脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)

脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì),脫水,提升,晉升,設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 脫水斗式提升機(jī)簡(jiǎn)介 脫水斗式提升機(jī)是指物料在提升過程中，在料斗內(nèi)能自行脫水，見圖1—1。它是選煤廠和鈣鎂磷肥廠常用的機(jī)械設(shè)備之一，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。通常兼有脫水和運(yùn)輸雙重作用?？勺鳛樽罱K脫水設(shè)備，也可作為初步脫水設(shè)備。 圖1—1 脫水斗式提升機(jī) 它適用于提升洗滌后的中煤、矸石和冷卻后的鈣鎂磷肥，也適用輸送洗滌后的其他塊狀或顆粒狀的物料，物料在提升輸送過程中，可在重力作用下自行脫水。對(duì)于大塊物料及水分要求不太嚴(yán)格的產(chǎn)品，如跳汰分選作業(yè)的中煤、矸石可用脫水斗式提升機(jī)直接作為最終脫水設(shè)備，獲得最終出廠產(chǎn)品。對(duì)粒度較細(xì)、或脫水不太容易、水分又要求比較嚴(yán)格的產(chǎn)品，脫水斗式提升機(jī)可作為初步脫水設(shè)備。如粗煤泥回收作業(yè)中，撈坑沉淀的煤泥可先經(jīng)脫水斗式提升機(jī)初步脫水，再進(jìn)一步用脫水篩和離心脫水機(jī)作最終脫水。 脫水斗式提升機(jī)作為選煤廠常用的機(jī)械設(shè)備，其設(shè)計(jì)的自動(dòng)化先進(jìn)程度、結(jié)構(gòu)布置方式、使用安全性、可靠性、連續(xù)性和高效運(yùn)行將直接影響選煤廠生產(chǎn)成本。為此，應(yīng)對(duì)其設(shè)計(jì)理論和方法進(jìn)行研究探討，以便選擇合理的結(jié)構(gòu)，節(jié)約生產(chǎn)成本。 1.2 選題背景 本課題以脫水斗式提升機(jī)在選煤廠應(yīng)用為例，設(shè)定與跳汰機(jī)配套作業(yè)，作為矸石的最終脫水設(shè)備。其設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 輸送能力Q 50 t/h 料斗容量i0 85 L 料斗間距ao 800 mm 料斗寬度B 1000 mm 物料類別 矸石 堆積密度γ 1.6t/m3 提升傾角α 60o 提升高度H 15.2 m 1.3 本課題的指導(dǎo)思想及主要工作 由前面的論述可知，伴隨著選煤產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，脫水運(yùn)輸機(jī)械也得到了很大的發(fā)展。鑒于脫水斗式提升機(jī)所起到的越來越重要的輔助作用，對(duì)脫水斗式提升機(jī)的使用要求也越來越高了。 本課題針對(duì)脫水斗式提升機(jī)，從理論上論證了脫水斗式提升機(jī)滿足生產(chǎn)需要時(shí)整體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能和力學(xué)性能，在盡可能減輕脫水斗式提升機(jī)重量的前提下，設(shè)計(jì)脫水斗式提升機(jī)的架體結(jié)構(gòu)，對(duì)脫水斗式提升機(jī)進(jìn)行剛度計(jì)算。在完成設(shè)計(jì)工作的同時(shí)，針對(duì)斗鏈的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究，以便確定其合理的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，為延長(zhǎng)脫水斗式提升機(jī)的使用時(shí)間和節(jié)約生產(chǎn)成本提供理論依據(jù)。 2 脫水斗式提升機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的分析 2.1 脫水斗式提升機(jī)基本組成 脫水斗式提升機(jī)的構(gòu)造如圖2—1所示。它是由機(jī)頭、機(jī)尾、斗鏈、導(dǎo)軌、機(jī)殼、機(jī)架和捕捉器等七個(gè)部分組成。斗鏈繞過機(jī)頭的星輪和機(jī)尾的滾輪形成無(wú)極循環(huán)的牽引機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)通過減速器經(jīng)鏈輪使裝在主軸上的星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而拖動(dòng)斗鏈在導(dǎo)軌上運(yùn)行。 圖 2—1 脫水斗式提升機(jī)的基本構(gòu)造圖 1—機(jī)頭；2—機(jī)尾；3—斗鏈；4—導(dǎo)軌；5—機(jī)殼； 6—機(jī)架；7—捕捉器 2.2 驅(qū)動(dòng)方案的確定 脫水斗式提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)部是整機(jī)組成的關(guān)鍵部件。驅(qū)動(dòng)部配置是否合適，直接影響脫水斗式提升機(jī)能否正常運(yùn)行。用作物料脫水的脫水斗式提升機(jī)要求驅(qū)動(dòng)裝置能提供平穩(wěn)、可靠的運(yùn)動(dòng)力矩，以保證斗鏈不出現(xiàn)超速、打滑現(xiàn)象。為此要求驅(qū)動(dòng)裝置具有一個(gè)張緊力可隨時(shí)調(diào)整的緊拉裝置，以保證運(yùn)行過程的可控，極大地減小對(duì)物料的沖擊。 脫水斗式提升機(jī)由于運(yùn)行速度極慢，運(yùn)行過程中變化較小，所以其驅(qū)動(dòng)裝置比較簡(jiǎn)單。 綜合考慮生產(chǎn)的實(shí)際情況，可確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本組成，如圖2—2所示。它是由電動(dòng)機(jī)、減速器、傳動(dòng)鏈、主動(dòng)鏈輪、壓緊鏈輪、主軸、從動(dòng)鏈輪等所組成。 圖2—2 脫水斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 1—電動(dòng)機(jī)；2—減速器；3—傳動(dòng)鏈；4—主動(dòng)鏈輪；5—壓緊鏈輪；6—主軸； 7—從動(dòng)鏈輪 電動(dòng)機(jī)和減速器之間用柱銷聯(lián)軸器連接。減速器和驅(qū)動(dòng)主軸之間用節(jié)距t = 63.5mm的套筒滾子鏈驅(qū)動(dòng)。鏈條的張緊是用調(diào)壓緊輪的位置進(jìn)行。由于考慮斗鏈有可能突然被卡住而造成事故，故設(shè)置了安全銷，它裝在從動(dòng)輪上，如發(fā)生故障時(shí)，安全銷即被切斷，從而保護(hù)了其它機(jī)件不被損壞。 由于脫水斗式提升機(jī)的運(yùn)行速度極慢，所以驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)可大為減少。其頭部和尾部星輪均采用方輪結(jié)構(gòu)，用于脫水時(shí)，當(dāng)t = 320mm及t = 400mm時(shí)為四方輪，如圖2—3所示；當(dāng)t = 500mm時(shí)為五方輪。用于撈坑斗式提升機(jī)則均為五方輪。 圖2—3 四方星輪 2.3 鏈條的失效分析 2.3.1斗式提升機(jī)鏈條失效分析及提高壽命研究的理論基礎(chǔ) （一）鏈條計(jì)算理論 斗式提升機(jī)鏈條 (單根，以下同)的有關(guān)計(jì)算理論如下： 1、最大工作載荷計(jì)算 最大工作載荷是鏈條設(shè)計(jì)選用的主要依據(jù)，是指工作側(cè)渣斗滿載物料時(shí)鏈條所承受的拉力。 （2—1） 2、最大尖峰載荷計(jì)算 斗式提升機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行過程中，難免出現(xiàn)被物料埋死或被異物卡住，造成電機(jī)過負(fù)荷，這時(shí)鏈條所承受的拉力為最大尖峰載荷。即電機(jī)最大輸出扭矩時(shí)鏈條所受拉力。 （2—2） 3、極限拉伸載荷計(jì)算 極限拉伸載荷是指鏈條的最大承載能力，即破斷力。 （2—3） 4、銷軸、銷套摩擦副壽命計(jì)算 （2—4） （2—5） （2—6） 5、磨粒磨損計(jì)算 銷套與滾輪之間的磨損是輸送鏈?zhǔn)У闹饕蛩?，是一種無(wú)潤(rùn)滑條件和有時(shí)有磨粒存在的組合摩擦，其摩擦狀態(tài)可用以下兩式表達(dá)： （2—7） （2—8） 以上各式中 F——最大工作載荷，N； W——單位長(zhǎng)度鏈條重量，N/m； C——單位長(zhǎng)度附屬品重量，N/m； h1——斗式提升機(jī)頭、尾輪垂直中心距，m； h2 ——斗式提升機(jī)頭、尾輪水平中心距，m； R——水中抵抗系數(shù)，1.2～1.6； f ——綜合摩擦系數(shù)，0.14～0.16； A——嚙合損失系數(shù)，1.0～1.3； p——節(jié)距，mm； dT——斗式提升機(jī)頭部鏈輪節(jié)圓直徑，mm； iT——驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總速比； S破——鏈條極限拉伸載荷，N； Fmax——最大尖峰載荷，N； n——安全系數(shù)； [n]——許用安全系數(shù)，一般取4～8； T——輸送鏈的磨損使用壽命，h； A1——鉸鏈承壓面積，mm2； d1——銷軸直徑，mm； b2——軸套長(zhǎng)度，mm； pr ——鉸鏈的壓強(qiáng)，Mpa； KA——工況系數(shù)，KA =1.1； Fc——鏈速較低可忽略； Ff——懸垂拉力，有軌道承載可忽略； ψ——負(fù)荷率； c1——銷套銷軸摩擦系數(shù)； c2——節(jié)距系數(shù)； c3——齒數(shù)一速度系數(shù)； Lp——鏈長(zhǎng)，以節(jié)數(shù)表示； v——鏈速m/s； z1——齒數(shù)； i——傳動(dòng)比； ——許用磨損伸長(zhǎng)率； r——磨損率； K1——工作條件系數(shù)，需由實(shí)驗(yàn)取得； p1——摩擦面表面壓強(qiáng) Mpa； v1——摩擦面相對(duì)線速度m/s； V——磨粒移動(dòng)單位距離的磨損量； Ka——磨粒磨損常數(shù)； FN——磨粒承受的正壓力； H——材料硬度； （二）摩擦與磨損 磨損是兩接觸物體表面間由于摩擦機(jī)械作用使表面物質(zhì)損耗的過程，它將導(dǎo)致在垂直于摩擦表面的方向上物體尺寸逐漸減小。接觸表面在高應(yīng)力作用下形成局部機(jī)械損壞。根據(jù)損壞原因，把磨損分為粘附磨損、磨粒磨損和疲勞磨損。 在滑動(dòng)摩擦副中，一個(gè)表面明顯較另一個(gè)表面硬或兩表面間存在硬的磨粒，則磨損的主要形式是磨粒磨損。在切向運(yùn)動(dòng)下，較硬的輪廓峰或磨粒在配偶表面上象切削一樣劃出條壯細(xì)槽，造成材料脫落。 （三）腐蝕與防腐 腐蝕是材料在環(huán)境的作用下引起的破壞和變質(zhì)。金屬和合金的腐蝕主要是由于化學(xué)或電化學(xué)作用引起的破壞，有時(shí)還同時(shí)伴有機(jī)械、物理或生物作用。 根據(jù)腐蝕的作用原理，可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。兩者的區(qū)別是當(dāng)電化學(xué)腐蝕發(fā)生時(shí)，金屬表面存在隔離的陰極與陽(yáng)極，有微小的電流存在于兩極之間，單純的化學(xué)腐蝕則不存在隔離的陰極與陽(yáng)極。 金屬腐蝕的形態(tài)可分為全面 (均勻)腐蝕和局部腐蝕兩大類。前者較均勻地發(fā)生在全部表面，后者只發(fā)生在局部。例如孔蝕，縫隙腐蝕，晶間腐蝕，應(yīng)力腐蝕破裂，腐蝕疲勞，氫腐蝕破裂，選擇腐蝕，磨損腐蝕，脫層腐蝕等。一般局部腐蝕比全面腐蝕的危害嚴(yán)重的多，有一些局部腐蝕往往是突發(fā)性和災(zāi)難性的。 2.3.2 鏈條的失效 （一）脫水斗式提升機(jī)鏈條壽命終止標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)鏈條強(qiáng)度要求、節(jié)距伸長(zhǎng)量及張緊要求，確定脫水斗式提升機(jī)鏈條壽命終止的標(biāo)準(zhǔn)如下(達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)之一可認(rèn)為壽命止): 1、鏈板斷裂或危險(xiǎn)斷面磨損量達(dá)1/2； 2、銷軸斷裂或磨損量達(dá)2.5 mm； 3、銷套累計(jì)破裂10件以上或大部分銷套磨穿； 4、鏈條節(jié)距伸長(zhǎng)達(dá)5mm。 （二）脫水斗式提升機(jī)鏈條幾種主要失效形式 脫水斗式提升機(jī)鏈條的失效主要出現(xiàn)在鏈板、銷軸、銷套上，表現(xiàn)為磨損和斷裂，嚴(yán)重時(shí)造成整鏈斷開，設(shè)備損壞。 1、鏈板磨損及斷裂 外鏈板與內(nèi)鏈板之間、滾輪與內(nèi)鏈板之間都有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有很大磨損，尤其是滾輪與內(nèi)鏈板之間的磨損嚴(yán)重。 為解決鏈板的耐磨性問題，常采用提高硬度的辦法，這樣會(huì)增加鏈板的脆性，加之內(nèi)鏈板與銷套之間采用過盈配合，產(chǎn)生較大應(yīng)力，這樣會(huì)造成鏈條受力后的脆斷。 2、銷軸磨損及斷裂 銷軸與銷套內(nèi)表面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)不大，因此磨損不太嚴(yán)重。但當(dāng)銷套被磨穿后，銷軸直接與滾輪相磨，磨損急劇增加。銷軸、銷套磨損后鏈條節(jié)距加大，會(huì)造成鏈條爬齒和松弛。 為提高耐磨性，采用了提高硬度的辦法。有時(shí)熱處理不當(dāng)會(huì)造成銷軸脆性增加，出現(xiàn)脆性斷裂。 3、銷套磨損及破裂 銷套的磨損主要發(fā)生在銷套外表面，與滾輪內(nèi)孔相對(duì)運(yùn)動(dòng)較大，又存在大量硬顆粒，處于嚴(yán)重的磨粒磨損狀態(tài)。這是提升鏈?zhǔn)У闹饕问健? 為解決銷套的磨損問題，往往采用提高硬度的辦法，這就增加了銷套的脆性。同時(shí)，為了提高銷套磨損壽命，采用了加厚磨損部位的方法，產(chǎn)生了應(yīng)力集中。這樣在運(yùn)行中會(huì)造成銷套破碎。 4、整鏈斷開 銷軸、鏈板斷裂后如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)更換將會(huì)造成整鏈的斷開。 對(duì)于提升機(jī)鏈，最主要的就是要求它不斷裂，并在長(zhǎng)周期運(yùn)行中能預(yù)測(cè)它的磨損壽命，盡可能地減少代價(jià)昂貴的停工檢修。 因此，該鏈條的研究思路主要是解決耐磨性與沖擊韌性的矛盾問題，通過理論分析和實(shí)驗(yàn)手段確定合理的材質(zhì)、熱處理制度，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，達(dá)到高可靠性(不出現(xiàn)脆性破壞)和長(zhǎng)壽命的目的。 2.3.3 鏈條的失效分析與計(jì)算 （一）輸送鏈的載荷分析 1、載荷分析 如圖2—4所示，如果不計(jì)及各種附加動(dòng)載荷，在考慮離心力引起的張力Fc的前提下，輸送鏈條的緊邊張力松邊張力F1和F2。 圖2-4 輸送鏈所受的張力 （2—13） （2—12） （2—13） 式中 qm——為輸送鏈及其附件單位長(zhǎng)度重量，kgf/m； q0——為所輸送物料在單位長(zhǎng)度上的重量，kgf/m； 因?yàn)? 0.2且60o 所以 由此可知在輸送鏈工作過程中，組成鏈條的每個(gè)鏈節(jié)當(dāng)處在松邊位置時(shí)，其鏈節(jié)張力為F2當(dāng)處在緊邊位置時(shí)，其鏈節(jié)張力為F1；所以輸送鏈條承受著交變載荷，如圖2—5所示。 圖2—5 輸送鏈工作過程中鏈節(jié)張力的變化曲線 其中 3-4對(duì)應(yīng)緊邊位置，1-2對(duì)應(yīng)松邊位置， 4-1與2-3對(duì)應(yīng)主從動(dòng)輪上的過渡位置，F(xiàn)= F1–F2 （二）動(dòng)載荷 實(shí)際上由于各種附加動(dòng)載荷的存在，鏈條的張力曲線如圖2—6所示。這些動(dòng)載荷包括有： 1、因多邊形效應(yīng)引起鏈條線速度變化而產(chǎn)生的慣性載荷Fd1 =ma（式中m為鏈條緊邊質(zhì)量； a為鏈邊的加速度）； 2、因從動(dòng)輪角速度變化而使從動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的附加慣性載荷 式中J為從動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化到從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為從動(dòng)軸的角加速度；r2為從動(dòng)輪的分度圓半徑）； 3、鏈節(jié)嚙入輪齒時(shí)的沖擊載荷； 4、鏈條工作時(shí)軌跡變化以及鏈條振動(dòng)等因素產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷。 其中后二者的影響更大些（見圖2—6中的Fd）。 圖2-6 典型的鏈節(jié)張力變化曲線 （三）銷軸剪切強(qiáng)度計(jì)算 銷軸剪切強(qiáng)度計(jì)算公式為 ，N/mm2 （2—12） 實(shí)際上，鏈條銷軸受載時(shí)，它的剪切剖面上除了有剪切應(yīng)力外，還有彎曲應(yīng)力。但由于銷軸受彎曲時(shí)最大應(yīng)力在最外表面，而受剪時(shí)最大應(yīng)力在芯部，故二者不能疊加。從上面的分析知道二者均為交變應(yīng)力。 2.3.4 鏈條的材質(zhì)的確定 根據(jù)脫水斗式提升機(jī)的工況環(huán)境（潮濕、多塵、有一定的腐蝕性），綜合各種參數(shù)，應(yīng)選擇不銹鋼材質(zhì)。根據(jù)資料可知，Crl3類鋼、Cr18類鋼均能滿足該環(huán)境要求。Crl3類鋼較其它不銹鋼價(jià)格低，而且經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砟苓_(dá)到較好的綜合機(jī)械性能。但從抗腐蝕角度考慮，該鏈條應(yīng)選用Crl3類鋼，但各零件具體選用Cr13類鋼中的哪一種需進(jìn)一步分析。 參考有關(guān)資料鏈條各零件材質(zhì)及熱處理制度確定如下： （一）鏈板 鏈板是鏈條的關(guān)鍵零件，鏈板的斷裂會(huì)立即造成格鏈斷開，設(shè)備損壞。因此，鏈板不允許出現(xiàn)脆性斷裂一類突發(fā)性失效，要在保證其不斷裂的前提下提高其耐磨性或采取其它辦法延長(zhǎng)壽命。 由資料可知，1Crl3較2Cr13, 3Cr13有較高的沖擊韌性，因此，鏈板應(yīng)選用1Crl3類鋼。 （二）銷軸 銷軸也是鏈條的關(guān)鍵零件之一，銷軸的脆性斷裂也是很危險(xiǎn)的，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理就會(huì)造成整鏈開，因此銷軸也不允許出現(xiàn)脆性斷裂。 根據(jù)受力分析，銷軸要求較高的強(qiáng)度:銷軸與銷套相互摩擦較嚴(yán)重，還應(yīng)有較高的硬度才能保證長(zhǎng)壽命。根據(jù)資料可知，應(yīng)選擇 1Crl3鋼。1Crl3鋼在 250-350℃低溫回火有較好的強(qiáng)度，較高的硬度和適當(dāng)?shù)臎_擊韌性。 （三）銷套 銷套是鏈條壽命的關(guān)鍵。由磨損計(jì)算可知，因?yàn)殇N套與滾輪之間存在非常嚴(yán)重的磨粒磨損，所以要提高磨損壽命就必須提高零件硬度，同時(shí)由力學(xué)計(jì)算和失效分析可知，銷套還有較好的強(qiáng)度和韌性。但銷套破裂后不會(huì)很快造成整鏈斷開，因此其韌性要求可低于鏈板和銷軸的韌性要求。根據(jù)資料可知，應(yīng)選擇2Crl3鋼 （四）滾輪 根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，滾輪失效概率小，強(qiáng)度要求較低，要求一定的耐磨性?？紤]到其對(duì)銷套、軌道、鏈輪的磨損，滾輪硬度應(yīng)與銷套相當(dāng)，硬度值為HRC40~45較合適。材質(zhì)選用 1Crl3, 2Crl3或3Crl3均可，但考慮到材料價(jià)格及熱處理情況，根據(jù)資料知可選用3Crl3鋼。 （五）耐磨片 從前面的分析可知，鏈板的強(qiáng)度和韌性較好，但硬度較低，原結(jié)構(gòu)鏈板與滾輪端面之間存在較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，存在嚴(yán)重的磨損。為解決鏈板的磨損問題，在鏈板與滾輪之間增加了耐磨片。 由于耐磨片的作用就是耐磨，所以可取較高的硬度，可選用 3Crl3鋼。 （六）T型銷 T型銷主要作用是防止鏈板脫出，無(wú)特殊要求，從使用經(jīng)驗(yàn)來看，1Crl3, 2Crl3或3Crl3均可。但為了防止在安裝彎曲時(shí)出現(xiàn)斷裂，最好選用塑性相對(duì)較好的 1Crl3鋼。 2.4 提高脫水斗式提升機(jī)輸送量的技術(shù)分析 脫水斗式提升機(jī)是否能達(dá)到設(shè)計(jì)的輸送量，直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。那么如何進(jìn)一步提高脫水斗式提升機(jī)的輸送量，就要圍繞著脫水斗式提升機(jī)的工作過程而進(jìn)行。 脫水斗式提升機(jī)是一種傾斜升運(yùn)設(shè)備。它是靠環(huán)繞在頭、底輪上的斗鏈連續(xù)運(yùn)動(dòng)，通過固定在斗鏈上的料斗裝料、提升、卸料而完成輸送過程，脫水斗式提升機(jī)的工作過程可分為料斗的裝料過程、料斗的提升過程和料斗的卸料過程三個(gè)階段。料斗在裝料過程中是否能裝滿，直接影響到提升機(jī)的輸送能力；料斗在提升過程中的提升狀態(tài)決定了升運(yùn)過程的撒料程度；而料斗的卸料狀態(tài)則決定了物料的卸空程度，同時(shí)也影響功率消耗。因此對(duì)脫水斗式提升機(jī)的要求就是：裝料階段裝得滿；提升階段升得穩(wěn)；卸料階段卸得凈。研究斗式提升機(jī)的工作就是要找出實(shí)現(xiàn)“裝滿、穩(wěn)升、卸凈”的條件，以提高提升機(jī)的生產(chǎn)能力，降低無(wú)效的能耗。 2.4.1料斗的裝料過程 （一)裝滿系數(shù) 料斗的裝料過程直接影響提升機(jī)的輸送能力。判別裝料工作的質(zhì)量可用裝滿系數(shù)ψ的大小來衡量。實(shí)踐證明：任何種類的脫水斗式提升機(jī)的任何型式的料斗，在裝料過程中都不會(huì)是完全裝滿的,即裝滿系數(shù)ψ＜1。 雖然斗式提升機(jī)的裝滿系數(shù)與提升速度、料斗容積、結(jié)構(gòu)及料斗間距等因素有關(guān)，但在輸送過程中，有些因素不能隨物料性質(zhì)的改變而改變。所以，使用同一臺(tái)脫水斗式提升機(jī)提升各種物料，并保持較高的裝滿系數(shù)，是企業(yè)必須解決的問題之一。 1、合理選擇料斗運(yùn)行速度和料斗結(jié)構(gòu)、間距 因單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過喂料口區(qū)域的料斗數(shù)量與料斗運(yùn)行速度成正比，所以脫水斗式提升機(jī)產(chǎn)量通常隨斗鏈速度增加而提高，但料斗運(yùn)行速度過高，料斗裝滿系數(shù)下降很快，且脫水效果不好,反而會(huì)使脫水斗式提升機(jī)產(chǎn)量下降。這是因?yàn)槎锋溗俣冗^高時(shí)，料斗穿越喂料區(qū)域的時(shí)間較短，即料斗舀取或充料時(shí)間顯著變短，當(dāng)進(jìn)入料斗的物料還較少時(shí)，料斗已穿過喂料區(qū)域，完成了裝料過程，使料斗裝滿系數(shù)下降很快,且在提升過程中物料脫水不充分；當(dāng)斗鏈過高時(shí)，高速運(yùn)動(dòng)的料斗幾乎形成一個(gè)面，使物料幾乎不能進(jìn)入料斗，其裝滿系數(shù)接近零。 料斗的裝滿系數(shù)還與料斗的結(jié)構(gòu)、容積、間距密切相關(guān)。深型料斗，料斗較深，容積較大，用作輸送散落性較好的粒狀物料；淺型料斗容積較小，但卸料容易卸光，用作輸送散落性較差的粉狀物料。生產(chǎn)實(shí)踐表明：淺型料斗可采用較高的鏈速，而深型料斗不能采用過高的鏈速，否則，將因卸料時(shí)間縮短，料斗內(nèi)物料來不及卸完而產(chǎn)生回料。 同時(shí)合理選擇料斗間距也有利于裝滿系數(shù)的提高。當(dāng)提升容重較輕、內(nèi)摩擦角較大的物料時(shí)，可采用較小的料斗間距。以上諸參數(shù)相互影響和制約，需綜合考慮。 2、設(shè)計(jì)可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板 為提高斗式提升機(jī)的裝滿系數(shù)，使所提升的物料順利進(jìn)入料斗，設(shè)計(jì)了可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板，如圖2—7所示。 圖2—7 可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板示意圖 1—進(jìn)料斗；2—鉸鏈；3—可調(diào)式導(dǎo)料板；4—固定螺母；5—調(diào)節(jié)螺釘；6—斗鏈； 7—料斗 可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板主要由進(jìn)料斗、鉸鏈、可調(diào)導(dǎo)料板、調(diào)節(jié)螺釘、固定螺母、料斗、料斗帶等組成?？烧{(diào)導(dǎo)料板安裝在進(jìn)料斗的排料口。當(dāng)物料進(jìn)入進(jìn)料斗時(shí)，已具有一定的初速度和慣性，物料經(jīng)進(jìn)料斗導(dǎo)料板作拋物線運(yùn)動(dòng)，并沿導(dǎo)料板切線上拋，落入脫水斗式提升機(jī)料斗?？烧{(diào)導(dǎo)料板通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)其陡平程度，即調(diào)節(jié)導(dǎo)料板與水平線之間的夾角a。當(dāng)物料初速度較大、流動(dòng)性較好時(shí)，可將導(dǎo)料板調(diào)平一些，即a角減小，使物料離開導(dǎo)料板時(shí)的上拋運(yùn)動(dòng)傾角加大，增加物料的上拋高度，減少物料與料斗的碰撞和沖擊，并有利于料斗內(nèi)空氣的排出，可增加料斗的裝滿系數(shù)；另外，當(dāng)物料作上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，物料的運(yùn)動(dòng)方向與料斗運(yùn)動(dòng)方向相同，從而減小了物料與料斗之間的相對(duì)速度，降低動(dòng)力消耗，特別是對(duì)于顆粒物料，還可降低破損率。反之，對(duì)于流動(dòng)性較差的物料，可將導(dǎo)料板調(diào)陡，即使a角增大，使物料直接進(jìn)入料斗。當(dāng)導(dǎo)料板調(diào)陡后，物料重力分解后的下滑力增加，從而提高了下滑速度和慣性，增加物料的流量，使更多的物料有機(jī)會(huì)進(jìn)入料斗，從而提高料斗的裝滿系數(shù)。物料在導(dǎo)料板上的運(yùn)動(dòng)及受力分析見圖2—8所示。 圖2—8 物料在導(dǎo)料板上的運(yùn)動(dòng)及受力分析 由受力分析知，物料顆粒群沿導(dǎo)料板運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)料板切向只有下滑力F1和摩擦力F2。將重力G分解，得 F1 = Gsina； F2 = Gcosa； F3 = fGsina； （2—13） 沿導(dǎo)料板方向，建立平衡方程 式中 G——物料重量，N，； f——物料與導(dǎo)料板的摩擦系數(shù)； ds——顆粒群的當(dāng)量粒徑，mm； ρs——物料的密度，kg/m3； ρ——空氣的密度，kg/m3，取ρ = 1.2 kg/m3； C——空氣對(duì)物料的綜合阻力系數(shù)； k——與顆粒形狀、粒徑ds與管徑D比值及顆粒群等因素有關(guān)的綜合系數(shù)。 所以，物料沿導(dǎo)料板的下滑速度為 （2—14） 由式（2—14）知，物料的下滑速度與物料的粒徑、密度、形狀系數(shù)、導(dǎo)料板傾角、摩擦系數(shù)等因素有關(guān)?？梢姰?dāng)輸送物料一定時(shí)，導(dǎo)料板傾角a與物料下滑速度v的關(guān)系非常明顯。當(dāng)a較小時(shí)，裝滿系數(shù)值ψ也較小。隨著a增大，下滑速度v值增加，則物料的流量增加，使ψ值增加。但當(dāng)a較大時(shí)，由于v值較大，而物料的動(dòng)能則更大。此時(shí)物料已進(jìn)入料斗的物料產(chǎn)生較強(qiáng)烈的碰撞，除造成物料破損外，還會(huì)使料斗中的物料飛濺出來，從而降低裝滿系數(shù)。而通過導(dǎo)料板調(diào)陡或調(diào)平，可使物料正好落入向上運(yùn)動(dòng)的料斗中，并使物料與料斗之間無(wú)劇烈碰撞發(fā)生，既可降低脫水斗式提升機(jī)能耗，減少顆粒物料的破損率，又可提高料斗的裝滿系數(shù)，提高產(chǎn)量和效率，達(dá)到一機(jī)多能的目的。 2）裝料方式 料斗的裝料方式有：順向進(jìn)料和逆向進(jìn)料兩種。 順向進(jìn)料，加料方向與料斗運(yùn)動(dòng)方向一致。當(dāng)物料進(jìn)入機(jī)座時(shí)，碰到料斗的背面。因此，物料與料斗相遇時(shí)，不能直接進(jìn)料。只有當(dāng)料斗將物料向前推移時(shí)才開始裝料。當(dāng)料斗脫離物料時(shí)，即完成了裝料過程。 逆向進(jìn)料，加料方向與料斗運(yùn)動(dòng)方向相反。當(dāng)物料從進(jìn)料口流入機(jī)座時(shí)，即與料斗迎面相遇，這時(shí)物料就能直接流入料斗內(nèi)，因此裝滿系數(shù)較大，機(jī)座內(nèi)積余物料較少，大大減輕了料斗在機(jī)座內(nèi)推移積余物料的阻力。 從以上兩種裝料方式可以看出，順向進(jìn)料不利于料斗的裝載，降低了裝滿系數(shù)值，增加了料斗運(yùn)動(dòng)阻力和電耗，為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，可以使進(jìn)料口低于張緊輪的水平軸線、縮小物料在機(jī)座內(nèi)從進(jìn)料口到被料斗推移至裝料點(diǎn)的距離。逆向進(jìn)料時(shí)，為增加料斗直接進(jìn)料的機(jī)會(huì)，進(jìn)料口應(yīng)高于張緊輪的水平軸線。 在實(shí)際生產(chǎn)中，提升機(jī)的進(jìn)料方式根據(jù)工藝而定。實(shí)踐證明：應(yīng)盡量考慮逆向進(jìn)料，可大大提高脫水斗式提升機(jī)的生產(chǎn)率。特殊情況下便于工藝安排，也有采用順向進(jìn)料或混合進(jìn)料。但實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意順向進(jìn)料時(shí)進(jìn)料口的位置。 2.4.2料斗的提升過程 料斗在提升過程中如果不能穩(wěn)升，就會(huì)造成撒料現(xiàn)象，從而增加功耗、降低生產(chǎn)效率。理論和實(shí)踐證明，引起料斗撒料的原因有如下三種：料斗的振動(dòng)、料斗的扭轉(zhuǎn)及其它原因。 1）料斗的振動(dòng) 料斗的振動(dòng)使料斗頂部的物料落回機(jī)座。生產(chǎn)實(shí)踐證明：料斗振動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，振動(dòng)頻率越高，振動(dòng)幅度越大，則撒料越多。而引起振動(dòng)的原因有兩種：自身原因引起的振動(dòng)和環(huán)境原因引起的振動(dòng)。 料斗的自身振動(dòng)來源于機(jī)上轉(zhuǎn)動(dòng)部件的重心與旋轉(zhuǎn)中心不重合，形成慣性振動(dòng)。當(dāng)機(jī)器慣性振動(dòng)頻率與其固有頻率相同時(shí)，又會(huì)引起較大振幅的共振，使?fàn)恳蠓葦[動(dòng)，造成大量撒料。為使上述現(xiàn)象不發(fā)生，在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，應(yīng)使頭、底輪的重心與其旋轉(zhuǎn)中心重合，而不產(chǎn)生慣性振動(dòng)。 工廠有很多振動(dòng)設(shè)備，不可避免產(chǎn)生振動(dòng)而傳遞到斗式提升機(jī)。解決方法是給脫水斗式提升機(jī)加上隔振裝置———橡膠墊或彈簧。 2）料斗的扭轉(zhuǎn) 料斗以一個(gè)側(cè)面固定在斗鏈上。在料斗及斗內(nèi)物料重力作用下，對(duì)斗鏈產(chǎn)生一個(gè)力矩，使料斗偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度β，見圖2—9。如果β角過大，將會(huì)撒料。同時(shí)在提升過程中會(huì)使料斗產(chǎn)生搖擺現(xiàn)象。如擺幅過大，則料斗有可能與機(jī)外殼相碰，造成料斗破壞，大量撒料。 圖2—9 料斗扭轉(zhuǎn)時(shí)受力圖 要使料斗一點(diǎn)不偏斜，不搖擺是不可能的。但是把料斗的轉(zhuǎn)扭角β和擺幅限定在一定范圍內(nèi)則是完全可以做到的。在一般情況下，把料斗的扭轉(zhuǎn)角β限制在2o以內(nèi)就可以滿足料斗穩(wěn)升的條件。于是，根據(jù)料斗裝料后受力狀態(tài)如圖2—10所示。以O(shè)'點(diǎn)為支點(diǎn)可列出平衡方程 式中 Sn——料斗下端斗鏈張力，N； G——料斗與斗內(nèi)料的重量，N； e——料斗與斗內(nèi)物料重量的重心到料斗上端斗鏈張力作用線的距離，也稱料斗重心偏距； A——料斗的凸度，見圖2—10； h——料斗全高，mm； h2——料斗安裝孔高度，mm； r——料斗底圓半徑，mm； h1——料斗后壁底端到安裝孔高度，mm； β——料斗扭轉(zhuǎn)角度單位； g——重力加速度。 圖2—10 料斗尺寸 由上式可以看到，降低牽引件最小張力并且使β保持在2o以內(nèi)的措施是：料斗跨度A不易過大；安裝孔不易過高；料斗不易過高；應(yīng)盡量采用輕質(zhì)料斗。 3）其他原因 如斗鏈接口不平，料斗安裝不當(dāng)?shù)?。解決辦法：合理設(shè)計(jì)，合理裝配。 2.4.3卸料過程 脫水斗式提升機(jī)的卸載是料斗由斜線上升運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍€段的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即料斗繞上驅(qū)動(dòng)鏈輪后，物料由于受到重力和離心慣性力的同時(shí)作用，物料從料斗中被拋出，在空間運(yùn)行一段距離后，落到帶式輸送機(jī)上，完成卸載。 從料斗的運(yùn)動(dòng)情況可知，料斗內(nèi)的物料表面上任意一個(gè)物料顆粒M，同時(shí)受到重力mg和離心慣性力mrω2的作用，這兩個(gè)力的合力，若延長(zhǎng)合力的作用線并與鏈輪垂直中心線相交于P點(diǎn)，則此點(diǎn)稱為極點(diǎn)，見圖2—11, 圖2—12, 圖2—13。極點(diǎn)P到回轉(zhuǎn)軸心O的距離h稱為極距。 圖2—11重力卸載 圖2—12離心慣性力卸載 圖2—13混合卸載 極距h可從△ABM和△PMO的相似關(guān)系中求得: 將代入上式 式中 m——料斗內(nèi)物料的重量，kg； g——重力加速度，m/s2； ω、v——分別為料斗內(nèi)物料重心的角速度、線速度，1/s、m/s； r——回轉(zhuǎn)半徑（即從料斗內(nèi)物料重心M到鏈輪中心O的距離），mm； n——鏈輪每分鐘轉(zhuǎn)速，r/min。 由上式可知:極距h的大小與鏈輪轉(zhuǎn)速n有關(guān)，而與料斗在鏈輪上的位置無(wú)關(guān)；料斗在鏈輪圓弧區(qū)段中任意位置上，物料顆粒M所受合力口的延長(zhǎng)線都通過極點(diǎn)P；隨著轉(zhuǎn)速n增大、極距h迅速減小，此時(shí)離心慣性力mrω2增大;反之，當(dāng)轉(zhuǎn)速n減小，極距h迅速增大，而離心慣性力mrω2減小。當(dāng)鏈輪的轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，極距h就是確定的數(shù)值，從而也決定了卸載方式。若鏈輪半徑為rc，料斗外緣半徑為rc，從圖2—11, 圖2—12, 圖2—13中可以看到，極距h的大小決定了不同的卸載方式: 當(dāng)極距h大于料斗外緣半徑ra時(shí),見圖2—11，極點(diǎn)P的位置位于料斗外緣的圓周以外，重力mg的數(shù)值大于離心慣性力mrω2的數(shù)值。料斗內(nèi)的物料顆粒將主要在重力作用下沿著料斗的內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)而被卸出。因此，這種卸載方式稱為重力卸載。 當(dāng)極距h小于鏈輪半徑rc時(shí),見圖2—12,極點(diǎn)P的位置位于鏈輪的圓周以內(nèi)，離心慣性力的數(shù)值遠(yuǎn)大于重力mg的數(shù)值。料斗內(nèi)的物料都沿著料斗的外緣運(yùn)動(dòng)和拋出。因此，這種卸載方式稱為離心慣性力卸載。 當(dāng)極距h小于料斗外緣半徑ra而大于鏈輪半徑rc時(shí)見圖2—13，此時(shí)極點(diǎn)P的位置位于鏈輪的圓周和料斗外緣的圓周之間。在這種情況下，料斗中處于ra＞h部分的物料顆粒將沿著料斗的外緣被拋出，屬于離心慣性力卸載;處于h＞rc部分的物料顆粒將沿著料斗的內(nèi)緣被卸出，屬于重力卸載。此種卸載方式中既有離心慣性力卸載也有重力卸載，所以稱之為混合卸載。 從以上分析的情況來看，為防止灰塵飛揚(yáng)，到處散灑，采用離心慣性力卸載方式顯然是不合理的。采用重力卸載方式還是采用混合卸載方式，還要進(jìn)一步分析后才能確定。一般情況下脫水斗式提升機(jī)采用重力卸載方式。 3 脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ) 3.1 原始數(shù)據(jù)及工作條件 脫水斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，須有下列原始數(shù)據(jù)及工作條件資料。 （1）物料名稱及輸送能力； （2）物料性質(zhì)：包括粒度及粒度組成、堆積密度、溫度、粘度、磨琢性、腐蝕性等； （3）工作環(huán)境：露天、室內(nèi)、干燥、潮濕、環(huán)境溫度和空氣含塵量大小等； （4）裝料和卸料方式； （5）脫水斗式提升機(jī)布置形式及相關(guān)尺寸，包括輸送機(jī)長(zhǎng)度、提升高度和最大傾角等； 3.2 脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1輸送能力的計(jì)算 脫水斗式提升機(jī)的物料裝在料斗內(nèi)，并連續(xù)地由機(jī)尾提運(yùn)到機(jī)頭，由于料斗在鏈板上的間距是均勻的，則物料可以認(rèn)為是均勻地分布在整個(gè)料斗的重段上。 脫水斗式提升機(jī)輸送干物料時(shí)，輸送能力為 ，t/h （3—1） 式中 ——每一個(gè)料斗的體積，L； ——相鄰兩個(gè)料斗的距離，m； ——物料的堆積密度，t/m3； ——斗鏈速度，m/s； ——料斗的裝滿系數(shù) 計(jì)算輸送能力時(shí)，按 = 0.5~0.75選取，計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，考慮到脫水斗式提升機(jī)挖料、裝載和洗選機(jī)排料的不均勻性，一律按 = 0.9計(jì)算。 輸送濕物料時(shí)，輸送量為 ，t/h （3—2） 式中 Q——輸送干物料的能力，t/h； ——物料中含水的百分?jǐn)?shù)（對(duì)中煤平均值取= 20%；對(duì)矸石平均值取= 22%）。 3.2.2張力及功率計(jì)算 脫水斗式提升機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)裝置功率，取決于提升過程中需要克服的一系列的阻力，其中主要有： 1）提升物料沿斗鏈運(yùn)行方向的重力分量； 2）斗鏈與導(dǎo)軌之間的摩擦阻力； 3）當(dāng)斗鏈繞過星輪或滾輪時(shí)，鏈條關(guān)節(jié)處及軸頸處的摩擦阻力； 4）斗子挖取物料時(shí)的阻力。 以上各項(xiàng)阻力用逐點(diǎn)計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。 （一）阻力計(jì)算 ，脫水斗式提升機(jī)布置如圖3—1所示，1、2、3、4各點(diǎn)拉力分別用、、、表示。 圖3—1 脫水斗式提升機(jī)計(jì)算簡(jiǎn)圖 1、回空段阻力 W1-2= q0 L(ω'cosβ－sin β)= q0(Lhω'－ H) （3—3） 2、承載重段阻力 （3—4） 3、斗子挖取物料阻力 （3—5） 4、斗鏈繞過尾部滾輪時(shí)，軸頸及鏈條關(guān)節(jié)處摩擦阻力 （3—6） 5、斗鏈繞過頭部方輪的阻力 （3—7） 以上各式中 W1-2、W2-3、W3-4、W4-1——分別為各特征點(diǎn)間的運(yùn)行阻力，N； ——料斗挖取物料時(shí)的阻力，N； q0——斗鏈每米自重N； qm——斗鏈每米質(zhì)量（kg/m）； q1——每米長(zhǎng)度上輸送物料計(jì)算重量； ， N （3—8） g——重力加速度（m/s2）； L——脫水斗式提升機(jī)傾斜長(zhǎng)度（m）； β——脫水斗式提升機(jī)傾斜角度（度）； Lh——脫水斗式提升機(jī)水平投影長(zhǎng)度（m）； H——脫水斗式提升機(jī)垂直提升高度（m）； ω'——斗鏈與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)或阻力系數(shù)。 對(duì)于帶滾輪的斗鏈，其阻力系數(shù)按下式計(jì)算 （3—9） 式中 k——滾輪在導(dǎo)軌上的滾動(dòng)摩擦系數(shù)（取0.05）； D——滾輪外徑（mm）； d——銷軸直徑（mm）； μ——銷軸與滾輪內(nèi)孔間的摩擦系數(shù)（取0.4）； λ——考慮部分滾輪不轉(zhuǎn)的系數(shù)（取1.2）。 斗鏈繞過頭部方輪時(shí)，軸承處斗鏈銷軸與銷套之間摩擦所產(chǎn)生的阻力系數(shù)，以K0表示。 （3—10） 式中 d0——雙列向心球面滾子軸承內(nèi)外圈的平均中徑，mm； μ0——雙列向心球面滾子軸承摩擦系數(shù)（取0.004）； d——斗鏈銷軸直徑，mm； μ——斗鏈銷軸與銷孔或套之間的摩擦系數(shù)（取0.4）； D0——方輪節(jié)圓直徑，mm 各種阻力計(jì)算出厚；就可計(jì)算斗鏈的張力。由于脫水斗式提升機(jī)安裝傾角大，最小張力發(fā)生在點(diǎn)2的斗鏈上，從最小張力點(diǎn)（點(diǎn)2）開始逐點(diǎn)計(jì)算。最小張力F2（初張力）起張緊鏈條的作用，按經(jīng)驗(yàn)以3m長(zhǎng)度斗鏈的重作為處張力計(jì)算依據(jù)，或選取初張力。 （二）各點(diǎn)張力的計(jì)算 F2 =3m斗鏈自重——初張力 （3—11） （3—12） （3—13） （3—14） 3.2.3 斗鏈強(qiáng)度的驗(yàn)算 強(qiáng)度驗(yàn)算只需驗(yàn)算單條斗鏈即可。單條斗鏈上的拉力為 （3—15） 式中 ——斗鏈上最大靜拉力，N； ——雙鏈牽引時(shí)，負(fù)荷不均勻系數(shù)（一般取=1.2）； ——斗鏈的動(dòng)拉力。 （3—16） 式中 ——每米物料重（N/m）； ——每米斗鏈自重（N/m）； ——斗式提升機(jī)長(zhǎng)度系數(shù)（取=2）； ——斗式提升機(jī)長(zhǎng)度（m）； ——重力加速度（m/）； ——斗鏈最大加速度。 （3—17） 式中 ——斗式提升機(jī)頭部星輪的方數(shù)； t ——斗鏈節(jié)距，m； ——斗鏈速度，m/s。 由于式（2—15）計(jì)算所的單條鏈上的拉力若小于斗鏈最大拉力的允許值則安全，即 式中 ——單邊斗鏈允許最大工作拉力。 3.2.4功率計(jì)算 脫水斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)輪上的圓周力 ，N； （3—18） 脫水斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)軸功率為 ，kW； （3—19） 電動(dòng)機(jī)功率 ，kW； （3—20） 式中 ——功率儲(chǔ)備系數(shù)（電機(jī)，=1.4；Y型電機(jī)，=1.0）； ——NGW-J減速器傳動(dòng)效率（取0.94）； ——套筒滾子鏈傳動(dòng)效率（取0.96）。 3.2.5 驅(qū)動(dòng)裝置選擇 驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)是電動(dòng)機(jī)通過柱銷聯(lián)軸器與NGW-J型行星齒輪減速器連結(jié)，再通過套筒滾子鏈和大鏈輪驅(qū)動(dòng)斗鏈工作。 為了達(dá)到斗鏈平均速度為0.16m/s或0.27m/s，驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速為 （3—21） 式中 ——斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，r/min； ——斗鏈平均速度，m/s； ——驅(qū)動(dòng)輪的方數(shù)； 圖3—2 驅(qū)動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖 ——斗鏈節(jié)距，m。 根據(jù)上式取可求得各規(guī)格提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。 若選取電機(jī)轉(zhuǎn)速為，則所需要的總減速比為 （3—22） 式中 i——總減速比； ——減速器的速比； ——鏈傳動(dòng)減速比。 根據(jù)前面計(jì)算確定的斗子寬度B，斗鏈速度v和電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率N，選擇驅(qū)動(dòng)裝置。計(jì)算功率應(yīng)小于表中所選的電機(jī)額定功率值。 減速器選用NGW-J型，其高速軸的許用輸入功率按下面條件選取。 ≥電動(dòng)機(jī)額定功率 式中 ——按（JB1799-76）規(guī)定的NGW減速器高速軸許用輸入功率； ——備用系數(shù)，選用Y型電機(jī)時(shí)，取=1.0； ——采用油池潤(rùn)滑時(shí)的系數(shù)（取1~1.05）。 根據(jù)上述計(jì)算斗鏈速度，電機(jī)功率，斗式提升機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和減速比的結(jié)果即可選擇驅(qū)動(dòng)裝置。 3.2.6 負(fù)荷計(jì)算 由于脫水斗式提升機(jī)呈大傾斜安裝，提升機(jī)的負(fù)荷除受尾部基礎(chǔ)支承外，各樓層均需設(shè)支承架。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其負(fù)荷計(jì)算可分為尾部負(fù)荷，頭部負(fù)荷和中間支架的負(fù)荷三部分。 （一）尾部負(fù)荷計(jì)算 承受斗式提升機(jī)基礎(chǔ)的樓板，受到傾斜分為作用，這個(gè)分力來自于斗式提升機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的垂直負(fù)荷（脫水斗式提升機(jī)的自重，輸送物料和水重）。該傾斜分力沿斗式提升機(jī)中心線傳至基礎(chǔ)，并由基礎(chǔ)承受。該力又分成垂直的支承壓力和水平分力。 全部垂直負(fù)荷為 （3—23） 式中 ——垂直負(fù)荷，N； ——斗式提升機(jī)總重（包括鑄石，驅(qū)動(dòng)裝置落地時(shí)，須減去其重量）N； ——封閉節(jié)段內(nèi)的水重（N）； ——提升物料重量，N； （3—24） 式中 ——提升機(jī)頭尾輪中心距離（m）； 圖3—3 尾部負(fù)荷計(jì)算簡(jiǎn)圖 ——每米長(zhǎng)度上濕物料的自重，N/m。 傾斜分力為 ， N （3—25） 垂直支承壓力為 ， N （3—26） 式中 W0——垂直的支承壓力，N。 水平分力為 （3—27） 式中 X0——水平分為，N。 （二）頭部負(fù)荷計(jì)算 脫水斗式提升機(jī)的機(jī)頭部件是由機(jī)頭架支承在頭部的樓板上。頭部樓板承受的載荷應(yīng)包括：驅(qū)動(dòng)裝置、斗式提升機(jī)頭部節(jié)段、頭部組件和頭部卸料溜槽等部件的載荷。 頭部的垂直負(fù)荷為 （3—28） 式中 A1——頭部垂直負(fù)荷，N； P1——機(jī)頭（包括驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)支架、頭部組件、頭部節(jié)段，如作施工計(jì)劃時(shí)，還應(yīng)包括頭部支架梯子、機(jī)頭溜槽等部件）的載荷，N； R1——計(jì)算節(jié)段長(zhǎng)度上提升機(jī)金屬結(jié)構(gòu)件的重量（不包括機(jī)頭重量），N； G1——在計(jì)算節(jié)段內(nèi)，提升物料的重力，按式（3—30）計(jì)算，N； ε1——節(jié)段上運(yùn)動(dòng)部分（斗鏈）的重力，按式（3—31）計(jì)算，N。 （3—29） （3—30） 式中 ，——計(jì)算節(jié)段的長(zhǎng)度，其中為從頭部支承樓板至下一個(gè)中間支架之間距離的一半，m。 支持頭部支架的樓板是根據(jù)垂直支承壓力（包括到下一個(gè)中間支架這一部分斗式提升機(jī)載荷的一半）進(jìn)行計(jì)算的，同時(shí)考慮水平分力的影響。 垂直支承壓力為 （3—31） 實(shí)際工作時(shí)，由于垂直負(fù)荷可能 直接傳遞到樓板上，故取。 水平負(fù)荷為 （3—32） 當(dāng)采用落地式驅(qū)動(dòng)裝置架時(shí)，由于頭 部驅(qū)動(dòng)鏈上的張力通過驅(qū)動(dòng)裝置架， 作用于樓板上，所以，計(jì)算負(fù)荷時(shí)， 還應(yīng)計(jì)入驅(qū)動(dòng)鏈輪上的張力。 圖3—4 頭部負(fù)荷計(jì)算簡(jiǎn)圖 （三）中間支架負(fù)荷計(jì)算 垂直負(fù)荷為 以此類推，則 如果是封閉節(jié)段還要加上水重，則 （3—33） 水平負(fù)荷為 以此類推，則 （3—34） 圖3—5 中間支架負(fù)荷計(jì)算簡(jiǎn)圖 式中 、、、、代號(hào)的 意義參見負(fù)荷計(jì)算； 或——計(jì)算節(jié)段上的長(zhǎng)度，m。 4 脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì) 4.1 斗鏈的選型 脫水斗式提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)采用鏈傳動(dòng)。它是利用可以屈伸的鏈作為傳動(dòng)元件，通過鏈與裝在平行軸上的鏈輪的輪齒進(jìn)行嚙合傳動(dòng)，所以它兼有帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的一些有點(diǎn)。 鏈傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)：與帶傳動(dòng)相比，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率較高，軸上載荷較小，同樣傳動(dòng)條件下尺寸緊湊，能在較惡劣條件下工作；與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造和安裝精度要求較低，有一定的緩沖和吸振作用，中心距可在一定范圍任意加大。 鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)：瞬時(shí)傳動(dòng)比有波動(dòng)（鏈輪齒數(shù)愈少波動(dòng)愈大），故不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)，工作時(shí)有噪聲，鏈節(jié)磨損伸長(zhǎng)后，易發(fā)生脫鏈。 斗鏈貫穿提升機(jī)的全長(zhǎng)，為機(jī)身長(zhǎng)的兩倍多，在設(shè)備檢修中占很大比重。同時(shí)，斗鏈在脫水斗式提升機(jī)中既是貨物的承載機(jī)構(gòu)，又是脫水斗式提升機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)，因此，不僅需要足夠的強(qiáng)度，而且還應(yīng)具有耐磨、耐腐蝕的要求。斗鏈選擇的合理與否直接影響脫水斗式提升機(jī)的投資、運(yùn)行成本，更為重要的是將直接影響脫水斗式提升機(jī)的可靠、安全運(yùn)行。 4.1.1 斗鏈運(yùn)行速度的選擇 斗鏈運(yùn)行速度是脫水斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算的重要參數(shù)，脫水用的提升機(jī)斗鏈速度很低，只有0.16m/s和0.27m/s兩種。作為最終產(chǎn)品的脫水，一般選用0.16m/s；作為中間產(chǎn)品的轉(zhuǎn)載（如主洗中煤）可選用0.27m/s的斗鏈速度。 對(duì)于用于提升洗滌后的矸石，在滿足運(yùn)量要求的情況下，盡量選取較低的速度，初選斗鏈的速度v =0.16m/s。 4.1.2 斗鏈運(yùn)行阻力和張力計(jì)算 (一)阻力計(jì)算 根據(jù)式（3—3）～（3—7）可知 1、空段阻力 W1-2= q0 L(ω'cosβ－sin β)= q0(Lhω'－ H )=－19103.7 N 2、重段阻力 =50180.5 N 3、挖取物料阻力 =4998 N 4、斗鏈繞過尾輪的阻力 = 450 N 5、斗鏈繞過頭部方輪的阻力 = 1884.0 N (二)各點(diǎn)張力計(jì)算 根據(jù)式（3—11）～（3—14）可知 2點(diǎn)張力 F2 = 4500 N 3點(diǎn)張力 = 9948 N 4點(diǎn)張力 = 60128.5 N 1點(diǎn)張力 =23603.7 N 4.1.3 初選斗鏈 目前生產(chǎn)的脫水斗式提升機(jī)的斗鏈其類型有標(biāo)準(zhǔn)套筒滾子鏈、圓環(huán)鏈、板狀鏈和鑄造鏈條等。 在鏈條類型確定上應(yīng)考慮如下因素： 1)盡量延長(zhǎng)鏈條的使用壽命，減小磨損和運(yùn)行阻力，選擇合理的鏈條結(jié)構(gòu)； 2)對(duì)于脫水斗式提升機(jī)經(jīng)常在大載荷低速和潮濕環(huán)境下工作，尤其轉(zhuǎn)彎半徑較小的情況，合理選擇鏈條材料； 3)根據(jù)機(jī)長(zhǎng)和鏈強(qiáng)來具體確定具體鏈型。 綜合鏈條失效分析的結(jié)果，參考有關(guān)資料，初選斗鏈類型及具體參數(shù)如下： 斗鏈類型 帶中間滾輪套筒板狀鏈 斗鏈速度v 0.16 m/s 鏈板節(jié)距t 400 mm 鏈板寬度 90 mm 鏈板厚度 16 mm 鏈板銷軸直徑d 36 mm 滾輪外徑D 120 mm 驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓直徑D0 680.52 mm 斗鏈每米質(zhì)量qm 140 kg/m 斗鏈初張力F2 4500 N 單邊斗鏈最大允許工作拉力F4 63000 N 該機(jī)斗鏈由料斗（其具體規(guī)格為：斗寬B = 1000mm、斗容量i0 = 85 L、斗距ao = 800mm）和兩條牽引鏈組成,見圖4—1。每組斗鏈由一個(gè)料斗和兩節(jié)鏈板(8塊鏈板，其中有2塊內(nèi)鏈板)構(gòu)成，俗稱間斷斗，其上交錯(cuò)排列著4×20mm的長(zhǎng)孔。用扁鋼和角鋼加強(qiáng)，以改善其剛性。并用4個(gè)帶榫螺栓固定在相對(duì)應(yīng)的兩塊內(nèi)鏈板上。為了在運(yùn)送濕料時(shí)也能使料斗清空，為此在每個(gè)料斗內(nèi)的底部增設(shè)一活動(dòng)刮板(l- 2mm厚的鐵板制成)，活動(dòng)刮板上焊有一根通軸(軸的直徑4～7mm ,長(zhǎng)度略大于料斗寬度)，通軸兩端通過兩個(gè)銅套串在料斗兩側(cè)壁鉆的孔內(nèi)，再在軸的兩端部分別用螺栓垂直固定上一撥動(dòng)板;另外在機(jī)架內(nèi)壁兩側(cè)各焊上一擋柱(直徑8mm，長(zhǎng)5～10 mm的螺栓即可)。工作中，當(dāng)料斗運(yùn)行到上部、撥動(dòng)板碰到檔柱時(shí)而受阻，通過活動(dòng)刮板強(qiáng)制將物料清出。 圖4—1 斗鏈 1—料斗；2—鏈板；3—帶榫螺栓；4—扁鋼；5—角鋼 4.1.4 斗鏈強(qiáng)度校核 根據(jù)式（3—15）～（3—17）進(jìn)行驗(yàn)算。 （1）斗鏈的加速度 = 0.08m/s2 （2）動(dòng)張力 = 1900.8 N （3）單邊牽引鏈上的拉力為 = 37217.6 N 有資料可知 [S破] = 63000 N S = 37217.6 N < [S破] = 63000 N，故安全。 4.2 脫水斗式提升機(jī)布置形式及基本參數(shù)的確定 4.2.1 脫水斗式提升機(jī)布置形式 脫水斗式提升機(jī)具體布置形式是由生產(chǎn)工藝決定的，驅(qū)動(dòng)裝置一般安設(shè)在機(jī)頭焊接的驅(qū)動(dòng)支架上，為左式安裝，見圖4—2。當(dāng)功率N≥22kW時(shí)，又增設(shè)了落地式驅(qū)動(dòng)裝置。落地式驅(qū)動(dòng)裝置可以左右任意安裝。 圖4—2 驅(qū)動(dòng)裝置布置 脫水斗式提升機(jī)布置應(yīng)遵循盡量減少施工工作量、簡(jiǎn)化設(shè)備的原則，降低制作成本，此處與跳汰機(jī)配套的脫水斗式提升機(jī)布置形式見圖4—5。提升機(jī)的后段是封閉不透水的，里而充滿了水，水平而位置與跳汰機(jī)內(nèi)的一致，提升機(jī)的前段機(jī)殼敞開，是有效脫水段。 圖4—3 脫水斗式提升機(jī)布置形式 為了達(dá)到生產(chǎn)要求的脫水效果，應(yīng)保證足夠的脫水時(shí)間，即脫水斗式提升機(jī)的運(yùn)行速度及有效脫水長(zhǎng)度應(yīng)有一定限制。根據(jù)實(shí)際情況和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，脫水斗式提升機(jī)的脫水高度應(yīng)高出水面6～8m。 4.2.2 脫水斗式提升機(jī)基本參數(shù)的確定 1）斗鏈線質(zhì)量qo 由斗鏈選型結(jié)果可知 qo=qmg = 1372 N 2）物料的線質(zhì)量q1 當(dāng)已知設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力和鏈速時(shí)，物料的線質(zhì)量由式（3—8）可得 = 1666 N 4.3 電動(dòng)機(jī)的選型 4.3.1 選擇電動(dòng)機(jī)的基本原則 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)考慮如下因素： 1）考慮電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境和脫水斗式提升機(jī)的負(fù)載性質(zhì)，選擇合適的電動(dòng)機(jī)類型； 2）電動(dòng)機(jī)的額定電壓一般與供電電壓一致，其額定轉(zhuǎn)速要考慮脫水斗式提升機(jī)的具體情況； 3）使其額定功率Ne≥負(fù)載功率N，并且使Ne盡量接近于N； 4）校核預(yù)選電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況，過載能力及起動(dòng)能力，直到合適為止。 5)在以上前提下優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便又價(jià)格合理的電動(dòng)機(jī)。 4.3.2 初選電動(dòng)機(jī) 根據(jù)式（3—18）～（3—20）可知所需電動(dòng)機(jī)功率 = 6.8 kW 根據(jù)上述電動(dòng)機(jī)功率，綜合該機(jī)各類特性參數(shù)和技術(shù)特性，參考有關(guān)資料，初選電動(dòng)機(jī)為Y系列（IP44）封閉式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如下： 型號(hào) 額定功率(Kw) 轉(zhuǎn)速(r/min) 電流(A) 效率(﹪) 功率因數(shù) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2(N·m2 重量(kg) Y160M-6 7.5 970 17.0 86 0.78 2.0 2.0 6.3 0.881 119 4.4 減速器的選型 減速器的選型要根據(jù)脫水斗式提升機(jī)每天工作時(shí)間、載荷性質(zhì)、潤(rùn)滑條件以及實(shí)際輸入功率等條件選用與電動(dòng)機(jī)適配的減速器類型。在滿足生產(chǎn)要求的同時(shí)，盡可能的選擇維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的減速器。 綜合以上因素，參考各種資料可知，應(yīng)選用NGW-J型行星減速器，其技術(shù)參數(shù)如下： 型號(hào) NGW-J72-12 高速軸輸入功率N1 15.8 kW 高速軸輸入轉(zhuǎn)速n 1000 r/min 低速軸輸出扭矩TH 7071 N·m 彎矩WX 5700 N·m 徑向力FX 34650 N 傳動(dòng)比i 50 4.5 傳動(dòng)鏈選擇與聯(lián)軸器選型 4.5.1 傳動(dòng)鏈選擇 傳動(dòng)鏈?zhǔn)敲撍肥教嵘龣C(jī)中的又一重要部件，常用的又滾子鏈和齒形鏈等，選擇傳動(dòng)鏈應(yīng)考慮如下因素： 1）傳遞功率； 2）小鏈輪和大鏈輪的轉(zhuǎn)速（或傳動(dòng)比）； 3）電動(dòng)機(jī)類型、載荷性質(zhì)及傳動(dòng)用途。 根據(jù)以上參數(shù)和脫水斗式提升機(jī)工作特點(diǎn)，脫水斗式提升機(jī)選用套筒滾子鏈作為傳動(dòng)鏈條，其技術(shù)參數(shù)如下： 傳動(dòng)鏈型式 04A型套筒滾子鏈 傳動(dòng)鏈條節(jié)距 63.5 mm 傳動(dòng)鏈排數(shù) 雙排 傳動(dòng)鏈排距 71.55 mm 滾子外徑 39.68 mm 銷軸直徑 19.84 mm 套筒內(nèi)徑 19.89 mm 極限拉伸載荷 693900 N 單排每米質(zhì)量 16.1 kg/m 4.5.2 聯(lián)軸器選型 聯(lián)軸器