TH250斗式提升机设计说明书

第一章绪论

第1.1节概述

斗式提升机是利用均匀固接于无端牵引构件上的一系列料斗，竖向提升物料的连续输送机械。适用于垂直输送粉状、粒状、及小块状的磨吸性较小的散状物料，如粮食、煤、水泥、碎矿石等。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。斗式提升机就是输送机的其中一种。国内斗式提升机的设计制造，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。在此期间, 虽各行业就使用中存在的一些问题也作过一些改进, 如ZL型和钩头链式斗式提升机的设计等工作, 但大都因为某些原因未能得到推广[19]。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引进了一定数量的斗式提升机, 从而促进了国内斗式提升机技术的发展。有关斗式提升机的部颁标准JB 3926—85 及按此标准设计的TD、TH 及 TB 系列斗式提升机的相继问世, 使我国斗式提升机技术水平向前迈了一大步, 但与国际先进水平相比仍存在相当大的差距,

尤其是板链式斗式提升机存在的差距更大一些。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THG型和TDG型高效斗提机系列，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。THG、TDG型斗提机优点：

1THG、TDG型斗提机优点输送量大、提升高度高；

2斗型合理，容量大；

3环链采用合金钢制造，经表面和热处理后，硬度适中，强度高，耐磨性好；

4胶带采用钢丝绳编织芯胶带，韧性好，强度高；

5头尾部和中部机壳全部作了密封处理，物料及粉尘不外扬，不会造成环境污染；

6传动装置中采用了垂直轴减速器和液力偶合器，并配有逆止装置，使得传动装置结构紧凑，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件得到保护，更能使物料在停机时保持稳定状态；

7下部采用了重锤张紧装置，实现了自动张紧。

8 THG型上下轮为组装式链轮，轮缘用高强度螺栓连接在轮体上，在链轮磨损后，只需要更换轮缘，这样既方便更换，又可节约材料，降低维修费用

未来提升机的将向着多型化发展、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。

斗式提升机的优点是，横断面上的外形尺寸较小，可使输送系统布置紧凑；提升高度大，有良好的密封性等。缺点是：对过载的敏感性大；斗料和牵引结构件易损坏。

斗式提升机提升物料高度可达80米（如TGD型），一般常用范围小于

40M。输送能力在1600M3/h以下。一般情况下多才用垂直式斗式提升机，当垂直式斗式提升机不能满足特殊工艺要求时才采用倾斜式提升机。由于倾斜式斗式提升机的牵引结构在垂度过大时需要增设支承牵引构件的装置，而结构复杂，因此很少采用倾斜式斗式提升机。

第1.2节斗式提升机分类

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不同也有着非常清楚的分类，其按照传动结构可以分为：

(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的胶带传动来提升物料，两者没有本质的区别，D系列斗式提升机产品型号较老且型号规格少。TD系列斗式提升机是在D系列斗式提升机的基础上经过产品改良而来，其规格有TD100(不常用)、TD160、TD250、TD315、TD400、TD500、TD630、TD800、TD1000等型号,其中TD160、TD250、TD315等型号为普遍采用型号. (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分，具有很强的机械强度，主要用于提升机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。其常用于较大比重的物料的提升。

如图1.0

图1.0斗式提升机

(3).NE系列斗式提升机

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命名而非斗宽。如NE150指的是提升量为150吨一小时而不是斗宽150。NE 系列斗式提升机有着很高的提升机效率，根据提升速度不同还分有NSE 型号及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较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NE系列斗式提升机产品替代。

(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，其具有更强的传动能力。该系列斗式提升机多被应用于粮食输送上，又被长称呼为粮食专用斗式提升机。

(6).其它型号斗式提升机

常见的斗式提升机型号还有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，耐热胶带允许物料温度达120°C，环链、板链输送物料的温度可达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于输送堆和密度小于1．5t／m3的粉状、粒状物料。

（3）按卸载方式分类：

斗式提升机可分为：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。

第1.3节斗式提升机的装载和卸载

1.3.1斗式提升机的装载

斗式提升机的装载方式有两种：

1）掏取式，（图 1.1）由料斗在物料中掏取装载。掏取式主要用于

输送粉状、颗粒状、小块状的无琢磨性或半琢磨性的散状物料。

由于在掏取物料时不会产生很大的阻力，所以允许的料斗的运行

速度较高，为0.8-2m/s；

2）流入式，（图1.2）图物料直接流入料斗内。流入式用于输送大块状和琢磨性大的物料。料斗的布置很密，防止在料斗之间撒

落。料斗的运行速度较低，一般不超过1m/s

图1.1掏取式图1.2 注入式

1.3.2斗式提升机的卸载方式

斗式提升机的卸载方式有离心式、重力式及混合式三种。

离心式卸料料斗的运行速度较高，通常取为1—2m/s。如欲保持这种卸载必须正确选择驱动轮的转速和直径，以及卸料口的位置。其优点是：在一定的料斗速度下驱动轮尺寸为最小；卸料位置较高，各料斗之间的距离可以减小，并可提高卸料管高度，当卸料高度一定时，提升机的高度就可减小；缺点是：料斗的填充系数较小，对所提升的物料有一定的要求，只适用于流动性好的粉状、粒状、小块状物料。

重力式卸载使用于卸载块状、半磨琢性或磨琢性大的物料，料斗运行速度为0.4—0.8m/s左右，需配用带导向槽的料斗。其优点是：料斗装填良好，料斗尺寸与极距的大小无关。因此允许在较大的料斗运行速度之下应用大容积的料斗；主要缺点是：物料抛出位置较低，故必须增加提升机机头的高度。

物料在料斗的内壁之间被抛卸出去，这种卸载方式称为离心—重力式卸载。常用于卸载流动性不良的粉状物料及含水分物料。料斗的运动速度为0.6—0.8m/s范围，常用链条做牵引构件。

图1.3离心式卸料

图1.4重力式卸料

图1.5离心—重力式卸料

第1.4节斗式提升机的主要部件

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。大提升高度的斗式提升机采用液力偶合器，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。带式斗式提升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，以保证斗式提升机的正常运行

第1.5节斗式提升机的选型

作为常用的提升设备，斗式提升机的选用受很多方面因素的制约，选错型号会给使用方带来不尽的麻烦。一般决定斗式提升机选型取决于以下几个要素：1.物料的形态：物料是粉状还是颗粒状还是小块状。2.物料的物理性质：物料有没有吸附性或者粘稠度，是否含水。3.物料的比重：一般斗式提升机参数都是针对堆积比重在1.6以下的物料设计和计算的，太大的物料比重需要进行牵引力和传动部分抗拉强度的计算。

4.单位时间内的输送量。

一般来说，物料的形态直接决定物料的卸料方式，常用规律为粉状物料采用离心抛射卸料、块状物料采用重力卸料，而卸料方式的不同决定斗式提升机采用的料斗形式的不同，离心抛射卸料多采用浅斗和弧形斗，而重力卸料需采用深斗。斗式提升机所采用料斗的类型不同则单位时间内提升的物料输送量是不一样的。斗式提升机最终的输送量是取决于料斗形式、斗速、物料比重、物料性质、料斗数量的一个综合参数。

选型过程如下：物料比重→传动方式（斗提型号）→物料性质→卸料方式→料斗形式→该系列斗式提升机的提升量→确定机型。

目前国内常用的斗式提升机均为垂直式，较新型，符合标准 TB3926-85的有TD型、TH型，它们的主要特征、用途及型号见

表1.1

第1.6节斗式提升机工作过程

斗式提升机利用环绕并张紧于头轮、底轮的封闭环形料斗带作为牵引构件，利用安装于料斗带上的料斗作为输送物料构件，通过料斗带的连续运转实现物料的输送，见图1.6。因此，斗式提升机是连续性输送机械。理论上可将斗式提升机的工作过程分为三个阶段：装料过程、提升过程和卸料过程。

装料就是料斗在通过底座下半部分时挖取物料的过程。料斗装满程度用装满系数υ(υ=)表示。根据装料方向不同，装料方式有顺向进料和逆向进料两种，工程实际中较常用的是逆向进料，此时进料方向与料斗运动方向相向，装满系数较大。

提升过程

料斗绕过底轮水平中心线始至头轮水平中心线止的过程，即物料随料斗垂直上升的过程称作提升过程。此时应保证畚头带有足够的张力，实现平稳提升，防止撒料现象的发生。

卸料过程

物料随料斗通过头轮上半部分时离开料斗从卸料口卸出的过程称为卸料过程。卸料方法有离心式、重力式和混合式三种。离心式适用于流动性、散落性较好的物料，含水份较多、散落性较差的物料宜采用重力式卸料，混合式卸料对物料适应性较好，工程实际中较常用。

本次设计选择混合或重力方式卸料，掏取式装料，选用zh型（中深斗）料斗，牵引件为低合金高强度圆环链，经适当的热处理后，具有很高的抗拉强度和耐磨性。下部采用了重锤杠杆式张紧装置，即可实现自动张紧。

图1.6斗式提升机总体图

第二章斗式提升机主要结构计算

第2.1节提升功率的计算

本次设计TH250型斗式提升机。其主要参数有功率，提升高度,提升能力,料斗宽度,料斗盛水容积,料斗间距

参照文献[1]中第十四章斗式提升机中TH 型提升机设计的功率计算部分内容，计算过程如下：TH 型斗式提升机功率计算

TH 型提升机驱动装置为YY 型（即ZLY 或ZSY 型减速器和Y 型电动机配用）。传动轴驱动功率由下式求得： P0=3600QHg

+PS+PL （2-1）

式中 P0-轴功率（KW ）；

Q-斗式提升机的输送量（T/h ）；

H-提升高度（m ）；

g-重力加速度（m/s2）；

PS ，PL —附加功率，KW ，见表2-1

表2-1

由此次TH250斗式提升机设计的条件可以得知，Q=30T/h,t 提升的高度H=35m

重力加速度在此处可取10 m/s 2

将数据代入（2-1）计算可得

P 0=3600

QHg +P S +P L =Kw 2.53.023*********=++?? （2-2）电机功率 p=n

P 0 （2-3）式中 P –电动机功率（KW ）；

P 0- 轴功率（KW ）；

n- 总效率，大约为0.7。

所以通过计算可得

P=7.5Kw

第2.2节电动机选型

按已知工作要求和条件选用要求电机功率P ＝7.5kW ，转速n=1500r/min 左右，参照文献[2]中电动机的类型及其应用特点，选用Y132M-4型电动机。输出轴直径Φ75，中心高280mm ，工作转速1440 r/min 。

第2.3节减速机选型

根据文献[1]中的YY 型驱动装置的选型原则及规范可知，TH250提升机功率为7.5Kw 时，应选用Y7Y140驱动装置，在已选择Y132M-4电动机后，应选择型号为ZLY140-18-Ⅰ（S ）/Ⅱ（N ）的减速器表2.2。

输入轴直径为28mm，输出轴直径为65mm,中心高为160mm。

表2.2

总传动比分配

行星减速器i=12

皮带i=2.5133

第2.4节皮带的选择计算

确定V带型号

K查表

工作情况系数

A K =1.2

计算功率C P ,

95.72.1=?==P K P A C （2.4）

V 带型号根据皮带P 和2n 值查图4.6 A 型

2）确定带轮基准直径1D 和2D

小带轮直径1D 查表

1D =90mm

大带轮直径2D 2D =?21

n n 1D =18

.226905731440

（2.5）圆整2D =227mm

3)验算带速v

v =78.6600001440

9014.

36000π11=??=??n D

（2.6）要求带速在5-5范围内

4）确定V 带长度d L 和中心距a

初取中心距7000=a mm ，初算带的基准长度'L

'L =20

122104)

(2)(πa D D D D a -+++ =7004)90227(2)22790(14.370022

?-+++?=1904.39mm

（

2.7）圆整 'L =2000 748

39.19042000(

7002'0=-+=-+≈L L a a a

（2.8） 5)验算小带轮包角1α

1α= 3.5718012?--a

D D = 3.5774890227180?-- =169.5 120>（2.9）

6)确定V 带根数z

单根V 带试验条件下许用功率L K

传递功率增量0P ? 查表（52.290

227==i ）包角系数a K a K =0.98

长度系数L K L K =1.03

19.703

.198.0)17.007.1(9)(00=??+=?+=L a c K K P P P z （2.10）

圆整 8=z

7）计算初拉力0F 20)15.2(500qv K zv P F a

C +-= 每米带质量q ， q =0.1kg/m 则2

0)15.2(500qv K zv P F a C +-= =

=?+-??278.61.0)198.05.2(78.689500176.17 （2.11） 8）计算压轴力Q

89.28062

5.169sin 17.176822sin 21

0=???==αzF Q （2.12） 9）带轮槽间距15=e 槽边距9min =f

带轮宽mm f e z B 1232)1(min =+-= （2.13）

第2.5节驱动轴设计

2.5.1轴各轴段尺寸分析

1）初步计算轴的直径

参照文献[3]中关于轴的设计部分，根据轴的承载情况，选择扭转强度计算法来计算轴的直径。

3min /n P A d =

式中 A ——系数，此处取120，

P ——电动机功率，Kw

n ——轴的转速，r/min,

将相关数据代入式3-4可得

mm d 2.658.46/5.71203min =?=

因为轴端装联轴器需要开键槽，会削弱轴的强度，故将轴径增加4%~5%，取轴的直径为70mm 。

2）各轴段直径的确定

图2.1驱动轴

如图2.1所示，轴段①与减速机空心输出轴套装配，并且在接近轴段②处装有毛毡弥封圈，故直径d1=70mm 。轴段②和轴段⑧上安装轴承，现

暂取轴承型号为2217，其内径d=85mm，外径D=150mm，宽度B=36mm，故轴段②的直径d2= d8=85mm。轴段③和轴段⑦的直径为轴承的安装尺寸，查有关手册，取d3= d7=95mm。轴段④和轴段⑥上安装驱动链轮，考虑到轴段④与轴段⑥中间的截面承受的弯矩最大，故在直径上有所增加，现暂定d4= d6=100mm。轴段⑤考虑滚筒便于安装拆卸，直径略比轴段④和轴段⑥的直径小，取d5=110mm。

3）各轴段长度的确定

轴段①与减速机空心输出轴套装配，其长度主要决定于减速机和头部壳体之间的安装尺寸，同时还要保证与减速机相配合的部分有足够的长度，从手册中查知减速机的相关安装尺寸要求，现暂取l1=140mm。轴段②与轴段⑧上安装轴承，其长度决定于轴承的安装尺寸，故取l2=l8=110mm。轴段③和轴段⑦的长度主要根据两轴承之间的距离和滚筒在轴向上的安装尺寸来定。考虑到其轴向上密封板、壳体法兰和轴承座等占据的位置，暂取两轴承轴向上的中心距离为590mm，则可以暂取l3=l7=155mm。轴段④、⑤、⑥的长度要和驱动链轮一并设计，现暂定l4=l6=120mm，l5=40，驱动轴总长为950mm。

d) 轴上零件的固定

考虑到轴段①、④、⑥处键传递较大的转矩，故轴段①与联轴器的配合选用k6；轴段④、⑥与驱动链轮的配合选用r6；轴段②、⑧与轴承内圈的配合选用r6。与减速机和驱动链轮的联结均采用A型普通平键，分别为键20×125 GB1096-1996及键28×110 GB1096-1996。

e) 轴上倒角及圆角

轴端倒角2×45°，安装链轮的轴段倒角为2.5×45°，倒圆角为R1.6mm，为方便加工，其它轴肩圆角半径均取为0.6mm。

第2.5.2节轴的强度校核计算轴的受力分析及弯扭矩图2.2所示

图2.2轴的受力分析及扭矩图

2）计算支承反力

由于轴在水平面上不受力，所以 F RIH =F R2H =0 （2.14）

在竖直面上

F G G F F t t 321211005.22200023610252050?=+???+=++=+预（2.15）

式中：1G ——同一时刻提升机上行料斗中物料重量预F ——环链预紧力（平均每米长度牵引构件重量，25kg/m ）