机械毕业设计21Φ3×11M水泥磨总体设计及传动部件设计

专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 目 录 0 引言 . 1 1 3 11m 磨机传动部分设计 . 2 1.1 磨机传动装置 2 1.2 磨机传动的特点 2 1.3 传动方式的比较 . 2 1.4 电动机的选型 . 3 1.5 传动方式的确定 . 5 1.6 磨机速比的确定 . 5 1.7 磨机大小齿轮的计算 . 6 1.8 磨机辅助传动装置 . 10 1.9 联轴节和离合器的选择 . 11 1.10 磨机传动装置的润滑 . 11 2 3 11m 磨机的总体设计 . . 12 2.1 磨 机的中心高度 13 2.2 磨机传动装置布置 14 2.3 磨机的间距 14 2.4 磨机筒体的主要有效尺寸 15 2.5 磨体的伸缩 17 2.6 磨机的转向 18 2.7 磨机的基础 18 2.8 磨机的用水量 19 2.9 安全防护 20 3 预期结果 . 21 4 结论 . 22 致谢 . 23 参考文献 . 24 附件清单 . 25 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 0 引言 在 3 11m 磨机传动部分的设计中；拟订传动方案、绘制运动简图是进行装配图设计必不可少的 一般工作机器通常是由原动机、传动装置和工作装置三个基本职能部分组成。传动装置传送原动机的动力、变换其运动，以实现工作装置预定的工作要求，它是机器的主要组成部分。实践证明，传动装置的重量和成本通常在整台机器中占有很大的比重；机器的工作性能和运转费用在很大程度上也取决于传动装置的性能、质量及设计布局的合理性。由此可见，在机器设计中合理拟订传动方案具有重要意义。 在 3 11m 磨机传 动部分的设计中；拟订传动方案、绘制运动简图是进行装配图设计必不可少的、极为重要的依据。传动装置包含很多机件。这些机件的材料和具体的结构、尺寸并不能从运动简图中反映出来，而必须通过强度或刚度等计算和结构设计来确定。组成传动装置的各机件，并非彼此孤立，而是互相关联和制约、有机的组织在一起。那么，首先应该选择哪些机件进行强度、刚度等计算和结构设计呢？正确的回答应该是“由主到次、由粗到细”。本次磨机传动部分设计中，齿轮等传动件是影响和决定磨机运动特性的，是主要的；而其它机件只是为了支承它们，联结它们，使之具有确定位 置和正常工作。因而，在设计次序上，前者应是主导和先行的，后者是从属的。 实现工作装置预定的运动是拟订传动方案最基本的要求。但满足这个要求可以有不同的传动方式、不同的机构类型、不同的顺序和布局，以及在保证总传动比相同的前提下分配各级传动机构以不同的传动比来实现的许多方案。这就需要将各种传动方案加以比较分析，根据具体情况择优选定。合理的传动方案应满足机器预定的功能外，还要求结构简单、尺寸紧凑、工作可靠、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。 磨机传动或磨机传动装置就是将电动机的动力通过一系列的装置传递到磨机上，使其传动的装置。磨机传动装置设计是否正确，制造质量如何，安装、检修和维护的好坏，对磨机的正常运转和电能消耗都有极大的影响。特别是随着磨机的大型化，它需要的动力越来越大，就显得更为重要。 目前，我国已能自行设计和制造磨机传动用的 2800Kw 较大型的减速器，1250Kw 以下的已经受到长期运转的考验。现在，有关部门正集中力量进行研制功率更大的磨用齿轮减速器，可望在不久的将来，我国自制的磨用较大型的减速器即将投入运行。这者就为我国发展技术更先进、规格更大的磨机奠定了基础。同时，我们还对边缘双传动装置进行了试 验研究，技术问题以获解决。据悉，我专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 国已能生产直径为 8m 的滚齿机。这样，我国制造带有精度较高的边缘双传动装置的大型磨机已不成问题。 传动装置的工作性能和成本直接影响着所配磨机的性能和成本，有的甚至起决定性的作用。 由上述可见，传动装置在整台磨机中占有十分重要的位置。如果说筒式磨机在近 20 年有很大发展的话，那么最突出的还是表现在传动装置上。这也是技术难度最大，人们花费精力最多的一个环节，世界各国都在这方面下了很大工夫。因此，在设计磨机时，应根据它的特点，精力选择传动系统，因地制宜的确定传动方式。磨机传动方式之多 是难以尽举的，如果再考虑减速器的具体结构，那就更为多种多样。磨机传动方式之所以如此之多，它们都是根据各地的具体情况和磨机的特点而产生的。因此，若能正确的选择一种合理的传动方式，首先必须磨机传动的特点，精心选择传动装置中的每一个零件。 拖动磨机电动机的动力最后通过一个固定在筒体或端盖周边上的大齿圈传递道磨体上使其回转的传动，叫“边缘传动”，而本作者所设计的磨机的传动部分的传动方式就是边缘传动。边缘传动目前有两种方式，即边缘单传动和边缘双传动。功率在 1000 kw 左右也有不少采用了边缘双传动。功率在 2000kw 以上的磨机，采用边缘双传动较多。但是，在国外功率为 4000kw 左右的磨机也多采用边缘单传动。我国江西永平铜矿从加拿大 A-C公司引进的 5.03 6.04m球磨机，功率为 2650kw。采用边缘单传动，运转时的噪音比中心传动还小。这是我国目前最大的边缘单传动磨机。淮海水泥厂从罗马尼亚引进的 4.2 11m 水泥磨，功率为 2 2000kw=4000kw，多年运转。效果良好。这是当前我国使用最大的边缘双传动磨机。 1 3 11磨机传动部分设计 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 1.1 磨机传动装置 磨机传动的分类是一个比较复杂 的问题。特别是由于我国小水泥的发展，使磨机传动装置出现了更多的种类，给更详尽的分类带来了一定地难度。尽管如此，为了对传动装置有个明确和系统的认识，我们还是可以按照是否使用齿轮将磨机主传动装置分为两大类。在每大类中又可分为若干种传动方式，详列如下： 磨机传动辅助传动针齿传动托轮传动直联式悬臂式环式无齿轮直接传动无齿轮传动中心双传动中心单传动中心传动边缘双传动边缘单传动边缘传动齿轮传动主传动1.2 磨机传动的特点 筒式磨机是一种重载、低速、恒速、长期满载连续运转的粉磨机械。从重载来讲，当前水泥工业中采用的磨机的动力从 55140000KW；从低速来说，对于直径 1.2 7m 的磨机，它们的工作转速当初只有 3011r/min 左右。电动机除了应用低速同步电机以外。大多数是在 6001000r/min 上下。这样，传动系统的减速比就等于 3070 之间。从恒速来说，这一点对传动设计是有利的。从满载长期连续运转来说，给磨机传动装置的设计提出了更高的要求。 1.3 传 动方式的比较 小型磨机都采用边缘传动，但随着磨机规格向大发展，出现了以大速比减速器为重要环节的中心单传动传动方式。这种传动方式，如果减速器可靠，它具有传动效率高、维护量小、比较容易实现长期连续安全运转的优点，因而受到了使用厂的欢迎。由 于机械工业的发展，现在已能加工出精度较高，质量较好的大小齿轮，再加上润滑技术的改进，因而也能保证磨机长期连续安全运转。另外，有些磨机为了满足工艺上的要求，则非采用边缘传动不可，如风扫磨就是如此。无齿轮传动是在磨机急速向大型化发展，机械工业一时跟不上这种要求下出现的。由于它的造价昂贵、技术复杂，又不宜用于功率小于 4000KW 的磨机传动上 ，所以在国外一段时间内曾得到应用，但是应用不多，而在国内还没有应用。 总的来说，当前应用最广的还是边缘传动和中心传动，在大型磨机上，无齿轮传动发展也比较快。可见，当 前磨机传动方式主要只有三种，且它们都在发展之中，还看不出哪种占有绝对优势。可将它们概括地进行比较。齿轮传动与无齿轮传动的比较列于表中。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 1. 4 电动机的选型 磨机都是由电动机来拖动的。所以，要想合理地设计好一台磨机的传动装置，就必须了解与电机拖动有关的知识，将电气与机械进行综合考虑，方能如愿以偿。 （一） 磨机的负载特性 第一， 磨机的工作转速恒定是能够满足操作要求的，因此，一般来说对电动机不要求调速。只有近代出现的无齿轮直接传动装置，它本身具有调速的功能，人们才顺势用之优势。 第二， 前已述及，磨机是水泥厂中的最大的用电设备。 第三， 磨 机除了在启动和停车时载荷稍有摆动外，在正常运转中载荷是基本稳定的。 第四， 磨机是重载起动设备。 在起动时，电动机的起动转矩必须大于或等于磨机的起动静转矩与加速转矩之和。 磨机起动时的静转矩与磨机规格、筒体内的研磨体的位置、传动方式、轴承润滑情况以及安装准确度等等因数有关。因此，对不同的球磨机，在不同条件下起动，其起动的静阻力矩是不同的。 在 20 多年前，曾有人提出电动机的起动静阻力矩要高于额定力矩的1.75 2.5 倍。因此磨机必须配置高起动转矩的电动机。这不仅限制了电机的通用性，而且还会使传动装置，特别是其中的减速 器的尺寸及材料消耗增加，造价也会升高。例如，供磨机传动用的大型专用 TDQ 系列交流三相同步电机就是为此而设计的。大量的资料和实验表明，磨机在起动时的初瞬间其静阻力矩并不大，比额定转矩或正常运转时的负载转矩 M 还要小，只有随着转速的升高，大约在磨机筒体转过 60 度左右才出现一个最大转矩。这个最大转矩亦不大于正常运转的负载转矩的 1.5 倍。可见，起动转矩为 1.1 1.5倍的负载转矩 M 是足够的，可以作为设计的依据。这就使许多技术问题易于解决，同时也可减少许多人力物力的浪费。 （二） 对电力拖动的要求 了解了磨机的负载特性以后，就 可对磨机的电力拖动提出正确的要求。 1.电动机 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 电动机在能够提供磨机所必需的起动转矩和正常运转转矩的前提下，其标称容量应为磨机实际需要功率的 1.0 1.2 倍，对大型传动装置来说，有 1.0 1.2倍，对大型传动装置来说，有 1.0 1.2 倍就足够用而不应过大。另外，还应保证其负荷率起码在 90%以上。这样才能保证电动机经常处在近乎满载状态下运转，充分发挥设备的能力。以前由于对磨机负载特性认识的差异，往往选用过大的电动机，意在以大容量补起动。这样一来，不仅会增大初次投资而且会使电机效率降低，浪费电力。这 种浪费是经常的、长期的，因而应尽量避免。当然，计算出来的需要功率，由于电动机系列档次的限制，往往不能恰如其量选到，但要尽量接近。 2.起动要求 由于磨用电动机的容量一般很大，所以对其起动电流必须加以限制，应以不会显著影响供电电网的电压降为原则。否则，由于电动机的起动电流过大，势必造成电网电压瞬间的大幅度降低，导致其它设备的电机失压，照明灯的闪烁或熄灭，甚至有时造成停机事故。尤其是对于容量不大的电网，则更需加倍注意。限制起动电流的主要途径就是选用恰当的电动机的类型，采用合适的起动方式。 3.电动机 的功率因数 功率因数的高低是体现工厂用电经济性的一个主要指标，而磨机功率因数 电动机的功率因数在全厂电力系统的中是起主导作用的。功率因数低，就意味着大量的无功电流在网络上往返，浪费电能。 （三） 电动机的选定 磨机拖动用的电动机，主要有以下三大类： （ 1）异步电动机 （ 2）同步电动机 （ 3）感应同步电动机 1. 异步电动机 磨机拖动用的异步电动机有鼠笼型和绕线型两种。 鼠笼型异步电动机的起动电流很大；起动时间较短；功率因数很低；起动转矩也不高；对电网容量要求较严，所以一般很少应用。 绕线型异步电动机是我国应用 磨机拖动比较广泛的一种电动机。 2. 同步电动机 同步电动机可以在超前的功率下运行，所以可用它来改善全厂的功率因数。 目前，我国磨机传动用的同步电动机主要有以下两种：一是普通低起动转矩同步电动机，即 TD 系列三相同步电动机；二是大型低速高转矩磨机专用同步电动机，即 TDQ 系列磨机专用大型三相交流电动机。 3. 感应同步电动机 异步电动机具有良好的起动特性，即起动转矩大，而起动电流却很小；而同步电动机有良好的运转特性，即功率因数高。 cos =0.9 超前，提高用点系统的经济性。 综上 所述，电动机的选定是一项十分重要而复杂的工作，一定要根据各地的具体情况，进行仔细的研究，反复对比。除了掌握拖动装置的基本特点以外，还必须考虑以下几个问题： 1） 对初次投资和运转费用两者必须统筹兼顾，切不可顾此失彼。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 2） 应全面考虑水泥厂中其它设备电动机的型式，即全厂电源网路的功率因数情况。 3） 在选择电动机的电压时，必须照顾到水泥厂做在地区电网的变电电压及其容量的大小。 4） 电动机的选型应与磨机机械传动方案统一评定，一定要考虑磨机减速机构的机械制造条件。 1.5 传动方式的确定 上面我们研究了磨机传动的特点，对各种传动方式 又进行了概略的比较，讨论了电动机的选型问题。在这个基础上，就可以比较合理地确定磨机的传动方式。在确定磨机的传动方式时，必须根据具体情况进行多方案的比较，最后确定一种合理可靠的传动方式。 从我国的实际情况出发，提出以下几点建议： 1. 功率在 800KW 以下的磨机，主要考虑初始费用的高低，以选边缘单传动为宜。 2. 功率在 800 1250KW 的磨机，主要应考虑维护的繁简和制造能力的条件，以选用绕线型异步电动机拖动的边缘单传动或中心传动为宜。 3. 功率在 1250 2500KW 的磨机，耗电量已占相当比例，应兼顾初始费用和电耗两个主要因素，一般可选用边缘双传动装置。 4. 功率在 2500KW 以上的磨机，应考虑电耗为主，尽量选用传动效率高的传动装置。当然，也要顾及国情。 5. 功率在 800KW 以上的磨机最好选用带辅助传动装置的各种磨机传动方式。 1.6 磨机速比的确定 传动装置的设计是在磨机传动功率和磨机转速已定的条件下进行的。在相同条件下，转速越高的电机，其造价就越低。故可预先选择几种不同的电动机作为基数，然后再进行单项方案比较。最后将电动机的转速确定下来。于是转动装置的总速比就可以按下式进行计算： i = nd / nm 式中 nd 电动机的转速， r/min nm 磨机的转速， r/min 对于只有大小齿轮的传动系统，这个总速比就是大小齿轮的速比 iz,即 i=iz； 对于带有减速器的传动系统来说，则总速比可用下式表示，即： iiizq式中 iq 减速器的速比，对于带三角皮带轮的传动系统，它就是三角皮带传动的速比； iz 大小齿轮的速比。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 因为在相同条件下，减 速器的造价与其速比 iq 成正比而与大齿圈的造价成反比，如图所示，在它们之间有一个最经济之点，这就是这两条曲线的交点 A。 1. 7 磨机大小齿轮的计算 当大小齿轮的速比确定下来之后，即可进行大小齿轮的各项计算。 1 大齿圈直径的确定 以前曾有人为了使磨机运转平稳，将大齿圈设计得特别大，甚至达到磨机规格直径的 2 倍，其目的就是使大齿圈兼起飞轮的作用。这样一来，大齿圈的重量特别大，无疑会使其造价显著增加。多年实践证明，这是不必要的。所以，近来有像越来越小 的方向发展。 现推荐大齿圈直径按下式确定： d = (1.151.6)D 式中 d 大齿圈的分度圆直径， mm； D 磨机筒体的规格直径， mm。 如果结构和其他条件允许，应尽可能取小值，特别对大型磨机，不宜取得过大。 大齿圈直径确定之后，承载能力就与小齿轮的直径有关，小齿轮直径越大，既速比越小，所能传递的动力就越高 ,如下图所示： 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 2 齿形的确定 当前 应用在边缘传动磨机上大小齿轮的齿形主要是渐开线齿形。不论装在什么工厂的磨机，其工作环境都是恶劣的，灰尘很大。虽然磨机的大小齿轮都有罩子，但密闭不良。再加上润滑条件的限制，很难保证润滑良好。因而，踏基本上属于开式传动。这就决定了磨机大小齿轮的破坏和失效的主要原因是磨损和胶合。据调查，许多磨机上的大小齿轮都是因为轮齿磨薄无法再用而报废。即使在此时，也很少有断面现象发生，当然也有极少数磨机的大小齿轮发生过点蚀，断面和齿面剥落的失效，但这都是由于极特殊原因造成的。因此，现在绝大多数的磨机都采用大变位齿形设计，取得了 良好的成果，使齿轮的寿命提高了 35 倍。其优点是承载能力高，运转平稳，噪音小，寿命长。所以，在我国当前的情况下，对磨机上所用的大小齿轮一般都采用大变位齿形。 3 模数的确定 模数对齿轮的加工，运转，使用寿命，金属消耗和成本都有影响。 小模数齿轮比大模数齿轮用的好，使用寿命长。这恰好与人们的直观感觉相反，因为在满足强度要求的前提下，采用较小模数的齿轮具有以下优点： 1） 当齿轮直径相近时，模数越小，大小齿轮的齿数和就越大，则磨损越小，胶合的危险性就越小。 2） 模数小，噪音小，振动小，动载荷也小； 3） 模数越小加工 精度越易于保证，摩擦损失也越小，则传动效率越高； 4） 加工容易，成本降低。 据调查，在一般的机械制造厂中，模数大于 25mm 的滚刀很少，可是小于 25mm 的滚刀一般都有，而且在市场可以买到。另外，在齿顶圆一定的情况下，模数越大则切削量就越大，加工费用就会随之增大。 5） 减轻重量，节省金属 大齿圈的重量主要集中在轮缘上，约占 6070%。但轮缘的厚度与模数有关，即模数小齿轮薄，于是大齿圈的重量也就减轻了，可以节省金属。 由上述可见，采用小模数是合理的。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 所 谓采用小模数并不是可以任意的小，而是在保证强度的条件下，尽量采用较小的模数。现在设计磨机的大小齿轮时用下面的简化公式来计算模数是足够的。 m=110z 32 )1(2961600km CniiNK mm 式中 N 磨机的实需功率， kw； K 偏载系数或载荷集中系数，由下表查得； i 大小齿轮的速比； 齿宽系数，其 =B2/d1=0.50.85； B2 大齿圈的齿宽，也就是小齿轮的有效齿宽。在磨机上的小齿轮齿宽 B1 一般应比大齿圈齿宽 B2 大 510mm； d1 小齿轮的分度圆直径， mm；在初算中可用小齿轮的分度圆直径来计算齿宽系数，因为采用大变位齿轮后，节圆直径与分度圆直径是不同的，这样计算既简单，误差也不大。 Z1 小齿轮模数 nm 磨机的工作转速，也就是大齿圈的转速， r/min； Ck 当量接触许用应力，根据经验，对钢制 齿轮取 Ck=88N/cm；对铸铁齿轮，取 Ck=64N/cm. 从上面的强度公式中不难看出，模数 m 与小齿轮齿数 z1 成反比例。在保证齿轮直径不变的情况下，用增加小齿轮齿数减少其模数，同样能满足强度要求。 4 齿数的确定 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 前面已经述及，大齿圈直径已定，模数也确定下来，这样就可以按下式确定大齿圈的齿数： z2=d2/m 计算出来的大齿圈齿数有可能是奇数这时需要根据实际情况上下调整， 将大齿圈的齿数半取为偶数。因为大齿圈由于安装，制造，运输和维修等需要必须至少制成两半，齿数制成偶数时即可 对开，使加工容易，精度提高。对整体大齿圈则关系不大。 大齿圈的齿数确定以后，速比也是已知的，故可按下式求出小齿轮的齿数： z1=z2/iz 5 大变位系数的选定 变位齿轮的性能，与其变位系数的选择正确与否有着极为密切的关系。 根据磨机上大小齿轮破坏和失效的主要原因是磨损胶合这一特点，除选择大变位啮合外，还提出下列选择和确定变位系数的原则： 1） 保证大小齿轮齿根的滑动系数相等或相近，且使其绝对值较小，即 1 2 -0.5 2） 保证重合系数 1.2 3） 保证齿顶厚度 Sa 0.5mm。对于因磨损而失效的齿轮，保证一定的齿顶厚，防止磨尖是非常必要的。对磨机上的大小齿轮来说，齿顶厚 Sa 应保证大于0.5 这个模数 m。 6 大齿圈主要部位几何尺寸的计算 大齿圈主要部位的几何尺寸，推荐按以下关系选取。 1） 齿圈的轮缘厚度按下式确定： 0=（ 22.5） mnmm 2） 齿圈的幅板厚度按下式确定： nm)5.22(1 mm 对于双幅板来说，其幅板厚度可以适当减薄一些，可按单幅板厚度的 7990%选取。 3） 板厚度按下式确定： nm)7.10.1(2 mm 4） 板突出高度按下式计算： 03 )5.18.0( mm 5） 兰凸台高度按下式计算： 04 )3.18.0( mm 6） 兰宽度 按下式计算： 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 d)0.40.3(5 mm 上面几式中 nm 齿轮的法向模数， mm d 法兰联结螺栓的直径 , mm 1.8 磨机辅助传动装置 1 辅助传动的作用 （ 1），使磨体能准确的停靠在所要求的任何位置上，磨机在停转之时或在检修当中，常常要求磨体的某一处停在一定的方位上，以便工艺人员定期的从磨门进入磨机，检测研磨体的级配是否合理，料面高度的变化规律是否恰当，温度是否适宜等。 （ 2），在 装设衬板时，使磨机缓慢的转动。既便于操作，又能提高工作效率，能减轻主传动起动时的载荷，保护轴承。为了保护传动齿轮，在开启主传动前也应开启辅助传动，使所有啮合齿面紧密啮合，因而在启动时可以减免造成的较大冲击，减少打齿事故。 （ 3），保护磨体减小停磨后的变形和作为预启动之用 2 辅助传动装置的构造 由于主传动系统的不同，辅助传动系统也就各种各样。但不管怎样千差万别，比较理想的辅助传动系统都应包括以下几个环节： 1，辅助传动电动机； 2，辅助传动减速器； 3，辅助传动电动机与辅助传动减速器相连的联轴节；在这个联轴节上或 其附近设置有制动器。可以防止磨机反转；还可以保证磨机在任何位置上停住。 4，辅助传动减速器与主减速器相连一般多采用爪式离合器或者其他种离合器，其目的就是保证开主传动时能把辅助传动系统自动的脱开。 3 辅助传动装置功率的计算 用辅助传动装置转动磨及时，其转速比用主传动装置转动时缓慢得多，一般为磨机工作转速的 1/501/140。此时研磨体没有抛落运动状态，而完全处在滑落状态，与开主传动时有完全不同的运动规律。 辅助传动功率包括两部分：提升研磨体和物料所需的功率 N1 和克服轴颈间摩擦力所需的功率 N2。 因此，辅助传动功率 NF 为： )(121 NNN FF kW FGaN 79410001 kW Fm frGGN )(7941 0 0 02 kW 式中 G 包括物料在内的研磨体重量 yG 研磨体的重量 mG 研磨体部分重量 a 研磨体和物料堆积截面重心 S 至筒体沿铅垂中心线的距离 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 1.9 联轴节和离合器的选择 球磨机传动装置中所用的联轴节或离合器主要是联接两段同心同转向包括磨机中空轴在内的轴，借以传递转矩。除此之外，在传递转矩的过程中， 有的联轴节或离合器还兼有控制等一些其它作用。 有不少磨机常常因为联轴节或离合器发生故障而不得不频繁停磨，好多机件的使用寿命也随之降低，诸如减速器、小齿轮及传动轴承等。所以在磨机的传动装置中，正确选用联轴节或离合器是相当重要的，不容忽视。 1.10 磨机传动装置的润滑 对边缘传动的磨机来说，主要的润滑部位是大小齿轮，其次是小齿轮的传动轴承。对采用减速器的的边缘传动装置来说，还有减速器的润滑也是相当重要的。 （一） 边缘传动大小齿轮的润滑 边缘传动磨机的大小齿轮两个轮齿相应啮合面的接触时间特别短促，啮合时的运动状态也比较复杂，既有滑动也有滚动，自动形成液体膜的作用十分微小，这对大小齿轮的润滑提出了很高的要求。有不少水泥厂磨机的大小齿轮，均因为润滑不善或润滑剂选择不当而过早的失效。边缘传动大小齿轮的润滑方式基本有以下五种：大齿轮带油润滑、油轮带油润 滑、稀油集中润滑、沥青喷涂润滑、干油喷雾润滑。 （二） 边缘传动磨机小齿轮传动轴承的润滑 小齿轮的传动轴承有两种：滑动轴承和滚动轴承。由于后者优于前者，所以新设计的磨机都采用后者。由于滚动轴承的传动效率高、体积小、重量轻、不需要额外的冷却、不容易漏油、不需要刮瓦和便于检修和维护等优点，从润滑效果考虑，滚动轴承的润滑仍采用润滑油，即稀油润滑较好，但从便于维护保养和简化密封出发，绝大多数都采用润滑脂。 （三） 小齿轮传动轴承润滑剂的选择 小齿轮传动轴承，如果采用滑动轴承，必须使用润滑油；如果采用滚动轴承，则应使用润滑脂。合理选 用润滑剂，对保证良好的润滑具有重要的作用。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 2 3 11m 磨机的总体设计 该磨机由下列几部分组成 ： （ 1） 进料装置 进料装置由下料斗、衬板和支架组成，均由钢板和型钢组成。下料斗的后壁为垂直型，以熟料堆积作为料衬。进料装置通过支架固定在基础上。料斗设有检查门和测试管，以备停磨后加强磨内通风和测量负压之用。 （ 2） 主轴承 两端的两个主轴承形式大体相同，但进料端主轴承底座与底板之间设有辊子、以便在磨体伸缩时辊子滚动，使主轴承随之移动。采用 120球形瓦，球形瓦体中铸有串水冷却水腔。球形瓦与轴承座的 接触面系数球面，以便自行调位。 主轴承采用油泵循环润滑，并设有高压起动装置或高压浮升装置。 （ 3） 回转部分 回转部分的筒体由钢板卷制焊接而成，采用焊接平端盖结构，端盖用厚钢板加工而成。两端的中空轴以其法兰与端盖用螺栓联接。进料端中空轴外接喂料葫芦，将进料装置来的物料靠其内部的弧形叶片提升后靠背锥面流入中空轴内的锥套中，进而喂入磨内。由于加设了喂料葫芦，使进料装置下料通畅，不易漏料，密封易于处理。出料端中空轴内装有螺旋筒，外接传动接管。从出料篦板中提起的物料流入螺旋筒后很快被输送到出料装置中。 磨机筒体由双层 和双层隔仓装置分隔成三个仓，一二仓均装阶梯衬板，以螺栓固定。三仓内铺砌镶砌衬板。一二之间安装双层隔仓装置，靠进料侧装蓖板，靠出料侧装盲板，两层之间装多个扬料板。已在一仓粉磨的物料，通过蓖板孔进入双层隔仓装置中，由扬料板提起送入第二仓。在第二仓中粉磨后的物料，通过二三仓之间的双层隔仓装置中的蓖孔进入第三仓。各仓都设有一个人孔，呈交差对称布置。 （ 4） 出料装置 出料装置的结构与 2.4 13m 棒球磨机基本相同，只有两点稍有差异。一是出料罩上部带有排风管，二是出料筛上带有四个振打板，以提高筛分效果。 （ 5）传动装 置 传动装置由对称式、 1250KW、速比是 40.884 的减速器、转速为 740r/min 的电动机、齿爪联轴节和出轴膜片联轴节以及辅助传动装置等组成。辅助传动减速器、爪式离合器、 30KW、 1000r/min的辅助传动电动机和联轴节组成。开主传动时，磨机筒体以 18.10r/min 的转速转动，开辅助传动装置时，磨机以 0.1375r/min专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 的转速慢慢转动。 （ 6）喷水装置 为了降低出磨水泥温度，改善水泥质量和保护设备，该磨机采用磨内喷水装置。喷水方式为磨头、磨尾两头喷入，采用机械雾化方式。 （ 7） 研磨体 全磨装载的研 磨体全是钢球，其规格及级配见表 5。 这与开流粉磨是不同的。对于开流磨，为了保证成品细度，尾仓的研磨能力必须加强，所以都装钢段。对于圈流磨，出磨物料不是成品，除了加强研磨之外，还需要有一定的冲击，所以，现在都装较小的钢球。 2.1 磨机的中心高度 磨机的中心高度就是从磨机水平中心线至粉磨车间基准地面的距离，见图1。它的确定，既应考虑到磨机传动装置的特殊要求，又要考虑倒出和清理研磨体的方便。在满足上述原则下，磨机的中心高度应尽量降低。这样一方面可以减小基础混凝土量，降低造价；另一方面又可增加基础的稳定 性和避免下沉的危险，同时对检修管理和其它设备的布置都有利。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 磨机的中心高度一般可取磨机直径的 0.8 1.0 倍，即 H=（ 0.8 1.0） D，并且应保持磨机筒体的下母线至基地面的距离 H1 不小于 0.8m。对个别小厂的小型磨机，其中心高度可适当降低。 对于边缘传动的磨机，应以大小齿轮罩下边缘露出地基 h=250 400 mm 为宜。一是方便于检修管理；二是有利于安装；三是对齿轮罩防尘条件好。 H=（ 0.8 1.0） D 筒体 =2400 3000 mm 大齿轮的轮罩下边缘露出地 基 h=250 400 mm D 齿圈 =5000 mm H= D 齿圈 /2+h=2500+(250 400)=2750 2950 mm 取 H=2800 mm 2.2 磨机传动装置布置 对大中型磨机，不论中心传动或边缘传动，都设计有一根或两根（边缘双传动）较长的传动轴，国外有称为“扭转轴（ Torsion shaft）的。这一方面是由于传动装置自身性能的要求必须设置的，另一方面是由于磨机排料装置、输送装置及其检修管理它们所必须空间的需要亦应设置的。在这种情 况下，应将磨机与减速器和电动机之间以墙隔开。一是在磨机检修时可以保持减速器和电动机以及其控制设备的清洁；二是在磨机运转是可以降低传动装置厂房内的噪音，对维护有利；三是方便于单独设置吊车。 对小型磨机，不采用中心传动，边缘传动用减速器也很小，绝大部分都不用较长的传动轴，因此不需要隔开。 2.3 磨机的间距 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 当磨机在一个粉磨车间内的台数为两台或两台以上时，磨机中心线的距离，就称为磨机的间距。磨机间距确定的是否合理，对安装、操作和检修维护等都有直接影响。磨机的间距大小与磨机主轴承是否采用稀有润滑站及提升机的大小 等有关，一般取为磨机直径的 3 5 倍为宜，即 m=(3 5)D。太大，浪费车间面积；过小，对操作检修不利。 现举几个典型例子，供设计时参考，见表 1。 在采用联合储库时，磨机又布置在其附近，此时磨机的间距要尽可能与储库的柱间距取得一致，以便使布置整齐，土建结构合理 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 2.4 磨机筒体的主要有效尺寸 磨机的规格尺寸虽然能反映磨机的主要性能，但极其粗略，因此引入了有效尺寸的概念。磨机筒体的有效尺寸能较准确地反映磨机的性能，也是各主要技术参数计算和衡量的依据。 2.4.1 磨机筒体的有效直径 磨机筒体的有效直径是指筒体内半径减去两倍衬板的平均厚度，用 Di 表示，即： Di=D-2hcp 式中 D 筒体的内直径， mm hcp 衬板的平均厚度， mm。其平均厚度不同。 2.4.2 磨机筒体的有效长度 磨机筒体的有效长度是指磨机筒体内填装研磨体空间的长度，即各个粉磨仓长度的总和。它比规格长度肯定要小一些，因磨机型式不同，小的程度也就不同。 对普通尾卸管磨机，是将磨头衬板的厚度、隔仓装置，特别是双层隔仓装置的宽度 和出料篦板装置所占的宽度均减去的筒体长度。 对烘干仓在跨内的磨机筒体有效长度，除要减去上述各零部件所占的长外，还得减去烘干仓的长度。 对中卸磨，还得减去卸料仓的长度。 可见，磨机筒体的有效长度就是起粉磨作用的筒体长度。例如：为 2000t/d新型干法生产线配套设计的 3.5 10m 中卸烘干生料磨，筒体的规格长度减去专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 磨头衬板的厚度 2 0.04m，减去烘干仓的长度 1.5m、减去卸料仓的宽度 1.05m、再减去两个单层隔仓装置的厚度 0.305m。则磨机筒体的有效长度 Li=7.135m。筒体的有效长度 Li 比 规格长度 L 小许多。 2.4.3 磨体的跨距 筒式磨机均为两点支承。两个支承装置铅垂中心线见的距离 LK,称为磨体的跨距（参见图 1）。 磨体跨距是磨体的基础尺寸。筒体弯曲强度和刚度、中空轴和端盖强度等的计算与此都有关系，同时也是计算支点反力必不可少的尺寸。在预定磨体的跨距时，除磨机规格外，与此有关零部件的准确尺寸尚且不知，必须参考同类近似规格磨机有关零部件的尺寸加以初步确定，然后经过反复验算和修正后才能最后确定。载荷的支点设在轴承轴瓦的中线，并以次作为轴承的中心线。 2.5 磨体的伸缩 磨体在运转时要产生很大的热量 ，磨体受热后要生长。当磨机停转时，磨体的温度要下降，使磨体缩短。因此，在设计磨机时必须考虑磨体热胀冷缩的问题，否则磨机便不能正常运转。 一般的磨机，传动装置都设在磨尾。为了保证传动装置中的齿轮正确啮合：一是不产生或尽量缩小轴向窜动；不产生歪斜，都把磨尾的支承装置设计成定位轴承。也就是中空轴肩与轴瓦两侧面的间隙很小，能方便安装、正常运转就可以了。而另一端的支承装置，即进料端的支承装置为适应磨体的热胀冷缩，必须留有一定的空隙。这个间隙的大小与磨体的温升有关，磨体温升越高，间隙应留的越大。在满足磨体热胀冷缩的前提 下，这个余留间隙越小越好。 磨体的伸缩量按下式计算： L= Lk（ t2 t1） mm 22 式中 钢的线膨胀系数，在磨体伸缩量的计算中，取 =0.000012； Lk 磨机的跨距， mm； t2 磨机在运转时，磨机可能达到的最高温度， ；（见表 2） t1 磨机所处的环境可能达到的最低温度，。因为磨机绝大多数都是安装在厂房内工作，一般取 t1= -20 。 本次设计的 3 11m 水泥磨，跨距 Lk =12572mm，磨体的伸缩量为： L=0.000012 12572 120-（ -20） 22 mm b=1/4 L=（ 1/4） 22=5.5 mm 但在实际设计中， b=6mm，所以总的余留间隙 = L+b=27.5 mm 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 2.6 磨机的转向 磨机的转向就是指磨机筒体的转向。为统一起见，规定从出料端向磨头看去，用顺时针或逆时针转向来表示磨机的转向（参见图 1）。图示箭头，表示逆时针转向。 在实际生产中，常常因为磨机的转向表示不清，造成有方向性的零部件制反或者装反而影响施工进度或生产。所 以，在设计之初就必须将磨机的转向规定清楚，然后有方向性的零部件，诸如喂料勺轮、进出料及回料的螺旋筒、双层隔仓装置的扬料板、阶梯衬板和角螺旋衬板等均须按规定的磨机转向来设计，万不可大意。 磨机的转向必须在磨机的总图上用虚线箭头表示清楚，以供工艺专业布置考虑（参见表 1 中的图，图中表示磨机为逆时针转向）。 在使用磨机时，其转向必须与设计相符，除辅助传动外，不允许倒转。 装在同一厂房内的多台磨机，其转向最好相同。一是有利于备件的统一；二是便于听磨音，尤其是采用电调节装置（如电耳）的自动控制喂 料时，更应减少磨机之间音响的互相干扰；三是有利于附属设备的配套。 当然，磨机制造完成以后，最好在出料罩的端面或磨体的端盖上用金属板制作的箭头将磨机转向表示清楚。 2.7 磨机的基础 2.7.1 磨机的负荷（动荷系数法） 采用动荷系数法设计基础时，首先要计算磨体支点的静负荷。用下式计算： W0=W01+W02 kN 式中 W0 磨机主轴承作用支点的总负荷， kN； W01 磨体支点的最大反力， kN； W02 磨体支承装置的重力， kN； 磨体支点的最大 反力 W01，必须在磨机设计完毕后，根据回转部分的最大重力，即考虑研磨体允许装载的最大量时，根据真实重力重新核算后的反力作为专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 最大反力。 计算结果，如果两个支点的总负荷相差悬殊，设计基础时应分别考虑，以减少不必要的浪费。如果两个质点的总负荷相差无几，为了减少设计工作量，则可按其中最大一个进行设计。 磨机基础的强度设计，除考虑磨机的静负荷以外，还要考虑磨机由于振动和运转等原因而产生的动负荷，用动负荷系数 Kd 加以考虑，即： W=KdW0 kN 动负荷系 数 Kd 与磨体支点负荷有关： 当磨体支点负荷 W 40t 时，取 Kd=2.5； 当磨体支点负荷 W 40t 时，取 Kd=2.0。； 2.7.2 基础的平面尺寸 基础周边的轮廓尺寸距设备底座边的距离应不小于 700 900mm，保证检修维护人员的通行方便。为了节省混凝土量，可采用挑檐的设计，见图 2。靠磨体侧，应不小于 50mm 的间隙，（参见图 1），以防磨机运转时碰基础。对边缘传动磨机，则是为了安装大小齿轮罩的方便。 2.8 磨机的用水量 磨机的用水量，包括工艺用水（如湿法磨喂入磨内的水，干法磨的磨内喷水或筒体淋水 用的水等）和设备的冷却用水（如主轴承的冷却用水，主轴承和传动装置稀油站的冷却用水等）均应在磨机总图上标明。 主轴承冷却用水量最大，可按表 3 选用，大磨取大值。 专业订作机械毕业设计，