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斗式提升機的結構分析及優化

點擊數:23時間:2015-09-15 11:03:51 來源:百盛機械

摘要:斗式提升機主要結構部件包括以下幾部分:驅動輪(頭輪)、從動輪(尾輪)、殼體、牽引件(畚斗帶或鏈條)、畚斗、驅動裝置、止逆裝置、監測裝置、張緊裝置。

斗式提升機結構圖

1斗式提升機發展趨勢及設備特點

斗式提升機是一種垂直升運物料的輸送設備,它具有結構簡單、維護成本低、輸送效率高、升運高度高、運行穩定、應用范圍廣等優點。在相同條件下斗式提升機工作所需動力僅是氣力輸送動力的10%~20%。目前國內外斗式提升機技術發展很快,其主要表現為斗式提升機功能多元化和應用范圍擴大化;另一方面斗式提升機本身的技術與裝備有了巨大的發展,尤其是提升高度高、產量大、提升速度快的大型斗式提升機已成為發展的主要方向。

2斗式提升機結構分析及優化

斗式提升機主要結構部件包括以下幾部分:驅動輪(頭輪)、從動輪(尾輪)、殼體、牽引件(畚斗帶或鏈條)、畚斗、驅動裝置、止逆裝置、監測裝置、張緊裝置。本文我們主要討論的是針對糧食行業中斗式提升機(帶式傳動)兩個主要部件驅動輪、從動輪的結構分析及優化。

2.1 結構分析

2.1.1 驅動輪結構分析

斗式提升機產量要求不斷增大后,斗式提升機內部物料循環量增大,線速度較之以前有了很大的提高(目前較為普遍使用的線速度在2.0~4.0m/s之間)。為提升單次物料運力,畚斗采用適宜高速運行中裝滿率高的淺型寬畚斗,甚至采用雙排列淺型寬畚斗結構形式,致使驅動輪寬度尺寸較大;由公式V(線速度)={[L(周長)×n(轉速)]/60}可知,驅動輪設計在滿足線速度要求的同時,亦保證設備使用的安全性和穩定性,顯然線速度為相對恒定值,驅動輪直徑越大,轉速越慢,驅動軸承受的扭矩越大。驅動輪的傳統結構為全封閉結構,全滾面附膠(如圖1)。主要由驅動軸、滾面、腹板、附膠面層組成,使用此結構形式斗式提升機的企業往往面臨附膠面磨損程度不同,出現個別部位附膠面磨損異常嚴重的問題。隨著設備高度的增加,設備型號增大,驅動輪所承受的壓力、摩擦力、扭矩均隨之增加,相應的負面影響愈加明顯。面對附膠磨損嚴重的驅動輪,通常需將頭輪整體卸下,送到專業附膠企業除去原有膠面重新附膠。這樣極大影響生產企業正常生產,增加維護成本。

圖1 驅動輪常用結構

圖1 驅動輪常用結構

2.1.2 從動輪結構分析

斗式提升機從動輪常用結構為全封閉結構(同驅動輪),這種結構在過去的十幾年中使用較為普遍。主要由從動軸、滾面、腹板組成,從動輪通常不附膠。糧食行業中,保證物料運力的同時亦要保證1%以下的糧粒破碎率。糧粒破碎的主要原因之一是牽引件與從動輪件存有物料,從動輪運轉后與牽引件不斷碾壓積存物料導致糧粒破碎。另外,一旦異物卡在皮帶與從動輪之間,會不斷損傷皮帶,存在著極大的安全隱患(如圖2)。

 圖2 從動輪側向結構示意

圖2 從動輪側向結構示意

2.2 結構優化

2.2.1 驅動輪結構優化

針對現有驅動輪結構存在的不足,我們提出將原有驅動輪整體附膠方案優化為裝配式分割區域附膠方案(如圖3),將原有附膠滾面分割成若干附膠板,通過連接件裝配形式(如螺栓、壓緊扣等其他緊固件連接)與驅動輪安裝固定。這樣可以隨時更換磨損嚴重的附膠部位,更換快捷方便,幾乎不會對正常生產造成影響,同時降低了企業維護成本。同時,為了避免畚斗帶跑偏,滾面和附膠板應制造過程中,預制成外凸弧形結構。

圖3 新型結構驅動輪

圖3 新型結構驅動輪

2.2.2 從動輪結構優化

鼠籠結構打破從動輪傳統結構形式,徑向采用敞開式結構,從動輪滾面由加工一定錐度的圓鋼與從動輪腹板焊接替代;從動輪與畚斗帶有效接觸面積明顯減少,堆積物料在受到擠壓時可以從圓鋼之間的縫隙溜走,從而一定程度上降低了破碎。但存在一個新的問題,長期使用后,鼠籠內部會存有殘余物料,無法由從動輪和畚斗帶形成的封閉空間排出。因此在這個結構的基礎上進一步深化,將兩側的腹板上加開扇形排料口,增加錐形加固筋板(如圖4),不僅加強了從動輪結構強度,同時內部積存的物料在錐形加固筋板的導向性作用下自動排出從動輪內部;即使有少量暫時未排出的積料,也會在從動輪運行的下一個循環繼續向從動輪外流動,不會長期滯留其中。

圖4 新型鼠籠結構從動輪

圖4 新型鼠籠結構從動輪

3驅動軸、從動軸與其腹板裝配方式的探討

驅動輪和從動輪的軸與腹板傳統的裝配方式多以焊接為主,如果出現軸斷裂,則需對整個驅動輪和從動輪進行更換。焊接后的整體部件質量極大,裝配移動都不方便。通過對其他設備機械傳動部件的研究,選用具有標準化程度高、精度高、結構緊湊、安裝拆卸方便的新型機械傳動聯接部件錐套,不僅可以節約成本,也可以大大降低使用企業的維護成本。錐套在歐美國家已普遍使用(如圖5),目前國內也已涌現大批優質生產企業。

圖5 錐套示意圖

圖5 錐套示意圖

3.1 錐套限位原理

內外錐套配合處的孔為半邊的,并且內錐套上的半邊定位光孔、裝配螺紋孔與外錐套上的半邊定位光孔、裝配螺紋孔分別組成了一個完整的孔,與裝配螺釘形成一套完整的裝配件。在裝配時,將裝配螺釘安裝在外錐套的兩個螺紋孔中,隨著螺釘在外錐套上的螺紋孔中不斷擰緊,螺紋作用將螺釘推向外錐套上錐孔的小端,而內錐形套上的兩個光孔并沒有完全加工穿,這樣,當螺釘的頭部抵住光孔的底部時,就將力傳遞給了內錐套,內錐套就相對于外錐套向外錐套錐孔的小端運動,這時因為錐度的原因,錐套不斷包緊軸,而軸又反作用于內錐套,再作用于外錐套。這樣內外錐套以及軸緊密的組裝在一起。

反之,在拆卸時,將從外錐套螺紋孔中退出的螺釘用一顆上在內錐套上的螺紋孔中,力的作用過程與裝配時相反,內錐套因為失去了來自于外錐套錐孔的約束力,加上自身恢復圓度的一點彈性,與軸脫離開來,實現拆卸。當錐套與軸連接在一起時,形成的是一個過盈配合的連接體。錐套內孔與軸采用鍵連接,通過鍵傳遞轉矩和力。錐套間雖然沒有鍵連接,但是接合面存在正壓力,產生的摩擦力就可以傳遞轉矩和力,實現空間約束功能。

3.2 錐套在斗式提升機中的應用優勢

內外錐套通過加工錐度為8°的錐面相互壓緊聯接,使傳動件的定心精度大大提高,可以有效避免軸與腹板焊接發生應力變形引起的軸與滾面同心度差的問題。錐套已經形成標準系列,其內孔鍵槽按ISO標準加工,通用性互換性好,適用各種作業環境。當傳動件長時間工作,內孔及鍵槽以外發生損壞,只需更換同一規格內錐套即可以恢復使用。因而大大提高傳動件使用壽命,降低維修費用,節省時間。

4結束語

在單體設備產量需求和維護要求不斷提高的背景下,拆裝便捷、維護簡單、使用壽命更長的結構設計,將必然成為今后大型提升設備的主流發展方向。

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