TH400斗式提升机的毕业设计.doc

浙江林学院工程学院本科生毕业设计（论文）

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TH400斗式提升机的设计
摘要：本文在满足具有除尘除臭功能的冷凝吸附一体化设备吸附剂运送功能的前提下，分析了现有斗式提升机优缺点，设计了一套适合吸附剂运送的，安全，稳定，生产效率高的斗式提升机，介绍了该设备的结构、原理及性能特点。
关键词：斗式提升机；链式
Abstract：This paper satisfiedof transport function of having deodorizes function equipment ,In the analysis of existing bucket elevator on the basis of advantages and disadvantages，The research developed a set of bucket elevator that is safety，stabilize and efficient，Introduced this system structure，the principle and the Performance characteristics.
Keyword：Bucket elevator, Chain

目 录
1 绪论 1
1.1 斗式提升机发展的历史背景 1
1.2 国内外研究现状和发展趋势 2
1.3 斗式提升机的设计原理 4
1.4 课题的研究内容及目的 5
2 设计方案拟定 6
2.1 设计的思路和目的 6
2.2 总体方案的构思和拟定 6
3 设计方案的实现 7
3.1 提升机总体方案的设计 7
3.2 输送机构的工作机理 8
3.3 主要零部件的设计 9
3.3.1 料斗与环链的设计 9
3.3.2 下部驱动装置的设计 10
4 机构的运动分析 14
4.1 轴的选择计算 14
4.2 带轮的选择设计 15
5 设计总结 19
致 谢 20
参考文献 21
附　　录 22
附录一 AUTO-CAD绘图工程图 22

浙江林学院工程学院本科生毕业设计（论文）
1 绪论
1.1斗式提升机发展的历史背景
输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。
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雏形。
17世纪中，开始应用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。
在国内，1962年3月在上海起重运输机械厂重新组成了工作组， 以TD60系列设计为基础进行改进设计，定名为TD62型通用带式输送机系列设计。TD62型带式输送机系列设计是以仿照苏联老产品为主。1971年5月由一机部会同冶金、燃化、水电部等有关科研设计、制造单位组成联合设计组， 由起重运输机械研究所负责，完成全套更新设计，定名为TD72型带式输送机。1975年9月在宝鸡永红艟重运输机械厂， 由矿山工程机械工业局主持召开了系列定型及标准审查会议， 被批准为“机械部定型产品” ，并改称为“TD75型通用固定式带式运输送机” 。1978年获全国科学大会科技成果奖。1973年开始，煤炭科学院上海分院与淮南煤矿机械厂合作试验成功SJ一8O型、S D一8O型、S DJ一150型等多种钢架和绳架式可伸缩带式输送机。1966年起重运输机械研究所与北京煤矿设计院、唐山冶金矿山机械厂联合设计试制了第一台带宽8OOmm吊挂式钢绳芯带式输送机，并于1970年8月在平顶山一矿投入运转。1978年完成了DX型钢绳芯带式输送机系列设计。
输送机一般按有无牵引件来进行分类。
具有牵引件的输送机一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。牵引件用以传递牵引力，可采用输送带、牵引链或钢丝绳；承载构件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驱动装置给输送机以动力，一般由电动机、减速器和制动器(停止器)等组成；张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种，可使牵引件保持一定的张力和垂度，以保证输送机正常运转；支承件用以承托牵引件或承载构件，可采用托辊、滚轮等。
具有牵引件的输送机的结构特点是：被运送物料装在与牵引件连结在一起的承载构件内，或直接装在牵引件(如输送带)上，牵引件绕过各滚筒或链轮首尾相连，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，利用牵引件的连续运动输送物料。
这类的输送机种类繁多，主要有带式输送机、板式输送机、小车式输送机、自动扶梯、自动人行道、刮板输送机、埋刮板输送机、斗式输送机、斗式提升机、悬挂输送机和架空索道等。
没有牵引件的输送机的结构组成各不相同，用来输送物料的工作构件亦不相同。它们的结构特点是：利用工作构件的旋转运动或往复运动，或利用介质在管道中的流动使物料向前输送。例如，辊子输送机的工作构件为一系列辊子，辊子作旋转运动以输送物料；螺旋输送机的工作构件为螺旋，螺旋在料槽中作旋转运动以沿料槽推送物料；振动输送机的工作构件为料槽，料槽作往复运动以输送置于其中的物料等。
未来输送机的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。
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。水力输送装置的长度已达440公里以上带式输送机的单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。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。
扩大输送机的使用范围，是指发展能在高温、低温条件下有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料的输送机。
本文总结并分析了目前国内外斗式提升机的优缺点及其发展现状，研究开发了安全，稳定，生产效率高的斗式提升机，并对该设备的结构、原理和性能特点作了简单的介绍。
1.2国内外研究现状和发展趋势
国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的带式输送机已达到表1所示的主要技术指标，其关键技术与装备有以下几个特点：
(1)设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产300～500万t以上高产高效集约化生产的需要。
(2)应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。
(3)采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已不受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。
(4)新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国Fsw生产的FSWl200／(2～3)×400(600)工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达3 000t／h以上，它的机尾与新型转载机(如美国久益公司生产的S500E)配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。
我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。输送机的发展方向包括以下几方面：
1） 设备大型化、提高运输能力
为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的10 a内输送量要提高到3000至 4000t／h，带速提高至46m／s，输送长度对于可伸缩带式输送机要达到3000 m。对于钢绳芯强力带式输送机需加长至5000m 以上，单机驱动功率要达到1000—1500 kW，输送带抗拉强度达到6000N／ram(钢绳芯)和2500N／ram(整芯)。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩带式输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩带式输送机，以提升我国带式输送机技术的设计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含7个方面的关键技术：(1)带式输送机动态分析与监控技术；(2)软起动与功率平衡技术；(3)中间驱动技术；(4)自动张紧技术；(5)新型高寿命高速托辊技术；(6)快速自移机尾技术；(7)高效储带技术。
2） 提高元部件性能和可靠性
设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输送机的性能得到进一步提高。
3） 扩大功能，一机多用化
拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。
1.3斗式提升机的设计原理

图1-1 斗式输送机的结构
斗式提升机是一种垂直向上输送粉状，粒状或小块状物料的连续输送机械，在全球应用十分广泛。斗式提升机的一般结构如图1.1所示。它自下而上可分为三部分：下为机座6，包括进料口10，张紧机构9和底轮3等；中为机筒7，包括牵引机构1和承载机构4等；上为机头5，包括传动机构8，止逆机构12，卸料管11和头轮2等。斗式提升机的牵引构件可以是带，也可以是链，它环绕于头轮和底轮之间，并被张紧装置张紧。在带或链的全长上，每隔一段距离，安装一个料斗（承载构件）。为防止物料的抛撒和灰尘的飞扬，外用机壳封闭。工作时，传动机构将动力传递给牵引构件，使料斗运动。物料由机座进入运动的料斗，再被料斗沿机筒提升。在机头处，物料有料斗中抛出，经卸料管卸至机外。
1.4课题的研究内容及目的
本课题的主要研究内容包括：1）总体设计方案、设计思路的提出和论证，2）设计方案的比较和确定，3）详细设计方案的提出及设计，4）具体结构的确定，零部件的尺寸设计、校核计算，5）工程图纸的绘制，6）设计总结及展望。
课题研究的目的：在研究斗式提升机用途的基础上，针对斗式提升机工作的总体要求，对现有的提升机进行改进并提出较为完整的解决方案, 为物料向高处输送提供一种有效的方法，并完成相关工程图纸的绘制。

2 设计方案拟定
2.1设计的思路和目的
设计的基本思路：在研究斗式提升机用途的基础上，针对斗式提升机工作的总体要求，提出较为完整的解决方案, 为物料向高处输送提供一种有效的方法，并完成相关工程图纸的绘制。设计的目的：研究开发了安全，稳定，生产效率高的斗式提升机
2.2总体方案的构思和拟定
目前国内外斗式提升机各具特点，但均存在一定的不足。本文通过对各种斗式提升机性能的比较，研究开发安全，稳定，生产效率高的斗式提升机。总体方案如图2-1。

图2-1 斗式提升机的结构简图
　 斗式提升机是在垂直或接近垂直(大于70°) 的方向上连续提升物料的输送机械(如图2.1 所示)。在挠性牵引构件(胶带) 上, 每隔一定间距安装若干钢制料斗, 闭合的牵引构件绕过上部和下部的滚筒。由上部驱动轮驱动,物料从下部供入, 由料斗把物料提升到上部, 当物料绕过上部滚筒时, 物料就在重力和离心力作用下向外抛出, 经过卸料斜槽送到料仓中, 完成输送物料的任务。

3 设计方案的实现
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，设计出高效的斗式提升机，以满足市场对大运输量、大提升高度及结构紧凑的新型高效斗提机的需要。
3.1提升机总体方案的设计
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。
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。
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。
牵引构件为一封闭的绕性构件，多为环链、板链或胶带。
张紧装置有螺杆式与重锤式两种。带式斗提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。
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。如图3-1。

TH400斗式提升机结构总图3-1
1－下部机壳　　２－中部机壳 3－斗链 4－传动装置
5－上部机壳 6－进料口　7－出料口
3.2输送机构的工作机理
在斗式提升机中输送机构是核心。它由料斗，传动轴，轴套，链条，链轮组成，在传动轴上设有轴套，在轴套上设有链轮，在链轮上设有链轮传动齿，其中，链轮传动齿与各传动齿之间为U型，在链轮传动齿上设有与其相配合的链条，在链条上设有T型括板，链条由多组单环圆环链条和联接销组成。本实用新型的优点是结构简单，生产成本低，工作效率高，使用安全、方便。

3.3主要零部件的设计
3.3.1料斗与环链的设计
1.料斗的设计

图3-2
（1） 在不增大料斗外廓尺寸的前提下, 尽可能选取最大的料斗容积.
（2） 设计最佳的料斗外廓形状, 保证在运料过程中, 料斗与料斗、料斗与链条、滚轮之间不发生干涉, 以避免料斗挤压变形.
（3） 在整个运料过程中, 料斗与料斗之间的正确啮合, 可防止运送物料的外泄
2.环链的设计

图3-3
设计链的目的是通过轴与链，链与料斗相连，将输送机构连撑整体。它实现了输送设备的衔接，使其达到输送物料的功能。
3．料斗与环链的组装
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3-2所示，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。装配图如图3.2所示。
图 3-4 料斗与环链的组装图

3.3.2下部驱动装置的设计
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。装配图如图3.5所示。

图3-5
１－轮缘　　２－轴　　３－轮体
1.驱动链轮的结构的设计
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。
TH400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3-6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。

图3-6
2.轴的设计

图3-7
（1） 保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠的传递动力。
（2） 传动效率高，使用寿命长，结构简单，容易制造，维修容易等。
3.轴承及轴承座的选择
1） 轴承选型
考虑驱动轴在的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轴承2217。其基本参数如表3-1。
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：
（3-1）
式中：——载荷系数，中等冲击取1.2~1.8。
其寿命为：
（3-2）
式中：——轴承的寿命指数，滚子轴承=10/3。
故驱动轴轴承的工作寿命为24362小时。
表3-1 轴承2217基本参数
基本尺寸 /mm
额定载荷 /kN
d
D
B

85
150
36
58.2
23.5

4 机构的运动分析
4.1 轴的选择计算

图4-1
查阅资料并根据受力情况选择轴承座型号为Z2610M型
根据轴承座的型号选择轴承的型号为单列向心球轴承3110（GB 276-82）。
以下查表由《机械设计》（第七版）得。
1．轴的材料的选择
选择调质处理的45号钢
查表15-1得，，，，
2．轴径的初步确定
由于轴的支承距离未定，所以按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径设为，即其计算公式为：

式中 P—传动轴所传递的功率，KW；
n—连接轴的转速，r/min；
—轴的直径，；
A—随材料的许用扭转剪应力而变的系数，其数值见表3-7-2；此设计取A=。

根据轴承的型号确定轴的直径d=50mm。
3. 轴的剪切疲劳极限的校核

轴所承受的力：

轴由两个轴承支撑，故：

轴的剪切应力

所以轴的初选直径符合要求。
4.2 带轮的选择计算

图4-2
电动机的选择
传动轴驱动功率由下式求得：
P=+PS+PL
式中 P-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）
查表得：PS=3，PL=0.8
P=60*4.5*9.8/3600+3+0.8=6.446KW
电机功率
P=
式中 P –电动机功率（KW）；
P0- 轴功率（KW）；
n- 总效率。
P==6.446/0.85=7.6 KW
根据工作条件和要求，选用电动机型号为：Y160M-4，额定电压380V，额定电流6.5A，转速960r/min，额定功率11 KW，50HZ。
1) 设计功率Pd 由《机械设计》表8—6 工作情况系数KA=1.2
Pd= =1.2x11kW=13.2kW。
2)选定带型 根据Pd=13.2kW 和n1=960r/min ，由《机械设计》图8—8 确定为B型普通V带。
3)传动比
初定一级带轮传动比I 为1.5
4)小带轮基准直径 参考《机械设计》书表8—7 取=140mm。大带轮基准直径
mm =207.9 mm
由表8—7 取 =212mm
5)减速轴的实际转速
r/min = 627.6 r/min
6) 带速
V==7.03r/min
此处取
7) 初定轴间距 按要求取900 mm
8) 所需基准长度
=2+ = mm
=2354.4mm
由表8—2 选取基准长度 Ld=2240 mm
9) 实际轴间距
= mm =842.8 mm
安装时所需最小轴间距
mm=809.2 mm
张紧或补偿伸长所需最大轴间距
= ( 842.8 + 0.03× 2240 ) min =910 mm
10) 小带轮包角
= = =
11) 单根V带的基本额定功率
根据 = 140mm 和 =960 r/min 由《机械设计师手册》表12—17d 查得B型
带=2.08kW
12) 考虑传动比的影响 ， 额定功率的增量由《机械设计师手册》 表12—17d 查得
= 0.3 kW
13) V带的根数
Z=
由《机械设计师手册》表12—13 查得=0.99
由《机械设计师手册》表12—15 查得=1.00
= 5.6根 取 6 根。
14) 单根V带 的预紧力
=
由《机械设计师手册》表 12—14 查得 m=0.17 kg/m
= = 442.3 N
15)计算作用在轴上的压轴力Fp

所以带轮的选择符合要求。

5 设计总结
斗式提升机是在封闭的机壳内连续提升粉末，颗粒或小块状物料的输送设备。安装在胶带或链条上的料斗，通过驱动滚筒或传动链轮自提升机的下部掏取或喂入物料，提升到上部卸料处  ，依靠离心力或重力抛出，完成输送的目的。斗式提升机因具有占地面积小，输送量大，功率低，连续性强，运行平稳可靠 ，密封性能好，使用寿命长等特点。由提升机代替传统作业，不但提高生产效率，而且安全，可靠。
为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，同时除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，使带式输送机的性能得到进一步的提高。未来输送机的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。
本设计要考虑功率低，连续性强，运行平稳可靠 ，密封性能好，使用寿命长·····
斗式提升机总的创新点：
1) 采用链条带动料斗运输实现货物运输的连续性，运行的平稳性，提高生产效率。
2) 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。

致 谢
在整个论文工作中，徐老师都给予了全面、认真的指导，在论文工作即将完成之际，向关心、教育我的导师表示衷心的感谢！几年来的耳濡目染，导师高尚的品格、渊博的学识、严谨的治学态度和勤奋求实的工作作风给本人留下了深刻的印象，使本人受到了深刻的教育和启迪，并将成为本人终生受益的宝贵财富。
在论文工作中，得到了机电系的各位老师的指导和热情帮助，在此表示衷心的感谢。
另外，我要感谢机械学院的各位领导和老师给予的鼓励和帮助；也要感谢同寝室的各位室友在生活方面的热心帮助。
最后，我还要感谢我的家人和亲朋好友，在生活上、学习上给我无微不至的关怀，是他们给予我积极的动力去克服各种困难和艰辛。
谢谢大家!

黄建赟

2009年5月21日

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附录一 AUTO-CAD绘图工程图
1.TH400斗式提升机的总装图
2. 组装式链轮图
3.滑动架子图
4.轮缘图
5.小带轮图
6. 大带轮图
7. 卸料滑板图
8. 轴图