高效鏈斗式提升機(jī)工作效率易受哪些因素影響
作者：斗提機(jī)廠家 發(fā)布日期：2019-08-21
鏈斗式提升機(jī)是一種在垂直方向提升粉狀、粒狀或小塊狀物料的連續(xù)輸送機(jī)械，它是靠環(huán)繞在頭、底輪上的牽引構(gòu)件連續(xù)運(yùn)動，通過固定在牽引構(gòu)件上的畚斗（也稱料斗）裝料、提升、卸料而完成輸送過程的，具有結(jié)構(gòu)緊湊、動力消耗低、噪音小、提升高度大等優(yōu)點。在糧食、油脂、飼料、食品、化工、建材等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。鏈斗式提升機(jī)的輸送量是否能到達(dá)預(yù)期要求，對企業(yè)的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益具有直接影響。因此，確保鏈斗式提升機(jī)安全、可靠、高效運(yùn)行，是設(shè)備管理和維護(hù)工作的中心。鏈斗式提升機(jī)的工作過程可分為畚斗裝料、畚斗提升和畚斗卸料三個階段。顯然，在這三個階段中，畚斗在裝料過程中是否能裝滿，畚斗在提升過程中是否穩(wěn)定不撒料，畚斗在卸料過程中的物料是否完全卸空不回流，直接影響提升機(jī)的輸送能力，同時也影響功率消耗?？梢?，影響鏈斗式提升機(jī)生產(chǎn)能力的因素是裝滿系數(shù)、畚斗撒料、物料回流。提高鏈斗式提升機(jī)生產(chǎn)率的途徑就是要做到“裝滿、穩(wěn)升、卸凈”。
1、畚斗裝滿系數(shù)
畚斗的裝料過程直接影響提升機(jī)的輸送能力，裝料質(zhì)量可用裝滿系數(shù)的大小來衡量。影響畚斗裝滿系數(shù)的因素很多，它與畚斗的形式、牽引構(gòu)件的線速度、機(jī)座的裝料方式和物料的物理特性等因素有關(guān)。
1.1 進(jìn)料方式
進(jìn)料方式有順向進(jìn)料、逆向進(jìn)料與雙向進(jìn)料三種。順向進(jìn)料：加料方向與畚斗運(yùn)動方向一致。當(dāng)物料進(jìn)入機(jī)座時，物料與畚斗相遇，不能直接進(jìn)料；只有當(dāng)畚斗將物料向前推移時才開始裝料。逆向進(jìn)料：加料方向與畚斗運(yùn)動方向相反。當(dāng)物料從進(jìn)料口流入機(jī)座時，與畚斗迎面相遇直接流入畚斗內(nèi)，裝滿系數(shù)較大，機(jī)座內(nèi)積余物料較少，大大減輕了畚斗在機(jī)座內(nèi)推移積余物料的阻力。雙向進(jìn)料：在鏈斗式提升機(jī)兩側(cè)同時進(jìn)料，一側(cè)為順向進(jìn)料，另一側(cè)為逆向進(jìn)料。它兼有前兩種進(jìn)料方式的優(yōu)點，但設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
選擇哪一種進(jìn)料方式，主要應(yīng)考慮速度。當(dāng)提升帶的速度與物料流入機(jī)座時物料的流速均比較小時，一般選用逆向進(jìn)料，畚斗在機(jī)座內(nèi)舀取一部分物料，然后再由進(jìn)料口直接填充一部分物料，這有利于裝滿系數(shù)的提高；當(dāng)提升帶的速度與物料流入機(jī)座時物料的流速比較大時，物料對畚斗的沖擊力較大，逆向進(jìn)料不僅影響裝滿系數(shù)的提高，而且額外地增加動力消耗，可采用順向進(jìn)料；如果裝滿系數(shù)不容易達(dá)到要求值，出現(xiàn)“產(chǎn)量”上不去，這時可采用雙向進(jìn)料。但鏈斗式提升機(jī)進(jìn)料方式還很可能由工藝流程、工藝布局所決定。
1.2 速度
1.2.1 提升帶的速度
單位時間內(nèi)經(jīng)過喂料區(qū)域的畚斗數(shù)量與畚斗帶速成正比。因此，鏈斗式提升機(jī)的產(chǎn)量通常隨帶速增加而提高，但畚斗帶速過高，裝滿系數(shù)反而會快速下降，使鏈斗式提升機(jī)產(chǎn)量下降。這是因為帶速過高時，畚斗穿越喂料區(qū)域的時間較短，即畚斗舀取或充料時間顯著變短，進(jìn)入畚斗的物料遠(yuǎn)未裝滿時，畚斗就已穿過喂料區(qū)域完成了裝料，使畚斗裝滿系數(shù)下降很快；當(dāng)帶速很高時，高速運(yùn)動的畚斗幾乎形成一個面，使物料幾乎不能進(jìn)入畚斗，其裝滿系數(shù)接近零，因此提升帶的速度慢時，畚斗內(nèi)的物料裝滿系數(shù)大。
1.2.2 進(jìn)料流速
進(jìn)料流速及流量是影響裝滿系數(shù)的決定因素之一。有的提升機(jī)在進(jìn)料口處裝有進(jìn)料插板，用以調(diào)節(jié)進(jìn)料口的截面積；有的提升機(jī)裝有進(jìn)料緩沖裝置，用以調(diào)節(jié)進(jìn)料流量。對于一般情況而言，提高進(jìn)料流速有利于提高裝滿系數(shù)，但如果進(jìn)料流速太快，物料對畚斗的沖擊增大，導(dǎo)致落入畚斗的物料濺起、灑落，反而使畚斗裝滿系數(shù)降低。進(jìn)料流速及流量應(yīng)視提升帶速度、進(jìn)料方式、物料類型等條件合理確定。
1.3 畚斗結(jié)構(gòu)
畚斗的裝滿系數(shù)還與畚斗的結(jié)構(gòu)、容積密切相關(guān)。深型斗式提升機(jī)料斗容積較大，裝滿系數(shù)較高，多用作輸送散落性較好的粒狀物料；淺型畚斗容積較小，裝滿系數(shù)相對低,但物料容易卸空，多用作輸送散落性較差的粉狀物料。為了增大裝滿系數(shù)，同時亦有利于卸料,無論什么類型畚斗,它們的基本形式均是口大底小,內(nèi)高外低,底都呈圓形,對于提升輕質(zhì)物料,為了排走畚斗內(nèi)空氣以利進(jìn)料,可在畚斗底部開孔(直徑為2~5 mm左右)，即打孔畚斗。淺型畚斗可采用較高的帶速,而深型畚斗只能采用較低的帶速,否則,將因卸料時間縮短,畚斗內(nèi)物料來不及卸完就進(jìn)入下行機(jī)筒而產(chǎn)生回料。
1.4 物料極限面
在卸料過程中，物料極限面以上的物料處于不穩(wěn)定狀態(tài)，必然會從畚斗中拋出。如果被拋出的物料有足夠的射程，能夠到達(dá)卸料導(dǎo)板甚至卸料口，這就是順利卸料；但有一少部分物料由于沒有足夠的射程，可能從有載分支或無載分支又回落到機(jī)座中，這就是所謂的回流?？刂苹亓鲗嶋H上就是控制這部分物料。如果保證卸料時不產(chǎn)生回流，畚斗內(nèi)的裝料量應(yīng)符合畚斗在進(jìn)入機(jī)頭時物料極限面方程式：
α+ε+?漬'=90°
式中：?漬'——修正內(nèi)摩擦角，?漬'=tanK·f，f為內(nèi)摩擦系數(shù)，K為慣性力影響系數(shù)；ε——離心式卸料特征角；α——滑移平面與回轉(zhuǎn)半徑之間的夾角，或稱之為物料極限面位置角，如圖1所示。
當(dāng)回流量為零時，畚斗的裝滿系數(shù)為：
ψ=極限面以下畚斗內(nèi)裝料量/畚斗容積
可見，極限物料面越高，料斗裝滿程度越大。
1.5 物料類型
物料類型不同，其內(nèi)摩擦系數(shù)不同。物料表面符合以極點為中心的對數(shù)螺旋線所組成的對數(shù)螺旋面方程式，內(nèi)摩擦系數(shù)大的物料其裝滿系數(shù)大；不同的物料，其堆積角也不相同，物料的堆積角越大，即散滿性越差，料斗裝滿程度也就越高。
2、畚斗撒料
畚斗在提升過程中如果不能穩(wěn)定上升，就會造成撒料現(xiàn)象，從而增加功耗、降低生產(chǎn)效率。引起畚斗撒料的主要原因有：畚斗的振動、畚斗的扭轉(zhuǎn)、料斗帶打滑、料斗帶跑偏等。
2.1 畚斗的振動
畚斗的振動使散粒體物料的堆積高度降低，導(dǎo)致畚斗頂部物料撒落。畚斗振動時間越長，振動頻率越高，振動幅度越大，則撒料越多。引起振動的原因有兩個，即自身原因和環(huán)境原因。畚斗的自身振動來源于機(jī)上轉(zhuǎn)動部件的重心與旋轉(zhuǎn)中心不重合而形成慣性振動。當(dāng)機(jī)器慣性振動頻率與其固有頻率相同時，又會引起較大振幅的共振，使?fàn)恳蠓葦[動，造成大量撒料。為避免慣性振動，在安裝時，應(yīng)使頭、底輪的重心與其旋轉(zhuǎn)中心重合。提升機(jī)周圍環(huán)境通常有一些振動設(shè)備，如振動篩等，不可避免產(chǎn)生振動而將其傳遞到鏈斗式提升機(jī)上，迫使其振動，解決方法是給鏈斗式提升機(jī)加上隔振裝置，如橡膠墊等。
2.2 畚斗的扭轉(zhuǎn)
畚斗以一個側(cè)面固定在牽引構(gòu)件上，在畚斗及斗內(nèi)物料重力作用下，對牽引構(gòu)件產(chǎn)生一個力矩，使畚斗偏轉(zhuǎn)一個角度β(見圖2)。如果β角過大，將會導(dǎo)致直接撒料；同時在提升過程中迫使畚斗產(chǎn)生搖擺，如擺幅過大，則畚斗有可能與機(jī)外殼相碰，不僅破壞畚斗，而且會大量撒料，甚至?xí)鸱蹓m爆炸。
當(dāng)然，要使畚斗一點也不偏斜、搖擺是不可能的，而把畚斗的轉(zhuǎn)扭角β和擺幅限定在一定范圍內(nèi)則是完全可以做到的。一般情況下，把畚斗的扭轉(zhuǎn)角β限制在2°以內(nèi)就可以滿足畚斗穩(wěn)升的條件。
畚斗裝料后的受力狀態(tài)如圖2所示。以O(shè)′點為支點列出平衡方程：
式中：Sn——畚斗下端牽引構(gòu)件張力(N)；G——畚斗與斗內(nèi)料的重量（kg）；e——畚斗重心偏距（m），e=（1/4～1/3）A，A為畚斗的跨度（見圖2）（m）；h——畚斗全高（m）；h2——畚斗安裝孔高度（m）；r——畚斗底圓半徑（m）；h1——畚斗后壁底端到安裝孔高度(m)；β——畚斗扭轉(zhuǎn)角度(°)；g——重力加速度(kg/s2)。
由上式可知，降低牽引件最小張力并且使β保持在2°以內(nèi)的措施是：畚斗跨度A不宜過大；安裝孔不宜過高；畚斗不宜過高；應(yīng)盡量采用輕質(zhì)畚斗。
2.3 料斗帶打滑
料斗帶打滑導(dǎo)致輸送帶抖動，料斗因自身重量而扭轉(zhuǎn)，造成撒料。引起料斗帶打滑的原因有以下幾點。
2.3.l 張力不夠
鏈斗式提升機(jī)是利用料斗帶與頭輪的摩擦力矩來進(jìn)行升運(yùn)物料的，若料斗帶張力不夠，將導(dǎo)致料斗帶打滑。此時應(yīng)立即停機(jī)，調(diào)節(jié)張緊裝置以拉緊料斗帶。若張緊裝置不能使料斗帶完全張緊，說明張緊裝置的張緊行程太短，應(yīng)重新調(diào)節(jié)。
2.3.2 提升機(jī)超載
提升機(jī)超載時，阻力矩增大，導(dǎo)致料斗帶打滑。此時應(yīng)減小物料的喂入量，并力求使喂料均勻。
2.3.3 摩擦系數(shù)過小
頭輪與料斗帶內(nèi)表面過于光滑，摩擦系數(shù)過小使兩者間的摩擦力減小，導(dǎo)致料斗帶打滑。此時可在傳動軸和料斗帶內(nèi)表面涂一層膠，以增大摩擦力。
2.3.4 軸承轉(zhuǎn)動不靈
頭輪和底輪軸承轉(zhuǎn)動不靈，阻力矩增大，引起料斗帶打滑。這時可拆洗加油或更換軸承。
2.4 料斗帶跑偏
膠帶運(yùn)行時的跑偏，使料斗與機(jī)筒碰撞，也會導(dǎo)至撒料。引起料斗帶跑偏的原因有以下幾點。
2.4.1 頭輪和底輪安裝不正
頭輪和底輪安裝不正主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是頭輪和底輪在水平面方向上不平行；二是頭輪和底輪的兩軸線不在同一垂直平面內(nèi)；三是頭輪和底輪在鉛垂方向上不平行。此時料斗帶跑偏，易引起料斗與機(jī)筒的撞走。這時應(yīng)立即停機(jī)，重新進(jìn)行安裝、調(diào)整，確保頭輪和底輪各方法的安裝精度。
2.4.2 料斗帶接頭不正
料斗帶接頭不正是指料斗帶結(jié)合后，料斗帶邊緣線不在同一直線上。造成輸送帶兩端的長度不相等，這樣，輸送帶兩端的松緊程度和張力不一樣，帶向緊的一端側(cè)向移動，造成撒料、料斗盛料不充分、卸料不徹底等情況，使生產(chǎn)率下降，嚴(yán)重時還會造成料斗帶卡邊、撕裂。這時應(yīng)停機(jī)，重新修正、連接接頭，確保料斗帶邊緣線位于同一直線。
3、物料回流
回料是指料斗拋出的物料不能全部進(jìn)入卸料管而部分返回機(jī)座的現(xiàn)象。若提升機(jī)回料太多，勢必降低生產(chǎn)效率，增大動力消耗和物料的破碎率。
3.1 卸料的基本理論
卸料過程是畚斗被提升到機(jī)頭上的驅(qū)動輪時，畚斗繞驅(qū)動輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動而完成的。根據(jù)驅(qū)動輪直徑和轉(zhuǎn)速的不同，卸料方式有三種形式：離心卸料、重力卸料和混合卸料。如圖3所示，畚斗在驅(qū)動輪上受重力G和離心力F的作用，重力和離心力的合力為N，其大小和方向都隨著畚斗的回轉(zhuǎn)速度而變動，合力的反向延長線與頭輪垂直中心線交一點，稱為極點P，從極點到頭輪水平中心線距離稱為極距h。
式中：r——畚斗重心半徑(m);r1——畚斗外緣半徑(m);r2——頭輪半徑(m)；n——頭輪轉(zhuǎn)速(r/min)；ω——頭輪角速度，ω=πn（rad/s）。
由此可見，極距h與頭輪轉(zhuǎn)速有關(guān)。當(dāng)h>r1時，即極點P位于料斗外緣之外時，重力比離心力大，料斗內(nèi)的物料沿斗的內(nèi)側(cè)滑動，物料作重力式卸料（見圖3a）。當(dāng)h<r2時，即極點P位于驅(qū)動輪圓周內(nèi)時，離心力遠(yuǎn)大于重力，料斗內(nèi)的物料沿著斗的外側(cè)拋出，物料作離心式卸料（見圖3b）。當(dāng)r2<h<r1時，即極點P位于驅(qū)動輪圓周與料斗外緣的圓周之間時，離心力與重力大小相差不多，料斗內(nèi)的一部分物料沿著斗的外側(cè)拋出，另一部分物料沿斗的內(nèi)側(cè)滑動，物料作離心式-重力式卸料即混合式（見圖3c）。
各種卸料方式的卸料過程盡管是不同的，但在某一階段都總有一部分物料在斗中是靜止的，在料斗作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的最后階段，所有剩在料斗中的物料仍處在運(yùn)動狀態(tài)中。料斗進(jìn)入曲線段后，料斗內(nèi)物料靜止部分表面上任意一點的軌跡是對數(shù)螺旋線，物料表面在垂直面上的投影是自極點P并經(jīng)過料斗邊緣的對數(shù)螺旋線的一部分(見圖4)。這就表明，料斗內(nèi)的物料完全倒空是不可能的。剩余的物料只有當(dāng)料斗走至下降的直線段后才開始在料斗中作相對運(yùn)動，因而無法落入下料管中，即產(chǎn)生返料現(xiàn)象。
3.2 物料回流的原因分析
引起回料的原因主要是料斗到達(dá)曲線段與直線段過渡處時(卸料極限位置)不能完全卸料，一部分卸料發(fā)生在直線下降階段，這需要對料斗進(jìn)行改造；還有一個原因是拋出的物料流不能正確落入卸料管，打在頭罩壁上引起飛揚(yáng)，這與提升速度、卸料口結(jié)構(gòu)及參數(shù)、提升機(jī)斗部結(jié)構(gòu)尺寸、料斗結(jié)構(gòu)與尺寸等有關(guān)。
對于第二類回流，需查明原因后再作相應(yīng)的處置。檢查的方法是將耳朵貼在機(jī)筒上，聽筒內(nèi)有無像下雨的聲音，根據(jù)聲音的大小、稠密狀態(tài)判斷回流程度。然后，打開機(jī)頭上蓋，通過觀察提升機(jī)在工作中物料撒出后的運(yùn)動軌跡，可分析其產(chǎn)生回流的原因。
3.2.1 運(yùn)行速度過快
若發(fā)現(xiàn)部分物料拋得很高,落下來又達(dá)不到卸料管口時,說明料斗拋扔的時間過早,解決的辦法是降低膠帶的運(yùn)動速度。在輸送流動性好的顆粒物料,一般選擇離心式卸料。速度通常取1.5~3.0 m/s。輸送含水分較高、粘性、流動性不好的物料或小塊狀物料可選擇重力式卸料。畚斗的速度為0.6~1.0 m/s。輸送稻谷、大米、小麥之類顆粒物料，畚斗運(yùn)動速度一般在1~2 m/s。
3.2.2 機(jī)頭外殼尺寸過小
若物料拋得又高又遠(yuǎn)，已越過卸料管的進(jìn)口，這說明機(jī)頭外殼幾何尺寸過小，解決的辦法是把機(jī)頭外殼尺寸適當(dāng)放大。
3.2.3 卸料結(jié)束太遲
若發(fā)現(xiàn)部分物料拋出后落得很近，不能進(jìn)入卸料管，甚至倒入無載分支機(jī)筒內(nèi)，這說明料斗卸料結(jié)束得太遲，解決的辦法是修改料斗形狀，即加大料斗底角或減少料斗深度。
3.2.4 料斗間距過小
若發(fā)現(xiàn)部分物料拋出后碰到前方料斗的底部撞回機(jī)殼形成回流時，這說明料斗間距過小，可適當(dāng)增大料斗的距離。
3.2.5 料斗太高
若發(fā)現(xiàn)料斗在頭輪的后半圓時尾部翹起，改變了物料拋出后的軌跡，形成回流，這說明料斗全高尺寸太大，可適當(dāng)減少料斗高度加以解決。
4、鏈斗式提升機(jī)的改進(jìn)
4.1 采用可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板
為提高鏈斗式提升機(jī)的裝滿系數(shù)，使所提升的物料順利進(jìn)入畚斗，采用可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板(見圖5)進(jìn)行改進(jìn)。可調(diào)式進(jìn)料斗導(dǎo)料板由進(jìn)料斗、鉸鏈、可調(diào)導(dǎo)料板、調(diào)節(jié)螺釘、固定螺母、畚斗、畚斗帶等組成，安裝在進(jìn)料斗的排料口。
物料進(jìn)入進(jìn)料斗時已具有一定的初速度和慣性，經(jīng)進(jìn)料斗導(dǎo)料板作拋物線運(yùn)動，并沿導(dǎo)料板切線上拋，落入鏈斗式提升機(jī)畚斗?？烧{(diào)導(dǎo)料板通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)其陡平程度，即調(diào)節(jié)導(dǎo)料板與水平線之間的夾角α調(diào)整導(dǎo)料板的傾斜度。當(dāng)物料初速度較大、流動性較好時，可將導(dǎo)料板調(diào)平一些，即α角減小，使物料離開導(dǎo)料板時的上拋運(yùn)動傾角加大，增加物料的上拋高度，減少物料與畚斗的碰撞和沖擊，并有利于畚斗內(nèi)空氣的排出，可增加畚斗的裝滿系數(shù)，同時，當(dāng)物料作上拋運(yùn)動時，物料的運(yùn)動方向與畚斗運(yùn)動方向相同，從而減小了物料與畚斗之間的相對速度，降低動力消耗，對于顆粒物料，還可降低破損率。當(dāng)物料流動性較差時，可將導(dǎo)料板調(diào)陡，即增大α角，使物料直接進(jìn)入畚斗，同時，調(diào)陡后物料重力分解后的下滑力增加，從而提高了下滑速度和慣性，增加物料的流量，使更多的物料有機(jī)會進(jìn)入畚斗，從而提高畚斗的裝滿系數(shù)。
4.2 采用高效料斗
通過分析知道，料斗內(nèi)的物料是沿著對數(shù)螺線滑移面向斗沿滑動的。一般情況下，物料與斗壁的摩擦系數(shù)要小于物料的內(nèi)摩擦系數(shù)，所以斗內(nèi)的物料更容易沿著斗壁滑動。在卸料前期，物料的滑動發(fā)生在物料內(nèi)部，是物料與物料之間的滑動。但到了卸料后期，螺線外側(cè)的物料便沿著料斗前壁提前滑動。然而，并不是所有靠近前壁的物料在同一時刻一起開始滑動，位于斗沿附近的顆粒最先滑動，位于斗底的顆粒最晚滑動，且滑到斗沿所走過的路線最長，所以這部分物料(尾料)最晚卸出。因此，料斗能否及時卸空，僅取決于尾料是否能及時卸出。
鑒于直線型前壁料斗的卸料特點為斗內(nèi)的尾料最晚滑動并最晚卸出，斗沿附近的顆粒較早滑動且較早卸出，且其對數(shù)螺線料移動軌跡不可能使斗內(nèi)物料完全倒空。所以將直線型料斗前壁改為近似于對數(shù)螺旋線的曲線外壁(見圖6)。這樣，一方面，它使得靠近料斗前壁的所有物料同時滑動，使料尾能及時卸出，從而獲得盡可能大的料斗容量；另一方面，消除了料斗的回料死區(qū)，使物料易于全部卸出，可大大改善提升機(jī)的拋料狀態(tài)。
5、結(jié)語
鏈斗式提升機(jī)具有占地面積小，全程密封式輸送，對環(huán)境污染少，投資低等優(yōu)點，是輸送散狀物料常用的輸送設(shè)備。提高鏈斗式提升機(jī)的生產(chǎn)能力，是生產(chǎn)中管理和維護(hù)的重點和難點。影響鏈斗式提升機(jī)生產(chǎn)率的因素很多，可以從三個工作階段概括，即畚斗在裝料過程中是否能裝滿，畚斗在提升過程中是否穩(wěn)定，畚斗在卸料過程中是否卸空。因此，提高鏈斗式提升機(jī)生產(chǎn)力的措施就是要使“裝料階段裝得滿、提升階段升得穩(wěn)、卸料階段卸得凈”。要到達(dá)這一目標(biāo)，一方面是在運(yùn)行中加強(qiáng)對設(shè)備的調(diào)整、維護(hù)、管理，另一方面是對設(shè)備進(jìn)行革新、改造。只有做到雙管齊下，才能保持和提高鏈斗式提升機(jī)生產(chǎn)能力，為企業(yè)創(chuàng)造更高的生產(chǎn)效率。
此文關(guān)鍵字： 鏈斗式提升機(jī)
