TH315斗式提升机说明书.doc

TH315斗式提升机结构设计
绪论

斗式提升机是连续垂直或大倾角提升粉状物料的输送机械，具有结构简单、能耗低、维护方便、体积小、占地面积少、封闭输送对环境污染小、布置灵活及适应性强等特点。在港口主要用于散货码头筒仓系统内，也可用于其他输送环节的散料垂直提升。
国内斗提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 型和钩头链式斗提机的设计等工作, 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, 一些大型及重点工程项目引进了一定数量的斗提机, 从而促进了国内斗提机技术的发展。有关斗提机的部颁标准JB3926—85 及按此标准设计的TD、TH 及TB 系列斗提机的相继问世, 使我国斗提机技术水平向前迈了一大步, 但与国际先进水平相比仍存在相当大的差距, 尤其是板链式斗提机存在的差距更大一些。
目前国内生产的带斗式提升机的输送量可达1543。换链斗式提升机的最大输送量可达1134。斗式提升机用于垂直或倾斜时输送粉状、颗粒状及小块状物料。斗式提升机的优点是：横断面上的外形尺寸较小，可使输送系统布置紧凑，提升高度达，有良好的密封性等；缺点是：对过载的敏感性打，料斗和牵引构件易损坏。而且其提升物料的高度可达80m（如TDG型），一般常用范围小于40m。大多数时候采用垂直式斗式提升机，当垂直式不能满足特殊工艺要求时，才采用倾斜式提升机。由于倾斜式斗式提升机的牵引构件在垂度过大时需增设支承牵引构件的装置，而使结构复杂，因此很少采用倾斜式斗提机。
在现代的工农业生产中，机械化程度，决定了生产效率和经济效益。斗式提升机的应用，提高了机械化程度，降低了劳动强度，取得了良好的经济效益和社会效益，促进了生产力的迅速发展，节约的人类在工作中所需的人力、物力和时间等等；也在一定程度上保证的生产安全，提高经济效益。

一 斗式提升机课题介绍及方案选择

（一） 斗式提升机的发展状况

提升机，是通过改变势能进行运输的大型机械设备，如矿井提升机、过坝提升机等。适用于低处往高处提升，供应物料通过振动台投入料斗后机器自动连续运转向上运送。而斗式提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长显著优点，极其适于输送粉状，粒状及小块状的无磨琢性及磨琢性小的物料，如：煤、水泥、石块、砂、粘土、矿石等，由于提升机的牵引机构是环行链条，因此允许输送温度温度不超过250 ℃的材料，结构比较简单，能在垂直方向或倾角较小范围内运输物料而横断面尺寸小，占地面积小，能在全封闭罩壳内运行工作，不扬灰尘，避免污染环境，必要时还可以把斗式提升机底部插入料堆中自行取料，也有一些缺点，例如过载的敏感性大，必须均匀给料，料斗和牵引构件较易破坏。机内较易形成粉尘爆炸的条件，斗和皮带容易磨损，被输送的物料受到一定的限制，只适宜输送粉末和中小块状的物体。一般类型的提升机输送高度可达40米，TG型最高可达80米。
斗式提升机是一种被普通采用的垂直输送设备, 用于运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。斗式提升机可以提升的高度位5～30米，一般常用范围为12～20米，输送能力在30t/h以下。一般情况下都采用垂直斗式提升机，当垂直斗式提升机不能满足工艺要求时，才采用倾斜式斗式提升机。由于倾斜式斗式提升机的牵引构件在垂度过大时需增设支承牵引构件的装置，而使结构变的复杂。因此，一般很少采用倾斜式斗式提升机。直到近来，斗式提升机的大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。
目前，我国生产的通用斗式提升机，驱动链轮大都是槽形轮，靠摩擦带传动。尤其原HL型提升机的传动链轮和拉紧链轮均为整体式，一旦链轮磨损，整只链轮全部报废，不但维修时间长，费用高，而且造成很大浪费。国内引进的高效斗提机和芜湖起重运输机器厂等企业90 年代初研制开发的THG 型高效斗提机使圆环链式和胶带式斗提机的技术水平达到或接近国际先进水平, 但由于配套件等方面存在的一些问题, 使斗提机的设计先进性能不能充分发挥, 也制约了斗提机技术水平的进一步提高,
现在各厂对单机生产能力要求越来越高，以往的斗式提升机因设计问题已渐渐满足不了生产的要求．加上维修，更换等一系列的麻烦，已严重影响到其使用，因而对现有老式提升机(特别是其驱动装置、拉紧装置)进行改进已势在必行。

（二）斗式提升机分类

1、按牵引方式
斗提机按牵引形式主要分为胶带式、圆环链式和板链式等几种。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、板链输送物料的温度可达250°C。斗提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型带式斗提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环链斗提机采用混合式或重力式卸料用于输送堆和密度小于1．5t／m3的粉状、粒状物料。

2、按卸载方式
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。
（1）离心式卸料：由于离心力大于重力，所以料斗内的物料向料斗的外边缘移动并从外边缘抛出料斗，这种卸料方式即为离心式卸料。离心式卸料适用于输送干燥和流动性好的粉末状、小颗粒状物料，料斗的运行速度较高，一般取v=1m/s～3.5m/s，可以选用深形斗或组合形料斗。
（2）重力式卸料：由于重力大于离心力，所以料斗内的物料向料斗的内边缘移动并向下卸出料斗，这种卸料方式即为重力式卸料。重力式卸料适用于输送堆积密度较大、磨琢性大的物料，料斗的运行速度较低，一般取v=0.4m/s～0.8m/s，可以采用深形斗或密集布置的角形斗。
（3）混合式卸料：料斗内的物料部分按重力式卸料，部分按离心式卸料，物料从料斗中的整个物料表面倾卸倒出，。混合式卸料方式适用于输送潮湿、流动性差的粉末或小颗粒物料。料斗的运行速度为中速，一般取v=0.6m/s～1.5m/s，可以采用浅形料斗。为了便于物料卸空，对于采用料斗侧壁和链条相连的链斗式提升机，可以在提升机头部设置改向链轮，使物料在重力作用下卸空。

图1.1 a)重力式；b) 离心式；c)混合式

表1.1 卸料特性表

下图是几种不同卸料方式的卸载情况。其中图a）和图b）为离心式卸料，图a）的极距h与传动轮半径之比为0.23，图b）的极距h与传动轮半径之比为0.72.从图a）和图b）两图可以看出，料斗开始作回转运动时并没有立即抛料，转过15°～20°时开始有物料抛出。物料从料斗的外边缘被抛出时很分散的。图c）为混合式与重力式卸料的过渡形式，其被距与外接圆半径之比为1，其特点是接近重力式卸料。图d）为重力式卸料，其极距h与外接圆半径之比为2.其卸料特点是物料在绕过传动轮最高点以后才比较集中地从料斗中卸出。

图1.2 a）离心式；b）离心式；c）混合式；d）重力式

3、按装载方式
将物料装入斗式提升机料斗的方法有挖取发和装入法两种。采取哪种装料方法主要取决于物料的物理特性。
1）挖取法：料斗在牵引构件的牵引下，从料堆中直接挖取物料。当输送粉状或小颗粒状松散物料时，由于挖取阻力小，可采用挖取法。用该法装料的斗式提升机进料口的高度比较低，装料时，料斗埋入物料层越深，装料越满，消耗的动力也越多。为了防止斗式提升机过载，料斗的埋入深度不宜过大，一般物料面高度应低于拉紧轮中心。采用挖取法装料的斗式提升机的进料口可设置在有载分支侧或无载分支侧，工艺布置比较灵活。

图1.3 挖取法装料

2）装入法：物料经过斗式提升机的进料口直接流入料斗的方法称为装入法。当输送粒度较大，磨琢性打的物料时，应采用装入法装料。采用装入法装料的斗式提升机的进料口较高，料斗布置较密，进料口必须设置在有载分支侧，料斗的运行速度不宜过高，以减小物料与料斗的相对速度，由于进料口较高，延长了装料区段长度和时间，料斗的充填率亦能得到良好的保证，同时可减少物料掉入提升机底部而引起的运行阻力。

图1.4 装入法装料

（三）斗式提升机构造形式和主要性能

斗式提升机的承载构件为料斗。钢质冲压和焊接制造而成的料斗因强度高、耐热性好英勇最为广泛。用工程塑料制成的料斗具有质量小，碰撞不易产生火花等特点，适用于琢磨性小，流动性好的松散轻质物料。
料斗的结构形式与斗式提升机的装料方式、料斗的运行速度、卸料方式和所运物料的物理特性等有着密切的关系。常用的料斗有四种形式：浅形斗、深形斗、角形斗和组合形斗。下图为四种常用料斗的横断截面图。

图1.5 料斗的形式
a）浅形斗；b）深形斗；c）角形斗；d）组合形斗

1、浅形斗：浅形斗的特点是料斗的有效容积小，装载的物料少，但物料比较容易卸空。适用于输送比较潮湿或粘性大的物料。
2、深形斗：深形斗的特点是料斗的有效容积大，装载的物料多，物料不易卸空。适用于输送干燥松散的物料。
3、角形斗：角形斗是一种结构和功能都比较特殊的料斗。在牵引勾结上呈密集布置，料斗的两侧壁与前壁在卸料时将构成后一个料斗所卸出物料的导料槽。角形斗的运行速度比较低，适用于输送堆积密度大的块状物料和脆性物料。
4、组合形斗：组合形斗由浅斗区和深斗区两部分组成，其特点是装载的物料较多，可以告诉运行，适用于输送松散，流动性好的粮食或其他粉粒物料。
牵引构件为胶带或链条。料斗以一定间隔固定在牵引构件上。牵引构件绕过提升机头部和底部的滚筒或链轮，构成具有上升的有载分支和下降的无载分支的闭合环形系统。设置在提升机头部的驱动装置经头部转动滚筒或链轮将动力传给牵引构件和料斗。物料经设置在提升机底部的进料口进入提升机料斗，料斗将物料提升到头部并在头部将物料卸出，离开料斗的物料经设置在提升机头部的卸料口卸出。
斗式提升机从结构外形上可分为单筒体式和双筒体式，如图1.6。

图1.6 提升机形式
a）单筒体式；b）双筒体式

对于滚筒直径较小，或料斗运行速度较低的斗式提升机，可以把有载分支和无载分支封闭在一个较大的罩壳内，这种结构简单，造价较低。当滚筒直径较大，或料斗运行速度较高时，应采用双筒体结构，以避免由于两个分支双向高速运动引起粉尘涡流现象。以胶带作为牵引构件的斗式提升机称为带斗式提升机，其型号代号为D；以链条作为牵引构件的斗式提升机称为链斗式提升机，其型号代号为L。采用片式链（板式链）的提升机型号代号为PL；采用环形链的提升机型号代号为HL；采用铸造链的提升机型号代号为ZL。
国产TD型带斗式提升机和TH型换链斗式提升机分别为D型带斗式提升机和HL型换链斗式提升机的更新换代产品，它们的主要性能参数采用了国际标准或国外先进标准的规定值，其主要特点是：增加了产品规格，提高了料斗的运行速度，提高了输送能力，加大了提升高度，从而扩大了使用范围。
斗式提升机的主参数以料斗宽度表示。斗宽系列为：100,160,250,315,400,500,630,800,1000mm等。
各类标准斗式提升机主要性能见表1.2～表1.4。

表1.2 标准斗式提升机主要性能表

表1.3 GTD型斗式提升机主要技术参数表

注：表中数据按下列条件计算：a、物料堆积密度=1；b、充填系数=0.75；

表1.4 环链式高效斗式提升机主要技术参数

（四）方案比较及选择

1、设计要求
料斗形式Zh，输送量35 ，斗距a=512mm，料斗运行速度1.4 。链轮直径=630mm，圆钢直径x节距18x64mm。

2、方案比较
1）TD型斗式提升机
是基于D型斗式提升机研制的新产品，与D型相比，具有规格多输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长等显著优点。其主要技术性能及参数符合JB3926-85<<垂直斗式提升机>>(该标准等效，参照了国际标准和国外先进标准）
本提升机具有以下特点：
①输送量大，相同斗宽的TD型与D型相比，输送量增大近一倍：
②牵引件采用高强度橡胶输送带具有较高的抗拉强度，使用寿命长。
③整机结构简单、安装方便、便于调整、维修和保养。
④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。
本提升机为离心式或混合方式卸料，掏取式装料，适用输送堆积密度不大于1.5的粉状、粒状、小块状的低磨琢性物料，物料的温度不得超过60℃。
2）TH系列斗式提升机
适用于输送粉状、粒状及小块状的无磨琢及磨琢性小的物料。TH型式一种圆环链斗式提升机，采用混合式或重力式卸料，挖取装料。适用于输送堆积密度小于1.5的粉状、粒状、小块状的低磨琢性物料，物料温度在250℃一下。
TH系列斗式提升机主要特点：
①维护方便，寿命长。机壳钢板加厚、刚性好。
②输送物料的温度最高可达250℃，提升运行平稳可靠，噪音小，维护方便。
③中节机壳具有单通道和双通道两种形式，改进机型的提升机输送量比普通机型提高30%以上。
④提升机环链采用低合金钢锻造，并经渗碳淬火处理，具有极高的抗拉强度和耐磨性能。

3、方案确定
按照设计要求中的各项参数初步确定为以上两种方案，相比较TD型和TH型斗式提升机，发现TH型斗式提升机相对来看维护方便，机壳钢板加厚，刚性强度好于TD型斗式提升机，运行平稳可靠，噪音小，输送物料的温度最高可达250℃，且由于TH型斗式提升机中节机壳具有单通道和双通道两种形式，所以改进机型的提升机输送量比普通机型提高30%以上；最后提升机环链采用低合金钢锻造，并经渗碳淬火处理，具有极高的抗拉强度和耐磨性能。
不但大大的缩短了工作人员在机器检查、维修方面的工作周期，而且由于其工作噪音小、运行平稳等优点，提高了人员及工作安全系数；还可以对TH型提升机进行适当改进用以增加输送量。
最终方案确定选择设计TH315型斗式提升机，选用双链式中深料斗，采用混合式或重力式卸料，挖取装料。查手册，根据TH315型斗式提升机结构参数要求选择斗提机上、下轴间高度=9020mm。

二 斗式提升机参数设计

假设输送物料为波兰水泥，则=1.2 t/，由设计要求及以上论述可知：斗提机上、下轴间高度=9020mm，料斗形式Zh，输送量35 /h，斗距a=512mm，料斗运行速度v=1.4m/s。链轮直径=630mm，圆钢直径x节距=18x64。

（一）输送量

··························································(1)
式中：Q—输送量，t/h；
—料斗容积，查表2.3；
a— 料斗间距，m；
—物料的堆积密度，t/
v—料斗的运行速度，m/s；
—料斗的充填系数，见表2.1。
= =42 （t/h）

表2.1料斗的充填系数

（二）料斗的计算

在斗提机选型设计时，可根据不同规格、型号斗提机的特性表，查到斗提机的输送量、料斗容量及料斗间距，所以不需要进行料斗的计算。
表2.2至表2.4是机械部颁布的用于TD型、TH型主要尺寸参数。

表2.2 带斗主参数

表2.3 环链斗主参数

表2.4 板链斗主参数

（三）传动轮直径

1、带斗式提升机
为了保证胶带有一定的寿命，传动滚筒的直径D应满足下式：
D≥125z·······························································（2）
式中：D—传动滚筒直径，mm；
z—胶带带芯层数。
为了减小胶带跑偏，对于光面传动滚筒，可以采用鼓形结构。其鼓形度按下式计算：
·······················································（3）
式中：D—滚筒中部直径，mm；
—滚筒两端直径，mm；
L—滚筒长度，mm。
表9为机械部颁布标准中TD型带斗式提升机的主要参数。

表2.5 传动滚筒参数

2、链斗式提升机
链斗式提升机传动链轮直径的大小与料斗卸料方式有光，同时还与链条的冲击载荷有关。一般链轮的齿数取z=16～20，不宜过小，只有在链数很低时，才可以取z＜16。传动链轮的节圆直径按下式计算：
·····························································（4）
式中：—传动链轮节圆直径，mm；
t—链条节距，mm；
z—链轮齿数。
由上式可以得出链条齿数z == ≈31。可知齿数偏大，速度越低，由于本次设计选择的是重力式卸载方式，所以要求链条速度偏低，齿数z=31亦比较合适。

（四）各点张力的计算（见参考文献2）

图中1,2,3和4各点的张力分别用，，和来表示。点1处的张力最小，即初张力，根据斗宽可以查得；点3处的张力最大。
为了确定提升机轮廓的所有其他各点的张力，可以利用一下的通用计算法进行计算。首先按运行方向逐点进行计算。牵引带轮廓上每一点张力等于前一点张力与这一点之间区段上的阻力（或张力）之和。

图2.1 提升机各点 张力的计算示意

=++=（1.05～1.07）+··································（5）
式中：—尾轮阻力，=（0.05～0.07），N；
—由物料运动产生的张力，=，N。
=1.05×1500+=1575.83（N）

=+=+（q+）H···············································（6）
式中：—提升区段的张力增加值，=(q+)H，N；
q—物料线载荷，q= ，N/m；
—每米长度的牵引带质量，≈Q，kg；
H—提升高度，m；
—系数，由表2.6查取。
=1575.83+（81.67+42）×10.77=2907.7559（N）

=+=+H····················································（7）
=1500+42×10.77=1952.34（N）

通过驱动滚筒时的阻力
=（0.03～0.05）（+）·············································（8）
=0.05×（2907.7559+1952.34）=243.0048（N）

（五）驱动轴上的圆周力的计算

驱动轴上的圆周力的计算公式为
=-+=-+（0.03～0.05）（-）·····························（9）
=2907.7559-1952.34+0.05×（2907.7559-1952.34）=1003.1867（N）

斗式提升机在稳定运行状态下，牵引带最大静张力的经验公式为
=1.15H（q+）···················································(10)
式中：—阻力系数，由表2.6查取。
=1.15×10.77×（81.67+1.5×42）=1791.767（N）

表2.6 系数，，的值

（六）驱动功率计算

1、轴功率的近似计算
=（1.15+v）（kW）
式中：，—按表2.6选取。
由=1.00，=1.30。=（kW）≈3.6606（kW）

2、电动机功率计算
P=（kW）
式中：—减速器传动效率，=0.94～0.95；
—V带或开式齿轮传动效率。对V带传动取=0.96，对链传动取=0.93；
—功率备用系数。与提升高度H有关，H<10m时，=1.45；10<H<20m时，=1.25；H>20m时，=1.15。
=0.95，=0.93，=1.25。
P= （kW）≈5.1791（kW）

三、驱动装置选型

由于提升机驱动功率的设计计算一直以来争议不断，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。在查阅大量关于斗式提升机设计方面的资料后，结合本次设计要求对驱动装置选型。
本提升机驱动装置为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的：
（kW）
式中: —传动轴驱动功率，kW；
—斗提机输送量，t/h；
—斗提机上、下轴间高度，m；
—重力加速度，；
、—附加功率，kW，见表3.1.

表3.1 省换功率 、

根据设计要求=3 kW，=0.5kW，由此求出传动轴驱动功率
= +3+0.5（kW）=4.5313 kW。
= （kW）··························································（11）
式中：—总功率，大约0.8；
—电动机功率，kW。
按上式求出电动机功率 = （kW）=5.1288 kW，由表3.2查得相应的驱动装置型号、制法。

表3.2 YY型驱动装置技术规范及相关尺寸

注：表中右装传动装置，减速器装配像是为Ⅰ（S）或Ⅰ（N），左装传动装置，减速器装配型式为Ⅱ（N）或Ⅱ（S）。

电动机的类型和结构形式应根据电源种类(直流或交流)、工作条件(环境、温度等)、工作时间的长短(连续或间歇)及载荷的性质、大小、起动性能和过载情况等条件来选择.工业上一般采用三相交流电动机。Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点，故其应用最广。当转动惯量和启动力矩较小时，可选用Y系列三相交流异步电动机.在经常启动、制动和反转、间歇或短时工作的场合(如起重机械和冶金设备等)，要求电动机的转动惯量小和过载能力大，因此，按已知工作要求和条件选用电机，选择电机时，考虑电机的启动电流，重载情况下可能电机功率选择偏大，所以选择Y132M-4电机，配套选择ZLY140-20减速机。

四、驱动轴设计及附件的选择

（一）轴的结构设计

1、初步计算轴的直径
根据轴的承载情况，选择扭转强度计算法来计算轴的直径。
=··························································（12）
式中：A—系数，此处取120；
P—电动机功率，kW；
n—轴的转速，r/min。
相关数据代入式（12）可得
==65.2mm··············································（13）
因为轴端装联轴器需要开键槽，会消弱轴的强度，故将轴径增加4%～5%，取轴的直径为70mm。

2、各轴段直径的确定

图4.1

如上图所示，轴段①与减速机空心输出轴套装配，并且在接近轴段②处装有毛毡弥封圈，故直径=70mm。轴段②和轴段⑧上安装轴承，现暂取轴承型号为2218，其内径d=90mm，外径D=mm，宽度B=mm，故轴段②的直径==90mm。轴段③和轴段⑦的直径为轴承的安装尺寸，查有关手册，取==105mm。轴段④和轴段⑥上安装驱动链轮，考虑到轴段④和轴段⑥中间的界面承受弯矩最大，故在直径上有所增加，现暂定==110mm。轴段⑤考虑链轮的安装拆卸，直径=135mm。

3、各轴段长度的确定
轴段①与减速机空心输出轴套装配，其长度主要决定减速机和头部壳体之间的安装尺寸，同时还要保证与减速机相配合的部分由足够的长度，从手册中查知减速机的相关安装尺寸要求，现暂取=140mm。轴段②与轴段⑧上安装轴承，其长度取决于轴承的安装尺寸，故取= =117mm。轴段③和轴段⑦的长度主要根据两轴承之间的距离和滚筒在轴向上的安装尺寸来定。考虑到其轴向上密封板、壳体法兰和轴承座等占据的位置，暂取两轴承轴向上的中心距离为596mm，则可以暂取= =168.5mm。轴段④、轴段⑤以及轴段⑥的长度要和驱动链轮一并设计，现暂定==115mm，=85mm，驱动轴总长为1026mm。

4、轴的材料及热处理
斗式提升机驱动轴主要承受高扭矩，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。

5、轴上零件的固定
考虑到轴段①、轴段④和轴段⑥处键传递较大的转矩，故轴段①与联轴器的配合选用k6；轴段④和轴段⑥与驱动链轮的配合也选用k6；轴段②、轴段⑧与轴承内圈配合选用r6。与减速机和驱动链轮的联结均采用A型普通平键，分别为键20×125GB1096-2003及键28×110GB1096-2003。

6、轴上倒角及圆角
轴端倒角2×45°，安装链轮的轴段倒角为2.5×45°，倒圆角为R2mm，为方便加工，其他轴肩圆角半径均取为0.6mm。

（二）轴的强度校核计算

1、轴的受力分析及弯扭矩
下图所示

图4.2
2、计算支承反力
由于轴在水平面上不受力，所以
==0··························································（14）
在竖直面上
+=++=2050+25×10×36×2+2000=22.05×N················（15）
式中：—同一时刻提升机上斗中物料重量；
—环链预紧力（平均每米长度牵引构件重量，25kg/m）；
—牵引构件重量（2000N）。
===kN=11.025 kN···································（16）
=·=11.025××350N·mm=3858750 N·mm·························（17）
T=9549×× N·mm=1530288 N·mm···································（18）

3、按弯扭合成强度条件计算如下
很显然b-b截面为危险截面。
由于弯曲应力为对称循环，扭转切应力τ为静应力，则
α===0.667··················································（19）
===48.2MPa<=180 MPa········（20）
所以b-b截面左侧安全，显然b-b截面右侧也是安全的。

4、安全系数校核
弯曲应力
====39.3 MPa （21）

应力幅
==39.3 MPa
平均应力
=0 MPa
切应力
= = MPa=7.8 MPa·····································(22)
= = = MPa=3.9 MPa·········································(23)
安全系数
= = =2.54························（24）
= = =16.58·······················（25）
= = =2.51·····································（26）
许用安全系数[s]=1.3～1.5，显然>[s]，故b-b剖面安全。
以上计算表明，轴的弯扭合成强度和疲劳强度是足够的。

（三）轴承选用

1、轴承的选型
考虑驱动轴在收到较大弯矩作用下会产生弯曲变形，且不易与减速机严格保证同心，故选用承载能力大并有自动调心功能的调心球轴承2218。其基本参数见表13。

图4.3 调心球轴承

表4.1 轴承2218基本参数
基本尺寸/mm
额定载荷/kN
d
D
B

90
160
40
70
28.5

2、工作情况分析及寿命计算
提升机驱动轴轴承主要承受径向载荷，轴向载荷很小并可以忽略中等冲击。其当量动载荷为：
= =1.5×11.025kN=16.54 kN·····································（27）
式中：—载荷系数，中等冲击取1.2～1.8。
其寿命为：
===26121·······························（28）
式中：—轴承的寿命指数，滚子轴承=10/3。
因为计算出来可靠程度一般为90%，故驱动轴轴承的工作寿命为29023小时。

（四）驱动链轮键的设计校核

由驱动链轮轴的直径d为110mm，应取键的宽b=28mm，高度h=10mm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，查手册可知=110 MPa, =90 MPa，键连接工作面的强度校核如下：
===37.3MPa<································（29）
===6.7 MPa<··································（30）
式中：—传递的转矩，N·mm；
d—轴的直径，mm；
—键的工作长度，A型（mm），=L-b（mm），b为键的宽度。

（五）联轴器的选择

由于弹性柱销联轴器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，使用工作温度为-20℃到+70℃，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及升级上部主轴之间的连接设备。

图4.4 LX型弹性柱销联轴器

查手册得知型号为的公称扭矩=3150 N·mm，许用转速为3450r/min，而本次设计所需的扭矩=1530 N·mm,转速为48 r/min，故所选的联轴器LX5完全满足要求。
由轴的直径d为70mm，查手册应取键的宽度b=20mm，高度h=12mm的普通平键，键的材料应选用45钢，由于键所受载荷性质为轻微冲击，=110 MPa, =90 MPa，键连接的工作面的强度校核如下：
===34.7 MPa<································（31）
===10.4 MPa<·································（32）
式中：—传递的转矩，N·mm；
d—轴的直径，mm；
—键的工作长度，A型（mm），=L-b（mm），b为键的宽度。

（六）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。同时考虑到链条的价格，应使链轮的硬度略低于链条的硬度。
TH315的轴上的扭矩通过键槽传递给两个链轮，链条由轮缘和轮体两部分组成。轮体有HT200铸造而成，轮缘由ZG45铸造而成，要求铸件不得有气孔、缩孔及裂纹等，以保证链轮工作正常所需要的强度。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4.5 驱动链轮装置

五 斗式提升机主要结构设计

（一）头部罩壳的选材及连接

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63×63×6的热轧等边角钢。同样的道理，侧板与罩壳的焊接要求比较高，故采用K型坡口，且焊接时要防止出现虚焊现象。

图5.1 提升机头部示意图

（二）中部区段的设计选材

由于本设计中的提升机高度在十米以上，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63×63×6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，具体结构如下图所示。

图5.2 中部区段

（三）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型料斗参数尺寸，设计的畚斗的形状如下图所示，料斗容量3.75L，对比同类型的斗式提升机环链选择相关参数可知，与料斗配套使用的铸造圆环链条直径x节距18x64（mm），单条破断强度≥320KN，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，符合TM36-8《矿用高强度圆环链》标准。

图5.3 料斗与环链

（四）逆止器的设计

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畚斗，另一侧是卸完物料的下行空畚斗。动力中断后，斗式提升机由于重力作用必发生逆转。物料随着畚斗的反转被卸到斗式提升机的底部，直至堆满后卡住畚斗。由于反转是一个加速的运动，而后又被突然卡住，很容易扯掉畚斗，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。

图5.4 逆止器示意图

六 斗式提升机的问题探讨及安全操作与维护保养

（一）斗式提升机常见故障及处理方法

1、料斗带跑偏
1）头轮和底轮传动轴安装不正头轮和底轮传动轴安装不正主要体现在以下几个方面：一是头轮和底轮的传动轴在同一垂直平面内且不平行；二是两传动轴都安装在水平位置且不在同一垂直平面内；三是两传动轴平行，在同一垂直平面内且不水平。这时，料斗带跑偏，易引起料斗与机筒的撞击、料斗带的撕裂。应立即停机，排除故障。做到头轮和底轮的传动轴安装在同一垂直平面内，而且都在水平位置上，整机中心线在1000mm高度上垂直偏差不超过2mm，积累偏差不超过8mm。