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1斗式提升機概況

1.1斗式提升機結構分析。由于我國特殊的國情，垂直式的斗式提升機占據了絕對多數。在這其中應用最廣的有三種類型：TD型帶式、TH型環鏈式和皿型板鏈式。斗式提升機的分類方式很多，不同的分類標準就有不同的劃分方式。根據按料斗型式不同來劃分，可分為淺斗式、深斗式、有導向邊斗式。按卸載特性分為離心式、離心-重力式、重力式。離心式卸料主要是帶式的，適用于運送流散性好的粉狀、顆粒狀和小塊狀物料。重力式卸料使用帶擋邊的料斗運送塊狀的、沉重的物料[9]。斗式提升機是專門用于連續垂直輸送散料的設備，由于其具有占地面積小、提升高度高且輸送量大等特點，因而在飼料和糧食等加工廠中廣泛使用[1]。本文對于改進后的斗式提升機利用SolidWorks進行了三維建模，如圖1和圖2所示。斗式提升機主要由驅動裝置1、牽引部件2、料斗3、殼體4、底輪5、張緊裝置6、拋料口7等部分組成。其中,張緊裝置、料斗、機殼是關鍵的設計部件。1.2工作過程分析。斗式提升機的運轉工作原理是：物料由提升機底部裝載入料斗，與提升鏈或帶一同運轉到頂部，越過頭輪后向下翻轉，料斗將其中的物料拋出到相應的接收裝置內[1]。斗式提升機的工作程序可以簡化為三部分：裝料過程、提升過程和卸料過程。斗式提升機運行一段時間并且接觸下部的糧食后，其帶上的畚斗在轉動過程中會順勢挖取部分糧食，然后垂直提升，當達到機頭部分時候，又隨著帶的轉動而將糧食拋灑出去，由輸送機輸送至目的地。在輸送過程中還伴隨著回流現象的產生，從而降低輸送效率和磨損機殼畚斗并影響其壽命，在實際過程中應該盡力減小并克服該現象的發生。對此，必須對料斗的卸料過程進行探索研究，通過分析模擬，并且做出了相對應的機殼形狀，以確定畚斗型號、頭部罩殼的尺寸，其目的是減少提升機在工作中的物資流失，減少運輸時間，提高運輸效率。

2斗式提升機畚斗的設計

畚斗是斗式機的承載構件，材料有鋼制和塑料,其各有優缺點。由于現在塑料畚斗質量越來越好，同時也為了減少重量，故本次設計材料選用塑料畚斗。塑料斗時用尼龍或聚丙烯經模壓成型，其特點是重量輕、耐磨、與機殼碰撞時不會產生火花。離散元素法（DEM）是用于在粒子級對粒狀流進行建模的數值工具。它作為一種優化工具顯示出巨大的潛力，適用于各種處理顆粒物料的行業。對于不同形狀的畚斗承載相同的物料，用粒子分析軟件進行了模擬拋灑物料的情況。下表是利用EDEM軟件對三種不同畚斗形狀及不同速度進行散粒體分析，如表1所示。有三種形狀不同的畚斗。形狀1是深斗型，其拋灑物料不太理想，有三分之一的物料未能拋灑出去。形狀3的物料拋灑路徑過大，從而繪制機頭的形狀尺寸偏大。形狀2的畚斗效果最佳，可通過表二分析拋料情況。

3斗式提升機關鍵結構的創新設計

3.1機殼的創新設計。針對機殼在運輸過程中易磨損的現象，斗式提升本次機殼創新設計了一種新型機殼，可減少機殼受到糧食在運輸過程中的振動的影響，從而延長使用壽命。機筒常用1～2mm厚的鋼板制成，考慮到此次設計是中高產量高效率卸凈糧食，故機殼厚度選擇3mm。機筒的四條棱角上配以角鋼，增強其剛度。為了使其機殼便于安裝也易于修理，所以采用一段一段的標準節組裝而成，每節長度是2～2.5m，每節的兩段焊有角鋼。為了保證機筒的密封性能，每段機殼連接是要采用墊片，再使用螺栓將其固定。為了加強機殼的強度并考慮到減輕整體的重量，本次設計在機殼外圍加入了交叉桁條，同時也可以增強其剛度，如圖3所示。同時，在機殼的外面設置了觀察窗和檢修門，便于工作人員時刻觀察物料的承載提升輸送情況。觀察窗設置在距離地面1.5m高度的位置，便于觀察。同時設置的檢修門也在距離地面1～2m左右的高度，檢修門寬度達1.4m，便于工作人員更換畚斗和進行檢修，如圖4所示。3.2頭輪和底輪的創新設計。一般情況下，斗式提升機的頭輪和底輪都用鑄鐵或鑄鋼制成，個別情況下尺寸較大時候也用鋼板焊接而成。由于本次設計的提升機產量達到中高產量需求，故設計的頭輪尺寸也比一般的大。在查閱大量相關文獻和前人設計之后，決定將底輪制成鼠籠狀，可以防止帶和底輪間夾雜物料，從而防止可能出現打滑的現象，如圖5所示。為了防止帶的跑偏，頭輪與底輪的形狀可以制作成鼓型，一般突起高度為2～4mm。頭輪和底輪的寬度應該比帶子寬20～50mm。因為一般情況下斗提機的頭輪是驅動輪，在其頭輪的圓周上面專門覆蓋一層橡膠材料的作用很大，不僅僅可以防止打滑，而且也增加了頭輪的摩擦系數和耐損耗能力。3.3張緊裝置的設計。傳統的張緊裝置通常是通過調節底輪，通過改變它的上下位置來張緊皮帶。這種張緊裝置改變了底輪的位置，使得挖料系數會發生改變，也改變了畚斗每次在挖取糧食的角度，故難以保證其承載能力達到最佳效果。本次設計的張緊裝置是通過改變部分機殼的伸縮來改變張緊的長度，由伸縮桿改變從而改變張緊力的大小。這種張緊方案在張緊過程中不會使底部盛料畚斗距離糧食的高度及角度發生變化，故更為有效，如圖6所示。

4結論

通過對畚斗的研究和粒子拋灑仿真，從而確定了最佳形狀的畚斗，優化了頭輪罩殼的結構尺寸，糧食回流現象基本消失，從而提高了運輸效率。同時又針對斗式提升機部分關鍵結構進行了改進，使得斗式提升機運行平穩，并延長了使用壽命，從而可帶來一定的經濟效益。

作者:馬芳 武慧