497_脱水斗式提升机设计

1 绪论

1.1 脱水斗式提升机简介

脱水斗式提升机是指物料在提升过程中，在料斗内能自行脱水，见图1 —1。它是选煤厂和钙镁磷肥厂常用的机械设备之一，具有结构简单、运行 可靠的优点。通常兼有脱水和运输双重作用。可作为最终脱水设备，也可作 为初步脱水设备。

图 1—1 脱水斗式提升机

它适用于提升洗涤后的中煤、矸石和冷却后的钙镁磷肥，也适用输送洗 涤后的其他块状或颗粒状的物料，物料在提升输送过程中，可在重力作用下 自行脱水。对于大块物料及水分要求不太严格的产品，如跳汰分选作业的中 煤、矸石可用脱水斗式提升机直接作为最终脱水设备，获得最终出厂产品。 对粒度较细、或脱水不太容易、水分又要求比较严格的产品，脱水斗式提升 机可作为初步脱水设备。如粗煤泥回收作业中，捞坑沉淀的煤泥可先经脱水 斗式提升机初步脱水，再进一步用脱水筛和离心脱水机作最终脱水。

脱水斗式提升机作为选煤厂常用的机械设备，其设计的自动化先进程 度、结构布置方式、使用安全性、可靠性、连续性和高效运行将直接影响选 煤厂生产成本。为此，应对其设计理论和方法进行研究探讨，以便选择合理 的结构，节约生产成本。

1.2 选题背景

本课题以脱水斗式提升机在选煤厂应用为例，设定与跳汰机配套作业， 作为矸石的最终脱水设备。其设计参数如下：

输送能力Q 50 t/h

料斗容量 i0 85 L

料斗间距 a o 800 mm

料斗宽度 B 1000 mm

物料类别 矸石

堆积密度 γ 1.6t/m 3

提升倾角 α 60º

提升高度H 15.2 m

1.3 本课题的指导思想及主要工作

由前面的论述可知，伴随着选煤产业的发展，脱水运输机械也得到了很 大的发展。鉴于脱水斗式提升机所起到的越来越重要的辅助作用，对脱水斗 式提升机的使用要求也越来越高了。

本课题针对脱水斗式提升机，从理论上论证了脱水斗式提升机满足生产 需要时整体结构的动态性能和力学性能，在尽可能减轻脱水斗式提升机重量 的前提下，设计脱水斗式提升机的架体结构，对脱水斗式提升机进行刚度计 算。在完成设计工作的同时，针对斗链的设计进行分析研究，以便确定其合 理的结构和性能参数，为延长脱水斗式提升机的使用时间和节约生产成本提 供理论依据。

2 脱水斗式提升机关键技术的分析

2.1 脱水斗式提升机基本组成

脱水斗式提升机的构造如图2—1所示。它是由机头、机尾、斗链、导 轨、机壳、机架和捕捉器等七个部分组成。斗链绕过机头的星轮和机尾的滚 轮形成无极循环的牵引机构。电动机通过减速器经链轮使装在主轴上的星轮 转动，从而拖动斗链在导轨上运行。

图 2—1 脱水斗式提升机的基本构造图

1—机头；2—机尾；3—斗链；4—导轨；5—机壳； 6—机架；7—捕捉器

2.2 驱动方案的确定

脱水斗式提升机的驱动部是整机组成的关键部件。驱动部配置是否合 适，直接影响脱水斗式提升机能否正常运行。用作物料脱水的脱水斗式提升 机要求驱动装置能提供平稳、可靠的运动力矩，以保证斗链不出现超速、打 滑现象。为此要求驱动装置具有一个张紧力可随时调整的紧拉装置，以保证 运行过程的可控，极大地减小对物料的冲击。

脱水斗式提升机由于运行速度极慢，运行过程中变化较小，所以其驱动 装置比较简单。

综合考虑生产的实际情况，可确定驱动系统基本组成，如图2—2所示。 它是由电动机、减速器、传动链、主动链轮、压紧链轮、主轴、从动链轮等 所组成。

图 2—2 脱水斗式提升机驱动系统

1—电动机；2—减速器；3—传动链；4—主动链轮；5—压紧链轮；6—主轴；

7—从动链轮

电动机和减速器之间用柱销联轴器连接。减速器和驱动主轴之间用节距 t = 63.5mm的套筒滚子链驱动。链条的张紧是用调压紧轮的位置进行。由于 考虑斗链有可能突然被卡住而造成事故， 故设置了安全销， 它装在从动轮上， 如发生故障时，安全销即被切断，从而保护了其它机件不被损坏。

由于脱水斗式提升机的运行速度极慢，所以驱动轮齿数可大为减少。其 头部和尾部星轮均采用方轮结构，用于脱水时，当t = 320mm及t = 400mm 时为四方轮，如图2—3所示；当t = 500mm时为五方轮。用于捞坑斗式提 升机则均为五方轮。

图 2—3 四方星轮

2.3 链条的失效分析

2.3.1斗式提升机链条失效分析及提高寿命研究的理论基础

（一）链条计算理论

斗式提升机链条 (单根，以下同)的有关计算理论如下：

1、最大工作载荷计算

最大工作载荷是链条设计选用的主要依据，是指工作侧渣斗满载物料时 链条所承受的拉力。

( ) ( ) 12 1 2 F h W C h W C f A R =+++´ éù ëû （2—1）

2、最大尖峰载荷计算

斗式提升机生产运行过程中，难免出现被物料埋死或被异物卡住，造成 电机过负荷，这时链条所承受的拉力为最大尖峰载荷。即电机最大输出扭矩 时链条所受拉力。

max 2.295501000 T T p i F d v ´´´´ = ´ （2—2）

3、极限拉伸载荷计算

极限拉伸载荷是指链条的最大承载能力，即破断力。

[ ] Q F n =´ （2—3）

4、销轴、销套摩擦副寿命计算 3 123 1 1

91500 1 3.2 p r L c c c z i p p T p v i p d æö éù D =´´´ ç÷ êú + ëû èø （2—4） 1 2 A f c r F K F F p A y ++ = （2—5）

112

A d b = （2—6） 5、磨粒磨损计算

销套与滚轮之间的磨损是输送链失效的主要因素，是一种无润滑条件和 有时有磨粒存在的组合摩擦，其摩擦状态可用以下两式表达：

111

r K p v = （2—7） N a F V K H = （2—8）

以上各式中 F ——最大工作载荷，N ；

W ——单位长度链条重量，N/m ；

C ——单位长度附属品重量，N/m ；