【JX17-76】干式球磨机进料、回转装置设计（二维+论文）
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【JX17-76】干式球磨机进料、回转装置设计二维+论文
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【JX17-76】干式球磨机进料、回转装置设计（二维+论文）,JX17-76,【JX17-76】干式球磨机进料、回转装置设计二维+论文
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本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 ( (论论 文文) ) 毕业设计（论文）中文题目毕业设计（论文）中文题目（二号楷体（二号楷体_GB2312_GB2312 加粗居中）加粗居中） English Title（二号（二号 TimesTimes NewNew RomanRoman 字体加粗居中）字体加粗居中） 学 院 ： （楷体_GB2312 四号，下同）机械工程 学院 专业班级 ： 机械设计制造及其自动化 机械 041 学生姓名 ： 海州书院 学 号： 080811116 指导教师 ： 欧阳淮海（职称） 年 月 毕业设计（论文）中文摘要毕业设计（论文）中文摘要 干式球磨机进料、回转装置设计 摘 要：干式球磨机由于其可靠性高、适应性强、处理能力大等特点，是相关 行业中应用最广泛的磨矿设备，有着不可替代的作用。 本论文主要是针对干式球磨机在生产使用过程中出现的筒体开裂、强度不 足等问题，对球磨机的进料、回转部件及其主要部件进行设计计算。结合现有 的理论，经验公式进行重新设计。对回转部的主要零部件：筒体进行了较为详 细的计算。并根据它在不同载荷下的应力和变形，运用简支梁结构进行了筒体 强度的分析与计算。然后对传动装置进行了设计与计算，包括电机的选择以及 减速器传动方式的选择。并对本次采用的减速器箱体及其附件进行了介绍。 总之，本设计为对干式球磨机的更深入的研究提供了一定的基础，同时也为开 展该方面的工作提供了有效的分析途径和方法。为我以后的工作和学习打下了 坚实的基础。 关键词：球磨机；回转装置；进料 毕业设计（论文）外文摘要毕业设计（论文）外文摘要 Design of feeding and turning device for dry type ball mill Abstract: Mine mill because of its high reliability，adaptability，processing capacity，related industries，the most widely used in grinding equipment， has an irreplaceable role This thesis in the production process for the mine mill cylinder cracking，lack of strength issues such as ball mill cylinder，transmission components，and its main components，the design calculations. Combination of existing theoretical，empirical formula to be redesigned. Turning part of the main components:cylinder in a more detailed calculation.And in accordance with the stresses and deformations under different loads，the use of a simply supported beam structure analysis and calculation of the cylinder strength.Gear design and calculation，including the choice of motor selection and reducer drive way. And the reducer used the box and its annex were introduced. In short， the design for a more in-depth study of the mine mill a certain foundation，but also to carry out the work of the aspects of effective ways and means. Laid a solid foundation for my future work and learning. Keywords: Ball mill；Slewing gear；Feed 目 录 1 绪绪 论论4 1.1 粉磨研究的意义4 1.2 干式球磨机的发展及现状5 2 干式球磨机介绍干式球磨机介绍7 2.1 球磨机工作原理7 2.2 球磨机的主要部件8 3 球磨机进料装置设计球磨机进料装置设计15 3.1 进料形式分析 15 3.2 磨机进料口的设计 17 3.2.1 磨机进料口存在的问题.17 3.2.2 进料口设计.18 3.2.3 进料端材质的选择.19 4 球磨机回转部分设计球磨机回转部分设计21 4.1 筒体部分设计 21 4.1.1 筒体结构设计.21 4.1.2 磨门与人孔.22 4.1.3 筒体的基本要求和规定.23 4.1.4 筒体的计算.24 4.2 磨头设计 26 4.2.1 磨头的结构设计.26 4.2.2 中空轴的结构设计28 4.2.3 磨头计算29 4.3 衬板的选型设计.35 4.3.1 衬板的作用35 4.3.2 衬板的材料35 4.3.3 衬板安装36 总结总结37 致谢致谢38 参考文献参考文献39 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 5 页 共 32 页 1 绪论 1.1 粉磨研究的意义 干式球磨机广泛用于冶金、有色、建材、陶瓷、化工、化肥、电力、环保、 国防、食品等国民经济部门。由于其可靠性高、适应性强、处理能力大等特点， 是相关行业中应用最广泛的磨矿设备，有着不可替代的作用。 目前干式球磨机主要存在问题是如何确定磨机筒体的工作转速以及干式球 磨机的功率计算，磨介的填充率，筒体厚度确定问题等，这几个因素即相互独 立又相互影响。基于此毕业设计选择此题目，找出一套设计计算方法，用最少 的消耗来达到生产的需要。 现在正在服役的干式球磨机，特别是 90 年代前生产的干式球磨机，许多强 度不足，导致筒体焊缝开裂，挠度过大，影响使用；齿轮强度不足导致轮齿非 正常折断等。还有的因结构设计不合理，导致进出料衬套和端盖非正常磨损， 把合螺栓非正常损坏等。这些问题的产生和动力传动以及减速器齿轮和筒体齿 轮的结构设计、材料选择、强度计算有很大的关系，同时与轴的设计计算以及 附件的设计计算有关。因此在本次设计中选择对整个传动部分进行设计，希望 通过我的设计来改善球磨机的工作状态，延长其使用寿命。 在实际生产中，在破碎前选择干式球磨机，满足精细的技术要求，因为干 产量和球磨机的设计产量有较大差距的资源造成的浪费和投资收益率太低；如 果系统无法跟上，干式球磨机的能力是有限制的，不玩是无效的投资扩张导致 的能力，造成浪费。由于干式球磨机和强度不足，结构不合理，损失也很惊人， 如：小齿轮非正常断齿、裂纹、筒体和端盖衬板过度磨损和断裂螺栓、齿轮开 启，入口和出口的泄漏，这样的问题是由设备检修造成的，降低劳动效率，消 耗大量的人力和物力，重则造成设备的严重事故，设备报废造成了严重的经济 损失和人员伤亡。因此，有关单位都急于解决上述问题，以取得较好的经济效 益和社会效益。在此基础上我选择了球磨机的驱动部件和外壳设计作为毕业设 计题目，这样在设计过程中对原有的设计进行了改进，也为以后的工作和学习 打下了坚实的基础。 1.2 干式球磨机的发展及现状 从第一台干式球磨机出现到现在已经有一百多年了，一百多年来，为了提 高磨矿的效率，适应各种情况，人们对干式球磨机进行了多方面的研究，取得 了许多进步。特别是第二次世界大战以后国外在干式球磨机方面有了较大的发 展。液压技术、电子技术、计算机技术以及新材料、新工艺、新方法的发展为 干式球磨机的发展提供了强有力的支持。 在干式球磨机制造方面，1904 年世界上第一台以卵石作为介质的干式球磨 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 6 页 共 32 页 机应用于南非 Rand 金矿，1961 年，有人用 760200mm 的锥形干式球磨机对 重晶石进行了自磨实验，取得了良好的效果。1959 年，加拿大 D.Weston 设计 了干式自磨机获得了成功。此后，干式球磨机得到了快速的发展，并出现了现 代意义上的干式球磨机，其中由于球磨机由于具有可靠性高、适应性强、处理 能力大等特点，是现在各行各业中应用最广泛的磨机设备，有着不可替代的作 用。 干式球磨机经过多年的沉寂（19001960） ，最近几年，随着机械加工技术、 电气控制技术、液压技术的发展，以及许多新工艺、新材料的应用，干式球磨 机也取得了巨大的进步。例如，滚动轴承的应用，这是因为干式球磨机中空轴 直径较大（2.7 米干式球磨机中空轴直径在 1 米以上） ，干式球磨机的负荷和冲 击也很大，所以直到最近几年出现了大直径、高负荷、耐冲击的滚动轴承以后， 才开始应用于干式球磨机。 从国内外情况看干式球磨机的发展有以下几大趋势： 1.干式球磨机逐渐向大型化方向发展。 一些工业发达国家如美国、日本、德国、加拿大、前苏联等在上世纪六十 年代末期已经开始进入干式球磨机大型化时代，这些在美国、澳大利亚、加拿 大、前苏联等的矿山设备中得到充分的体现。如 1968 年加拿大塔斯马尼亚萨瓦 兹河选厂的自磨机直径已达 9754 毫米，功率达 5000 千瓦，在追求规模效益和 大型设备有点的驱动下，目前挪威 Hydralift Scanmec 公司为 Sydyarange 公司生 产的 6.59.65m 球磨机，功率达 8100KW，美卓矿机能够提供的最大规格球磨 机为直径 7.9311.4m，功率 15500KW，自磨机或半自磨机为直径 12.86.7m，功率 25000KW，棒磨机直径达 4.7m。干式球磨机还有继续大型 化的趋势。 2.干式球磨机逐渐向自动化、成套化方向发展。 配备机械手协助工人安装和更换衬许多大型干式球磨机；配备手动泵辅助 轴承的安装和维护人员；配备慢速驱动装置的安装和维护方便；配有声、光报 警装置和触摸屏实时监控干式球磨机现状。与以往的球磨机相比，它在自动化 和支持方面有了质的飞跃。 此外，随着互联网技术的普及，国外公司已经在客户服务售前服务的概念 有了质的变化，不仅使承诺产品的质量，和设备的选择，利用其强大的实验设 备为用户提供选择和实验。干式球磨机的设计软件的开发由干式球磨机横量优 化，磨削运动负荷计算软件，可以对计算机动画屏幕，干式球磨机功率预测， 考虑到所有的设计参数，如磨粒径分布、形状和衬其他因素的衬板材料的数量 和。 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 7 页 共 32 页 2 干式球磨机介绍 2.1 球磨机工作原理 球磨机具有一个水平放置的回转圆筒，管磨机的筒体用隔仓板分成 25 个 室，在各个室内装有一定形状和大小的研磨体。研磨体一般为钢球或钢段，在 棒磨机的粗磨仓研磨体内为钢棒。 当磨机旋转时，物料和研磨体混合在离心力和摩擦力的作用下，筒体内壁 被带到一定的高度，如图 18 所示，在一个自由落体重力的影响下，研磨体触底 落料打破材料。在旋转磨，研磨和滑动和滚动现象，使研磨体之间的摩擦材料， 磨料，由于进料端不断添加新的材料，磨削轴向推力的物质造成影响的下落， 流向出料端。 当磨机中的研磨体尺寸越大，装载量越少和磨机的回转速度越高时，则研 磨体被带起的高度越高，滑动和滚动现象越小，对物料的冲击作用就越大。反 之，研磨体被带起的高度越小，研磨体相互之间的滑动和滚动现象就显著，对 物料的研磨作用就较大。多室的管磨机，靠近入料端室，往往装入较大直径的 钢球，装载量较少，以利于击碎粒度较大的物料。在靠近出料端的室，往往装 入直径较小的钢球和钢段，装载量较大，以便细磨粒度较小的物料。 图 2-1 磨机磨碎物料的作用 另外，磨机筒体的转速，对粉碎作用和磨机产量影响也很大，如图 2-2 所 示。 当筒体转速过低时（图 2-2 a 图） ，筒体不能将研磨体带到一定的高度，冲击物 料的作用很小。反之，若筒体的转速过大（图 2-2 c 图） ，转速超过“临界转速” 时，研磨体在其惯性离心力的作用下贴附在筒体上，与筒体一起作圆周运动， 也根本起不到对物料的冲击作用。只要当筒体的转速适宜时（以“临界转速”的 60%70%） ，研磨体抛出后，才能获得最大的降落高度，对物料产生较大的冲 击效果，如图 2-2 b 图所示。 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 8 页 共 32 页 (a)(b)(c) 图 2-2 磨机转速对粉磨工作的影响 2.2 球磨机主要部件 （一）筒体 磨机筒体是用钢板卷制焊接而成的圆筒形薄壁壳体，筒体内装设有不同形 状的衬板和隔仓板，在筒体本身还开有人孔，以便检修和装填研磨体。筒体是 一种承受交变动载荷并处于低速而长期运转的构件，而且又是磨机的主体。因 此在设计中必须考虑它是不是更换零件，即要保证工作中安全可靠，长期使用。 在制造中的关键就是保证筒体的圆度和焊接质量。 筒体的设计原则有： 钢板材质的选择； 排列筒体钢板的原则； 对于直径比较大的球磨机筒体，在其中部如有环向焊缝，可按等强度理论， 把中部的钢板选的适当厚些，但筒体的内表面应保证光滑。 筒体上固定衬板和隔仓板的螺栓孔应根据衬板尺寸等距离开设，纵横成行， 以便于加工。 筒体上的人孔应开在各仓的中部位置，各仓的人孔还要沿筒体母线对称错 开，这样对调整仓板位置有较大的余度，对筒体强度也有好处，也便于装卸研 磨体。 人孔的规格。人孔也叫磨门，它的作用就是为了使筒体内的零件和人能自 由进出，便于检修，所以其尺寸不宜太小，但也不宜过大，若人孔开的过大， 对筒体的断面强度消弱严重。 （二）衬板 衬板是铺设在筒体内的一种保护筒体和起研磨作用的重要辅助部件。其对 材质要求较高，在粗磨仓中要靠研磨体的冲击作用，所以要求材料有足够抗冲 击的韧性，在受到冲击后，其表面能够冷作硬化，变得十分坚硬耐磨。在细磨 仓中主要靠研磨体的研磨作用，对衬板材质要求是坚硬而耐磨。 衬板表面形状不同对研磨体的牵制能力也不一样，可根据磨机特性和粉磨 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 9 页 共 32 页 物料粗细不同选择衬板的表面形状。衬板的主要类型如图： (a) (b) (c) (d) (e) (f) 图 2-4 衬板的主要类型 a.压条衬板 b.凸棱衬板 c.波形衬板 d.阶梯衬板 e.平衬板 f.波纹衬板 （三）磨头 磨头是磨机主要零件之一，它承受整个磨机的动载荷，在使用中要长期安 全可靠，所以设计应考虑为不更换件。 （四）隔仓板 磨机根据筒体长度与直径比值的不同，在筒体内用隔板仓分隔成不同数目 的仓室。一般是：L/D2.0 为单仓磨；L/D=2.03.0 为双仓磨；L/D3.0 为三 仓或四仓磨。 隔板仓的主要作用有： 分隔研磨体； 防止大颗粒物料窜向出料端； 控制物料的移动速度。 (五)磨机的出料装置 中心传动磨机的出料端，有以下三种结构形式。 如图 2-5 所示的中心传动中心卸料端。它的卸料篦子 1 用螺栓 5 与磨头 2 连结在一起，在卸料篦子与磨头之间有叶板 4，在叶板中间装有卸料锥 3。物料 由卸料篦子 1 的孔排出后，被叶板 4 带起。当物料被带到上部时，便由叶板上 滑下，经卸料锥 3 滑到轴颈内的截头漏斗 6 内，最后从中间接管 7 上的椭圆孔 落到控制筛 8 上。筛 8 用螺钉固定到中间接管 7 的法兰盘上，随法兰盘旋转。 9 为卸料罩子，物料成品由罩子底部卸出，落入运输机中，没有通过筛子的粗 粒物料，沿筛子滑下来从孔 10 卸出。 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 10 页 共 32 页 图 2-5 中心传动中心卸料装置 图 2-6 是一种中心传动边缘卸料的装置。在磨机端盖内表面和卸料篦板 3 之间，形成一个环行空间，在端盖壁上等距切割椭圆形孔 2，物料从此孔卸出， 落到外罩下部（图中外罩未画出） 。 图 2-6 中心传动边缘卸料装置 边缘传动磨机的卸料端（图 2-7） 。卸料篦子 1 和磨头 2 间有叶片 3，在篦 子的中部装有螺旋叶片 4，叶片 3 能将物料带起并撒在螺旋叶片 4 上。通过螺 旋叶片 4 和装在套筒 5 里的螺旋叶片 6 使物料顺畅地从轴颈中卸出。7 为漏斗， 用螺钉固定在轴颈的端面上，物料沿着漏斗落到控制筛 8 上，9 为机罩，10 为 通风管道与排风机和收尘系统相联结。 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 11 页 共 32 页 图 2-7 边缘传动磨机的卸料端 1卸料篦子；2磨头；3叶片；4螺旋叶片；5套筒； 6螺旋叶片；7漏斗；8控制筛；9机罩；10通风管道 （六）主轴承 主轴承是磨机的支承部件，磨机的全部重量和研磨体与物料的重量及离心 力等都由主轴承承受。 磨机是以空心轴支承于主轴承上的，由于物料是由空心轴内出入磨机，所 以空心轴的外径和主轴承轴瓦直径都比较大，管磨机的主轴承轴瓦内径为 6001400 毫米。磨机回转时各作用力的合力方向近似垂直向下，因此主轴承只 需要下轴瓦。 磨机主轴承采用滑动轴承结构（滑动轴承都设计成自位调心的）的有两大 类：一种是把自动调心的球面置于壳体之外如图 11；还有一种是把球面置于壳 体之内如图 2-8。 图 2-8 调心球面在壳体外的主轴承 1轴承上盖；2联结螺栓；3进水管；4主轴承瓦； 5冷却水管道；6轴承座；7冷却水管道；8出水管； 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 12 页 共 32 页 9油管；10螺栓；11密封圈；12排油管 13圆柱销 图 2-8 主轴承的轴瓦 4 支承在凹形球面的轴承面 6 上，轴瓦下面具有凸形 球面，而上部浇注轴承合金，轴承座和轴瓦的接触球面要精加工。这样磨机工 作时，可灵活地自动调位，可消除轴瓦局部过负荷的可能性。由于轴承上盖不 承受载荷，为了减轻制造工作量，减轻重量，它可采用钢板焊接的结构，用螺 栓 2 与瓦座刚性联结。为了防止轴瓦从轴承座内滑出，利用圆柱形销 13 稳定在 轴承座上。为了防止灰尘由轴瓦侧边和中空轴之间缝隙进入轴承内，并防止润 滑油流出，在轴瓦两侧用螺栓固定密封圈 11，每一个密封圈都由两半组成，用 毛毡 10 密封。当中空轴回转时，在环行槽内充满了润滑油则同样起密封作用。 润滑油沿着油管 9 进入轴承，油管一端封闭，下部壁上分布许多小孔，润滑油 通过这些小孔，沿着回转中空轴均匀分布。用过的油，由轴瓦下部接管 12 和与 其相连的集油管而流入循环油系统的过滤装置。 图 2-9 磨机主轴承球面瓦 6 支承在底座 1 上，球面瓦只有 120，由于中空 轴在球面瓦上接触面夹角小于 90缘故。轴承上盖以钢板焊接结构。为了防止 球面瓦从轴承座内滑出，用两个定位螺钉 7 和压板 8 是为了把中空轴上的油刮 下，防止流到外面，对环境卫生有利。 这两种主轴承比较起来：金属用量方面“外球面”的比较省；轴承密封， “外 球面”的比较优，因为轴承两侧的密封圈有可能随调心球面瓦一起自动调整，减 小缝隙。但这种“外球面”轴承储油量较少，有时需要另外的油池或油箱，使系 统复杂化。另外“外球面”的球瓦比较形大体重，则在机械加工和浇注轴承衬时 比较麻烦。 图 2-9 调心球面在壳体内的主轴承 1轴承座；2轴承上盖；3挂油器；4架板； 5挂油刷；6钨金瓦；7顶块；8挂油板 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 13 页 共 32 页 3 球磨机进料装置设计 3.1 进料形式分析 进料装置是给磨机供料的一个完整的系统，其对磨机产量影响很大。传统 的进料形式一般有三种： 1. 截头圆锥漏斗形式的进料端。如图 3-1 所示： 物料经铸铁加料溜子 1 加入磨机，溜子支撑在支座 8 上，物料从溜子进入 锥形漏斗 2，漏斗嵌入轴颈内腔。漏斗有较大的中心角，以保证加料充足，进 料漏斗的物料能迅速沿轴线向筒体内移动，钢环 5 起磨头衬板的作用，以保护 磨头不受物料和研磨体的冲刷磨损。肋板 4 起加强磨头钢度的作用，同时也是 环 5 的支架，钢环 5 以螺栓与磨头联结。采用这种结构形式，在设计截头圆锥 时，要使倾斜角大于物料的休止角。 图 3-1 截头圆锥漏斗进料端 1加料溜子；2锥形漏斗；3刮油板；4肋板； 5钢环；6轴瓦；7油圈；8支座；9密封垫 2. 利用螺旋叶片进料的进料端。 如图 3-2 所示，物料由进料口 1 进入装料接管 2 内，接管有钢板制成，内 装有螺旋叶 5 和隔板 6，接管用螺钉固定到空心轴径的端部，并随之一起旋转， 空心轴径内装有套筒 3，套筒的里面焊有螺旋叶片 4。当接管和套筒随磨机旋转 时，由进料口进入接管中的物料，在螺旋叶 5 的推动下进入隔板 6 中，并由隔 板带起流入套筒中，进入套筒中的物料在螺旋叶片 4 的作用下被推入磨体中。 在加料溜子和接管之间，装有毛毡密封圈 7 以防止漏料。 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 14 页 共 32 页 图 3-2 螺旋叶片进料端 3. 利用加料螺旋进料的进料端。 如图 3-3 所示的进料装置，只在一些原有的老式球磨机上还有使用，新型 磨机以不在采用。它的结构空心轴径中装有固定的套筒 1，由单独的传动机构 带动螺栓 2 在套筒中转动，物料由加料口 3 加入套筒中，在螺栓 2 的作用下， 将物料推入磨体中。 图 3-3 加料螺旋进料端 3.2 磨机进料口的设计 近几年随着新技术、新工艺的不断完善，球磨机的台时产量发生了较大的 变化，同规格的生料开路磨和闭路磨台时产量相差两倍以上。降低入磨物料粒 度，增强磨内通风，对提高磨机的产量、质量起到了很关键的作用。改善磨机 通风，许多工厂在这方面都作了较大的努力和探索。在磨头设置鼓风与增加磨 尾抽风相结合，收到了较好的效果，但相应增大了风机的能耗与磨尾收尘系统 的处理难度。因此最行之有效的一种方式就是改进进料口。 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 15 页 共 32 页 3.2.1 磨机进料口存在的问题 球磨机的台时产量很大程度受到进给率的影响，根据大量的参考数据显示， 其实影响磨机进给率和通风好坏的主要原因，是在磨机的进料口。现就老式系 列球磨机接料口为例分析，磨机制造厂家原基本设计配套制造为图 3-4 型式。 磨机体 出料中空螺旋 进料口 进料中空螺旋 有效通风面积 图 3-4 原进料口设计方式 通常设计中进料口通常水平安装，物料在料口底面形成 45的自然堆积， 使进料口的有效通风面积约为 0.065m ，相当于设计通风截面积的 13。当其 使用斗式秤配料与闭路循环负荷高的时候，进料口的通风面积被物料堵塞至基 本没有，物料在磨内仅靠压力流动。生料磨由于物料自身水份较大，物料在磨 内粉磨升温过程中，物料蒸发出来的水汽与微粉不能及时排出，在磨机前部形 成回旋气流，增加了磨内的过粉碎现象，并带来的缓冲作用，使钢球的冲击力 减弱，造成前筒体转角部分的微粉逐步粘结，形成磨机严重的糊磨现象。特别 是冬天这种现象普遍存在。水泥磨由于对产品的细度要求较高，物料需要在磨 内停留较长时间，由于磨机通风不良，使粉磨时产生的热量不能及时的排出， 磨内温度增高。温度增高使水泥微粉细颗粒表面带上电荷，在静电的作用下， 使颗粒与颗粒之间，颗粒与研磨体之间进行聚结，造成研磨体表面静电吸附细 粉包球现象，很大程度上削弱了研磨体的冲击研磨功能，使磨机的粉磨效率降 低，能耗增高。 3.2.2 进料口设计 由进料口出现的问题可以看出，进料口最主要的问题是下料溜子的问题， 由于直角下料会造成物料对进料口的堵塞现象，从而影响到进料口的通风。因 此现对进料口的改进主要将解决方法放在了下料溜子上。 改造方法是：将原来进料口的下料溜子取掉，改成如图 3-5 所示的圆筒型 倾角式的下料溜子，这样将中空螺旋500 净空间让出，使磨机在任何条件下都 保持 01963m 的通风面积，为磨机创造良好的通风条件。由于有一定的角度， 因此入料会在重力作用下顺畅进给，不会在进口造成堵塞现象，影响磨机正常 工作。冬天在进料管口导人一根200 的钢管进入放大体内，适时通人热风，降 低磨内温差，增加磨机冲击研磨功能，稳定物料在磨内流速，减少磨内水蒸汽 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 16 页 共 32 页 结露。另外，为了加强下料溜子的强度，增加其使用寿命，要在圆筒的下半边 加固衬板，以提高下料溜子的耐磨性并对进料口起到很好的保护作用。这项改 进从理论分析是可行的，实际操作也很简单，企业不须比以前增加投入。这项 技术对改善磨机的粉磨工况条件，降低能耗，促进企业技术进步有一定的积极 推动作用。 图 3-5 改进后的进料口下料溜子 3.2.3 进料端材质的选择 球磨机进料端随不象筒体部分磨损严重但也有磨损，它的损坏会导致停机， 所以为了保证磨机的正常运行要严格选取进料端的材质。 磨机进料端采用高铬铸铁制造。高铬铸铁按国家标准 GB82638抗磨白 口铸铁技术中的 KMTBCr20Mo2Cu1 制造，适用于承受较大冲击载荷。其中 化学成份是(%)：C 2.03.0，Si1.0，Mn 0.51.0，Cr 18.O22.0，Mo 1.52.5，Ni 01.5，Cu 0.81.2。在实际制造中，可根据矿山存在的湿磨腐蚀 磨损情况和衬板的厚度来确定各元素的增减量，以保证适应各工作状况条件的 使用性能。热加工工艺主要是：浇铸空冷正火(960980，保温 2h) 空冷回火(450，保温 2h)空冷。 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 17 页 共 32 页 4 球磨机回转装置设计 4.1 筒体部分设计 4.1.1 筒体结构设计 A筒体的结构形式 一般来说，气缸被设计为整体结构，因为整体结构相对较小的整体偏差。 且加工成本相对较低。 大尺寸圆筒往往受运输条件和制造能力的限制，必须设计成“分段”结构。 筒体之间通常采用带定位止动的法兰连接结构。另一种方法是筒节焊接筒节根 据工厂运输条件，然后准确地处理特殊焊接凹槽，连同全套专用焊接设备的焊 接制造厂在焊接领域运到现场，并消除焊接应力。这样，只需在区域内焊接几 个圆柱体，否则是不经济的。 B筒体与端盖的联接形式 有三种方法连接的枪管和端盖的磨头： 外部连接法兰连接 在米尔斯之前的尺寸大，外法兰与端盖气缸结构连接的广泛应用，其磨头 装配更方便，但形状大直径圆筒，切削表面和材料消耗比较大。 内接法兰连接 内成型法兰接头广泛应用于大中型磨削米尔斯。其特点是原材料利用率高， 结构设计合理。 无法兰连接 实际上，非法兰连接是将气缸的直接焊接和磨头的端盖成一体，焊接接头 为对接焊接结构。从端盖结构的发展趋势，无凸缘对接焊连接形式，适用于各 种规格和各种型号的研磨体，因为它具有结构合理、制造简单、使用可靠等特 点。 本磨机选用的是内接法兰联接。 4.1.2 磨门与人孔 磨门设置为关闭人孔，要求装卸方便、固定牢固。 人孔的主要作用是检查和更换，在磨各种磨损的部件，装卸研磨体，并在 磨试样的材料。 1.磨门 铣门“内”和“外盖式”两种结构型式。 A.类型研磨门。 升降式磨门有两种形式：一种是门和门衬板磨成一体，这种结构仅适用于 耐磨材料具有高韧性，因为形状大而复杂，易断裂的脆性材料。 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 18 页 共 32 页 另一种结构是将研磨门与研磨门衬分开。门衬螺栓固定在由钢或铸钢制成 的研磨门上，然后将框架固定在气缸上。 外盖式研磨门 外盖式研磨门的突出优点是研磨门衬板与气缸衬板完全相同。 该轧机是由外盖式研磨门。 2.人孔 轧机人孔门。 带加强板和无加强板点的升降式打磨门人孔。 外盖式研磨门的人孔 外圆门的人孔架必须有固定的研磨门。人孔框架也作为加强板，铆接与汽 缸铆接。孔的尺寸、人孔、倒角孔的表面粗糙度和孔的四角半径，基本要求和 同类型的铣门人孔。 4.1.3 筒体的基本要求和规定 A.钢板材质和厚度的选择 筒体属于不需要更换的部件，操作安全可靠，长期连续使用。因此，所需 的金属材料的强度，使气缸更高，可塑性更好，它应该有一定的抗冲击性。气 缸是由钢板制成，并要求良好的可焊性。因此，所用材料制成的圆柱体是 Q235 的普通结构钢板，其强度、塑性和焊接性均能满足这些要求。钢板厚度采用 40mm。 B.筒体的有效内径和有效长度,由5 a.筒体的有效内径 （4-1） 0 2 p DD 式中:筒体的规格直径，m；D 筒体的有效直径，m； 0 D 衬板平均厚度，m；一般取=0.05m。 p p 代入公式（4-1） m 0 2.42 0.05D 0 2.3D b.筒体的有效长度 （4-2） 0123 LL 式中: 筒体的规定长度，m；L 筒体的有效长度，m； 0 L 、分别为隔仓板、端盖衬板、扬料装置的厚度,m；取 1 2 3 0.32m。 代入公式(4-2) 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 19 页 共 32 页 m 0 100.32L 0 9.68L C.筒体钢板的排列原则 a.充分利用钢板的规格尺寸和卷板机的最大能力，使筒体的焊缝总长达到 最短为原则来排列钢板，厚钢板与薄钢板对接焊的过渡斜率不大于 1：10 为宜。 当筒体纵、环焊缝在排列中发生矛盾时，应以减少纵焊缝为主来处理，这是基 于焊接应力场的矢向都平行于筒体素线，避免形成应力叠加来考虑的。筒体段 节间的纵向焊缝，应按 100mm 的整倍数错开，这是基于筒体上的衬板螺栓孔 的周向节距是按 100mm 考虑的，这样可使各段节筒体上的螺栓孔，得到距焊 缝最大的距离。 b.焊缝距各种孔边的最小距离 焊缝不许通过筒体上的任何开孔。焊缝坡口边至孔边的最小距离为筒体厚 度的 2 倍且不小于 75mm 为宜。当焊缝必须通过人孔加强板下面时，该焊缝必 须全长磨平，磨平表面的粗糙度不应低于钢板表面的相应值。 4.1.4 筒体计算 1、各轴转速 n 各轴标号如图 1 740 /min m nnr 1 2 1 740 217.6 /min 3.4 n nr i 2 3 2 217.6 29.69 / min29.7 / min 7.86 n nrr i 2、各轴功率 球磨机是专用机械，应用电机的输入功率来计算各轴的输入功率，电机的 额定功率为 75kw，电动机的效率为，所以电动机的输出功率为 0 0.925 69.375kw 各轴的输入功率为： 101 68.68 ed PPkW 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 20 页 共 32 页 2123 65.95PPkW 324567 61.43PPkW 3、各轴输入转矩 0 0 1 9550895.3 . ed P TN m n 1 1 1 68.68 95509550886.4 740 P TN m n 2 2 2 65.95 955095502894.4 217.6 P TN m n 3 3 3 61.43 9550955021178.9 29.7 P TN m n 将以上结果，整理列入下表 项 目电动机轴轴 1轴 2轴 3 转速（r/min）740740217.629.7 功率（kW）69.37568.6865.9561.43 转矩（Nm）895.3886.42894.421178. 9 传动比13.47.86 效率0.990.960.93 4.2 磨头设计 4.2.1 磨头结构设计 磨头是气缸端盖和空心轴的总称。它的研磨体和磨体运行动态载荷、交变 应力的作用下连续运行，是机体最薄弱的部分，也是最难控制的机械制造质量， 长期使用安全可靠，所以在设计时应考虑不更换零件 磨头有两种结构形式：一种是端盖和空心轴整体铸造，结构简单，安装方 便，适用于中小型磨床。用于轧钢机，直径较大的铸造缺陷，因为头部端盖平 面面积大而薄，更通过浇铸，冷却收缩不均匀，使空心轴的过渡面和端盖有较 大的应力和组织疏松，这种缺陷有时在切削过程在一定程度上会被发现，造成 不必要的浪费返工，有时在隐藏状态的缺陷，无法找到，因为磨机操作的部分， 在交变应力下，有较大的应力，断裂原因在运行一段时间后，然后造成的损失 甚至更多；另一是头罩和空心轴被分为两部分组合一起，端盖和中空轴铸造、 装配、加工用螺栓连在一起，铸造缺陷是可以避免的结。它可以解决一些问题， 但在原材料和加工工作量的消耗，增加安装工作量；端盖采用钢板焊接结构， 本实用新型具有加工零件简单、加工过程和加工面少，原料消耗少，端盖的质 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 21 页 共 32 页 量可以保证。没有铸造缺陷。端盖与缸体焊接在一起，连接牢固，节省了劳动， 避免了更高要求的螺栓或铆钉连接。空心轴为铸件和端盖，止动圈与螺栓定位， 构成磨头整体。 焊接端盖，其钢板厚度一般为筒体钢板厚度的 1.52.5 倍，且焊接端盖的 焊缝不宜与筒体焊缝重合，也要避免与筒体上衬板螺栓孔重合。从“等强度”观 点出发，端盖也应设置中部增强板，其厚度在满足强度和结构需要的原则下， 尽量使端盖钢板厚度减小。端盖与中心轴对心配合止口，一般设在端盖增强板 上，即用中心轴法兰外圆对心定位，此种多用于大型磨机。 筒体两端的法兰止口圆与磨头要同心，端盖与筒体结合面要精加工，两端 法兰止口要彼此平行，并与筒体纵向中心线垂直。磨头和法兰螺栓孔要精确重 合，并有不少于 15%的绞孔螺栓起定位作用。螺栓要用一种牌号的钢制造，螺 栓要均匀拧紧，若达不到上述要求，则在磨机运转中可能发生螺栓断裂，引起 停车事故。 一般大中型磨机中空轴多采用 ZG270500，而小型磨机因受力较小，考 虑到成本和取材容易，一般采用铸铁或球墨铸铁。 本磨机选用的是钢板焊接端盖，中空轴与端盖止口圆用螺栓连接。 4.2.2 中空轴的结构设计 参考文献5，中空轴的结构和相关尺寸如图 4-2 所示： d0 中空轴轴颈部位的直径，根据磨筒体内研磨体的最大装载量来确定必 须满足研磨体不能进入中空轴的要求。一般水泥磨 = 0.300.36，取 d0 = （0.40.5）D (筒体规格尺寸)； 已知 D = 2400mm ，则mm ,取 d0 = 1100 mm 。 0 9601200d b0 中空轴轴颈宽，根据支座反力 R、主轴瓦的许用压力p和轴瓦包角 通过计算确定： mm （4-23） 00 0 0.2220 sin 2 A R bd P d 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 22 页 共 32 页 r 图 4-2 中空轴的结构及相关尺寸 式中 ， 一般多取 120，0.2d0是为了保持主轴瓦有必要的 2.5PMPa 稳定性和油膜的形成。 取进料中空轴=345mm，出料中空轴mm，初定中空轴内径 0 b 进0 320b 出 =925mm 2 d d1 = d0+34cm,d1 中空轴的轴肩直径,取 d1 = 1130 mm 。 r =(0.050.10)d0 ,r 轴根圆角半径,取 r = 100mm 。 当 =90时，+1.01.5cm tz LLr Lt 由主轴承中心至法兰端面的距离，取 Lt = 408 mm 。 ，则 0 1.51.7 f dd:16501870 f dmm: 法兰外径,取=1700mm。 f d f d hf 法兰厚度，一般不应小于端盖法兰部位的厚度，hf 70 mm 。 db 螺栓孔直径，由螺栓直径决定，应使 db0.7hf ,db = 36 mm ，则=15561613.6mm;(2.44) tfb ddd t d 取 dt = 1600mm ,df 螺栓分布圆直径。 4.2.3 磨头计算 参考文献5，磨头的结构形式和尺寸如图 4-3 所示 支座反力N,筒体转速 n=20r/min,传动需用功率, 5 7.42 10 A R 442 s NkW 支承中心至法兰端面的距离mm.408 t L 筒体材料为 Q235，当钢板厚度为 1640mm 时，其， 8 4.5 10 b N m 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 23 页 共 32 页 ，=0.28。端盖材料应与筒体相同。 8 2.25 10 s N m 11 2 10/EN m 端盖外径 D=2400mm,补强板外径=1930mm,端盖法兰直径 d=1700mm, k d 端盖钢板厚度 h=40mm,补强板厚度=35mm. k h A端盖的计算 a.系数 k 的计算: ,. 0 2400 1.24 1930 k D k d 2400 1.41 1700 D k d 1 1930 1.14 1700 k d k d b. 端盖轴线转角的计算: （4-24） 222 000 32 0 3 11 ln1 1 t kkk RL Ehk 代入公式（4-24） 0.0038,此值为满载运转时的全转角。 4 0.68 10 rad c.端盖外径 D 处的应力计算: (4-25) 2 0 22 0 61 1 wAt k R L h D k 代入公式(4-25) w 7 3.79 10 Pa 87 0.10.1 4.7 104.7 10 b Pa 图 4-3 磨头的结构形式及相关尺寸 w d.端盖内径 d 处的应力计算: (4- 2 2 2 61 1 nAt k k R L hhd k 26) 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 24 页 共 32 页 代入公式(4-26) 7 2 10 n Pa 此处是法兰止口,应考虑 1.5 倍的应力集中系数,即1.5 n 7 3 10 Pa . 7 4.7 10 b Pa e.补强板外径处的应力 k d （4-27） 2 1 22 1 61 1 kAt k k R L h dk 代入公式（4-27） 7 2.44 10 k Pa 此处是补强板与端盖的过渡交接部位，周边的焊缝应考虑 1.5 倍的应力集 中系数，即 1.5。 777 1.5 2.44 103.66 104.7 10 k PaPa B中空轴计算 参考文献11，中空轴材料是 ZG270,其 -1= 270 Mpa. a.中空轴所受的弯矩 MW MW = RA （Nm） （4-28） t l 式中: RA 进料端主轴承处的支点反力,N； 主轴承中心线到轴颈由小到大过渡区的长度,m 。 t l 代入公式（4-28） Nm 5 3.83 10 w M b.中空轴的当量弯矩 M （4-29） 2 2 wk MMM 式中: 折合系数,一般取 0.50.6. （4-30）9559 k N M n 式中: N球磨机所需要的功率,KW; n筒体转速,r/min。 代入公式（4-30） 5 2.11 10 k MN m 代入公式（4-29） 5 3.94 10MN m c.中空轴环状断面模数 W 为： （4-31） 44 12 1 22 4 2 dd W d 式中：d1 中空轴外径，m； d2中空轴内径，m。 代入公式（4-31）得 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 25 页 共 32 页 =0.036 44 1.130.925 22 1.13 4 2 W 3 m d.中空轴所受弯曲应力 = （4-32） KM W 代入公式（4-32） =24.6MPa 5 2.25 3.94 10 0.036 式中：K应力集中系数，可查表（4-1） 。 表表 4-1 应力集中系数应力集中系数 r/ d10.3 0.2 0.1 0.05 K 1.5 2.0 2.25 3.0 注：表中 r 为交接面处的过渡圆半径（m） 。 r/ d1 = 95/1130 0.1 取 K=2.25 e.验算中空轴的弯曲强度 =-1/n （4-33） 式中: 中空轴的许用弯曲应力，Pa; -1 中空轴材料的疲劳极限， Pa; n 安全系数，一般取 5-8。取 n=8。 代入公式（4-33） ,故材料足够. 32.75MPa C法兰联接螺栓的计算 螺栓规格为 M36130，材料为 Q235，其，许用应力 8 2.25 10 s Pa ，许用剪切应力= 77 (0.080.1)2 102.25 10 s t Pa 0.1 s 。 7 2.25 10 Pa a.抗拉强度计算 （4-34） 2222 00 14.6 22 ftAt t ttfttft ddR L F nddndd 式中: 法兰外径，=1700mm； f d f d 外圈螺栓分布圆直径，=1600mm； t d t d 内圈螺栓分布圆直径，=1470mm； 0t d 0t d 外圈分布的螺栓数量，=28； t n t n 淮海工学院二*届本科毕业设计（论文） 第 26 页 共 32 页 内圈分布的螺栓数量，=14； 0t n 0t n 螺栓的有效截面积，=10.17。 t F t F 2 cm 代入公式（4-34） 7 2.16 10 t t Pa b.抗剪接
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