K2112.00溢流型球磨機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

K2112.00溢流型球磨機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),k2112,00,溢流,球磨機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 密級(jí)：內(nèi)部 K2112.00溢流型球磨機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) K2112.00 Overflow Ball Mill Structure Design 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1102班 學(xué) 號(hào)：110101231 學(xué) 生 姓 名：彭慧杰 指 導(dǎo) 教 師：王赫瑩（副教授） 2015年 6 月 摘 要 在選礦作業(yè)中，球磨機(jī)的磨礦作業(yè)是選礦廠整個(gè)工藝流程中承前啟后的關(guān)鍵性一步，在選礦工藝流程的建設(shè)中所占的成本比例很大，因而對(duì)球磨機(jī)的鉆研是十分必要的，我們需要優(yōu)化球磨機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高其研磨效率，減少成本。 本課題主要是對(duì)K2112.00溢流型球磨機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)K2112.00溢流型球磨機(jī)的技術(shù)要求，合理地確定設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括進(jìn)料部、傳動(dòng)部、筒體等，繪制球磨機(jī)的裝配圖，主要部分的部件圖以及零件圖。本課題主要是對(duì)球磨機(jī)的軸承部，傳動(dòng)部和筒體部進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。了解了球磨機(jī)的工作原理和載荷分布的情況，就可簡(jiǎn)化軸承部的結(jié)構(gòu)，而使用通用件，可以降低球磨機(jī)的成本，滿足企業(yè)的需求。筒體部的優(yōu)化：改進(jìn)筒體材料、合理布置筒體襯板、合理選擇襯板材料和類型、優(yōu)化進(jìn)出料裝置等，筒體部的改進(jìn)可減少進(jìn)料端與出料端礦漿的泄露，提高球磨機(jī)的運(yùn)行效率，延長(zhǎng)使用壽命，降低能耗。通過(guò)查閱資料可知，所設(shè)計(jì)的溢流型球磨機(jī)的直徑D=2100mm，長(zhǎng)度L=3600mm，經(jīng)過(guò)計(jì)算可得到球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率、裝球量等自身參數(shù)，進(jìn)而對(duì)其傳動(dòng)部進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇合適的電動(dòng)機(jī)、減速器、相對(duì)應(yīng)的聯(lián)軸器等，且合理地設(shè)計(jì)球磨機(jī)的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行校核?？梢越档统杀?，減少能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞：球磨機(jī)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；回轉(zhuǎn)部；傳動(dòng)部 Abstract In beneficiation operations, ball mill grinding operation is a critical step in the entire process in the past and the concentrator, the cost ratio in the beneficiation process of building a large share, so the research is necessary to mill, we need optimization of the mechanical structure of the mill, which increases the grinding efficiency and reduce costs. This topic is mainly on K2112.00 overflow ball mill for structural design, according to the technical requirements K2112.00 overflow ball mill, and reasonably determine the design and the design of its mechanical structure includes a feed unit, drive unit, cylinder, etc., performed mill assembly drawing, part of the main components and parts Drawings. This topic is mainly on the bearing portion, drive unit and the cylinder section mill to optimize the design. Understanding of the situation of the working principle of the ball mill and load distribution to simplify the structure of the bearing portion, and the use of common parts, can reduce the cost of the mill, to meet the needs of enterprises. Optimization of the barrel portion: Improved cylinder material, rational arrangement of the cylinder liner, a reasonable choice of liner material and the type of optimization out equipment, etc. can be reduced to improve the barrel of the feed end and the discharge end of the slurry leak, improve operating efficiency of the mill, increase the service life, improve efficiency and reduce energy consumption. Through access to information we can see, the design of overflow ball mill diameter is 2100mm, length is 3600mm, can be calculated through speed, power, amount of ball mill parameters such as their own, and then the design of its drive unit, Select the proper motor, reducer, the corresponding couplings and rational design structure ball mill gear, and checked. Can reduce energy consumption, increase economic efficiency. Keywords: mill; structural optimization; rotary department; transmission division II 目錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 課題研究的目的和意義 1 1.2 課題的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 1.3 課題研究?jī)?nèi)容及目標(biāo) 3 第2章 球磨機(jī)結(jié)構(gòu)分析 5 2.1 球磨機(jī)結(jié)構(gòu)概述 5 2.1.1 工作原理 5 2.1.2 溢流型球磨機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及工作特點(diǎn) 6 2.2 磨機(jī)的分類、比較及分析 6 2.2.1 磨機(jī)的分類、比較 6 2.2.2 球磨機(jī)類型分析 9 2.3 球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 9 第3章 球磨機(jī)總體參數(shù)的設(shè)計(jì) 11 3.1 球磨機(jī)的自身參數(shù) 11 3.1.1 轉(zhuǎn)速 11 3.1.2 裝球量 12 3.1.3 鋼球尺寸 13 3.1.4 球磨機(jī)的功率 13 3.1.5 電動(dòng)機(jī)的選擇 14 3.2 球磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分的設(shè)計(jì) 14 3.2.1 筒體部的設(shè)計(jì) 14 3.2.2 進(jìn)料和出料裝置的設(shè)計(jì) 18 3.3 軸承部的設(shè)計(jì) 23 3.4 傳動(dòng)部的設(shè)計(jì) 24 3.4.1 傳動(dòng)形式 24 3.4.2 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24 3.4.3 減速器的選擇與校核 29 3.4.4 聯(lián)軸器的選擇與校核 29 3.4.5 軸承的選擇與校核 30 3.4.6 鍵的選擇與校核 31 第4章 結(jié)論 32 參 考 文 獻(xiàn) 33 致 謝 35 II 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒論 1.1 課題研究的目的和意義 球磨機(jī)是一種歷史悠久的磨礦設(shè)備，1876年，德國(guó)發(fā)明首臺(tái)球磨機(jī)。在1905年，最早是美國(guó)人用它來(lái)研磨礦石。球磨機(jī)廣泛應(yīng)用于水泥、硅酸鹽制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)，對(duì)各種礦石和其它可磨性物料進(jìn)行干式或濕式粉磨[1]。 雖然球磨機(jī)的缺點(diǎn)不少，但將它從磨礦設(shè)備中淘汰出去幾乎是不可能的。球磨機(jī)在工廠中的建設(shè)投資和生產(chǎn)費(fèi)用中占的比例很大，而且正值建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)間，降低建設(shè)投資和生產(chǎn)費(fèi)用是各國(guó)礦山工業(yè)面臨的一個(gè)最為嚴(yán)峻的問(wèn)題。在未來(lái)，球磨機(jī)仍然有很大的發(fā)展空間，相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)都會(huì)是十分重要的。因此，對(duì)球磨機(jī)的研究設(shè)計(jì)是十分有必要和有意義的。 1.2 課題的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，球磨機(jī)的發(fā)展基本是處在停滯不前的狀態(tài)，逐漸拉大了與世界先進(jìn)水平的距離，但隨著改革開(kāi)放，國(guó)內(nèi)球磨機(jī)行業(yè)近些年正在不斷地興起[2]。各國(guó)的經(jīng)濟(jì)狀況不同，研究方法也不同，所以球磨機(jī)的發(fā)展水平各不相同。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工業(yè)的進(jìn)步，能源開(kāi)始日漸緊缺，能源的價(jià)格也在不斷攀升，節(jié)約能耗已經(jīng)成為世界各國(guó)的共同發(fā)展目標(biāo)。國(guó)內(nèi)外的粉碎設(shè)備和技術(shù)正不斷地進(jìn)步發(fā)展，其發(fā)展的特點(diǎn)是大型化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)性能優(yōu)化。發(fā)展目標(biāo)是提高生產(chǎn)能力、減小產(chǎn)品粒度和節(jié)能降耗[3]。 目前，世界上規(guī)格最大的濕式球磨機(jī)是南非Anglo Platinum鉑礦訂購(gòu)的兩臺(tái)F7.92m×12.2m球磨機(jī)，裝機(jī)容量17500kW/臺(tái)，已于2007年投入使用。世界最大規(guī)格的干式球磨機(jī)是克虜伯公司生產(chǎn)的F6.2m×25.5m球磨機(jī)，安裝功率11200kW，于1994年投入使用[4~5]。 我國(guó)的磨礦設(shè)備是在解放后發(fā)展起來(lái)的。最初是仿制，到1958年才開(kāi)始進(jìn)入自行設(shè)計(jì)制造階段，經(jīng)過(guò)了50年的發(fā)展[6]。以下是我國(guó)球磨機(jī)發(fā)展需要面臨的重要問(wèn)題： （1）生產(chǎn)效率低：現(xiàn)今，我國(guó)的球磨機(jī)大部分還處于人工手動(dòng)控制的狀況下，會(huì)造成球磨機(jī)內(nèi)的物料變化大，磨礦效率降低。物料的均勻度因此很難保證。 （2）生產(chǎn)成本高：研磨過(guò)程中，球磨機(jī)本身會(huì)受到?jīng)_擊，筒體內(nèi)的襯板會(huì)受到?jīng)_擊破壞，消耗的礦物量也是很多的。 （3）體型大：球磨機(jī)的總重量可在幾百噸以上，所占的成本比例是很大的。 （4）噪聲高：研磨介質(zhì)和筒體壁以及物料之間相互撞擊而產(chǎn)生的機(jī)械性噪聲就是球磨機(jī)噪聲[7~9]。噪聲可以高達(dá)110dB，對(duì)人體危害大。球磨機(jī)類型不同，控制球磨機(jī)噪聲的方法也會(huì)不同。 70年代末，我國(guó)開(kāi)始研制節(jié)能型球磨機(jī)，到目前為止已經(jīng)有了多種規(guī)格。大中型球磨機(jī)采用國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，如靜動(dòng)壓軸承能夠忽略滑動(dòng)軸承的故障，氣動(dòng)離合器可以完成主電機(jī)無(wú)負(fù)荷啟動(dòng)，縮短了啟動(dòng)時(shí)間，降低了電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，使啟動(dòng)平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊嚙合[10]。中小型的球磨機(jī)可以在結(jié)構(gòu)上有較大的改進(jìn)。如選用滑動(dòng)軸承來(lái)替代滾動(dòng)軸承，極大地減少滑動(dòng)軸承軸瓦更換的次數(shù)，減少球磨機(jī)停機(jī)的天數(shù)，從而極大地提高球磨機(jī)的經(jīng)濟(jì)利用率[11]。介紹幾種具有高效節(jié)能特點(diǎn)的球磨機(jī)： （1）靜動(dòng)壓軸承球磨機(jī) 靜動(dòng)壓潤(rùn)滑的過(guò)程：球磨機(jī)啟動(dòng)時(shí)，采納高壓系統(tǒng)潤(rùn)滑的方法，用高壓油頂起球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)部，在球磨機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)后，再采用低壓系統(tǒng)進(jìn)行潤(rùn)滑。若球磨機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，均使用的是高壓系統(tǒng)潤(rùn)滑則稱為靜壓潤(rùn)滑。靜動(dòng)壓或靜壓潤(rùn)滑可有效避免球磨機(jī)空心軸與軸瓦之間的摩擦，減少摩擦損失，延長(zhǎng)主軸承的使用壽命[12]。 電機(jī)軸與小齒輪傳動(dòng)軸之間是用氣動(dòng)離合器聯(lián)接，可進(jìn)行電機(jī)與球磨機(jī)的分段啟動(dòng)，改善啟動(dòng)條件，降低了啟動(dòng)的電流和功率，同時(shí)在超負(fù)荷情況下啟到保險(xiǎn)的作用。使用節(jié)能襯板，能夠有效地延長(zhǎng)襯板的使用壽命，增加其工作效率。齒輪噴霧裝置會(huì)定時(shí)定量地把潤(rùn)滑脂噴射到大齒輪的工作表面，可以改善齒輪的潤(rùn)滑狀況，減少球磨機(jī)運(yùn)行時(shí)的能耗，并增加齒輪的使用壽命。 目前，我國(guó)自己設(shè)計(jì)制造的并在選礦廠應(yīng)用的最大規(guī)模的靜動(dòng)壓軸承是衡陽(yáng)有色冶金機(jī)械總廠生產(chǎn)的F3.6×6.0m溢流型球磨機(jī)，1994年安裝于陜西金堆鉬業(yè)公司百花嶺選礦廠[13]。 （2）QSZ型中心傳動(dòng)球磨機(jī) 采用的傳動(dòng)方式是中心傳動(dòng)方式，電機(jī)、減速機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和筒體均在同一軸線上。球磨機(jī)的中空軸軸頸與主軸承間是滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，筒體是由雙列調(diào)心圓柱滾子軸承支承。液力偶合器傳動(dòng)是一種柔性傳動(dòng)，工作腔內(nèi)的液力傳遞決定轉(zhuǎn)速，可吸收和隔離振動(dòng)，并緩和沖擊，使球磨機(jī)的速度緩慢上升，啟動(dòng)平穩(wěn)。而雙級(jí)行星齒輪減速器的傳動(dòng)比大，傳動(dòng)效率高，設(shè)備的重量減輕，制造成本降低。配套電機(jī)的功率也隨之下降，比同規(guī)格的普通型球磨機(jī)相比，電機(jī)功率減少了10.7%~40.5%。1991年，蘭州有色冶金設(shè)計(jì)研究院為甘肅隴南福利選礦廠設(shè)計(jì)了規(guī)模為10t/d，國(guó)內(nèi)第一臺(tái)F1500×3000的QSZ型中心傳動(dòng)球磨機(jī)。經(jīng)檢測(cè)得，QSZ型中心傳動(dòng)球磨機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)性能均優(yōu)于同規(guī)格的普通型球磨機(jī)，單位礦石電耗降低32.51%，節(jié)能效果顯著[13]。 （3）圓錐型節(jié)能球磨機(jī) 圓錐型節(jié)能球磨機(jī)是在筒體的出料端增加一段圓錐筒體，既使球磨機(jī)有效容積變大，又使筒體內(nèi)部的磨礦介質(zhì)分布變得更加正確，以便得到更細(xì)的產(chǎn)品。大齒輪安裝在直筒和圓錐筒體的連接部，使筒體的扭曲應(yīng)力減少，齒輪的模數(shù)及直徑也會(huì)隨之變小，球磨機(jī)的重量可減少大概30%，降低投資的成本。主軸承為雙列向心球面滾子軸承，球磨機(jī)的主軸與軸承間為滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力變小，能耗減少。和相對(duì)應(yīng)的普通球磨機(jī)相比，有效容積增大了13.6%~42.2%。 1.3 課題研究?jī)?nèi)容及目標(biāo) 對(duì)K2112.00溢流型球磨機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，了解其工作原理，并對(duì)其特性進(jìn)行分析整理，計(jì)算選擇合理球磨機(jī)的參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、裝球量等，提高工作效率。進(jìn)行球磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分的設(shè)計(jì)，并選擇合適的傳動(dòng)形式，選擇合適的電動(dòng)機(jī)、減速器、相對(duì)應(yīng)的聯(lián)軸器等，且合理地設(shè)計(jì)球磨機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行主要零件的校核，可以提高傳動(dòng)效率，降低成本，減少能耗。 根據(jù)K2112.00溢流型球磨機(jī)的技術(shù)要求，確定合理的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括給料部、端蓋及中空軸、筒體等。進(jìn)行球磨機(jī)的總裝配圖，各主要部分的部分圖以及主要零件的零件圖的繪制，并對(duì)其主要零件進(jìn)行校核計(jì)算。 第2章 球磨機(jī)結(jié)構(gòu)分析 2.1 球磨機(jī)結(jié)構(gòu)概述 2.1.1 工作原理 球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，研磨介質(zhì)在襯板與最外層介質(zhì)之間的摩擦力和離心力的作用下，貼在筒體內(nèi)壁的襯板上，并隨著筒體一同回轉(zhuǎn)，被帶到適當(dāng)?shù)母叨群螅橘|(zhì)在自身的重力的作用下，會(huì)呈拋物線降落，將筒體底部的物料擊碎，如圖2-1所示。研磨介質(zhì)回升、降落的動(dòng)作是循環(huán)往復(fù)的。此外，在球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，研磨體還會(huì)發(fā)生滑動(dòng)和滾動(dòng)，使礦石受壓力和磨削作用而被磨細(xì)。物料由進(jìn)料端不斷進(jìn)入，使進(jìn)料端與出料端之間存在料面差，能強(qiáng)迫物料的進(jìn)行流動(dòng)，研磨體著落時(shí)沖擊物料，也會(huì)產(chǎn)生軸向的推力，使物料流動(dòng)，此外球磨機(jī)內(nèi)流動(dòng)的氣流也促使物料流動(dòng)。因而盡管球磨機(jī)的筒體是水平的，但物料卻能夠從進(jìn)料端流向出料端，實(shí)現(xiàn)作業(yè)[14~15]。 球磨機(jī)筒體 研磨體 物料 筒體轉(zhuǎn)向 圖2-1 球磨機(jī)工作原理圖 2.1.2 溢流型球磨機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及工作特點(diǎn) 溢流型球磨機(jī)靠礦漿自身高過(guò)中空軸徑襯套的下邊沿而自流溢出，主要由筒體、端蓋、襯板、中空軸徑、傳動(dòng)裝置等組成。其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，便于檢修和管理，與規(guī)格一樣的格子型球磨機(jī)比較，檢修量少，運(yùn)行穩(wěn)定，工作可靠，價(jià)格經(jīng)濟(jì)。而且溢流型球磨機(jī)更適用于細(xì)磨。其缺點(diǎn)是礦漿在球磨機(jī)內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)能力較低，排礦的粒度不均勻，易過(guò)粉碎。 中空軸是鑄鋼件，內(nèi)襯可拆換，大齒圈采用鑄件滾齒加工，筒體內(nèi)的襯板耐磨性很好。 2.2 磨機(jī)的分類、比較及分析 2.2.1 磨機(jī)的分類、比較 磨機(jī)的類型很多，分類方式：裝載的研磨介質(zhì)、進(jìn)出料措施、支承與傳動(dòng)形式等。具體分類如下： （1）按研磨介質(zhì)差異分類 球磨機(jī)：研磨介質(zhì)為鋼球或鑄鐵球，這種磨機(jī)是應(yīng)用最為廣泛。它的給礦粒度最大為65mm，其產(chǎn)品粒度，在開(kāi)路時(shí)，在0.589~0.045mm之間，閉路時(shí)，粒度可小至0.037mm?？裳心ジ鞣N硬度的礦石，其破碎比為20:1至200:1，普遍用于各工業(yè)部門來(lái)粉磨各種物料[16]。 棒磨機(jī)：研磨介質(zhì)一般為直徑50~100mm的鋼棒。多用于粗磨，給礦粒度大多小于20~25mm，產(chǎn)品粒度一般小于4.7mm，但最小不少于0.4mm。其破碎比在15:1到20:1之間。優(yōu)點(diǎn)是能夠選擇性磨碎，使產(chǎn)品粒度更加的均勻，杜絕發(fā)生過(guò)粉碎，提高工作效率，減少能耗。缺點(diǎn)：產(chǎn)品粒度范圍較窄，由于進(jìn)料的影響，鋼棒在筒體中常處于傾斜的狀態(tài)，有時(shí)會(huì)使棒兩端的運(yùn)動(dòng)不一致，發(fā)生干擾，工作效率就會(huì)減少。此外，加入鋼棒時(shí)必需停止運(yùn)行，這樣磨機(jī)工作效率就降低，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度就會(huì)增加[17]。 礫磨機(jī)：研磨介質(zhì)為礫石、卵石，襯板為花崗巖、瓷料等，用于彩色水泥、陶瓷工業(yè)。它的最大給礦粒度為10~22mm，排礦粒度在0.075mm時(shí)處理能力高。優(yōu)點(diǎn)：減少鋼耗，生產(chǎn)費(fèi)用低。在稀有金屬選礦廠、化學(xué)工業(yè)、玻璃以及硅酸鹽工業(yè)利用礫磨機(jī)能夠避免鐵的感染。缺點(diǎn)：與同規(guī)格的球磨機(jī)比較解決技能低[18]。而與解決技能相同的球磨機(jī)比較，其尺寸大，重量也大。 自磨機(jī)：研磨介質(zhì)為礦物自身。 （2）按筒體形狀分類 短筒磨機(jī)：其筒體長(zhǎng)度L小于直徑D，即L≤2D，如圖2-2（a），（b），（c）所示。通常為單倉(cāng)結(jié)構(gòu)，一般用于粗磨作業(yè)或一級(jí)磨作業(yè)，作業(yè)效率較高，過(guò)粉碎現(xiàn)象少，使用廣泛。 長(zhǎng)筒磨機(jī)：其筒體長(zhǎng)度L=3D為中長(zhǎng)筒磨機(jī)，如圖2-2（e）所示。當(dāng)L/D比值增加至4~6，則稱為管磨機(jī)，筒體內(nèi)被分隔為幾個(gè)倉(cāng)，則稱為倉(cāng)式管磨機(jī)，如圖2-2（f）所示，在水泥廠應(yīng)用最為普遍。 圓錐型磨機(jī)：筒體長(zhǎng)度L= (0.325~1)D，如圖2-2（c）所示，筒體仍為圓柱形，兩側(cè)端蓋為圓錐形，能夠避免過(guò)粉碎，適用于產(chǎn)品粒度管理很嚴(yán)的場(chǎng)所。由于介質(zhì)的填充率低，工作效率較低，因而只在為數(shù)不多的工業(yè)部門中使用[19]。 （a） （b） （c） （d） （e） （f） 圖2-2 磨機(jī)按筒體形狀和卸料方式分類 （a）溢流型球磨機(jī)（短筒型）；（b）格子型球磨機(jī)（短筒型）； （c）圓錐形球磨機(jī)（短筒型）；（d）周邊排料球磨機(jī)； （e）長(zhǎng)筒型球磨機(jī)（溢流型）；（f）多倉(cāng)管磨機(jī) （3）按卸料方式分類 溢流式磨機(jī)：如圖2-2（a）、（c）所示，這種磨機(jī)靠泥漿自流排礦，物料面只有高于卸料口才能溢流而出，裝球量多，構(gòu)造簡(jiǎn)略，但操作不方便。 格子式磨機(jī)：卸料端有格子板，可有助于卸料，過(guò)粉碎現(xiàn)象少。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修頻繁，作業(yè)率低。如圖2-2（b）所示。 周邊卸料：在筒體周邊卸料，生產(chǎn)率低，在金屬選礦廠幾乎已看不到。 （4）按傳動(dòng)方式分類 中心傳動(dòng)：磨機(jī)卸料端的空心軸與減速器直接銜接，傳動(dòng)軸與機(jī)身的中心線在一條線上，如圖2-3（a）所示[20]。 邊緣傳動(dòng)：電動(dòng)機(jī)的能源經(jīng)過(guò)減速器帶動(dòng)筒體邊沿的大齒圈，驅(qū)動(dòng)磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖2-3（b）所示。 摩擦傳動(dòng)：屬于邊緣傳動(dòng)，但它經(jīng)由筒體上的皮帶與主動(dòng)軸上的拖輪之間的摩擦而運(yùn)行，如圖2-3（c）所示。 （a） （b） （c） 圖2-3 磨機(jī)按傳動(dòng)方式分類 （a）中心傳動(dòng)；（b）邊緣傳動(dòng)；（c）摩擦傳動(dòng) 2.2.2 球磨機(jī)類型分析 通過(guò)以上的分析比較和查閱資料可知，所設(shè)計(jì)的K2112.00溢流型球磨機(jī)的直徑為?2100mm，長(zhǎng)度為3600mm，為短筒型溢流型球磨機(jī)。廣泛用于第二段細(xì)磨或要求產(chǎn)品較細(xì)的場(chǎng)合，其進(jìn)料粒度≤25mm，出料粒度在0.074~0.4之間。 此球磨機(jī)為邊緣傳動(dòng)、邊緣卸料，采用調(diào)心滾子軸承支承，此方案結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)可靠。 2.3 球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 所設(shè)計(jì)的球磨機(jī)為2136溢流型球磨機(jī)，如圖2-4所示，其基本組成：給料部1、進(jìn)料部3、軸承部2、筒體部4、出料部6、傳動(dòng)部（大小齒輪5、聯(lián)軸器7、9、減速器8、電動(dòng)機(jī)10）。 圖2-4 球磨機(jī)主要組成部分 第3章 球磨機(jī)總體參數(shù)的設(shè)計(jì) 3.1 球磨機(jī)的自身參數(shù) 3.1.1 轉(zhuǎn)速 球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速大小直接決定著其內(nèi)部磨礦介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和磨礦作業(yè)的效果。球磨機(jī)工作時(shí)，研磨介質(zhì)會(huì)在離心力和摩擦力的作用下貼在筒體的內(nèi)壁上，提升到一定的高度后，由于重力的作用自由落下將物料擊碎，并且研磨介質(zhì)在球磨機(jī)內(nèi)壁的滑動(dòng)與滾動(dòng)，使物料發(fā)生靜強(qiáng)度或者疲勞積累破碎[21~25]。 當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速不同時(shí)，研磨介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)會(huì)呈現(xiàn)三種狀況，如圖3-1所示。當(dāng)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)一定限度時(shí)，研磨介質(zhì)就會(huì)貼在筒壁與機(jī)體一起回轉(zhuǎn)，此時(shí)是球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速，不發(fā)生沖擊研磨作用，磨削強(qiáng)度也在一個(gè)理想的狀況，但對(duì)工業(yè)球磨機(jī)來(lái)說(shuō)，接近臨界的轉(zhuǎn)速能夠降低操作的速度。當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)，不能夠?qū)⒀心ソ橘|(zhì)帶到一定的高度，研磨介質(zhì)下落的動(dòng)能小，沒(méi)有足夠大的沖擊力去擊碎物料，降低了球磨機(jī)的生產(chǎn)能力。要提高球磨機(jī)的工作效率，就得正確地確定轉(zhuǎn)速的大小。依據(jù)球磨機(jī)構(gòu)造以及研磨介質(zhì)的磨礦效率來(lái)確定其工作轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速[26]： n0 =42.4/D (3-1) 式中：D——球磨機(jī)筒體的有效直徑，D=2.1mm。 計(jì)算得n0=29.36 r/min。 確定球磨機(jī)的工作轉(zhuǎn)速[26]： n1=76%~88%×n0 (3-2) 計(jì)算得到n1=22.22~25.75 r/min，工作轉(zhuǎn)速取23.98r/min。 為了使球磨機(jī)效率高，從生產(chǎn)觀念看來(lái)，在任何狀況下，球磨機(jī)均不應(yīng)以低于計(jì)算出的理論轉(zhuǎn)速來(lái)工作[27]。 (a) (b) (c) 圖3-1 筒體轉(zhuǎn)速對(duì)研磨介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響 (a) 低轉(zhuǎn)速；(b)適宜轉(zhuǎn)速；(c)高轉(zhuǎn)速 3.1.2 裝球量 磨礦過(guò)程中所使用的研磨介質(zhì)形狀可分為球形、棒形、短圓柱形、短截頭錐形及其他形狀[28]。形狀不同，導(dǎo)致作用原理不同。研磨介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和接觸方式對(duì)磨礦起決定性作用。球介質(zhì)應(yīng)用最為廣泛，尺寸可大可小，粗磨細(xì)磨皆可。球磨機(jī)的裝球量對(duì)磨礦效率有影響，裝球量少，研磨效率就低；裝球量過(guò)多，內(nèi)部球運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生干涉，球的正常循環(huán)運(yùn)動(dòng)會(huì)被破壞，研磨效率也會(huì)下降。合理的裝球量可按下述關(guān)系來(lái)確定。 溢流型球磨機(jī)的填充系數(shù)：φ=35%~40%，可取φ=36%。 已知球磨機(jī)的填充系數(shù)后，可計(jì)算裝球量： G球=φrv (3-3) 式中：r——球的比重，r=4.3~4.6 t/m3，計(jì)算時(shí)取r=4.5t/m3； v——球磨機(jī)的工作容積。 其中v=πD2L/4 則計(jì)算得v=12.5m3 從而得G球=19.39t。 磨機(jī)中物料的重量一般為裝球量的0.14倍，則粉末體總重量： G=G球+0.14G球 (3-4) 即G=19.39+0.14×19.39=22.1t。 3.1.3 鋼球尺寸 d球=283d (3-5) 式中：d——進(jìn)料粒度，d=25mm。 則計(jì)算得d球=82mm。 3.1.4 球磨機(jī)的功率 球磨機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速是成正比的關(guān)系，轉(zhuǎn)速高，研磨介質(zhì)上升就越高，所需的功率也就越大，增加了設(shè)備的成本。但當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)一定限度，即達(dá)到了臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，介質(zhì)落差反而減小，其所需的功率就會(huì)下降，影響產(chǎn)量。球磨機(jī)的功率按經(jīng)驗(yàn)公式： N0=0.736CGD (3-6) 式中：C——研磨介質(zhì)系數(shù)，如表3-1所示，取C=8.85。 表3-1 研磨介質(zhì)系數(shù)C 研磨介質(zhì)系數(shù) 0.2 0.3 0.4 大鋼球 小鋼球 11 10.6 9.9 9.5 8.5 8.2 計(jì)算得：N0=192kW。 3.1.5 電動(dòng)機(jī)的選擇 查資料得：中心傳動(dòng)球磨機(jī)的機(jī)械效率：η=0.92~0.94；邊緣傳動(dòng)球磨機(jī)的機(jī)械效率：η=0.86~0.90。 電動(dòng)機(jī)的功率： N=N0/η (3-7) 故選用JR137-8型電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的參數(shù)： 額定功率：210kW，額定電壓：380V，額定轉(zhuǎn)速：735r/min。 3.2 球磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分的設(shè)計(jì) 3.2.1 筒體部的設(shè)計(jì) 筒體是球磨機(jī)的重要組成部分，由筒體和筒體法蘭及人孔、襯板等組成。 （1）筒體的材料 筒體運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不但受到研磨體的靜載荷，還有研磨體的沖擊，并且筒體是回轉(zhuǎn)的，所以筒體受到的是交變應(yīng)力，需要具有足夠的強(qiáng)度和剛度。要求材料強(qiáng)度良好，塑性好，有較好的機(jī)械性能，以便保證筒體安全回轉(zhuǎn)。溢流型球磨機(jī)筒體的材料普遍為結(jié)構(gòu)鋼Q235A，許用應(yīng)力δb=420Mpa，此材料的強(qiáng)度、塑性和可焊性都可滿足要求[29]。 （2）筒體法蘭 一般用Q235A鋼制成，然后焊在筒體上，和帶有中空軸的兩端蓋配合，為了確保兩個(gè)中空軸的同軸度，需把法蘭制成帶止口型，在互成120°的螺栓孔的地方上加工出三個(gè)鉸制孔以供定位用。 球磨機(jī)筒體法蘭的螺栓孔直徑d的經(jīng)驗(yàn)公式： d= (2.5~1.3) N (3-8) 式中：N——球磨機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率（kW）。 2.5~1.3為系數(shù)，球磨機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率越大，值越??；反之，值越大。 則d=(36.2~18.8)mm，可取30mm。 （3）人孔 更換襯板以及停機(jī)時(shí)清除研磨介質(zhì)和物料，都需要打開(kāi)人孔[30]。常用的形有帶圓角的矩形和橢圓形。其形狀對(duì)筒體強(qiáng)度的影響是很大的，兩種形狀都可以使應(yīng)力集中降低，減少對(duì)筒體強(qiáng)度的削弱。而換襯板時(shí)，帶圓角的矩形比橢圓形愈加便利。因而選用球磨機(jī)筒體人孔為帶圓角的矩形，兩人孔在筒體兩側(cè)互成180°，且接近兩端蓋。 （4）襯板的選擇 襯板是球磨機(jī)中的主要易磨損零件，消耗量也極大，更是球磨機(jī)中更換頻繁的備件，更換的周期也很短[31~32]。球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，襯板是用來(lái)防止筒體遭到鋼球和物料的沖擊和磨損，襯板受到鋼球和物料的反復(fù)沖擊和磨損、礦漿的腐蝕等，會(huì)造成襯板表面材料的不斷遷移[33~35]。近年來(lái)，廣泛應(yīng)用的襯板：金屬襯板、磁性襯板、橡膠襯板。 ① 金屬襯板 目前，使用的大部分襯板的材料為高錳鋼，具有良好的韌性和強(qiáng)度，還可以在大載荷的沖擊作用下加工硬化[36~37]，加工硬化后，其表面硬度可由HV200上升至HV600左右，適用于有劇烈沖擊載荷的狀況。但在中小型球磨機(jī)中，襯板遭到的沖擊作用小，不能使高錳鋼足夠全部加工硬化，所以表面硬度低，致使襯板的磨損較快，壽命低。 ② 磁性襯板 磁性襯板由合金鋼、永久材料以及彈性膠層組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，是一種新型耐磨襯板，普遍用于大中型的磨礦作業(yè)。和傳統(tǒng)的金屬襯板相比，優(yōu)點(diǎn)：使用壽命增加、重量減輕、裝置更加便利等，而且省球、節(jié)電、噪聲小、降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。磁性襯板雖然性價(jià)比高，使用經(jīng)濟(jì)，但存在很多不足。當(dāng)鋼球直徑大，給礦粒度大時(shí)，對(duì)襯板的沖擊力大，但由于磁性襯板的抗沖擊性能差，導(dǎo)致襯板退磁較快，所以鋼球直徑不能大于100mm。使用磁性襯板處理磁鐵礦時(shí)，處理礦量會(huì)相對(duì)降低。 ③ 橡膠襯板 在20世紀(jì)50年代末，瑞典司克嘉公司和波立登礦業(yè)公司合作，對(duì)不同性質(zhì)的橡膠進(jìn)行耐磨性試驗(yàn)，開(kāi)始對(duì)橡膠襯板進(jìn)行研究。橡膠襯板隨著研制的深化，其品質(zhì)日益進(jìn)步，在國(guó)外被廣泛應(yīng)用，瑞典金屬選礦廠已有85%~90%的球磨機(jī)使用橡膠襯板[38]。橡膠襯板與傳統(tǒng)高錳鋼襯板比較，具有高耐磨、耐腐蝕、高彈性、抗沖擊等長(zhǎng)處。 橡膠襯板是一種高彈性的材料，不會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，是通過(guò)結(jié)構(gòu)上采用彈性緊固件的配合使用的，能緩解鋼球和物料對(duì)襯板的沖擊損害，所以其耐磨性能好，壽命長(zhǎng)。橡膠襯板的重量輕，會(huì)使球磨機(jī)的重量減輕，球磨機(jī)的能耗降低，使用橡膠襯板的球磨機(jī)每臺(tái)比使用高猛襯板的年節(jié)電約10%~15%，能夠使球磨機(jī)的工作效率增加。因?yàn)橄鹉z襯板是高內(nèi)耗的彈性體，對(duì)在鋼球和物料沖擊作用下產(chǎn)生的能量又很大的吸收作用，在碰撞中，鋼球和物料的恢復(fù)系數(shù)比金屬襯板低得多[39]，會(huì)使鋼球?qū)ξ锪系臎_擊效果減弱，從而降低磨礦效率。在粗磨中，鋼球?qū)ξ锪系臎_擊破碎是研磨的主要形式，因而橡膠襯板并不適用于一段的粗磨。 綜上分析，適合選用橡膠襯板，該襯板和傳統(tǒng)的金屬襯板比較，有顯著的優(yōu)越性。 襯板的構(gòu)造應(yīng)該是有利于安裝和更換的，最為普遍的如圖3-2所示。 （a） （b） （c） （d） （e） （f） 圖3-2 襯板的結(jié)構(gòu) （a）條形組合襯板；（b）波形襯板； （c）舵形襯板； （d）鍥形襯板； （e）平凸形襯板；（f）齒形襯板 波形襯板：它的波峰能夠阻止介質(zhì)的向下滑動(dòng)，但波舉的凹起是逐步的，所以介質(zhì)會(huì)有一些滑動(dòng)。它不僅能減少介質(zhì)向下滑動(dòng)，還可以避免部分介質(zhì)提升過(guò)高而產(chǎn)生過(guò)大的沖擊，用于細(xì)磨的效果好[40]。 其它幾種襯板與波形襯板比較，更能減少介質(zhì)向下滑動(dòng)。 所設(shè)計(jì)球磨機(jī)選用條形組合襯板，加工便利，更有利于安裝和更換。 端面襯板普遍使用的是扇形襯板。 （5）襯板是鋪設(shè)以及固定 鋪設(shè)襯板時(shí)，換向縫隙要彼此交錯(cuò)，如圖3-3所示。為避免研磨體和物料對(duì)筒體內(nèi)壁進(jìn)行沖刷，球磨機(jī)襯板分為整塊和半塊，并在襯板和筒體之間配有襯墊。 圖3-3 襯板的鋪設(shè) 橡膠襯板的固定形式：螺栓連接、鑲砌。螺栓連接具有抗沖擊、耐振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)在筒體上鉆孔，會(huì)減弱筒體強(qiáng)度，有可能漏料。而鑲砌要求筒體要有足夠的剛度，內(nèi)表面光滑、圓整，襯板的尺寸公差在1mm內(nèi)，安裝需要較高的精度，但不會(huì)發(fā)生漏料的現(xiàn)象。 所設(shè)計(jì)球磨機(jī)襯板的固定采用鑲砌的形式。 （6）筒體尺寸的設(shè)計(jì) 鑄鋼制造的法蘭盤焊接在筒體的兩端，帶圓角的矩形人孔在筒體兩側(cè)互成180°，且接近兩端蓋，如圖3-4所示。 圖3-4 筒體的結(jié)構(gòu)圖 所設(shè)計(jì)的球磨機(jī)是短筒型的球磨機(jī)，其筒體結(jié)構(gòu)尺寸如表3-2所示。 表3-2筒體結(jié)構(gòu)尺寸 符號(hào) δ B h a×b 短筒球磨機(jī) 管磨機(jī) 0.01D 0.01D+(3~5) (2~2.5) δ (2~2.5) δ (4~4.5)d (4~4.5)d 300×500 300×500 由表3-2可計(jì)算得： δ=21mm B=(42~52.5)mm，取50mm h=(120~135)mm，取130mm a×b=300mm×500mm 其中a×b為矩形或橢圓型人字孔。 3.2.2 進(jìn)料和出料裝置的設(shè)計(jì) 進(jìn)料裝置的組成：帶中空軸徑的端蓋、給礦器、進(jìn)料管和扇形襯板。給礦器可用螺栓固定在進(jìn)料管的法蘭盤上，而進(jìn)料管是由法蘭與端蓋的中空軸端面固定銜接的。在端蓋的內(nèi)壁鋪有扇形襯板，襯板與內(nèi)壁的接觸處鋪有膠合板。 出料裝置的組成：帶中空軸徑的端蓋、排料管和扇形襯板。其安裝的關(guān)系與進(jìn)料裝置基本保持一致。 球磨機(jī)的中空軸在進(jìn)出料端蓋上，兩個(gè)軸承安放在進(jìn)出料的端蓋上。在進(jìn)出料端和進(jìn)出料口的聯(lián)結(jié)面處設(shè)計(jì)一個(gè)密封槽，裝密封圈是為了防止礦漿從端面溢出，影響軸承的使用壽命。 （1）給礦器的選擇 球磨機(jī)的給料是通過(guò)給礦器，根據(jù)磨機(jī)物料的不同可以分為三種（如圖3-4所示）：鼓型、勺型以及聯(lián)合給礦器。 ①鼓型給礦器：兩個(gè)端口是鼓型體，里面是螺旋形的孔道，給礦器隨著磨機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，礦石會(huì)沿著孔道進(jìn)入磨機(jī)。只用在出料裝置高于磨機(jī)水平軸線的情況下，且適用于只有原礦而沒(méi)有返礦或開(kāi)路的磨礦中。 ②勺型給礦器：能將礦漿從低于磨機(jī)水平軸線的部位舀起，然后送入磨機(jī)，勺頭因頻繁與返砂中的粗粒摩擦，磨損較快，所以勺頭處用螺栓固定耐磨性較好的耐磨勺頭，可以及時(shí)地?fù)Q。一般用于沒(méi)有原礦只有分級(jí)機(jī)組成的閉路二段磨礦。 ③聯(lián)合給礦器：是以上兩種給礦器的結(jié)合，適用于既有原礦，又有分級(jí)機(jī)返礦的磨機(jī)。其最大優(yōu)點(diǎn)就是大塊的物料能夠不經(jīng)勺型的勺子給料槽而送入磨機(jī)中。 經(jīng)過(guò)比較再結(jié)合實(shí)際情況，最好使用聯(lián)合給礦器給礦，既能解決細(xì)篩，又可同時(shí)解決分級(jí)機(jī)返砂。 （a）鼓型給礦器 1-給礦的筒體；2-蓋子；3-帶扇形孔的隔板 （b）勺型給礦器 1-勺頭；2-勺體 （c）聯(lián)合給礦器 1-筒體；2-勺子；3-勺頭；4-蓋子 圖3-5 三種給礦器 （2）端蓋 端蓋的結(jié)構(gòu)對(duì)球磨機(jī)的使用壽命和整體性能來(lái)說(shuō)影響很大?？紤]到主軸承的配置和軸徑的抗彎能力，端蓋是呈圓錐形的，大中型球磨機(jī)的端蓋的材料普遍使用鑄鋼，小型球磨機(jī)使用球墨鑄鐵。只要把端蓋和軸徑鑄成一體，就可確保端蓋軸線和筒體軸線的同心度。有時(shí)因?yàn)橐睙捄蜐沧⒃O(shè)備技能的缺乏，也能夠分開(kāi)鑄造，加工后再緊固在一起。 （3）中空軸 中空軸的材料為ZG230-450，其性能如表3-3所示。 （4）進(jìn)、排料管的選擇 進(jìn)料管普遍有如圖3-5（a）、（b）所示的兩種方式。（b）種可促進(jìn)給礦，但是其螺旋的旋向需要與球磨機(jī)的筒體的回轉(zhuǎn)方向一樣，制作難，其優(yōu)越性在濕式球磨機(jī)上不明顯。（a）種在第二段球磨機(jī)上的使用較好，制造也容易。所以選（a）種進(jìn)料管。 溢流型球磨機(jī)的排料管的普遍方式如圖3-6所示。在中空軸徑的內(nèi)表面裝與球磨機(jī)轉(zhuǎn)向相反的螺旋葉片，可以將礦漿中的鋼球和粗礦返入球磨機(jī)。 表3-3 中空軸材料 牌號(hào) 抗拉強(qiáng)度δb(Mpa) 屈服強(qiáng)度δs(Mpa) 伸長(zhǎng)率δ% 正火回火硬度HBS 應(yīng)用 舉例 ZG230-450 450 230 22 ≥131 制造平坦的零件，如機(jī)座，機(jī)蓋，箱體等焊接性能良好 （a） 無(wú)螺旋葉片 （b）有螺旋葉片 圖3-6 進(jìn)料管 圖3-7 出料管 3.3 軸承部的設(shè)計(jì) 軸承部的組成：主軸承、軸瓦、軸承座以及潤(rùn)滑系統(tǒng)。球磨機(jī)的主軸承是支承回轉(zhuǎn)部分總重量的重要部分，需要承受低速重載沖擊載荷，故選用調(diào)心滾子軸承，其兩列的滾子，主要可承受徑向載荷，同時(shí)也可承受任一方向的軸向載荷，并且調(diào)心性能好，可補(bǔ)償同軸度的誤差。 潤(rùn)滑對(duì)主軸承來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，潤(rùn)滑效果不好可導(dǎo)致磨機(jī)的損壞?？刹捎脙煞N潤(rùn)滑方式： （1）在中空軸和軸瓦間使用高壓油泵加入高壓油潤(rùn)滑，在中空軸和軸瓦間產(chǎn)生一層油膜，產(chǎn)生潤(rùn)滑的效果。 （2）在軸承上面加低壓油，進(jìn)行淋油潤(rùn)滑。 3.4 傳動(dòng)部的設(shè)計(jì) 3.4.1 傳動(dòng)形式 采用邊緣傳動(dòng)的形式，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器，再由小齒輪帶動(dòng)筒體邊沿的大齒圈，驅(qū)使球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖3-7所示。 圖3-8傳動(dòng)部結(jié)構(gòu)示意圖 1-電動(dòng)機(jī)；2-聯(lián)軸器；3-減速器；4-聯(lián)軸器；5-小齒輪；6-大齒圈 3.4.2 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 按圖3-7所示的傳動(dòng)形式，選擇直齒圓柱齒輪。球磨機(jī)的工作速度不高，所以選8級(jí)的精度（GB/10095-88）。小齒輪材料選40Cr，調(diào)質(zhì)處理，HB=220~250；大齒圈材料選ZG45，調(diào)質(zhì)處理，HB=173~200。球磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度低，開(kāi)式重載的齒輪傳動(dòng)，磨損較重，所以較大的齒輪模數(shù)會(huì)延長(zhǎng)其使用壽命，選擇模數(shù)為32。 （2）初步確定主要參數(shù) 齒形角： α= 20° (3-9) 齒頂高系數(shù)： ha*= 1 (3-10) 頂隙系數(shù)： c*=0.25 (3-11) 初步選定：d2=3500mm 由d2=mz2得z2=109.375取z2=109 初步選定i=7.68，則有z1=14.19取z1=14 由a=m(z1+z2)/2=1968mm 得z1+z2=2a/m=123 因?yàn)?i=z2/z1，所以z1+z2=z1(1+i)，可得z1=(z1+z2)/(1+i)=14.17， 取z1=14，z2=123-14=109 z2/z1=109/14=7.78，誤差為1.3%，可用。 分度圓直徑： d1=mz1=32×14=488mm (3-12) d2=mz2=32×109=3488mm (3-13) 齒頂高： ha1=ha2=ha *m=32mm (3-14) 齒根高： hf1=hf2=ha*+c*m= 40mm (3-15) 齒全高： h1+h2=2ha*+c*m=72mm (3-16) 齒頂圓直徑： da1=z1+2ha*m=512mm (3-17) da2=z2+2ha*m=3552mm (3-18) 齒根圓直徑： df1=z1-2ha*-2c*m=368mm (3-19) df2=z1-2ha*-2c*m=3408mm (3-20) 基圓直徑： db1=d1cosα=420.98mm (3-21) db2=d2cosα=3277.65mm (3-22) 齒距： p=πm=100.53mm (3-23) 齒厚： s=πm/2=50.27 (3-24) 頂隙： c=c*m=8 (3-25) 小齒輪軸徑的計(jì)算： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，得[τT]=35~55Mpa，A0=112~97 d≥A03p/n (3-26) 代入數(shù)據(jù)得d≥(80.3~92.76)mm， 故選用d=160mm。 （3）齒輪的強(qiáng)度校核 ①確定許用應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21，得σHlim1=σHlim2=1500Mpa。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20，得σFE1=σFE2=460Mpa。 查《齒輪設(shè)計(jì)與實(shí)用數(shù)據(jù)速查》表2-49，得SHmin=1.1，SFmin=1.5。 設(shè)選定的球磨機(jī)每天工作24h，要求使用壽命為5年，則 N1=60n1jLh (3-27) 代入數(shù)據(jù)得 N1=3.97×108 N2=N1/i=5.1×107 (3-28) 代入數(shù)據(jù)得N2=5.1×107 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-19，取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=KHN2=1。 接觸疲勞許用應(yīng)力： σH1=σH2=KHN1σHlim1/SHmin=1500/1.1=1363.63Mpa σF1=σF2=KHN1σFE1/SFmin=306.67Mpa ②驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算工作轉(zhuǎn)矩： T1=9550000 P/n (3-29) 代入數(shù)據(jù)得T1=10062971.43N?mm 0.922為電動(dòng)機(jī)到齒輪的傳動(dòng)效率。 確定載荷系數(shù)K： K=KAKVKαKβ (3-30) 式中：KA——使用系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2取KA=1.5； KV——?jiǎng)虞d系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-8取KV=1.1； Kα——齒間載荷分配系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-3取Kα=1.2； Kβ——齒向載荷分布系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-4取Kβ=1.15。 則K=2.277 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6得材料的彈性影響系數(shù)ZE=188.9Mpa12。 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪時(shí)α=20° ，ZH=2.5 σH=ZEZH2KT1d1(u+1)/bd13u (3-31) 式中：b——齒寬，取b=300； u——傳動(dòng)比，u=7.78。 代入數(shù)據(jù)得σH=437.67≤[σH] 所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。 ④ 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5得YFa1=3.09，YFa2=2.1728 YSa1=1.527，YSa2=1.79721 YFa1YSa1=4.718434 ?YFa2YSa2=3.9043 σF=2KTd1YFa1YSa1/bm3z12=33.67Mpa≤σF (3-32) 所以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。 3.4.3 減速器的選擇與校核 總傳動(dòng)比i總=735/23.9=30.65 所以i減=30.65/7.78=4 故選擇型號(hào)為ZD60的減速器。 主要參數(shù)：中心距a=600mm，中心高H0=650-1.0mm，傳動(dòng)比i=4。 廠家供應(yīng)減速器的額定功率為288~906kW，所選電動(dòng)機(jī)的功率為210kW。所以該減速器滿足使用要求。 3.4.4 聯(lián)軸器的選擇與校核 由以上選擇可知：電動(dòng)機(jī)輸出軸D=100mm 小齒輪軸D=160mm 減速器高速軸D=120mm 減速器低速軸D=170mm （1） 電機(jī)和減速器之間的聯(lián)軸器 T=9550 p/n=2728.57 N?m (3-33) Tca=KAT=6275.7 N?m (3-34) 查《聯(lián)軸器設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》表5-64，可選用LB11輪胎式聯(lián)軸器。 主要參數(shù)：許用公稱轉(zhuǎn)矩：5000 N?m 許用轉(zhuǎn)速：1600r/min 軸孔直徑：Dmin=80mm，Dmax=125mm。 （2）減速器和小齒輪軸之間的聯(lián)軸器 T=9550 p/n=10480.99 N?m Tca=KAT=2.3×10480.99=24106 N?m 查《聯(lián)軸器設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》表5-64，可選用LB13輪胎式聯(lián)軸器。 主要參數(shù)：許用公稱轉(zhuǎn)矩：20000 N?m 軸孔直徑：Dmin=130mm，Dma