φ3200×3100格子型球磨机设计

第 1 页32003100 格子型球磨机设计摘要球磨机是选矿厂生产的关键设备之一。在矿山生产中,球磨机作为主要的生产设备，其运转率和效率常常决定了全厂的生产效率和指标，成为全厂生产的“ 咽喉”环节。球磨机是继破碎机之后，对矿石或其它物料继续进行粉碎，旨在获得工艺所要求的更细颗粒产品的机械设备。本文介绍了球磨机的基本理论，包括球磨机的工作原理、构造以及未来的发展趋势等。简单介绍了球磨机设计的一般过程。并以减少能耗为基础， 详细的阐述了 32003100 格子型球磨机传动系统中各个零部件的设计和计算。球磨机的传动部由大齿轮装置、小齿轮装置、齿轮罩，同步 电动机等部分 组成。在本次设计中除了继承传统的方案设计以外，还采用了一些当前世界上比较先进的设计方案，增强了传动性能，增加了磨机的寿命，使球磨机更加具有市场竞争力。关键词：球磨机；传动系统；设计第 2 页32003100 Check ball mill designAbstractThe ball mill is one of ore dressing plant production essential equipment. In the mine production, the ball mill took the main production equipment, its service factor and the efficiency had decided frequently the entire factory production efficiency and the target, become the entire factory production “the pharynx and larynx” the link. Ball mill is the machine that continues to crush and grind the ore and other materials, after the crusher working procedure ,in order to get finer products that correspond the technology prescribed.IN this thesis ,I introduced the basic theories of ball mill ,including the theory of its work ,structure and the trend of it is design in brief .In order to improve the skills of production ,in this thesis ,I expatiate the design and calculation of every work and part of32003100 stick in wet pattern ,belonging to drive system . the drive system concludes gearwheel part ,pinion part ,gear covers part ,synchronous electric motor and so on .During this design ,we not only inherit the traditional methods ,but use the advanced methods now days ,that develop the capability of the machine and prolong ,its service life to make the ball mill has the competition ability in market .Key words: ball mill; drive system; design第 3 页目 录1 绪论.11.1 选题背景及目的.11.2 国内外球磨机的发展状况及研究成果.11.3 课题的研究内容及方法.72 总体方案设计.82.1 磨矿机的主要类型.82.1.1 圆筒式磨矿机的类型.82.1.2 旋转筒式磨矿机的工作原理.102.2 总体思路的选择.112.3 主要部件概述.112.3.1 筒体部.112.3.2 给矿部.112.3.3 排矿部.122.3.4 轴承部.122.3.5 传动部.122.3.6 润滑系统.132.4 球磨机内粉磨介质的运动状态.133 球磨机主要参数的分析计算.153.1 球磨机筒体的一般尺寸.153.2 球磨机转速的计算.153.2.1 球磨机的临界转速153.2.2 球磨机的实际工作转速153.3 球磨机内球的脱离点轨迹计算.163.4 球的落点轨迹的计算.173.5 球的循环次数的计算.183.6 球磨机中介质充填率的计算.193.7 球磨机中装球量的计算.21第 4 页3.8 球磨机功率的计算.213.9 球磨机生产率的计算.233.10 球磨机工作时筒体的受力分析.233.11 筒体的强度计算.264 传动系统设计计算.294.1 主电机的选择及传动比的分配.294.1.1 电动机的选择294.1.2 传动比的分配294.2 传动装置的运动和动力参数的选择和计算.294.3 传动零件的设计计算.304.3.1 齿轮减速器的设计计算304.3.2 齿轮轴的设计计算354.3.3 滚动轴承的选择和寿命验算394.3.4 键联接的选择和验算404.3.5 两大齿圈处的螺栓的联接的选择404.3.6 齿轮减速器的润滑和密封424.4 齿轮罩的总体布局设计.425 球磨机的安装与试车.435.1 球磨机的安装简介.435.1.1 球磨机总体安装顺序概述435.1.2 大齿轮的安装435.1.3 小齿轮装置的安装435.1.4 联轴器、气动离合器、主电机和慢速装置的安装445.1.5 齿轮罩的安装445.2 球磨机的试车.445.2.1 无负荷试车.445.2.2 负荷试车45第 5 页6 球磨机的环保和经济性分析.47结束语.48致谢.49参考文献.50第 6 页1 绪 论1.1 选题背景及目的丰富多彩的大学生活即将结束，为了总结大学四年来所学的知识，学校组织我们做毕业设计，毕业设计是大学学习课程的综合，是对我们四年来所学知识的一次全面考察，是大学各门知识的一次综合运用。毕业设计需要我们充分运用大学所学的各门理论知识和毕业实习的生产实际知识去分析和解决生产问题，培养我们正确的设计思想和分析问题，解决问题的能力，并能综合反映我们的计算，绘图，查阅资料，熟悉标准和规范，了解国内外信息等基本技能。毕业设计也是为我们将来参加工作打下一个良好的基础。通过毕业设计，我们不仅能锻炼设计能力，而且也能开拓思维能力。在毕业设计开始，我们先进行了毕业实习，对鞍山钢铁集团东 鞍山烧结厂进行了参观实习。在实习的过程中，我们在现场师傅的讲解下，对球磨机有了大概的了解。球磨机也是现代矿山机械中一个非常重要的设备。我们的任务是通过所学的理论知识来设计球磨机。因为实际条件有限，我们的设计只是经过相关理论与经验公式的推导，来设计我们所选的球磨机,经过理论校核检验是否达到设计要求。1.2 国内外球磨机的发展状况及研究成果球磨机是选矿厂生产的关键设备之一。在矿山建设时期，球磨机的设备及基建投资约占选矿厂破磨设备总投资的 50%；在矿山生产期间，球磨机的能耗(电耗和材料)同样占全部破磨作业的 50%以上。同时，在矿山生产中,球磨机作为主要的生产设备，其运转率和效率常常决定了全厂(系列)的生产效率和指标，成为全厂生产的“咽喉”环节。因此，无论设计院在设计阶段对球磨机的选择还是矿山企业在生产阶段对球磨机的管理都十分重视。同时许多球磨机的设计研究单位和生产厂家也对球磨机进行了很多研究工作，取得了很大进展，出现了多方面的研究方向。因为球磨机处理能力和产物粒度对后续作业的效率和整体生产流程的技术经济指标影响显著，所以，有关球磨机的研究在国内外一直受到广泛关注和高度重视。近年来，随着矿山规模的扩大，在开采大规模、低品位矿床时如何缩短工厂流程配置、提高处理能力以减少基本投资和生产成本，一直是众多矿厂追求的目标，这就对各种磨第 7 页机规格的大型化发展趋势提出了迫切的要求，使其成为国内外研究的热点。球磨机传动方式的发展大致经过了三个时期：第一时期(或称第一代) 传统的球磨机。传统球磨机经历了相当漫长的历史时期，其基本结构特征是：在球磨机的筒体上安装有一个直径大于筒体直径的大齿轮，拖动电机的动力通过减速机减速后，通过与大齿轮啮合的小齿轮传递动力并再次减速的开放式周边齿轮传动方式，带动球磨机筒体运转进行磨矿作业，而机器的工作筒体是支承在两端的用巴氏合金制成的滑动轴承上。第二时期(或称第二代) 圆锥型球磨机。这类球磨机于 20 世纪 80 年代末出现,其基本结构特征是：其传动方式仍采用传统球磨机完全相同的开放式周边齿轮传动方式，不同之处是机器工作筒体支承在两端的滚动轴承上，该机还在出口端增加了一段锥体段。这种传动方式较传统球磨机具有了明显的节能效果。第三时期(或称第三代) 中心传动节能球磨机。这类球磨机由中南工业大学与衡阳冶金矿山机械厂合作于上世纪 90 年代初研制成功，并取得了国家专利(专利号912120258)。近些年推广应用很快，用户和生产厂家的发展都很快，已经实现了系列化生产。该机采用了多项新技术：一是取消了周边啮合的大、小齿轮对，将传统的开放式周边齿轮传动方式改为密闭式中心传动；二是在电动机与减速机的主动轴(高速轴)之间采用了液力偶合器来传递动力，使电机能够在无负荷的情况下实现“软起动” ；三是与圆锥型球磨机一样地采用了大型滚动轴承代替传统球磨机的巴氏合金滑动轴承。（如图 1 所示）第 8 页图 1 中心传动球磨机示意图1.电动机 2.液力偶合器 3.行星齿轮减速机 4.联轴器5.排料器 6.滚动轴承 7.球磨机筒体 8.滚动轴承 9.给料器与此同期的还有橡胶托辊式摩擦传动球磨机，该机由国外引进并于 1997 年在国内研发试用，至今推广应用的实际用户还不多。该机的基本结构如图 2 所示，它的结构类似于传统的圆筒型洗矿机，只是稍稍改变了传动方式。它采用高强度轮胎与筒体之间摩擦传动从而带动筒体转动，其支承方式从根本上还是采用滚动轴承，比较滑动轴承来说，肯定要节能一些，该机尚处于研究试验阶段。专家认为：由于传动的摩擦力有限，所以该机难以实现大型化。图 2 橡胶托辊式摩擦传动球磨机示意图第 9 页1.给料器 2.筒体 3.挡辊 4.高强度轮胎 5.轴承座 6.联轴器7.减速机 8.返（排）料螺旋管 9.矿浆槽 10.电动机传统球磨机的缺点是显而易见的：它采用开放式周边齿轮传动，在大、小齿轮副的啮合面上，由于安装的偏差、工作环境的粉尘、加工精度、润滑体系等原因，很难得到良好的润滑效果。于是造成的后果就是：大、小齿轮副的啮合面往往啮合不好、润滑不好、噪声大、能耗高；大、小齿轮的磨损严重，备件消耗成本高(一般大齿轮的作用寿命为 24 年,小齿轮的使用寿命仅几个月)。它的两端中空轴承座采用的是巴氏合金滑动轴承，而滑动摩擦阻力肯定远远大于滚动摩擦阻力；且滑动轴承采用稀油润滑,在起动的瞬间润滑油膜尚未形成(或者合金球面的油槽加工不好或堵塞),其滑动摩擦阻力就更大，更增大了起动阻力、运转阻力和负荷，甚至有时还出现“烧瓦”现象，既增加了电耗，也增大了对电网的冲击和影响。还有一个不容忽视的问题,因为它的大、小齿轮的啮合面往往也是采用稀油滴注的方式进行润滑，残油的处理问题一般都没有得到很好的解决，生产场所常常油污“横流” ，既严重污染环境也增加生产成本。圆锥球磨机在传统球磨机的基础上作了一些改进，这是基于大型轴承生产技术的发展而取得的成果。它采用了大型滚动轴承代替传统的滑动轴承由于滚动磨擦阻力明显小于滑动磨擦阻力，因此圆锥球磨机比传统球磨机具有明显的节能效果。但是，它仍然保留了传统的周边齿轮传动方式,由大、小齿轮的所带来的相关问题仍然继续存在。中心传动节能球磨机(如图 1 所示)之所以能够称为“第三代”球磨机，是因为它在上述的问题上都分别采取了相应的技术应对措施，于是它就具备了几方面的优点：(1)由于该机采用了与传统球磨机完全不同的闭式传动方式，它巧妙地将排料部与联轴器相结合，减速机的输出轴直接带动球磨机的筒体转动进一步改善了传统系统的润滑效果。避免了大、小齿轮在开放的大环境下难以保持良好润滑的情况彻底避免了与大、小齿轮相关联的一切问题。(2)与圆锥球磨机一样，它同样采用了大型滚动轴承代替传统的滑动轴承，轴承体采用润滑脂润滑，大大减少了磨擦阻力，且油耗极低、操作极为方便。因此它的节能效果十分显著，其电机功率较传统球磨机减少了 109%405%,油耗减少 80%以上。详细比较见表 1：第 10 页表 1 中心传动球磨机与传动球磨机电机配置功率对照表球磨机功率(mm)中心传动球磨机功率(kW)传统球磨机功率(kW)节能率(%)900900 11 15 40.59001800 15 22 31.8212001200 18.5 30 38.3312002400 37 55 32.7315001500 37 60 38.3315003000 75 95 21.0521002200 132 155 14.8421003000 185 210 11.90(3)任何事物都是一分为二的。正是由于它采用中心传动方式，当设备规格大型化时，其起动阻力矩和工作力矩都非常大，这时对联轴器材料的机械强度要求就非