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文獻綜述
斗式提升機,也叫斗提機，用于垂直或傾斜時輸送粉狀、顆粒狀及小塊狀物料。它的優(yōu)點是：橫斷面上的外形尺寸較小，可使輸送系統(tǒng)布置緊湊；提升高度大；有良好的密封性等。缺點是：對過載的敏感性大；料斗和牽引構(gòu)件較易損壞。
斗提機提升物料的高度可達30米，一般常用范圍為3~20米。輸送能力在300噸/時以下。一般情況下多用垂直式斗提機，當(dāng)垂直式斗提機不能滿足工藝要求時，才采用傾斜式斗提機。由于傾斜式斗提機的牽引構(gòu)件在垂度過大時需增設(shè)支承牽引構(gòu)件的裝置，而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此一般很少采用傾斜式斗提機。
斗提機的分類方法很多，一般為：（1）按安裝方式不同，可分為垂直式、傾斜式；（2）按卸載特性不同，可分為離心式、離心-重力式、重力式；（3）按裝載特性不同，可分為掏取式、流入式；（4）按牽引構(gòu)件型式不同，可分為帶式、鏈式；（5）按料斗形式的不同，可分為深斗式、淺斗式、鱗斗式（三角斗或梯形斗）式。
目前國內(nèi)常用的斗提機均為垂直式，有D型、HL 型、PL型及 ZL型四種型式。它們的主要特征、用途及型號如下：
D型斗提機的結(jié)構(gòu)特征是采用膠帶作為牽引構(gòu)件，卸載特性是間斷布置料斗，快速離心卸料，適用輸送物料為粉狀、顆粒狀、小塊狀的無磨琢性或半磨琢性的散狀物料，如：煤、砂、焦末、水泥、碎礦石等，其適應(yīng)溫度不得超過60°C。如采用耐熱橡膠帶，允許150°C，型號有D160型、D250型、D350型、D450型。其提升高度約在4~30米范圍內(nèi)。HL型斗提機采用鍛造的環(huán)形鏈條作為牽引構(gòu)件，卸載特性為間斷布置料斗，快速離心卸載，是適用輸送粉狀、顆粒狀及小塊狀的無磨琢性的物料，如：軟煤、水泥、石塊、砂、粘土等。且允許輸送溫度較高的物料。它的型號有HL300、HL400。約在4.5~30米范圍內(nèi)提升。PL型斗提機采用板式套筒滾子鏈條作為牽引構(gòu)件，它連續(xù)布置料斗，慢速重力卸載，適用輸送塊狀、比重較大、磨琢性的物料，如：硬煤、碎石、礦石、卵石；易碎物料，如：焦炭、木炭等。被輸送物料的溫度在250°C以下，型號有PL250、PL350、PL450。提升高度約在5~30米范圍內(nèi)。ZL型斗提機采用鑄造鏈條作為牽引構(gòu)件，連續(xù)布置料斗，慢速重力卸載。適用輸送塊狀和粉狀物料，如：礦石、石灰石、水泥、碎石、卵石、白灰、煤等。被輸送物料的溫度在300°C以下，型號有ZL25、ZL35、ZL45、ZL160。提升高度約在8~29米范圍內(nèi)。
斗式提升機的安裝要求是：1、斗提機下部區(qū)段的支承面，必須保證座落在基礎(chǔ)的水平面上。2、斗提機的上部驅(qū)動軸和下部張緊軸應(yīng)在同一垂直平面內(nèi)，并且兩軸心線均應(yīng)與水平面平行。3、中間機殼的法蘭連接處，不得有顯著的錯位。法蘭間可墊入石棉墊或防水粗帆布，以保證密封。4、斗提機的下部區(qū)段、中間機殼和上部區(qū)段的中心線應(yīng)在同一垂直線上，在垂直度偏差在1米長度上不允許超過1毫米，總高的累積偏差不允許超過8毫米。5、料斗在牽引構(gòu)件上的位置應(yīng)正確，并緊固可靠。在運行中，不應(yīng)有偏斜和碰撞機殼的現(xiàn)象發(fā)生。6、斗提機偏向半的安裝裝置，必須符合圖紙要求。7、螺旋拉緊裝置調(diào)整好后，應(yīng)使?fàn)恳龢?gòu)件具有均勻的、正常運行所必需的張緊力。為了使在運行中有足夠的拉緊行程，余下的拉緊行程應(yīng)不少于全行程的50%。8、減速器高速軸的軸線與電動機的軸線，應(yīng)相互平行并在同一水平線內(nèi)；低速軸的軸線與斗提機驅(qū)動軸的軸線，應(yīng)在同一水平線上，其最大平行偏移量不得超過0.2毫米，最大軸線交角不得超過40￠。9、斗提機應(yīng)安裝起吊設(shè)備，起重量不小于2噸。起重機的軌底與驅(qū)動軸中心線的距離為2~2.2米。對于D160、D250斗提機取2米；對于D350、D450、HL300、HL400斗提機取2.2米。10、斗提機的中部應(yīng)有防止偏移的中間支承裝置。支承點的間距不大于8米，最上面的支承點應(yīng)盡量靠近頭部。
斗提機作為輸送機的一種，有其較早的根源。輸送機是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運機械，又稱連續(xù)輸送機。輸送機可進行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機輸送能力大，運距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應(yīng)用十分廣泛。
中國古代的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機和刮板輸送機的雛形；17世紀中，開始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料；19世紀中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機相繼出現(xiàn)。
1868年，在英國出現(xiàn)了帶式輸送機；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機。此后，輸送機受到機械制造、電機、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統(tǒng)機械化和自動化不可缺少的組成部分。
輸送機一般按有無牽引件來進行分類。
具有牽引件的輸送機一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動裝置給輸送機以動力，一般由電動機、減速器和制動器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使?fàn)恳３忠欢ǖ膹埩痛苟?，以保證輸送機正常運轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。
具有牽引件的輸送機的結(jié)構(gòu)特點是：被運送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運送物料的有載分支和不運送物料的無載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運動輸送物料。
這類的輸送機種類繁多，主要有帶式輸送機、板式輸送機、小車式輸送機、自動扶梯、自動人行道、刮板輸送機、埋刮板輸送機、斗式輸送機、斗式提升機、懸掛輸送機和架空索道等。
沒有牽引件的輸送機的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。它們的結(jié)構(gòu)特點是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動，或利用介質(zhì)在管道中的流動使物料向前輸送。例如，輥子輸送機的工作構(gòu)件為一系列輥子，輥子作旋轉(zhuǎn)運動以輸送物料；螺旋輸送機的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運動以沿料槽推送物料；振動輸送機的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運動以輸送置于其中的物料等。
未來輸送機的將向著大型化發(fā)展、擴大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。
大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達440公里以上，帶式輸送機的單機長度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少國家正在探索長距離、大運量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機結(jié)構(gòu)。
擴大輸送機的使用范圍，是指發(fā)展能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團、粘性物料的輸送機。
斗式提升機的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能大家都很熟悉,雖然各生產(chǎn)廠家和使用單位根據(jù)各自的特點,對其結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)進行了一些調(diào)整,但工作原理依然是通過輸送帶連接的畚斗將物料提升后,利用重力或離心力將其拋出,來實現(xiàn)提升物料的目的。因此,斗式提升機性能的好壞,除了與其運動參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式有關(guān)外,還與提升帶和畚斗的特性有關(guān)。
畚斗磨損,物料回流及提升帶延伸,打滑,跑偏及受潮腐壞等現(xiàn)象,都嚴重地影響著提升機的正常工作。我國傳統(tǒng)的斗式提升機大多采用的是全棉帆布膠帶和鋼制畚斗,這些材料的理化性能和制作方式,限制了其很難改變提升機的上述弊病。因此,多年來,我們的設(shè)備制造者都僅在提升機的結(jié)構(gòu)形式、運動參數(shù)和拋料方式上進行著完善和改進。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種新材料、新技術(shù)應(yīng)運而生,早在20世紀80年代中期,我國就開始研制新型塑料畚斗和增強型提升帶?，F(xiàn)在該技術(shù)已經(jīng)成熟并被廣泛應(yīng)用。這些新材料、新技術(shù)應(yīng)用于斗式提升機中,極大地改善了提升機的工作性能,取得了很好的經(jīng)濟效益。
1塑料畚斗的理化性能和應(yīng)用特點
塑料畚斗的理化性能
高強度塑料畚斗是采用改性超高分子量聚合物注塑而成的,它具有高耐磨、高韌性、耐腐蝕、低溫性能好等諸多優(yōu)點,是目前用于糧食谷物類提升性價比較好的材料。
塑料畚斗的應(yīng)用特點
①自重輕,降低了提升機的能耗塑料畚斗的重量僅是同類鋼質(zhì)畚斗的1/5,因此,能大大降低提升機的能耗,同時可延長畚斗帶的使用壽命。據(jù)江蘇揚州麥粉廠進行的塑料畚斗與鋼畚斗的對比實驗反映,塑料畚斗可降低提升機電耗30%左右。
②模塑成型,避免了因筒內(nèi)零件損壞造成的故障鋼制畚斗都是數(shù)片材料焊制而成,偶然出現(xiàn)的脫焊,掉片和棱角凸出都將產(chǎn)生掛壞筒內(nèi)零件的故障。而塑料畚斗是模注成型,且各棱邊都有很好的韌性,不會產(chǎn)生運行中的掉斗、硬掛及其他異常現(xiàn)象。
③耐磨性好,使用壽命高于鋼制畚斗磨損是畚斗的主要失效形式之一。現(xiàn)在的塑料畚斗都很重視這一問題,在其原料的配方中,有獨特的耐磨配料,專業(yè)廠家生產(chǎn)的合格產(chǎn)品,還要經(jīng)過當(dāng)?shù)刭|(zhì)量監(jiān)督檢驗站的檢測并出具試驗報告。好的塑料畚斗的耐磨性能能夠達到Ａ3鋼的75%,由于塑料畚斗的厚度一般是鋼質(zhì)畚斗的3倍,因此理論上,塑料畚斗的使用壽命應(yīng)是鋼質(zhì)畚斗的2倍以上。通過我們多年的使用證明:好的塑料畚斗的耐磨性能確實要強于鋼質(zhì)畚斗。
④柔韌性好,不損傷顆粒物料塑料畚斗因其獨特的柔韌性,可大大降低被提升物料的破損率。特別是在大米加工廠中,往往需要多道提升,因此,由提升機產(chǎn)生的碎米,在全部碾米工藝中占有相當(dāng)大的比例。在原糧增碎方面,采用塑料畚斗的提升機,要比鋼質(zhì)畚斗降低80%。
⑤耐腐蝕,低溫性好,尤其適用于潮濕、高寒溫環(huán)境和間斷使用由于塑料畚斗是非金屬材料,耐腐蝕能力強,低溫性能好,特別適合在高水分、高寒溫的環(huán)境下工作,克服了鋼質(zhì)畚斗在高水分、高糠粉、高溫差的環(huán)境中,極易產(chǎn)生的結(jié)疤、生銹、水汽和腐爛的現(xiàn)象。且在運行過程中,不會因摩擦碰撞產(chǎn)生火花,起到了防止粉塵爆炸的作用。
2聚酯增強提升帶的理化性能和特點
聚酯增強提升帶的理化性能聚酯增強提升帶是采用ＰＰ200型聚酯浸膠帆布作骨架,表面貼合高耐磨橡膠材料硫化而成。
聚酯增強提升帶的特點
①延伸率低,畚斗帶不會伸長傳統(tǒng)的平膠帶由于其延伸率太高,整條畚斗帶極易變形伸長,需要經(jīng)常緊帶或調(diào)整,工作穩(wěn)定性很差。采用聚酯增強提升帶后,帶長基本不需調(diào)整,使皮帶跑偏,打滑的現(xiàn)象大為減少,提高了提升機運行平穩(wěn)的能力。
②拉伸強度高由于聚酯增強提升帶的拉伸強度是普通平膠帶的3倍,因此,它能承受較大的動負荷,能提高斗式提升機的提升高度和產(chǎn)量,不會產(chǎn)生因過載變形太大而拉壞膠帶的現(xiàn)象。
③摩擦系數(shù)大,不會失速打滑聚酯增強提升帶的表面,做成了2種狀態(tài),其中一面是帶布紋的毛面,有極大的摩擦系數(shù),與傳動輪貼合得很好,即使在畚斗帶張得不太緊的情況下,也不會打滑,造成畚斗失速而影響產(chǎn)量。
④適應(yīng)潮潮濕的性能好,帶子不會腐壞各種提升帶表面的橡膠層都比較薄,普通平膠帶經(jīng)多次彎曲和磨損后,里面的棉布層極易吸收水分,再加上提升機內(nèi)的通風(fēng)狀況不好,使棉布膠帶易腐爛損壞。而聚酯增強提升帶的濕強力高,適合提升高水分糧食和在溫差很大極易產(chǎn)生潮氣的環(huán)境中使用。
⑤自重輕,柔軟性好,適合頻繁彎折,壽命長聚酯增強提升帶因拉伸強度高,延伸率小,故能使畚斗帶做得很薄,獲得了極好的柔軟性,能在較小直徑的傳動輪上頻繁彎折,耐疲勞,耐沖擊,剝離強度大,壽命比普通膠帶長得多。由于斗式提升機采用了這些新技術(shù)、新材料,使得提升機的性能得到了巨大的改善。當(dāng)然,運動參數(shù)(低速)和卸料方式(滑動)的改變,在某些方面也會對特定條件下的物料輸送產(chǎn)生影響。但塑料畚斗和聚酯增強提升帶的應(yīng)用,確實是當(dāng)今畚斗和提升帶的發(fā)展方向。
3斗式提升機現(xiàn)存不足及改進設(shè)計方案
目前多數(shù)廠家生產(chǎn)的斗式提升機雖然各有特點，但主要結(jié)構(gòu)和設(shè)計思路基本相同，這些機器在實際使用中，機座存料和機內(nèi)殘留料一直是影響產(chǎn)品質(zhì)量波動的一個主要因素。通過對現(xiàn)機型不足處的分析，筆者提出一種新的設(shè)計方案，以求新機型功能更加完善。
現(xiàn)機型存在的不足
①目前機座底至提升機畚斗最低進料點之間有一個較大的空間，工作中，這一空間必須由最先進入的物料充填，這個充填量并不小，以+"/#&機型為例，充填物料大約需%"012&"01，這一部分物料如果不定期給予清理更換，則必然造成結(jié)塊變質(zhì)。
②對于頻繁更換物料品種的斗提機，一般企業(yè)都不可能每天數(shù)次的不間斷的人工清理機內(nèi)殘留物料，一是非生產(chǎn)時間占用比重太大；二是工人勞動強度太大，再則大量清理出來的物料處理起來也不太方便。
③由于機座有皮帶張緊機構(gòu)，所以部件相對移動處如果密封不良，就會造成粉塵外泄，污染環(huán)境。且由于尾輪軸在調(diào)整時與進料口的相對尺寸不斷變化，稍不注意，這一變量參數(shù)的變動會造成進料不暢的現(xiàn)象，引起前端輸送設(shè)備堵機故障。
④如果品種更換時不能停機徹底清理機內(nèi)運動中的殘留物，那么交叉污染是不可避免的。為了盡可能減少殘留物有時不得不用較長的時間進行空機運轉(zhuǎn)，這樣除了能耗損失外，也使得生產(chǎn)效率低下。筆者曾做過一項測試，即在提升機停止進料并提完后，空機運行5min，在出料口接料15mm，則還可接出殘留物料10kg-----15kg。
改進設(shè)計方案
①隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，斗提機皮帶已逐步由原來的棉織物基材改進為聚酯纖維基材和尼龍片基皮帶，這兩種基材的優(yōu)點除了壽命長外，其長度方向的伸長變形量也相當(dāng)?shù)男?，這就使過去斗提機日常保養(yǎng)的一項主要工作———檢查調(diào)整皮帶張緊力，顯得不適用了。從近幾年實際使用的情況看，斗提機在頭尾輪復(fù)膠且正常使用的情況下，一年調(diào)整一次皮帶張力就足夠了，因此為了一年一次的調(diào)整而設(shè)計皮帶張緊機構(gòu)就顯得費用支出不太合理'一年一次的調(diào)整，人工收緊剪短皮帶即可)。如取消張緊機構(gòu)，可簡化機座，減少粉塵污染源。
②在機座取消張緊機構(gòu)后，尾輪軸線與機座底面的尺寸就固定下來，這時將原斜插入式的活動底殼拆去而改為一固定的圓弧底殼，該圓弧半徑約大于尾輪軸心到畚斗距軸心距離最大點，且圓弧最低點離畚斗的間隙在保證以下設(shè)計要求時應(yīng)盡可能小。通過這一改進，可將空間充填物的量減至一個很小的值。
③將圓弧底最低點向上切去一段弦高，需保證切面距畚斗一安全距離，使底部出現(xiàn)一個長方形的下料窗口，長度等于機座內(nèi)腔寬度，寬度約為120mm，在此窗口下設(shè)計安裝一個階梯形，上臺階為一平面，下臺階為一活動抽屜的氣動組合清料閘門機構(gòu)。正常工作時氣缸推動閘門前移，上臺階閘門平面緊貼長方形窗口，工藝上要求保證密封良好，當(dāng)斗提機需換提新的物料時，首先斗提機空運轉(zhuǎn)一較短時間，然后停機，此時機內(nèi)殘留物料會落入機座底部，此時啟動氣缸后移，閘門上臺階工作平面離開落料窗而下臺階活動抽屜部分進入落料窗下，機座內(nèi)殘留物落入抽屜內(nèi)，氣缸再次前移，重新關(guān)閉落料窗而活動抽屜移出機座外，由人工分類倒出內(nèi)存物。至此，完成一次物料清理工作，斗提機重新啟動運送新的物料。
④經(jīng)以上改進設(shè)計，與原機座相比費用增加不大，取消張緊機構(gòu)可節(jié)約一部分費用，但卻明顯減少了影響質(zhì)量的因素，同時也減少了工人的勞動強度，使斗式提升機更趨于合理化。
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