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摘要
斗式提升機(jī)是一種被普通采用的垂直或者傾斜式的輸送設(shè)備, 常用于運(yùn)送各種散狀和碎塊物料，例如水泥，沙土，煤，糧食等，并廣泛地應(yīng)用于建材、機(jī)械、化工、輕工、農(nóng)業(yè)、糧食等各工業(yè)部門。斗式提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料被裝入到與牽引件連結(jié)在一起的料斗內(nèi)，牽引件繞過各傳動鏈輪，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無載分支的閉合環(huán)路，連續(xù)運(yùn)動輸送物料。驅(qū)動裝置通過連軸器與頭輪相連，通過連接傳動使斗式提升機(jī)獲得動力并驅(qū)使運(yùn)轉(zhuǎn)。本次設(shè)計(jì)主要針對鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 驅(qū)動鏈輪的設(shè)計(jì),電機(jī)、減速機(jī)、等主要零部件的選擇及驅(qū)動軸的設(shè)計(jì)校核。這些也都是本次斗士提升機(jī)的的主體結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞：斗式提升機(jī)；設(shè)計(jì)；驅(qū)動裝置；牽引件
ABSTRACT
The bucket elevator is a common vertical transportation equipment for the delivery of a variety of bulk and fragments of materials such as cement, sand, soil, coal, grain, and is widely used in building materials, electricity, metallurgy, mechanical, chemical industry, light industry, nonferrous metals, grain and other industrial sectors. Bucket Elevator is the structural characteristics: the materials being transported together with the traction of carrying components of the hopper, the traction around the drum pieces, forming a closed loop containing a branch of a delivery of materials and a branch of the non-delivery of materials, the Movement for conveying materials. The design of the main chain overall structural design, the design of the drive pulley, the select of motor, reducer, belt and other partsand the drive shaft design verification.
Keywords：Bucket elevator ; Chain wheel；drives；traction components
目錄
摘要 1
ABSTRACT 2
2. 本課題介紹及設(shè)計(jì)理論 4
2.1 概述 4
2.2 斗式提升機(jī)的工作原理 5
2.2.1 斗式提升機(jī)的分類 5
2.2.2 斗式提升機(jī)的裝載和卸載 5
2.2.3 常用斗提機(jī)選用及相關(guān)計(jì)算 7
2.2.4 斗式提升機(jī)的主要部件 8
2.2.5 斗式提升機(jī)的工作原理 9
3. 提升機(jī)主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.1 設(shè)計(jì)環(huán)境及提升機(jī)類型選取 10
3.2 提升功率的確定 11
3.3 傳動帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.3.1 皮帶的設(shè)計(jì) 12
3.3.2傳動帶輪的設(shè)計(jì) 13
3.4 減速器的選擇 14
3.5驅(qū)動軸設(shè)計(jì)及附件的選擇 14
3.5.1 軸的材料及熱處理 14
3.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
3.5.3 軸承選用 18
3.5.4 驅(qū)動鏈輪鍵的設(shè)計(jì)校核 18
3.5.5 中部區(qū)段的設(shè)計(jì)選材 19
3.5.6 料斗與環(huán)鏈的設(shè)計(jì) 20
3.6 張緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
4 個人總結(jié) 22
參考文獻(xiàn) 23
致 謝 24
1 前言
斗式提升機(jī)廣泛用于垂直輸送各種散狀物料，國內(nèi)斗士提升機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)是50年代由前蘇聯(lián)引進(jìn)的,直到80年代幾乎沒有大的發(fā)展。自80年代以后,隨著國家改革開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,一些大型及重點(diǎn)工程項(xiàng)目從國外引進(jìn)了一定數(shù)量的斗提機(jī),從而促進(jìn)了國內(nèi)斗提機(jī)技術(shù)的發(fā)展。有關(guān)斗提機(jī)的部頒標(biāo)準(zhǔn)JB3926—85及按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的TD、TH及TB系列斗提機(jī)的相繼問世,使我國斗提機(jī)技術(shù)水平向前邁了一大步, 但由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原材料、加工工藝和制造水平等方面的原因,使產(chǎn)品在實(shí)際使用中技術(shù)性能、傳遞扭矩、壽命、可靠性和噪聲等與國際先進(jìn)水平相比仍存在相當(dāng)大的差距。
斗式提升機(jī)的特點(diǎn)：
1、 提升范圍廣。對物料的種類，特性及塊度要求少，不僅提升一般的粉狀，粒狀和塊狀物料，而且可提升琢磨性狀的物料。物料溫度可達(dá)250°C。
2、 驅(qū)動功率小。采取流入式喂料，重力誘導(dǎo)式卸料，且采取密集型布置的大容量料斗輸送。鏈速低提升量大。幾乎無回料和挖料的現(xiàn)象，因此無產(chǎn)功率小。
3、 輸送能力大。提升范圍15-800m3/h
4、 使用壽命長能更有效的利用創(chuàng)造價值
5、 密封性好，環(huán)境污染少。
6、 操作，維護(hù)，維修方便，易損件少。
2. 本課題介紹及設(shè)計(jì)理論
2.1 概述
因?yàn)榘迨教嵘龣C(jī)有許多優(yōu)越于其它形式提升機(jī)的特點(diǎn)。所以此次設(shè)計(jì)的是板式斗式提升機(jī)。此次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是研究板式斗式提升機(jī)的工作原理、性能和特點(diǎn)，采用理論聯(lián)系實(shí)際的方法，研究板鏈?zhǔn)蕉肥教嵘龣C(jī)，進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，提出結(jié)構(gòu)的方案并實(shí)施設(shè)計(jì)。同時，進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、總體方案設(shè)計(jì)，總體裝配以及傳動、機(jī)體等部件和相關(guān)零部件設(shè)計(jì)及制圖。主要設(shè)計(jì)方案如下：
1） 對斗式提升機(jī)的工作原理進(jìn)行深入研究，根據(jù)板鏈?zhǔn)蕉肥教嵘龣C(jī)的工作能力和和性能以及使用要求，設(shè)計(jì)出總體方案。
2） 設(shè)計(jì)出合理的提升機(jī)結(jié)構(gòu)和零件的強(qiáng)度，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。
3） 設(shè)計(jì)出合理的驅(qū)動裝置，保證運(yùn)行的高效性。
2.2 斗式提升機(jī)的工作原理
2.2.1 斗式提升機(jī)的分類
按牽引件分類：
斗式提升機(jī)的牽引構(gòu)件有環(huán)鏈、板鏈和皮帶等幾種。環(huán)鏈的結(jié)構(gòu)和制造比較簡單，與料斗的連接也很牢固，輸送磨琢性大的物料時，鏈條的磨損較小，但其自重較大。板鏈結(jié)構(gòu)比較牢固，自重較輕，適用于提升量大的提升機(jī)，但鉸接接頭易被磨損，皮帶的結(jié)構(gòu)比較簡單，但不適宜輸送磨琢性大的物料，普通皮帶物料溫度不超過60°C，環(huán)鏈、板鏈輸送物料的溫度可達(dá)250°C。斗提機(jī)最廣泛使用的是帶式(TD)，環(huán)鏈?zhǔn)?TH)兩種型式。用于輸送散裝水泥時大多采用深型料斗。
按卸載方式分類：
斗式提升機(jī)可分為：離心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三種形式。離心式卸料的斗速較快，適用于輸送粉狀、粒狀、小塊狀等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速較慢，適用于輸送塊狀的，比重較大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。離心重力式：適用的提升機(jī)速度也較低，一般速度在0.6到o.8m/S，適用于流動性不良的散狀、纖維狀物料或潮濕物料。
5
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目 斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： 劉 鵬
學(xué) 號： 20101143
專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
年 級： 2010級
指導(dǎo)教師： 饒洪輝 職 稱：副教授
二0一四 年 五月
摘要
斗式提升機(jī)是一種被普通采用的垂直或者傾斜式的輸送設(shè)備, 常用于運(yùn)送各種散狀和碎塊物料，例如水泥，沙土，煤，糧食等，并廣泛地應(yīng)用于建材、機(jī)械、化工、輕工、農(nóng)業(yè)、糧食等各工業(yè)部門。斗式提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料被裝入到與牽引件連結(jié)在一起的料斗內(nèi)，牽引件繞過各傳動鏈輪，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無載分支的閉合環(huán)路，連續(xù)運(yùn)動輸送物料。驅(qū)動裝置通過連軸器與頭輪相連，通過連接傳動使斗式提升機(jī)獲得動力并驅(qū)使運(yùn)轉(zhuǎn)。本次設(shè)計(jì)主要針對鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 驅(qū)動鏈輪的設(shè)計(jì),電機(jī)、減速機(jī)、等主要零部件的選擇及驅(qū)動軸的設(shè)計(jì)校核。這些也都是本次斗士提升機(jī)的的主體結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞：斗式提升機(jī)；設(shè)計(jì)；驅(qū)動裝置；牽引件
ABSTRACT
The bucket elevator is a common vertical transportation equipment for the delivery of a variety of bulk and fragments of materials such as cement, sand, soil, coal, grain, and is widely used in building materials, electricity, metallurgy, mechanical, chemical industry, light industry, nonferrous metals, grain and other industrial sectors. Bucket Elevator is the structural characteristics: the materials being transported together with the traction of carrying components of the hopper, the traction around the drum pieces, forming a closed loop containing a branch of a delivery of materials and a branch of the non-delivery of materials, the Movement for conveying materials. The design of the main chain overall structural design, the design of the drive pulley, the select of motor, reducer, belt and other partsand the drive shaft design verification.
Keywords：Bucket elevator ; Chain wheel；drives；traction components
目錄
摘要 1
ABSTRACT 2
2. 本課題介紹及設(shè)計(jì)理論 4
2.1 概述 4
2.2 斗式提升機(jī)的工作原理 5
2.2.1 斗式提升機(jī)的分類 5
2.2.2 斗式提升機(jī)的裝載和卸載 5
2.2.3 常用斗提機(jī)選用及相關(guān)計(jì)算 7
2.2.4 斗式提升機(jī)的主要部件 8
2.2.5 斗式提升機(jī)的工作原理 9
3. 提升機(jī)主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.1 設(shè)計(jì)環(huán)境及提升機(jī)類型選取 10
3.2 提升功率的確定 11
3.3 傳動帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.3.1 皮帶的設(shè)計(jì) 12
3.3.2傳動帶輪的設(shè)計(jì) 13
3.4 減速器的選擇 14
3.5驅(qū)動軸設(shè)計(jì)及附件的選擇 14
3.5.1 軸的材料及熱處理 14
3.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
3.5.3 軸承選用 18
3.5.4 驅(qū)動鏈輪鍵的設(shè)計(jì)校核 18
3.5.5 中部區(qū)段的設(shè)計(jì)選材 19
3.5.6 料斗與環(huán)鏈的設(shè)計(jì) 20
3.6 張緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
4 個人總結(jié) 22
參考文獻(xiàn) 23
致 謝 24
1 前言
斗式提升機(jī)廣泛用于垂直輸送各種散狀物料，國內(nèi)斗士提升機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)是50年代由前蘇聯(lián)引進(jìn)的,直到80年代幾乎沒有大的發(fā)展。自80年代以后,隨著國家改革開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,一些大型及重點(diǎn)工程項(xiàng)目從國外引進(jìn)了一定數(shù)量的斗提機(jī),從而促進(jìn)了國內(nèi)斗提機(jī)技術(shù)的發(fā)展。有關(guān)斗提機(jī)的部頒標(biāo)準(zhǔn)JB3926—85及按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的TD、TH及TB系列斗提機(jī)的相繼問世,使我國斗提機(jī)技術(shù)水平向前邁了一大步, 但由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原材料、加工工藝和制造水平等方面的原因,使產(chǎn)品在實(shí)際使用中技術(shù)性能、傳遞扭矩、壽命、可靠性和噪聲等與國際先進(jìn)水平相比仍存在相當(dāng)大的差距。
斗式提升機(jī)的特點(diǎn)：
1、 提升范圍廣。對物料的種類，特性及塊度要求少，不僅提升一般的粉狀，粒狀和塊狀物料，而且可提升琢磨性狀的物料。物料溫度可達(dá)250°C。
2、 驅(qū)動功率小。采取流入式喂料，重力誘導(dǎo)式卸料，且采取密集型布置的大容量料斗輸送。鏈速低提升量大。幾乎無回料和挖料的現(xiàn)象，因此無產(chǎn)功率小。
3、 輸送能力大。提升范圍15-800m3/h
4、 使用壽命長能更有效的利用創(chuàng)造價值
5、 密封性好，環(huán)境污染少。
6、 操作，維護(hù)，維修方便，易損件少。
2. 本課題介紹及設(shè)計(jì)理論
2.1 概述
因?yàn)榘迨教嵘龣C(jī)有許多優(yōu)越于其它形式提升機(jī)的特點(diǎn)。所以此次設(shè)計(jì)的是板式斗式提升機(jī)。此次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是研究板式斗式提升機(jī)的工作原理、性能和特點(diǎn)，采用理論聯(lián)系實(shí)際的方法，研究板鏈?zhǔn)蕉肥教嵘龣C(jī)，進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，提出結(jié)構(gòu)的方案并實(shí)施設(shè)計(jì)。同時，進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、總體方案設(shè)計(jì)，總體裝配以及傳動、機(jī)體等部件和相關(guān)零部件設(shè)計(jì)及制圖。主要設(shè)計(jì)方案如下：
1） 對斗式提升機(jī)的工作原理進(jìn)行深入研究，根據(jù)板鏈?zhǔn)蕉肥教嵘龣C(jī)的工作能力和和性能以及使用要求，設(shè)計(jì)出總體方案。
2） 設(shè)計(jì)出合理的提升機(jī)結(jié)構(gòu)和零件的強(qiáng)度，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。
3） 設(shè)計(jì)出合理的驅(qū)動裝置，保證運(yùn)行的高效性。
2.2 斗式提升機(jī)的工作原理
2.2.1 斗式提升機(jī)的分類
按牽引件分類：
斗式提升機(jī)的牽引構(gòu)件有環(huán)鏈、板鏈和皮帶等幾種。環(huán)鏈的結(jié)構(gòu)和制造比較簡單，與料斗的連接也很牢固，輸送磨琢性大的物料時，鏈條的磨損較小，但其自重較大。板鏈結(jié)構(gòu)比較牢固，自重較輕，適用于提升量大的提升機(jī)，但鉸接接頭易被磨損，皮帶的結(jié)構(gòu)比較簡單，但不適宜輸送磨琢性大的物料，普通皮帶物料溫度不超過60°C，環(huán)鏈、板鏈輸送物料的溫度可達(dá)250°C。斗提機(jī)最廣泛使用的是帶式(TD)，環(huán)鏈?zhǔn)?TH)兩種型式。用于輸送散裝水泥時大多采用深型料斗。
按卸載方式分類：
斗式提升機(jī)可分為：離心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三種形式。離心式卸料的斗速較快，適用于輸送粉狀、粒狀、小塊狀等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速較慢，適用于輸送塊狀的，比重較大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。離心重力式：適用的提升機(jī)速度也較低，一般速度在0.6到o.8m/S，適用于流動性不良的散狀、纖維狀物料或潮濕物料。
2.2.2 斗式提升機(jī)的裝載和卸載
斗式提升機(jī)的裝載方式有三種，即注入式裝載（見圖2-1）、挖取式裝載（見圖2-2）和混合式裝載。注入式裝載要求散料以微小建度均勻地落入料斗中，形成比較穩(wěn)定的料流，裝料口下部應(yīng)有一定的高度，采用該方式裝載時一般料斗布置較密；料斗在牽
引件上布置較稀時多采用挖取式裝載，只能用于輸送粉狀或小顆粒流動性良好物料的場合，斗速運(yùn)行速度在2m／s以下，介于兩
圖2-1 注入式裝載 圖2-2挖取式裝載
者之間采用混合式裝載。能比較好的處理上述兩種裝載方式的弊端，具有較大的優(yōu)勢。因此在此次設(shè)計(jì)中，我采用的是混合式裝載的裝載方式。
卸載方式有離心式、重力式及混合式三種。
離心式卸料料斗的運(yùn)行速度較高，通常取為1—2m/s。如欲保持這種卸載必須正確選擇驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速和直徑，以及卸料口的位置。其優(yōu)點(diǎn)是：在一定的料斗速度下驅(qū)動輪尺寸為最?。恍读衔恢幂^高，各料斗之間的距離可以減小，并可提高卸料管高度，當(dāng)卸料高度一定時，提升機(jī)的高度就可減?。蝗秉c(diǎn)是：料斗的填充系數(shù)較小，對所提升的物料有一定的要求，只適用于流動性好的粉狀、粒狀、小塊狀物料。
重力式卸載使用于卸載塊狀、半磨琢性或磨琢性大的物料，料斗運(yùn)行速度為0.4—0.8m/s左右，需配用帶導(dǎo)向槽的料斗。其優(yōu)點(diǎn)是：料斗裝填良好，料斗尺寸與極距的大小無關(guān)。因此允許在較大的料斗運(yùn)行速度之下應(yīng)用大容積的料斗；主要缺點(diǎn)是：物料拋出位置較低，故必須增加提升機(jī)機(jī)頭的高度。物料在料斗的內(nèi)壁之間被拋卸出去，這種卸載方式稱為離心—重力式卸載。常用于粉狀物料及含水分物料。料斗的運(yùn)動速度為0.6—0.8m/s范圍，常用鏈條做牽引構(gòu)件。
混合式的卸載能普遍使用于各種物料的卸載。而且有點(diǎn)也較之于前兩種卸載方式更加突出，不會出現(xiàn)上述卸料方式那樣具有局限性。能很好的發(fā)揮出其功能和效率。此時的料斗的運(yùn)動速度大約為1m/s左右，也很能符合本次設(shè)計(jì)的要求。因此本次設(shè)計(jì)采取的卸料方式為混合式卸料方式。
2.2.3 常用斗提機(jī)選用及相關(guān)計(jì)算
作為常用的提升設(shè)備，斗式提升機(jī)的選用受到很多方面因素的制約，選錯型號會給適用方帶來不盡的麻煩，所以，一定要根據(jù)所需要所設(shè)計(jì)的要求和規(guī)格來選取所需的型號。一般斗式提升機(jī)的選型取決于以下幾個因素：
第一，物料的形態(tài)：物料是粉狀還是顆粒狀還是小塊狀。
第二，物料的物理性質(zhì)：物料有沒有吸附性或者粘稠度，是否含水。
第三，物料的比重：一般都是提升機(jī)參數(shù)都是針對堆積比重在1.6以下的物料設(shè)計(jì)和計(jì)算的，太大的物料比重需要進(jìn)行牽引力和傳動部分抗拉強(qiáng)度的計(jì)算。
第四，單位時間內(nèi)的輸送量。
一般來說，物料的形態(tài)直接決定物料的卸料方式，常用規(guī)律為粉狀物料采用離心拋射卸料、塊狀物料采用重力卸料，而卸料方式的不同決定斗式提升機(jī)的料斗的不同，離心拋謝卸料多采用淺斗和弧形斗，而重力卸料需采用深斗。斗式提升機(jī)的效率最終是取決于料斗形式、斗速、物料比重、物料性質(zhì)、料斗數(shù)量的一個綜合參數(shù)。
常用斗提機(jī)功率計(jì)算
1、軸功率的近似計(jì)算：
P0 = （2-1）
式中：P0-軸功率（千瓦）；
Q-斗提機(jī)的輸送量（噸/小時）；
H-提升高度（米）；
v-提升速度（米/秒）；
K1、K2-系數(shù)。具體見表表2-1
表2-1提升機(jī)參數(shù)表
輸送能力
Q
（噸/小時）
牽引構(gòu)件型式
帶式
單鏈?zhǔn)?
雙鏈?zhǔn)?
料斗型式
深斗和淺斗
三角斗
深斗和淺斗
三角斗
深斗和淺斗
三角斗
系數(shù)K1
<10
0.6
/
1.1
/
/
/
10-25
0.5
/
0.8
1.10
1.2
/
25-50
0.45
0.6
0.6
0.83
1.0
/
50-100
0.4
0.55
0.5
0.70
0.8
1.10
>100
0.35
0.5
/
/
0.6
0.90
系數(shù)K3
2.5
2.00
1.5
1.25
1.5
1.25
系數(shù)K2
1.6
1.10
1.3
0.80
1.3
0.80
2、電動機(jī)功率計(jì)算：
P = （2-2）
式中：N—電動機(jī)功率（千瓦）；
N0—軸功率（千瓦）；
η1—減速機(jī)傳動效率，對ZQ型減速機(jī)η1=0.94；
η2—三角皮帶或開式齒輪傳動效率，對三角皮帶η2=0.96，對開式齒輪η2=0.93；
K'—功率備用系數(shù)。與高度H有關(guān)，當(dāng)：H<10米時，K'=1.45；10
20米時，K'=1.15。
2.2.4 斗式提升機(jī)的主要部件
斗式提升機(jī)的主要部件有：驅(qū)動裝置、料斗、牽引構(gòu)件、底座和中間罩殼還有張緊機(jī)構(gòu)等。
驅(qū)動裝置由電動機(jī)、減速機(jī)及聯(lián)軸器組成，驅(qū)動主軸上裝有鏈輪。大提升高度的斗提機(jī)采用液力偶合器，小提升高度時采用彈性聯(lián)軸器。使用軸裝式減速機(jī)可省去聯(lián)軸器，簡化安裝工作，維修時裝卸方便。
料斗通常分為淺斗、深斗和有導(dǎo)向槽的三角斗。淺斗前壁斜度大深度小，適用于運(yùn)送潮濕的和流散性不良的物料。深斗前壁斜度小而深度大，適用于運(yùn)送干燥的流散性好的散粒物料。有導(dǎo)向側(cè)邊的三角料斗前面料斗的兩導(dǎo)向側(cè)邊即為后面料斗的卸載導(dǎo)槽，它適用于運(yùn)送沉重的塊狀物料及有磨損性的物料。
牽引構(gòu)件為一封閉的繞性構(gòu)件，多為環(huán)鏈、板鏈或膠帶。在次設(shè)計(jì)中我所選用的是雙排板式鏈。
2.2.5 斗式提升機(jī)的工作原理
圖2-3（提升機(jī)總裝配圖）
斗式提升機(jī)的原理：如圖2-3，固接著一系列料斗的牽引構(gòu)件（環(huán)板鏈）環(huán)繞在提升機(jī)的頭輪與底輪之間構(gòu)成閉合輪廓。驅(qū)動裝置與頭輪相連，使斗式提升機(jī)獲得動力并驅(qū)動運(yùn)轉(zhuǎn)。張緊裝置與底輪相連，使?fàn)恳龢?gòu)件獲得必要的初張力，以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。物料從提升機(jī)的底部供入，通過一系列料斗向上提升至頭部，并在該處實(shí)現(xiàn)卸載，從而實(shí)現(xiàn)在豎直方向內(nèi)運(yùn)送物料。斗式提升機(jī)的料斗和牽引構(gòu)件等走行部分以及頭輪、底輪等安裝在全密封的罩殼之內(nèi)。
綜合此次設(shè)計(jì)的提升高度與臺時產(chǎn)量等要求，本提升機(jī)選用混合重力方式卸料，掏取式裝料，選用中深斗料斗，牽引件為性能極好的板鏈，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗螅哂泻芨叩目估瓘?qiáng)度和耐磨性，使用壽命長，采用了組裝式鏈輪。在鏈輪磨損到一定程度后，可擰下螺栓，拆換輪緣，更換方便，且節(jié)約拆料、降低了維修費(fèi)；下部采用了螺桿式張緊裝置，通過調(diào)節(jié)即可實(shí)現(xiàn)自動張緊。從而保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了打滑或脫鏈。
3. 提升機(jī)主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)環(huán)境及提升機(jī)類型選取
現(xiàn)先假設(shè)設(shè)計(jì)環(huán)境。假設(shè)輸送堆積密度為1.3t/m3谷物。谷物干燥、且流動性好，提升量為30t/h,提升高度為7米功率提升機(jī)。日工作時間為8小時。則由此展開設(shè)計(jì)。
其它設(shè)計(jì)參數(shù)：ψ= 0.75(ψ為裝載系數(shù))，裝載系數(shù)按下式計(jì)算
ψ=(V－V0)/ V
式中V為料斗的理論幾何容積，dm3；V0為不能填裝的縫隙部分容積，dm3。Ψ的取值范圍有以下5種：
①對于20mm以下的小顆粒，ψ=0.7～0.9；
②對于20～50mm的中等顆粒，ψ=0.6～0.8；
③對于50～100mm的大顆粒，ψ=0.5～0.7；
④對于大于100mm的，ψ=0.3～0.5；
⑤對潮濕的粉狀物料，ψ=0.3～0.5。
n = 55 r/min(n為輸出軸轉(zhuǎn)速)
v=0.8 m/s (v為物料提升速度 )
根據(jù)以上設(shè)計(jì)條件，由于板式斗提機(jī)較其他型號斗提機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：?
板式斗式提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn).
1.密封性好，環(huán)境污染少；
2.操作、維修方便、易損件少；
3.使用成本低，由于節(jié)能和維修少，使用成本極低；
4.運(yùn)行可靠，先進(jìn)的設(shè)計(jì)原理，保證整機(jī)運(yùn)行的可靠性；
5.結(jié)構(gòu)剛性好，精度高。機(jī)殼經(jīng)折邊和中間壓筋，再經(jīng)焊接，剛性好、外觀漂亮；
6.機(jī)械尺寸小，與同等提升量的其它各種提升機(jī)相比，這種提升機(jī)的機(jī)械尺寸較??；
7.操作方便，維修少，易損件少。輸送鏈為套筒板鏈，誘導(dǎo)式重力卸料，用于各種粉狀、塊狀物粒的垂直提升
故此次我以板式提升機(jī)為設(shè)計(jì)對象。
3.2 提升功率的確定
在查閱大量關(guān)于《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊》和近年來關(guān)于斗式提升機(jī)驅(qū)動功率的各種論文和期刊后，綜合各種數(shù)據(jù)，現(xiàn)參照文獻(xiàn)[1]中第十四章斗式提升機(jī)中提升機(jī)設(shè)計(jì)的功率計(jì)算部分內(nèi)容，計(jì)算過程如下：
斗提機(jī)功率計(jì)算
假設(shè)提升機(jī)驅(qū)動裝置為YY型。傳動軸驅(qū)動功率由下式求得：
P0=+PS+PL （3-1）
式中 P0-軸功率（KW）；
Q-斗提機(jī)的輸送量（T/h）；
H-提升高度（m）；
g-重力加速度（m/s2）；
PS，PL—附加功率，KW，通過查找資料可得PS，PL的值
由此次板式斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)的條件可以得知，Q=30T/h,t提升的高度H=7m
重力加速度在此處可取10 m/s2
將數(shù)據(jù)代入（3-1）計(jì)算可得
P0=+PS+PL （3-2）
電機(jī)功率
P= （3-3）
式中 P –電動機(jī)功率（KW）；
P0- 軸功率（KW）；
n- 總效率，大約為0.7。
所以通過計(jì)算可得
P=7.5Kw
3.3 傳動帶的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1 皮帶的設(shè)計(jì)
已知條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
已知：電動機(jī)的額定功率P=7.5K，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min，
又小帶輪與電機(jī)轉(zhuǎn)軸直接連接，所以小帶輪的轉(zhuǎn)速n1=1440r/min
傳動比取i=2(推薦值i-2~5,傳動比小時帶輪包角大傳動不易打滑）
皮帶日工作10h，載荷變動大
設(shè)計(jì)步驟和方法
計(jì)算功率Pca是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件而定的
Pca=KAP
式中：Pca—計(jì)算功率
KA—工況系數(shù)，取KA=1.5.
P—傳遞額定功率
將已知的數(shù)據(jù)帶入公式得：Pca=1.5X7.5=11.25KW
（2） 選擇V帶的帶型
根據(jù)計(jì)算功率Pca和小帶輪的轉(zhuǎn)速，查表選取B型號普通V帶的帶型。（d1=125~140mm)
(3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶式v
1 )通過查閱資料初選小帶輪直徑dd1=125mm.
2)驗(yàn)算帶速：根據(jù)公式v=πnd/60X1000≈9.42m/s 故符合條件，因此取之
3）就算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2
dd2=idd1=2X125=250mm 從文獻(xiàn)【3】中可知：250mm屬于B型V帶輪基準(zhǔn)直徑系列中的標(biāo)準(zhǔn)值，故取之
(4）確定中心距a及V帶的基準(zhǔn)長度Ld
1)根據(jù)帶傳動總體尺寸的限制條件和要求，結(jié)合公式初定中心距a0
（dd2-dd1）<=a0<=（dd1+dd2）
講數(shù)據(jù)帶入得：265.2mm<=a0<=750mm，為減小安裝尺寸，初選中心距a0=400mm
2)計(jì)算相應(yīng)的帶長Ld0≈2a0+π/2（dd1+dd2）+（dd2-dd1）^2/4a0,將數(shù)據(jù)代入得：
Ld0≈1398.77mm
所以取帶的基準(zhǔn)長度Ld=1400mm
3）計(jì)算中心距a及其變動范
傳動的實(shí)際中心距近似為a≈a0+（Ld-Ld0）/2=400mm
(5) 驗(yàn)算小帶輪上的包角
由公式a1≈180°-（dd2-dd1）57.3°a/a≈162.1° >=90° 故符合條件。
（6）確定帶的根數(shù)
Z=Pca/Pt=KaP/(P+P0)KaKL
依次查表可得各數(shù)據(jù)，P0為單根皮帶的基本額定功率，由B型帶i=2,n1=1440r/min,查表8-4b并計(jì)算得出P0=0.4568KW 最后得出Z=4.967 圓整后取Z=5
(7)確定帶的初拉力F0
單根V帶所需的最小初拉力根據(jù)公式（F0）min=500(2.5-Ka)Pca/Kazv+qv^2
q為傳動帶單位長度質(zhì)量，B型取0.18Kg/m,代入數(shù)據(jù)得（F0）min=210N.
對于新安裝的V帶，初拉力為1.5（F0）min，對于運(yùn)轉(zhuǎn)后的V帶。初拉力為1.3（F0）min
取F0=1.5（F0）min=315N
（8） 計(jì)算帶傳動的壓力軸Fp
計(jì)算壓力軸公式Fp=2zF0sinα1/2=3111.6N
3.3.2傳動帶輪的設(shè)計(jì)
（1）帶輪的材料：
帶輪常用的 帶輪材料為灰鑄鐵。當(dāng)帶速v≤25m/s,采用HT200;帶速v=25~30m/s時采用HT200;當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時可以采用鑄鐵或用鋼板沖壓后焊接而成。此外，傳遞功率小的可以采用鑄鋁或塑料。
本次設(shè)計(jì)v=9.42m/s,所以帶輪材料采用HT200。
（2） 帶輪的結(jié)構(gòu)形式
本次設(shè)計(jì)中，小帶輪采用腹板式，大帶輪采用孔板式。
3.4 減速器的選擇
傳動比的分配原則：各級傳動尺寸協(xié)調(diào)，載能力接近，以便達(dá)到好的減速效果。
根據(jù)傳動比i總=i皮xi減 所以i減 =4. 因此可以選擇蝸輪蝸桿減速器。蝸輪蝸桿減速器具有傳遞效果好，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大，便于安裝、結(jié)構(gòu)合理。而且振動小，噪聲和能耗低。
3.5驅(qū)動軸設(shè)計(jì)及附件的選擇
3.5.1 軸的材料及熱處理
斗式提升機(jī)驅(qū)動軸主要承受高扭矩，高彎矩，是提升機(jī)中最重要的零件之一，故軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
3.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸各段尺寸設(shè)計(jì)及受力分析
1、初步確定軸的最小直徑
按機(jī)械設(shè)計(jì)P370式15-2
其中：p為輸入功率、n為軸的轉(zhuǎn)速(n=55m/s)。經(jīng)過計(jì)算求得p=3.68 Kw
初步估計(jì)軸的最小直徑
選取材料為45Cr，調(diào)制處理，通過查閱資料，取A0取110。 ，軸上開一個鍵槽，軸徑增大7%。
算得：
為了與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器的型號，聯(lián)軸器的扭矩：Tca=KAT1，查表14-1，取，則：
Tca=KAT1=1.3×728.3=946.8N.m，選取GICL3型齒式聯(lián)軸器，其公稱直徑2800N.m，許用轉(zhuǎn)速5900r/min。半聯(lián)軸器的輸出孔徑。
2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
(1)擬定軸上零件的裝配方案。
(2)根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度。
低速軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下：
?確定軸的各段直徑
D1=55mm 與聯(lián)軸器相連，孔徑與鍵槽匹配
D2=60mm 非定位軸肩a=(0.07～0.1)d，取a=2.5mm，直徑增大5mm
D3=D9=65mm 安裝軸承，初選22213C/W3型號調(diào)心滾子軸承，標(biāo)準(zhǔn)系列直徑為65mm
D4=D8=70mm 軸承定位軸肩軸肩高度a=2.5mm，直徑增大5mm
D5=D7=75mm 安裝鏈輪，初選鏈輪安裝軸直徑為75mm
D6=80mm 定位軸肩 a=(0.07～0.1)d，取a=2.5mm，直徑增大5mm
?確定軸的各段長度
L1=82mm 查表GICL3型齒式聯(lián)軸器輸出孔長為84mm,安裝時軸應(yīng)縮進(jìn)2mm,故取L1=82mm
L2=60mm 為保證伸出軸長，取該段長為60mm
L3=L9=30mm 軸承寬度B為31mm，為便于安裝，軸長縮進(jìn)1mm，故該段取30mm
L5=L7=100mm 由鋼料斗的寬度為250mm，與節(jié)鏈安裝時兩邊各縮進(jìn)40mm，剩余170mm，初選兩鏈輪寬度為120mm
L6=70mm 兩鏈輪中心相距170mm,兩鏈輪距軸肩60mm，剩余軸肩長度為50mm
L4=L8=160mm 該區(qū)段長度主要根據(jù)軸承之間的距離，考慮到軸上密封板、殼體法蘭和軸承 座等占據(jù)的位置，暫去兩軸承內(nèi)側(cè)距離為620mm，計(jì)算后L4=L8=160mm。
軸總長度為792mm。
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
D9
55
60
65
70
75
80
75
70
65
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
L8
L9
82
60
30
160
100
70
100
160
30
3、鏈輪、半聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用平鍵連接。
由表6-1查得平鍵截面
聯(lián)軸器鍵
鏈輪鍵
4、確定軸上圓角和倒角尺寸
參考表15-2中推薦值，取安裝鏈輪的軸段倒角和軸端倒角為，
圓角為R2，其它軸肩圓角半徑取1.6mm。
5、求軸上載荷
由材料力學(xué)知識得：
水平支反力：FNH1=FNH2=0
垂直支反力：FNV1+FNV2=G1+G2+F預(yù)
其中：G1—同一時刻提升機(jī)上行料斗中物料的重量
G2—牽引件重量(平均每米長度牽引構(gòu)件的重量：25kg/m)
F預(yù)—圓環(huán)鏈上得預(yù)緊力(從第二章中可知已取預(yù)緊力為1500N)
由于鏈輪在軸上為對稱布置FNV1=FNV2=(G1+G2+F預(yù))/2
已知物料的提升高度為7m，并已求得求得單位長度提升物料單位長度
重量q為6.9 kg/m。(取g=10m/s2)
通過計(jì)算可得 =2825 N·m
(6) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，進(jìn)行校核時，已知T=713.8N·m，取。
軸的計(jì)算應(yīng)力為：
抗彎截面系數(shù)
。
前方已選定材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，，因，故安全。
3.5.3 軸承選用
1） 軸承選型
考慮驅(qū)動軸在的較大彎矩作用下會產(chǎn)生彎曲變形，且不易與減速機(jī)嚴(yán)格保證同心，為了使提升機(jī)的性能達(dá)到最佳。所以此次設(shè)計(jì)選用承載能力大并有自動調(diào)心功能的調(diào)心球軸承軸承2217。其基本參數(shù)查表可得。
2）工作情況分析及壽命計(jì)算
提升機(jī)驅(qū)動軸軸承主要承受徑向載荷，軸向載荷很小并可以忽略中等沖擊。其當(dāng)量動載荷為：
（3-19）
式中：——載荷系數(shù)，取其中間值大約為為1.5。
其壽命為：
（3-20）
式中：——軸承的壽命指數(shù)，滾子軸承=10/3。
故驅(qū)動軸軸承的工作壽命約為23330小時。
表3-2 軸承2217基本參數(shù)
基本尺寸 /mm
額定載荷 /kN
d
D
B
85
150
36
58.2
23.5
3.5.4 驅(qū)動鏈輪鍵的設(shè)計(jì)校核
由驅(qū)動鏈輪軸的直徑d為100mm，文獻(xiàn) [2]，由表9-4可知，應(yīng)取鍵的寬b=28mm，高度 h=16 mm的普通平鍵，鍵的材料應(yīng)選45鋼，由于鍵所受載荷性質(zhì)為輕微沖擊，由表9-3可知[σc]=110 MP，[τ]=90 MP，鍵連接工作面的強(qiáng)度校核如下：
<[σc] （3-21）
<[τ] （3-22）
式中：
T— 傳遞的轉(zhuǎn)矩 （）
d— 軸的直徑 （mm）
l—鍵的工作長度，A型（mm），l=L-b(mm)，b為鍵的寬度。
頭部罩殼的選材及連接
如圖所示，電動機(jī)及減速機(jī)的支座都是連接在頭部罩殼上的，罩殼承受的力較大，所以要采用比較厚的鋼板，罩殼四壁采用30mm的鋼板，與電動機(jī)、減速機(jī)支座聯(lián)結(jié)的側(cè)板采用30mm的筋板， 法蘭及支撐采用1745×596×6的熱軋等邊角鋼。
3.5.5圖3-5 提升機(jī)頭部示意圖
中部區(qū)段的設(shè)計(jì)選材
由于本設(shè)計(jì)中的提升機(jī)提升高度達(dá)7m，為防止兩分支上下運(yùn)動時在機(jī)殼產(chǎn)生空氣擾動，故上行部分和下行部分的罩殼均采用獨(dú)立式結(jié)構(gòu)。連接法蘭同樣采用1745×596×6的等邊角鋼，殼體采用3mm厚的鋼板，具體結(jié)構(gòu)如圖所示。
3.5.6 料斗與環(huán)鏈的設(shè)計(jì)
根據(jù)斗式提升機(jī)的輸送量及提升高度要求，參照國家關(guān)于機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中垂直斗式提升機(jī)中深型料斗參數(shù)尺寸，設(shè)計(jì)的料斗的形狀如圖3-7所示，料斗容量為3L，對比同類型的斗式提升機(jī)的環(huán)鏈選擇的相關(guān)參數(shù)可知，與料斗配套使用的板鏈節(jié)距為66mm，單條破斷強(qiáng)度≥320KN，牽引件為低合金高強(qiáng)度板鏈，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗?，具有很高的抗拉?qiáng)度和耐磨性，使用壽命長，且具有其它鏈所不具備的諸多優(yōu)勢，符合所需設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，因此選用板鏈。此次板鏈選型是A22.數(shù)據(jù)可在《傳動設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊》中查的。通過計(jì)算，得出總共需要料斗30個，料斗間距為470。
3.6 張緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
斗式提升機(jī)的外罩下部設(shè)有張緊裝置。張緊裝置的作用是保證輸送帶具有足夠的張力，以使輸送帶的和驅(qū)動滾輪之間生成必需的摩擦力，并限制輸送帶在各支承間的垂直度，使輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在本次設(shè)計(jì)中，我使用的是螺桿式的張緊機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是滾軸固定在螺旋拉緊裝置的滑板上，滑板裝在下部區(qū)域的導(dǎo)軌內(nèi)，滑板是U形鋼板內(nèi)裝有調(diào)整螺母，借由下部區(qū)段上的調(diào)整螺桿的旋轉(zhuǎn)，即可拉緊下部滾軸沿斗式提升機(jī)下部區(qū)段作上下調(diào)整。張緊裝置的行程在200到300mm，結(jié)構(gòu)緊湊，占地少，安裝方便。
張緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖
4 個人總結(jié)
經(jīng)過差不多一個半月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于順利完成了，設(shè)計(jì)的這段時間里，我充分體會到機(jī)械設(shè)計(jì)帶給我的充實(shí)與艱辛感受，從找資料到看資料，從設(shè)計(jì)的想法到草繪圖紙，再從一個個零部件的設(shè)計(jì)與校核，在這途中多虧了饒洪輝老師的指導(dǎo)以及班上同學(xué)的幫助才順利完成。
在設(shè)計(jì)的這段時間里讓我認(rèn)識到知識的重要性，，要求我們在學(xué)習(xí)的同時必須注意重點(diǎn)知識的積累，也溫故了以前學(xué)的許多重要的課程，如機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、機(jī)械制造工藝等等。為完成這次設(shè)計(jì)，我翻閱了大量的有關(guān)書籍，并在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常運(yùn)用到proe/e、Auto CAD等制圖軟件，讓我對此軟件的操作有了更深接觸。也讓我越來越能熟練的掌握和運(yùn)用。
總的來說，這次設(shè)計(jì)使我們在基本理論知識的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學(xué)們批評指正！
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致 謝
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我注意收集資料，注重實(shí)際考察，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性，從而為完成畢業(yè)設(shè)計(jì)做了良好的鋪墊。對畢業(yè)設(shè)計(jì)中的難題，我及時查閱資料，虛心向老師，同學(xué)請教，搞好搞懂每個知識點(diǎn)。考慮問題多方面，多角度，力爭適應(yīng)工程與設(shè)計(jì)人員的工作要求，培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力與嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的工作作風(fēng)，也從中體會到工程技術(shù)人員所應(yīng)具備的基本素質(zhì)，為進(jìn)入社會起橋梁作用。知識的鞏固固然重要，但能力的培養(yǎng)同樣不可忽略。我覺得這次設(shè)計(jì)的完成，不僅鍛煉了我搞設(shè)計(jì)的工作能力，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的能力，解決困難的方法，并且也培養(yǎng)了我獨(dú)立﹑創(chuàng)新﹑力求先進(jìn)的思想。同時我認(rèn)識到：無論做什么事，只要你深入的去做，難事不難，但如果你不去用心的做，易事不易。機(jī)不可失，我在這次的設(shè)計(jì)中傾注了大量的心血，盡一切力量爭取將設(shè)計(jì)做到最好。我認(rèn)為我在這段時間內(nèi)所有的收獲，對我今后的學(xué)習(xí)和工作會是一筆難得的財(cái)富。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我得到了饒洪輝老師的悉心指導(dǎo)和同組同學(xué)的熱心幫助，在此期間饒洪輝老師經(jīng)常主動和我交流，及時給我指出不合理之處及需要改進(jìn)的地方，為我能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)做了很多事情，本人在此對饒老師表示深深的謝意。
由于本人理論知識有限，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，在設(shè)計(jì)過程中難免存在很多的錯誤和不足，懇請老師批評指正。
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