（DDA）对斗式提升机的料斗进行了优化数值设计，最 终确定了合适的料斗几何形状。

  由于斗式提升机本身特殊的条件，其正常工作必须 满足相应的条件。它必须正确地选择结构类型、通过实 际工作的需求来设计合理的运动速度以此来确定最佳形 状畚斗。其畚斗的型号及大小还有卸载方式都需要正确 恰当地选择。本文针对以上问题进行主要的畚斗设计和 结构优化设计，并进行整体建模与机头的粒子仿真。

  燕山大学的王军等[2]对斗式提升机模块化快速设计关 键技术进行研究，通过模块划分和模块检索的方法实现了 斗式提升机模块化产品的成本预算，从而能够提高中大型 复杂机械的设计效率。山东农业大学的宿佃斌等[3]对基于 SolidWorks的斗式提升机来优化设计，主要解决了降 低斗式提升机在运送过程中的破碎率的问题。韩彦良[4] 基于TRIZ理论创新设计方法对斗式提升机托架结构等 来优化设计，将之前的铸造件进行分解，改为组焊件 等，结构相对比较简单，进一步提升了效率。武汉轻工大学的彭 勇辉[5]对斗式提升机的主参数快速计算与定制、模块信 息查询以及对斗式提升机进行再设计，实现了斗式提升 机快速定制设计，缩短了斗式提升机的设计周期，满足 了市场快速多变的定制需求。W. McBride·M. Sinnott·P. W. Cleary[6]对斗式提升机头轮离散部分过渡区的建模分 析，通过机头部模型的离散元素模拟的结果，更好地对 斗式提升机操作的机械参考头端处的颗粒的运动分析。 Matt D.Sinnott[7]用边界法（IBM）通过一个耦合的气体 颗粒数值模型来分析气体流动时外壳和机筒头部粒子的 轨迹。J.L.Pérez-Aparicio.R. Bravo[8]通过非连续变形分析

  装载入料斗，与提升链或带一同运转到顶部，越过头轮 后向下翻转，料斗将其中的物料抛出到相应的接收装置 内[1]。斗式提升机的工作程序能简化为三部分：装料 过程、提升过程和卸料过程。斗式提升机运行一段时间 并且接触下部的粮食后，其带上的畚斗在转动过程中会 顺势挖取部分粮食，然后垂直提升，当达到机头部分时 候，又随着带的转动而将粮食抛洒出去，由输送机输送 至目的地。

  摘 要：斗式提升机是专门用于连续垂直输送散料的设备，由于其具有占地面积小、提升高度高且

  输送量大等特点。但是在运送过程中回流现象会使得运输效率下降。根据畚斗的不同形状

  进行仿真分析，最终确定了最佳畚斗，由此减少回流，有利于提高输送效率。同时，使用

  Solidworks进行整体建模，主要设计点有：机壳、张紧装置、畚斗等。机头部分的设计时运

  （上海大学 机电工程与自动化学院 上海市智能制造及机器人重点实验室，上海 200072）

  用EDEM软件对畚斗的抛洒进行模拟，根据其抛洒的情况可确定最佳机壳形状，达到了对斗式

  斗式提升机是一种连续输送机械，通常将物料垂 直提升，在某些特殊条件下也可倾斜运送。料斗通过尾 部自动装料，在运转过头部链轮后又自行抛料。已在水 泥、冶金与食品储运等行业获得了普遍的使用[1]。它是 一种将散料垂直输送的大型复杂提升设备，由于客户需 求量大，一直以来都是采用传统的大批量生产模式[2]。

  畚斗是斗式机的承载构件，材料有钢制和塑料,其 各有优缺点。由于现在塑料畚斗质量慢慢的变好，同时也 为减少重量，故本次设计材料选用塑料畚斗。塑料斗 时用尼龙或聚丙烯经模压成型，其特点是重量轻、耐 磨、与机壳碰撞时不会产生火花。

  离散元素法（DEM）是用于在粒子级对粒状流进 行建模的数值工具。它作为一种优化工具显示出巨大的 潜力，适用于各种处理颗粒物料的行业。对于不一样的形状 的畚斗承载相同的物料，用粒子分析软件进行了模拟抛 洒物料的情况。下表是利用EDEM软件对三种不同畚斗 形状及不同速度进行散粒体分析，如表1所示。有三种 形状不相同的畚斗。形状1是深斗型，其抛洒物料不太理 想，有三分之一的物料未能抛洒出去。形状3的物料抛 洒路径过大，从而绘制机头的形状尺寸偏大。形状2的 畚斗效果最佳，可通过表二分析抛料情况。

  综上所述，本文针对目前斗式提升机抛洒物料时的 回流现象导致的效率低，耗功率现象进行了畚斗的理论设 计，初步能轻松实现中高产量的运输。同时在现有斗式提升 机的基础上进行了结构改进，主要创新的结构有：头轮 和底轮、机壳、张紧装置、畚斗等。该设备能提高输送效 率，减少运输时间，对输送行业有一定的经济效益。

  收稿日期：2018-04-03 作者简介：马芳（1994 -），女，河南焦作人，硕士研究生，研究方向为机械制造及其自动化。

  斗式提升机是专门用于连续垂直输送散料的设备， 由于其具有占地面积小、提升高度高且输送量大等特 点，因而在饲料和粮食等加工厂中普遍的使用[1]。本文对 于改进后的斗式提升机利用SolidWorks进行了三维建 模，如图1和图2所示。斗式提升机主要由驱动装置1、 牵引部件2、料斗3、壳体4、底轮5、张紧装置6、抛料 口7等部分所组成。其中, 张紧装置、料斗、机壳是关键的 设计部件。

  1.1 斗式提升机结构分析 由于我国特殊的国情，垂直式的斗式提升机占据了

  绝对多数。在这其中应用最广的有三种类型：TD型带 式、TH型环链式和皿型板链式。斗式提升机的分类方 式很多，不同的分类标准就有不同的划分方式。根据按 料斗型式不同来划分，可分为浅斗式、深斗式、有导向 边斗式。按卸载特性分为离心式、离心-重力式、重力 式。离心式卸料主要是带式的，适用于运送流散性好的 粉状、颗粒状和小块状物料。重力式卸料使用带挡边的 料斗运送块状的、沉重的物料[9]。