斗式提升机结构及其优化改进

赵帅

摘要：目前广泛使用的物料运送设备便是斗式提升机，为保证将斗式提升机的功能充分发挥出来，并确保其安全使用，所以需要对其结构进行优化改进。本文对斗式提升机的结构，零部件和类型进行了介绍，提出了有针对性的改进方案和结构形式。

关键词：斗式提升机；结构；改进方案

一、斗式提升机的类型与选用

倾斜式、直立式是斗式提升机的两种主要安装形式，直立式的应用最为广泛。倾斜式提升机仅在直立式无法满足使用要求的情况下才会被选择。链式和带式是主要牵引结构零部件，当提升尺寸较小的物料时，例如粉状或小块物体时可以使用提升速度较快的带式提升机，但是带式提升机具有承载能力弱的弊端，所以无法在承载能力要求大的情况下使用。而链式提升机恰好可以克服带式提升机的弱点，其可以承载大块物料的提升作业。图1所示的提升料斗的类型，主要可分为深斗、浅斗和带挡边料斗。干砂、石灰和煤炭等易倾倒的物料输送可使用深斗；容易黏在料斗上的物料，例如湿砂，水泥等物料的输送可选用浅斗；块头大的物料则建议使用带挡边的料斗。

图1料斗类型

二、斗式提升机结构分析及优化

斗式提升机主要结构部件包括以下几部分：驱动轮（头轮）、从动轮（尾轮）、壳体、牵引件、畚斗和驱动装置。本文我们主要讨论的是针对带传动的斗式提升机的两个主要部件驱动轮、从动轮的结构分析及优化。

1、结构分析

1.1驱动轮结构分析

斗式提升机所装载的物料随着所要运输物料量的增加而必须增加其循环次数，因此驱动轮必须以较快的线速度转动，一般情况下要求线速度在3m/s左右。为使每次物料输送能力提高，浅型宽畚斗作为高速运行时装满率较高的畚斗形式被广泛应用，双排列浅型宽畚斗形式也有较多应用。所以需要宽度较大的驱动轮，根据公式Ｖ（线速度）＝Ｌ（周长）×ｎ（转速）６０可知，驱动轮的设计在满足使用可靠性和安全性的同时，还应满足线速度的要求，相对线速度为一定制，转速与驱动轮的直径成反比，施加在驱动轴的扭矩也越大。图2为传统的驱动轮结构，主要由驱动轴、滚面、腹板、附胶面层组成。相关单位使用此结构形式的斗式提升机会因为附胶面受到磨损，随着设备型号加大，高度的增加，施加在驱动轮上的摩擦力，扭矩和压力也相应增加，会出现附胶面磨损严重的情况，明显影响设备的正常运行。如遇到附胶面严重磨损的驱动轮。必须完整拆卸头轮，送回售后将胶面去除后重新上胶，不但增加维护成本，还会影响企业经济效益。

图2驱动轮常用结构

1.2从动轮结构分析

通常从动轮在斗式提升机中为同驱动轮一样为全封闭结构，过去几十年中该结构形式被大量使用。从动轮主要由滚面、腹板和动轴组成，一般情况下不会在从动轮上附胶。在运送物料的行业中，要保证有很低的物料破碎率并对物料的运力有很高的要求。从动轮和牵引间存有物料是物料损坏的主要原因，牵引件在从动轮的运转下不断对所存物料进行碾压从而造成物料破碎。此外，当从动轮与传送皮带间有异物卡存在，皮带的磨损速度会加快，对设备安全运行造成影响，详见图3。

图3从动轮侧向结构示意

2、结构优化

2.1驱动轮结构优化

我们将提出驱动轮整体附胶优化方案以针对目前驱动轮结构存在的弊端，图4为装配式分割区域附胶方案，将传统附胶滚面按照若干附胶板进行分割。驱动轮可通过螺栓、压紧扣件等紧固件进行装配并与驱动轮固定。方便对损坏程度大的附胶部位进行更换，维护简单，不影响正常生产秩序，节约生产企业的管理成本。与此同时，在制造附胶板和滚面时，可将两者制作为外凸弧形结构，以防止畚斗带发生偏移。

图4新型结构驱动轮

2.2从动轮结构优化

鼠笼结构打破从动轮传统结构形式，径向采用敞开式结构，从动轮滚面由加工一定锥度的圆钢与从动轮腹板焊接替代；从动轮与畚斗带有效接触面积明显减少，堆积物料在受到挤压时可以从圆钢之间的缝隙溜走，从而一定程度上降低了破碎。但存在一个新的问题，长期使用后，鼠笼内部会存有残余物料，无法由从动轮和畚斗带形成的封闭空间排出。因此在这个结构的基础上进一步深化，将两侧的腹板上加开扇形排料口，增加锥形加固筋板（如图5），不仅加强了从动轮结构强度，同时内部积存的物料在锥形加固筋板的导向性作用下自动排出从动轮内部。

图5新型鼠笼结构从动轮

3、驱动轴、从动轴与其腹板装配方式的优化

焊接是从动轮和驱动轮的腹板与轴的传统装配方式，从动轮和驱动轮一旦发生轴断裂情况就需要整体更换。但是整体焊接零部件因重量大从而不方便移动和装配。通过研究其它种类机械传动部件，总结出如果选择精度高、结构简单、标准化高、安装维护较易的锥套用于机械传动部件连接，将大大节约维护成本，从而降低企业维护管理费用。图6为外国已经普遍使用的锥套，当前国内也有企业陆续开始制造该部件。

3.1锥套限位原理

采用半边的孔作为内外锥套配合形式，将内锥套上的半边定位光孔、装配螺纹孔与外锥套上的半边定位光孔、装配螺纹孔组成为一完整的孔，在与螺钉连接后形成一个整体装配体，进行装配时可在外锥套的螺纹孔中装入两个螺钉并不断拧紧，通过螺纹可将螺钉往外锥套上的锥孔小端靠近，加工内锥套两个光孔时不需要将孔完全贯穿，当光孔的底部被螺钉头部抵住时，内锥套受到了力的作用，内锥套就相对于外锥套向外锥套锥孔的小端运动，由于有锥度的影响，轴被锥套不断包紧，轴与内锥套，外锥套三者相互作用，以便轴与内外锥套紧实组装为一体。

图6锥套示意图

3.2锥套在斗式提升机中的应用优势

通过锥度为8°的锥面将内外锥套相互紧密连接，极大提升传动件的定心精度，可完全避免腹板与轴由于焊接而导致的应力变形，进而解决滚面与轴的同心度差问题。锥套和其内孔键槽均按照国家或国际通用标准加工制作，具有良好的通用互换性，工作环境适应广泛。当内孔及键槽因为传动件密集工作发生损坏时，可用同一规格内锥套进行更换后便可以修复故障，延长传动部件工作寿命，节约维修时间并降低维护成本。

三、结语

现代物流和加工企业对于物料的输送普遍使用斗式提升机，合理的优化和改进其结构形式，有助于提升企业的生产效率，扬长避短，从而帮助企业提升经济效益。

参考文献：

[1]董涛，刘红.斗式提升机的设计与应用［J］.装备制造技术，2011(3)：166-167.

[2]阎邦椿．机械设计手册［Ｋ］．第五版．北京：机械工业出版社，2010．