TD315胶带斗式提升机总体及机座部分设计含7张CAD图
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目录第1章、绪论21.1斗式提升机的发展史和特点31.2斗式提升机的分类41.3斗式提升机的特点51.4斗式提升机的主要部件81.5斗式提升机的工作原理9第二章、概述92.1常用斗提机选用及相关计算92.2 斗式提升机输送能力的计算与选择102.2.1 输送能力的计算102.2.2 料斗的计算和选择122.3卸料方式、驱动轮直径与转速的确定132.3.1 卸料方式132.3.2 驱动轮转速的确定142.3.3 驱动轮直径的确定162.4运动阻力和驱动功率的计算172.4.1 牵引构件张力计算172.4.2 驱动功率计算20第三章、斗式提升机传动系统的设计计算213.1 电动机的选择计算223.1.1 选择电动机的类型和结构形式223.1.2 确定电动机的转速223.1.3 确定电动机的功率和类型233.2 减速机的选型233.3 传动V带及带轮的设计计算243.3.1 V带轮及V带的设计243.3.2V带轮的结构设计263.4 驱动轴的设计计算和工艺要求273.4.1 轴的结构设计273.4.2 轴的强度校核计算28第四章、提升机其它装置的设计314.1 输送带的设计314.2 张紧装置的设计324.3 反转装置的设计324.4 罩壳的设计334.5 轴承的选择34第五章、胶带斗式提升机的安装及调试345.1提升机安装顺序345.2料斗的安装355.3提升机安装应符合的基本要求355.4 提升机的试车36参考文献38致谢39第1章、绪论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。斗式提升机按牵引形式主要分为胶带式、圆环链式和板链式三种,因经济条件、技术水平及使用习惯等原因,国内用户对圆环链式和胶带式斗提机需求量较大,这两种斗提机的技术发展受到较多的关注,而且有较为明显的发展。TH型是一种圆环链斗式提升机,采用混合式或重力卸料,挖取式装料。牵引件用优质合金钢高度圆环链。中部机壳分单、双通道两种形式为机内重锤箱恒力自动张紧。链轮采用可换轮缘组合式结构。使用寿命长,轮缘更换工作简便。下部采用重力自动张紧装置,能保持恒定的张紧力,避免打滑或脱链,同时料斗遇到偶然因素引起的卡壳现象时有一定的容让性,能够有效地保护下部轴等部件。该斗式提升机适用于输送堆积密度小于1.5t/m3易于掏取的粉状、粒状、小块状的底磨琢性物料。如煤、水泥、碎石、砂子、化肥、粮食等。TH型斗式提升机用于各种散状物料的垂直输送。适用于输送粉状、粒状、小块状物料,物料温度在250以下。1.1斗式提升机的发展史和特点斗式提升机作为一种应用极为广泛的垂直输送设备1,已经广泛应用于粮食、饲料及种子加工业。斗式提升机具有输送量大,提升高度高,运行平稳可靠,寿命长显著优点,其主要性能及参数符合JB3926-85垂直斗式提升机(该标准等效参照了国际标准和国外先进标准),牵引圆环链符合MT36-80矿用高强度圆环链,本提升机适于输送粉状,粒状及小块状的无磨琢性及磨琢性小的物料,如:煤、水泥、石块、砂、粘土、矿石等。斗式提升机的结构特点是:被运送物料在与牵引件连结在一起的承载构件料斗内,牵引件绕过各滚筒,形成包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路,连续运动输送物体。驱动装置与头轮相连,使斗式提升机获得动力并驱使运转。张紧装置与底轮相连,使牵引构件获得必要的初张紧力,以保证正常运转。物料从提升机底部供料。斗式提升机对过载较敏感;斗和带易磨损斗式提升机的料斗和牵引构件等部分及头轮,底轮安装在密闭的罩壳之内,减少灰尘对周围环境的污染。提升机的结构一般有几大部分组成:驱动装置、出料口、上部区段、牵引件、料斗、中部机壳、下部区段、张紧装置、进料口、检视门。斗式提升机牵引件常用橡胶带、圆环链、套筒磙子链几种型式,从而形成了三种基本结构型式1。新标准中规定TD型、TH型、TB型三种结构型式的提升机,将分别替代国内原D型、HL型、PL型三种机型。斗式提升机是由机座、给料槽、传动装等组成,采用高效的激振器为振动源,保证了设备能够承受大块物料给料的冲击,对给料能力大大提高,利用棒条或板网筛面的作用,达到筛分的功能,从而除掉物料中的泥土和细物料,由主、被动两根偏心轴和齿轮组成,主轴由电动机带动,使槽体振动,使物料能够边续不断、不间断的达到输送的目的.TD型斗式提升机是基于D型斗式提升机研制的新产品,与D型相比,具有规格多输送量大,提升高度高,运行平稳可靠,寿命长等显著优点。其主要技术性能及参数符合JB3926-85(该标准等效,参照了国际标准和国外先进标准)TD型斗式提升机工作原理:TD型斗式提升机由运行部分(料斗与牵引胶带),带有传动滚筒的上部区段,带有拉紧滚筒的下部区段,中间机壳,驱动装置,逆止制动装置等组成,适用于向上输送松散密度B1.5t/m3粉状、粒状和小块状的无磨琢性和半磨琢性散状物料,如煤、砂、焦末、水泥、碎矿石等。 TD型斗式提升机结构形式:传动装置TD型斗提升机的传动装置有两种形式分别配有YZ型减速器ZQ(或YY)型减速器。YZ型轴减速器直接装在主轴轴头上,省去了传动平台、联轴器等,使结构紧凑、重量轻,而且其内部带有异型辊逆止器,逆止可靠。该减速器噪音低,运转平稳,并随主轴浮动,可消除安装应力。TD型斗式提升机为离心式或混合方式卸料,掏取式装料,适用输送堆积密度不大于1.5t/m3的粉状、粒状、小块状的低磨琢性物料,物料的温度不得超过60。TD型斗式提升机有四种料斗:Q型(浅斗)、H型(弧底斗)、Zd型(中深斗)、Sd型(深斗)。分别输送各种物料,用户可以根据物料特性来选择适当得料斗。斗式提升机的规格是以斗宽表示。目前国产TD型斗式提升机规格有TD100、TD160、TD315、TD315、TD400等多种。1.2斗式提升机的分类1)按牵引件分类:斗式提升机有环链、板链和胶带等几种牵引构件。环链与料斗的连接很牢固,结构和制造也比较简单,输送的物料时,链条的磨损较小,但是有个缺点就是自重比较大。板链结构适用于提升量大的提升机,比较牢固,自重较轻,但易被磨损,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60C,钢绳胶带允许温度达80C,耐热胶带允许温度达120C,环链、板链输送物料的温度可达250C。斗提机最广泛使用的有两种类型,分别为带式(TD)和环链式(TH)两种型式。深型料斗大多用于输送散装水泥。如TD型带式斗提机采用离心式卸料或混合式卸料,适用于堆积密度小于15tm3的粉状、粒状物料。TH环链斗提机采用混合式或重力式卸料用于输送堆和密度小于15tm3的粉状、粒状物料。2)按卸载方式分类:斗式提升机有三种分类方式分别为:重力式卸料、离心式卸料和混合式卸料等三种形式。斗速较快的是离心式卸料,比较适合输送粉状、小块状等磨琢性小的物料;斗速较慢的是重力式卸料,比较适合适输送块状的,磨琢性大的物料,如石灰石、熟料等。1.3斗式提升机的特点斗式提升机有流入式装载(图2-1)、挖取式装载(图2-2)和混合式装载三种装载方式。卸载方式同样也是三种分别是离心式、重力式、及混合式。离心式卸料对料斗要求有较高的的运行速度,一般情况下为12m/s。必须正确选择驱动轮的直径和转速,以及卸料口的位置来确保这种卸载。这种卸料的优点是:在料斗速度确定下有最小的驱动轮尺寸;有较高的卸料位置,可以减小各料斗之间的距离,并且可以适当提高卸料管高度,当有一定的卸料高度时,就可以加减小提升机的高度;同样有缺点:有较小的料斗填充系数,对所要提升的物料也有要求。卸载块状、半磨琢性或磨琢性大的物料要使用重力式卸载,运行速度为0.40.8m/s,对料斗也有要求需要带导向槽。优点,料斗尺寸与极距的大小无关,料斗装填良好。缺点:物料有较低抛出位置,因此必须加大提升机的高度。重力式卸载是物料被抛卸出去从料斗的内并,这种也是离心式卸载。这种方式适和于含水分的物料和流动性不良的粉状物料。运输速度为0.60.8m/s这个范围之内,这种方式的牵引否见一般用链条。2-1 流入式 2-2 挖取式斗式提升机主要特点11)驱动功率小,采用流入式喂料、诱导式卸料、大容量的料斗密集型布置。在物料提升时几乎无回料和挖料现象,因此无效功率少。 2)提升范围广,这类提升机对物料的种类、特性要求少,不但能提升一般粉状、小颗粒状物料,而且可提升磨琢性较大的物料。密封性好,环境污染少。3)运行可靠性好,先进的设计原理和加工方法,保证了整机运行的可靠性,无故障时间超过2万小时。提升高度高.提升机运行平稳,因此可达到较高的提升高度。 4)使用寿命长,提升机的喂料采取流入式,无需用斗挖料,材料之间很少发生挤压和碰撞现象。本机在设计时保证物料在喂料、卸料时少有撒落,减少了机械磨损。TD型斗式提升机具有以下特点:1) 输送量大,相同斗宽的TD型与D型相比,输送量增大近一倍。2)牵引件采用高强度橡胶输送带具有较高的抗拉强度,使用寿命长。3)整机结构简单、安装方便、便于调整、维修和保养。4)牵引件为低合金高强度园环链,经适当的热处理后,具有很高的抗拉强度和耐磨性,使用寿命长。卸载方式有离心式、重力式及混合式三种。离心式卸料如图1-3(b)料斗的运行速度较高,通常取为12m/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,个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。 重力式卸载如图1-3(a)适用于卸载块状、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,故必须增加提升机头的高度。 物料在料斗的内壁之间被抛卸出去,这种卸料方式称为离心-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。料斗的运行速度为0.6-0.8m/s范围,常用链条做牵引件。 图1-3 卸料方式 (a)重力式;(b)离心式;(c)混合式。1.4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、出料口、上部区段、料斗、牵引件、中部机壳、下部区段、张紧装置、进料口、检视门。驱动装置由电动机、减速器、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。大提升高度的斗提机采用液力偶合器,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挠性构件,多为环链、板链或胶带。新标准中规定了TD型、TH型、TB型三种结构型式的提升机,将分别替代国内原D型、HL型、PL型三种机型。张紧装置有螺杆式与重锤式两种。带式斗提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,也可在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监控及速度检测器等电子仪器,以保证斗提机的正常运行。1.5斗式提升机的工作原理固接着一系列料斗的牵引构件(环链、链轮)环绕在提升机的头轮与底轮之间构成闭合轮廓。驱动装置与头轮相连,使斗式提升机获得动力并驱动运转。张紧装置与底轮相连,使牵引构件获得必要的初张力,以保证正常运转。物料从提升机的底部供入,通过一系列料斗向上提升至头部,并在该处实现卸载,从而实现在竖直方向内运送物料。斗式提升机的料斗和牵引构件等行走部分以及头轮、底轮等安装在全密封的罩壳之内。综合此次设计的提升高度与台时产量等要求,本提升机选用普通胶带作为牵引件。第二章、概述2.1常用斗提机选用及相关计算(一)现在我们国家一般都是用垂直式的斗式提升机,有TD型、TH型等较新型符合标准TB3926-85,特征、用途和型号见表1。表2-1 TD、TH、TB型斗提机特征、型号表型式TD型TH型TB型结构特征采用橡胶带作牵引构件采用锻造的环形链条作为牵引构件采用板式套筒滚子链条作为牵引构件卸载特征采用离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适用输送物料松散密度1.5t/m3的粉状、粒状、小块状的无磨琢性、半磨琢性物料松散密度1.5t/m3的粉状、粒状、小块状的无磨琢性、半磨琢性物料松散密度2t/m3的中、大块状的磨琢性物料适用温度 物料低于60,用耐热橡胶带时温度低于200物料低于250物料低于250型号TD100、TD160、TD315、TD315、TD400、TD500、TD630TH315、TH400、TH500、TH630、(TH800)(TH1000) TB250、TB315、TB400、TB500、TB630、TB800、 TB1000提升高度约在440mm范围内约在4.540mm范围内约在550mm范围内根据设计要求,选择斗式提升机的类型是TD型斗式提升机。2.2 斗式提升机输送能力的计算与选择2.2.1 输送能力的计算斗式提升机的输送能力计算可按下式计算: 式中 提升机的输送能力,t/h; 提升速度,m/s; 提升物料线载荷,kg/m。提升物料线载荷可按下式计算: 式中 提升机单个料斗容积,m3; 料斗内物料填充系数; 物料的堆积密度,kg/m3; 提升机料斗间距,m。代入得, 由于供料不均匀,实际生产能力一般小于计算生产能力,即: 式中 供料不均匀系数,取=1.21.6。取=0.75,=1.2t/m3,=1.7m/s根据表2-1,选用TD315型斗式提升机。表2-1TD提升机系列产品性能 斗式提升机分类斗宽(mm)斗型料斗容量 i0 (L)料斗间距 a(mm)i0/a(L/m)TD100Q0.152000.75H0.31.5160Q0.492801.75H0.93.21Zd1.23503.43Sd1.93.39250Q1.223603.39H2.346.50Zd3.04506.67Sd4.610.22315 Q1.954004.88H3.558.88Zd3.755007.50Sd5.81.601400Q3.074806.40H5.611.67Zd5.950010.54Sd9.416.79500Q4.845009.68H9.018.00Zd9.362514.88Sd14.923.84根据上表中的数值核算输送能力: 所选用的斗提机的输送能力大于实际生产中所要求的输送能力,所以选用的TD315型斗提机能够满足要求. 2.2.2 料斗的计算和选择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。深斗是具有导向侧边的的三角形料斗,在提升机中采用一个接一个的密集布置,卸料时,前一个料斗的两导向侧边和前壁形成后一个料斗的卸载导槽,这种料斗适用于输送较重的,半磨琢性的或磨琢性大的块状物料。料斗的运行速度较低,使在重力作用下倾斜到前面料斗的导槽中。D型和HL型斗式提升机多采用深斗或浅斗,PL型斗式提升机采用有导向槽的尖棱面斗。本次设计的提升机主要是用于水泥厂中生料入库,生料入窑,或水泥入库,物料干燥松散,多为散状或粉状,所以采用深斗。料斗的形状尺寸如图2-1所示。离心式卸料的提升机,料斗间距的选取原则是:当料斗卸料时,从料斗中抛出的物料不至于赶上走在前面的料斗,以免卸出的物料碰在前面料斗的斗壁上造成回料。通常取料斗间距a0=(2.53)h,h为斗的深度。在本次设计中,取料斗间距a0=450mm。 图2-1 料斗 2.3卸料方式、驱动轮直径与转速的确定 2.3.1 卸料方式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:离心式、离心-重力式、重力式。当料斗直线上升时,料斗中的物料只受重力G的作用。当料斗绕入驱动轮后,当直线运动变为旋转运动,料斗内的物料同时受重力G和向心力F的作用。即: 式中 料斗内物料的质量,kg; 重力加速度,m/s2; 料斗内物料重心的角速度,rad/s; 回转半径(即料斗内物料的重心M到滚动中心O的距离),mm;料斗内物料重心的线速度,m/s。G、F合力的大小和方向随着料斗的位置而改变,但其延长线与滚筒垂直中心线始终都相交于同一点P,P点叫做极点。极点P到回转轴心O的距离OP=h称为极距。料斗中物料重心M至滚筒中心O的距离称为回转半径。由相似三角形性质得,从而 因为 所以 式中 极距,m;驱动轮转速,r/min。由上式可知,极距只与驱动轮(滚筒)的转速有关,而与料斗在驱动轮上的位置及物料质点在斗内的位置无关。当驱动轮转速一定时,极距也就确定。随着转速n的增大,极距h则减小,此时离心力增大;反之,当n减小时,h值增大,而离心力减小。设料斗外缘至回转中心的半径为r1,驱动轮的半径为r2,当极距hr2时,极点P位于驱动轮的圆周内,离心力的值要远远大于重力的值,而料斗内的物料将沿着斗的外壁运动,物料作离心式卸载。2.3.2 驱动轮转速的确定 对离心力卸料的斗式提升机,驱动轮的转速大小对能否正确卸料有很大的关系。转速过小,物料不易抛卸出去,必有一部分物料在重力作用下落入机壳内。转速过大,物料受过大离心力作用而撞击在机壳壁上,被撞回后落入机壳内,不仅造成回料现象,而且会使壳壁很快磨损。因此,确定合适的转速是一个很重要的问题。当料斗通过驱动轮时,物料受到的离心力的大小是固定不变的,而它的方向却随着料斗位置的不同而改变。当物料的重力与离心力的大小相等,方向相反,则物料在此二力作用下呈悬浮状态,都斗壁不再有压力,与斗壁不再有压力,与斗壁也没有摩擦力发生,出现这种情况的速度称为临界转速。由于 所以 即 得: 得: 然而,一般只有堆积密度小、颗粒小又均匀的物体(如谷物、小麦等)才用这种临界速度进行卸载。在工业中往往使离心力小于重力,这样卸料最完全。即: 令 驱动轮的实际转速一般比上式计算的值减小10%12%。由于斗宽为250mm,所以初选滚筒的直径D=500mm,故初步选=0.25m,带速=1,7m/s,则则可知故离心式卸料的方式合适,选取物料的卸料方式为离心式卸料。12.3.3 驱动轮直径的确定带式提升机驱动滚筒的直径: 式中 回转半径,即料斗内物料重心到滚筒中心的距离,m; 胶带厚度,m; 料斗中物料重心与斗背间的距离,m,; 斗幅。该直径还需与选定的胶带层数相适应,以免胶带绕过滚筒时产生过大的内应力。一般取:式中 驱动滚筒直径,mm; 胶带层数。所以滚筒直径为500mm,改向滚筒直径为400mm2.4运动阻力和驱动功率的计算斗式提升机所需的驱动功率,决定于牵引构件运动时所克服的一系列阻力,其中主要有:物料沿牵引构件运动方向的重力分量;当牵引构件绕过轮时,各部分摩擦力;料斗掏取物料时的阻力。2.4.1 牵引构件张力计算如图2-2所示的垂直斗式提升机计算简图中,1、2、3、4各点张力分别用表示,有分析知,1点的张力最小,3点的张力最大。 图2-2斗式提升机为了计算各点的张力,可利用逐点张力计算法进行计算,即牵引构件在轮廓上沿运行方向的每一点的张力等于前一点的张力与这两点之间区段上的阻力之和。因此,提升机各点的张力可分别计算如下。(1)2点上的张力可按下式计算: 式中 最小张力,N; 尾轮阻力,N,; 掏取物料阻力,N,。掏取物料阻力的大小与许多因素有关,除与、之有关外,还与物料的粒度和性质等有一定的关系。因此,实际掏取阻力值需根据经验和实验计算确定。(2)3点上的张力可按下式计算: 式中 提升段阻力,N,; 每米长度内牵引构件和料斗的质量,kg/m,; 系数,见表2-2; 提升机高度,m。 表2-2系数K2值生产能力Q(t/h)提升机形式带式单链式双链式料斗形式深斗和浅斗三角式深斗和浅斗三角式深斗和浅斗三角式系数K21003.55.06.09.0 (3)4点上的张力可按下式计算: 式中 下降段阻力,N, 。 对于带式牵引构件,还应满足尤拉公式: 式中 摩擦系数;牵引构件在轮上的包角。值见表2-3。 表2-3值0.201.8750.302.5700.252.1930.403.520(4)驱动轮处的阻力可按下式计算: 为了计算方便,在要求不太精确时,可用简易算法进行计算。对于垂直提升机,稳定运动状态下的牵引构件的最大静张力,可近似地按下式计算: 式中 考虑装有料斗的牵引构件的运动阻力和在上、下部滚筒上的弯折阻力的系数,其中包括掏取物料的阻力,见表2-4。得, 由式(2-12)得,得, 得查表2-3,取=0.25,=2.193,得,故能够满足摩擦力的要求。表2-4系数K1、K2值系数提升机形式带式单链式双链式料斗形式深斗和浅斗三角式深斗和浅斗三角式深斗和浅斗三角式2.502.001.501.251.501.251.601.101.300.801.300.802.4.2 驱动功率计算(1)驱动轴上的圆周力 =4.61kN-4.55kN+0.05(4.61+4.55)KN=1.12kN(2)计算功率=1.121.7=1.9kw(3)选用电机功率 (4)选用电机功率 式中 功率储备系数,当H10m时=1.45,当10H20m时,=1.15;减速器传动效率;链轮或皮带轮传动效率。所以,由式(2-17)得, 第三章、斗式提升机传动系统的设计计算传动系统包括电动机、联轴器、减速机、传动轴。斗式提升机的传动系统简图如图3-1所示。图3-1传动系统简图3.1 电动机的选择计算电动机选择,选择电动机包括选择电动机类型、结构形式、功率、转速和型号。 3.1.1 选择电动机的类型和结构形式电动机的类型和结构形式应根据电源种类(直流或交流)、工作条件(环境、温度等)、工作时间的长短(连续或间歇)及载荷的性质、大小、起动性能和过载情况等条件来选择。工业上一般采用三相交流电动机。Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点,故其应用最广。当转动惯量和启动力矩较小时,可选用Y系列三相交流异步电动机。在经常启动、制动和反转、间歇或短时工作的场合(如起重机械和冶金设备等),要求电动机的转动惯量小、过载能力大,因此,应选用起重及冶金用的YZ和YZR系列三相异步电动机。电动机的结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等,可根据工作条件来选择。Y系列电动机(摘自JB/T8680.11998)为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,是按照国际电工委员会(IEC)标准设计的,具有国际互换性的特点。用于空气中不含易燃、易炸或腐蚀性气体的场所。适用于电源电压为380V无特殊要求的机械上,如机床、泵、风机、运输机、搅拌机、农业机械、破碎机等。也用于某些需要高启动转矩的机器上,如压缩机。3.1.2 确定电动机的转速同一功率的异步电动机有同步转速3000、1500、1000、750r/min等几种。一般来说,电动机的同步转速愈高,磁极对数愈少,外廓尺寸愈小,价格愈低;反之,转速愈低,外廓尺寸愈大,价格愈贵。当工作机转速高时,选用高速电动机较经济。但若工作机转速较低也选用高速电动机,则这时总传动比增大,会导致传动系统结构复杂,造价较高。所以,在确定电动机转速时,应全面分析。在一般机械中,用得最多的是同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。3.1.3 确定电动机的功率和类型电动机的功率选择是否合适,对电动机的正常工作和经济性都有影响。功率选得过小,不能保证工作机的正常工作或使电动机长期过载而过早损坏;功率选得过大,则电动机价格高,且经常不在满载下运行,电动机效率和功率因数都较低,造成很大的浪费。电动机功率的确定,主要与其载荷大小、工作时间长短、发热多少有关。对于长期连续工作的机械,可根据电动机所需的功率P来选择,再校验电动机的发热和启动力矩。选择时,应使电动机的额定功率P稍大于电动机的所需功率P,即PP。对于间歇工作的机械,P可稍小于P。在第二章中,计算出的P=4kW,因为电动机的额定功率P要稍大于电动机的所需功率P,所以取电机的额定功率为7.5kW,电源电压为380V,同步转速为1500r/min,满载转速为1490r/min,所选电机型号为Y160M-6。3.2 减速机的选型前面计算的轴上滚筒的转速为: 所选电机的满载转速为:所以,传动比为:传动比比较小,根据实践经验,选用型号为ZQ400-Z的减速机。此种减速机为圆柱齿轮减速箱,其特点为:ZQ400-Z减速机采用通用设计方案,可根据实际需要,变型为行业专用的非标齿轮箱;此减速器内置有逆止器;此减速器可用于正反两转。3.3 传动V带及带轮的设计计算由上面的传动简图可以看出,电动机和减速机之间是用皮带连接的,皮带轮设计如下,在传递动力的过程中,V带轮及V带起者重要的作用。3.3.1 V带轮及V带的设计1确定计算功率计算功率是根据传递的功率P,并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的.即 式中: -计算功率,单位为Kw P-传递的额定功率, 单位为Kw KA-工作情况系数,取KA=1.2Kw2选择带型根据计算功率和小带轮的转速,确定选择普通V带,带型为B型,小带轮的基准直径为dd1=125140mm,3确定带轮的基准直径dd1和dd2(1)初选小带轮的基准直径dd1,取dd1=125mm,(2)带的速度v v1=6.35m/s, v在525m/s范围內,带速合格. (3) 轮的基准直径dd2 dd2=idd1 dd2=2125=250mm4确定中心距a和带的基准长度Ld初步确定中心距a0,取0.7(dd1 +dd2)a02(dd1 +dd2)取a0=500mm确定了a0,根据带传动的几何关系,按下式计算所需带的基准直径Ld:Ld2a0+ Ld=2500+=1000+588.75+7.81=1596.56mm选取基准长度Ld=1600mm实际中心距a为a a+ a= 500+=501.72mm中心距的变动范围为:478550mm5验算主动轮上的包角1 - 1= - =165.6256确定带的根数z Z = 式中: -计算功率,单位为KwKa-考虑包角不同时的影响系数,取Ka =0.96KL-考虑带的长度不同是的影响系数,取KL =0.92P0-单根V带的基本额定功率,取P0=1.67P0-计入传动比的影响时,单根V带本额定功率的增量,取P0=0.11Z =5.54根取Z=6根7确定带的预紧力FF= 式中: Ka-考虑包角不同时的影响系数,取Ka =0.96 q-带单位长度的质量,取q=0.10(kg/m)F=209.2(N)8计算作用在其上的压轴力带对轴的压力Fp是设计带轮所在的轴与轴承的依据.为了简化计算,可近似按两边的预紧力的合力来计算,如下图所示.图3-2 轴受力分析 V带对轴的压力FpFp = 2 Z Fsin Fp=26209.2sin = 2490.67N3.3.2V带轮的结构设计1 V带轮的材料在工程上,V带轮的材料通常为灰铸铁,当带速v 300 mm的场合. 因为,考虑实际生产的可行性,所以,大小带轮均采用腹板式结构。93.4 驱动轴的设计计算和工艺要求3.4.1 轴的结构设计据前面的计算可知轴筒的直径500mm,带宽300mm。轴上转矩由前面计算可知,轴上功率=4kW,轴上转速n=64.9r/min,则转矩 NmmNmm初步估算轴的最小直径。选取联轴器初估轴径,安装联轴器处的轴径为轴的最小直径。因为减速器伸出轴轴径为80mm所以,取d=80mm。各轴段轴径的确定。如图3-2所示。由于所选滚筒直径为500mm,胶带斗提的滚筒直径与轴径的大小之比大约为6:1,所以最6段轴径为80mm,用键2214连接与半联轴器YL13装配。1和4段装配轴承和端盖,轴径为85mm,选用轴承型号为6017的深沟球轴承,2、4段轴径为90mm,用于装配滚筒用2514键连接,2、5段为过渡段,轴径为88mm。 图3-3 驱动轴(3)各轴段长度的确定。6段是与减速机空心输出轴装配,其长度主要取决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有足够的长度,所以长度取为170mm;1、3段装配轴承,根据安装的要求,取1、3段为50mm;3处在滚筒内,滚筒的宽度为320mm,为辐板式,所以2处的长度取为180mm,轴总长720mm。3.4.2 轴的强度校核计算(1)计算支撑反力及弯矩轴在水平面上不受力,在垂直面上受力,如图3-3所示。 图3-4受力分析图 (为提升物料线载荷)因为A、B两点对称,所以力大小是一样的,即=50Nm此轴上的极值弯矩位于A、B两点的中间,即,=0.35Nm转矩NmmNmm弯矩图和转矩图如下图3-4所示。图3-5弯矩 、转矩图(2)当量弯矩已知轴的材料为45钢,调质处理,由表3-3查得=650MPa,由表3-4查得,由于转矩有变化,按脉动考虑,取。 =0.60.6106 Nm=0.36106 Nm(3)当量弯矩 Nmm(4)校核轴的强度 轴上所受载荷主要在2段,因此可用进行计算 校核结果:100300229269700500325185 35CrMo调质25100085049528510020726975055035020010030020726970050032518537SiMn2MoV调质100300269302100085049528525表面5662HRC880700425245优质碳素钢45调质200217255650360270155 表3-4 轴的许用弯曲应力 M Pa 材料碳素钢40050060070013017020023070759511040505565合金钢80010002703301301507590铸钢40050010012050703040第四章、提升机其它装置的设计4.1 输送带的设计输送带是输送机的重要部件,在运转过程中,输送带所受到的载荷是极复杂的。输送带的选择是根据输送机的线路布置,输送的材料和使用条件来进行的。合理选择输送带不仅对完成输送机的输送任务至关重要,还影响输送机滚筒和驱动装置等机械部件的设计。对输送带要具备以下的要求()要有足够的拉伸强度和弹性模量;()要有良好的负荷支撑及足够的宽度,以满足运输物料时所需的类型;()要有柔性,目的在于在长度方向上能够围绕滚筒弯曲;()承载面的覆盖胶要经受得起承载物体的负荷冲击,并且能够帮助恢复弹性,传动时,覆盖胶能与滚筒有足够的摩擦力;()各组分之间有良好的粘合力,避免脱层;()耐撕裂性能好,耐损伤,能联结成环行。此次设计所选用的输送带为普通橡胶带,共4层,单层径向扯断强度为56KN/(m.每层),带宽300mm。4.2 张紧装置的设计斗式提升机的外罩下部设有张紧装置。张紧装置的作用是保证输送带具有足够的张力,以使输送带和驱动滚筒之间生必需的摩擦力,并限制输送带在各支承间的垂度,使输送机正常运转。带式输送机所用的张紧装置有螺杆式和重锤式两种。螺旋式的结构特点是滚筒轴承固定在螺旋拉紧装置的滑板上,滑板装在下部区段的导轨内,滑板是U形钢板内装有调整螺母,借助于下部区段上的调整螺杆的旋转,即可拉紧下部滚筒沿斗式提升机下部区段作上下调整,张紧装置的行程在200300mm,结构紧凑轻巧,占地少,安装简单,但张紧力和行程小。不能自动调整螺杆式张紧装置由于他的行程受到限制,又不能自动保证恒张力,所以,一般只适用于长度较短,功率较小的输送机上,它的张紧行程按整机长度的1%选取。重锤式张紧装置是利用重物自身的重力来实现张紧的,它能够保证足够恒定的张力,适用功率较大的输送机。考虑到此次设计的提升机功率不大,所以选用螺杆式张紧装置,张紧行程为250mm。4.3 反转装置的设计为了防止在突然断电或其它意外情况下,由于有载分支上物料重力的作用,而使斗式提升机反转,从而引起斗式提升机部件的损坏,所以要安装一个装置来防止提升机的反转。逆止器的种类有很多,例如带式逆止器,滚柱逆止器和异形块逆止器等。各种逆止器的使用条件和要求都不一样。根据此次设计的要求及实际情况,选用滚柱逆止器。此逆止器是位于减速机箱体内的。4.4 罩壳的设计提升机罩壳主要起支承和密封两大作用,机壳零部件的质量优劣直接影响整机的工作性能,所以机壳技术要求较高,要求机壳上法兰面与下法兰面的平行度符合GB1184-80形位公差中12级的规定,机壳中心线对法兰面的垂直度要求符合GB1184-80形位公差中12级的规定,除此之外还要求机壳表面平整。提升机罩壳分为上,中,下三部分。上罩壳与驱动装置,驱动滚筒构成提升机头部。为使物料卸出,头部设有卸料槽。机头罩壳的形状应做成使料斗中抛出的物料能够完全进入卸料槽中去。下部罩壳与张紧装置,张紧滚筒组成提升机底座。底座罩壳形式应和物料装载过程相适应,并设有装料口使物料装入。为了对装卸料过程进行观察,便于维修,可在罩壳的适当部分开观察孔和检查孔。对于从料堆上直接挖取物料的提升机,底部作成敞开式的。斗式提升机的中部罩壳是整段或分段的矩形罩壳,用薄钢板焊接而成,分段罩壳的螺栓连接处应加密封装置。对于滚筒尺寸较小的或低速的斗式提升机可采用有载分支和无载分支共用的单通道中部罩壳。单通道的较为简单经济,也有利于通道内压力的平衡。对于滚筒直径较大或高速的斗式提升机,则可采用有载分支与无载分支各装一个中部罩壳的双通道方式,可避免两个分支的料斗在同一个中部罩壳双向运动而引起的粉尘涡流。斗式提升机的机壳一般由24mm的钢板焊接而成,并以角钢为骨架制成一定高度的标准件,通常为每节22.5m,选型时必须符合标准的公称长度,节与节之间通过法兰备用螺栓紧固。在中部和下部要开设观察孔和拆卸的带盖孔口。为了便于清理斗式提升机底部的物料,往往在底部也设有可拆卸的带盖孔口,底部罩壳形式与底部物料装载情况相适用。上部罩壳的形状应与卸载曲线相适用,以使物料能够完全卸入导出过程中。机壳内设有中部导向装置,以防牵引料斗时,产生过大的横向摆动,该斗式提升机,可由几节焊接而成,每节长度为2m,节与节之间用密封胶密封,并通过法兰用螺栓紧固连接。此次设计的斗式提升机因提升高度不高,所以选用单通道,在底部设观察孔,没设中间导向装置。4.5 轴承的选择轴承选用深沟球轴承,型号为6017,价格最低,允许内圈对外圈轴线偏斜量。具有较大的径向承载能力。第五章、胶带斗式提升机的安装及调试5.1提升机安装顺序 (1)根据图纸,核对基础上的地脚螺栓孔。(2)将下部区段固定在基础上,并校平基准面(上法兰面)。上法兰面与水平面的平行度允差为1/1000mm。调整垫铁必须紧靠地脚螺栓。(3)机壳和连接框安装时,法兰周边必须整齐,不应有明显的错位。机壳的连接法兰面之间垫入3mm厚的石棉绳,石棉绳上可涂若干黄油,以方便石棉绳定位,增加密封效果。垫石棉绳时,先在机壳法兰间穿上螺栓,然后在法兰连接螺栓外绕一圈。(4)连接板在安装机壳同时安装,具体安装位置见安装总图。(5)各功能机壳的安装位置,详见安装总图。机壳安装至一定高度时(根据工艺设计图)。安装室外(内)固定支架,支架要可靠地固定在就近的建筑物上。固定支架一般每间隔810m 一个,支架的安装不允许限制提升机在垂直方向上的自由伸缩。(6)如果有非标机壳,一般该节安装在上部区段下第一节的位置上,若有特殊要求时,可安装在其他位置。(7)一边安装机壳,一边测量机壳的垂直度。(8)上部区段安装后,要校准主轴中心线,使之水平并与下部轴的中心线平行、对中。上部轴中心线与水平面的平行度允差为0.3/1000mm,上下轴同垂面度误差小于4mm,上下滚筒端面同垂面误差小于5mm。 (9)上部区段安装好后,必须对驱动部分作检查。检查正常后,可接通电机电源,电动机控制应设置电器线路及设备短路、过载保护装置。因提升机单向运行,减速机装有逆止器,接电源线时必须注意电动机转向。(10)安装胶带。安装胶带前先将下部区段的拉紧滚筒调到最高位置,打开上部区段的左、右半罩,然后将胶带一端从提升机出料口侧的中部机壳(检修节)检修门放下,绕过下部滚筒,用胶带夹具将胶带一端装夹好,从进料口侧的中部机壳内用吊绳将胶带头吊到提升机顶上。胶带另一端同样用夹具夹好从出料口侧将胶带头吊至顶上,胶带头端放到上部滚筒面上。安装胶带时一定要注意将有横向防撕裂的面朝安装料斗的位置。5.2料斗的安装 接头装置完工后,便可进行料斗安装。TD315提升机的料斗采用M830胶带螺钉安装,螺母拧紧。料斗安装时料斗背部垫橡皮衬垫,每个料斗螺钉拧一个螺母,螺母必须拧紧,料斗按顺序逐个安装。必须从进料口侧下部开始安装,避免在出料口侧安装料斗,因胶带两边出现重力失衡而产生自动转动,伤害人身安全。5.3提升机安装应符合的基本要求 (1)提升机的基础必须足够稳固,下部区段的支承面应处于水平位置。各部件相对位置应正确。(2)各节中部机壳的法兰面必须整齐,不应有明显的错位。中部机壳的连接法兰面间允许垫入3毫米左右厚的石棉绳,以保证密封和法兰面的水平度。(3)所有机壳的中心连线应在同一铅垂面上。在机壳组装完毕后,应用铅垂线(H40M)或经纬仪测量,其上下轮、轴偏差不超过表5-1规定的数值。对于H40米时,应采用光学仪器进行测量。 表5-1允许偏差值测量部位允许偏差值mmH40M40MH100M上下轴在铅垂面内偏差46上下轮端面在铅垂面内偏差57 (4)提升机传动滚筒主轴对水平面的平行度为0.3/1000mm。传动装置安装后,传动装置上电机、联轴器与减速机轴中心线的同轴度应进行调整,保证同轴度误差在0.5毫米内,逆止器逆止方同应与传动滚筒的旋转方向相反。(5)安装完毕后,通过张紧装置使胶带获得正常工作时的张紧力。拧紧固定螺栓。拉紧轮组轴对水平面的平行度为1/1000mm。胶带接头装置的胶带夹板、胶带垫板连接螺栓必须拧紧。输送带接头的水平边必须与输送带中心线垂直,垂直度误差不得大于带宽的0.2,输送带接头两端的错位2mm。(6)牵引件安装和调整好后,拉紧滚筒向下的行程应大于150mm。5.4 提升机的试车 提升投入运行之前,必须进行无负荷试车和负荷试车。(1)无负荷试运转前的准备工作检查基础及各部件中联接螺栓是否已紧固,其它联接点是否牢固等。检查减速机、轴承座等润滑部位是否加入足够量的润滑油、脂。检查牵引件运行有无障碍,运行部分不得与其它固定部分发碰撞及卡住现象。检查电器信号、电器控制保护、绝缘等是否符合电器说明
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