TH250斗式提升机毕业设计说明书论文.docx
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TH250斗式提升机毕业设计说明书论文
摘要
斗式提升机是一种常用的垂直输送设备,用于输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。
斗式提升机的结构特点是:
被运送物料装在承载构件料斗内,料斗连接在牵引件上,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,连续运动输送物料。
驱动装置与头轮相连,使斗式提升机获得动力并驱使运转。
本次设计主要针对TH250型斗式提升机的整体结构设计,驱动链轮的设计,电机、减速机、等主要零部件的选择及驱动轴的设计校核。
关键词:
斗式提升机;设计;驱动装置;牵引件
ABSTRACT
Thebucketelevatorisacommonverticaltransportationequipmentforthedeliveryofavarietyofbulkandfragmentsofmaterialssuchascement,sand,soil,coal,grain,andiswidelyusedinbuildingmaterials,electricity,metallurgy,mechanical,chemicalindustry,lightindustry,nonferrousmetals,grainandotherindustrialsectors.BucketElevatoristhestructuralcharacteristics:
thematerialsbeingtransportedtogetherwiththetractionofcarryingcomponentsofthehopper,thetractionaroundthedrumpieces,formingaclosedloopcontainingabranchofadeliveryofmaterialsandabranchofthenon-deliveryofmaterials,theMovementforconveyingmaterials.ThedesignofthemainTH250overallstructuraldesign,thedesignofthedrivepulley,theselectofmotor,reducer,beltandothermaincomponentsthedriveshaftdesignverification.
Keywords:
Bucketelevator;Chainwheel;drives;tractioncomponents
第一章绪论
1.1概述
斗式提升机是利用均匀固结于无端牵引构件上的一系列料斗,竖向提升物料的连续输送机械。
适用于垂直输送粉状、粒状、及小块状的磨吸性较小的散状物料,如粮食、煤、水泥、碎矿石等。
中国古代的高转筒车和提水的翻车,是现代斗式提升机和刮板输送机的皱形;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、电动机、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。
我国斗式提升机研究现状
国内斗式提升机的设计制造技术是50年代由前苏联引进的,直到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ZL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。
但是我国通用斗式提升机在使用中仍存在一些问题,例如,对于频繁更换物料品种的斗式提升机,如何快速清理机座存料和机内残存料;如何提高配套件(减速器、环链及联接环钩、链轮、牵引胶带、轴承座等)的性能和强度,等等。
技术水平与世界先进水平的差距也相当明显,例如在材料选择、制造工艺等方面尚达不到国外先进水平的技术要求;输送能力、提升高度等还相对落后。
国外采用钢绳芯输送带作为牵引构件,并采用小型斗式提升机对大型斗式提升机定量供料,使斗式提升机的输送能力高达2000t/h,提升高度达到350m;我国板链斗式提升机的发展相对较慢,而在国外尤其是日本、美国等国家制造的板链斗式提升机性能参数往往超过环链斗式提升机和胶带斗式提升机,提升高度可达90m,输送能力超过1500t/h,牵引构件使用寿命可达10年,应用范围很广。
1.3斗式提升机的发展趋势
纵观世界各国运输机的发展现状,对今后的动向可归纳如下:
1.大型化
由于石油、化工、冶炼、制造、食品、啤酒、饮料、烟草、医药、家电等地工程规模越来越大型化,所以运输机运输物品的重量也越来越大,如码头的集装箱专用输送机的超大型结构件达1000t,目前世界上运输机重量最大的是3000t的斗式输送机。
2.重视“三化”,逐步采用国际标准
所谓“三化”,是指运输机的标准化、系列化和通用化。
贯彻“三化”可以缩短设计周期,保证产品制造质量,便于管理和提高经济效益。
世界上许多国家,不仅重视产品的“三化”工作,而是非常注意采用国家标准。
有的国家甚至废除本国标准直接采用国际标准,其目的是为了促进商品的国际交流。
3.实现产品的机电一体化
机械产品需要更新换代。
在当今计算机、自控技术和数显技术大发展的年代里,更新换代的重要标志是实现产品的机电一体化。
在输送机械上应用计算机技术,可以提高作业性能。
4.人机工程学的应用
输送机械一般应用在沉重和繁忙的、环境比较差得场合。
为了减少人员的作业强度,保证持久旺盛的体力和注意力,应该根据人机工程学的理论,设计导动装置和人员辅助装置,改善振动与噪声的影响,防止废弃污染,使其符合健康规范的要求根据不同的输送要求、不同的输送产品,选择不同的最佳的工艺和运输设备,以使最少、最合理的投资,获得最佳的使用效果,使设备发挥最大的效率。
1.4斗式提升机的分类
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。
(一)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。
(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).其他型号斗式提升机
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。
表1-1TD、TH、TB型斗提机特征、型号表
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p<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p<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p<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、TD630
TH315、TH400、TH500、TH630、(TH800)(TH1000)
TB250、TB315、TB400、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/h
15~185m3/h
20~563m3/h
(二)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。
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60C,钢绳胶带允许物料温度达80C,耐热胶带允许物料温度达120C,环链、板链输送物料温度可达250C。
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。
(三)按卸料方式分类:
斗式提升机可分为:
离心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三种形式。
离心式卸料的斗速较快,适用于输送粉状、粒状、小块状等磨琢性小的物料;重力式卸料的斗速较慢,适用于输送块状的,比重较大的,磨琢性大的物料,如石灰石、熟料等。
1.5斗式提升机的装载和卸载
斗式提升机的装载方式有三种,即注入式装载(见图1-1)、挖取式装载(见图1-2)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。
图1-1注入式装载图1-2挖取式装载
卸载方式有离心式、重力式及混合式三种。
(1)离心式卸料(见图1-3)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。
(2)重力式卸料(见图1-4)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—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。
(3)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—范围,常用链条做牵引构件。
图1-3离心式卸料图1-4重力式卸料
斗式提升机的工作原理及特点
.1斗式提升机的工作原理
斗式提升机是通过紧固在牵引件上的许多漏斗,并环绕在上部头轮和下部尾轮之间,构成了闭合轮廓;驱动装置与头轮轴相连,是斗式提升机的动力部分,可以使头轮轴转动;张紧装置一般和下部尾轮相连,使牵引件获得必要的初张力,以维持牵引件正常运转。
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安装在全封闭的机壳之内。
.2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15-800m3/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。
斗式提升机的主要部件
斗式提升机的主要部件有:
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。
1.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。
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。
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。
图1-5环链斗式提升机的构造
1—环链;2—料斗;3—机壳头部;4—驱动装置;
5—中间段;6—检视口(座板);7—下部机座;
8—张紧装置;
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35~40mm。
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斗式提升机的原理:
如图1-5,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。
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机壳之内。
斗式提升机的改进
斗式提升机作为一种应用极为广泛的垂直输送设备,已经广泛应用于粮食、饲料及种子加工业。
但是在使用中也出现了一些问题,为使其工作性能和可靠性增强,对其进行了改进。
1.在斗式提升机头部和底部应设有吸风管和通风口,以保证斗式提升机在卸料和进料过程中不会形成负压和粉尘外溢。
一台制作精良的输送设备,它的密封必须可靠。
但良好的密封在物料卸料和进料过程中就必然会产生压力差,造成进料和卸料困难。
通风口使斗式提升机内部压力与外界压力基本相等。
适当的吸风避免粉尘从通风处溢出,避免浪费和清洁环境。
2.在斗式提升机的机头部装有防逆转装置。
在斗式提升机工作中动力突然中断时,反转对于斗式提升机是很危险的。
斗式提升机在提升过程中,其一侧是盛满物料的上行料斗,另一侧是卸完物料的下行空料斗。
动力中断后,斗式提升机由于重力作用必发生逆转。
物料随着料斗的反转被卸到斗式提升机的底部,直至堆满后卡住料斗。
由于反转是一个加速的运动,而后又被突然卡住,很容易扯掉料斗,使皮带损坏,甚至断裂。
另外斗式提升机底部堆满物料,也使斗式提升机无法启动。
防逆转可采用棘轮机构。
3.设置防滑主动轮。
在斗式提升机的主动轮表面铆接或粘接防滑、抗(耐)磨橡胶布,能有效提高主动轮与皮带间的摩擦系数,防止皮带打滑,提高提升效率。
如果主动轮表而过于光滑,就需过分张紧皮带,来保证提升机的正常工作,皮带就会受到过大的张紧力而降低皮带的使用寿命。
4.加装转速监控装置。
在斗式提升机的被动轮部分装备速度传感器,传感器产生电压或电流信号,通过仪表可设定最高和最低转速。
当斗式提升机的转速超出了这个范围,经过一段延时,如果转速依然超出范围就报警,并断开空气开关,有效地保护斗式提升机的正常工作。
5.采用质量优良的皮带。
事实证明,选购质量上乘的皮带,不但能提高生产效率,而且还可以大大降低斗式提升机的事故率。
千万不能图一时经济,而造成不应有的损失。
6.斗式提升机的调整皮带装置在工作调整后。
应对螺栓进行保护,做好防锈和防尘。
斗式提升机底部设有多个检视窗,这样可以方便地进行斗式提升机的皮带调整,而且可以更好的监视斗式提升机的工作情况。
7.设置挡料板。
在斗式提升机上部卸料处装设挡料板,可有效防止物料倒流而流回提升机底部。
挡料板用橡胶等耐磨又有一定韧性的橡胶的材料制成。
挡料板与料斗间的距离应为15mm左右。
8.注意料斗的间距不能过大也不能过小。
要根据斗式提升机的实际工作能力和电动机功率合理调整料斗间距的大小。
第二章设计方案的拟定
2.1使用要求
表2-1
输送物料
物料堆积密度
物料温度
物料形状
输送量
提升高度
工作时间
石灰
1t/m3
≤250℃
粉状
20t/h
25m
16h/天
2.2拟定方案
方案一、
驱动装置采用电动机——皮带,皮带——皮带式二级皮带减速(见图2-1),采用掏取式喂料,物料升到顶端在重力作用下自行卸料。
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动机不被烧毁。
图2-1图2-2
方案二、
驱动装置采用电动机、皮带、减速器(见图2-2),采用掏取式喂料,物料升到顶端在重力作用下自行卸料。
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,可避免打滑或脱链,同时在料斗遇阻时有一定的容让性能够有效地保护运动部件。
经过两个方案的比较,方案一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,所以采用方案二的设计。
选用环链式TH250型号斗式提升机方案:
表2-2
型号
最大提升高度(m)
输送量
(t/h)
斗距(mm)
电动机功率(kw)
TH250
25
≥20
450
4-11
其他参数:
φ=0.75(φ为装载系数)
ν=1.2m/s(物料运输速度)
第三章提升机主要参数确定及主要结构计
3.1提升机功率的确定
本次设计TH250型斗式提升机,主要参数有功率、提升能力、料斗宽度、料斗容积、料斗间距。
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:
(kW)
式中P0——轴功率,kW;
Q——斗提机的输送量,T/h;
C——斗提机上、下轴高度,m;
G——重力加速度m/s2;
PS,PL——附加功率,kW,见表3-1(文献[1]表14-18)
附加功率
TH160
TH200
TH250
TH315
TH400
TH500
TH630
TH800
TH1000
TH1250
PS,kW
2
2
2
3
3
4
4
5
5
6
PL,kW
6
表3-1省换功率PS、PL
由此次TH250斗式提升机的使用要求可知:
Q=20t/h;提升高度H=25m;重力加速度g=10m/s2。
查文献[1]图14-7和表14-17,得C=25.95m.
将数据代入公式计算可得:
=
kW
则电动机的功率为:
(kW)
其中:
Pd—电动机的功率(Kw);
P0—传动轴功率(Kw);
η—总机械效率。
总机械效率η=η1·η2···ηn.查阅文献[2]联轴器、带传动、齿轮传动等章节,得:
η1:
电动机与小带轮联轴器效率
η2:
V带传动效率
η3:
带轮槽摩擦传动效率
η4:
高速级联轴器效率0.99(弹性柱销联轴器)
η5:
I轴轴承效率(深沟球轴承,一对,稀油润滑)
η6:
高速级齿轮啮合效率
η7:
II轴轴承效率(深沟球轴承,一对,稀油润滑)
η8:
低速级齿轮啮合效率0.97
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