1、1 绪论1.1 课题研究的背景和意义斗式提升机广泛用于垂直输送各种散状物料，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。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从国外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 JB392685 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, 但由于产品设计、原材料、加工工艺和制造水平等方面的原因,使产品在实际使用中技术性能、传递扭矩、寿命、可靠性和噪声等与国际先进水平相比仍存在相当大的差距。本课题
2、的研究意义与目的在于，选 择 斗式提升机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。.1.2 国内外斗式提升机的发展与现状1.2.1 国内斗式提升机的技术现状国内斗式提升机的设计制造技术是 20 世纪 50 年代由前苏联引进的，直到 80 年代几乎没有大的发展。尽管在此期间，各行业针对使用中出现的问题做过一些改进，但大都因为某些原因而未能得到推广。20 世纪 80 年代以后，由于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式提升机，从
3、而促进了国内斗式提升机技术的发展。目前国内常用的通用斗式提升机均为垂直式，按 JB392685 标准，应用最广的是 TD 型带式、TH 型环链式和 TB 型板链式等 3 种型式。TD 型带式斗式提升机采用离心式或混合式卸载方式，适用于输送松散密度小于 1.5t/m3 的粉状、粒状、小块状的无磨琢性或磨琢性较小物料，物料温度不超过 60 度；当物料温度在 60-200 度时，应采用耐热橡胶带。提升高度约在 4-40m 范围内，输送量为 4-238m3/hTH 型环链斗式提升机采用混合式或重力式卸载方式，适用于输送松散密度小于 1.5t/ m3 的粉状、粒状、小块状的无磨琢性或中等磨琢性的物料，物
4、料温度不超过 250 度。提升高度约在 4.5-40m 范围内，输送量为 35-365m3/hTB 型板链斗式提升机采用重力式卸载方式，适用于输送松散密度 2t/m3 的中、大块，磨琢性较大的物料，物料温度不超过 250 度。提升高度约在 5-50m 范围内，输送量为 20-563m3/h。TD、TH、TB 型斗式提升机的问世，使我国斗式提升机技术水平向前迈进了一大步，但与国际先进水平相比还存在相当大的差距。随着国民经济的进一步发展，运输行业引进、吸收、消化了国外斗式提升机的最新技术，并结合我国的实际情况，在 20 世纪 90 年代初研制开发了 THG 型和 TDG 型高效斗式提升机系列，以满
5、足市场对大输送量、大提升高度、结构紧凑、运行平稳可靠、使用寿命长的新型高效斗式提升机的需要。THG 型和 TDG 型斗式提升机分别是 TH 型和 TD 型斗式提升机的改型产品，在结构上有以下显著特点：（1）传动装置中采用了垂直轴减速器和液力偶合器，结构紧凑，实现了柔性传动，既能使运转平稳，又能使电机减速器及牵引构件得到保护，更能使物料在停机时保持稳定状态。 （2）采用重锤式张紧装置，既可实现自动张紧又可保持恒定的张紧力，避免胶带打滑或脱链，从而保证机器正常运转。 （3）对头、尾部和中部机壳全部做了密封处理，物料及粉尘不会外扬，可避免环境污染。 （4）该机在下部增设了料位器和速度控制器，可将控制
6、信号传入中央控制室的计算机中，对斗式提升机的运转情况进行监控。1.2.2 国内外斗式提升机技术的差距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。我国斗式提升机的技术水平与世界先进水平的差距还相当明显，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；
7、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。对于斗式垂直提升机而言，设计的主要参数有粒度、松散密度、温度、湿度、粘度、磨琢性、实际输送量 Q、提升高度 H 等。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.1. 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
8、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
9、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
10、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）其它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。2. 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 60 C，钢绳胶带允许物料温度达 80 C，耐热胶带允
11、许物料温度达 120 C，环链、板链输送物料温度可达250 C。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 1.5t/m3 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。3. 按卸料方式分类式提升机可分为: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。1.3 斗式提升机的发展趋势国外斗式提升机技
12、术的发展很快,其主要表现在以下几个个方面:（1）斗式提升机的功能多元化、应用范围扩大化,如 HL 型环链离心斗式提升机、GTD/GTH系列斗式提升机等各种机型;（2）斗式提升机本身的技术与装备有了巨大的发展,尤其是高距离、大运量、高提升速等大型斗式提升机已成为发展的主要方向,其核心技术是开发应用了斗式提升机动态分析与监控技术,提高了斗式提升机的运行性能和可靠性.（3）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
13、式输送机。（4）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。（5）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。2 TH 斗式提升机方案设计2.1
14、总体布置及工作原理在带或链等挠性牵引构件上，每隔一定间隔安装若干个料斗作连续向上输送物料的机械称为斗式提升机。THG 型斗式提升机的构造如图 2.1 所示。它的组成包括封闭的环链 1 和固接在它上面的料斗 2，牵引构件及料斗回绕在上部的驱动链轮 3 和下部的张紧链轮 9 上。斗式提升机的运行部分和链轮都安装在一个封闭的机壳内，机壳由机壳头部 5、中间段 6 和下部机座 8 所构成，机壳的中间段可以是两个分支共用的，或者是每个分支各设一个管状外罩。为了观察与检修的方便，在机壳的适当位置上设有检视口 7。装有料斗的牵引构件由驱动装置5 驱动，并由张紧装置 10 张紧。在驱动装置上装有防止运行部分返
15、回运动的逆止装置。物料由机壳下部的进料口装入各料斗，当料斗被提升至上部链轮时，便卸入提升机的卸料口。图 2.1 环链斗式提升机的构造1环链；2料斗；3驱动链轮；4机壳头部；5驱动装置；6中间段；7检视口（座板） ；8下部机座；9张紧链轮；10张紧装置2.2设计原始参数此斗式提升机，提升能力 ，提升物料（水泥）：容重 =1.2t/m3，提升高度50/Qth。15Hm初步设计给定：斗宽 ，斗速 。2Bm2.1/vs2.3装卸料类型及选型2.3.1 装载方式及选用斗式提升机的装载方式有掏取式和流入式两种。掏取式（图 2-1 a）主要用于输送粉状、粒状、小块状等磨琢性小的散状物料，由于在掏取物料时不会
16、产生很大的阻力，所以允许料斗的运行速度较高，为 0.82.2m/s。流入式（图 2-1 b）主要用于输送大块和磨琢性大的物料，其料斗的布置很密，以防止物料在料斗之间撒落，料斗的运行速度不得超过1m/s。图 2.2 装载方法（a ）掏取式；（b）流入式TH 型斗式提升机的料斗运行速度一般在 0.82.2m/s，结合设计使用要求 “提升物料（水泥）：容重 =1.2 。 ”可以确定本设计的装料方式为掏取式。3t/m2.1.1 卸料方式及选用斗式提升机的料斗是在行经驱动轮时在头部侧面卸料的，其卸料方式分为三种形式，即离心式、重力式、混合式。料斗卸料完全、不产生回流是斗式提升机的卸料的理想状态。料斗在头
17、轮处受重力和离心力的作用，其合力大小和方向都随着料斗的回转速度而变化，而合力的反向延长线总是与头轮垂直中心线交于一点，这点称为极点。从极点到头轮水平中心线距离称为极距。而极距仅与头轮转速有关。根据头轮转速就可计算出极距。根据极距大小才可判断提升机最终选取何种卸料方式。由于 TH 型斗式提升机需要较大的斗容保证输送量，而重力式卸载的主要优点在于料斗的填充性良好，料斗尺寸与极距的大小无关。因此容许在较大的料斗运行速度之下应用大容积的料斗 2。故可初步设想本设计的卸料方式为离心式。2.2 主要零部件及选型2.2.1 牵引件斗式提升机的牵引件常采用胶带或链条。胶带斗式提升机的优点是：成本低，自重较小，
18、工作平稳无噪声，可采用较高的运行速度，生产效率较高，磨损较小；主要缺点是：料斗在胶带上的固定较弱，因为是用摩擦传递牵引力，需要有较大的初张力。环链作为较为常用的一种牵引件，它的结构和制造比较简单，与料斗的连接也很牢固。但环链相互接触处易磨损，降低链的强度，运行不够平稳。TH 型斗式提升机机为环链高效斗式提升机，其牵引件即为有高强度的环链，其应符合MT3680矿用高强度圆环链 。具体来说，这种提升机的牵引构件是锻造环链。锻造环链由 3 号圆钢锻制而成，我国目前定型的环链节距为 50mm、64mm、86mm 、94mm 等，结构如图 2.2 所示。环链与料斗的连接采用链环钩，本次采用用两根牵引链条
19、,链条节距为 64。其具体参数见 表 2.1。图 2.3 锻造环链表 2.1 环链参数链环直边直径 d 节距 p 宽度 b 圆弧半径 r单位长度质量公称尺寸极限偏差公称尺寸极限偏差最小内宽最大外宽公称尺寸公称尺寸18 0.5 64 0.62.2.2 料斗料斗是提升机的承载构件，通常是用厚度 =26mm 的钢板焊接或冲压而制成的。为了减少料斗边唇的磨损，常在料斗边唇外焊上一条附加的斗边。根据物料特性和装、卸载方式不同，料斗常制成三种形式：深斗、浅斗和有导向槽的尖棱面斗。与 TH 型斗式提升机相配用的料斗为深斗或浅斗。（1）深斗深斗的特征是斗口下倾角度较小（斗口与后壁一般成 65角）且深度较大，因
20、此适用于输送干燥的、松散的、易于卸出的物料，如水泥、碎煤块、干砂、碎石等。深斗的几何形状如图 2-3 所示。图2-3TH 型斗式提升机料斗深斗和浅斗的几何尺寸深斗称为 S 制法；浅斗称为 Q 制法（2）浅斗浅斗的特征是斗口下倾角较大（斗口与后壁一般成 45角）且深度小，因此适用于输送湿的、容易结块的、难以卸出的物料，如湿砂、型砂、黏土等。浅斗的几何形状如图 14.6所示，其各部分尺寸见表 14.6 及表 14.7。深斗和浅斗的底部都制成圆角，以便于物料卸尽。为了不阻碍卸料，料斗需有一定间隔。基于使用要求：提升物料为水泥，参照（表 2-1）在使用深斗(sh)时才能保证50t/h 的产量，故将料斗
21、的初步选定为深斗。2.4.3 驱动装置和张紧装置（1） 驱动装置提升机的驱动链轮装设在提升机的上部卸料处。在 TH 型斗式提升机驱动装置中的传动部分除减速器外，配有开式齿轮或皮带轮等传动装置。环链式斗式提升机的驱动链轮凸齿和环链之间是通过挤压传动的。传统的驱动链轮和轴的结构如图 2-4 所示。图2-4 驱动链轮装置图 1驱动链轮；2轴；3密封装置；4轴承 而与此相对应，设计选用光轴，并配用帐套链接驱动轮，使提升机的轴型设计和加工都变的更为简易。对于轴承的选择，则直接采用带座球轴承，由于其是标准件，无需企业另行设计，缩短了产品加工周期。此外为了防止突然停车时运行部间随意返回，在驱动装置上装设有逆
22、止器。 （2） 张紧装置在斗式提升机的机壳下部设有张紧装置。张紧装置有螺旋式、弹簧式及重锤式三种，以螺旋式最常采用，如图 2.5 所示。其结构与带式输送机张紧装置相同。张紧装置安装在张紧滚筒（或张紧链轮）轴的轴承座上，并连接在提升机外罩下部的侧壁上。张紧装置的行程在 200500mm 范围内。图2.5 螺旋式张紧装置而在 TH 型斗提机在张紧机构的处理上，下部采用重锤张紧装置，如图 2.6 所示。它实现了自动张紧，一次安装调试后，即可保持恒定的张紧力，避免了脱链，从而保证机器正常运行。但在日常生产中却也不可避免的发生滑板卡死、张紧机构失去应有的作用、张紧力消失的现象 4，对其设计仍需进一步的改进。
