ф2.7×3.6m球磨机设计——毕业设计

学校代码11517学号201150616201HENANINSTITUTEOFENGINEERING毕业设计题目2736M球磨机设计学生姓名专业班级机制1122学号系（部）机械工程学院指导教师职称完成时间2013年6月10日河南工程学院论文版权使用授权书本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名年月日河南工程学院毕业设计原创性声明本人郑重声明所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。论文作者签名年月日河南工程学院毕业设计任务书题目2736M球磨机设计专业机械设计制造及其自动化学号姓名主要内容及要求1了解课题的发展前沿及应用，分析和掌握设备的工作原理、特点等；2审阅资料，选取几种典型球磨机粉磨系统对比研究提出初步设计方案，最终确定并绘制草图，进行多方案（至少两个）论证、比较，写出论证报告，确定最终方案；3完成球磨机回转部分，传动部分系统设计以及支撑部分设计，并进行分析论证；4设计计算（工作参数、结构参数、主要零件的强度计算与较核），确定各部分具体尺寸，及相关工艺数据；5详细设计、根据设计计算尺寸绘制球磨机装配图，部分零件图，绘图总量不少于5张及0号图一张；6撰写设计说明书；主要参考资料1汪澜水泥工程师手册中国建材工业出版社1997年12月2朱昆泉建材机械工程手册M武汉武汉理工大学出版社，20003许林发建筑材料机械设计M第一版武汉武汉工业大学出版社，19974吴宗泽机械结构设计M第一版北京机械工业出版社，19885江旭昌管磨机M北京中国建材工业出版社，1992126孙长泉选矿厂工艺设备安装与维修北京冶金工业出版社，201057王继杰球磨机的研究进展及实用技术综述咸阳陶瓷设计研究院咸阳712000完成期限指导教师签名专业负责人签名年月日2736M球磨机设计1目录摘要IABSTRACTII1球磨机概述111绪论112球磨机的分类及工作特点2121球磨机的种类2122球磨机的工作特点3123球磨机粉磨系统3124球磨机的优缺点313球磨机的主要构造4131球磨机的结构特点4132球磨机的主要部件514球磨机的安装与试车10141球磨机的安装10142球磨机的试车112球磨机的总体设计1321球磨机的工作原理1322球磨机的主要参数计算14221球磨机的技术条件和工艺技术指标14222球磨机的临界转速14223球磨机的理论适宜转速15224转速比15225球磨机的实际工作转速15226球磨机的功率16227球磨机的生产能力1723球磨机回转部分的设计17231筒体的结构设计172736M球磨机设计2232磨门与人孔18233滚筒的基本要求和规定19234筒体的计算20235磨头的结构设计22236中空轴的结构设计23237传动齿轮的结构设计2424衬板的选型设计36241衬板的作用36242衬板的材料37243衬板的种类3725研磨体的确定38251装球量38251装球的大小及级配393结束语40致谢41参考文献42附录432736M球磨机设计I2736M球磨机设计摘要球磨机是矿料磨碎作业的主要设备，在有色、黑色、化工、核工业、及建材的矿物选矿和加工中占有重要地位，在煤炭及电力等部门中被广泛应用。球磨机在工业上应用及发展中经历了如此长的时间而未被淘汰的这个事实就说明它从结构到工作原理基本上是可靠及合理的，性能也是比较好的，虽然它也有些缺点，但要将它从矿料粉碎中淘汰出去是相当困难的，换句话说，球磨机在今后相当长的时期内仍将是矿料磨碎作业的主要设备，对它的设计过程进行理论上的研究仍是十分有价值的。球磨机的能量利用率很低，这和物料在磨内分布情况有极大的关系。越靠近筒体的外层运动轨迹，研磨作用越大。关键词球磨机；磨碎；运动轨迹2736M球磨机设计II2736MBALLMILLDESIGNABSTRACTBALLMILLISTHEMAINEQUIPMENTFORMINERALAGGREGATEGROUNDOPERATIONS,OCCUPIESANIMPORTANTPOSITIONINTHEMINERALBENEFICIATIONANDPROCESSINGOFFERROUSMETALS,FERROUS,CHEMICAL,NUCLEARINDUSTRY,ANDBUILDINGMATERIALS,ITISWIDELYUSEDINTHECOALANDELECTRICITYSECTORSBALLMILLINTHEINDUSTRIALAPPLICATIONANDDEVELOPMENTHASGONETHROUGHSUCHALONGTIMEISNOTOUTOFTHEFACTTHATITSHOWSITFROMTHESTRUCTURETOTHEWORKINGPRINCIPLEISBASICALLYRELIABLEANDREASONABLE,PERFORMANCEISRELATIVELYGOODALTHOUGHITISALSOSOMEDRAWBACKSBUTTOSMASHITFROMTHEMINERALAGGREGATEISQUITEDIFFICULTTOGOOUTINTHEELIMINATIONOF,INOTHERWORDS,BALLMILLFORQUITEALONGPERIODOFTIMEWILLCONTINUETOBEMILLEDMINERALAGGREGATEOPERATIONOFTHEMAINEQUIPMENT,ITSTHEORETICALSTUDYDESIGNPROCESSISSTILLVERYVALUABLEBALLOFENERGYUTILIZATIONISLOW,THISISTHEDISTRIBUTIONOFTHEMATERIALINTHEMILLHAVEAGREATRELATIONSHIPCLOSERTOTHEOUTERCYLINDERTRAJECTORY,THEGREATERTHEABRASIVEKEYWORDSBALLMILLGRINDINGTRAJECTORY2736M球磨机设计11球磨机概述11绪论球磨机出现比较早，而且应用也很广泛，在磨矿作业中有很独特的优点，所以球磨机一直随着社会的发展进行着不断的改进1。虽然其工作效率比较低，但是工作原理稳定可靠，性能也比较好。因此，对它的设计理论进行研究仍是十分有价值的。矿石产品的生产中，球磨机主要用来对矿石进行磨碎和制沙作业，使矿料达到使用的要求，在水泥制造厂，球磨机的用来对物料进行细磨作业，用以提高物料的混合度，使其混合更加均匀，提高物料的化学反应速度，增进产品的性能，在火电厂，球磨机可以用来对大煤块进行粗磨，粗磨后的煤块可以进行充分的燃烧，这样就提高了煤的燃烧率，也提高了发电厂的经济效益。在建筑行业中，还没有一种机械设备能代替球磨机的作用，所以球磨机的不断改进就成为了其存在的必要条件。在磨矿作业中，由于涉及到的参数比较多，想要对其进行细致的研究十分困难。从球磨机出现到现在，有很多工作人员对其进行了理论上的研究和改进，也取得了一定的突破，但是这还远远不够，要想让球磨机达到理想的运行状态，还有许多要改进的地方。对球磨机整体而言，有个很大的问题就是其工作效率比较低，其次是研磨体的合理级配也很难达到理论的设计要求，工作效率低是因为机械设备比较大，比较重，耗能大。而研磨体研究起来是十分困难的，因为研磨体的运动受到很多因素的影响，难以细致的确定其运动轨迹，这也是很重要的一个方面。过去对球磨机理论的研究都是把研磨体的运动状态作为主要因素，其实这还远远不够，要综合考虑多方面的因素才行，要想达到理想的磨碎效果，就要先从理论上入手，综合考虑研磨体和矿料的运动的状态，还要把产品的破碎特性联系起来，这样才能达到比较合理的效果。近年来，国内外的研究者们开始注意钢球的磨矿行为。无论钢球作什么运动，只有钢球与矿料相接触才有可能产生破碎行为。国外有人提出，应研究钢2736M球磨机设计2球在磨机中的破碎概率问题。由于在球磨机的运转过程中，研磨体是在下落的状态的下进行对物料破碎的，所以此破碎过程也是随机的，如果想人为地对其控制很难做到。所以只能用统计学的方法对其进行研究，这样也会造成对现实情况的估计不足，会有一定的误差。对球磨机球磨介质的深入研究是为了提高球磨机的生产效率，在此基础上还应该对球磨机的整体设计进行把握。本课题属于自选课题，课题为2736M球磨机，本人主要承担2736M球磨机的总体设计。技术性能生产能力达到105130T/H。技术要求机械设计应保证其功能良好、使用可靠、维护方便；零件的设计要严格按照机械设计手册上的要求，在保证其性能的条件下，尽可能提高其经济效益，同时，还要保证零件能进行合理的装配。在宏观上把握好设计的主要设计参数。使球磨机的整体设计合乎其使用过程。通过球磨机的整体设计来提高自己的设计能力，巩固自己的专业知识。12球磨机的分类及工作特点121球磨机的种类球磨机按照筒体的形状可以分为圆筒形和圆锥形两种。目前国内已不再制造圆锥型球磨机，所以实际上只有一种圆筒形的。但是其中包括短筒型和管型。这两种球磨机的区别就在于筒体直径与筒体长度的比值，筒体直径与筒体长度之比小于1，就属于短筒型，这个比值大于2，就属于长筒型。按照出料方式可以分成三大类溢流型球磨机，成品矿料从中空轴中排出；格子型球磨机，成品矿料先从格子中排出，再从中空轴排出；周边型球磨机，矿石产品通过排矿端筒体周边的空隙排出。以上三种是按排矿方式进行分类的2。按照筒体的传动方式可以分为边缘传动、中心传动和摩擦传动，其中边缘齿轮齿传动的方式最多，中心传动多用于管型球磨机。按照筒体的支持方式可以分为托滚支持和轴承支撑，其中轴承支撑多用于筒体较短的球磨机。以上是球磨机分类的主要类型，当然也不排除有其他的分类方式。2736M球磨机设计3122球磨机的工作特点在矿建和化工方面，都需要将物料进行破碎后才能使用，例如对一些铁矿石的提炼，要先将铁矿石进行破碎、细磨，从中提取纯度比较高的铁。但是球磨机的生产效率比较低，耗能大的缺点制约了经济效益的提高，在进行细磨作业时，由于怕产生过大的粉尘而对人体造成伤害，所以大部分的细磨作业都是在加水的情况下进行作业的，这就又多了一道工序，拍出来的矿浆还要进行干燥处理才能使用。另外，球磨机在磨矿作业时，矿料对筒体内部的衬板消耗也很大，因此，筒体内不衬板还要及时更换，否则会严重降低球磨机的生产效率，这都是球磨机作业时需要注意的。还有就是，磨头部分是球磨机最薄弱的环节，随着球磨机的连续运转，轴承的发热现象越来越明显，要及时更换润滑油。在合理的情况下选择好工艺流程会大大提高球磨机的生产效率。123球磨机粉磨系统图11开流和圈流系统球磨机粉磨系统有开流和圈流两种。如上图所示。对开流系统来说，物料经过球磨机粉碎后直接成为成品聊，没有反料装置；对圈流系统来说，经过粉碎后还要将比较大的矿石在送回球磨机再次粉碎，增加了反料装置。开流系统的优点是设备少，投资少，操作简单，工艺流程少。但是物料必须达到一定的细度要求才能出磨。因此，产品可能会出现过粉磨现象。从而降低粉末的效率。圈流系统的优点是可以及时排除细粉，减少过粉磨现象，提高球磨机的产量和生产效率，使矿石成品的粒度均匀3。124球磨机的优缺点2736M球磨机设计4由于球磨机有许多优点，得到了广泛的应用，它的主要优缺点如下1241优点应用广泛，生产能力大。粉碎比与一般的矿石破碎机相比起来，球磨机的粉碎比很大。在球磨机作业时，同时可进行多种工艺流程。设备本身操作可靠，能够长时间连续运转。维护管理简单易进行。有很好的密封装置，防止粉尘飞扬。1242缺点体积笨重，有些大型球磨机达到几百吨，使投资大大增加。筒体的转速较低，一般要陪有减速器。工作时噪声大工作效率低，其中大部分的电能都转化成热量。研磨体和衬板的消耗量大，粉磨每吨水泥要消耗钢材1KG左右。13球磨机的主要构造图12球磨机主要构造1进料装置2主轴承3筒体4磨门5隔仓板6衬板7卸料装置8传动装置2736M球磨机设计5131球磨机的结构特点图13（A）中心传动磨机图13（B）边缘传动磨机图13中心传动和边缘传动球磨机图13中A、B分别是中心传动中心卸料和边缘传动中心卸料球磨机的构造图，这两种球磨机除传动装置外，其他部分的构造基本相同4。主轴承采用了大直径双列调心棍子轴承，代替原来的滑动轴承，减少了摩擦，降低耗能，磨机容易启动。保留了普通磨机的端盖结构形式，大口径进出料口，处理量大。给料器分为联合给料器和鼓形给料器两种，结构简单，分体安装。球磨机运行状态好，不容易出现事故132球磨机的主要部件2736M球磨机设计6图14球磨机主要部件1筒体2、3端盖4主轴承5衬板6小齿轮7大齿圈8给料器9锥形衬套10轴承衬板11检修孔1321筒体筒体由一定厚度的钢板分段卷成，然后焊接链接在一起，物料在筒体内被粉碎。材料筒体除承受衬板、隔板仓、研磨体和物料的重量外，工作时还受到研磨体的冲击，运转起来会产生巨大的转矩，所以在筒体上产生的是交变应力。由于筒体本身就比较重，当放入物料和研磨体时，载荷又会大大增加，所以按照机械设计手册上的要求，对钢板的厚度有一定的范围要求，体积大的磨机厚度更厚一些，对钢板的性能有较高的要求。筒体是由钢板焊接拼合而成的，又要求其可焊性好。轴向热变形球磨机运转时发热现象比较严重，会产生热胀冷缩的现象，筒体的长度也会发生变化。因此，在设计、安装、与维护时均须考虑筒体这一特点。磨门筒体上的每一个仓都开设一个磨门（又称入口）。设置磨门是为了便于安装或更换衬板、隔仓板，装填或倒出研磨体，以及人员进入磨内检修。端盖筒体两端有端盖。端盖是球磨机不可缺少的部件。一种是采用焊接的形式，端盖和筒体焊接在一块，这中方法简单可靠，减少了工艺流程，同时还可以节约材料，应用比较广。第二种是先把端盖铸造出来，然后进行加工。在筒体上提前开出螺栓空，把加工好的端盖用螺栓连接在一起。2736M球磨机设计71322支持装置球磨机的主要支持装置有两类，主轴承和滑履轴承。滑动轴承有两大结构一种是球面放在外面的，如图15；一种球面放在壳体里面的，如图16。图15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承座；7冷却水管道；8出水管；9油管；10螺栓；11密封圈；12排油管13圆柱销图15所示轴承的轴瓦支撑在轴承面上，并且轴瓦下面有球面，而上面用轴承合金浇筑，这两个接触面都要精细加工。当球磨机工作时，可自动调位，同时消除轴瓦局部过负荷的可能性。为了防止轴瓦从轴承座内滑出，可以利用圆柱销稳定在轴承座上面。由于球磨机的工作环境粉尘很大，要对轴承进行防尘处理，所以要加上防尘装置。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。润滑油会通过小孔均匀地轴承进行润滑。用过的油，由轴瓦下部接排油管而流入循环油系统的过滤装置。图16球磨机主轴承球面瓦支承在底座上，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。还有一种情况需要考虑，球磨很有可能会滑出来，所以要有对其固定的装置。比较这两种轴承在轴承密封和材料节省方面，“外球面”优点很明显5，因为轴承两侧的密封圈可以自动调整，减小两者之间的缝隙。但这种结构的轴承储油量明显减少，所以需要另外的油池或油箱，系统比较复杂。这种结构的轴瓦外形比较大，比较重，在机械加工时也比较麻烦。2736M球磨机设计8图16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1323球磨机传动系统它可以分为中心传动和边缘传动两种，由大齿轮圈、小齿轮、传动轴和弹性联轴器等组成。边缘传动与中心传动相比，边缘传动的球磨机，其大齿轮直径较大，制造也比较困难，占地面积较大，但是齿轮精度要求低6。中心传动结构紧凑，占地面积小，总质量也较小些，但是其精度要求高，对材质和热处理的要求也高，制造价格也高。综上所述，本课题采用的是边缘传动。1324球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。如图下图17所示的卸料装置，中心卸料段。用螺栓把1和2连接在一起，在1和2之间叶板4。物料从1的孔排出后，落到叶片上，会被叶片带走。当物料被带到上部时，便由叶板上滑下，经过3滑到中空轴的6内。成品物料会随着10排出来，在一定程度上，没有达到破碎标准的物料会被重新送入球磨机的筒体内，再次进行破碎，直到合格后才能被排出。2736M球磨机设计9图17中心传动中心卸料装置1卸料篦子2磨头3卸料锥4叶板5螺栓6漏斗7接管8控制筛9卸料罩子10孔图18是一种中心传动边缘卸料的装置。在1和3之间形成一个空间，成品物料会在这个空间里运动，然后从2中排除来。图18中心传动边缘卸料装置1端盖2椭圆形孔3卸料篦板边缘传动磨机的卸料端（图19）。边缘传动的卸料装置和中心传动的卸料装置有些相似，都是通过叶片被带走，然后从出料孔排出来的。2736M球磨机设计10图19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1325磨头磨头的球磨机的承重部分，在球磨机作业的过程中，承受着筒体、物料、研磨体的载荷。对其设计考虑的也是不更换为前提。14球磨机的安装与试车141球磨机的安装1411底盘安装底盘安装主要是电动机和减速器，这两部分的是球磨机的传动部分，要求严格。底盘安装的主要技术要求是一定要水平，安装好以后要进行检查，看看是否达到要求，一旦底盘不稳，对球磨机运转有很大的影响。1412球磨机主轴承的安装主轴承的安装对球磨机的运转有着至关重要的作用，按照技术要求，轴承配合之间的间隙要小于01MM。主轴承瓦与中空轴装配应符合设备文件的规定，无规定时，应符合下列规定接触面上的接触点数，在没25MM25MM面积内不小于2点；轴承两侧间隙的总和应为轴颈的015020。2736M球磨机设计111413球磨机筒体、端盖和齿圈的安装球磨机装入轴承之前，要先将筒体、端盖和大齿圈装配组合起来。装端盖时要注意技术要求，端盖如果装不好，球磨机在工作的过程中就会出现漏料的显现，端盖的安装关乎着球磨机能否进行正常作业，端盖和筒体上有提前加工好的螺栓空，对正好后，装上垫片，用螺栓紧固连接。对正后将定位销全部装入，当位置调整好后，均匀地上紧螺栓。这样，筒体与端盖组装完毕。当大齿圈为两半拼合时，一般是将球磨机回转体装在主轴承上以后再装大齿圈。1414大齿圈的安装要求在装配前将大齿圈与装配体之间接触部分的毛刺、油漆清除干净。齿圈端面与回转体之间的装配间隙应小于0015MM。齿圈的拼合间隙应小于01MM。齿圈的径向跳动不大于025MM。齿圈的端面跳动不大于035MM。1415传动装置的安装传动轴的轴线与磨矿机轴线的平行度偏差为015/1000。齿轮啮合接触斑点，沿齿长不应小于50，要向中部集中。齿圈装配后不应有漏油的现象。1416衬板和隔板仓的安装安装具有方向性的衬板时，应符合设备文件的规定。衬板在筒体的内部不应构成环形间隙。固定衬板的螺栓应密封好，不应出现矿浆泄漏的现象。装隔板仓时，应使筛孔大端朝向出料端。142球磨机的试车球磨机试车前准备工作。主要是检查电动机及电器、各部螺丝紧固情况；检查是否有异常现象或漏油现象。空载试车润滑部位正常无漏油；球磨机主轴承温度不超过50；2736M球磨机设计12运转平稳无异常声音；负荷试车球磨机一切都准备就绪后，就要进行在负载的情况下的试车，按照要求，将球磨机筒体内装上研磨体和物料，不可装满，装一半为佳，然后启动球磨机，观察球磨机是否平稳运行，并对传动部分进行检查，还要重点观察下面的几个方面，主电机电流在允许范围内波动；温度在允许温升以下；各部润滑正常；主轴承温度钎60；各部无漏矿、漏水、漏油现象。2736M球磨机设计132球磨机的总体设计21球磨机的工作原理球磨机的主要工作主题就是筒体，在筒体内装上研磨体，研磨体一般情况下是钢球，但是钢球的大小有一定的限制，钢球太大，对物料的磨碎作业达不到使用要求，钢球太小，对物料的磨碎又会产生过细的现象，这样就会降低球磨机的工作效率。电动机带动小齿轮转动，小齿轮和筒体上的大齿轮啮合在一起，大齿轮会随小齿轮的转动而转动，这样筒体就会转动，筒体的转动，会带动筒体内部钢球的转动，当然筒体的转速有一定的限制，在一定的范围内，钢球随筒体的转动被带动到一定的高度，然后就会被抛下，在此过程中，物料也会被带到一定的高度，被抛下的钢球就对物料产生碰撞、挤压、研磨的作用，使物料破碎，当然物料与物料之间也会产生碰撞，这一过程有利于对物料的破碎7。会提高球磨机的生产效率，但是，在破碎的过程中，钢球与钢球之间也会产生碰撞，这样就会加快钢球的磨损，这是不利于破碎的。但是在球磨机内部，这种现象是不可避免的。球磨机筒体内的钢球直径并不是单一的一种，而是由两种钢球进行配合的，这样可以使物料破碎的更加均匀。此外，筒体内的衬板也会对物料产生破碎的作用。衬板一般是凹凸不平的，物料在下落的过程中会撞击在这些面上，这也会使物料加快破碎。球磨机就在这中连续不断的运行中对物料产生破碎。2736M球磨机设计1422球磨机的主要参数计算221球磨机的技术条件和工艺技术指标出料粒度是主要的指标，这项指标关乎着球磨机的制造是否合格，易磨性、水分和温度以及产品质量要求，这些是球磨机作业的主要工艺指标。物料被磨时的粒度，不但对球磨机的产量有很大的影响，而且对动力的消耗也有很大影响。粒度均匀、入磨粒度小时，球磨机的产量高，能量消耗低。相反的话，球磨机产量低，能量消耗也大。因此，物料粒度的大小，对球磨机的产量有很大影响。当筒体的内径小于15M时，研磨体受到的冲击力较小，这时的粒度最好能控制在15MM以下。产品的出料细度，对产品的应用有重要影响。球磨机作业，使混合的物料有了充分的接触，并且使物料混合均匀。在水泥生产过程中的粒度过大，会导致物理和化学反应不均匀68。化学反应的速度与物料的接触面积有很大的关系，这并不意味着物料越细越好，如果物料过细，很有可能出现了过粉磨现象，球磨机的产量会有所降低。大部分的工厂对物料的粒度都有所控制，意在提高球磨机的产量和效率。本课题设计的球磨机是大型球磨机，进料粒度应小于50MM，出料粒度在0815MM之间。粉碎40250MPA的中等硬度的非金属矿料。222球磨机的临界转速当球磨机滚筒的转速达到某一个数值的时候，研磨体会产生一定的离心力，当这个离心力等于自身的重力时，可以使研磨体升至脱离角0，所以研磨体会紧紧地贴在滚筒的内壁，随滚筒的运动而运动，这个转速被称为临界转速。当研磨体处于极限位置时9，脱离角0，将此值代入研磨体运动基本方程式，可得临界转速，由（21）00342NRD式中临界转速，R/MIN；0N筒体有效半径，M；R2736M球磨机设计15球磨机筒体有效直径,M；0D代入公式（21）003422580/MIN7NRRD这个公式是理论上推导出来的，在球磨机实际工作中，有很多因素对它都产生影响。所以球磨机的实际转速比较高。223球磨机的理论适宜转速当研磨体产生最大粉碎功时，这时的筒体转速成为理论上的适宜转速。当接近研磨体的脱离角5444时,具有最大降落速度的研磨体对物料产生最大的破碎。将5444代入式COS，可得理论适宜转速，由902RN（22）0382DN代入公式（22）03219/MIN7NR224转速比转速比为理论适宜转速与临界转速之比，由（23）7604230DN一般磨机的实际转速为临界转速的7080。上述结果在此范围内。225球磨机的实际工作转速理论适宜转速是在理想情况下推导出来的，这种情况没有考虑球磨机中在工作中的其他因素。根据实际的生产经验，可以得到以下的公式2736M球磨机设计16当D20M时（24）032GND当18MD20时（25）032GN当18MD（26）03215GND式中球磨机的实际工作转速，R/MIN；GN球磨机的有效内径，M；0D球磨机规格直径，M代入公式（24）R/MIN0323207185GND226球磨机的功率筒体的转速决定了球磨机的功率和效率，当转速在一定的范围内，球磨机的功率会随转速的增加而增大10。但是超过此范围，球磨机的效率会随转速的增加而减小。综上所述情况，可以用下面的公式近似地计算球磨机所需的功率（27）075NGCD式中球磨机所需要的功率，；NKW球磨机装入介质量，；GT系数，如下表所示；C球磨机的有效内径，DM2736M球磨机设计17表21球磨机填充率带入数据（27）0750753927360NGCDKW227球磨机的生产能力对球磨机功率有影响的主要有以下几个方面矿料的种类、细度和硬度；生产工艺；球磨机的性能；研磨体的填充率和级配。下面是由经验公式推导的计算，由（210QNQ8）式中球磨机的产能，T/H；Q球磨机的功率，KW；0N单位时间的产能，KG/KW；Q流程系数，开路取10；闭路11515代入公式（28）219T/H10QNQ360可以把考虑到一块，其值大约为5560。Q2736M球磨机设计1823球磨机回转部分的设计231筒体的结构设计2311筒体的结构形式一般情况下，筒体的形式都整体式，此种结构有优点，就是加工误差比较小。也会相应地减少加工费用。对于体积比较大的筒体，通常采用的是分段式加工，这样可以方便交工制造和运输，每段筒体之间采用法兰连接11。还有一种方法是才用焊接的形式筒体在车间按要求进行分段，然后加工出来焊接接口，同时把全套的焊接设备都运到生产现场，让有丰富焊接经验的师傅进行焊接，焊接后还要对焊接产生的应力进行消除。这种方法只有针对大型球磨机的筒体才会产生比较好的经济效益。选用高锰钢16MN钢。2312筒体与端盖的联接形式筒体与端盖主要有三种连接形式外接型法兰联接对于小型球磨机的筒体，其筒体和端盖才用外法兰连接，这种结构的特点方便组装，但是对于筒体的加工比较困难，因为筒体比较大。内接型法兰联接对于大中型球磨机的筒体，采用内法兰连接。这种结构的设计比较合理，同时对材料的利用率也较高。无法兰联接这实际上是焊接连接，方法简单可靠。从长远来看，焊联接将会取代以上两种连接形式，因为这种连接方式具有广发的通用性，并且制造方便，装配简单。本课题设计选用的是内接法兰联接。232磨门与人孔球磨机的比较大的机械设备，所以为其设计了专门的观察孔，称为人孔，封闭人孔的装置称为磨门，设计磨门有个很明显的特点，就是方便拆装。而人孔的作用是使维修人员能方便地观察到球磨机内部零件的运行状态，以及方便及时的更换零部件。磨门的结构类型内提式磨门2736M球磨机设计19这种磨门结构可以分为两大类一类是整体式，磨门与磨门衬板被做成一个整体，这种结构复杂，对材料的要求也比较苛刻，经济效益不佳，而且还容易折断。另一类是分开的，将这两个部分分开制造，用螺栓连接。这种结构比较合理，拆装也方便，所以大部分的球磨机磨门都采用此结构。外盖式磨门此磨门的通用性比较大，因为它的衬板和筒体的衬板是相同的，所以会减小设计步骤，节约制造时间。本球磨机选用的是外盖式磨门。人孔内提式磨门的人孔此种人孔分为两种，一种是带加强板，另一种是不带加强板。外盖式磨门的人孔这种人孔必要带固定的人孔框，人孔框固定在磨门上，与筒体的连接方式是铆钉连接，同时也起到了加强板的作用，此类人孔的加工要求与筒体相似。还要注意人孔与筒体之间的缝隙要按规定设计。233滚筒的基本要求和规定筒体钢板的厚度和材料选择对球磨机筒体的要求是不能更换，而且要长期使用，而且其工作环境也很苛刻。所以对其材料的性能要求比较高，要具有高强度、高韧性、高耐磨性，同时还要有比较高的抗冲击性。筒体的制造是比较简单的，钢板卷制而成，但是其焊接性能比较高。所以采用的一般材料是结构钢A3，这种材料的性能可以满足其工作条件的要求。筒体的有效内径和有效长度，由筒体的有效内径（28）02PD式中筒体的规格直径，M；D筒体的有效直径，M；0衬板平均厚度，M；一般取0025M；PP代入公式（28）2736M球磨机设计20M027525D027D筒体的有效长度（29）0123L式中筒体的规定长度，M；L筒体的有效长度，M；0、分别为隔仓板、端盖衬板、扬料装置的厚度,M；取123015M。代入公式（29）M0362L0345L筒体卷制与焊接原则对于钢板的卷制，其技术要求主要是钢板的圆柱度，以及钢板之间的焊接性能，钢板卷制成筒体以后才用焊接的方法将其结合在一起，焊接过后要对其产生的焊接应力进行消除，同时对筒体的圆柱度进行检验，不合格的要进行校正。校正时要追寻“矫枉必须过正”的原则12。同时对筒体要进行打磨，以达到所需的品质要求。焊缝距各种孔边的最小距离焊接时不允许通过筒体的开孔，而且焊接的距离要按机械设计手册上的要求进行，焊接后还要检查其焊接结果，对有最小距离要求的地方要进行检验，不合格要进行检修。234筒体的计算当筒体运转时需要对总载荷Q进行计算，包括两大部分，一部分是筒体自身的重量，另一部分是筒体内的研磨体和矿料的作用产生的力P。MG球磨机筒体的自重产生的力MG（2123456G10）式中筒体的重力，N；1G磨头的重力，N；22736M球磨机设计21磨尾的重力，N；3G衬板的重力，N；4隔仓板的重力，N；5大齿圈的重力，N6（211）GMGV代入公式（211）223411757803459801GMGVN223422107634325GN24447078101689501GMGVN541MG60GN代入公式（211）5123456192M研磨体和物料的运动产生的力P在球磨机内，由于筒体的运动，会带动研磨体运动,研磨体就会产生力的作用,主要有泻落部分面积的重力及部分的离心力和抛落部分面积的1FPG1CP1F冲击力等三部分因此,研磨体产生的力是三部分的合力,根据理论计算，此SP力大约比自身重力G大2,即P102G（212）式中P研磨体和物料的运动产生的力,N代入公式（212）P1023598350N310510矿料的重力0G球磨机作业时，研磨体和矿料是混合在一起的，矿料的重量大约是研磨体2736M球磨机设计22重量的14。即114G（213）0G式中矿料的重力,N0G代入公式（213）1143598391N0310510当筒体转动时,筒体所受的总重量为QQ114P（214）MG代入公式（214）Q192114350591N5105106此传动采用的边缘传动，大齿轮所受的圆周力为UP（215）9UBNPNR式中筒体齿轮受圆周力,NUPN球磨机的功率,KW筒体转速,R/MINN大齿圈的节圆半径MBR代入公式（215）N436950901187UP筒体弯矩的计算计算筒体的弯矩时，如下列公式（215）145GQL式中单位长度上受力,Q/NM筒体长度,L代入公式98554145710320168GQL410/NM2736M球磨机设计23235磨头的结构设计磨头有两部分组成，端盖和中空轴13。磨头要承受着整个筒体的载荷，是球磨机最薄弱的地方，所以对其设计也有较高的要求，磨头的质量与性能关系整个球磨机的运转状态，其设计要求也要按照长期使用不更换。它有两种结构一种是整体式，端盖和中空轴制造出来后用浇筑的形式组合在一起，结构经凑，安装简单，适用于小中兴的球磨机。对于大型球磨机来说，这种结构有很大的缺陷，一方面是由于铸造技术的原因，容易出现裂纹，并且磨头承受的载荷比较大，而且接触面积也较大，采用浇筑的形式，受热胀冷缩的影响，磨头内部的组织也不均匀，由于体积较大，会产生较大内应力，这对球磨机来说是很大的安全隐患，但是这种缺陷在浇筑时是看不出来的，只有在机加工到一定程度时才能发现这种缺陷，一旦出现这种缺陷，磨头就不能使用了，这样就造成了材料和时间的浪费，经济效益不佳；还有一种方法是将端盖和中空轴分别制造加工，然后用螺栓连接，这样应力集中的现象就不是太严重。这一问题得到了有效的解决，因为要分别铸造和加工，造成了对材料和时间的浪费，还要进行安装，又增加了工作量，并且装配过程也会产生误差，有可能会使磨头受力不均，这也是个很大的缺点；对于端盖的制造，可以采用焊接的形式，选者能满足性能要求的钢板，焊接成端盖，这种制造工艺比较简单，同时也节约了材料，减少了加工程序，也保证了加工质量，避免了铸造产生的各种不良影响。减少了安装工序，提高工作效率。对于本课题来说，采用中空轴是铸件与端盖止口圆定位用螺栓连接成磨头整体。如果端盖采用焊接的工艺，对钢板的性能有一定要求，首先钢板的厚度不可过大，大约是筒体钢板的2倍左右，由于焊接会产生误差，筒体的螺孔会产生错位，所以在焊接的时候要注意避免这种情况的产生。对于大型球磨机来说，其承受的载荷比较大，采用性能较高的材料，ZG200是比较理想的选着，可以在满足性能要求的同时，提高经济效益，对于小型球磨机，承受的载荷较小，用普通的材料可以满足其要求，所以采用球墨铸铁。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。236中空轴的结构设计2736M球磨机设计24中空轴的结构和相关尺寸如图所示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。本课题选用ZG200。已知D2700MM，则MM,取1100MM。09612D0D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0B通过计算确定MM（216）0002SINABDPD图21中空轴的结构及相关尺寸式中，一般多取120，是为了保持主轴瓦有必要25PMA02D的稳定性和油膜的形成。取进料中空轴345MM，出料中空轴MM，0B进032B出初定中空轴内径925MM。2D34CM,中空轴的轴肩直径,取830MM。1011DR轴根圆角半径,取R35MM。当90时，1015CM。TZLR由主轴承中心至法兰端面的距离，取276MM。TLTL法兰外径,取1350MM。FDFD法兰厚度，一般不应小于端盖法兰部位的厚度，30MM。FHFH2736M球磨机设计25螺栓孔直径，由螺栓直径决定，应使07,30MM。BDBDFHB，则1240MM。24TFBDT螺栓分布圆直径。F237传动齿轮的结构设计对于传动齿轮的结构设计，由于球磨机属于大中型球磨机，其筒体传动的大齿轮的直径是比较大的，如果对齿轮进行整体设计，也是可以的，但是加工是比较困难的，所以对与大齿轮的设计要分成两部分，两部分整体铸造，用螺栓连接后进行加工，大小齿轮的结构图如下所示图21筒体半齿轮图22小齿轮大小齿轮的详细尺寸参数见附图。在设计齿轮传动时，要严格按照机械设2736M球磨机设计26计手册的要求，对大齿轮才用软齿面设计，对小齿轮采用硬齿面设计，因为小齿轮的转速比较高，要按照齿面接触系数来设计，对大齿轮来说，转速比较低，要按照齿根接触系数设计。这样可以有效地利用材料，节省材料，提高经济效益。此外，在安装的过程中还要注意装配精度。因为装配精度决定了设备的使用性能。所以要想让球磨机到达理想的运行状态，大小齿轮的装配精度决定了球磨机是否能够运行平稳的关键。齿轮在装配好以后，要考虑球磨机的运行环境，球磨机一般在粉尘比较大的环境中运行，就要求对齿轮要有一定的防尘措施，这就需要安装齿轮罩，这中装置可以有效地对齿轮进行保护和防尘。在设备运行了一段时间后还要对齿轮的润滑状态进行检查，及时更换润滑油。设计过程如下初始设计参数N1123R/MIN，N21990R/MIN，P400KW，原动机载荷特性SF均匀平稳，工作机载荷特性WF轻微振动，预定寿命H10000小时。选择材料，大齿轮ZG45B，调制、表面淬火，HB217255；小齿轮35SIMN,调制、表面淬火,HRC4550。按MQ级质量要求，查得大小齿轮的齿面接触疲劳极限HLIM、齿根弯曲疲劳极限FLIM及基本值FE为（如图23）2736M球磨机设计27图23齿轮接触疲劳强度极限HLIM11180N/MM2HLIM21200N/MM2FLIM1360N/MM2FLIM2370N/MM2FE1700N/MM2FE2720N/MM2初选主要参数，因为是软齿面齿轮，所以优先考虑齿面接触疲劳强度。计算公式以齿面接触疲劳强度初步确定模数（217）315FPMSNZYKT小齿轮传递的转矩T1611409549310123PNMN载荷系数K考虑到齿轮不对称轴承分布、传递功率较大、原动机为电动机等因素，取K14。小齿轮齿数Z1，根据高速齿轮传动推荐的模数和齿数范围（下表21）表22模数与齿数推荐表传递功率/KW模数/MM推荐齿数3000263000600010206000100002030一般Z117，应尽量使Z1和Z2互为质数2736M球磨机设计28初步设定小齿轮齿数为Z123，所以大齿轮齿数为（218）22113970N取Z2198复合齿形系数YFS根据、20N1/MHNAP125/HNFP等条件，查得YFS1395。（如下图24）381ZV图24复合齿形系数齿宽系数取值20，大齿轮许用弯曲应力，设抗弯强度计算的MFP最小安全系数SFMIN14，则大齿轮许用弯曲应力简化计算值为（219）22MIN1/50/470MNSFEP将以上参数代入式（217）得2736M球磨机设计291331460395551742FSNMPKTYMZ取20中心距为A1283192096MCOSCOS0NZ圆整为标准中心距MA校核齿面接触疲劳强度计算接触应力（220）HVATEHKUBDFZ1式中参数，分度圆上的圆周力（221）15239N0384162DTT使用系数KA考虑到原动机是电机（均匀平稳），工作机是风机（轻微震动），故而查表得KA125齿数比（222）0271932ZU动载系数（223）21210UVZKBFKTAV其中（224）SMSNDV/85/106483106根据齿轮的圆周速度，参考本减速装置的用途，查表选择齿轮的精度等级为8GB100951988。并因此查得系数K167，K200087。将相关的参数值代入动载系数的计算式得V1542701859087215396VK2736M球磨机设计30齿向载荷分布系数查表得13201084132012018323BDBKH径向载荷分布系数HK按照查表得22/70/015239/MNBFTA（如下图25）1HK图25齿间载荷分配系数根据大小齿轮的材料，查得材料弹性系数（如下图22/819MNZE6）2736M球磨机设计31图26材料的弹性系数接触强度计算的重合度，首先精确计算当量齿数（225）185606249COS3311ZV（226）3322ZV求当量齿轮的端面重合度IV按照，分别查出、，（如下图）1856VZ1542VZ074I071I图27齿轮端面重合度所以45170IV2736M球磨机设计32按查得纵向重合度（如下图28）20MNB054图28纵向重合度将以上个数值代入式（227）中（227）221/5673/1354217082305989MNMNKUBDFZHVATEH计算安全系数（228）HXWLVRNTHZSLIM式中，寿命系数先计算应力循环次数（228）92811023105396048KTNN根据算得的N1、N2值，查得接触强度的计算寿命系数为、2NTZ。（如下图29）802NTZ2736M球磨机设计33图29接触强度的计算寿命系数润滑油膜影响系数按照、硬齿面、5级精度，查得LVRZSMV/8。（如下图210）980LVRZ图210软齿面齿轮系数工作硬化系数（230）1470321HBSZW2736M球磨机设计34接触强度计算的尺寸系数查图得。（如下图211）XZ970XZ图211接触强度计算的尺寸系数将以上数值代入安全系数的计算公式得（231）154567397048012981LIM21LI1HXWLVRNTHZS查表，选较高可靠度，取，故安全。MINSMINHS校核齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度的计算应力为（232）YKBMFFSVANT式中，为了安全考虑，弯曲强度计算的载荷分布系数，载荷13H分配系数。1HFK复合齿形系数YFS根据、20N1/HNAP125/MHNFP、等条件，查得YFS1395、YFS2398。8651ZV54ZV2弯曲强度计算的重合度按查得。（如下图）45V702736M球磨机设计35图212抗弯强度计算重合度将以上数值代入式（232）得22122211/36/9538/359/57095402MNYMNYKBFFSFFSVANT计算安全系数（233）FXRRELTLNTEFY上式中寿命系数，分别根据、查得NTY810992103、。（如下图213）9301NTY9402NT2736M球磨机设计36图213抗弯强度的寿命系数相对齿根圆角敏感系数因为和都大于15，查表得出RELTY1SQ2。（如下图214）1RRELTRELY图214相对齿根圆的敏感系数尺寸系数查表得（如下图215）XY970X图215尺寸系数将以上数据代入安全系数的计算公式得2736M球磨机设计37（234）175362907011FXRRELTLNTEFYS（235）8422RELTLT查表，选高可靠度，取，故安全。61MINFSMINFS主要几何尺寸12112210398D3046COS984603210NNTTMNZMZMADBM取140B24024衬板的选型设计241衬板的作用球磨机筒体属于大型零部件，而且装上后就考虑不更换的条件，所以必须在筒体内装上保护筒体的装置，这就需要衬板的作用，衬板是保护筒体不受磨损的作用，随着科学技术的发展，提高球磨机的生产率是当务之急，对衬板的尺寸、结构、材料的改进对提高球磨机的生产率有着