5萬噸年硅微粉生產工藝烘干粉斗式提升機設計,萬噸年硅微粉,生產工藝,干粉,提升,晉升,設計
安徽科技學院 工學院 畢業(yè)論文(設計)
5萬噸/年硅微粉生產工藝烘干粉斗式提升機的
設計說明書
摘要:本機是與烘干機配套的D160型斗式提升機。本機為垂直斗式,它由運行部分(料斗與牽引膠帶)、帶有止逆器的上部區(qū)段、帶有張緊裝置的下部區(qū)段、中部機殼、驅動裝置、傳動部分組成。本機適用于向上輸送粉狀、粒狀、小塊狀的無磨琢或半磨琢的散狀物料。卸料方式為離心式卸料,并利用耐熱橡膠輸送帶為牽引構件。本機的提升高度為16米。在設計中,著重設計了驅動裝置的皮帶輪、聯(lián)軸器以及傳動部分的頭輪。另外還說明了本機的檢修、維護等事項。
關鍵詞:斗式提升機 驅動裝置 料斗 帶輪
1前言
1.1一般結構和工作過程
斗式提升機又叫斗提機、升運機[1、8]。它是屬于具有撓性牽引構件的連續(xù)輸送設備[1]。斗式提升機的結構由下列部件組成:牽引構件、料斗、機頭、機座、機筒、驅動裝置和張緊裝置、逆止制動裝置等組成。牽引構件環(huán)繞并張緊于頭輪和底輪之間,在牽引帶上每隔一定的距離固定著承載物料的料斗。全部構件均用外殼封閉,防止了灰塵的飛揚和物料的拋散。外殼上端稱為機頭、下端稱為機座,中間稱為機筒。機筒的長短可根據提升高度由若干節(jié)組成。提升機的驅動裝置與頭輪軸相連,提供給提升機必要的動力,以保證提升機正常運轉,機頭上有逆止制動裝置,防止頭輪逆轉。提升機的工作過程如下:
物料——>機座(進料口)——>機筒——>機頭——>卸料(出料口)
1.2 應用范圍和分類以及工作特點
斗式提升機是一種垂直輸送散粒、碎塊物料的輸送設備,也可以大傾角(大于70度)的傾斜向上輸送物料。為適應各種不同的使用要求,斗式提升機具有各種不同的制法和裝法,因此,能廣泛地應用于許多部門[2]。
斗式提升機輸送物料的方向分為垂直輸送和傾斜輸送,在一般情況下,多采用垂直輸送方式,當垂直輸送不能滿足特殊工藝要求時,才采用大傾角輸送。由于傾斜式斗提機的牽引構件在垂直度過大時需增設支承裝置,因而使結構復雜化,故一般很少采用傾斜式斗提機。按安裝方式不同,斗提機可分為固定式和移動式。按牽引方式構件的不同又可分為帶式和鏈式兩種,在一般情況下,料溫不超過60℃時用帶式提升機,輸送的料溫超過60℃時用鏈式提升機[1]。按卸料方式又可分為離心式、重力式和混合式三種,離心式適合于輸送流動性較好的顆粒物料,重力式適合于輸送含水分較高,粘性、散落性不好的物料;混合式介于前兩者之間[1]。
2選型及其設計方案論證
2.1選型
目前國內常用的斗式提升機均為垂直式,主要有ZL型和HL型;PL型和TB型;D型以及D型的改型產品等。
D型斗式提升機采用橡膠帶作為牽引構件;間斷布置斗,快速離心卸料;適用輸送物料有粉狀、顆粒狀的無磨琢性或半磨琢性的散狀物料,提升高度在4~30米范圍內;輸送量在3.1~66立方米/時范圍內,且造價低,結構簡單。而HL型斗式提升機采用鍛造的環(huán)形鏈條作為牽引構件,輸送量在16~47.2立方米/時范圍內。PL型斗式提升機采用板式套筒滾子鏈條作為牽引構件;適用輸送塊狀、比重較大、磨琢性的物料,輸送量較大。ZL型斗式提升機采用鑄造鏈條作為牽引構件提升高度約在8~29米范圍內;輸送量大。考慮D型斗提機較其他型號的斗式提升機結構簡單,造價低,輸送量不大,提升高度不高等優(yōu)點,本機采用D型。
2.2設計方案的論證
本機是一硅微粉生產工藝烘干粉輸送工段的斗式提升機。斗式提升機在本工段的作用是將硅微粉經提升機輸送到16米的高度。在該設計中所提供的指標如下:
項目
容重
(噸/立方米)
輸送量
(噸/年)
提升高度
(米)
進料口位置(米)
數(shù)值
1.4
5萬
16
0.5(地下)
經查有關資料知:在所有的斗式提升機型號中,接近此送量的只有TD100(H制法)和D160(S制法)兩種斗式提升機。所以方案擬定在此兩種型號之間選擇。
方案一:D160型垂直輸送、固定式、帶式、離心式斗式提升機;
方案二:TD100型垂直輸送、固定式、帶式、重力式斗式提升機。
TD型斗式提升機采用高強度的輸送膠帶,它比傳統(tǒng)的D型斗式提升機性能好,輸送量大,提升高度高,規(guī)格全,但價格要比D型的高。另外,D型斗式提升機《機械化運輸手冊》查得其技術參數(shù)中運輸量最小的是D160型(S制法),為3.1m3/h,TD型的技術參數(shù)中運輸量最小的為TD100(H制法),為7.6 m3/h;并且D160型適用于離心式卸料,而TD100型適用于重力式卸料。所以,對于該廠的設計要求:輸送量為7.14m3/h,卸料方式為離心式,提升高度為16米,故方案一更適合。
所以,選擇方案一。
3斗式提升機的工作過程及工作方式的選擇
斗式提升機的工作過程分為三個階段:物料裝入料斗的裝料過程;物料從機座提升到機頭的過程即提升過程;物料從機頭卸出的過程即卸料過程。裝料是否裝滿、提升機是否穩(wěn)定是決定斗式提升機提升效率的重要因素。
3.1裝料過程
3.1.1裝滿系數(shù)及影響裝滿系數(shù)的主要因素
料斗的裝滿過程直接影響提升機的輸送能力。衡量裝料階段好壞的標志用料斗的裝滿系數(shù)ψ來表示,通常裝滿系數(shù)越大,斗提機的輸送效率就越高[1]。裝滿系數(shù)為:
ψ=料斗內盛裝物料的體積/料斗的幾何體積[1]
對于在不同帶速、不同進料方式下的裝滿系數(shù)見表3-1。
影響裝滿系數(shù)的因素很多,其中與料斗的形式;牽引構件的線速度;機座的裝料方式和物料的物理等因素有關。
在一般情況下,深型料斗用于輸送容易流動的、散落性較好的物料;淺型料斗用于輸送潮濕的散落性不好的物料。在這種情況下,裝滿系數(shù)大,斗提機的效率就高。
表3-1裝滿系數(shù)選擇[1]
料斗帶速(m/s)
順向進料
逆向進料
1—1.5
0.85
0.9
1.5—2.5
0.75
0.85
2.5—4.0
0.70
0.80
牽引構件的速度低時,裝滿系數(shù)就大,牽引構件的速度較高時,裝滿系數(shù)較小。另外,物料的散落性較好,裝滿系數(shù)要大些,反之則會影響裝滿系數(shù)的大小。
影響裝滿系數(shù)的因素要綜合分析,不能單獨考慮,同時裝滿系數(shù)也不是越大越好,因為料斗裝得過滿,勢必要增加機座內物料的高度,這樣會增加裝料時的阻力,同時也容易造成堵塞。在提升過程中會增加撒料量,在卸料過程中會增加回料量。
3.1.2裝料方式及特點
斗式提升機的裝料方式有兩種:即順向進料和逆向進料[1]。
順向進料:加料方向與料斗運動方向一致叫順向進料(圖3-1a)。在這種情況下物料進入機座時與料斗的背面相遇,此時料斗不能立即裝料,只有當料斗在機座內的物料堆中推移時才裝料,當料斗離開物料堆向上提升時裝料結束。
逆向進料:加料方向與料斗運動方向相反叫逆向進料(圖3-1b)。在這種情況下,物料進入機座時與料斗正面相遇,此時料斗直接裝料,物料直接進到料斗內,因此裝滿系數(shù)大,機座內堆積物料少,大大減輕了料斗在機座內推移堆積物料的阻力。
從上述兩種裝料方式可以看出,順向進料不利于料斗的裝載,裝滿系數(shù)小,而且料斗在機座料堆中移動的路線長,故阻力較大,動力消耗也大。進料口的下部位置低于張緊輪的
圖3—1 斗式提升機的進料方式
a 順向進料 b逆向進料
水平軸線,縮小物料在機座內從進料口到裝料點的距離。由于進料口的位置低并與卸料口同方向,故可減少設備的占地面積和與其連接設備的安裝高度。逆向進料時,為了增加料斗直接進料的機會,進料口的下部位置應高于張緊輪的水平軸線。但由于進料口的位置高,且與卸料口反方向,故會增加設備的安裝面積和高度。
鑒于提升機上級連接設備為烘干機以及逆向進料的優(yōu)點,所以本機采用逆向進料。又因為本機的運輸量由烘干機的輸出量確定,本機運輸量Q=7.14立方米/小時=10噸/小時。
根據此運輸量選擇斗式提升機為D160型、料斗運行速度為1.0m/s[7]。所以根據表2—1選擇裝滿系數(shù)ψ的值為0.9。
3.2提升過程
斗式提升機的提升過程是指料斗繞過底輪的水平中心線后到進入頭輪為止的這一過程。在提升過程中要求升運平穩(wěn)、不撒料。造成撒料的原因一是料斗和斗內物料的重量使料斗過度傾斜;二是由于料斗帶發(fā)生間斷性打滑造成料斗的振動。這都是由于料斗帶的張力不足而引起的,所以給料斗帶一個合適的張力就可以保證提升的平穩(wěn),避免升運中大量撒料的現(xiàn)象,提高提升效率。
3.3卸料過程
斗式提升機的卸料過程是指料斗進入頭輪后,隨頭輪作回轉運動而將物料從料斗內倒出的過程。
3.3.1卸料方式的選擇[1]
斗式提升機的卸料方式有三種:離心式卸料、重力式卸料、混合式卸料。
離心式卸料用于易流動的粉末狀、粒狀及小塊狀物料,料斗的運行速度較高,通常取1~2m/s,多用膠帶作牽引構件;重力式卸料用于塊狀、半磨琢性或磨琢性大的物料,料斗的運行速度在0.4~0.8m/s范圍內,常用鏈條作牽引構件;混合式卸料用于流動性不良的粉狀物料及含水的物料,料斗的運行速度在0.6~0.8米/秒范圍內,常用鏈條作牽引構件。
本機的料斗運行速度為1m/s,用膠帶作為其牽引構件;又因輸送的是硅微粉,它屬于粉狀物料,其磨琢性大??紤]到整體因素,該機的卸料方式選用離心式。
3.3.2離心卸料的特點
此種卸料方式,料斗內的物料均沿料斗的外側拋出。選用離心卸料,物料拋射軌跡是傾斜向上的,水平方向拋射距離長,所以外殼可以制成弧頂式,卸料口水平距離較遠(見裝配圖)。另外,選用此種卸料方式時,必須正確選擇驅動輪的直徑和轉速以及出料口的位置,而且料斗一般用深斗。
4斗式提升機主要技術參數(shù)的計算和選擇以及外形尺寸
4.1輸送能力計算[1]
4.2 功率的計算
1、 軸功率的近似計算
P=(1.15+KKV) [7] (KW)
式中 K=0.5[7]
K=1.6[7]
P=(1.15+0.51.61.0) 0.85 (KW)
2、電動機功率計算
P=[7] (KW)
式中 η——減速器傳動效率η=0.94---0.95
η——V帶或開式傳動效率對V帶取η=0.96
——功率備用系數(shù),與提升高度有關,當H<10m時, = 1.45;10m
20m時,=1.15。本設計高度為16m故取=1.25。即:
P=1.20 (KW)
4.3 電動機的選擇[8]
選擇的原則:功率選得過小,不能保證工作機的正常工作或使電動機長期過載而過早損壞;功率選得過大,則電動機價格高,且經常不在滿載下運行,而且功率因數(shù)很低,造成浪費。
對于長期連續(xù)工作,載荷較穩(wěn)定的機械,可根據電動機所需的功率Pd 來選擇,而不必校驗電動機的發(fā)熱和啟動力。選擇時,電動機的額定功率PN應是電動機的所需功率Pd 的K倍。根據實際的生產經驗,K值的取值范圍為2~5??紤]到實際生產的需要,我選K=3。
由上面計算可知電動機的所需功率為:Pd=1.20 (KW)
所以 PN=K·Pd=3×1.20=3.60 (KW)
根據計算結果,選用額定功率為4千瓦的Y112M-4型的電動機[8],其相關參數(shù)為:
電動機
型號
額定功率
KW
滿載轉速
r·min-1
最大轉矩
額定轉矩
軸徑
mm
軸長
mm
同步轉速1500r/min,4極
Y112M-4
4
1440
2.2
28
60
5斗提機的主要部件及設計[1]
斗式提升機的主要部件有:傳動裝置、牽引部件、料斗、驅動裝置(機頭)與張緊裝置(機座)、機筒等。
5.1傳動裝置
本機的傳動(驅動)裝置由電機、V帶輪、漸開線齒輪減速器、滑塊聯(lián)軸器等組成。電機和漸開線齒輪減速器的選擇見表6—4。下文主要完成V帶輪和滑塊聯(lián)軸器的設計。
5.1.1滑塊聯(lián)軸器設計
由表6—2可知本機所用的驅動裝置ZLY—200—20—Ⅲ型圓柱齒輪減速器根據ZBJ19004—88標準查得輸出軸長度為130mm,直徑95mm[6]。驅動輪即頭輪的軸徑為95mm。根據《機械傳動裝置手冊》下冊表16—24選擇d=95mm的金屬滑塊聯(lián)軸器,其許用轉矩為8000。在選用聯(lián)軸器時各轉矩間應符合以下關系T
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