摘 要

目前我国中小散货码头堆场主要采用装载机与自卸卡车相结合的方式对货场的散粒物料进行堆料作业，该种生产工艺生产效率低，能源消耗高。针对散粒物料的不同输送方式，结合不同料堆的特点，开发出了一种新型链斗式散粒物料堆高机，该型堆高机可以提升堆料效率，降低能耗。

主要完成了链斗散料堆高机的总体设计，链斗提升系统的设计计算以及皮带输送机的设计计算。并通过离散元分析仿真软件EDEM对链斗提升机提升输送物料的过程进行仿真，仿真结果表明设计的链斗散料堆高机方案具有可行性，可以达到预期的效果。

本文的特色在于通过先进的离散元仿真技术指导新设备的设计研发。通过离散元仿真分析可以发现初步设计方案中的不足之处，进而进行优化设计，加快了设备的开发进度，降低了开发成本。

关键词：链斗；提升机；EDEM；离散元；散粒物料；

Abstract

Now ,the old equipment and technology in some of small or medium-sized bulk port tend to be backward ,that is time-consuming and energy consumption .Aimed at the equipment characteristics and the means of the bulk material in bulk port ,this paper combines some different operating characteristics of the equipment ,a new stacker-reclaimer has been developed to optimize the unreasonable place .The equipment will have an obvious effect to improve the efficiency of stacker and to save the energy .

The paper is aimed at the ability of chain bucket elevator to stack .A simulation is made to simulate the process of the elevating material ,and find out the characteristics of the stacker .The final result has proved it feasible ,and there is an obvious effect that less energy had been consumed .

The feature of this paper lies on the combination of the simulation and design ,which is used to guide the design research ,then the unreasonable design will emerge in front of the designer who will get the way to improve the project to a better one.

Key words :Chain Bucket；Elevator；EDEM；Discrete Element Method；Granular material

目录

第1章 绪 论 1

1.1 国内外现状 1

1.2 背景技术及存在的问题 1

1.3课题研究内容 3

1.4 初步方案及目标 3

2 总体设计方案 4

2.1 主要设计参数 4

2.2 链斗散料堆高机的功能设计 4

2.3 链斗堆高机总体布置方案 5

2.3.1链斗提升系统 6

2.3.1.1料斗 6

2.3.1.2 链斗框架 7

2.3.2 皮带堆高系统 8

2.4 链斗堆高机高机的工作原理分析 9

2.5新型螺旋堆高机的堆高工艺设计 10

2.6 新型链斗散料堆高机的总体设计方案总图 11

2.7 本章小结 11

第3章 链斗提升系统设计 13

3.1 原始参数及物料特性 13

3.2主要参数的确定 13

3.2.1 初定料斗节距以及斗速 13

3.2.2 链斗提升机料斗的计算 13

3.2.3 主动传动链轮半径及其转速 13

3.3 链斗曲线确定 14

3.4 运行阻力、链条张紧力的分析和计算 14

3.4.1 链斗提升系统工作阻力分析 15

3.4.2 链斗提升系统工作阻力计算 16

3.5 驱动电机以及减速器的选型 18

3.5.1 驱动电机及减速器的选型 18

3.6 本章小结 19

第4章 皮带输送机设计 20

4.1 原始参数及物料特性汇总 20

4.2 初定设计参数 20

4.3输送能力验算 21

4.4 驱动圆周力的计算 21

4.4.1主要阻力计算 21

4.4.2特种主要阻力计算 22

4.4.3 特种附加阻力计算 23

4.4.4 提升阻力计算 23

4.4.5 附加阻力计算 23

4.5 输送机运行功率的计算 24

4.6 输送带张力计算 25

4.6.1 按输送带允许最大垂度计算皮带最小张力 25

4.6.2 按输送带不打滑条件计算皮带最小张力 25

4.7 输送带层数计算 26

4.8 拉紧装置重锤质量 27

4.9 校核辊子载荷 27

4.9.1 静载计算 27

4.9.2 动载荷计算 27

4.10 本章小结 28

第5章 物料提升过程的EDEM仿真 29

5.1 EDEM软件简介 29

5.2 链斗提升过程仿真 29

5.2.1 Creator前处理模块模型的创建 29

5.2.2 Simulator核心处理模块 33

5.2仿真结果分析 33

5.2.1 链斗取料效果及取料阻力 34

5.2.2 链斗提升过程 36

5.2.3 链斗卸料过程 38

5.3 本章小结 39

第6章 总结与展望 40

6.1 总结 40

6.2 展望 40

6.3 经济性分析 41

参考文献 42

致 谢 43

附录A 44

第1章 绪 论

1.1 国内外现状

斗式提升机是散粒物料在垂直输送中的首选设备，它具有输送能力大、提升高度高、占地面积小、能耗低，运行经济性好、密闭性好，有利于环保等诸多优点。现已在各行各业中得到了普遍的使用。在很多行业中，由于要提升的散粒材料具有腐蚀性或者是高热的材料，还有的是对密闭性要求高的一些特殊的情况，比如在建材行业中，水泥厂和玻璃厂中需要输送的很多高热的、具有腐蚀性的散粒物料，这些物料对输送设备的耐腐蚀性和密闭性要求很高；在化工产业中，化肥厂和农药厂也是对腐蚀性和密闭性的输送要求比较高，在考虑到经济性的因素，就让斗式提升机成了这些产业的最佳选择^[1]。

国外提升机的研发设计较早，世界上最早的提升机的雏形是在19世纪30年代被开发出来，最初用在铁矿石原料的堆取场合。20世纪，随着物料的传送技术以及动力驱动装置等一系列相关问题得到突破，促使堆取料机的结构不断改进，性能也稳步提升。直到上世纪50年代中期，装卸与堆放散装物料主要依靠单一设备来完成。由于单一设备的功能相对单一，并不能很好的完成某一项具体作业，所以这些单一设备无法达到最大生产率的要求，其经济效益也较差^[2]。如果需求在大范围完成作业，所设计的设备大多数具有质量大、维修成本高、能耗巨大且设计成本巨高、设备的性价比很差的特点。随着电控系统和液压系统技术的成功植入，取得了良好的效果。