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鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2008 目 錄 1 前 言························································································································· ········1 2 本課題介紹及設(shè)計(jì)理 論·································································································2 2.1 概 述························································································································· ·····2 2.2 斗式提升機(jī)的工作原 理······························································································2 2.2.1 斗式提升機(jī)分 類·········································································································2 2.2.2 斗式提升機(jī)的裝載和卸 載························································································2 2.2.3 常用斗提機(jī)選用及相關(guān)計(jì) 算···························································································3 2.2.4 斗式提升機(jī)的主要部 件···························································································5 2.2.5 斗式提升機(jī)的工作原 理···························································································6 3. 提升機(jī)主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)········································································8 3.1 提升功率的確 定··········································································································8 3.2 電動(dòng)機(jī)選 擇··················································································································9 3.3 減速機(jī)選 擇··················································································································9 3.4 驅(qū)動(dòng)軸設(shè)計(jì)及附件的選 擇···························································································9 3.4.1 軸的材料及熱處 理···································································································9 3.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)···········································································································9 3.4.3 軸的強(qiáng)度校核計(jì) 算·································································································10 3.4.4 軸承選 用·················································································································12 3.4.5 鍵的設(shè)計(jì)校 核·················································································································13 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2007 1 3.5 聯(lián)軸器的選 擇································································································13 3.6 驅(qū)動(dòng)鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)···························································································15 3.7 提升機(jī)主要參數(shù)的計(jì) 算····························································································15 3.8 頭部罩殼的選材及連 接····································································································16 3.9 中部區(qū)段的設(shè)計(jì)選 材········································································································16 3.10 料斗與環(huán)鏈的設(shè) 計(jì)··························································································17 4 結(jié) 論························································································································· ······19 參考文 獻(xiàn)························································································································· ··20 致 謝························································································································· ··········21 附 錄························································································································· ··········22 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
1 前言
斗式提升機(jī)廣泛用于垂直輸送各種散狀物料，國(guó)內(nèi)斗提機(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(méi)有大的發(fā)展。自80年代以后,隨著國(guó)家改革開(kāi)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(guó)外引進(jìn)了一定數(shù)量的斗提機(jī),從而促進(jìn)了國(guó)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(wèn)世,使我國(guó)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(guó)際先進(jìn)水平相比仍存在相當(dāng)大的差距。
斗式提升機(jī)按牽引形式主要分為膠帶式、圓環(huán)鏈?zhǔn)胶桶彐準(zhǔn)饺N,因經(jīng)濟(jì)條件、技術(shù)水平及使用習(xí)慣等原因,國(guó)內(nèi)用戶對(duì)圓環(huán)鏈?zhǔn)胶湍z帶式斗提機(jī)需求量較大,這兩種斗提機(jī)的技術(shù)發(fā)展受到較多的關(guān)注,而且有較為明顯的發(fā)展。TH型是一種圓環(huán)鏈斗式提升機(jī)，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(jī)殼分單、雙通道兩種形式為機(jī)內(nèi)重錘箱恒力自動(dòng)張緊。鏈輪采用可換輪緣組合式結(jié)構(gòu)。使用壽命長(zhǎng)，輪緣更換工作簡(jiǎn)便。下部采用重力自動(dòng)張緊裝置，能保持恒定的張緊力，避免打滑或脫鏈，同時(shí)料斗遇到偶然因素引起的卡殼現(xiàn)象時(shí)有一定的容讓性，能夠有效地保護(hù)下部軸等部件。該斗式提升機(jī)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(jī)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。
2. 本課題介紹及設(shè)計(jì)理論
2.1 概述
此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是研究TH250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，研究影響斗式提升機(jī)效率的影響因素，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(shí)，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(dòng)、機(jī)體等部件和相關(guān)零部件設(shè)計(jì)及繪圖。主要設(shè)計(jì)方案如下：
1） 對(duì)斗式提升機(jī)的工作原理進(jìn)行深入研究，根據(jù)TH250斗式提升機(jī)的工作能力和使用要求，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(dòng)裝置，保證運(yùn)行的高效性。。
該項(xiàng)目來(lái)源于江蘇海建集團(tuán)， TH斗式提升機(jī)具有輸送量大，提升高度高，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，操作維修簡(jiǎn)便，壽命長(zhǎng)等顯著特點(diǎn)。斗式提升機(jī)適用于輸送粉狀，粒狀和小塊狀的低磨琢性物性，物料堆積密度小于1.5t/m ,物料溫度不超過(guò)250℃，廣泛應(yīng)用于水泥提升機(jī)械。
2.2 斗式提升機(jī)的工作原理
2.2.1斗式提升機(jī)分類
1）按牽引件分類：
斗式提升機(jī)的牽引構(gòu)件有環(huán)鏈、板鏈和膠帶等幾種。環(huán)鏈的結(jié)構(gòu)和制造比較簡(jiǎn)單，與料斗的連接也很牢固，輸送磨琢性大的物料時(shí)，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，膠帶的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)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(guò)60°C，鋼繩膠帶允許物料溫度達(dá)80°C，耐熱膠帶允許物料溫度達(dá)120°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(shí)大多采用深型料斗。如TD型帶式斗提機(jī)采用離心式卸料或混合式卸料適用于堆積密度小于1．5t／m3的粉狀、粒狀物料。TH環(huán)鏈斗提機(jī)采用混合式或重力式卸料用于輸送堆和密度小于1．5t／m3的粉狀、粒狀物料。
2）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。
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(jiàn)圖2-1）、挖取式裝載（見(jiàn)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(shí)一般料斗布置較密；料斗在牽引件上布置較稀時(shí)多采用挖取式裝載，只能用于輸送粉狀或小顆粒流動(dòng)性良好物料的場(chǎng)合，斗速運(yùn)行速度在2m／s以下，介于兩者之間采用混合式裝載。
圖2-1 注入式裝載 圖2-2挖取式裝載
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(dòng)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(dòng)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(dāng)卸料高度一定時(shí)，提升機(jī)的高度就可減??；缺點(diǎn)是：料斗的填充系數(shù)較小，對(duì)所提升的物料有一定的要求，只適用于流動(dòng)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(wú)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。常用于卸載流動(dòng)性不良的粉狀物料及含水分物料。料斗的運(yùn)動(dòng)速度為0.6—0.8m/s范圍，常用鏈條做牽引構(gòu)件。
2.2.3 常用斗提機(jī)選用及相關(guān)計(jì)算
（一）目前國(guó)內(nèi)常用的斗提機(jī)均為垂直式，較新型符合標(biāo)準(zhǔn)TB3926-85的有TD型、TH型，它們的主要特征、用途及型號(hào)見(jiàn)表1
表2-1 TD、TH、TB型斗提機(jī)特征、型號(hào)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(wú)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(wú)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
適用溫度
被輸送物料溫度不得超過(guò)60℃，如采用耐熱橡膠帶時(shí)溫度不超過(guò)200℃
被輸送物料溫度不得超過(guò)250℃
被輸送物料溫度不得超過(guò)250℃
型號(hào)
TD100、TD160、TD250、TD315、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
（二）TD型斗提機(jī)結(jié)構(gòu)型式
(1) 傳動(dòng)裝置TD型斗提機(jī)的傳動(dòng)裝置有兩種形式。分別配有YZ型減速器或ZQ(YY)型減速器。YZ型軸裝減速器直接套裝在主軸軸頭上，省去了傳動(dòng)平臺(tái)、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。該減速器噪聲低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并隨主軸浮動(dòng)，可消除安裝應(yīng)力?！ ?
(2) TD型斗提機(jī)備有四種料斗Q型（淺斗）、H型（弧底斗）、Zd型（中深斗）、Sd型（深斗）。
（三）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(shí)）；
H-提升高度（米）；
v-提升速度（米/秒）；
K1、K2-系數(shù)。具體見(jiàn)表表2-1
表2-1提升機(jī)參數(shù)表
輸送能力
Q
（噸/小時(shí)）
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(dòng)機(jī)功率計(jì)算：
P = （2-2）
式中：N—電動(dòng)機(jī)功率（千瓦）；
N0—軸功率（千瓦）；
η1—減速機(jī)傳動(dòng)效率，對(duì)ZQ型減速機(jī)η1=0.94；
η2—三角皮帶或開(kāi)式齒輪傳動(dòng)效率，對(duì)三角皮帶η2=0.96，對(duì)開(kāi)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(shí)，K'=1.45；10
20米時(shí)，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(dòng)裝置、料斗、牽引構(gòu)件、底座和中間罩殼等。
驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、逆止器或制動(dòng)器及聯(lián)軸器組成，驅(qū)動(dòng)主軸上裝有滾筒或鏈輪。大提升高度的斗提機(jī)采用液力偶合器，小提升高度時(shí)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(jiǎn)化安裝工作，維修時(shí)裝卸方便。
料斗通常分為淺斗、深斗和有導(dǎo)向槽的尖棱面斗。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)邊的夾角形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。 散裝水泥由于流動(dòng)性好且干燥，用深斗較合適，卸載時(shí)，物料在料斗中的表面按對(duì)數(shù)螺線分布，設(shè)計(jì)離心卸料的料斗時(shí)往往在料斗底部打若干個(gè)氣孔，使物料裝載時(shí)有較高的填充量，并且卸料時(shí)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(jī)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(jī)可采用整體機(jī)殼，也可上升分支和下降分支分別設(shè)置機(jī)殼。后者可防止兩分支上下運(yùn)動(dòng)時(shí)在機(jī)殼空氣擾動(dòng)。在機(jī)殼上部設(shè)有收塵法蘭和窺視孔。在底部設(shè)有料位指示，以便物料堆積時(shí)自動(dòng)報(bào)警。膠帶提升機(jī)還需設(shè)置防滑防偏監(jiān)控及速度監(jiān)測(cè)器等電子儀器，以保證斗提機(jī)的正常運(yùn)行。
2.2.5 斗式提升機(jī)的工作原理
圖2-3 提升機(jī)示意圖
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)鏈、鏈輪）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(dòng)裝置與頭輪相連，使斗式提升機(jī)獲得動(dòng)力并驅(qū)動(dòng)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(guò)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(tái)時(shí)產(chǎn)量等要求，本提升機(jī)選用混合或重力方式卸料，掏取式裝料，選用zh型（中深斗）料斗，牽引件為低合金高強(qiáng)度圓環(huán)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(zhǎng)，采用了組裝式鏈輪。有輪體、輪緣用高強(qiáng)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(fèi)；下部采用了重錘杠桿式張緊裝置，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)張緊。一次安裝后不需調(diào)整，又可以保持恒定的張緊力，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 提升功率的確定
關(guān)于提升機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的設(shè)計(jì)計(jì)算一直以來(lái)爭(zhēng)議不斷，資料上推薦的公式多數(shù)是延用上世紀(jì)80年代的公式，計(jì)算復(fù)雜，而且所選參數(shù)稍有變化時(shí)結(jié)果的出入?yún)s較大，與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。在查閱大量關(guān)于運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)方面的手冊(cè)和近年來(lái)關(guān)于斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)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TH型提升機(jī)設(shè)計(jì)的功率計(jì)算部分內(nèi)容，計(jì)算過(guò)程如下：
TH型斗提機(jī)功率計(jì)算
TH型提升機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置為YY型（即ZLY或ZSY型減速器和Y型電動(dòng)機(jī)配用）。傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)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，見(jiàn)表3-1
表3-1
附加功率
TH160
TH200
TH250
TH315
TH400
TH500
TH630
TH800
TH1000
TH1250
PS,KW
2
2
2
3
3
4
4
5
5
6
PL,KW
0.2
0.2
0.3
0.5
0.8
1.2
2.2
3.4
6
8.4
由此次TH250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=35m
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(dòng)機(jī)功率（KW）；
P0- 軸功率（KW）；
n- 總效率，大約為0.7。
所以通過(guò)計(jì)算可得
P=7.5Kw
3.2 電動(dòng)機(jī)選擇
按已知工作要求和條件選用要求電機(jī)功率P＝7.5kW，轉(zhuǎn)速n=1500r/min左右，參照文獻(xiàn)[2]中電動(dòng)機(jī)的類型及其應(yīng)用特點(diǎn)，選用Y132M-4型電動(dòng)機(jī)。輸出軸直徑Φ75，中心高280mm，工作轉(zhuǎn)速1440 r/min。
3.3 減速機(jī)選擇
根據(jù)文獻(xiàn)[1]中的YY型驅(qū)動(dòng)裝置的選型原則及規(guī)范可知，TH250提升機(jī)功率為7.5Kw時(shí)，應(yīng)選用Y7Y140驅(qū)動(dòng)裝置，在已選擇Y132M-4電動(dòng)機(jī)后，應(yīng)選擇型號(hào)為ZLY140-18-Ⅰ（S）/Ⅱ（N）的減速器。輸入軸直徑為28mm，輸出軸直徑為65mm,中心高為160mm。
3.4驅(qū)動(dòng)軸設(shè)計(jì)及附件的選擇
3.4.1 軸的材料及熱處理
斗式提升機(jī)驅(qū)動(dòng)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。
3.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）初步計(jì)算軸的直徑
參照文獻(xiàn)[3]中關(guān)于軸的設(shè)計(jì)部分，根據(jù)軸的承載情況，選擇扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算法來(lái)計(jì)算軸的直徑。
（3-4）
式中 A——系數(shù)，此處取120，
P——電動(dòng)機(jī)功率，Kw
n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min,
將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式3-4可得
（3-5）
因?yàn)檩S端裝聯(lián)軸器需要開(kāi)鍵槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，故將軸徑增加4%~5%，取軸的直徑為70mm。
2）各軸段直徑的確定
圖3-1 驅(qū)動(dòng)軸示意圖
如圖3-1所示，軸段①與減速機(jī)空心輸出軸套裝配，并且在接近軸段②處裝有毛氈彌封圈，故直徑d1=70mm。軸段②和軸段⑧上安裝軸承，現(xiàn)暫取軸承型號(hào)為2217，其內(nèi)徑d=85mm，外徑D=150mm，寬度B=36mm，故軸段②的直徑d2= d8=85mm。軸段③和軸段⑦的直徑為軸承的安裝尺寸，查有關(guān)手冊(cè)，取d3= d7=95mm。軸段④和軸段⑥上安裝驅(qū)動(dòng)鏈輪，考慮到軸段④與軸段⑥中間的截面承受的彎矩最大，故在直徑上有所增加，現(xiàn)暫定d4= d6=100mm。軸段⑤考慮滾筒便于安裝拆卸，直徑略比軸段④和軸段⑥的直徑小，取d5=110mm。
3） 各軸段長(zhǎng)度的確定
軸段①與減速機(jī)空心輸出軸套裝配，其長(zhǎng)度主要決定于減速機(jī)和頭部殼體之間的安裝尺寸，同時(shí)還要保證與減速機(jī)相配合的部分有足夠的長(zhǎng)度，從手冊(cè)中查知減速機(jī)的相關(guān)安裝尺寸要求，現(xiàn)暫取l1=140mm。軸段②與軸段⑧上安裝軸承，其長(zhǎng)度決定于軸承的安裝尺寸，故取l2=l8=110mm。軸段③和軸段⑦的長(zhǎng)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(lái)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l3=l7=155mm。軸段④、⑤、⑥的長(zhǎng)度要和驅(qū)動(dòng)鏈輪一并設(shè)計(jì)，現(xiàn)暫定l4=l6=120mm，l5=40，驅(qū)動(dòng)軸總長(zhǎng)為950mm。
d) 軸上零件的固定
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(dòng)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(jī)和驅(qū)動(dòng)鏈輪的聯(lián)結(jié)均采用A型普通平鍵，分別為鍵20×125 GB1096-1996及鍵28×110 GB1096-1996。
e) 軸上倒角及圓角
軸端倒角2×45°，安裝鏈輪的軸段倒角為2.5×45°，倒圓角為R1.6mm，為方便加工，其它軸肩圓角半徑均取為0.6mm。
3.4.3 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算
1）軸的受力分析及彎扭矩圖3-2所示
2）計(jì)算支承反力
由于軸在水平面上不受力，所以
FRIH=FR2H=0 （3-6）
在豎直面上
（3-7）
式中：——同一時(shí)刻提升機(jī)上行料斗中物料重量
——環(huán)鏈預(yù)緊力（平均每米長(zhǎng)度牽引構(gòu)件重量，25kg/m）
——牽引構(gòu)件重量（2000N），圖3-2 軸的受力分析及彎扭矩圖
（3-8）
（3-9）
（3-10）
3） 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算如下
很顯然b-b截面為危險(xiǎn)截面。
由于彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力，則
（3-11）
（3-12）
所以b-b截面左側(cè)安全，顯然b-b截面右側(cè)也是安全的。
4） 安全系數(shù)校核
彎曲應(yīng)力
（3-13）
應(yīng)力幅
平均應(yīng)力 Mpa
切應(yīng)力
（3-14）
（3-15）
安全系數(shù)
（3-16）
（3-17）
（3-18）
許用安全系數(shù)顯然S>, 故b—b剖面安全。
以上計(jì)算表明，軸的彎扭合成強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度是足夠的。
3.4.4 軸承選用
1） 軸承選型
考慮驅(qū)動(dòng)軸在的較大彎矩作用下會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，且不易與減速機(jī)嚴(yán)格保證同心，故選用承載能力大并有自動(dòng)調(diào)心功能的調(diào)心球軸承軸承2217。其基本參數(shù)如表3-2。
2）工作情況分析及壽命計(jì)算
提升機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)載荷為：
（3-19）
式中：——載荷系數(shù)，中等沖擊取1.2~1.8。
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(dòng)軸軸承的工作壽命為24362小時(shí)。
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
3.4.5 驅(qū)動(dòng)鏈輪鍵的設(shè)計(jì)校核
由驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)度，A型（mm），l=L-b(mm)，b為鍵的寬度。
3.5 聯(lián)軸器的選擇
由于彈性柱銷聯(lián)軸器（如圖3-3所示）具有一般補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移和減振能力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換彈性元件簡(jiǎn)便，允許有軸向竄動(dòng)，適用的工作溫度為-20°C到+70°C，所以根據(jù)提升機(jī)的工作特性，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器作為減速器和提升機(jī)上部主軸之間的連接設(shè)備。由文獻(xiàn)[2]可知應(yīng)選取的聯(lián)軸器型號(hào)為：
Y
由表11-9可知所選用連軸器的公稱扭矩=3153 ，許用轉(zhuǎn)速為3450 r/min,而本次設(shè)計(jì)所需的扭矩T=1530,轉(zhuǎn)速 為48 r/min,故所選的聯(lián)軸器LX5完全滿足要求。
下面對(duì)聯(lián)軸器與軸連接處的鍵進(jìn)行設(shè)計(jì)和強(qiáng)度較核。由軸的直徑d為70mm，查文獻(xiàn)[2]，由表9-4可知，應(yīng)取鍵的寬度 b=20mm，高度 h=120 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] （3-23）
<[τ] （3-24）
式中：
T— 傳遞的轉(zhuǎn)矩 （）
d— 軸的直徑 （mm）
l—鍵的工作長(zhǎng)度，A型（mm），l=L-b(mm)
A—鍵與輪轂的接觸高度，平鍵K=h/2
其中b為鍵的寬度。
圖 3-3 LX5聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖
3.6 驅(qū)動(dòng)鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
TH 型斗式提升機(jī)是利用鏈輪與圓環(huán)鏈間的摩擦力進(jìn)行動(dòng)力傳遞的。特別當(dāng)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(duì)滑動(dòng)時(shí)，鏈輪磨損加劇，因此，鏈輪是一個(gè)易損件。對(duì)于鏈輪應(yīng)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(shí)考慮到鏈條價(jià)昂，應(yīng)使鏈輪的硬度略低于鏈條的硬度。
TH250的軸上的扭距通過(guò)鍵槽傳遞給兩個(gè)鏈輪，鏈輪由輪緣和輪體兩部分組成，結(jié)構(gòu)如圖3-4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(qiáng)度。此次設(shè)計(jì)采用了組裝式鏈輪。有輪體、輪緣用高強(qiáng)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(fèi)。
圖3-4 驅(qū)動(dòng)鏈輪裝置
3.7 提升機(jī)主要參數(shù)的計(jì)算
通過(guò)前幾節(jié)的功率計(jì)算、設(shè)備選型等，提升機(jī)的主要參數(shù)現(xiàn)在可以計(jì)算如下：
1）提升速度：
（3-25）
式中：——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；
——驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)速，r/min；
d——驅(qū)動(dòng)滾筒直徑，mm
i——減速機(jī)速比,
I——減速器帶輪與電動(dòng)機(jī)的帶輪直徑比
2） 料斗間距：
在本章第一節(jié)中已得出同一時(shí)刻內(nèi)上行料斗中物料總量為0.205t，考慮到物料裝填時(shí)有一定的松散性，故取生料裝填后的密度，由于斗速較快時(shí)裝填率較低，故取裝填率=0.75，已知TH250型深斗容積為3L，則同一時(shí)刻所需上行料斗的數(shù)量為：
個(gè) （3-26）
則料斗間距為：
a= （3-27）
取整數(shù)，則料斗間距為450mm。
3.8 頭部罩殼的選材及連接
如圖3-5所示，電動(dòng)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3mm的鋼板，與電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)支座聯(lián)結(jié)的側(cè)板采用10mm的筋板， 法蘭及支撐采用63×63×6的熱軋等邊角鋼。同樣的道理，側(cè)板與罩殼的焊接要求也較高，故采用K形坡口，且焊接時(shí)要防止出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。
圖3-5 提升機(jī)頭部示意圖
3.9 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)35m，為防止兩分支上下運(yùn)動(dòng)時(shí)在機(jī)殼產(chǎn)生空氣擾動(dòng)，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63×63×6的等邊角鋼，殼體采用3mm厚的鋼板，并在罩殼上設(shè)有檢修門，主要是用來(lái)觀察、檢查提升機(jī)內(nèi)部的工作情況，在出現(xiàn)故障時(shí)可以方便檢修，具體結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。
圖3-6 中部區(qū)段
3.10 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(guó)家關(guān)于機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中垂直斗式提升機(jī) Zh 型（中深斗）料斗參數(shù)尺寸，設(shè)計(jì)的畚斗的形狀如圖3-7所示，料斗容量為3L，輸送的物料最大塊度為25mm，對(duì)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，與料斗配套使用的鍛造圓環(huán)鏈條是直徑Φ18mm，節(jié)距為64mm，單條破斷強(qiáng)度≥320KN，牽引件為低合金高強(qiáng)度園環(huán)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(zhǎng)，符合TM36-8《礦用高強(qiáng)度園環(huán)鏈》標(biāo)準(zhǔn)。
圖 3-7 料斗與環(huán)鏈
4. 結(jié)論
在老師的關(guān)心和指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的設(shè)計(jì)，TH250斗式提升機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)，總體裝配以及傳動(dòng)、機(jī)體等部件和相關(guān)零部件設(shè)計(jì)及繪圖的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)完成。
提升機(jī)的主要參數(shù)如下：
功率：7.5kW；
提升高度：35m；
提升能力：30（t/h）；
料斗寬度：250mm；
料斗盛水容積：3L；
料斗間距：450mm；
本次設(shè)計(jì)的TH250圓環(huán)鏈斗式提升機(jī)，提升高度為35米，提升能力35噸/小時(shí)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠。適用于輸送堆積密度小于1.5t/m3，易于掏取的粉狀、粒狀、小塊狀的低磨琢性物料，如煤、水泥、碎石、砂、化肥、糧食等。
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致 謝
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)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(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的難題，我及時(shí)查閱資料，虛心向老師，同學(xué)請(qǐng)教，搞好搞懂每個(gè)知識(shí)點(diǎn)?？紤]問(wèn)題多方面，多角度，力爭(zhēng)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(huì)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(huì)起橋梁作用。知識(shí)的鞏固固然重要，但能力的培養(yǎng)同樣不可忽略。我覺(jué)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(shí)我認(rèn)識(shí)到：無(wú)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(zhēng)取將設(shè)計(jì)做到最好。我認(rèn)為我在這段時(shí)間內(nèi)所有的收獲，對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作會(huì)是一筆難得的財(cái)富。
由于本人理論知識(shí)有限，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免存在很多的錯(cuò)誤和不足，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我得到了陳杰來(lái)老師的悉心指導(dǎo)和同組同學(xué)的熱心幫助，在此期間陳杰來(lái)老師經(jīng)常主動(dòng)和我交流，及時(shí)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(duì)陳老師表示深深的謝意。
附 錄
1 總裝配圖 TH250-00 A0
2 上部區(qū)段 TH250-01-00 A1
3 上軸 TH250-01-01 A3
4 軸套 TH250-01-02 A4
5 輪體 TH250-01-03 A2
6 輪緣 TH250-01-04 A3
7 上部軸承座 TH250-01-05-00 A3
8 上部軸承蓋 TH250-01-05-01 A3
9 上部軸承底座 TH250-01-05-02 A3
10 左半罩殼 TH250-01-06 A2
11 右半罩殼 TH250-01-07 A2
12 上部機(jī)殼 TH250-01-08 A2
13 卸料滑板 TH250-01-09 A4
14 中部機(jī)殼 TH250-02 A2
15 擋板 TH250-03 A3
16 斗鏈 TH250-04-00 A2
17 環(huán)鏈 TH250-04-01 A3
18 鏈環(huán)鉤 TH250-04-02 A4
19 下部區(qū)段 TH250-05-00 A1
20 下部機(jī)殼 TH250-05-01 A2
21 下部張緊裝置 TH250-05-02-00 A2
22 下軸 TH250-05-02-01 A3
23 下部軸承座軸 TH250-05-02-02 A3
24 透蓋 TH250-05-02-03 A3
25 導(dǎo)框 TH250-05-02-04 A3
26 固定架 TH250-05-02-05 A3
27 導(dǎo)向架 TH250-05-02-06 A3
28 封板 TH250-05-02-07 A4
29 護(hù)板 TH250-05-02-08 A4
30 壓板 TH250-05-02-09 A4
31 進(jìn)料口 TH250-05-03 A2
32 傳動(dòng)裝置 TH250-06-00 A2
33 大三角帶輪 TH250-06-01 A3
34 小三角帶輪 TH250-06-02 A3
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