摘 要
斗式提升機(jī)廣泛地應(yīng)用于建材、機(jī)械、有色金屬、糧食等各工業(yè)部門；應(yīng)用于在垂直方向內(nèi)或傾斜角度很小時運(yùn)送散料或碎塊物體。本文通過對斗式提升機(jī)的研究，
斗式提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料在與牽引件連接在一起的承載構(gòu)件料斗內(nèi)，牽引件繞過個滾筒，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無載分支的閉合環(huán)路，連續(xù)運(yùn)動輸送物體。驅(qū)動裝置與頭輪相連，使斗式提升機(jī)獲得動力并驅(qū)使運(yùn)轉(zhuǎn)。張緊裝置與底輪相連，使?fàn)恳龢?gòu)建獲得必要的初張緊力，以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。物料從提升機(jī)底部供料。斗式提升機(jī)對過載較敏感；斗和帶易磨損斗式提升機(jī)的料斗和牽引構(gòu)件等部分及頭輪，底輪安裝在密閉的罩殼之內(nèi)，減少灰塵對周圍環(huán)境的污染。
關(guān)鍵詞：斗式提升機(jī)，料斗，滾筒，牽引構(gòu)件。
第1章緒論
1.1選題背景
國內(nèi)斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)是50年代由蘇聯(lián)引進(jìn)的，直到80年代幾乎沒有太大的發(fā)展。在此期間，雖各行各業(yè)就使用中存在的一些問題也作過一些改進(jìn)。從80年代以后，隨著國家改革開發(fā)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，一些大型企業(yè)及重點(diǎn)工程項(xiàng)目引進(jìn)了一定數(shù)量的斗式提升機(jī)，從而促進(jìn)的國內(nèi)提升機(jī)的發(fā)展。直到近來，斗式提升機(jī)的大型化包括大輸送能力、大單機(jī)長度和大輸送傾角等幾個方面。不少國家正在探索長距離、大運(yùn)量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機(jī)結(jié)構(gòu)。
斗式提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)比較簡單，能在垂直方向或傾角較小范圍內(nèi)運(yùn)輸物料而橫斷面尺寸小，占地面積小，能在全封閉罩殼內(nèi)運(yùn)行工作，不揚(yáng)灰塵，避免污染環(huán)境，必要時還可以把斗式提升機(jī)底部插入料堆中自行取料。
1.2國內(nèi)現(xiàn)狀
國內(nèi)斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)是50年代由蘇聯(lián)引進(jìn)的，直到80年代幾乎沒有太大發(fā)展。在此期間，雖然各行各業(yè)就使用中存在的一些問題也做過一些改進(jìn)。從80年代以后，隨著國家改革開發(fā)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，一些大型企業(yè)及重點(diǎn)工程項(xiàng)目引進(jìn)了一定數(shù)量的斗式提升機(jī)，從而促進(jìn)了國內(nèi)提升機(jī)的發(fā)展。直到近來，斗式提升機(jī)的大型化包括大輸送能力、大單機(jī)長度和大輸送傾角等幾個方面。不少國家正在探索長距離、大運(yùn)量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機(jī)構(gòu)。
1.3本文研究內(nèi)容
第2章斗式提升機(jī)類型的基本原理及方案論證
2.1工作原理
斗式提升機(jī)適用于低處往高處提升，供應(yīng)物料通過振動臺投入料斗后機(jī)器自動連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)向上運(yùn)送。根據(jù)傳送量可調(diào)節(jié)傳送速度，并隨需選擇提升高度;是一種被普通采用的垂直輸送設(shè)備, 用于運(yùn)送各種散狀和碎塊物料，例如水泥，沙，土煤，糧食等，并廣泛地應(yīng)用于建材、電力、冶金、機(jī)械、化工、輕工、有色金屬、糧食等各工業(yè)部門。
斗式提升機(jī)是通過緊固在牽引構(gòu)件膠帶或鏈條上的許多料斗，并環(huán)繞在斗式提升機(jī)上部頭輪和下部尾輪之間,構(gòu)成閉合輪廓。驅(qū)動裝置與頭輪相連，是斗式提升機(jī)的動力部分，可以使頭輪軸運(yùn)動；張緊裝置一般和下部尾相連，使?fàn)恳龢?gòu)件獲得必要的初張力，以維持牽引構(gòu)件正常運(yùn)轉(zhuǎn)。無聊從斗式提升機(jī)下部機(jī)殼的進(jìn)料口進(jìn)入物料，通過流入式或掏取式裝入料斗后，提升到頭部，從頭部沿出料口卸出，實(shí)現(xiàn)垂直方向輸送無聊的目的。斗式提升機(jī)的料斗、牽引構(gòu)件及頭輪和尾輪等到安全在全封閉的罩殼之內(nèi)。
斗式提升機(jī)在下部裝料，頭部卸料，由于被輸送的物料特性差異不大，所以裝料和卸料的方式也就不同。根據(jù)物料的特性正確選擇裝料和卸料的方式，對其工作情況和生產(chǎn)率影響很大。對裝料和卸料的要求是：裝料均勻、塊狀物料直接流入料斗；卸料時物料能正確的進(jìn)入卸料槽，不返料；物料拋卸中補(bǔ)充劑罩殼；采用間隔布置料斗的高速斗式提升機(jī)，物料過程中不碰撞到前面的料斗上。
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(jī)將物料傾入接受槽內(nèi)。帶傳動的斗式提升機(jī)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(jī)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(jī)一般都裝有機(jī)殼，以防止斗式提升機(jī)中粉塵飛揚(yáng)。
正確選用料斗的尺寸和形狀、運(yùn)動速度、滾筒與鏈輪尺寸以及適合于物料物理性質(zhì)和提升機(jī)工作條件的機(jī)首和底座尺寸是斗式提升機(jī)能否正常工作的條件。在設(shè)計(jì)提升機(jī)前，必須分析它的工作條件，特別是對于調(diào)整提升機(jī)，應(yīng)研究物料在料斗內(nèi)的運(yùn)動及從物料中拋出的情況。
斗式提升機(jī)有兩種裝料型式：
（1）掏取式（自抓取式）：由料斗在尾部機(jī)殼的物料中掏取裝料。本設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)為自抓取式斗提機(jī)，也就是我們常說的掏取式：由料斗在尾部機(jī)殼的物料中掏取裝料。對于粉末狀、粒狀、塊狀的無磨琢性或半磨琢性的散狀物料，由于掏取時不產(chǎn)生很大的阻力，料斗可以在較高的運(yùn)動速度，一般為0.8~2m/s，所以它通常和離心式卸料配合應(yīng)用。
（2）流入式：物料直接由進(jìn)料口流入料斗內(nèi)裝料。對于塊度較大和磨琢性大的物料：由于挖取阻力很大，故采用裝入法，料斗運(yùn)動速度不能太高，通常不超過1m/s。
斗式提升機(jī)的分類有以下幾種：
（1）按輸送物料的方向分為：垂直式和傾斜式；
（2）按卸載特性分為：離心式、重力式、混合式；
（3）按料斗的型式分為：深斗式、淺斗式、鱗板式；
（4）按牽引構(gòu)件型式分為：帶式、板鏈?zhǔn)剑?br />（5）按工件特性分為：重型、中型、輕型
斗式提升機(jī)的規(guī)格是以斗寬表示。目前國產(chǎn)D型斗式提升機(jī)規(guī)格有D160、D250、D350、D450四種；HL型斗式提升機(jī)規(guī)格化有HL300、HL400兩種；PL型斗式提升機(jī)規(guī)格有PL250、PL350、PL450三種。大型斗式提升機(jī)寬達(dá)800mm。
據(jù)國外文獻(xiàn)介紹，膠帶提升機(jī)的斗寬已達(dá)1250mm，輸送量達(dá)1000噸/時，最大提升機(jī)高度達(dá)80米。
斗式提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)比較簡單，能在垂直方向或傾角較小范圍內(nèi)運(yùn)輸物料而橫斷面尺寸小，占地面積小，能在全封閉罩殼內(nèi)運(yùn)行工作，不揚(yáng)灰塵，避免污染環(huán)境，必要時還可以把斗式提升機(jī)底部插入料堆中自行取料。
同樣斗式提升機(jī)也存在一些缺點(diǎn)，過載的敏感性大，必須均勻給料，料斗和牽引構(gòu)件較易破壞。機(jī)內(nèi)較易形成粉末爆炸的條件，斗和皮帶容易磨損，被輸送的物料收到一定的限制，只適宜輸送粉末和中小塊狀的物體。
斗式提升機(jī)是以牽引型式命名的，并以第一主參數(shù)斗寬確定規(guī)格大小。如機(jī)械電子工業(yè)部頒發(fā)的JB3926-85《垂直斗式提升機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)中TH400環(huán)鏈?zhǔn)蕉肥教嵘龣C(jī)（T-提升機(jī)的是Ti、H-環(huán)鏈的一并Huan），斗寬400mm。
提升機(jī)的結(jié)構(gòu)一般有幾大部分組成：驅(qū)動裝置、出料口、上部區(qū)段、牽引件、料斗、中部機(jī)殼、下部區(qū)段、張緊裝置、進(jìn)料口、檢視門。
斗式提升機(jī)牽引件常用橡膠帶、圓環(huán)鏈、套筒滾子鏈幾種型式，從而形成了三種基本結(jié)構(gòu)型式。新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了TD型、TH型、TB型三種結(jié)構(gòu)形式的提升機(jī)，將分別替代國內(nèi)原D型、HL型、PL型三種機(jī)型。
除上述定型產(chǎn)品外，NTD內(nèi)斗式提升機(jī)是一種內(nèi)部加料、重力式卸槽，結(jié)構(gòu)比較新穎的機(jī)型。而ZL型斗式提升機(jī)，DTG型斗式提升機(jī)（牽引件是膠帶、無底料），脫水斗式提升機(jī)等，因生產(chǎn)量較少，故不一一介紹。
2.2方法論證
本設(shè)計(jì)方案有電機(jī)帶動減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，經(jīng)過減速增大扭矩后減速機(jī)與滾筒相連，滾筒與減速機(jī)相連通過最常用的螺栓連接聯(lián)軸器來實(shí)現(xiàn)，滾筒自身直徑為400，主要是考慮到了滾筒要旋轉(zhuǎn)后帶動皮帶來運(yùn)轉(zhuǎn)，主要是通過滾筒與皮帶之間的摩擦力來拉動運(yùn)行的皮帶，這樣的話在皮帶上的小料斗在皮帶的牽引下拉到了頂部后，通過滾筒改變了運(yùn)轉(zhuǎn)方向180度，本運(yùn)轉(zhuǎn)中在最上方向上物料被自動謝落下來，完成了物料的輸送。在底部的滾筒和上部滾筒大小是一樣的直徑都是400，這樣的 話能夠保證整套皮帶輸送上下豎直，不會產(chǎn)生把物料外漏的可能。本設(shè)計(jì)中采用了掏取式的上料方式，物料只需要放在料口底部料斗就可以直接把物料給抓取。
第3章斗式提升機(jī)類型的選擇及輸送帶的受力分析
3.1斗式提升機(jī)輸送能力的計(jì)算
料斗的容積為i升，實(shí)際容積為Ψi升(Ψ為小于1的填充系數(shù))，則單位長度的荷量為：
q＝γψ
a——斗距（米）
γ——物料容積（噸／米）
提升機(jī)的輸送能力Ｑ＝qv(千克/秒)
或Ｑ＝3.6qv（噸/時）
由此可得 Ｑ＝3.6 γψv（噸/時）
由于在實(shí)際生產(chǎn)中供料不均勻，所以計(jì)算生產(chǎn)率要大于實(shí)際生產(chǎn)率Ｎ，即
Ｎ＝（噸/時）
k---供料不均勻系數(shù)，取1.2～1.6
取 ψ=0.75
γ=1.2噸/米3
v=1.7米/秒
N=20噸/時
K=1.5
Q=Nk=1.5×20=30噸/時，
===5.45
根據(jù)下表3-2，選用D250型斗式提升機(jī)。表3-2來自《運(yùn)輸機(jī)械手冊第二冊》
斗提機(jī)型式
料斗寬度
（毫米）
料斗制發(fā)
料斗容量
i（升）料斗間距a（毫米）（升/米）
斗提機(jī)型號D250
S制法Q制法
輸送量（m3/時）21.611.8
料斗容量（升）3.22.6
間距（毫米）400
每米長度料斗及膠帶重量（公斤/米）
10.2
9.4
輸送膠帶寬度（毫米）300
層數(shù)5
外膠層厚度（毫米）1.5/1.5
料斗運(yùn)行速度（米/秒）1.25
傳動滾筒軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）47.5
表3-3 D250型斗式提升機(jī)的主要技術(shù)性能
根據(jù)上表中的數(shù)值核算輸送能力:
Ｑ＝3.6 γψv=3.6××1.7×1.2=58.75﹥30(噸/時)
所選用的斗提機(jī)的輸送能力大于實(shí)際生產(chǎn)中所要求的輸送能力，所以選用的D250型斗提機(jī)能夠滿足要求。
3.2滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)滾筒的角速度為w，不計(jì)帶的厚度，則v=wr
其中v---滾筒速度，r---滾筒半徑
由于在轉(zhuǎn)動過程中，皮帶與滾筒之間的相對速度很少，可以不計(jì)，所以滾筒速度進(jìn)似皮帶的速度，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，皮帶的速度為1.7秒，并且能夠?qū)崿F(xiàn)離心方式卸載.
W＝（n—滾筒轉(zhuǎn)速）
所以v=wr＝×＝Ｄ＝1.7
得 n=
實(shí)現(xiàn)離心方式卸載的條件是
h＜ h---極距（極點(diǎn)到回轉(zhuǎn)中心的距離稱為極距）
h=
由此可得＜將上面中的n代入此式有
D＜＝590（mm）
取D=500mm，進(jìn)行驗(yàn)算得到
n===64.96r/min
h==0.208(m)
h=0.208＜0.225=r 符合離心方式卸載的條件
因?yàn)橹鲃虞啙L筒的直徑較小，所以從動輪滾筒直徑取與主動輪直徑相等的值。
傳動比的計(jì)算：
i＝＝14.77(為了便于計(jì)算，取i＝15)
最綜確定傳動系統(tǒng)的總傳動比為15, 得到滾筒的轉(zhuǎn)速為640.97 r/min，將滾筒轉(zhuǎn)速代入上面的滾筒設(shè)計(jì)計(jì)算式中得到滾筒直徑為D=400mm，在小于590mm的范圍內(nèi)，所以設(shè)計(jì)的提升機(jī)傳動系統(tǒng)的傳動比為15, 滾筒直徑為400mm。
3.3輸送帶張力計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，提升時采用裝有快速離心式的深斗的帶式斗式提升機(jī)。
首先帶式運(yùn)行速度為v=1.7米/秒。
前面已經(jīng)選取了D250型斗式提升機(jī)，料斗的寬度為160mm，通常帶子比斗寬125~150mm，對于涉及的提升機(jī)取帶寬B=300mm。
沿環(huán)路用逐點(diǎn)張力計(jì)算法進(jìn)行提升機(jī)的牽引計(jì)算。
提升物料的單位長度重量
=4.9公斤/米
帶料斗的帶子單位重量
q空=kQ==15.03公斤/米
在工作分支上的單位長度載荷
qr=q+ q空=4.9+15.03=19.93公斤/米
當(dāng)傳動滾筒（圖）按順時針方向轉(zhuǎn)動時，最小張力S2將在點(diǎn)2處。
點(diǎn)3處張力為
S3=ks+W3=1.08 S2+W3
式中k
第4章斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)
4.1電動機(jī)的選擇
應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。選擇時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：如果電動機(jī)功率選得過?。蜁霈F(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動機(jī)長期過載．使其絕緣因發(fā)熱而損壞．甚至電動機(jī)被燒毀。如果電動機(jī)功率選得過大．就會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象．其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高(見表)，不但對用戶和電網(wǎng)不利。而且還會造成電能浪費(fèi)。
要正確選擇電動機(jī)的功率，必須經(jīng)過以下計(jì)算或比較：
對于恒定負(fù)載連續(xù)工作方式，如果知道負(fù)載的功率(即生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率)Pl(kw)．可按下式計(jì)算所需電動機(jī)的功率P(kw)：
P=P1/n1n2
式中 n1為生產(chǎn)機(jī)械的效率；n2為電動機(jī)的效率。即傳動效率。
按上式求出的功率，不一定與產(chǎn)品功率相同。因此．所選電動機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。
電動機(jī)功率的確定，主要與其載荷大小、工作時間長短、發(fā)熱多少有關(guān).對于長期連續(xù)工作的機(jī)械，可根據(jù)電動機(jī)所需的功率P來選擇，再校驗(yàn)電動機(jī)的發(fā)熱和啟動力矩.選擇時，應(yīng)使電動機(jī)的額定功率P稍大于電動機(jī)的所需功率P，即P≥P.對于間歇工作的機(jī)械，P可稍小于P.
電動機(jī)所需功率為
N=
式中：N---電動機(jī)功率（千瓦）；
N0---軸功率（千瓦）；
η１---減速器傳動效率；η１＝0.90；
η2---皮帶或開式齒輪傳動效率.皮帶取η2＝0.96，對鏈傳動取η2
=0.93；
K’---功率備用系數(shù).與提升高度有關(guān)，當(dāng)：
Ｈ＜10米時， K’=1.45；
10＜Ｈ＜20米時， K’=1.25；
Ｈ＞２０米時，K’=1.15.
N=＝7.28(千瓦)
根據(jù)動力源和工作條件，選用一般用途的Y系列三相交流異步電動機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)，電源的電壓為380V，選Y160M-6型電動機(jī)，額定功率為7.5千瓦，同步轉(zhuǎn)速1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速970r/min.
4.2傳動V帶及帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
計(jì)算過程中使用的資料為《新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》上冊）
已知電動機(jī)型號為Y 90L-6額定功率 p=1.1KW轉(zhuǎn)速 =960r/min，
設(shè)計(jì)功率 PC（kw）
PC =
試中 —傳遞功率（kw）
—工況系數(shù)
查表有 =1.5 所以PC =1.1*1.5=1.65（kw）
選擇帶型
由設(shè)計(jì)功率PC =1.65kw 和圖5—3選擇A型帶
小帶輪基準(zhǔn)直徑 （mm）
為了提高帶的壽命，參照表4.1—14和表4.1—15 應(yīng)選取較大的直徑，所以選取有
=75MM
計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑 （mm）
根據(jù)帶速比1:2關(guān)系，選擇帶輪150
即可滿足。
驗(yàn)算帶速 (m/s)
普通v帶（m/s）,為了充分發(fā)揮v帶的傳動能力應(yīng)使（m/s）
<25 m/s 滿足帶速要求。
初定中心距 （mm）
將試中各個參數(shù)帶入公式有：0.7（75+150）2（75+150）157
450 取a0=400
計(jì)算所需基準(zhǔn)長度 （mm）
計(jì)算小帶輪上的包角
將前面計(jì)算所得各個參數(shù)數(shù)值帶入公式有
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊的規(guī)定符合設(shè)計(jì)要求，所以合適。
單根膠帶所能傳遞的功率
根據(jù) v=21.5 m/s 和=130mm，查表4.1—12（a）～（k）得到是B型帶，B—2240*4GB1171—74查表選擇=2.7kw 考慮傳動比的影響單根膠帶傳遞功率應(yīng)有
v帶根數(shù)的確定 Z
式中 —小帶輪包角修正系數(shù) 查表4.1—10
—帶長修正系數(shù) 查表4.1—11
經(jīng)過查表得=0.99，=0.81，將其帶入計(jì)算公式得
經(jīng)過元整為標(biāo)準(zhǔn)直得Z=4
4.3軸的設(shè)計(jì)
1軸扭矩計(jì)算
（1）首先計(jì)算作用于軸上的外力偶矩，再分析圓軸橫截面的內(nèi)力，然后計(jì)算軸的應(yīng)力和變形，最后進(jìn)行軸的強(qiáng)度及剛度計(jì)算。
外力偶矩的計(jì)算
式中， M e 為外力偶矩 Torque （ N·mm ）；
P Power 為功率（W ）；
n為轉(zhuǎn)速 Rotational velocity （ r／min ）。
主動輪的輸入功率所產(chǎn)生的力偶矩轉(zhuǎn)向與軸的轉(zhuǎn)向相同；
從動輪的輸出功率所產(chǎn)生的力偶矩轉(zhuǎn)向與軸的轉(zhuǎn)向相反。
按設(shè)計(jì)資料帶入以上公式為M e=9550*2.2/910=23Nm,
（2）各圓周線的形狀、大小及圓周線之間的距離均無變化；各圓周線繞軸線轉(zhuǎn)動了不同的角度。 所有縱向線仍近似地為直線，只是同時傾斜了同一角度 g 。 扭轉(zhuǎn)變形的平面假設(shè)：圓軸扭轉(zhuǎn)時，橫截面保持平面，并且只在原地發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動。 在平面假設(shè)的基礎(chǔ)上，扭轉(zhuǎn)變形可以看作是各橫截面像剛性平面一樣，繞軸線作相對轉(zhuǎn)動，由此可以得出： 扭轉(zhuǎn)變形時，由于圓軸相鄰橫截面間的距離不變，即圓軸沒有縱向變形發(fā)生，所以橫截面上沒有正應(yīng)力。 扭轉(zhuǎn)變形時，各縱向線同時傾斜了相同的角度；各橫截面繞軸線轉(zhuǎn)動了不同的角度，相鄰截面產(chǎn)生了相對轉(zhuǎn)動并相互錯動，發(fā)生了剪切變形，所以橫截面上有切應(yīng)力。
據(jù)靜力平衡條件，推導(dǎo)出截面上任一點(diǎn)的切應(yīng)力計(jì)算公式
式中， t r 為橫截面上任一點(diǎn)的切應(yīng)力（ MPa ）； M T 為橫截面上的扭矩（ N mm ）； r 為欲求應(yīng)力的點(diǎn)到圓心的距離（ mm ）； I r 為截面對圓心的極慣性矩（ mm 4 ）。
圓軸扭轉(zhuǎn)時，橫截面邊緣上各點(diǎn)的切應(yīng)力最大( r= R )，其值為
式中，Wp 為抗扭截面系數(shù)（ mm 3 ）
（3）極慣性矩與抗扭截面系數(shù)表示了截面的幾何性質(zhì)，其大小與截面的形狀和尺寸有關(guān)。 實(shí)心軸Solid Shaft 設(shè)直徑為D，則
對于階梯軸，因?yàn)榭古そ孛嫦禂?shù) W p 不是常量，最大工作應(yīng)力 t max 不一定發(fā)生在最大扭矩M Tmax 所在的截面上。要綜合考慮扭矩M T 和抗扭截面系數(shù)W p ，按這兩個因素來確定最大切應(yīng)力 t max 。
扭角Angle of Twist ——圓軸扭轉(zhuǎn)時，任意兩橫截面產(chǎn)生的相對角位移。
扭角 f 是扭轉(zhuǎn)變形的變形度量。
3.1軸承的選擇及密封
考慮只受徑向力的作用，選擇了308軸承，動載荷的大小為40.8KN，靜載荷的大小為24KN，與軸計(jì)算出來的扭矩相比較可以滿足要求的，而且極限轉(zhuǎn)速在脂潤滑的情況下可以達(dá)到轉(zhuǎn)速7000轉(zhuǎn)/分，可以滿足要求，本軸承還帶有軸承座一體的，直接安裝在軸上即可。
軸下軸承考慮到不僅僅需要承受徑向力，而且還可以承受豎直的壓力，故選擇了圓錐滾子軸承，載荷的大小為90.8KN，靜載荷的大小為115KN，與軸計(jì)算出來的扭矩相比較可以滿足要求的，而且極限轉(zhuǎn)速在脂潤滑的情況下可以達(dá)到轉(zhuǎn)速3800轉(zhuǎn)/分。既然軸承做了選擇，那軸承中密封應(yīng)怎樣呢，按照常用密封來說，采用工業(yè)用羊毛氈可以滿足要求，它更換比較方面，價格低廉，而且起到了非常好的作用，能有效的防止飼料進(jìn)入軸承內(nèi)部，影響軸承的使用壽命，故上下部分全部采用羊毛氈進(jìn)行密封。
圓盤喂料機(jī)中軸承的選擇，考慮到受到徑向力作用，而軸向力比較小，所以選用了深溝球軸承6411，載荷的大小為14KN，靜載荷的大小為7.88KN，與軸計(jì)算出來的扭矩相比較可以滿足要求的，而且極限轉(zhuǎn)速在脂潤滑的情況下可以達(dá)到轉(zhuǎn)速12000轉(zhuǎn)/分。完全可以滿足要求，同樣選擇羊毛氈做為密封裝置。
3.2鍵及軸承的校核
(1)軸的校核
根據(jù)前面知道軸的最小軸徑為
由式： 得
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課本表15-2知，
所以，，軸的扭轉(zhuǎn)剛度足夠。
(2)鍵的校核
由于鍵的聯(lián)接是靜聯(lián)接，所以，
式中，d-----軸的直徑，單位為mm；
h-----鍵的高度，單位為mm；
l-----鍵的工作長度，單位為mm。對于A型鍵，l=L-b；B型鍵，l=L；C型鍵；l=L-b/2；
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-9知道鍵的系數(shù)如下：（鍵寬b,鍵高h(yuǎn)，鍵長l）
鍵①為C型鍵8×7×50 鍵②為10×8×60 鍵③為20×12×90 鍵④為C型鍵12×8×80
T 1=73.54N.m T2=176.58 N.m T3=305.21 N.m
所以，鍵①合格。
，
所以，鍵②也合格。
所以，鍵③合格
所以，鍵④合格
(3)軸承的校核
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教材， 得
以小時數(shù)表示的軸承壽命為
所以，軸承的選擇合格！
3.3聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì)
聯(lián)軸器的重要功能是連接兩軸并起到傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，除此之外還具有補(bǔ)償兩軸因制造和安裝誤差而造成的軸線偏移的功能，以及具有緩沖，吸振，安全保護(hù)等功能.在選擇聯(lián)軸器時，首先應(yīng)確定其類型，其次確定其型號.
聯(lián)軸器的類型應(yīng)根據(jù)其工作條件和要求來選擇.對于中小型減速器是輸入軸和輸出軸均可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，其加工制造容易，裝拆方便，成本低，并能緩沖減振.當(dāng)兩軸的對中精度良好時，可采用凸緣聯(lián)軸器，它具有傳遞扭矩大，剛性好等優(yōu)點(diǎn).例如，在選用電動機(jī)軸與減速器高速軸之間連接用的聯(lián)軸器時，由于軸的轉(zhuǎn)速較高，為減少起動載荷，緩和沖擊，應(yīng)選具有較小轉(zhuǎn)動慣量和具有彈性的聯(lián)軸器，如彈性套柱銷聯(lián)軸器等.在選用減速器輸出軸與工作機(jī)之間聯(lián)結(jié)用的聯(lián)軸器室，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，又因減速器與工作機(jī)不在同一機(jī)座上，要求有較大的軸線偏移補(bǔ)償，因此常選用承載能力較高發(fā)剛性可移式聯(lián)軸器，如鼓形齒式聯(lián)軸器等.若工作機(jī)有震動沖擊，為了緩和沖擊，以免震動影響減速器內(nèi)傳動件的正常工作，則可選用彈性聯(lián)軸器，如彈性套柱銷聯(lián)軸器等.
聯(lián)軸器的型號按計(jì)算轉(zhuǎn)矩，軸的轉(zhuǎn)速和軸徑來選擇，要求所選聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩大雨計(jì)算轉(zhuǎn)矩，還應(yīng)注意聯(lián)軸器轂孔直徑范圍是否與所聯(lián)結(jié)兩軸的直徑大小相適應(yīng).若不適應(yīng)，則應(yīng)重選聯(lián)軸器的型號或改變軸徑.
3.4本章小結(jié)
本章設(shè)計(jì)查閱了有關(guān)手冊、教材，并在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件CAD2007，對各個重要步驟進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算和說明,必要處都有校核。裝配圖和零件圖按照國家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)的習(xí)慣畫法繪制,通過本章設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步熟悉了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、技術(shù)文件和設(shè)計(jì)說明書的編寫，分析問題、解決問題的能力得到了提高，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決一些實(shí)際生產(chǎn)問題
第4章斗式提升機(jī)常見故障的原因及排除辦法
斗式提升機(jī)是農(nóng)產(chǎn)品加工廠和鄉(xiāng)鎮(zhèn)糧管所廣泛使用的一種垂直升運(yùn)設(shè)備，具有提升高度大，提升穩(wěn)定，占地面積小和良好的密封性等優(yōu)點(diǎn)。適合升運(yùn)粉狀、粒狀和小塊狀物料。
現(xiàn)對該設(shè)備幾種常見故障的原因進(jìn)行分析并提出排除辦法：1料斗帶打滑（1）斗式提升機(jī)是利用料斗帶與頭輪傳動軸間的摩擦力矩來進(jìn)行升運(yùn)物料的，叵料斗帶張力不夠，將導(dǎo)致料斗帶打滑。這時，應(yīng)立即停機(jī)，調(diào)節(jié)張緊裝置以拉緊料斗帶。若張緊裝置不能使料斗帶完全張緊，說明張緊裝置的行程太短，應(yīng)重新調(diào)節(jié)。正確的調(diào)節(jié)方法是：解開料斗帶接頭，使底輪上的張緊裝置調(diào)至最高位置，將料斗帶由提升機(jī)機(jī)頭放入，穿過頭輪和底輪，并首尾連接好，使料斗帶處于將張緊而未張緊的狀態(tài)。然后使張緊裝置完全張緊。此時張緊裝置的調(diào)節(jié)螺桿尚未利用的張緊行程不應(yīng)小于全行程的50%。
（2）提升機(jī)超載提升機(jī)超載時，阻力矩增大，導(dǎo)致料斗帶打滑。此時應(yīng)減小物料的喂入量，并力求喂料均勻。若減小喂入量后，仍不能改善打滑，則可能是機(jī)坐內(nèi)物料堆積太多或料斗被導(dǎo)師物卡住，應(yīng)停機(jī)檢查，排除故障。
（3）頭輪傳動軸和料斗帶內(nèi)表面過于光滑頭輪傳動軸和料斗帶內(nèi)表面過于光滑，使兩者間的摩擦力減小，導(dǎo)致料斗帶打滑。這時，可在傳動軸和料斗帶內(nèi)表面涂一層膠，以增大摩擦力。
（4）頭輪和底輪軸承轉(zhuǎn)動不靈頭輪和底輪軸承轉(zhuǎn)動不靈，阻力矩增大，引起料斗帶打滑。這時可拆洗加油或更換軸承。
2料斗帶跑偏
（1）頭輪和底輪傳動軸安裝不正頭輪和底輪傳動軸安裝不正主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是頭輪和底輪的傳動軸在同一垂直平面內(nèi)且不平行；二是兩傳動軸都安裝在水平位置且不在同一垂直平面內(nèi)；三是兩傳動軸平行，在同一垂直平面內(nèi)且不水平。這時，料斗帶跑偏，易引起料斗與機(jī)筒的撞擊、料斗帶的撕裂。應(yīng)立即停機(jī)，排除故障。做到頭輪和底輪的傳動軸安裝在同一垂直平面內(nèi)，而且都在水平位置上，整機(jī)中心線在1000mm高度上垂直偏差不超過2mm，積累偏差不超過8mm。
（2）料斗帶接頭不正料斗帶接頭不正是指料斗帶結(jié)合后，料斗帶邊緣線不在同一直線上。工作時，料斗帶一邊緊一邊松，使料斗帶向緊邊側(cè)向移動，產(chǎn)生跑偏，造成料斗盛料不充分，卸料不徹底，回料增多，生產(chǎn)率下降，嚴(yán)重時造成料斗帶卡邊、撕裂。這時應(yīng)停機(jī)，修正接頭并接好。
3回料過多
提升機(jī)回料是指物料在卸料位置沒有完全卸出機(jī)外，而有部分物料回到提升機(jī)機(jī)座內(nèi)的現(xiàn)象。在提升作業(yè)中，若提升機(jī)回料太多，勢必降低生產(chǎn)效率，增大動力消耗和物料的破碎率。造成回料多的原因有以下幾點(diǎn)：（1）料斗運(yùn)行速度過快提升機(jī)提升不同的物料，料斗運(yùn)行的速度有別：一般提升干燥的粉料和粒料時，速度約為1~2m/s；提升塊狀物料時，速度為0.4~0.6m/s；提升潮濕的粉料和粒料時，速度為0.6~0.8m/s。速度過大，卸料提前，造成回料。這時應(yīng)根據(jù)提升的物料，適當(dāng)降低料斗的速度，避免回料。
（2）機(jī)頭出口的卸料舌板安裝不合適，舌板距料斗卸料位置太遠(yuǎn)，會造成回料。應(yīng)及時的調(diào)整舌板位置，避免回料。
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