张紧弹簧的刚度,GB/T2089-2009,弹簧刚度公式：k=F/S

77,张紧弹簧预紧力,T_preload,设计值,T_preload=T_slack,N,1955,张紧弹簧的预紧力,GB/T2089-2009,预紧力等于松边张力

78,张紧弹簧最大力,T_max_spring,计算值,T_max_spring=T_tensioner+T_preload,N,24600,张紧弹簧的最大受力,GB/T2089-2009,最大力=张紧力+预紧力

79,张紧弹簧许用力,T_allow_spring,选用值,T_allow_spring=30000,N,30000,张紧弹簧的许用受力,GB/T2089-2009,许用力大于最大受力

80,张紧弹簧验证,T_spring_verify,判断值,T_max_spring≤T_allow_spring,-,满足,弹簧最大受力≤许用受力，满足要求,GB/T2089-2009,弹簧受力需小于许用值

九、安全系数验证,,,,,,,,,

81,整机安全系数,S_total,计算值,S_total=F_allow*1000/(F_static*1.5),-,3.25,整机的安全系数，考虑1.5倍动载荷,GB/T3811-2008,整机安全系数=许用拉力/(静载荷*1.5)

82,整机安全系数验证,S_total_verify,判断值,S_total≥2.0,-,满足,整机安全系数≥2.0，满足要求,GB/T3811-2008,起重设备整机安全系数要求≥2.0

83,链轮安全系数,S_sprocket,计算值,S_sprocket=150000/(T_actual*2),-,111,链轮的安全系数,GB/T3811-2008,链轮许用转矩1500N·m

84,链轮安全系数验证,S_sprocket_verify,判断值,S_sprocket≥3.0,-,满足,链轮安全系数≥3.0，满足要求,GB/T3811-2008,链轮安全系数要求≥3.0

85,轴承安全系数,S_bearing,查表值,S_bearing=2.0,-,2,轴承的安全系数,GB/T4662-2012,滚动轴承安全系数2.0

86,轴承安全系数验证,S_bearing_verify,判断值,S_bearing≥1.5,-,满足,轴承安全系数≥1.5，满足要求,GB/T4662-2012,轴承安全系数要求≥1.5

87,地脚螺栓安全系数,S_bolt,计算值,S_bolt=40000/(F_total*0.2),-,8.13,地脚螺栓的安全系数,GB/T3098.1-2010,地脚螺栓许用拉力40kN

88,地脚螺栓安全系数验证,S_bolt_verify,判断值,S_bolt≥2.5,-,满足,地脚螺栓安全系数≥2.5，满足要求,GB/T3098.1-2010,地脚螺栓安全系数要求≥2.5

十、提升机结构尺寸计算,,,,,,,,,

89,提升机总高度,H_total,计算值,H_total=H+2*1.5,m,18,提升机的总高度，含上下链轮高度,JB/T3926-2014,总高度=提升高度+上下链轮高度

90,提升机宽度,W_total,设计值,W_total=0.6,m,0.6,提升机的宽度，料斗宽度0.5m,JB/T3926-2014,提升机宽度比料斗宽0.1m

91,提升机长度,L_total,设计值,L_total=1.2,m,1.2,提升机的长度，链轮中心距1.2m,JB/T3926-2014,提升机长度为链轮中心距

92,机壳壁厚,t_housing,设计值,t_housing=3,mm,3,提升机机壳壁厚，采用Q235钢板,JB/T3926-2014,机壳壁厚推荐2-4mm

93,机壳强度验算,σ_housing,计算值,σ_housing=(Q_hour*g*H/3600)/(W_total*t_housing*1e-3),MPa,0.14,机壳的应力计算,GB/T700-2006,机壳应力小于Q235钢许用应力

94,机壳强度验证,σ_housing_verify,判断值,σ_housing≤215,-,满足,机壳应力小于许用应力，满足要求,GB/T700-2006,Q235钢许用应力215MPa

95,进料口尺寸,D_feed,设计值,D_feed=0.4,m,0.4,进料口尺寸，料斗宽度0.5m,JB/T3926-2014,进料口尺寸略小于料斗宽度

96,出料口尺寸,D_discharge,设计值,D_discharge=0.5,m,0.5,出料口尺寸，料斗宽度0.5m,JB/T3926-2014,出料口尺寸等于料斗宽度

97,检修口尺寸,D_maintain,设计值,D_maintain=0.6*0.6,m²,0.36,检修口尺寸，方便人员进入,JB/T3926-2014,检修口尺寸0.6m*0.6m

十一、卸料条件验证,,,,,,,,,

98,卸料轨迹计算,trajectory,计算值,trajectory=v*sqrt(2*H_discharge/g),m,0.76,料斗卸料的水平轨迹长度,JB/T3926-2014,H_discharge为卸料高度0.3m

99,卸料轨迹验证,trajectory_verify,判断值,trajectory≤1.0,-,满足,卸料轨迹长度≤1.0m，符合出料口尺寸,JB/T3926-2014,出料口尺寸0.5m，轨迹长度满足要求

100,卸料速度验证,v_discharge_verify,判断值,v_discharge≤2