摘 要

本文的研究目的是为了解决当今料场效率低下的堆高方式，并研发新型堆高机械，而本次毕业设计将以散料链斗式堆高机机架结构为主体，利用UG软件建立三维模型，并借助ANSYS软件对结构进行静力学分析，采集其在三种不同工况下的受力情况，所得结果对于料场堆高机械的设计具有重要的指导意义。

本次设计突破传统提升机形式的限制，开创性地将斗式提升机与皮带式输送机结合在一起。随着港口运输量的逐渐增大，要求堆高效率越来越高高，所以本次设计力求达到占地小、能耗小和效率高的目标，以适应港口的迫切需要。

关键词：斗式提升机；机架；ANSYS

Abstract

The main purpose of this paper is to address the inefficiencies of the current yard piled high way and develop new high stack machine.The main body of this graduated design is bulk bucket chain stacker frame structure.The frame will be a threedimensional model by using software UG . It will have a static analysis through software ANSYS and collect its force in the case of three different conditions. The results have important guiding significance for the yard piled high mechanical design.

The design breakthrough the restraint of traditional elevator form.It combines the bucket elevator and the belt conveyor originally. With the increasing of the port transportation, the higher efficiency of the machine is required. So this design is to achieve the goal of high efficiency and low energy consumption and high efficiency.The stacker machine will meet the urgent needs of the port.

Key Words: bucket elevator; frame;ANSYS

目 录

第一章 绪论 6

1.1 研究的目的及意义 6

1.2 国内外研究现状 6

1.3 研究内容与预期目的 6

1.4本章小结 7

第二章 链斗式散料堆高机总体方案 8

2.1堆高机三维模型 8

2.2堆高机工作原理 8

2.3堆高机结构组成及其特点 9

2.3.1牵引机构 9

2.3.2行走机构 10

2.3.3料斗 10

2.3.4驱动装置 11

2.3.5皮带堆料机 12

2.4 斗式提升机的设计计算 15

2.4.1 输送量的计算 15

2.4.2 料斗的计算 15

2.4.3 牵引构件的设计 16

2.4.4 运行阻力计算、张力及功率计算 16

2.4.5斗式提升机的卸料 19

3.1 计算模型 21

3.1.1机架结构及其方案 21

3.1.2相关参数设计 22

3.2 有限元分析 22

3.2.1 边界条件 22

3.2.2 载荷施加 22

3.2.2 划分网格 25

3.2.3 ANSYS结果分析 26

3.3压杆稳定性计算 30

3.3.1压杆稳定的概念 30

3.3.2压杆柔度 31

3.3.3临界压力计算 32

3.3.4压杆稳定实用计算 32

第四章 结论 34

4.1 设计综述 34

4.2 展望 34

参考文献 35

致谢 36

第一章 绪论

1.1 研究的目的及意义

伴随着国际运输贸易的飞跃，运输的货物也五花八门，形态各异，散装物料也是不可或缺的组成部分，例如煤、砂、粮食和矿物等。我国是粮食出口大国，在码头上需要大量堆场来堆放散料，有着多货种、多货主散货堆场堆高要求，目前通常采用自卸车加挖掘机的堆高模式，然而这种模式有着效率低、能耗高以及用工量大等不可避免的缺陷，还有较大的安全隐患，于是我们提出散货堆场堆高机的设计方案，用于提高码头运输效率，加快码头发展。现如今，全球经济都在一体化的过程中，中国港口的发展以及海上运输规模飞速增长，不仅会给中国自身的发展带来了巨大的影响，更加会改善国内的经济结构和产业结构^[1]。

1.2 国内外研究现状

堆高机是在散装物料均匀化流程中按某种堆料方法将货物连续地堆成料堆的设备。伴随着码头的发展以及货种增多，货物量增大，对于堆高机的要求越来越高，堆高机作为料场系统的一个组成部分，其工作效率对整个料场流程的运行效率而言起着关键性作用。现如今国内的堆高机大多采用人工操作，费时很长，效率且低，而国外的料场大多实现自动化，工人只用在工作室进行远程控制，所以，国内要想达成堆料系统的全方面自动化，最重要是实现堆高机的自动化。而本次所设计的链斗式散料堆高机属于国际首创，为实现料场自动化铺路，是一种新的领域，国外并没有任何先例，需要我们披荆斩棘，勇破坚冰，如果本次设计成功实现，就可以提高料场的生产效率，减少污染，降低成本，减少故障发生率，保证港口料场系统的高效运行^[2]。

1.3 研究内容与预期目的

本次设计的链斗散料堆高机机架结构主要针对中小型港口与码头料场的使用，并且具有更高的性价比和更高的工作效率。该堆高机的目的是为了提高料场的堆料效率，减少污染，削减成本，降低故障率，确保料场堆料系统的高效运转。

在常见的堆高机机构中，一般包括有堆料机构、旋转及俯仰装置、行走台车、门柱及支架、司机室、进料带式输送机联接装置^[3]。本文所研究的新型堆高机构采用链斗提升，由链斗机理提升机构、大车行走机构、水平螺旋输送机构、机架部分以及卡车跳板机构组成。该新型堆高机主要有以下特点：

1) 设备占用场地小；

2) 设备转场灵活；

3) 整机重心低；

4) 料种适应性好。

本文是在实习调研、文献资料检索、阅读的基础上对链斗散料堆高机进行结构设计计算，由于本次属于创新型项目，没有很多资料以供参考，需要咨询老师，在网上提供的论文中寻找思路，否则将一筹莫展，无从下手。

1.4本章小结

链斗式堆高机机架结构设计这个课题很新颖，是新型设计类项目，所以没有很多的参考文献。起初认为完成这项任务将会异常困难，心中也越发忐忑起来，但是在了解类似结构的斗式提升机后，知道了它的工作过程和机理，理解了两种装料方式和三种卸料方式，弄明了料斗的类型和其与提升机构的装配方式，并且查阅了许多海内外关于斗式提升机的资料，更加坚信这个领域一定能有十分出色的发展未来。

第二章 链斗式散料堆高机总体方案

2.1堆高机三维模型

本次所设计的散料堆高机是由两部分组成，分别是链斗式堆料机和皮带堆料车，堆高机的三维设计模型如图2.1所示：

图2.1 堆高机三维模型

2.2堆高机工作原理

当自卸车行驶上斜坡后，车厢开始向后倾倒，进行卸料，物料紧接着落入船型接料装置中。这时，电动机开始运作，料斗进行挖料处理，且本次斗式堆高机链条采用板链式，料斗选用深斗类型，料斗连续紧密布置，物料在装入料斗后，运行至堆高机上部，开始卸料，卸料方式采取重力式卸料，物料在重力作用下从料斗卸出，落入漏斗，由漏斗集中落到皮带机上，经过皮带机的运作，再运至要求高度，开始堆高。堆高结束后，可由牵引车将堆高机牵引至其它堆高场地点，继续完成堆高任务。

2.3堆高机结构组成及其特点

链斗散料堆高机由链斗式提升机和皮带堆料车组成，其中链斗式提升机由牵引机构、行走机构、料斗、驱动装置、传动轮等部件组成。支承机构是桁架结构，主体为箱形梁，其中装有横隔板。本次设计材料选用Q235号钢，Q235的韧性和塑性比较出色，具有良好的焊接性能和热加工性能。Q235A一般在热轧状态下使用，其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管能够用来生产各种焊接结构件、桥梁结构及常见零部件，适用于社会生活中^[4]。

2.3.1牵引机构

牵引构件有输送带或者链条，本次设计使用套筒滚子链为牵引机构，套筒滚子链是由套筒、内链片、销轴、外链片、滚子等组合而成。销轴和外链片、套筒与内链片分别采用静配合固定；而销轴与套筒、滚子与套筒之间则为滚动配合，这样，当链节屈伸时，套筒可以绕销轴自由转动。当套筒滚子链与链轮啮合时，由于轮齿与滚子的摩擦，使滚子在套筒上转动，但滚子相对于轮齿而言是固定的，所以极大减少了轮齿的损耗，故采用套筒滚子链^[5]。