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1 摘 要 斗式提升機是一種利用均勻固接于無端牽引構(gòu)件上的一系列料斗， 豎向提升物料的連續(xù)輸送機械。斗式提升機根據(jù)牽引形式主要分為環(huán) 鏈式、板鏈式和皮帶式三種，因經(jīng)濟條件、技術(shù)水平及使用習慣等原 因，國內(nèi)用戶對環(huán)鏈式和皮帶式斗式提升機的需求量比較大。斗式提 升機具有輸 送 量大，提升高度高，運行平穩(wěn)可靠，壽命長顯著優(yōu)點， 其主要性能及參數(shù)符合 JB3926--85《垂直斗式提升機》 （該標準等效 參照了國際標準和國外先進標準） ，牽引圓環(huán)鏈符合 MT36-80《礦用高 強度圓環(huán)鏈》,本提升機適于輸送粉狀，粒狀及小塊狀的無磨琢性及磨 琢性小的物料，如：煤、水 泥 、石塊、砂、粘土、礦石等，由于提升 機的牽引機構(gòu)是環(huán)行鏈條，因此允許輸送溫度較高的材料(物料溫度不 超過 250 ℃)。一般輸送高度最高可達 40 米.TG 型最高可達 80 米。 關鍵詞：斗式提升機、鏈輪、減速器、聯(lián)軸器、防爆 2 Abstract Bucket is a solid after using uniform in a series of annoyance-that traction components, vertical lifting materials hopper continuous conveying machinery.Bucket form according to the drawing board, mainly divided into the ring chain chain and belt, due to the economic conditions, technical level and habits etc. Reason, domestic users to link chain and the belt bucket elevator demand is bigger.The machine has the advantages of big conveying capacity, high hoisting height, stable and reliable running and long working life. Its performance and parameter accord with JB3926—85 ‘Vertical Bucket Elevator’, which consults the international standard and advanced foreign standard and the towing circle chain accords with MT36—80 ‘High- Strength Circle Chain for Mine’. The machine is applicable for conveying the power, grain and block materials, such as coal, cement, block, sand, clay and ore. The bucket elevator is allowed to convey materials with high temperature with the special circle chain structure. Keywords: Bucket elevator; Chain wheel ; Gear reducer; Coupling; Explosion-proof 3 目 錄 第 1 章 緒論..................................1 第 1.1 節(jié) 斗式提升機的發(fā)展歷史...........................1 第 1.2 節(jié) 斗式提升機分類.................................1 第 1.3 節(jié) 斗式提升機的用途及特點.........................2 第 1.4 節(jié) 課題的總體構(gòu)思和主要工作任務...................3 第 2 章 斗式提升機的總體設計方案......................4 第 2.1 節(jié) 概述..........................................4 第 2.2 節(jié) 斗式提升機的工作原理..........................4 第 2.3 節(jié) 斗式提升機的主要部件...........................6 第 2.4 節(jié) 斗式提升機的裝載和卸載.........................7 第 2.5 節(jié) 常用斗式提機選用及相關計算.....................8 第 3 章 斗式提升機主要結(jié)構(gòu)的設計.....................11 第 3.1 節(jié) 提升機提升功率的確定..........................11 第 3.2 節(jié) 電動機的選型及安裝............................14 第 3.3 節(jié) 減速器的選型及安裝...........................15 第 3.4 節(jié) 聯(lián)軸器的選型及安裝............................16 3.4.1 聯(lián)軸器的分類..................................16 3.4.2 聯(lián)軸器應考慮的因素............................16 3.4.3 聯(lián)軸器的選擇..................................19 3.4.4 聯(lián)軸器的安裝..................................19 第 3.5 節(jié) 驅(qū)動軸設計及附件的選擇........................20 3.5.1 軸的材料選擇及處理............................20 3.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設計..................................21 3.5.3 軸的強度校核計算..............................24 3.5.4 軸承類型的選用及校核..........................26 第 3.6 節(jié) 帶輪與 V 帶的選擇..............................28 第 3.7 節(jié) 驅(qū)動鏈輪的結(jié)構(gòu)設計............................28 第 3.8 節(jié) 提升機主要參數(shù)的確定..........................29 第 3.9 節(jié) 料斗與環(huán)鏈的設計..............................31 4 第 3.10 節(jié) 拉緊裝置的選型............................33 3.10.1 拉緊裝置的作用...............................33 3.10.2 拉緊裝置的確定...............................33 第 4 章 斗式提升機的關鍵技術(shù)分析及改進.......... 34 第 4.1 節(jié) 斗式提升機的防爆分析及改進....................34 第 4.2 節(jié) 斗式提升機鏈輪的技術(shù)改造......................34 第 4.3 節(jié) 斗式提升機提升效率的改進......................34 4.3.1 頭部結(jié)構(gòu)的改進................................34 4.3.2 進料口的改進..................................36 4.3.3 尾輪的改進....................................36 4.3.4 尾部機座的改進................................36 第 5 章 提升機的運行控制............................. 36 第 5.1 節(jié) 電動機的過載保護..............................37 5.1.1 熱繼電器的工作原理............................37 5.1.2 熱繼電器的保護特性............................38 第 5.2 節(jié) 電動機的斷相保護..............................39 5.2.1 電動機的斷相故障..............................39 5.2.2 斷相保護措施..................................39 第 5.3 節(jié) 電動機的短路保護..............................39 5.3.1 電動機的短路故障..............................39 5.3.2 短路保護措施..................................40 第 5.4 節(jié) 電動機的運行控制..............................41 5.4.1 手動按鈕控制電機..............................41 5.4.2 PLC 控制電機................................. 42 第 6 章 斗式提升機的安裝與使用維修.................. 46 第 6.1 節(jié) 斗式提升機的安裝..............................46 6.1.1 安裝順序及要求................................46 6.1.2 空運轉(zhuǎn)........................................48 第 6.2 節(jié) 斗式提升機的安全使用與維修....................48 結(jié)論................................................... 51 參考文獻.................................................52 附錄.....................................................53 5 翻譯部分.................................................59 英文原文..............................................59 中文譯文..............................................67 致謝.....................................................76 6 第 1 章. 緒 論 第 1.1 節(jié) 斗式提升機的發(fā)展歷史 斗式提升機廣泛用于垂直輸送各種散狀物料，國內(nèi)斗提機的設計 制造技術(shù)是 50 年代由前蘇聯(lián)引進的,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)濟發(fā)展的需要,一些大型及重點 工程項目從國外引進了一定數(shù)量的斗提機,從而促進了國內(nèi)斗提機技術(shù) 的發(fā)展。有關斗提機的部頒標準 JB3926—85 及按此標準設計的 TD、TH 及 NE 系列斗提機的相繼問世,使我國斗提機技術(shù)水平向前邁了 一大步, 但由于產(chǎn)品設計、原材料、加工工藝和制造水平等方面的原 因,使產(chǎn)品在實際使用中技術(shù)性能、傳遞扭矩、壽命、可靠性和噪聲等 與國際先進水平相比仍存在相當大的差距。 第 1.2 節(jié) 斗式提升機的分類 （1）按牽引件分類： 斗式提升機的牽引構(gòu)件有環(huán)鏈、板鏈和膠帶等幾種。具體的提升 機類型有：TD、D 型斗式提升機，HL 型環(huán)鏈離心斗式提升機，TH 系列 斗式提升機，NE 系列板鏈斗式提升機，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，但鉸接接頭易被磨損，膠帶的結(jié)構(gòu)比較簡單，但不適宜輸送磨 琢性大的物料，普通膠帶物料溫度不超過 60°C，鋼繩膠帶允許物料 溫度達 80°C，耐熱膠帶允許物料溫度達 120°C，環(huán)鏈、板鏈輸送物 7 料的溫度可達 250°C。斗提機最廣泛使用的是帶式(TD)，環(huán)鏈式(TH) 兩種型式。用于輸送散裝水泥時大多采用深型料斗。如 TD 型帶式斗提 機采用離心式卸料或混合式卸料適用于堆積密度小于 1．5t／ 的粉3m 狀、粒狀物料。TH 環(huán)鏈斗提機采用混合式或重力式卸料用于輸送堆和 密度小于 1．5t／ 的粉狀、粒狀物料。3m （2）按卸載方式分類： 斗式提升機可分為：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。 第 1.3 節(jié) 斗式提升機的特點及用途 （1）斗式提升機的主要特點： 1.驅(qū)動功率小,采用流入式喂料、誘導式卸料、大容量的料斗密集 型布置.在物料提升時幾乎無回料和挖料現(xiàn)象,因此無效功率少。 2.提升范圍廣,這類提升機對物料的種類、特性要求少,不但能提 升一般粉狀、小顆粒狀物料,而且可提升磨琢性較大的物料.密封性好, 環(huán)境污染少。 3.運行可靠性好,先進的設計原理和加工方法,保證了整機運行的 可靠性,無故障時間超過 2 萬小時。提升高度高.提升機運行平穩(wěn),因此 可達到較高的提升高度。 4.使用壽命長,提升機的喂料采取流入式,無需用斗挖料,材料之間 很少發(fā)生擠壓和碰撞現(xiàn)象。本機在設計時保證物料在喂料、卸料時少 有撒落,減少了機械磨損。 8 斗式提升機的輸送工作原理是：料斗把物料從下面的儲藏中舀起， 隨著輸送帶或鏈提升到頂部，繞過頂輪后向下翻轉(zhuǎn)， 斗式提升機將物 料傾入接受槽內(nèi)。帶傳動的斗式提升機的傳動帶一般采用橡膠帶，裝 在下或上面的傳動滾筒和上下面的改向滾筒上。鏈傳動的斗式提升機 一般裝有兩條平行的傳動鏈，上或下面有一對傳動鏈輪，下或上面是 一對改向鏈輪。斗式提升機一般都裝有機殼，以防止斗式提升機中粉 塵飛揚。 （2）斗式提升機的主要用途： 主要運用于多物料的提升，它被廣泛的運用到輸送粒狀，小塊狀 的無磨琢性及磨琢性小的物料，如：煤、水 泥 、石塊、砂、粘土、礦 石等，由于提升機的牽引機構(gòu)是環(huán)行鏈條，因此允許輸送溫度較高的 材料(物料溫度不超過 250 ℃)。一般輸送高度最高可達 40 米.TG 型最 高可達 80 米。 第 1.4 節(jié) 課題的總體構(gòu)思和主要工作任務 （1）總體構(gòu)思 本次設計的產(chǎn)品為 TH315 型斗式提升機: 1) 機械功用:由料斗把散狀提升到一定高度.散狀物料包括:谷物, 煤炭,水泥,砂石等； 2)工作情況:提升高度為 35 米，提升能力為 40T/h,單向工作,輕 微振動； 3)運動要求:滾筒轉(zhuǎn)速誤差不超過 7%； 4)使用壽命:八年,每年 300 天,每天 16 小時； 5)檢修周期:半年小修,二年大修； 9 （2）主要工作任務 本次設計完成的主要任務: ①通過查閱多方面資料獨立完成本次設計； ②在總體構(gòu)思的前提下認真分析局部結(jié)構(gòu)的設計； ③通過計算準確確定各部分參數(shù)選擇各部分機構(gòu)； ④綜合各本分資料完成詳細的畢業(yè)說明書； 第 2 章. 斗式提升機的總體設計方案 第 2.1 節(jié) 概述 本次設計的任務是研究 TH315 型斗式提升機的工作原理、性能、 和特點，采用理論聯(lián)系實際的方法，研究影響斗式提升機效率的影響 因素，進行必要的結(jié)構(gòu)改進，提出結(jié)構(gòu)的方案并實施設計。同時，進 行相關結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)的設計與計算、總體方案設計，總體裝配 以及傳動、機體等部件和相關零部件設計及繪圖。主要設計方案如下： 1.對斗式提升機的工作原理進行深入研究，根據(jù) TH315 型斗式提 升機的工作能力和使用要求，設計出總體方案。 2.設計出合理的提升機結(jié)構(gòu)和零件的強度，保證運行的穩(wěn)定性。 3.設計出合理的驅(qū)動裝置，保證運行的高效性。 TH 型斗式提升機是基于 HL 型斗式提升機改進的產(chǎn)品，與其相比， 具有輸送量大，提升高度高，運行平穩(wěn)可靠，壽命長等顯著優(yōu)點。其 主要技術(shù)性能及參數(shù)符合 JB3926-85<>(該標準等效， 參照了國際標準和國外先進標準） ；牽引用園環(huán)鏈符合 TM36-8<>。 第 2.2 節(jié) 斗式提升機的工作原理 （1）TD、D 型斗式提升機工作原理: TD 型斗式提升機由運行部分(料斗與牽引膠帶),帶有,帶有拉緊 滾筒的下部區(qū)段,中間機殼,驅(qū)動裝置,逆止制動裝置等組成,適用于向 上輸送松散密度 ρ＜1.5t/m3 粉狀、粒狀和小塊狀的無磨琢性和半磨 琢性散狀物料,如煤、砂、焦末、水泥、碎礦石等。 TD 型斗式提升機 結(jié)構(gòu)形式:傳動裝置 TD 型斗提升機的傳動裝置有兩種形式分別配有 YZ 型減速器 ZQ(或 YY)型減速器。YZ 型軸減速器直接裝在主軸軸頭上,省 去了傳動平臺、聯(lián)軸器等,使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕,而且其內(nèi)部帶有異型 輥逆 止 器 ，逆止可靠。該減速器噪音低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并隨主軸浮動， 可消除安裝應力。 （2）HL 型環(huán)鏈離心斗式提升機工作原理: HL 型環(huán)鏈離心斗式提升機，由運動部分（料斗與牽引鏈條） 、帶 有傳動鏈輪的上部區(qū)段、帶有拉緊輪的下部區(qū)段、中間機殼、驅(qū)動裝 置、逆止制動裝置等組成。本提升機的料斗為間斷式布置，利用“掏 取法”進行裝載， “離心投料法”卸料。本提升機的牽引機構(gòu)是兩根環(huán) 形鏈條。 （3）TH 系列斗式提升機工作原理: TH 系列斗式提升機適用于輸送粉狀、粒狀及小塊狀的無磨琢及磨 琢性小的物料。TH 型是一種圓環(huán)鏈斗式提升機采用混合式或重力卸料， 挖取式裝料。牽引件用優(yōu)質(zhì)合金鋼高度圓環(huán)鏈。中部機殼分單、雙通 道兩種形式為機內(nèi)重錘箱恒力自動張緊。鏈輪采用可換輪緣組合式結(jié) 構(gòu)。使用壽命長，輪緣更換工作簡便。下部采用重力自動張緊裝置， 11 能保持恒定的張緊力，避免打滑或脫鏈，同時料斗遇到偶然因素引起 的卡殼現(xiàn)象時有一定的容讓性，能夠有效地保護下部軸等部件。該斗 式提升機適用于輸送堆積密度小于 1.5t/m3 易于掏取的粉狀、粒狀、 小塊狀的底磨琢性物料。如煤、水泥、碎石、砂子、化肥、糧食等。 TH 型斗式提升機用于各種散狀物料的垂直輸送。適用于輸送粉狀、粒 狀、小塊狀物料，物料溫度在 250℃以下。 （4）NE 系列板鏈斗式提升機工作原理: NE 系列板鏈式斗式提升機本機系流入式喂料，物料流入料斗內(nèi)靠 板鏈提升到頂端，在物料重力作用下自行卸料。本系列提升機規(guī)格多 (NE15~NE800 共 11 種)提升量廣；且生產(chǎn)能高，能耗較低，可逐步代 替其他類型提升機，其主要參數(shù)見下表。該機采用全封式機殼鏈速低， 幾乎無回料現(xiàn)象，因此無功功率損耗少，噪聲低，壽命長。 第 2.3 節(jié) 斗式提升機的主要部件 斗式提升機的主要部件有：驅(qū)動裝置、料斗、牽引構(gòu)件、底座和 中間罩殼等。 驅(qū)動裝置由電動機、減速機、逆止器或制動器及聯(lián)軸器組成，驅(qū) 動主軸上裝有滾筒或鏈輪。大提升高度的斗提機采用液力偶合器，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、深斗和有導向槽的尖棱面斗。淺斗前壁斜度 大深度小，適用于運送潮濕的和流散性不良的物料。深斗前壁斜度小 而深度大，適用于運送干燥的流散性好的散粒物料。有導向側(cè)邊的夾 角形料斗前面料斗的兩導向側(cè)邊即為后面料斗的卸載導槽，它適用于 12 運送沉重的塊狀物料及有磨損性的物料。 散裝水泥由于流動性好且干 燥，用深斗較合適，卸載時，物料在料斗中的表面按對數(shù)螺線分布， 設計離心卸料的料斗時往往在料斗底部打若干個氣孔，使物料裝載時 有較高的填充量，并且卸料時更完全。 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。 張緊裝置有螺桿式與重錘式兩種。帶式斗提機的張緊滾筒一般制 成鼠籠式殼體，以防散料粘集于滾筒上。 斗式提升機可采用整體機殼，也可上升分支和下降分支分別設置 機殼。后者可防止兩分支上下運動時在機殼空氣擾動。在機殼上部設 有收塵法蘭和窺視孔。在底部設有料位指示，以便物料堆積時自動報 警。膠帶提升機還需設置防滑防偏監(jiān)控及速度監(jiān)測器等電子儀器，以 保證斗提機的正常運行。 第 2.4 節(jié) 斗式提升機的裝載與卸載 斗式提升機的裝載方式有三種，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，斗速運行速度在 2m／s 以下，介于兩者之間采用混合式裝載。 13 卸載方式有離心式、重力式及混合式三種具體形式如圖 2-3 所示。 圖 2-3 卸載形式 （a)離心式 (b)離心 重力式 （c)重力式 離心式卸料料斗的運行速度較高，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) 點是：在一定的料斗速度下驅(qū)動輪尺寸為最??；卸料位置較高，各料 斗之間的距離可以減小，并可提高卸料管高度，當卸料高度一定時， 提升機的高度就可減小；缺點是：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 運行速度為 0.4—0.8m/s 左右，需配用帶導向槽的料斗。其優(yōu)點是： 圖 2-1 注入式裝載 圖 2-2 挖取式裝載圖 2圖 1 14 料斗裝填良好，料斗尺寸與極距的大小無關。因此允許在較大的料斗 運行速度之下應用大容積的料斗；主要缺點是：物料拋出位置較低， 故必須增加提升機機頭的高度。 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。常用于卸載流動性不良的粉狀物料及含水分物料。料斗的 運動速度為 0.6—0.8m/s 范圍，常用鏈條做牽引構(gòu)件。 第 2.5 節(jié) 常用斗式提升機的選型及相關計算 目前國內(nèi)常用的斗提機均為垂直式，其主要技術(shù)性能及參數(shù)符合 JB3926-85<>(該標準等效，參照了國際標準和國外 先進標準） ；牽引用園環(huán)鏈符合 TM36-8<>。它們 的主要特征、用途及型號見表 2-1 表 2-1 TD、TH、TB 型斗提機特征、型號表 型式 TD 型 TH 型 TB 型 結(jié)構(gòu)特征 采用橡膠帶作牽引構(gòu)件 采用鍛造的環(huán)形鏈條作 為牽引構(gòu)件 采用板式套筒滾子鏈條 作為牽引構(gòu)件 卸載特征 采用離心式或混合式方式卸 料 采用重力式或混合式方 式卸料 采用重力式卸料 適用輸送 物料 松散密度ｐ＜1.5t/m3 的粉 狀、粒狀、小塊狀的無磨琢 性、半磨琢性物料 松散密度ｐ＜1.5t/m3 的 粉狀、粒狀、小塊狀的 無磨琢性、半磨琢性物 料 松散密度ｐ＜2t/m3 的中、 大塊狀的磨琢性物料 15 適用溫度 被輸送物料溫度不得超過 60℃，如采用耐熱橡膠帶時 溫度不超過 200℃ 被輸送物料溫度不得超 過 250℃ 被輸送物料溫度不得超 過 250℃ 型號 TD100、TD160、TD250、TD3 15、TD400、TD500、TD630 TH315、TH400、TH500、 TH630、(TH800) (TH1000) ① TB250、TB315、TB400、 TB500、TB630、TB800、 TB1000 提升高度 約在 4～40mm 范圍內(nèi) 約在 4.5～40mm 范圍內(nèi) 約在 5～50mm 范圍內(nèi) 輸送量 4～238m3/h 35～185m3/h 20～563m3/h （1）TD 型斗式提升機結(jié)構(gòu)形式： 傳動裝置 TD 型斗提升機的傳動裝置有兩種形式分別配有 YZ 型減 速器 ZQ(或 YY)型減速器。YZ 型軸減速器直接裝在主軸軸頭上,省去了 傳動平臺、聯(lián)軸器等,使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕,而且其內(nèi)部帶有異型輥逆 止 器 ，逆止可靠。該減速器噪音低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并隨主軸浮動，可消 除安裝應力。 （2）TH 型斗式提升機結(jié)構(gòu)形式： TH 型是一種圓環(huán)鏈斗式提升機采用混合式或重力卸料，挖取式裝 料。牽引件用優(yōu)質(zhì)合金鋼高度圓環(huán)鏈。中部機殼分單、雙通道兩種形 式為機內(nèi)重錘箱恒力自動張緊。鏈輪采用可換輪緣組合式結(jié)構(gòu)。 （3）提升機的四種料斗：Q 型（淺斗） 、H 型（弧底斗） 、Zh 型（中 深斗） 、Sh 型（深斗） 。 （4）常用斗式提升機的功率計算： 1、軸功率的近似計算： （2-1）)15.(36720?kQP?? 式中：P 0-軸功率（千瓦）； Q-斗提機的輸送量（噸/小時）； 16 H-提升高度（米）； v-提升速度（米/秒）； K1、K 2-系數(shù)。具體見表表 2-2 表 2-2 提升機參數(shù)表 牽引構(gòu)件型式 帶式 單鏈式 雙鏈式 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 輸送能力 Q （噸/小時） 系數(shù) K1 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 （5）電動機功率計算： （2-2）??kP210? 式中： P—電動機功率（千瓦）； P0—軸功率（千瓦）； η 1—減速機傳動效率，對 ZQ 型減速機 η 1=0.94； 17 η 2—三角皮帶或開式齒輪傳動效率，對三角皮帶 η 2=0.96，對開式齒輪 η 2=0.93； —功率備用系數(shù)。與高度 H 有關，當：H<10 米時，'k =1.45；10
2.75 傳動系統(tǒng)的載荷類別是選擇聯(lián)軸器品種的基本依據(jù)。沖擊、振動 和轉(zhuǎn)矩變化較大的工作載荷，應選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器即彈 性聯(lián)軸器，以緩沖、減振、補償軸線偏移，改善傳動系統(tǒng)工作性能。 起動頻繁、正反轉(zhuǎn)、制動時的轉(zhuǎn)矩是正常平穩(wěn)工作時轉(zhuǎn)矩的數(shù)倍，是 超載工作，必然縮短聯(lián)軸器彈性元件使用壽命，聯(lián)軸器只允許短時超 載，一般短時超載不得超過公稱轉(zhuǎn)矩的 2-3 倍，即 [Tmax] ≥ 2-3Tn 。 3.聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速 聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速范圍是根據(jù)聯(lián)軸器不同材料允許的線速度和最 大外緣尺寸，經(jīng)過計算而確定。不同材料和品種、規(guī)格的聯(lián)軸器許用 轉(zhuǎn)速的范圍不相同，改變聯(lián)軸器的材料可提高聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速范圍， 材料鋼的許用轉(zhuǎn)速大于材料為鑄鐵的許用轉(zhuǎn)速。用于 n>5000r/min 工 況條件的聯(lián)軸器，應考慮聯(lián)軸器外緣離心力和彈性元件變形等影響因 素，并應作動平衡。 4.聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸相對位移 聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸由于制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而 產(chǎn)生變形、基座變形、軸承受損、溫度變化（熱脹、冷縮）、部件之 間的相對運動等多種因素而產(chǎn)生相對位移。一般情況下，兩軸相對位 移是難以避免的，但不同工況條件下的軸系傳動所產(chǎn)生的位移方向， 即軸向（x）、徑向（y）、角向（α）以及位移量的大小有所不同。 只有撓性聯(lián)軸器才具有補償兩軸相對位移的性能，因此在實際應用中 25 大量選擇撓性聯(lián)軸器。 3.4.3 聯(lián)軸器的選擇 綜上所述本次設計選擇了 HL7 型的彈性柱銷聯(lián)軸器如圖 3-2 所示： 圖 3-1 這種聯(lián)軸器的構(gòu)造與凸緣聯(lián)軸器相似，只是用套有彈性套的柱銷 代替了聯(lián)接螺栓。因為通過蛹狀常用耐油橡膠，以提高其彈性。半聯(lián) 軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形,具體設計參數(shù)見參考文獻 [4] 表 6-2-15 所示。 3.4.4 聯(lián)軸器的安裝 聯(lián)軸器安裝前先把零部件清洗干凈，清洗后的零部件，需把沾在上面 的油擦干。在短時間內(nèi)準備運行的聯(lián)軸器， 擦干后可在零部件表面涂 些透平油或機油，防止生銹。對于需要過較長時間投用的聯(lián)軸器，應 涂以防銹油保養(yǎng)。 對于應用在高速旋轉(zhuǎn)機械上的聯(lián)軸器，一般在制造廠都做過動平衡試 驗，動平衡試驗合格后畫上各部件之間互相配合方位的標記。在裝配 26 時必須按制造廠給定的標記組裝，這一點是很重要的。如果不按標記 任意組裝，很可能發(fā)生由于聯(lián)軸器的動平衡不好引起機組振動的現(xiàn)象。 另外，這類聯(lián)軸器法蘭盤上的聯(lián)接螺栓時經(jīng)過承重的，使每一聯(lián)軸器 上的聯(lián)接螺栓能做到重量基本一致。如大型離心式壓縮機上用的齒式 聯(lián)軸器，其所用的聯(lián)接螺栓互相之間的重差一般小于 0.05g。因此， 各聯(lián)軸器之間的螺栓不能任意互換，如果要更換聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓的某 一個，必須使它的重量與原有的聯(lián)接螺栓重量一致。此外，在擰緊聯(lián) 軸器的聯(lián)接螺栓時，應對稱、逐步擰緊，使每一聯(lián)接螺栓上的鎖緊力 基本一致，不至于因為各螺栓受力不均而使聯(lián)軸器在裝配后產(chǎn)生歪斜 現(xiàn)象，有條件的可采用力矩扳手。 對于剛性可移式聯(lián)軸器，在裝配完后應檢查聯(lián)軸器的剛性可移件 能否進行少量的移動，有無卡澀的現(xiàn)象。 各種聯(lián)軸器在裝配后，均應盤車，看看轉(zhuǎn)動是否良好?？傊?，聯(lián) 軸器的正確安裝能改善設備的運行情況，減少設備的振動，延長聯(lián)軸 器的使用壽命。 第 3.5 節(jié) 驅(qū)動軸設計及附件的選擇 3.5.1 軸的材料選擇及處理 軸類零件應根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采 用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強度、 韌性和耐磨性。斗式提升機驅(qū)動軸主要承受高扭矩，高彎矩，是提升 機中最重要的零件之一，故軸的材料選用 45 鋼，45 鋼是軸類零件的 常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性 27 能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度 可達 45-52HRC。 3.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設計 （1）驅(qū)動軸直徑的初計算 參考文獻 [2]以及文獻 [3]中關于軸的設計部分，根據(jù)軸的實際承載 情況，選擇扭轉(zhuǎn)強度計算軸的直徑,計算式為: ??MPandWT?????362.0159 mm??333 6. nCd??? 式中: —— 軸截面中最大扭轉(zhuǎn)剪應力， MPa? P —— 所傳遞的功率(KW); N —— 的轉(zhuǎn)速； C —— 軸的許用切應力所確定的系數(shù)見表 3-6 —— 抗扭截面模量TW D —— 軸的直徑 軸的材料 Q235 45 40Cr 35SiMn 35CrMo 28 表 3-5 軸的常用材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應力 和 C 值??? 當軸的材料選用 45 鋼時 C=118-106 對外伸軸，一般是初步估算軸 的外伸端的直徑，此時 C=113-106，并且根據(jù)受彎矩大小決定 C 值的 大小。如果外伸軸的軸端安裝聯(lián)軸器時 C 取小值，如果安裝帶輪或者 鏈輪時 C 取大值。對非外伸軸，初步估算軸徑為安裝傳動件處的直徑， 此時取 C=118-113。初算軸徑還要考慮鍵槽對軸強度削弱的影響，當 初算軸徑處有一個鍵槽時，直徑增大 3%-5%，然后圓整。若外伸軸用 聯(lián)軸器與電機軸相聯(lián)，則綜合考慮電機軸及聯(lián)軸器孔徑尺寸，適當調(diào) 整初軸的軸徑尺寸。由上述資料可得本次設計所用驅(qū)動軸的初步估算 軸直徑為： 9.675.4213min???d 因為軸端裝聯(lián)軸器將需要開鍵槽，會削弱軸的強度，故直徑將增 加 3%—5%，因此可得驅(qū)動軸的直徑 d=71mm。 （2）各軸段直徑的確定 根據(jù)參考文獻 [3]以及實際工作環(huán)境可初步設計驅(qū)動軸的各段直徑， 軸頭 1 與聯(lián)軸器相裝配，由參考文獻 [4] 彈性柱銷聯(lián)軸器（GB5014-85) 與前面計算，可得知直徑 =71 符合設計需求。軸頸 3 和軸頸 8 上安1d 裝軸承，根據(jù)資料文獻 [4]現(xiàn)暫取軸承型號為 1517，其內(nèi)徑 d=85mm，外 ??MPa/?12-20 30-40 40-52 C 158-135 118-106 106-97 29 徑 D=150mm，寬度 B=36mm，故軸頸段 2 和 8 的直徑 = =85mm。軸2d8 身段 3 和軸身段 7 的直徑為軸承的安裝尺寸，查有關手冊，取 = 3 =95mm。軸頭段 4 和軸頭段 6 上將安裝驅(qū)動鏈輪，考慮到頭段 4 與 67d 中間的截面即承受較大的彎矩，有承受較大的轉(zhuǎn)矩，故在直徑上有所 增加，與前面聯(lián)系分析現(xiàn)暫取 = =100mm。軸環(huán)段 5 考慮滾筒便4d6 于安裝拆卸，直徑略比軸頭段 4 和軸頭段 6 的直徑大，取 =110mm。d 具體示意圖如圖 3-2 所示 圖 3-2 驅(qū)動軸 （3）各軸段長度的確定 軸頭段 1 與減速器輸出軸套裝配，其長度主要決定于減速器和頭 部殼體 之間的安裝尺寸，同時還要保證與減速器相配合的部分有足夠的長度， 從參考文獻 [4]中查得的相關安裝尺寸要求，現(xiàn)暫取 =145mm。軸頸段1l 2 與軸頸段 8 上安裝 軸承，其長度決定于軸承的安裝尺寸，故取 = =110mm。軸身段③和2l8 軸身段 7 的長度主要根據(jù)兩軸承之間的距離和滾筒在軸向上的安裝尺 寸來定?？紤]到其軸向上密封板、殼體法蘭和軸承座等占據(jù)的位置， 暫取兩軸承軸向上的中心距離為 590mm，則可以暫取 = =155mm。軸3l7 頭段 4、6 和軸環(huán)段 5 的長度要和驅(qū)動鏈輪一并設計，現(xiàn)暫定 = =120mm， =40，驅(qū)動軸總長為 955mm。ll （4）軸上零件的固定 30 考慮到軸段 1、4、6 處鍵傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，故軸段 1 與聯(lián)軸器的 配合選用 k6；軸段 4、6 與驅(qū)動鏈輪的配合選用 r6；軸段 2、8 與軸承 內(nèi)圈的配合選用 r6。與減速機和驅(qū)動鏈輪的聯(lián)結(jié)均采用 A 型普通平鍵， 由參考文獻 [4]表 5-3-18 所示分別選擇鍵 20×12×128, GB1096-1979 及鍵 28×16×112，GB1096-1979 并且鍵的深度分別為 7.5mm 和 10.0mm。 （5）軸上倒角及圓角 軸端倒角 2×45°，安裝鏈輪的軸段倒角為 2×45°，倒圓角為 R1.6mm，為方便加工，其它軸肩圓角半徑均取為 0.6mm。 3.5.3 軸的強度校核計算 圖 3-3 (1) 軸的受力分析以及力矩分析圖見圖 3-3 所示。 (2) 軸的受力計算 31 由分析可知軸在水平面上不受力。所以 F1=F5=0N 在軸的豎直平面上所受力為： 鏈FGF???2143 式中： — 同一時刻提升機上行料斗中物料重力1G — 兩鏈輪的重力2 — 環(huán)鏈的預緊力（平均每米牽引構(gòu)件重量， )鏈F mkg/25 根據(jù)前面章節(jié)計算所得的數(shù)據(jù)可得知： NmgG50412.6701 ??? 本次設計取鏈輪的重力 2 取環(huán)鏈的預緊力 F938鏈 則可得豎直面受力 N4107.210504???? 兩軸承所受力 F5261 有以上已知條件可得出軸在垂直面所受的力矩 M mNLFM??????641032.16035. 根據(jù)參考文獻 [1]扭矩 T ?66.542.9. (3) 根據(jù)彎扭合成強度條件進行軸的校核 由分析可得在軸 M 最大的截面是軸的危險面，通過校核安全系數(shù) 則可得出軸的合格性。由于彎矩應力 為對稱循環(huán)，扭轉(zhuǎn)切應力 為b?? 靜應力，則有公式可得 32 彎曲應力： MPaWMba 410.3246???? 平均應力： Pm0 切應力： T7.4.26? 則 Paba351?? 安全系數(shù) 3.205.483.01271 ??????maKS????? 1235..589.0611 ????????maS????? 26.13.22??S 許用安全系數(shù) 顯然 S> , 故 M 最截面安全。以上計算表??，5.13～S??? 明，軸的彎扭合成強度和疲勞強度是足夠的。 3.5.4 軸承類型的選用及校核 （1）軸承類型的選用 滾動軸承類型的選擇與軸承承受載荷的大小、方向、性質(zhì)及軸的 轉(zhuǎn)速有關。當載荷平穩(wěn)時選用深溝球軸承，當載荷不平穩(wěn)或者載荷較 大，如軸伸出端裝有帶輪，鏈輪或齒輪時，宜選用圓錐滾子軸承，考 慮驅(qū)動軸在的較大彎矩作用下會產(chǎn)生彎曲變形，且不易與減速機嚴格 保證同心，故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,根 據(jù)參考文獻 [4]本次選擇軸承型號為 1517。其基本參數(shù)如表 3-6。 33 表 3-6 軸承 1517 基本參數(shù) 基本尺寸 /mm 額定載荷 /kN d D B rCor 85 150 36 44.8 31.5 （2）軸承的校核 提升機驅(qū)動軸的軸承主要承受徑向載荷，軸向載荷很小可以忽略 起影響，其軸承的實際當量載荷為： (3-4)RpFfP? 式中： ——為載荷系數(shù)，查表可知中等沖擊 取 1.2-1.8pf pf ——為軸承所受的徑向力，由前節(jié)軸校核得 RFkNR41035.?? 由此可得出本次所選軸承的當量載荷為： kkFfPRp 44103.2.1?? 其理論使用壽命由公式： hPCnLrh 12678)03.258(.467)(6734????? 式中： ——軸承的壽命指數(shù)，滾子軸承的 ? ? 由此可以確定驅(qū)動軸承的理論使用壽命為 12678 小時。 34 第 3.6 節(jié) 帶輪與 V 帶的選擇 本次設計根據(jù)參考文獻 [3]選擇了通過帶傳動，使電機的動力順利 進入減速器中，從而驅(qū)動提升機工作。此次選擇的電機帶輪直徑 =250mm,輸出端軸的直徑 =50mm,減速器大帶輪直徑 =360mm。本1D1d2D 次選擇的皮帶為 V 形帶，因為 V 帶傳動時利用具有撓性的傳動帶作為 中間物，并通過摩擦力來傳動，且 V 帶傳動能緩和載荷沖擊，運行平 穩(wěn)無噪音，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，制造和安裝容易方便，并能實現(xiàn)過載 保護，所以本次選擇了 V 形帶作為傳動裝置。 第 3.7 節(jié) 驅(qū)動鏈輪的結(jié)構(gòu)設計及校核 （1）驅(qū)動鏈輪的結(jié)構(gòu)設計 TH 型斗式提升機是利用鏈輪與圓環(huán)鏈間的摩擦力進行動力傳遞的。 特別當鏈輪與鏈條摩擦副不能相互匹配，即鏈輪與鏈條產(chǎn)生相對滑動 時，鏈輪磨損加劇，因此，鏈輪是一個易損件。對于鏈輪應選擇合理 的材料、熱處理工藝以保證輪緣的硬度和耐磨性。同時考慮到鏈條價 昂，應使鏈輪的硬度略低于鏈條的硬度。 TH315 的軸上的扭距通過鍵槽傳遞給兩個鏈輪，鏈輪由輪緣和輪 體兩部分組成，結(jié)構(gòu)如圖 3-3 所示。輪體由 HT200 鑄造而成，輪緣由 QT60-2 鑄造而成，要求鑄件不得有氣孔、縮孔及裂紋等，以保正鏈輪 工作正常工作所需要的強度。此次設計采用了組裝式鏈輪。有輪體、 輪緣用高強度螺栓聯(lián)接而成。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。 （2）驅(qū)動鏈輪鍵 的選擇及校核 35 由 驅(qū) 動 鏈 輪 軸 的 直 徑 d為 100mm， 文 獻 [1]， 由表 9-4可 知 ， 應 取 鍵 的 寬 b=28mm， 高 度 h=16 mm的 普 通 平 鍵 ， 鍵 的 材 料 應 選 45鋼 ， 由 于 鍵 所 受 載 荷 性 質(zhì) 為 輕 微 沖 擊 ， 由 表 9-3可 知 [σ c]=110 MP， [τ ]=90 MP， 鍵 連 接 工 作 面 的 強 度 校 核 如 下 ： <[σ c] （3-5）aDklTc 32)8(2610.????? <[τ ] （3-6）Pblc 15.9)(.? 式 中 ： T— 傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 （ ）mN? D— 軸的直徑 （mm） B—鍵的寬度(mm） —鍵的工作長度，A 型（mm） ， =L-b(mm)， l l 第 3.8 節(jié) 提升機主要參數(shù)的確定 通過前面的電機功率計算，設備選型，從而可以確定以下主要參數(shù)： 1.提升機的速度： （3-7）iIdndnv6012?? 式中： ——電動機轉(zhuǎn)速， r/min；1n ——驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)速， r/min；2 d——驅(qū)動滾筒直徑， mm i——減速機速比, 36