φ3.6×6.0m溢流型球磨機設(shè)計

1、第43頁遼寧科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計3.66.0m溢流型球磨機設(shè)計摘要在選礦生產(chǎn)中，磨機作業(yè)已成為越來越重要的工序，球磨機設(shè)備的設(shè)計也因此成為冶金企業(yè)和設(shè)計院的一個重要方向。球磨機是利用滾動鋼球?qū)ΦV石物料的研磨作用而設(shè)計的。本文在結(jié)合生產(chǎn)需要，參考了中信重型機械公司生產(chǎn)的3.66.0m溢流型球磨機和許多機械設(shè)計資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了3.66.0m型溢流型球磨機。本設(shè)計根據(jù)最大的生產(chǎn)率，選擇了同步電機、聯(lián)軸器以及氣動離合器、慢速驅(qū)動裝置等部件，并且設(shè)計了齒輪傳動、動靜壓軸承、筒體等主要零部件。為使研磨后的物料能夠方便運出，中間增加了延伸軸裝置，為便于安裝與維修，增加了頂起裝置，同時,對鍵、調(diào)心滾子

2、軸承、重要的連接螺栓等零件進行了校核，對力能參數(shù)進行了計算，從而確定了球磨機的力能參數(shù)。最后對球磨機的安裝、使用、維護等方面做了相當?shù)慕榻B。本次設(shè)計出的球磨機結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、且便于安裝和維護。 關(guān)鍵詞： 球磨機；齒輪傳動；力能參數(shù) The Design of 3.6 6.0m Overflow Ball MillAbstractIn ore-dressing production, mill operations have became an increasingly important process, the design of ball mill equipment becomes

3、an important direction in metallurgical enterprises and designing institutes.They use the rolling steel balls to grind the ore materials . In this paper, combining with the production require,after referencing to the production of CITIC Heavy Machinery Company of 3.6 6.0m overflow ball mill and a nu

4、mber of mechanical design information, designing out the 3.6 6.0m overflow ball mill .Based on the maximum productivity, making choice of the synchronous motor, shaft coupling, pneumatic clutch as well as creep hoist unit and other parts, and then designing out the gear drive system, static and dyna

5、mic pressure bearings, cylinder and other major components. In order to make the materials out easily after grinding fine, increasing an outtrigger shaft in the middle transmission system, for an ease work of installation and maintenance, adding an top starting device .At the same time, checking of

6、the keys ，self-aligning roller bearings,important coupling bolts and other important parts .With calculating the parameters of force and energy, determining the parameters of force and energy of the ball mill. Finally, having done a considerable introductions on the installation, use, maintenance, e

7、tc.This type ball mill with a rational structure , low-cost and easy to install and maintain.Keyword: ball milling；gear driving；force and energy parameters目錄摘要IAbstractII1 緒 論11.1 畢業(yè)設(shè)計的選題背景及目的11.1.1 畢業(yè)設(shè)計的選題背景11.1.2 畢業(yè)設(shè)計的目的11.2 磨礦機技術(shù)的發(fā)展22 球磨機系統(tǒng)方案的確定42.1 球磨機的分類及特點42.1.1磨機的分類及特點42.1.2 球磨機的結(jié)構(gòu)及特點52.2 球磨機

8、的工作原理72.3 球磨機設(shè)計的內(nèi)容83 球磨機的傳動設(shè)計93.1原始數(shù)據(jù)93.2 電機的選擇93.2.1 主電機的功率計算93.2.2. 電動機的選擇103.3 傳動軸上的動力參數(shù)計算103.4 齒輪傳動設(shè)計113.4.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)113.3.2 按齒面接觸強度設(shè)計113.3.3 按齒根彎曲強度校核143.5齒輪設(shè)計164 軸的設(shè)計與校核174.1電機伸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計174.2 延伸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計174.3 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核184.3.1 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計184.3.2 齒輪軸的強度校核194.3.3 齒輪軸的彎曲剛度校核224.3.4 齒輪軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核24

9、5 主要零部件的選擇與校核255.1滾動軸承的選擇與校核255.1.1 滾動軸承的概況255.1.2滾動軸承類型的選擇255.1.3 滾動軸承壽命校核255.2 鍵的選擇與校核275.2.1 鍵聯(lián)接的功能、分類、結(jié)構(gòu)型及應(yīng)用275.2.2齒輪軸上鍵的選擇285.2.3 齒輪軸上鍵的校核285.3 空氣離合器的選擇與校核285.4 聯(lián)軸器的選擇與校核295.4.1 聯(lián)軸器的分類及特點295.4.2 聯(lián)軸器的類型選擇295.4.3 聯(lián)軸器載荷計算295.4.3聯(lián)軸器型號選擇295.5 慢速驅(qū)動裝置的設(shè)計305.5.1計算電機功率305.5.2 確定電機型號305.6 筒體與法蘭連接螺栓的校核305

10、.7 滑動軸承的設(shè)計與校核315.7.1滑動軸承的類型選擇315.7.2 滑動軸承的校核316 球磨機的安裝、操作、維修與潤滑346.1球磨機的安裝346.2 磨機的使用操作346.2.1 啟動順序346.2.2 停機順序346.2.3 緊急停車356.3 球磨機的維修356.4 球磨機設(shè)備的潤滑356.4.1 潤滑方法356.4.2 潤滑劑的種類366.4.3 齒輪傳動的潤滑366.4.4 軸承的潤滑376.5 球磨機設(shè)備的密封377 經(jīng)濟性與可靠性分析387.1設(shè)備的經(jīng)濟性分析387.2 設(shè)備的可靠性387.3 設(shè)備的有效度38結(jié) 束 語40致 謝41參 考 文 獻421 緒 論1.1 畢

11、業(yè)設(shè)計的選題背景及目的1.1.1 畢業(yè)設(shè)計的選題背景 磨礦作業(yè)是礦石破碎過程的繼續(xù)，是分選前準備作業(yè)的重要組成部分。磨礦作業(yè)不僅用于選礦工業(yè)，而且在建筑、化學和電力等工業(yè)部門中亦應(yīng)用廣泛。除處理某些砂礦以外的所有選礦廠，幾乎都有磨礦作業(yè)。在選礦工業(yè)中，當有用礦物在礦石中細粒嵌布時，為了能把脈石從礦石中除去，并把各種有用礦物相互分開，必須將礦石磨細至0.10.3mm，有時甚至磨細至0.050.074mm以下。磨礦細度與選礦指標有著密切的關(guān)系。在一定程度上，有用礦物的回收率隨著磨礦細度的減少而增加。因此，適當減小礦石的磨碎細度能提高有用礦物的回收率和產(chǎn)量。磨礦所消耗的動力占選礦廠動力的30%以上。

12、因此，磨礦作業(yè)在選礦工藝流程中占有很重要的地位。在潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域，磨礦作業(yè)用于水煤漿、油煤漿、管輸煤漿、煤粉燃燒和煤系伴生礦物綜合利用等方面。在重介選煤廠中，磨礦作業(yè)用來制備重介質(zhì)選煤所用的加重質(zhì)。用以磨礦的機械稱為磨礦機，種類很多，應(yīng)用最廣的是圓筒形磨礦機。在四年的機械專業(yè)學習中，我對選礦機械的理論和實際設(shè)計產(chǎn)生了濃厚的興趣，而磨礦機在選礦工藝中占有這么重要的地位，于是我選擇了溢流型球磨機設(shè)計這個題目。1.1.2 畢業(yè)設(shè)計的目的畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用本學科的基本理論、專業(yè)知識和基本技能，提高分析和解決實際問題的能力，是從事科學研究工作和專業(yè)工程技術(shù)工作的基本訓練。由于我選的是溢流型球磨機

13、設(shè)計，希望通過該設(shè)計，熟悉冶金機械設(shè)備設(shè)計的全過程，深入理解力能參數(shù)計算基本理論，并能在各設(shè)計環(huán)節(jié)中準確應(yīng)用，深入體會理論聯(lián)系實際。通過畢業(yè)設(shè)計鞏固和發(fā)展四年來所學的專業(yè)基礎(chǔ)知識，學習設(shè)計一般機械設(shè)備的方法和步驟，并且熟練掌握設(shè)計的基本技能，如計算、繪圖、使用機械設(shè)計資料、手冊、標準和規(guī)范等。1.2 磨礦機技術(shù)的發(fā)展球磨機自1893年出現(xiàn)以來就一直運用于礦業(yè)、冶金、建材、化工及電力等行業(yè)的原料粉碎。球磨機已經(jīng)成為破磨工序中不可缺少的一部分，長遠來看，球磨機仍將是該行業(yè)的主要設(shè)備，其相關(guān)研究已經(jīng)受到高度重視，并取得了豐碩成果。新技術(shù)帶來新的動力，新的動力創(chuàng)造更好的價值。創(chuàng)新是一個行業(yè)發(fā)展的動力，

14、球磨機技術(shù)也隨著各方面的發(fā)展而不斷創(chuàng)新。隨著技術(shù)的發(fā)展，各種新型球磨機也逐漸廣泛應(yīng)用。 1、連續(xù)式球磨機因具有產(chǎn)量大、研磨效率高、單位產(chǎn)品功耗低、占地面積小及生產(chǎn)管理費用低等優(yōu)點，連續(xù)式球磨機在國內(nèi)外取得了廣泛的應(yīng)用。意大利的Bologna陶瓷中心研發(fā)的陶瓷原料連續(xù)錐形球磨機近年來在我國陶瓷工業(yè)中得到一定得應(yīng)用，它的優(yōu)點主要有：（1）節(jié)省了隔板及停機時間，使產(chǎn)量增加；（2）降低能耗。2、行星球磨機德國一家公司最近研制出一種新型行星式球磨機。該球磨機的特點是四只球磨罐被臥式安裝在一豎直平面放置的大盤上做行星運動。在運動過程中，球磨罐沒有固定的底面，罐內(nèi)磨球和磨料在豎直平面內(nèi)受到公轉(zhuǎn)離心力、自轉(zhuǎn)離

15、心力和重力的共同作用。機器旋轉(zhuǎn)時，罐內(nèi)各點所受力的大小與方向都在不斷變化，運動軌跡雜亂無章，這就使得磨球與磨料在高速運轉(zhuǎn)中相互之間猛烈碰撞、擠壓，大大提高了研磨效率和研磨效果。特別是球磨罐處于水平臥放方式，且由于自轉(zhuǎn)，沒有固定的底面，避免了一部分原料的結(jié)底現(xiàn)象。Retsch公司最近展示了其最新的PM100行星磨。PM100行星磨的球磨罐容積從12毫升到500毫升，有六種不同的容積；在轉(zhuǎn)速增加到650rpm以后，樣品可連續(xù)球磨至微米級甚至更小。由于增加了振動補償。球磨機實現(xiàn)了自動工作。此外，PM100行星磨還具有方便的參數(shù)設(shè)置和控制屏、負載、能量輸入和參數(shù)記憶功能及外帶鎖。3、攪拌球磨機愛力許（

16、Eirich）機械廠研制了一種新型的干濕兩用攪拌球磨機馬斯（Maxx）磨機。該設(shè)備的優(yōu)點是能量分布好、單位能耗低、設(shè)備小但處理能力大、即使球裝的很密實也沒有堵塞的危險，可用于球磨很粗的顆粒，效果好、可靠性高、物料不受溫度壓力，沒有粉磨死角；同一臺磨機可用于干、濕研磨，可以實現(xiàn)自磨；干、濕的產(chǎn)品可不經(jīng)預先混合分別加入，且在筒壁和底上沒有物料層。河南省榮陽市微粉設(shè)備廠成功研發(fā)了SBM系列立式攪拌球磨機。該機采用螺旋裝置，高耐磨聚氨酯襯里，對物料無污染、操作性能良好、粒度分布范圍窄、出料方便、能把多種物料均勻混合研磨、自動化程度高；在相同條件下，球磨效率是滾動麼、振動磨的1020倍，經(jīng)實踐驗證，可替

17、代同類型進口產(chǎn)品。2 球磨機系統(tǒng)方案的確定2.1 球磨機的分類及特點2.1.1磨機的分類及特點1、按筒體的長度與直徑之比分類(1)短磨機 長徑比在2以下時為短磨機。一般為單倉，用于粗磨或一級磨，也可將2-3臺球磨機串聯(lián)使用。(2)中長磨機 長徑比在3左右時為中長磨機。(3)長磨機 長徑比在4以上時為長磨機或稱管磨機。中長磨和長磨，其內(nèi)部一般分成 2-4個倉。在水泥長中用得較多。2、按筒內(nèi)裝入的研磨介質(zhì)形狀分類(1) 球磨機 磨機裝入的研磨介質(zhì)主要是鋼球或鋼段。這種磨機使用最普遍。(2) 棒磨機 磨內(nèi)裝入直徑為50-100mm的鋼棒作研磨介質(zhì)。棒磨機筒體長度與直徑之比一般為1.5-2。(3)棒球

18、磨機 這種磨機通常具有2-4個倉。在第一倉內(nèi)裝入圓柱形鋼棒作為研磨介質(zhì)，以后各倉則裝入鋼球或鋼段。棒球磨機的長徑比應(yīng)在5左右為宜，棒倉長度與磨機有效直徑之比應(yīng)在1.2-1.5之間，棒長比棒倉短100mm左右，以利于鋼棒平行排列，防止交叉和亂棒。(4)礫石磨 磨內(nèi)裝入的研磨介質(zhì)為礫石、卵石、瓷球等。用花崗巖、瓷料做襯板。用于白色或彩色水泥以及陶瓷生產(chǎn)。3、按卸料方式分類(1)尾卸式磨機 欲磨物料由磨機的一端喂入，由另一端卸出，稱為尾卸式磨機。(2)中卸式磨機 欲磨物料由磨機的兩端喂入，由磨機筒體中部卸出，稱為中卸式磨機。該類磨機相當于兩臺球磨機并聯(lián)使用，這樣設(shè)備緊湊，簡化流程。按尾卸式磨機的排料

19、方式有格子排料、溢流排料、周邊排料和風力排料等多種類型。4、按傳動方式分類(1)中心傳動磨機電動機通過減速機帶動磨機卸料端空心軸而驅(qū)動磨體回轉(zhuǎn)。減速機的輸出軸與磨機的中心線在一條直線上。 (2)邊緣傳動磨機 電動機通過減速機帶動固定在卸料端筒體上的大齒輪而驅(qū)動磨機筒體回轉(zhuǎn)。5、其他分類 根據(jù)工藝操作又可分為干法磨機、濕法磨機、間歇磨機和連續(xù)磨機。連續(xù)磨機與間隙磨機相比，前者產(chǎn)量高、單位重量產(chǎn)品的電耗低、機械化程度高和所需操作人員少。但基建投資費用大，操作維修較復雜?，F(xiàn)在間歇式磨機極少使用，常用作化驗室實驗磨.2.1.2 球磨機的結(jié)構(gòu)及特點球磨機分為溢流型球磨機和格子型球磨機。1、溢流型球磨機的

20、結(jié)構(gòu)溢流型球磨機主要有給料部、主軸承、筒體部、傳動部、主電機、慢速驅(qū)動裝置、頂起裝置及潤滑、電控等部分組成。如圖2.1所示。 圖2.1 球磨機（1） 筒體 筒體是磨機的主要部件，由兩端的端蓋及圓筒組成，為防止端蓋及同體的過快磨損，在進出料端蓋及筒體內(nèi)部裝有襯板，且筒體襯板都鑄成波浪形斷面，端部襯板有提升條，襯板用螺栓固定。筒體襯板與筒體之間及端蓋襯板和端蓋間墊有橡膠墊，有緩沖鋼球?qū)ν搀w的沖擊和有助于襯板與筒體內(nèi)壁緊密貼合的作用，磨機筒體外面的螺母下墊有橡膠環(huán)和金屬壓圈，以防止礦漿流出。 進、出料端蓋的中空軸徑內(nèi)裝有鑄造的進出料口，以防止中空軸徑的磨損。（2） 主軸承 主軸承采用動靜壓軸承，是一

21、種既有動壓潤滑又有靜壓浮升作用的軸承，在磨機啟動之前及停磨時，向軸承內(nèi)供入高壓油，此時靜壓起作用；而在磨機正常運轉(zhuǎn)15分鐘后，停止供高壓油，故稱動靜壓軸承。這樣在磨機啟動前，將磨機筒體浮起，約0.100.25mm，這樣可大大降低啟動負荷，以減少對磨機傳動部的沖擊，也可避免刮傷軸瓦，從而提高磨機的運轉(zhuǎn)速率，當磨機停止運轉(zhuǎn)時，向軸承內(nèi)供入高壓油，將軸頸浮起，軸頸在軸瓦中逐漸停運，使軸瓦不被刮傷，延長了使用壽命。 主軸承是用以支撐磨機回轉(zhuǎn)部，左、右兩個主軸承結(jié)構(gòu)形式相同，主軸承瓦與中空軸的包角呈120，摩擦面上鑄有軸承合金，主軸承與軸承座之間呈鼓形接觸，以便當磨機回轉(zhuǎn)時可以自動調(diào)位，每個主軸承上裝有

22、兩個鉑熱電阻，當主軸承溫度大于規(guī)定的溫度值時，能自動停磨，為了補償由于溫度影響而可能是磨機長度發(fā)生變化，進料端中空軸頸與軸承球面瓦配合尺寸相差25mm，允許軸頸在軸瓦上的軸向竄動。 主軸承經(jīng)過數(shù)年長期工作后，軸瓦發(fā)生磨損，致使中空軸下沉，這時可利用主軸承上的對開密封環(huán)上的孔來調(diào)整，保持密封環(huán)與中空軸的密封間隙。（3）傳動裝置 本磨機采用同步電動機直接帶動磨機轉(zhuǎn)動。優(yōu)點是傳動效率高、系統(tǒng)緊湊、占地面積小、在機械維修方面較省力。（4）給料器 物料通過給料器向磨機里輸送，給料器的形式有鼓形、蝸形及聯(lián)合給料器。（5）地基部 地基部中給出了各部地腳螺栓的相互位置和基面標高，給出了各部分的負荷。地基部包括

23、磨機地腳螺栓及相關(guān)的埋設(shè)件。（6）慢速驅(qū)動裝置 慢速驅(qū)動裝置由電機、行星減速器等組成，自帶安裝底板，該裝置用于磨機檢修及更換襯板用，當停機超過4小時以上時，筒體內(nèi)的物料有可能結(jié)塊，在啟動電機前應(yīng)用慢速驅(qū)動裝置盤車，可以達到松動物料的目的，慢速驅(qū)動裝置的電機為制動電機。矩形式離合器使用時具有單向性，在使用時應(yīng)防止筒體的偏心，重量超過上端極限位置，而依靠自重迅速下滑回轉(zhuǎn)，影響維修人員的安全。 在啟動慢速驅(qū)動裝置時，主電機不能結(jié)合，主電機工作時，慢速驅(qū)動裝置不能接合，兩者配置有連鎖裝置，在啟動慢速驅(qū)動裝置前，必須先開啟高壓潤滑油泵使中空軸頂起，防止擦傷軸瓦。（7）頂起裝置 頂起裝置由液壓油泵站、平衡

24、閥、千斤頂和托架等組成，在停機檢修時，可將頂起裝置安置在筒體下部，將筒體頂起，方便檢查和維修主軸承軸瓦，在頂起完成檢修后，將筒體下落時，應(yīng)注意不能迅速卸壓，應(yīng)逐步關(guān)停，將筒體緩慢下來。2、格子型球磨機與溢流型球磨機的比較格子型球磨機與溢流型球磨機的構(gòu)造基本相同，其區(qū)別僅僅在于格子型球磨機的筒體內(nèi)有排礦格子，和溢流型球磨機相比較，它具有下列優(yōu)點： 排礦口漿面低，礦漿通過的速度快，能減少礦石過粉碎；裝鋼球多，不僅可裝大鋼球，同時還可以使用小鋼球；由于排礦端裝有格子，小球不會被礦漿帶出筒體，并能形成良好的工作條件；格子型球磨機比同規(guī)格的溢流型球磨機的生產(chǎn)能力高20%30%，并節(jié)省電力10%30%。格

25、子型球磨機的缺點是構(gòu)造比溢流型球磨機稍復雜。2.2 球磨機的工作原理球磨機主要由圓柱形筒體、端蓋、軸承和傳動大齒圈等部件組成，筒體內(nèi)裝入直徑為25-150mm的鋼球或鋼棒，稱為磨介，其裝入量為整個筒體有較容積的25%-50%。筒體兩端有端蓋，端蓋利用螺釘與筒體端部法蘭相連接，端蓋的中部有孔，稱為中空軸頸，中空軸頸支承在軸承上，筒體可以轉(zhuǎn)動。筒體上還固定有大齒輪圈。在驅(qū)動系統(tǒng)中，電動機通過連軸器、減速器和小齒輪帶動大齒輪圈和筒體，緩緩轉(zhuǎn)動。當筒體轉(zhuǎn)動時，磨介隨筒壁上升至一定高度，然后呈拋物線落下或泄落而下.由于端蓋上有中空軸頸，物料從左方的中空軸頸給入筒體，并逐漸向右方擴散移動，當物料自左向右的

26、移動過程中，旋轉(zhuǎn)筒體將鋼球帶至一定高度而落下將物料擊碎，而一部分鋼球在筒體成泄落狀態(tài)對物料有研磨作用，整個移動過程也是物料的粉碎過程。如圖2-2所示。 1空心圓筒；2、3端蓋；4、5空心軸頸圖2-2 磨礦機原理圖2.3 球磨機設(shè)計的內(nèi)容現(xiàn)階段，隨著磨機理論和技術(shù)的不斷發(fā)展和完善要求磨機就有更高的使用性能，更長的使用壽命。本次設(shè)計主要研究3.66.0m溢流型球磨機。其中包括：球磨機裝機功率的計算、主傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算、電動機、聯(lián)軸器和氣動離合器的計算與選擇、鍵和螺栓的選擇與校核等。電機是整個系統(tǒng)的主要驅(qū)動裝置，由于筒體的載荷大，轉(zhuǎn)速小等特點，選擇同步電動機。傳動比不大可以采用單級傳動，電機軸和小

27、齒輪軸之間應(yīng)加上延伸軸以便于產(chǎn)物的運出。為減少沖擊，在延伸軸和電機軸之間采用氣動離合器連接，延伸軸和小齒輪軸之間采用彈性柱銷聯(lián)軸器連接。3 球磨機的傳動設(shè)計球磨機的傳動設(shè)計是整個設(shè)計過程的重要部分，它通過同步電機直接帶動斜齒輪傳動，效率高，占地面積小。3.1原始數(shù)據(jù)球磨機的設(shè)計參數(shù)：筒體內(nèi)徑3600 mm筒體工作長度6000 mm筒體有效容積54 最大裝載量物料：14.3 t，鋼球：102 t筒體工作轉(zhuǎn)速17.3 r/min 3.2 電機的選擇電動機容量的選擇是電力傳動系統(tǒng)經(jīng)濟和可靠運行的重要過程。如果電動機容量太小，使設(shè)備長期處于過載狀態(tài)運行，會導致電動機絕緣裝置過早的損壞；如果容量過大，不

28、僅造成設(shè)備上的浪費，而且運行效率又較低，對電能的利用也很不經(jīng)濟。所以，要綜合各方面的因素，選擇合適的電動機。電動機的選擇范圍應(yīng)該包括：電動機的種類、型式、容量、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速及其各項經(jīng)濟指標等，而且對這些參數(shù)還應(yīng)該綜合進行考慮。3.2.1 主電機的功率計算根據(jù)文獻1，公式4有： （3.1） 式中: Pw球磨機電動機安裝功率，kw G球磨機鋼球裝球量，kgR球磨機筒體內(nèi)半徑，mn球磨機工作轉(zhuǎn)速，r/min由最大裝球量 物料 14.3 t 裝球量 102 t 轉(zhuǎn)速 17.3r/min得球磨機的裝機功率 =1354.63.2.2. 電動機的選擇根據(jù)裝機功率Pw=1354.6kW，取參考文獻8，表

29、3-2-11選同步電動機TDMk1600-40，其額定功率為Pr=1600kW，額定轉(zhuǎn)速n=150 r/min，額定電壓 U=6000V。3.3 傳動軸上的動力參數(shù)計算 =9.55 （3.2）0軸（電機軸） =9.55=9.55軸（延伸軸） 軸（齒輪軸） 軸（筒體軸頸） 3.4 齒輪傳動設(shè)計3.4.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1. 根據(jù)傳動方案，選擇斜齒圓柱齒輪傳動。 2. 球磨機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB1009588）。 3. 根據(jù)文獻2，表10-1選擇齒輪軸的材料40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為260HBS，大齒輪用45鋼 ，正火處理，硬度為220HBS，二者材

30、料硬度差為40HBS。 4.選小齒輪齒數(shù)，傳動比，大齒輪齒數(shù)，取大齒輪齒數(shù)，齒數(shù)比。相對誤差，故合格。5. 初選螺旋角。3.3.2 按齒面接觸強度設(shè)計 （3.3）1. 確定公式內(nèi)的各計算值1） 試選2） 選取區(qū)域系數(shù)3） 彈性影響系數(shù)4） 由文獻2，圖10-26查得 （3.4） 則 。2. 計算許用接觸應(yīng)力根據(jù)文獻2，表10-7選齒寬系數(shù)：；計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （3.5） （3.6）根據(jù)文獻3，圖10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)根據(jù)文獻3，圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限:，大齒輪的接觸疲勞強度極限：； 取失效概率為1%, 安全系數(shù)得接觸疲勞許用應(yīng)力 （3.7） （3.8）

31、（3.9）3. 計算齒輪各部分參數(shù)1） 試算小齒輪分度圓直徑 2）計算圓周速度 （3.10）3） 計算齒寬及模數(shù) （3.11） （3.12） （3.13） （3.14）4） 計算縱向重合度 （3.15）5） 計算載荷系數(shù) 已知使用系數(shù)； 根據(jù)，7級精度，查得動載系數(shù)；得 （3.16）由文獻3，圖10-13查得；由文獻3，表10-3查得； 故載荷系數(shù) （3.17）6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得 （3.18） 7） 計算模數(shù) （3.19） 取標準模數(shù) 8） 計算中心距 （3.20）圓整為 ； （3.21）得 9） 確定傳動尺寸 分度圓直徑 （3.22） 齒寬 （3.23）取 中心距

32、3.3.3 按齒根彎曲強度校核 （3.24）1. 確定系數(shù)1） 計算載荷系數(shù) 2） 螺旋角系數(shù)=0.92；3） 計算當量齒數(shù) （3.25）4） 由文獻2，表10-5查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 5） 重合度 2. 計算圓周力 （3.26） 3. 計算許用彎曲應(yīng)力 4. 校核彎曲應(yīng)力 故所設(shè)計的齒輪合格。3.5齒輪設(shè)計經(jīng)由上面的計算可得斜齒輪的傳動參數(shù)和幾何尺寸如表3.1和表3.2所示表3.1齒輪傳動參數(shù)238.6962829.701表3.2 齒輪的幾何參數(shù)小齒輪大齒輪齒數(shù)23200法面模數(shù)（mm）25螺旋角（）95428分度圓直徑（mm）583.7055075.696齒頂高（mm）25齒根高（m

33、m）31.25齒頂圓直徑（mm）633.7055125.696齒根圓直徑（mm）571.2055063.196當量齒數(shù)24.061209.2224 軸的設(shè)計與校核軸是組成機器的主要零件之一。一切做回轉(zhuǎn)運動的零件，都必須安裝在軸上才能進行運動和動力的傳遞。球磨機設(shè)計中，延伸軸和齒輪軸是主要的傳遞運動和動力的零件。延伸軸只受扭矩作用，而齒輪軸受到彎矩和扭矩的共同作用，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計后，必須對齒輪軸進行強度校核。同時由于齒輪受載大，可能會使軸彎曲，因此還要進行剛度校核。4.1電機伸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸傳遞的功率比較大，應(yīng)選用力學性能比較好的材料。根據(jù)文獻2，表15-1選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理。（2）由

34、（4.1）式中： 軸最小軸段處的直徑，mm；軸傳遞的功率，kW；軸的轉(zhuǎn)速， r/min；，由文獻2，表15-3可知對45鋼取=100 得伸出軸上有一個鍵槽，應(yīng)增大3%，得取 4.2 延伸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）選擇45鋼；（2）由，有一個鍵槽，增大3%，得取 （3）結(jié)構(gòu)如圖所示 圖4.1 延伸軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.3 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核4.3.1 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計( 1) 齒輪軸選用和齒輪一樣的材料，40Cr，調(diào)質(zhì)處理。（2） 根據(jù)選用的聯(lián)軸器和軸承，齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖所示 圖4.2 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.3.2 齒輪軸的強度校核1） 對小齒輪軸進行受力分析，繪制計算簡圖，如圖4.3a所示 （4.2

35、） （4.3） （4.4）2） 對水平方向進行受力分析，畫出彎矩圖，如圖4.3b所示 （4.5） (4.6) 3） 對豎直方向進行受力分析，畫出彎矩圖，如圖4.3c所示 由 (4.7) (4.8) (4.9) 得 4） 對兩方向的力矩進行合成，如圖4.3d所示 (4.10)5） 計算所受扭矩，畫出扭矩圖，如圖4.3e所示 6） 校核危險截面，根據(jù)載荷分析，可知在齒輪右側(cè)受最大載荷，為危險截面，進行強度校核扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù) 。軸的抗彎截面系數(shù) (4.11)軸的計算應(yīng)力 (4.12)故所設(shè)計的軸符合強度要求。圖4.3 齒輪軸載荷分析圖4.3.3 齒輪軸的彎曲剛度校核 齒輪軸在

36、載荷的作用下，將產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。當變形量超過允許的限度，就會影響齒輪的正確嚙合，使齒輪沿齒寬和齒高方向接觸不良，造成載荷在齒面上嚴重分布不均，因此，有必要對齒輪軸進行剛度校核。1、當量直徑的計算 （4.13） 式中： 階梯軸第段的長度，單位為 mm； 階梯軸第段的直徑，單位為 mm； 階梯軸的計算長度，單位為mm； 階梯軸計算長度內(nèi)的軸段數(shù)。因此 2、繪制計算簡圖 圖4.3 齒輪軸受力分析圖 3、軸承處的支反力 （4.14）4、如上如所示，分段列出彎矩方程AB段 （4.15）BC段 （4.16）5、列出撓度和偏轉(zhuǎn)角方程 AB段 BC段 在 和 時， 有 在 ， 有及可以得出 代入撓度方程，

37、可得當 時，偏轉(zhuǎn)角和撓度最大。 將 代入方程故彎曲剛度合格。4.3.4 齒輪軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核由文獻2，式15-16可知階梯軸扭轉(zhuǎn)變形為 （4.17）式中：軸所受的扭矩，單位為； 軸的材料的剪切彈性模量，單位為，對于鋼材，； 軸截面的極慣性矩，單位為，對于圓軸； 、分別代表階梯軸第i段上受的扭矩、長度的極慣性矩。其余參數(shù)同前。代入數(shù)據(jù)得故扭轉(zhuǎn)剛度也符合要求。5 主要零部件的選擇與校核5.1滾動軸承的選擇與校核5.1.1 滾動軸承的概況 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件的滾動接觸來之承轉(zhuǎn)動零件的。滾動軸承根據(jù)用于承受的外載荷不同可以分為向心軸承、推力軸承、向心推力軸承三類。

38、主要承受徑向載荷的軸承叫做向心軸承，只能承受軸向載荷的軸承叫推力軸承，既能承受徑向又能承受軸向載荷的軸承叫向心推力軸承。常用的滾動軸承有：1. 調(diào)心球軸承：能自動調(diào)心，一般不宜承受軸向載荷。2. 調(diào)心滾子軸承：與調(diào)心球軸承相似，但具有較大的徑向承載能力。3. 圓錐滾子軸承：可以同時承受徑向和軸向載荷，外圈可分離，安裝時可調(diào)整軸承間隙，一般成對使用。4. 深溝球軸承：主要承受徑向載荷，同時也可承受少量軸向載荷，大量生產(chǎn)，價格最低。5. 角接觸球軸承：可以同時承受徑向和軸向載荷，能在較高速度下正常工作。5.1.2滾動軸承類型的選擇選擇滾動軸承時，應(yīng)該綜合考慮軸承的載荷、轉(zhuǎn)速及其調(diào)心性能等方面。齒輪

39、軸上的滾動軸承受徑向力和軸向力的共同作用，并且軸的中心線和軸承座的中心線不重合，會有角度誤差，因此根據(jù)上面的分析，選用調(diào)心滾子軸承，又根據(jù)齒輪軸軸頸的大小，選用調(diào)心滾子軸承的型號為24164/W33。5.1.3 滾動軸承壽命校核 滾動軸承的正常失效形式是滾動體內(nèi)外滾道上的點蝕破壞。單個軸承，其中一個套圈或滾動體材料首次出現(xiàn)疲勞擴展之前，一套圈相對于另一套圈的轉(zhuǎn)數(shù)稱為軸承的壽命。軸承點蝕破壞后，在運轉(zhuǎn)時會出現(xiàn)較強的振動，噪聲和發(fā)熱現(xiàn)象，因此有必要對滾動軸承的壽命進行校核。（1）對軸承受力進行分析，如圖5.1所示，軸承1不受軸向力，軸承2受壓，應(yīng)該校核軸承2. 圖5.1 滾動軸承受力分析圖（2）計

40、算軸承上力的大小 徑向力 （5.1） 軸向力 （5.2）（3）查參考文獻3，表6-2-77得軸承的系數(shù)（4）計算當量載荷 （5.3）所以 （5.4） （5.5）取載荷系數(shù)，則當量載荷 （5.6）（5）驗算軸承壽命，根據(jù)文獻2，表13-3，假設(shè)預定壽命為5年 （5.7） 故該軸承合格。5.2 鍵的選擇與校核5.2.1 鍵聯(lián)接的功能、分類、結(jié)構(gòu)型及應(yīng)用 鍵是一種標準件，通常用來實現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定用以傳遞扭矩，有的還能實現(xiàn)軸上零件的固定或軸向滑動的導向。鍵連接的主要類型有：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。各種鍵聯(lián)接類型的特點如下：1. 平鍵可分為普通平鍵、導向平鍵和滑鍵三種普通平

41、鍵聯(lián)接的特點：靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩。對中良好，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便；但不能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定。普通平鍵分為A型、B型和C型。A型用于端銑刀加工的軸槽，鍵在槽中固定良好，但軸上槽引起的應(yīng)力集中較大；B型用于盤銑刀加工的軸槽，軸的應(yīng)力集中較??；C型用于軸端。普通平鍵應(yīng)用最廣，也適用于高精度、高速或承受變載、沖擊的場合。2. 半圓鍵聯(lián)接的特點：靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩。鍵在軸槽中能繞槽底圓弧曲率中心擺動，裝配方便。鍵槽較深，對軸的削弱較大。一般可用于輕載。3. 楔鍵聯(lián)接的特點：鍵的上下兩面是工作面。鍵的上表面和轂槽的底面各有的斜度，裝配時需打入，靠楔緊作用傳遞轉(zhuǎn)矩，可軸向固定零件和傳遞單方向的軸向力，但使軸上零件

42、與軸的配合產(chǎn)生偏心與偏斜。用于精度要求不高、轉(zhuǎn)速較低時傳遞較大的、雙向的或有振動的轉(zhuǎn)矩。4. 切向鍵聯(lián)接的特點：由兩個斜度為的楔鍵組成。其上下兩面（窄面）為工作面，其中一面在通過軸心線的平面內(nèi)。工作面上的壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，須用互成角的兩個鍵，用于載荷很大，對中要求不嚴的場合。由于鍵槽對軸削弱較大，所以常用于直徑大于mm的軸上, 如大型帶輪及飛輪，礦用大型絞車及齒輪等與軸的聯(lián)接。5.2.2齒輪軸上鍵的選擇 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面，鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標準

43、規(guī)格和強度要求來取定。根據(jù)上面分析，可知選取圓頭普通平鍵（A型）。由于，根據(jù)文獻4，表4-3-18查得鍵的截面尺寸為，鍵長為。5.2.3 齒輪軸上鍵的校核由文獻2，式6-1得 （5.8） 式中：軸上傳遞的扭矩， 鍵與鍵槽的接觸高度， 建的工作長度， 健、軸、輪轂中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，=100。 故所選的鍵合格。5.3 空氣離合器的選擇與校核離合器是機器在運轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時結(jié)合或分離的裝置。常用的離合器類型機械離合器、液力偶合器和空氣離合器。球磨機延伸軸和電機伸出軸接合面使用頻繁，傳遞扭矩大，振動也大。根據(jù)使用要求選擇空氣離合器，與機械操縱相比，除傳遞扭矩大，結(jié)合平穩(wěn)等優(yōu)點外，離合迅速

44、，使用壽命長，吸振，能夠自動補償磨損間隙，并且便于遠距離控制和自動控制。由參考文獻由9，表1選用QL875-3002 雙列空氣離合器，摩擦面積為，理論扭矩值，該氣動離合器合格。5.4 聯(lián)軸器的選擇與校核5.4.1 聯(lián)軸器的分類及特點聯(lián)軸器是用來把兩軸連接在一起，機器運轉(zhuǎn)時不分離的一種裝置。根據(jù)各種相對位移有無補償能力，聯(lián)軸器分為有剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分為無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個類別。無彈性元件的撓性聯(lián)軸器有十字滑塊聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器、十字軸式萬向聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器、滾子練聯(lián)軸器。有彈性元件的撓性聯(lián)軸器有彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸

45、器、梅花形彈性聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器等，彈性柱銷聯(lián)軸器常有銷軸式和齒式兩類。5.4.2 聯(lián)軸器的類型選擇根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被連接兩部件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器的特性來選擇聯(lián)軸器。具體選擇時應(yīng)考慮以下幾點：1. 所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減震功能的要求。2. 聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低及引起的離心力大小。3. 兩軸相對位移的大小和方向等等。因為傳遞扭矩大，并且為了隔離振動和沖擊，根據(jù)文獻【5，表5-2-32】，選用ZL型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。5.4.3 聯(lián)軸器載荷計算 公稱轉(zhuǎn)矩 據(jù)2，表14-1選用工況系數(shù) ，得計算轉(zhuǎn)矩為5.4.3聯(lián)軸器型號選擇從GB/T50151985中選用

46、，其許用轉(zhuǎn)矩，故合用。5.5 慢速驅(qū)動裝置的設(shè)計慢速驅(qū)動裝置由電機、行星減速器等組成，自帶安裝底板，該裝置用于磨機檢修及更換襯板用，當停機超過4小時以上時，筒體內(nèi)的物料有可能結(jié)塊，在啟動電機前應(yīng)用慢速驅(qū)動裝置盤車，可以達到松動物料的目的，慢速驅(qū)動裝置的電機為制動電機。因此慢速驅(qū)動裝置的設(shè)計也是非常重要的。5.5.1計算電機功率 假設(shè)筒體設(shè)備重量為180 t ，慢速驅(qū)動時轉(zhuǎn)速為0.12r/min。 （5.9）5.5.2 確定電機型號 根據(jù)所需功率，選擇MJZ2電機。 出軸轉(zhuǎn)速為 （5.10） 故合格。5.6 筒體與法蘭連接螺栓的校核對筒體和法蘭連接的螺栓進行受力分析，可知都受剪切作用，因此選用M

47、48300.（1）每邊端蓋受的圓周力，由【7，式6.7】得 （5.11）（2）剪切合力 （5.12）（3）每個螺栓受的剪切力 （5.13） 安全系數(shù)n=5故所用螺栓合格。5.7 滑動軸承的設(shè)計與校核5.7.1滑動軸承的類型選擇滑動軸承的類型很多，按其承載方向不同，可以分為徑向滑動軸承和止推軸承。根據(jù)其滑動表面潤滑狀態(tài)的不同可分為液體潤滑軸承、不完全液體潤滑軸承和無潤滑軸承。根據(jù)液體潤滑承載機理的不同，又可以分為液體動力潤滑軸承和液體靜壓潤滑軸承。球磨機的主軸承載荷大，轉(zhuǎn)速小，采用對開式動靜壓徑向滑動軸承，尺寸為。在球磨機啟動之前，向軸承內(nèi)注入高壓油，此時起靜壓作用，運轉(zhuǎn)正常后停止供高壓油，動壓起作用。5.7.2 滑動軸承的校核1 . 寬徑比 （5.14）2 . 計算軸頸圓周速度 （5.15）3 . 計算軸承所受載荷 （5.16） 4 . 計算軸承工作壓力 （5.17）5 . 選擇軸瓦材料 根據(jù)載荷性質(zhì)及轉(zhuǎn)速，選擇軸承材料為鋁青銅。6 . 初估潤滑油動力粘度 （5.18）7 . 計算相應(yīng)的運動粘度，取潤滑油密度，則有 （5.19）8 . 選定平均油溫 現(xiàn)取平均油溫 9 . 選定潤滑油牌號 選全損耗系統(tǒng)用油L