机械毕业设计（论文）-φ3.6×6.0m溢流型球磨机设计【全套图纸】 .pdf

第 i 页 3.66.0m 溢流型球磨机设计 摘要摘要 在选矿生产中，磨机作业已成为越来越重要的工序，球磨机设备的设计也因此成为 冶金企业和设计院的一个重要方向。 球磨机是利用滚动钢球对矿石物料的研磨作用而设 计的。本文在结合生产需要，参考了中信重型机械公司生产的 3.66.0m 溢流型球磨机 和许多机械设计资料的基础上，设计出了 3.66.0m 型溢流型球磨机。本设计根据最大 的生产率，选择了同步电机、联轴器以及气动离合器、慢速驱动装置等部件，并且设计 了齿轮传动、动静压轴承、筒体等主要零部件。为使研磨后的物料能够方便运出，中间 增加了延伸轴装置，为便于安装与维修，增加了顶起装置，同时,对键、调心滚子轴承、 重要的连接螺栓等零件进行了校核，对力能参数进行了计算，从而确定了球磨机的力能 参数。最后对球磨机的安装、使用、维护等方面做了相当的介绍。本次设计出的球磨机 结构合理、成本低廉、且便于安装和维护。 关键词： 球磨机；齿轮传动；力能参数 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 第 ii 页 the design of 3.6 6.0m overflow ball mill abstract in ore- dressing production, mill operations have became an increasingly important process, the design of ball mill equipment becomes 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 number 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 dynamic 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 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, etc.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 第 iii 页 目录 摘要 i abstract . ii 1 绪 论 . 1 1.1 毕业设计的选题背景及目的 1 1.1.1 毕业设计的选题背景 1 1.1.2 毕业设计的目的 1 1.2 磨矿机技术的发展 2 2 球磨机系统方案的确定 . 4 2.1 球磨机的分类及特点 4 2.1.1 磨机的分类及特点 . 4 2.1.2 球磨机的结构及特点 5 2.2 球磨机的工作原理 7 2.3 球磨机设计的内容 8 3 球磨机的传动设计 . 9 3.1 原始数据 . 9 3.2 电机的选择 9 3.2.1 主电机的功率计算 9 3.2.2. 电动机的选择 . 10 3.3 传动轴上的动力参数计算 . 10 3.4 齿轮传动设计 11 3.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 11 3.3.2 按齿面接触强度设计 11 3.3.3 按齿根弯曲强度校核 14 3.5 齿轮设计 . 16 4 轴的设计与校核 . 17 4.1 电机伸出轴的结构设计 . 17 4.2 延伸轴的结构设计 17 4.3 齿轮轴的结构设计与校核 18 4.3.1 齿轮轴的结构设计 18 4.3.2 齿轮轴的强度校核 19 4.3.3 齿轮轴的弯曲刚度校核 22 4.3.4 齿轮轴的扭转刚度校核 24 5 主要零部件的选择与校核 . 25 5.1 滚动轴承的选择与校核 . 25 第 iv 页 5.1.1 滚动轴承的概况 25 5.1.2 滚动轴承类型的选择 . 25 5.1.3 滚动轴承寿命校核 25 5.2 键的选择与校核 27 5.2.1 键联接的功能、分类、结构型及应用 27 5.2.2 齿轮轴上键的选择 . 28 5.2.3 齿轮轴上键的校核 28 5.3 空气离合器的选择与校核 28 5.4 联轴器的选择与校核 29 5.4.1 联轴器的分类及特点 29 5.4.2 联轴器的类型选择 29 5.4.3 联轴器载荷计算 29 5.4.3 联轴器型号选择 . 29 5.5 慢速驱动装置的设计 30 5.5.1 计算电机功率 . 30 5.5.2 确定电机型号 30 5.6 筒体与法兰连接螺栓的校核 30 5.7 滑动轴承的设计与校核 31 5.7.1 滑动轴承的类型选择 . 31 5.7.2 滑动轴承的校核 31 6 球磨机的安装、操作、维修与润滑 . 34 6.1 球磨机的安装 . 34 6.2 磨机的使用操作 34 6.2.1 启动顺序 34 6.2.2 停机顺序 34 6.2.3 紧急停车 35 6.3 球磨机的维修 35 6.4 球磨机设备的润滑 35 6.4.1 润滑方法 35 6.4.2 润滑剂的种类 36 6.4.3 齿轮传动的润滑 36 6.4.4 轴承的润滑 37 6.5 球磨机设备的密封 37 7 经济性与可靠性分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.1 设备的经济性分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.2 设备的可靠性 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.3 设备的有效度 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 结 束 语 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第 v 页 参 考 文 献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第 1 页 1 绪绪 论论 1.1 毕业设计的选题背景及目的毕业设计的选题背景及目的 1.1.1 毕业设计的选题背景毕业设计的选题背景 磨矿作业是矿石破碎过程的继续，是分选前准备作业的重要组成部分。磨矿作业不 仅用于选矿工业，而且在建筑、化学和电力等工业部门中亦应用广泛。 除处理某些砂矿以外的所有选矿厂，几乎都有磨矿作业。在选矿工业中，当有用矿 物在矿石中细粒嵌布时，为了能把脉石从矿石中除去，并把各种有用矿物相互分开，必 须将矿石磨细至 0.10.3mm，有时甚至磨细至 0.050.074mm 以下。磨矿细度与选矿 指标有着密切的关系。在一定程度上，有用矿物的回收率随着磨矿细度的减少而增加。 因此，适当减小矿石的磨碎细度能提高有用矿物的回收率和产量。磨矿所消耗的动力占 选矿厂动力的 30%以上。因此，磨矿作业在选矿工艺流程中占有很重要的地位。 在洁净煤技术领域，磨矿作业用于水煤浆、油煤浆、管输煤浆、煤粉燃烧和煤系伴 生矿物综合利用等方面。 在重介选煤厂中， 磨矿作业用来制备重介质选煤所用的加重质。 用以磨矿的机械称为磨矿机，种类很多，应用最广的是圆筒形磨矿机。 在四年的机械专业学习中，我对选矿机械的理论和实际设计产生了浓厚的兴趣，而 磨矿机在选矿工艺中占有这么重要的地位，于是我选择了溢流型球磨机设计这个题目。 1.1.2 毕业设计的目的毕业设计的目的 毕业设计是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析 和解决实际问题的能力，是从事科学研究工作和专业工程技术工作的基本训练。由于我 选的是溢流型球磨机设计，希望通过该设计，熟悉冶金机械设备设计的全过程，深入理 解力能参数计算基本理论，并能在各设计环节中准确应用，深入体会理论联系实际。 通过毕业设计巩固和发展四年来所学的专业基础知识， 学习设计一般机械设备的方 法和步骤，并且熟练掌握设计的基本技能，如计算、绘图、使用机械设计资料、手册、 标准和规范等。 第 2 页 1.2 磨矿机技术的发展磨矿机技术的发展 球磨机自 1893 年出现以来就一直运用于矿业、冶金、建材、化工及电力等行业的 原料粉碎。球磨机已经成为破磨工序中不可缺少的一部分，长远来看，球磨机仍将是该 行业的主要设备，其相关研究已经受到高度重视，并取得了丰硕成果。新技术带来新的 动力，新的动力创造更好的价值。创新是一个行业发展的动力，球磨机技术也随着各方 面的发展而不断创新。随着技术的发展，各种新型球磨机也逐渐广泛应用。 1、连续式球磨机 因具有产量大、研磨效率高、单位产品功耗低、占地面积小及生产管理费用低等优 点，连续式球磨机在国内外取得了广泛的应用。意大利的 bologna 陶瓷中心研发的陶瓷 原料连续锥形球磨机近年来在我国陶瓷工业中得到一定得应用，它的优点主要有： （1） 节省了隔板及停机时间，使产量增加； （2）降低能耗。 2、行星球磨机 德国一家公司最近研制出一种新型行星式球磨机。 该球磨机的特点是四只球磨罐被 卧式安装在一竖直平面放置的大盘上做行星运动。在运动过程中，球磨罐没有固定的底 面，罐内磨球和磨料在竖直平面内受到公转离心力、自转离心力和重力的共同作用。机 器旋转时，罐内各点所受力的大小与方向都在不断变化，运动轨迹杂乱无章，这就使得 磨球与磨料在高速运转中相互之间猛烈碰撞、挤压，大大提高了研磨效率和研磨效果。 特别是球磨罐处于水平卧放方式，且由于自转，没有固定的底面，避免了一部分原料的 结底现象。 retsch 公司最近展示了其最新的 pm100 行星磨。 pm100 行星磨的球磨罐容积从 12 毫升到 500 毫升，有六种不同的容积；在转速增加到 650rpm 以后，样品可连续球磨至 微米级甚至更小。由于增加了振动补偿。球磨机实现了自动工作。此外，pm100 行星 磨还具有方便的参数设置和控制屏、负载、能量输入和参数记忆功能及外带锁。 3、搅拌球磨机 爱力许（eirich）机械厂研制了一种新型的干湿两用搅拌球磨机马斯（maxx） 磨机。该设备的优点是能量分布好、单位能耗低、设备小但处理能力大、即使球装的很 第 3 页 密实也没有堵塞的危险，可用于球磨很粗的颗粒，效果好、可靠性高、物料不受温度压 力，没有粉磨死角；同一台磨机可用于干、湿研磨，可以实现自磨；干、湿的产品可不 经预先混合分别加入，且在筒壁和底上没有物料层。 河南省荣阳市微粉设备厂成功研发了 sbm 系列立式搅拌球磨机。该机采用螺旋装 置，高耐磨聚氨酯衬里，对物料无污染、操作性能良好、粒度分布范围窄、出料方便、 能把多种物料均匀混合研磨、自动化程度高；在相同条件下，球磨效率是滚动麽、振动 磨的 1020 倍，经实践验证，可替代同类型进口产品。 第 4 页 2 球磨机系统方案的确定球磨机系统方案的确定 2.1 球磨机的分类及特点球磨机的分类及特点 2.1.1 磨机的分类及特点磨机的分类及特点 1、按筒体的长度与直径之比分类 (1)短磨机 长径比在 2 以下时为短磨机。一般为单仓，用于粗磨或一级磨，也可 将 2- 3 台球磨机串联使用。 (2)中长磨机 长径比在 3 左右时为中长磨机。 (3)长磨机 长径比在 4 以上时为长磨机或称管磨机。中长磨和长磨，其内部一般 分成 2- 4 个仓。在水泥长中用得较多。 2、按筒内装入的研磨介质形状分类 (1) 球磨机 磨机装入的研磨介质主要是钢球或钢段。这种磨机使用最普遍。 (2) 棒磨机 磨内装入直径为 50- 100mm 的钢棒作研磨介质。棒磨机筒体长度与 直径之比一般为 1.5- 2。 (3)棒球磨机 这种磨机通常具有 2- 4 个仓。 在第一仓内装入圆柱形钢棒作为研磨 介质，以后各仓则装入钢球或钢段。棒球磨机的长径比应在 5 左右为宜，棒仓长度 与磨机有效直径之比应在 1.2- 1.5 之间，棒长比棒仓短 100mm 左右，以利于钢棒平 行排列，防止交叉和乱棒。 (4)砾石磨 磨内装入的研磨介质为砾石、卵石、瓷球等。用花岗岩、瓷料做衬 板。用于白色或彩色水泥以及陶瓷生产。 3、按卸料方式分类 (1)尾卸式磨机 欲磨物料由磨机的一端喂入，由另一端卸出，称为尾卸式磨机。 (2)中卸式磨机 欲磨物料由磨机的两端喂入，由磨机筒体中部卸出，称为中卸 式磨机。该类磨机相当于两台球磨机并联使用，这样设备紧凑，简化流程。按尾卸 式磨机的排料方式有格子排料、溢流排料、周边排料和风力排料等多种类型。 4、按传动方式分类 (1)中心传动磨机 第 5 页 电动机通过减速机带动磨机卸料端空心轴而驱动磨体回转。 减速机的输出轴与磨机 的中心线在一条直线上。 (2)边缘传动磨机 电动机通过减速机带动固定在卸料端筒体上的大齿轮而驱动磨机筒体回转。 5、其他分类 根据工艺操作又可分为干法磨机、湿法磨机、间歇磨机和连续磨机。连续磨机与 间隙磨机相比， 前者产量高、 单位重量产品的电耗低、 机械化程度高和所需操作人员少。 但基建投资费用大， 操作维修较复杂。 现在间歇式磨机极少使用， 常用作化验室实验磨. 2.1.2 球磨机的结构及特点球磨机的结构及特点 球磨机分为溢流型球磨机和格子型球磨机。 1、溢流型球磨机的结构 溢流型球磨机主要有给料部、主轴承、筒体部、传动部、主电机、慢速驱动装置、 顶起装置及润滑、电控等部分组成。如图 2.1 所示。 图 2.1 球磨机 （1） 筒体 筒体是磨机的主要部件， 由两端的端盖及圆筒组成， 为防止端盖及同体的过快磨损， 在进出料端盖及筒体内部装有衬板， 且筒体衬板都铸成波浪形断面， 端部衬板有提升条， 第 6 页 衬板用螺栓固定。筒体衬板与筒体之间及端盖衬板和端盖间垫有橡胶垫，有缓冲钢球对 筒体的冲击和有助于衬板与筒体内壁紧密贴合的作用， 磨机筒体外面的螺母下垫有橡胶 环和金属压圈，以防止矿浆流出。 进、出料端盖的中空轴径内装有铸造的进出料口，以防止中空轴径的磨损。 （2） 主轴承 主轴承采用动静压轴承，是一种既有动压润滑又有静压浮升作用的轴承，在磨机启 动之前及停磨时，向轴承内供入高压油，此时静压起作用；而在磨机正常运转 15 分钟 后，停止供高压油，故称动静压轴承。这样在磨机启动前，将磨机筒体浮起，约 0.100.25mm，这样可大大降低启动负荷，以减少对磨机传动部的冲击，也可避免刮伤 轴瓦，从而提高磨机的运转速率，当磨机停止运转时，向轴承内供入高压油，将轴颈浮 起，轴颈在轴瓦中逐渐停运，使轴瓦不被刮伤，延长了使用寿命。 主轴承是用以支撑磨机回转部，左、右两个主轴承结构形式相同，主轴承瓦与中空 轴的包角呈 120，摩擦面上铸有轴承合金，主轴承与轴承座之间呈鼓形接触，以便当 磨机回转时可以自动调位，每个主轴承上装有两个铂热电阻，当主轴承温度大于规定的 温度值时，能自动停磨，为了补偿由于温度影响而可能是磨机长度发生变化，进料端中 空轴颈与轴承球面瓦配合尺寸相差 25mm，允许轴颈在轴瓦上的轴向窜动。 主轴承经过数年长期工作后，轴瓦发生磨损，致使中空轴下沉，这时可利用主轴承 上的对开密封环上的孔来调整，保持密封环与中空轴的密封间隙。 （3）传动装置 本磨机采用同步电动机直接带动磨机转动。优点是传动效率高、系统紧凑、占地面 积小、在机械维修方面较省力。 （4）给料器 物料通过给料器向磨机里输送，给料器的形式有鼓形、蜗形及联合给料器。 （5）地基部 地基部中给出了各部地脚螺栓的相互位置和基面标高，给出了各部分的负荷。地基 第 7 页 部包括磨机地脚螺栓及相关的埋设件。 （6）慢速驱动装置 慢速驱动装置由电机、行星减速器等组成，自带安装底板，该装置用于磨机检修及 更换衬板用，当停机超过 4 小时以上时，筒体内的物料有可能结块，在启动电机前应用 慢速驱动装置盘车，可以达到松动物料的目的，慢速驱动装置的电机为制动电机。矩形 式离合器使用时具有单向性，在使用时应防止筒体的偏心，重量超过上端极限位置，而 依靠自重迅速下滑回转，影响维修人员的安全。 在启动慢速驱动装置时， 主电机不能结合， 主电机工作时， 慢速驱动装置不能接合， 两者配置有连锁装置， 在启动慢速驱动装置前， 必须先开启高压润滑油泵使中空轴顶起， 防止擦伤轴瓦。 （7）顶起装置 顶起装置由液压油泵站、平衡阀、千斤顶和托架等组成，在停机检修时，可将顶起 装置安置在筒体下部，将筒体顶起，方便检查和维修主轴承轴瓦，在顶起完成检修后， 将筒体下落时，应注意不能迅速卸压，应逐步关停，将筒体缓慢下来。 2、格子型球磨机与溢流型球磨机的比较 格子型球磨机与溢流型球磨机的构造基本相同， 其区别仅仅在于格子型球磨机的筒 体内有排矿格子，和溢流型球磨机相比较，它具有下列优点： 1排矿口浆面低，矿浆 通过的速度快，能减少矿石过粉碎；装钢球多，不仅可装大钢球，同时还可以使用小 钢球；由于排矿端装有格子，小球不会被矿浆带出筒体，并能形成良好的工作条件； 格子型球磨机比同规格的溢流型球磨机的生产能力高 20%30%，并节省电力 10%30%。格子型球磨机的缺点是构造比溢流型球磨机稍复杂。 2.2 球磨机的工作原理球磨机的工作原理 球磨机主要由圆柱形筒体、端盖、轴承和传动大齿圈等部件组成，筒体内装入直径 为 25- 150mm 的钢球或钢棒，称为磨介，其装入量为整个筒体有较容积的 25%- 50%。 筒体两端有端盖，端盖利用螺钉与筒体端部法兰相连接，端盖的中部有孔，称为中空轴 颈， 中空轴颈支承在轴承上， 筒体可以转动。 筒体上还固定有大齿轮圈。 在驱动系统中， 第 8 页 电动机通过连轴器、减速器和小齿轮带动大齿轮圈和筒体，缓缓转动。当筒体转动时， 磨介随筒壁上升至一定高度，然后呈抛物线落下或泄落而下.由于端盖上有中空轴颈， 物料从左方的中空轴颈给入筒体，并逐渐向右方扩散移动，当物料自左向右的移动过程 中，旋转筒体将钢球带至一定高度而落下将物料击碎，而一部分钢球在筒体成泄落状态 对物料有研磨作用，整个移动过程也是物料的粉碎过程。如图 2-2 所示。 1空心圆筒；2、3端盖；4、5空心轴颈 图 2-2 磨矿机原理图 2.3 球磨机设计的内容球磨机设计的内容 现阶段，随着磨机理论和技术的不断发展和完善要求磨机就有更高的使用性能，更 长的使用寿命。本次设计主要研究3.66.0m 溢流型球磨机。其中包括：球磨机装机 功率的计算、主传动系统的设计计算、电动机、联轴器和气动离合器的计算与选择、键 和螺栓的选择与校核等。 电机是整个系统的主要驱动装置，由于筒体的载荷大，转速小等特点，选择同步电 动机。传动比不大可以采用单级传动，电机轴和小齿轮轴之间应加上延伸轴以便于产物 的运出。为减少冲击，在延伸轴和电机轴之间采用气动离合器连接，延伸轴和小齿轮轴 之间采用弹性柱销联轴器连接。 第 9 页 3 球磨机的传动设计球磨机的传动设计 球磨机的传动设计是整个设计过程的重要部分， 它通过同步电机直接带动斜齿轮传 动，效率高，占地面积小。 3.1 原始数据原始数据 球磨机的设计参数： 筒体内径3600 mm 筒体工作长度6000 mm 筒体有效容积54 3 m 最大装载量物料：14.3 t，钢球：102 t 筒体工作转速17.3 r/min 3.2 电机的选择电机的选择 电动机容量的选择是电力传动系统经济和可靠运行的重要过程。 如果电动机容量太 小， 使设备长期处于过载状态运行， 会导致电动机绝缘装置过早的损坏； 如果容量过大， 不仅造成设备上的浪费，而且运行效率又较低，对电能的利用也很不经济。所以，要综 合各方面的因素，选择合适的电动机。 电动机的选择范围应该包括：电动机的种类、型式、容量、额定电压、额定转速及 其各项经济指标等，而且对这些参数还应该综合进行考虑。 3.2.1 主电机的功率计算主电机的功率计算 根据文献1，公式 4有： 2 1 27203300 w grnrn p =+ （3.1） 式中: pw球磨机电动机安装功率，kw g球磨机钢球装球量，kg 第 10 页 r球磨机筒体内半径，m n球磨机工作转速，r/min 由最大装球量 物料 14.3 t 装球量 102 t 转速 17.3r/min 得球磨机的装机功率 2 grn 1 27203300 w rn p =+ = 2 102 1000 1.8 17.31.8 17.3 1 27203300 + =1354.6kn m 3.2.2. 电动机的选择电动机的选择 根据装机功率 pw=1354.6kw， 取参考文献8， 表 3-2-11选同步电动机 tdmk1600-40， 其额定功率为 pr=1600kw，额定转速 n=150 r/min，额定电压 u=6000v。 3.3 传动轴上的动力参数计算传动轴上的动力参数计算 t =9.55 p n （3.2） 0 轴（电机轴） 00 1354.6kw150r/min r ppn=， 0 t =9.55 0 0 p n =9.55 4 1354.6 8.62 10 n m 150 = 轴（延伸轴） 10101 4 1 1 1 1354.6 0.971313.96150r/min p1313.96 1000 t9.559.558.37 10 n m n150 pppkwn= = 联 ， 轴（齿轮轴） 21121 4 2 22 2 pp1313.96 0.97 0.991261.80kw p1261.80 n150r/mint9.559.558.03 10 n m n150 p= = 承联 ， 轴（筒体轴颈） 32232 5 3 33 3 1261.8 0.98 0.991224.20kw 1224.2 17.3r/min9.559.556.75 10 n m 17.3 ppp p nt n = = ggg 承齿 ， 第 11 页 3.4 齿轮传动设计齿轮传动设计 3.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1. 根据传动方案，选择斜齿圆柱齿轮传动。 2. 球磨机为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（gb1009588） 。 3. 根据文献2，表 10-1选择齿轮轴的材料 40cr，调质处理，硬度为 260hbs，大齿 轮用 45 钢 ，正火处理，硬度为 220hbs，二者材料硬度差为 40hbs。 4. 选 小 齿 轮 齿 数 1 z23=， 传 动 比 0 3 150 8.671 17.3 n i n =， 大 齿 轮 齿 数 21 8.671 23199.433ziz=，取大齿轮齿数 2 z200=，齿数比 2 1 200 8.696 23 z u z =。 相对误差 33 3 17.3 150/8.696 1.9% 5% 17.3 nn i n = =，故合格。 5. 初选螺旋角10 = o 。 3.3.2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 2 1 3 1 21 thh t dh k tz zu d u + （3.3） 1. 确定公式内的各计算值 1） 试选1.6 t k = 2） 选取区域系数2.433 h z= 3） 弹性影响系数 12 188.9mpa e z = 4） 由文献2，图 10-26查得 1 2 12 0.80, 11 1.883.2cos zz = =+ （3.4） 第 12 页 12 1111 1.883.2cos1.883.21.699 23200zz =+=+= 则 12 0.8 1.6992.499 +=+=。 2. 计算许用接触应力 根据文献2，表 10-7选齿宽系数：1.1 d =； 计算应力循环次数 11 60 h nn jl= （3.5） () 8 60 150 124 3606.73 10= = 8 7 1 2 6.73 10 7.74 10 8.696 n n u = （3.6） 根据文献3，图 10-19 查得接触疲劳寿命系数 12 0.95;0.92 hnhn kk= 根 据 文 献 3 ， 图 10-21d 按 齿 面 硬 度 查 得 小 齿 轮 的 接 触 疲 劳 强 度 极 限: hlim1 720mpa=，大齿轮的接触疲劳强度极限： hlim2 330mpa=； 取失效概率为 1%, 安全系数1,s =得接触疲劳许用应力 hn1hlim1 h 1 0.95 720684mpa k s = （3.7） hn2hlim2 h 2 0.92 330303.6mpa k s = （3.8） () hh 12 / 2(684303.6)/ 2493.8mpa h =+=+= （3.9） 3. 计算齿轮各部分参数 1） 试算小齿轮分度圆直径 1t d 2 2 3 1 21 thh t dh k tz zu d u + gg g 2 7 3 2 1.6 8.03 108.8.696 12.47 188.9 453.456mm 1.1 2.4998.696493.8 + = 第 13 页 2）计算圆周速度 m v 11 3.14 453.456 150 3.56m/s 60 100060000 t m d n v = （3.10） 3） 计算齿宽b及模数 nt m 1 1.1 453.456498.802mm dt bd= （3.11） 1 1 cos453.456 cos10 16.54mm 23 t nt d m z = o （3.12） 2.252.25 16.5437.215mm nt hm= （3.13） 498.802 13.403 37.215 b h = （3.14） 4） 计算纵向重合度 1 0.318tan0.318 1.1 23 tan105.216 dz = o （3.15） 5） 计算载荷系数k 已知使用系数1.5 a k =； 根据3.56m/sv =，7 级精度，查得动载系数1.12 v k =；得 23 f 1.120.180.23 10 d kb =+ （3.16） 23 1.120.18 1.10.23 10498.8021.453 =+= 由文献3，图 10-13查得1.03 f k =； 由文献3，表 10-3查得1.1 hf kk =； 故载荷系数 1.5 1.12 1.1 1.032.685 avhh kk k kk = （3.17） 6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，得 3 11t t k dd k = （3.18） 32.685 453.456538.861 1.6 = 7）计算模数 n m 第 14 页 1 1 cos538.861 cos10 23.32mm 23 n d m z = o （3.19） 取标准模数 25mm n m = 8）计算中心距a ()() 12 2523200 2830.502mm 2cos2cos10 n mzz a + = o （3.20） 圆整为 2830mma =； ()() 12 2523200 cos0.985 22 2830 n mzz a + = （3.21） 得 9.90769 54 28= oo 9） 确定传动尺寸 分度圆直径 1 1 25 23 583.705mm coscos9.9076 n m z d = o （3.22） 2 2 25 200 5075.696mm coscos9.9076 n m z d = o 齿宽 11 1.1 583.705642.076mm d bd= （3.23） 取 1 640mmb = 2 630mmb = 中心距 ()() 12 2523200 2829.701mm 2cos2cos9.9076 n mzz a + = o 3.3.3 按齿根弯曲强度校核按齿根弯曲强度校核 asatf f n kfy y y bm = （3.24） 1. 确定系数 1）计算载荷系数 v 1.5 1.12 1.1 1.4532.685 aff kk k kk = 2）螺旋角系数y=0.92； 第 15 页 3）计算当量齿数 1 1 33 2 2 33 23 24.061 coscos 9.9076 200 209.222 coscos 9.9076 v v z z z z = = o o （3.25） 4）由文献2，表 10-5查取齿形系数和应力校正系数 1 2.647 fa y= 2 1.581 sa y= 2 2.06 fa y= 2 1.97 sa y= 5） 重合度 2.506 = 2. 计算圆周力 4 2 1 1 22 8.03 101000 275.139kn 583.705 t t f d = （3.26） 5 2 2 2 22 6.75 101000 265.973kn 5075.696 t t f d = 3. 计算许用弯曲应力 1lim1 1 2lim2 2 0.88 600 352mpa 1.5 0.90 240 144mpa 1.5 nf f n nf f n k s k s = = 4. 校核弯曲应力 3 1a1 sa1 1 2.685 275.139 102.647 1.581 0.92 630 25 2.499 tf f n kf y y y bm = 171.14 f mpa= （5.3） 所以 1 143.43kn a pf= （5.4） 2 0.673.80.67 150.503.8 48.03283.35kn cae pff=+=+= （5.5） 取载荷系数1.5 p f =，则当量载荷 2 1.5 283.35425.03kn p pfp= （5.6） （5）验算轴承寿命，根据文献2，表 13- 3，假设预定寿命为 5 年 10/310/3 66 4 60 10101368 4.86 105.6 6060 17.3425.03 cr l np = 年5年 （5.7） 故该轴承合格。 第 27 页 5.2 键的选择与校核键的选择与校核 5.2.1 键联键联接的功接的功能能、分类、结构型及、分类、结构型及应用应用 键是一种标准件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定用以传递扭矩，有的还能 实现轴上零件的固定或轴向滑动的导向。 键连接的主要类型有： 平键连接、 半圆键连接、 楔键连接和切向键连接。各种键联接类型的特点如下： 1. 平键可分为普通平键、导向平键和滑键三种 普通平键联接的特点：靠侧面传递转矩。对中良好，结构简单，拆装方便；但不能 实现轴上零件的轴向固定。普通平键分为 a 型、b 型和 c 型。a 型用于端铣刀加工的 轴槽， 键在槽中固定良好， 但轴上槽引起的应力集中较大； b 型用于盘铣刀加工的轴槽， 轴的应力集中较小；c 型用于轴端。普通平键应用最广，也适用于高精度、高速或承受 变载、冲击的场合。 2. 半圆键联接的特点：靠侧面传递转矩。键在轴槽中能绕槽底圆弧曲率中心摆动， 装配方便。键槽较深，对轴的削弱较大。一般可用于轻载。 3. 楔键联接的特点：键的上下两面是工作面。键的上表面和毂槽的底面各有1100 的斜度， 装配时需打入， 靠楔紧作用传递转矩， 可轴向固定零件和传递单方向的轴向力， 但使轴上零件与轴的配合产生偏心与偏斜。 用于精度要求不高、 转速较低时传递较大的、 双向的或有振动的转矩。 4. 切向键联接的特点：由两个斜度为1100的楔键组成。其上下两面（窄面）为工 作面，其中一面在通过轴心线的平面内。工作面上的压力沿轴的切线方向作用，能传递 很大的转矩。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成 135120角的两个键， 用于载荷很大， 对中要求不严的场合。 由于键槽对轴削弱较大， 所以常用于直径大于100mm 的轴上, 如大型带轮及飞轮，矿用大型绞车及齿轮等与轴 的联接。 第 28 页 5.2.2 齿轮轴上键的选择齿轮轴上键的选择 键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面，键的类型应根据键联接的结构特点、 使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。 根据上面分析，可知选取圆头普通平键（a 型） 。由于280mmd =，根据文献4，表 4-3-18查得键的截面尺寸为63mm 32mmbh=，键长为360mml =。 5.2.3 齿轮轴上键的校核齿轮轴上键的校核 由文献2，式 6-1得 3 210 pp t kld = （5.8） 式中：t 轴上传递的扭矩， 4 8.03 10 n mt = k键与键槽的接触高度，0.50.5 3216mmkh= l建的工作长度，36063297mmllb= p 健、轴、轮毂中最弱材料的许用挤压应力， p =100mpa。 343 2102 8.03 1010 120mpa130mpa 16 297280 pp t kld = 故所选的键合格。 5.3 空气离合器空气离合器的选择与校核的选择与校核 离合器是机器在运转过程中，可使两轴随时结合或分离的装置。常用的离合器类型 机械离合器、液力偶合器和空气离合器。球磨机延伸轴和电机伸出轴接合面使用频繁， 传递扭矩大，振动也大。根据使用要求选择空气离合器，与机械操纵相比，除传递扭矩 大，结合平稳等优点外，离合迅速，使用寿命长，吸振，能够自动补偿磨损间隙，并且 便于远距离控制和自动控制。由参考文献由9，表 1选用 ql875-3002 双列空气离合 器，摩擦面积为 2 1.2ms =，理论扭矩值 2 125kn m80.3kn mtt=，该气动离合器 合格。 第 29 页 5.4 联轴器的选择与校核联轴器的选择与校核 5.4.1 联联轴轴器器的分类及特点的分类及特点 联轴器是用来把两轴连接在一起，机器运转时不分离的一种装置。根据各种相对位 移有无补偿能力，联轴器分为有刚性联轴器和挠性联轴器。挠性联轴器又可按是否具有 弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。 无弹性元 件的挠性联轴器有十字滑块联轴器、滑块联轴器、十字轴式万向联轴器、齿式联轴器、 滚子练联轴器。有弹性元件的挠性联轴器有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、梅花 形弹性联轴器、轮胎式联轴器等，弹性柱销联轴器常有销轴式和齿式两类。 5.4.2 联联轴轴器器的类型选择的类型选择 根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被连接两部件的安装精度等，参考各类联轴 器的特性来选择联轴器。具体选择时应考虑以下几点： 1. 所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减震功能的要求。 2. 联轴器的工作转速高低及引起的离心力大小。 3. 两轴相对位移的大小和方向等等。 因为传递扭矩大，并且为了隔离振动和冲击，根据文献【5，表 5- 2- 32】 ，选用 zl 型弹性柱销齿式联轴器。 5.4.3 联联轴轴器载荷器载荷计算计算 公称转矩 4 2 8.03 10 n mtt= 据2，表 14-1选用工况系数 1.7 a k =，得计算转矩为 45 1.7 8.03 101.42 10 n m caa tkt= 5.4.3 联联轴轴器器型型号号选择选择 从 gb/t50151985 中选用 280 380 15 280 380 ya zl ya ，其许用转矩160000n m nca tt=， 2 1300 / min150 / minnrnr=，故合用。 第 30 页 5.5 慢速驱动装置的设计慢速驱动装置的设计 慢速驱动装置由电机、行星减速器等组成，自带安装底板，该装置用于磨机检修及 更换衬板用，当停机超过 4 小时以上时，筒体内的物料有可能结块，在启动电机前应用 慢速驱动装置盘车，可以达到松动物料的目的，慢速驱动装置的电机为制动电机。因此 慢速驱动装置的设计也是非常重要的。 5.5.1 计算电机功率计算电机功率 假设筒体设备重量为 180 t ，慢速驱动时转速为 0.12r/min。 2 grn 1 27203300 w rn p =+ （5.9） 2 180 1000 1.8 0.121.8 0.12 114.29kw 27203300 =+= 5.5.2 确定电机型确定电机型号号 根据所需功率，选择 mjz2 电机。p15kw rw p= 出轴转速为 0 0.12 8.6961.04nnin= 电机 （5.10） 故合格。 5.6 筒体筒体与与法兰连法兰连接接螺栓螺栓的校核的校核 对筒体和法兰连接的螺栓进行受力分析， 可知都受剪切作用， 因此选用 m48300. （1）每边端盖受的圆周力，由【7，式 6.7】得 4 3 0 0 9750097500 1224.2 1.787 10 kg 17.3 386 p f nr = （5.11） （2）剪切合力 2 2 3 245 0 0 216.3 10 1.787 101.08 10 kg 22 g qf =+=+= （5.12） 第 31 页 （3）每个螺栓受的剪切力 5 2 22 44 1.08 10 kg 457.06 cm 0.5 30 3.14 4.8 q km d = （5.13） 640 44.79mpa128mpa 5 s n =，所以满足工作可靠性要求。 19 . 计算轴承与轴颈的摩擦系数 由/0.4b d =，取宽径比变化的系数1 = ， () 6 0.0675217.3/60 0.550.0011 0.000211.66 10 w f p =+= （5.26） 20 . 查出润滑油流量系数 由宽径比及其变化系数得出流量系数 /qvbd=0.225. （5.27） 21 . 计算润滑油温升 按润滑油密度 3 900kg/m =，取比热容 () o 1800j/ kgcc =，表面 传热系数,得 6 o 0.0011 1.66 10 0.00021 11.38 c 80 1800 900 0.225 0.00021 1.27 s f p t q c vbdv = + + v （5.28） 22 . 计算润滑油入口温度 ooo 11.38 50 cc44.31 c 22 im t tt= v （5.29） 因一般取 o (35 45) c i t =，故入口温度合适。 23 . 选择配合 根据直径间隙0.294mm=v，按 gb/1801- 1979 选配合 h8/f7，查得轴承 孔尺寸公差为 0.195 0 1400 + ，轴颈尺寸公差为 0.110 0.235 1400 。 24 . 求最大、最小间隙 () () max min 0.1950.2350.430mm 00.1100.110mm = = = = v v （5.30） 因 0.294mm=v 在 maxmin vv与之间，故所选配合合用。 综上知，所设计的滑动轴承合用。 第 34 页 6 球磨机的安装、操作、维修与润滑球磨机的安装、操作、维修与润滑 6.1 球磨机的球磨机的安装安装 为了保证球磨机的正常运行，除了正确的设计和合格