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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 IV 頁
Φ900×900溢流型球磨機傳動系統(tǒng)設(shè)計
摘 要
球磨機是通過圓筒內(nèi)的鋼球在材料之上作用來碾磨材料的，是一種能有效的碾磨多種材料的工具。其被廣泛地被用于建材、化工、選礦等行業(yè)。
球磨機的能量利用率很低，這和物料在磨內(nèi)分布情況有極大的關(guān)系。越靠近筒體的外層運動軌跡，研磨作用越大。而磨機實際生產(chǎn)時，物料進入筒體就直接落入內(nèi)層，內(nèi)層的物料要經(jīng)過較長時間才能進入外層充分碾磨，從而損失了大量能量。
我根據(jù)一些原始的數(shù)據(jù)通過計算來完成傳動系統(tǒng)的設(shè)計，首先計算總傳動比確定傳動方案，然后根據(jù)傳動方案的參數(shù)，選擇齒輪的齒數(shù)，模數(shù)等來完成減速器的設(shè)計，最后再完成邊緣傳動的設(shè)計，并對各軸的剛度和強度進行校核，以完成傳動系統(tǒng)的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：球磨機，傳動系統(tǒng)，校核
The Design of Φ900×900 Grid board type
Ball Mill Main Driving System
Author:Zhou Weiwei
Tutor:Yan Cunfu
Abstract
Ball mill winch grinds material by rotating a cylinder with steel grinding balls, is an efficient tool for grinding many materials into fine powder. It is widely used in building material, chemical industry, etc.
The ball mill energy use factor is low, the distribution situation has the enormous relations with the material in grinding. Therefore discovered more approached the grinding machine outer layer, the abrasive action is bigger. When grinding machine actual production, the materials entered the mill to fall directly the inner layer, the process dynamics analysis, the inner layer material had to through the long time to enter the outer layer, reduced the production efficiency greatly.
I according to the number of original data through calculation to design the drive system, first calculate the total transmission ratio to determine the transmission scheme, then according to the parameter selection scheme of transmission, the gear teeth, modulus to complete the design of speed reducer, finally finished edge transmission design, and the axial stiffness and strength check, to complete the design of transmission system. I according to the number of original data through calculation to design the drive system, first calculate the total transmission ratio to determine the transmission scheme, then according to the parameter selection scheme of transmission, the gear teeth, modulus to complete the design of speed reducer, finally finished edge transmission design, and the axial stiffness and strength check, to complete the design of transmission system.
Key words: ball mill, drive system, check
目 錄
1緒論 1
1.1課題的背景及研究目的 1
1.2國內(nèi)外球磨機的發(fā)展?fàn)顩r 2
2傳動方案的設(shè)計 3
2.1確定傳動裝置的總傳動比及分配級傳動比 3
2.2傳動方案的設(shè)計 3
3減速器的設(shè)計 4
3.1齒輪齒數(shù)的確定 4
3.2確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 4
3.3計算 4
3.4幾何尺寸計算 7
4軸的設(shè)計計算 8
4.1基本參數(shù)計算 8
4.2軸的材料選擇及最小直徑估算 8
4.2.1高速軸最小直徑的確定 8
4.2.2低速軸最小直徑的確定 9
4.3高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9
4.3.1各軸段的直徑的確定 9
4.3.2各軸段長度的確定 10
4.3.3高速軸的校核 10
4.3.4軸承的校核 13
4.3.5 鍵的設(shè)計與校核 13
4.4低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14
4.4.1各軸段的直徑的確定 14
4.4.2各軸段長度的確定 15
4.4.3校核低速軸 15
4.4.4 軸承的校核 18
4.4.5鍵的選擇與校核 19
5 聯(lián)軸器的選擇 20
5.1聯(lián)軸器的功用 20
5.2聯(lián)軸器的類型特點 20
5.3 聯(lián)軸器的選用 20
5.4聯(lián)軸器材料 21
6邊緣傳動的設(shè)計 22
6.1球磨機邊緣齒數(shù)的確定 22
6.2輪齒數(shù)的確定 22
6.3尺寸的計算 22
結(jié) 論 23
致 謝 24
參考文獻 25
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(文獻綜述） 第 7 頁
溢流型球磨機
摘要：球磨機規(guī)格存在大型化發(fā)展趨勢，本文介紹了球磨機的發(fā)展、制造現(xiàn)狀，主要生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)工藝特點等，闡述了球磨機的齒輪驅(qū)動系統(tǒng)、國內(nèi)外溢流型球磨機的傳動方式等，并且對無齒輪磨機驅(qū)動作了重點介紹。
關(guān)鍵詞：球磨機，齒輪驅(qū)動，傳動方式
引言：
溢流型球磨機廣泛應(yīng)用于水泥，硅酸鹽制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)，特別是在選礦行業(yè)中應(yīng)用最為普遍的粉磨機械。
溢流型球磨機由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動部（減速機，小傳動齒輪，電機，電控）等主要部分組成。中空軸采用鑄鋼件，內(nèi)襯可拆換，回轉(zhuǎn)大齒輪采用鑄件滾齒加工，筒體內(nèi)鑲有耐磨襯板，具有良好的耐磨性。本機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠。
溢流型球磨機為臥式筒形旋轉(zhuǎn)裝置，外沿齒輪傳動，兩倉，格子型溢流型球磨機。物料由進料裝置經(jīng)入料中空軸螺旋均勻地進入磨機第一倉，該倉內(nèi)有階梯襯板或波紋襯板，內(nèi)裝不同規(guī)格鋼球，筒體轉(zhuǎn)動產(chǎn)生離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對物料產(chǎn)生重?fù)艉脱心プ饔?。物料在第一倉達(dá)到粗磨后，經(jīng)單層隔倉板進入第二倉，該倉內(nèi)鑲有平襯板，內(nèi)有鋼球，將物料進一步研磨。粉狀物通過卸料箅板排出，完成粉磨作業(yè)。
溢流型球磨機是在物料濕水狀態(tài)下工作的磨機，與干式球磨機最大區(qū)別在于端蓋為錐形，端蓋上只有一個波峰襯板，采用優(yōu)質(zhì)的高錳鋼作襯板，耐磨，噪音小，工作效率高。最大優(yōu)點是可以高精度選取低品位磁性鐵礦石，可以選取任一粒度，隨時可以丟棄粗粒尾礦。該設(shè)備投資低，見效快。
近20多年來發(fā)展最快的碎磨工藝是半自磨—球磨工藝，目前，有很多大中型選礦廠采用此種碎磨工藝 (粗碎除外)。球磨機是利用鋼球作為磨礦介質(zhì)進行磨礦的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、破碎比大(3～100)，既可濕磨又可干磨，可用于處理各種礦物原料，適應(yīng)性強，易于實現(xiàn)自動化控制。所以，在選礦、建材、化工、冶金及材料等工業(yè)部門中，球磨機都是最普遍、最通用的粉磨設(shè)備，在礦物粉碎和超細(xì)粉碎加工中占有重要地位，倍受人們青睞。因為球磨機處理能力和產(chǎn)物粒度對后續(xù)作業(yè)的效率和整體生產(chǎn)流程的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)影響顯著，所以，有關(guān)球磨機的研究在國內(nèi)外一直受到廣泛關(guān)注和高度重視。近年來，隨著礦山規(guī)模的擴大，在開采大規(guī)模、低品位礦床時短工廠流程配置、提高處理能力以減少基本投資和生產(chǎn)成本，一直是眾多礦廠追求的目標(biāo)。
1. 球磨機的發(fā)展
我國于1965年研制的第一臺球磨機，首創(chuàng)了三筒體串聯(lián)結(jié)構(gòu)，容積為30L，功率3kw。國內(nèi)球磨機的制造和應(yīng)用在1985年前后進人高潮，球磨機制造企業(yè)已達(dá)20多家，最大容積達(dá)到1500L，兩筒體并聯(lián)和三筒體串聯(lián)兩種結(jié)構(gòu)并存。浙江溫州礦山機械廠、洛陽礦山機械研究所、河南新鄉(xiāng)、陜西西安等地的球磨機都占據(jù)了各自的市場份額。
河南金昌礦山設(shè)備廠生產(chǎn)的球磨機廣泛應(yīng)用于硅咳鹽、耐火材料、建樹、藥物、化工、無線電、粉末冶金、鎢業(yè)、磁性材料、輕工等工業(yè)部門粉磨石英、石墨、蠟石、高嶺土、涂料、玻璃料及其他礦物料和非金屬材料等，是一種高效率細(xì)磨和超細(xì)磨設(shè)備。它不僅能用于粉磨物料，而且還能杏效地做混合機使用。特別是MZ—200、MZ—840球磨機對物料的超細(xì)粉磨與易氧化物料采用惰性氣體保護尤能顯示優(yōu)點。單簡式球磨機為間歇式球磨機，可用于濕法和干法粉磨。雙簡式扳動磨主要用于連續(xù)粉磨場合，可用于濕法和干法粉磨。筒體內(nèi)壁可直接襯貼橡膠，也可以加襯金屬或其他材質(zhì)材扳。根據(jù)需要可采用合金鋼質(zhì)、瓷質(zhì)或其他襯質(zhì)的磨介。
粉磨能力特性根據(jù)進、出料粒度的要求不同，粉磨工藝過程區(qū)分為細(xì)磨與超細(xì)磨段。所謂細(xì)磨是指進料粒度為1—2mm，以處理得到200-300目料體為目的的粉磨過程。超細(xì)粉磨是指進料粒度小于0.85mm，以處理得到小于28μm酚體產(chǎn)物為目的的粉磨過程。
河南省鞏義市金昌礦山設(shè)備廠是國內(nèi)領(lǐng)先的選礦設(shè)備制造、供應(yīng)商，我們專業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營高品質(zhì)的選礦設(shè)備、破碎設(shè)備、回轉(zhuǎn)窯設(shè)備以及烘干機設(shè)備。選礦設(shè)備主要產(chǎn)品包括：球磨機、節(jié)能球磨機、圓錐球磨機、溢流型球磨機、格子型球磨機、水泥球磨機、棒球磨機、破碎機、顎式破碎機，復(fù)合破碎機，反擊式破碎機，新型破碎機，烘干機、新型烘干機、煤泥烘干機、粉煤灰烘干機、褐煤烘干機、脫硫石膏烘干機、蒙煤烘干機、洗礦機，螺旋洗礦機，分級機、浮選機、磁選機等。回轉(zhuǎn)窯設(shè)備有，炭素回轉(zhuǎn)窯，陶粒砂回轉(zhuǎn)窯，褐鐵礦回轉(zhuǎn)窯，赤鐵礦回轉(zhuǎn)窯，高嶺土回轉(zhuǎn)窯，水泥回轉(zhuǎn)窯，還原鐵回轉(zhuǎn)窯。這些產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、電力、公路、鐵路、水利、建材等領(lǐng)域。
2. 主要生產(chǎn)企業(yè)和技術(shù)參數(shù)
目前，世界上生產(chǎn)大型球磨機的主要生產(chǎn)廠家有丹麥F.L.Smidth集團旗下的FFE Minerals公司(由其子公司FLS Minerals和原美國 Fuller公司重組形成的)、澳大利亞 Outokumpu公司和ANI公司、芬蘭Metso Minerals公司(1988 年并購了原美國AC公司)、德國Krupp公司和日本的川崎重工等。磨機驅(qū)動系統(tǒng)的主要制造商有瑞士ABB公司，其在無齒輪磨機驅(qū)動(GMD－Gearless Mill Drive) 方面尤為擅長。
下面簡要介紹一些公司的產(chǎn)品及主要技術(shù)參數(shù)。
1998 年末，澳大利亞Outokumpu公司為本國的Cadia Hill銅金礦選礦廠制造的二臺f 6.71×11.13m、裝機容量2×4500 kW/ 臺的球磨機(鋼球介質(zhì)直徑為65mm，采用雙邊齒輪嚙合傳動) 投入運行。它們與一臺f 12.2 m×6.71m、裝機容量20000kW的當(dāng)時世界上最大的半自磨機配套，處理能力為2065t/ h，碎磨礦物粒度可達(dá)0.1mm。FFE Minerals公司和瑞士ABB公司合作，為秘魯?shù)腁ntamina銅鋅礦制造的三臺f 7.32×11.0m球磨機(GMD－Gearless Mill Drive，以下所提到的磨機驅(qū)動方式均采用GMD)于2001年6月投入運行，其裝機容量11200 kW/臺，筒體轉(zhuǎn)速為11.8r/ min 。
智利 Esc-dida 銅礦制造的3臺f 7.62×11.58m球磨機于2002年12月投運行，其裝機容量 13430kW/ 臺，筒體轉(zhuǎn)速為11.5r/ min，該系統(tǒng)處理能力為4583t/ h。其為世界第四大銅礦——智利的Collahuasi銅礦制造的兩臺f 7.9211.58 m、裝機容量為15500 kW/ 臺、筒體轉(zhuǎn)速為11.42 r/ min 的球磨機，已在2004 年11月交工試運轉(zhuǎn)，它們與一臺f 12.2×7.31 m、裝機容量21000kW的迄今世界上最大的半自磨機配套，處理能力達(dá)65000t／d。據(jù)報道，Metso Minerals公司將向西澳大利亞Boddington金礦公司(BGM) 提供破碎和研磨設(shè)備，該訂單包括提供4臺14500kW的球磨機，將于2007年第四季度交貨。FFE Minerals 公司為世界最大的鉑礦——南非的Anglo Platinum 鉑礦制造的兩臺f 7.92×12.2 m、裝機容量為17500kW/ 臺的球磨機預(yù)計于2007年底交付使用，這是迄今世界上裝機容量最大的球磨機。
3. 結(jié)構(gòu)工藝及關(guān)鍵技術(shù)
球磨機規(guī)格的不斷增大，一方面對磨機結(jié)構(gòu) (中空軸、端蓋、磨機筒體斷面和這些部分之間的聯(lián)接)及軸承和驅(qū)動系統(tǒng) (包括動力源和傳動系統(tǒng)) 中的部分組件結(jié)構(gòu)形式提出了新的要求，以提高設(shè)備的機械強度和局部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力特性。另一方面也增大了制造強度，同時，由于其基本投資很大，要求的利潤率高和工廠多余設(shè)施少，這又對其使用壽命、精確性和可靠性等方面都提出了更高的要求。下面對大型球磨機部分組件的結(jié)構(gòu)工藝特點及其關(guān)鍵技術(shù)作一簡要介紹。
3.1 磨機驅(qū)動系統(tǒng)
3.1.1 齒輪傳動
目前，大型磨機很多是通過斜齒輪嚙合驅(qū)動的，即通過由螺栓固聯(lián)在其筒體上的大齒圈與一個或兩個(雙邊齒輪傳動)小齒輪嚙合，而小齒輪則由低速同步電機驅(qū)動，這樣就將動力由電機傳到筒體上，從而帶動筒體旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)采用油脂潤滑系統(tǒng)保證潤滑，大小齒輪均被密封在齒輪防護罩內(nèi)，以防止外界粉塵顆粒對齒輪的磨損，采用雙邊齒輪傳動是為了在采用同種電機的情況下能使系統(tǒng)的輸出功率提高一倍，從而滿足更大規(guī)格磨機的功率需求。以齒輪驅(qū)動的球磨機大齒圈的輸入載荷非常大，其對磨機主體結(jié)構(gòu)應(yīng)力影響明顯，因此，齒輪設(shè)計需要作為磨機主體分析的一部分來處理要詳細(xì)地了解齒輪及其負(fù)荷對磨機主體結(jié)構(gòu)的影響。同時，對齒輪也要單獨進行分析。
隨著球磨機規(guī)格的增大，其齒輪尺寸也在增加,為了保證在滿載運轉(zhuǎn)條件下小齒輪與大齒輪能正確嚙合，有些公司開發(fā)了在線齒輪非接觸監(jiān)測系統(tǒng)，將三個或更多個紅外線測溫儀準(zhǔn)確地安裝在齒輪罩觀察門上，監(jiān)測齒面接觸壓力變化引起的齒溫變化，提供早期位置偏差問題和潤滑問題報警。
3.1.2 無齒輪磨機驅(qū)動 (GMD－Gearless Mill Drive)
上世紀(jì) 60 年代，世界各地都掀起了一股建筑熱潮，對水泥的需求量驟增，市場需要水泥制造商迅速提高生產(chǎn)能力，考慮到自身的經(jīng)濟利益，各水泥制造商對大功率的磨機系統(tǒng)需求尤為迫切，但憑當(dāng)時的制造水平無法制造出適應(yīng)更大功率磨機的驅(qū)動齒輪。在這種情況下，當(dāng)時的瑞士ABB公司創(chuàng)造性地提出了無齒輪磨機驅(qū)動的概念，并于1969年為法國拉法基集團制造的世界上第一臺GMD(裝機容量6400kW/ 臺)投入運轉(zhuǎn)，直今仍在使用中。1985年，該公司制造的世界上一臺礦用GMD在巴布亞新幾內(nèi)亞投入運行。
一方面，實踐證明現(xiàn)在的技術(shù)水平制造出來的一對嚙合齒輪，其所能傳遞的最大負(fù)荷為7500kW左右，即使磨機采用雙邊齒輪嚙合傳動，其功率極限也被限制在15000kW/ 臺。另一方面，雖然采用 GMD前期的一次性投入很大，但長期的使用經(jīng)驗表明GMD的使用維護成本是非常低的，并且在運轉(zhuǎn)過程中呈現(xiàn)出良好的可控性和可靠性；因為GMD屬于非接觸傳動，其磨損量接近于0，使用壽命很長，所以其綜合經(jīng)濟性明顯優(yōu)于齒輪嚙合傳動磨機。綜合上述兩方面原因，為了提高磨機生產(chǎn)效率，現(xiàn)在制造的裝機容量超過10000kW/ 臺的大型球磨機多采用GMD，并且其裝機容量可以滿足目前任何功率需求。
下面簡要介紹GMD的結(jié)構(gòu)：
GMD 是采用同步電機的原理，將轉(zhuǎn)子鐵心、線繞式轉(zhuǎn)子繞組等壓裝在轉(zhuǎn)子支撐法蘭上，再用螺栓將轉(zhuǎn)子支撐法蘭固結(jié)在筒體法蘭上。將整個轉(zhuǎn)子單元嵌套在固定在磨機基座上的定子內(nèi)，兩者之間留有一定的空氣隙，這樣就構(gòu)成了電機基本結(jié)構(gòu)，磨機筒體即成為其轉(zhuǎn)子單元的一部分。通過一頻率轉(zhuǎn)換器將通往電機的電流頻率從50Hz轉(zhuǎn)換為1Hz左右，磨機轉(zhuǎn)速變化即通過調(diào)節(jié)電流頻率來實現(xiàn)。空氣隙大小的選擇對電機性能及電機制造的工藝影響非常大，可以說是GMD中最重要的尺寸。設(shè)計時其值可以先根據(jù)下面的經(jīng)驗公式初步估算一下，之后再根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、要求作精確確定。
轉(zhuǎn)子和定子的圓度和同心度對空氣隙大小有很大的影響，而由于受加工精度、發(fā)熱、載荷影響產(chǎn)生的空氣隙偏差和偏心，會引起電機系統(tǒng)的磁力不平衡和動態(tài)不穩(wěn)定。所以對 GMD 來說，設(shè)計時需要注意以下兩點：
(1) 分析整個系統(tǒng)的剛度。必須確保轉(zhuǎn)子/ 磨機/軸承系統(tǒng)相對于定子/ 軸承座/ 基礎(chǔ)系統(tǒng)有足夠大的剛度，能有效防止由于電機空氣隙偏差和偏心造成的動態(tài)不穩(wěn)定；
(2) 磨機本身結(jié)構(gòu)必須能承受由裝在磨機上的轉(zhuǎn)子電極重量和空氣隙偏差產(chǎn)生的徑向負(fù)荷所引起的驅(qū)動系統(tǒng)高負(fù)荷。GMD結(jié)構(gòu)中，螺栓與兩段分別固裝在轉(zhuǎn)子支撐法蘭和筒體法蘭上的套筒間隙配合，可以通過其相互間的左右擺動和上下錯動來校正電機的空氣隙偏差和偏心。為了保證GMD的工作狀態(tài)，提供早期的問題報警，有些公司開發(fā)了在線GMD非接觸監(jiān)測系統(tǒng)，其原理是在定子內(nèi)側(cè)裝有多個電容式傳感器，輸入值經(jīng)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換后從電路的另一端輸出，通過觀察其輸出值，可以監(jiān)測空氣隙的大小有無變化
3.2 軸承系統(tǒng)
隨著球磨機規(guī)格的增大，磨機負(fù)荷及軸頸直徑隨之增大，其共同產(chǎn)生的軸頸變形也增大，從而要求必須研制可承受極高負(fù)荷和大軸頸變形的經(jīng)濟有效而可靠的軸承系統(tǒng)。實踐證明，液體靜壓軸承或靜動壓混合軸承可以滿足此需求。這些軸承的液壓系統(tǒng)必須是高可靠性的、易于維護的， 具有向軸承提供充足以便在發(fā)生電源故障時使磨機安全停車。為了保證加工和裝配精度，提高軸承系統(tǒng)的可靠性，現(xiàn)在大型磨機多采用多軸瓦軸承支撐。隨著磨機規(guī)格的增大，每端可分別采用2塊、4塊或6塊軸瓦進行支撐。同時，為了校正球磨機軸承支承處的軸線偏轉(zhuǎn)和熱變形，保證軸瓦和軸頸間的完全液體潤滑狀態(tài)，對每塊軸瓦又采用輥子座或球型座與液壓千斤頂組合進行支撐。這樣做也可以方便對軸瓦進行維護及更換。軸瓦支撐座上還可以裝配負(fù)荷傳感器，以測得磨機、介質(zhì)及物料的重量。潤滑油供油系統(tǒng)可采用等壓力或等流量供給，業(yè)內(nèi)多采用同軸多聯(lián)泵進行等流供油。
3.3 磨礦過程的模擬分析技術(shù)
磨機規(guī)格的增大，使其造價十分昂貴，要求其設(shè)計方案具有足夠的準(zhǔn)確性和可靠性，以在制造過程中減少成本損失。磨礦過程的模擬研究是磨礦過程優(yōu)化控制的基礎(chǔ)，也是磨礦從實驗研究走向理論研究的關(guān)鍵步驟。磨機結(jié)構(gòu)分析的關(guān)鍵是要有一個明確的設(shè)計思想，這就需要將磨機設(shè)計負(fù)荷和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與可能的磨機操作設(shè)計條件緊密結(jié)合起來。同時還要考慮實際上能夠達(dá)到的分析精度和制造質(zhì)量。
實踐經(jīng)驗表明，有限單元法是20世紀(jì)中葉在電子計算機誕生之后，在計算數(shù)學(xué)、計算力學(xué)和計算工程科學(xué)領(lǐng)域里誕生的最有效的計算方法。隨著有限元分析軟件的功能不斷增強和完善，使得其能對球磨機應(yīng)力和結(jié)構(gòu)進行準(zhǔn)確而可靠的分析，并且利用有限元分析軟件豐富的前、后處理功能，特別是有限元后處理中的計算結(jié)果可視化，可直觀觀察變圖，各種相關(guān)應(yīng)力的彩色云圖等。而且模型一旦建立，可比較方便地修改局部結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)逐步達(dá)到最優(yōu)，從而保證設(shè)計方案的準(zhǔn)確性和可靠性。在對磨機進行有限元模擬分析過程中，需要注意區(qū)分工況及確定相應(yīng)工況的載荷，并且必須以簡化方法，對整個運動負(fù)荷的作用建立模型。同時，由于襯板之間和襯板與磨機間存在大量的不連續(xù)性，建模過程中需對其進行簡化在施加重力載荷時，再將其按等效密度加到相應(yīng)部位上。有限元法等數(shù)值方法適合于解決連續(xù)介質(zhì)問題，而為了提高球磨機的性能，對球磨機中多相混合材料介質(zhì)在復(fù)雜物理場作用下的動力學(xué)行為的研究成了必然。而自1990年Mishra和 Rajamani 創(chuàng)造性地將離散單元法用于此領(lǐng)域的研究后，其就在此應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮了其它數(shù)值算法不可替代的作用。離散單元法的本思想是把不連續(xù)體分離為剛性元素的集合，使各個剛性元素滿足運動方程，用時步迭代的方法求解各剛性元素的運動方程，繼而求得不連續(xù)體的整體運動形態(tài)。其對計算和模擬材料具體的破壞形式和破壞的整個過程等方面具有十分科學(xué)的應(yīng)用價值。最后，磨機試運轉(zhuǎn)階段，還必須對其進行詳細(xì)的現(xiàn)場監(jiān)測，以確保將現(xiàn)場測得的實際應(yīng)力范圍與分析模型預(yù)測值對比，從而證實負(fù)荷影響和襯板影響假設(shè)的合理性和準(zhǔn)確性。
4. 國內(nèi)溢流型球磨機的傳動方式
國內(nèi)球磨機的傳動方式根據(jù)磨機規(guī)格不同有如下幾種：（1）同步電動機傳動。大型球磨機采用低速同步電動機直接帶動球磨機的小齒輪，小齒輪再帶動大齒圈使球磨機轉(zhuǎn)動。優(yōu)點是傳動效率高、占地面積小、維修方便和改善電網(wǎng)的功率因數(shù)， 但同步電動機售價較高，而且需直流電源。（2）異步電機齒輪減速器傳動。大、中型球磨機采用異步傳動，齒輪減速器帶動小齒輪、大齒圈而驅(qū)動球磨機。優(yōu)點是異步電動機價格便宜，但多用了一大套大型減速器。（3）異步電機三角皮帶傳動。小型球磨機采用異步電動機通過三角皮帶帶動小齒輪，大齒圈而驅(qū)動球磨機。其缺點是傳動效率低，占地面積大，維修復(fù)雜。
5.國外溢流型球磨機的傳動方式
國外生產(chǎn)的球磨機傳動方式有下述三種
（1）電動機通過小齒輪和大齒圈傳動。
（2）中心傳動，即電動機通過減速器帶動中空軸頸的延長部分。
（3）電動機的轉(zhuǎn)子直接裝在筒體或中空軸頸的延長部分上，定子固定于地基上，構(gòu)成所謂“無齒輪傳動”。此時，采用超低速同步電動機，其轉(zhuǎn)速等于球磨機的轉(zhuǎn)速，適用于傳動功率7500kw以上。球磨機的給料是由給礦器完成的。給礦器固定于球磨機的中空軸頸上并隨中空軸頸一起傳動。常用的給礦器有鼓形、蝸形和聯(lián)合給礦器三種。球磨機的筒體、端蓋、中空軸頸等處都敷有襯板。筒體襯板除保護筒體外，還對磨礦介質(zhì)的運動規(guī)律和磨礦效率有影響，當(dāng)襯板較平滑時，對磨礦介質(zhì)的提升作用較弱，沖擊作用較小，而研磨作用較強。襯板還要求耐磨損。由于介質(zhì)和礦漿的沖擊、研磨和沖刷腐蝕造成了襯板的磨損，除了襯板的材質(zhì)和形狀外，磨損還與給礦粒度、礦石可磨性、鋼球大小、筒體直徑、球磨機的轉(zhuǎn)速以及礦漿的腐蝕性等因素有關(guān)。襯板的材質(zhì)有高錳鋼、高鉻（白口）鑄鐵、橡膠等。中錳球墨鑄鐵（含Mn7%-9%,Si3.4%-4%,C3.2%-3.6%）的壽命不低于高錳鋼，但成本低得多。襯板厚度一般為50-130mm,與筒殼之間有10-14mm的間隙，用膠合板、石棉墊、塑料板或橡膠鋪在其中，用來緩沖鋼球?qū)ν搀w的沖擊。襯板用螺栓固定在筒體上，螺帽下面有橡膠環(huán)和金屬墊圈，以防止礦漿漏出。襯板的形狀多種多樣。按其表面形狀可分為平滑和不平滑兩類。不平滑襯板可使磨礦介質(zhì)提升到較高的高度再落下，并且對鋼球和礦石較強的攪動，因而適用于粗磨。平滑襯板由于鋼球與襯板之間的相對滑動較大，因而產(chǎn)生較多的研磨作用而適用于細(xì)磨。 當(dāng)電動機通過小齒輪和大齒輪將筒體帶動時，物料經(jīng)給料器通過中空軸頸從左端給入筒體。筒體內(nèi)裝有一定質(zhì)量的鋼球作為磨礦介質(zhì)。物料受到鋼球的作用而磨碎，然后經(jīng)排礦端的中空軸頸排出機外。由于磨碎產(chǎn)品經(jīng)中空軸頸溢流排出，故這種球磨機稱為溢流型球磨機，是一種廣泛應(yīng)用的球磨機。
6. 球磨機的安裝與維護
機器的維護保養(yǎng)是一項極其重要的經(jīng)常性的工作，它應(yīng)與極其的操作和檢修等密切配合，應(yīng)有專職人員進行值班檢查。
1、軸承擔(dān)負(fù)機器的全部負(fù)荷，所以良好的潤滑對軸承壽命有很大的關(guān)系，它直接影響到機器的使用壽命和運轉(zhuǎn)率，因而要求注入的潤滑油必須清潔，密封必須良好，本機器的主要注油處（1）轉(zhuǎn)動軸承（2）軋輥軸承（3）所有齒輪（4）活動軸承、滑動平面。
2、新安裝的輪箍容易發(fā)生松動必須經(jīng)常進行檢查。
3、注意機器各部位的工作是否正常。
4、注意檢查易磨損件的磨損程度，隨時注意更換被磨損的零件。
5、放活動裝置的底架平面，應(yīng)出去灰塵等物以免機器遇到不能破碎的物料時活動。
6、軸承不能在底架上移動，以致發(fā)生嚴(yán)重事故。
7、軸承油溫升高，應(yīng)立即停車檢查原因加以消除。
8、轉(zhuǎn)動齒輪在運轉(zhuǎn)時若有沖擊聲應(yīng)立即停車檢查，并消除。
參考文獻
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畢業(yè)設(shè)計
文獻綜述
院（系）名稱
工學(xué)院機械系
專業(yè)名稱
機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名
周威威
指導(dǎo)教師
閆存富
2012年 03 月 10 日
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 26 頁
1緒論
1.1課題的背景及研究目的
溢流型球磨機廣泛應(yīng)用于水泥，硅酸鹽制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)，特別是在選礦行業(yè)中應(yīng)用最為普遍的粉磨機械。
溢流型球磨機由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動部（減速機，小傳動齒輪，電機，電控）等主要部分組成。中空軸采用鑄鋼件，內(nèi)襯可拆換，回轉(zhuǎn)大齒輪采用鑄件滾齒加工，筒體內(nèi)鑲有耐磨襯板，具有良好的耐磨性。本機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠。
溢流型球磨機為臥式筒形旋轉(zhuǎn)裝置，外沿齒輪傳動。物料由進料裝置經(jīng)入料中空軸螺旋均勻地進入磨機第一倉，該倉內(nèi)有階梯襯板或波紋襯板，內(nèi)裝不同規(guī)格鋼球，筒體轉(zhuǎn)動產(chǎn)生離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對物料產(chǎn)生重?fù)艉脱心プ饔谩Ｎ锪显诘谝粋}達(dá)到粗磨后，經(jīng)單層隔倉板進入第二倉，該倉內(nèi)鑲有平襯板，內(nèi)有鋼球，將物料進一步研磨。粉狀物通過卸料箅板排出，完成粉磨作業(yè)。
溢流型球磨機是在物料濕水狀態(tài)下工作的磨機，與干式球磨機最大區(qū)別在于端蓋為錐形，端蓋上只有一個波峰襯板，采用優(yōu)質(zhì)的高錳鋼作襯板，耐磨，噪音小，工作效率高。最大優(yōu)點是可以高精度選取低品位磁性鐵礦石，可以選取任一粒度，隨時可以丟棄粗粒尾礦。該設(shè)備投資低，見效快。
國外生產(chǎn)的球磨機傳動方式有下述三種（1）電動機通過小齒輪和大齒圈傳動（2）中心傳動，即電動機通過減速器帶動中空軸頸的延長部分（3）電動機的轉(zhuǎn)子直接裝在筒體或中空軸頸的延長部分上，定子固定于地基上，構(gòu)成所謂“無齒輪傳動”。此時，采用超低速同步電動機，其轉(zhuǎn)速等于球磨機的轉(zhuǎn)速，適用于傳動功率7500kw以上。球磨機的給料是由給礦器完成的。給礦器固定于球磨機的中空軸頸上并隨中空軸頸一起傳動。常用的給礦器有鼓形、蝸形和聯(lián)合給礦器三種。球磨機的筒體、端蓋、中空軸頸等處都敷有襯板。筒體襯板除保護筒體外，還對磨礦介質(zhì)的運動規(guī)律和磨礦效率有影響，當(dāng)襯板較平滑時，對磨礦介質(zhì)的提升作用較弱，沖擊作用較小，而研磨作用較強。襯板還要求耐磨損。由于介質(zhì)和礦漿的沖擊、研磨和沖刷腐蝕造成了襯板的磨損，除了襯板的材質(zhì)和形狀外，磨損還與給礦粒度、礦石可磨性、鋼球大小、筒體直徑、球磨機的轉(zhuǎn)速以及礦漿的腐蝕性等因素有關(guān)。襯板的材質(zhì)有高錳鋼、高鉻（白口）鑄鐵、橡膠等。中錳球墨鑄鐵（含Mn7%-9%,Si3.4%-4%,C3.2%-3.6%）的壽命不低于高錳鋼，但成本低得多。
1.2國內(nèi)外球磨機的發(fā)展?fàn)顩r
近20多年來發(fā)展最快的碎磨工藝是半自磨—球磨工藝，目前，有很多大中型選礦廠采用此種碎磨工藝 (粗碎除外)。球磨機是利用鋼球作為磨礦介質(zhì)進行磨礦的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、破碎比大(3～100)，既可濕磨又可干磨，可用于處理各種礦物原料，適應(yīng)性強，易于實現(xiàn)自動化控制。所以，在選礦、建材、化工、冶金及材料等工業(yè)部門中，球磨機都是最普遍、最通用的粉磨設(shè)備，在礦物粉碎和超細(xì)粉碎加工中占有重要地位，倍受人們青睞。因為球磨機處理能力和產(chǎn)物粒度對后續(xù)作業(yè)的效率和整體生產(chǎn)流程的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)影響顯著，所以，有關(guān)球磨機的研究在國內(nèi)外一直受到廣泛關(guān)注和高度重視。近年來，隨著礦山規(guī)模的擴大，在開采大規(guī)模、低品位礦床時短工廠流程配置、提高處理能力以減少基本投資和生產(chǎn)成本，一直是眾多礦廠追求的目標(biāo)。
球磨機一般都有襯板，厚度一般為50-130mm,與筒殼之間有10-14mm的間隙，用膠合板、石棉墊、塑料板或橡膠鋪在其中，用來緩沖鋼球?qū)ν搀w的沖擊。襯板用螺栓固定在筒體上，螺帽下面有橡膠環(huán)和金屬墊圈，以防止礦漿漏出。襯板的形狀多種多樣。按其表面形狀可分為平滑和不平滑兩類。不平滑襯板可使磨礦介質(zhì)提升到較高的高度再落下，并且對鋼球和礦石較強的攪動，因而適用于粗磨。平滑襯板由于鋼球與襯板之間的相對滑動較大，因而產(chǎn)生較多的研磨作用而適用于細(xì)磨。當(dāng)電動機通過小齒輪和大齒輪將筒體帶動時，物料經(jīng)給料器通過中空軸頸從左端給入筒體。筒體內(nèi)裝有一定質(zhì)量的鋼球作為磨礦介質(zhì)。物料受到鋼球的作用而磨碎，然后經(jīng)排礦端的中空軸頸排出機外。由于磨碎產(chǎn)品經(jīng)中空軸頸溢流排出，故這種球磨機稱為溢流型球磨機，是一種廣泛應(yīng)用的球磨機。
2傳動方案的設(shè)計
2.1確定傳動裝置的總傳動比及分配級傳動比
由已知電動機的型號為Y225S-8型，經(jīng)《機械設(shè)計手冊》表12-1可知該電動機的額定功率為P=18.5kw，滿載轉(zhuǎn)速為n1=730r/min，球磨機的轉(zhuǎn)速為n2=39.2r/min。
可算得i總=730/39.2=18.6
在多級傳動中，總傳動比為：
因此，暫定i1=4，i2=4.65
2.2傳動方案的設(shè)計
經(jīng)計算可知，總傳動比為18.6不是太大，考慮到齒輪傳動效率比較高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長，傳動比穩(wěn)定，所以采用圓柱齒輪傳動設(shè)計減速器，然后再用一個單齒輪與球磨機邊緣的齒輪嚙合以完成傳動系統(tǒng)的設(shè)計。其傳動方案如圖2.1
1-電動機 2-聯(lián)軸器 3-減速器 4-聯(lián)軸器 5-球磨機大齒圈 6-單齒輪
圖2.1 Φ900×900溢流型球磨機傳動簡圖
3減速器的設(shè)計
由于傳動速度不高，故選用直齒圓柱齒輪傳動，由《機械設(shè)計》10-1選擇小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
3.1齒輪齒數(shù)的確定
根據(jù)所學(xué)的機械原理和機械設(shè)計可知，取小齒輪的齒數(shù)為z1=24，則大齒輪的齒數(shù)為z2=i×z1=4×24=96
3.2確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
1、試選載荷系數(shù)Kt=1.3
2、計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
T1=95.5×105p1/n1=95.5×105×18.5/730Nmm=2.42×105Nmm
3、由《機械設(shè)計》表10-7選取齒寬系數(shù)φd=1
4、由《機械設(shè)計》表10-6查得材料的單性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2
5、由《機械設(shè)計》表10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限δHlim1=600Mpa大齒輪的接觸疲勞強度極限δHlim2=550Mpa
6、由《機械設(shè)計》式10-13計算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)
N1=60n1jlh=60×730×(1×2×8×300×15)=3.1536×109
N2=3.1536×109/4=7.884×108
7、由《機械設(shè)計》圖10-19取接觸疲勞強度壽命系數(shù)KHN1=0.90；KHN2=0.95
8、計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)S=1，由式10-12得：
[δH]1=KHN1δlim1/S=0.9×600Mpa=540Mpa
[δH]2=KHN2δlim2/S=0.95×550Mpa=522.5Mpa
3.3計算
1、試算小齒輪的分度圓直徑
2、計算圓周速度V
V=πd1 tn1/60×100=π×86.53×730/60×1000=3.31m/s
3、計算齒寬b
b=Φd×d1t=1×86.53=86.53mm
4、計算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)mt=d1t/z1=86.53/24mm=3.605mm
齒高h(yuǎn)=2.25mt=2.25×3.605mm=8.11mm
b/h=86.53/8.11=10.67
5、計算載荷系數(shù)
根據(jù)V=3.31m/s，7級精度，由《機械設(shè)計》圖10-8查得動載荷系數(shù)Kv=1.08，直齒輪，KHα=KFα=1
由《機械設(shè)計》表10-2查得使用系數(shù)KA=1.50
由《機械設(shè)計》表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時，KHβ=1.417
由b/h=10.67，KHβ=1.417查《機械設(shè)計》圖10-13得KFβ=1.35，故載荷系數(shù) K=KAKVKHαKHβ=1×1.08×1×1.417=1.53
6、按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑
(3.2)
7、計算模數(shù)m
m=d1/z1=76.7/24mm=3.2mm
8、按齒根彎曲強度設(shè)計
由式10-5得彎曲強度的設(shè)計公式為：
（3.3）
9、確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
由《機械設(shè)計》圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲強度極限。
由《機械設(shè)計手冊》圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.88
10、計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞強度安全系數(shù)S=1.4，由《機械設(shè)計》式10-12得
（3.4）
（3.5）
11、計算載荷系數(shù)K
（3.6）
12、查取齒形系數(shù)
由《機械設(shè)計》表10-5查得YFa1=2.65；YFa2=2.18
13、查取應(yīng)力校正系數(shù)
由《機械設(shè)計》表10-5查得Ysa1=1.58；Ysa2=1.79
14、計算大小齒輪的并加以比較
（3.7）
（3.8）
通過計算可知，大齒輪的數(shù)值大。
15、設(shè)計計算
（3.9）
對比計算結(jié)果，由吃面接觸疲勞強度計算模數(shù)m小于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所 決定的承載能力僅與齒輪的直徑有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)2.72并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.75mm，按接觸強度算得的分度圓直徑d1=76.7mm，算出小齒輪的齒數(shù)z1=d1/m=76.7/2.75≈28
大齒輪的齒數(shù)z2=4×28=112
這樣設(shè)計出齒輪傳動既滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免了浪費。
3.4幾何尺寸計算
1、計算分度圓直徑
=28×2.75=77mm
=112×2.75=308mm
2、計算中心距
3、計算齒輪寬度
取B2=77mm，B1=82mm
4軸的設(shè)計計算
4.1基本參數(shù)計算
1、各軸的轉(zhuǎn)速與功率
在此次設(shè)計中，只需計算減速器的輸入軸和輸出軸，設(shè)輸入軸是高速軸，輸出軸是低速軸，根據(jù)已知條件可知：高速軸n1=730r/min，n2=182.5r/min。
高速軸的功率p1=p0×η聯(lián)軸器×η電=18.5×0.96×0.97=17.2kw
低速軸的功率p2=p1×η齒×η軸承2=17.2×0.97×0.962=15.4kw
2、各軸的轉(zhuǎn)矩
高速軸T1=9550× （4.1）
T1=9550×=225
低速軸T2=9550× （4.2）
T2=9550×=805.8
4.2軸的材料選擇及最小直徑估算
根據(jù)工作條件，小齒輪的直徑較?。╠1=77mm），采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，選用45鋼，正火，硬度HB=170~220。
按扭轉(zhuǎn)強度法進行最小直徑估算，即 初算軸徑，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸的強度影響。
值由表26-3確定：=112
4.2.1高速軸最小直徑的確定
由 ，因高速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器，設(shè)有一個鍵槽。則d1min=d1min（1+7％）=33×（1+7％）=35.2mm，由于減速器輸入軸通過聯(lián)軸器與電動機軸相聯(lián)結(jié)，則外伸段軸徑與電動機軸徑不得相差太大，否則難以選擇合適的聯(lián)軸器，取 ，為電動機軸直徑，由《機械設(shè)計手冊》選電動機查表6-16：，，綜合考慮各因素，取d1min=36mm。
4.2.2低速軸最小直徑的確定
，因低速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器，設(shè)有一鍵槽，則d2min=d2min（1+7％）=51×（1+7％）=55mm，參見聯(lián)軸器的選擇，查《機械設(shè)計手冊》表6-96，就近取聯(lián)軸器孔徑的標(biāo)準(zhǔn)值 d2min=55mm。
4.3高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖4.1 高速軸的結(jié)構(gòu)圖
4.3.1各軸段的直徑的確定
：最小直徑，安裝聯(lián)軸器
：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器軸向定位要求，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)查《機械設(shè)計手冊》表6-85（采用氈圈密封），
：滾動軸承處軸段，，滾動軸承選取30208
：過渡軸段，取
：滾動軸承處軸段
4.3.2各軸段長度的確定
：由聯(lián)軸器長度查《機械設(shè)計手冊》表6-96得，，取
：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系確定
：由滾動軸承確定
：由裝配關(guān)系及箱體結(jié)構(gòu)等確定
：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系確定
：由小齒輪寬度確定 ，取
4.3.3高速軸的校核
1、軸上力的作用點位置和支點跨距的確定
齒輪對軸的力作用點按簡化原則應(yīng)在齒輪寬度的中點，軸上安裝的30208軸承，從《機械設(shè)計》表6-67可知它的負(fù)荷作用中心到軸承外端面的距離為，支點跨距，高速級小齒輪作用點到右支點B的距離為，距A為
圖4.2 軸上力的作用點位置和支點跨距
2、計算軸上的作用力
如圖2，求：
3、計算支反力并繪制轉(zhuǎn)矩、彎矩圖
垂直面
圖4.3 轉(zhuǎn)矩圖
圖4.4 彎矩圖
水平面
圖4.5 轉(zhuǎn)矩圖
圖4.6 彎矩圖
4、求支反力，作軸的合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖
（4.3）
（4.4）
（4.5）
圖4.7 高速軸的彎矩圖
圖4.8 高速軸的轉(zhuǎn)矩圖
5、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度
進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度，因為是單向回轉(zhuǎn)軸，所以扭轉(zhuǎn)應(yīng)力視為脈動循環(huán)應(yīng)力，折算系數(shù)。
（4.6）
已選定軸的材料為45鋼正火處理，由《機械設(shè)計手冊》表26-4查得，因此，滿足要求。
4.3.4軸承的校核
由公式
其中：ft為溫度系數(shù)：查參考文獻［機械設(shè)計基礎(chǔ)］第246頁表14-3，得ft=1
fd 為載荷系數(shù)：查參考文獻［機械設(shè)計基礎(chǔ)］第246頁表14-4，得fd=1.2
C為基本額定動載荷：軸承選擇為深溝球軸承6008，查《機械設(shè)計手冊》 （GB/T276-94），得C=17.0KN
n為軸承工作轉(zhuǎn)速：n =730r/min,
ε為壽命指數(shù)：對于球軸承ε=3，見參考文獻［機械設(shè)計基礎(chǔ)］第245頁。
P為當(dāng)量動載荷：P=XFr+YFa,對于此設(shè)計中的深溝球軸承，沒有軸向載荷，F(xiàn)a=0取X=1,見參考文獻［機械設(shè)計基礎(chǔ)］第247頁。
所以，P=XFr=Fr。
（4.7）
（4.8）
選擇兩者中的大的：
所以該軸承符合強度要求。
4.3.5 鍵的設(shè)計與校核
一般8級以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于齒輪在兩支撐點中間，故選用圓頭（A型）普通平鍵。
1、選擇聯(lián)軸器LT7型：dz=40mm,d2=42mm，L=112mm. L1=84mm
由參考文獻［機械零件設(shè)計手冊］第581頁，查得鍵的截面尺寸：b×h=8×7
根據(jù)連接段取鍵長：L=L1-10=80-10=70mm,屬于標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列。
2、鍵的校核
查《機械設(shè)計手冊》第227頁表5-3-17，得
鍵的工作長度為：l=L-b=70-8=62mm
鍵的擠壓應(yīng)力為： ，所以該鍵符合強度要求。
選用鍵8×7，GB1906-2003。
查《機械設(shè)計手冊》第228頁表5-3-18鍵槽深：。
4.4低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖4.9 低速軸的結(jié)構(gòu)圖
4.4.1各軸段的直徑的確定
：滾動軸承處軸段 ，滾動軸承選取30210
：低速級大齒輪軸段
：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求
：過渡軸段，考慮擋油盤的軸向定位
：滾動軸承處軸段
：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（采用氈圈密封）
：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸軸段
4.4.2各軸段長度的確定
：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系確定
：由低速級大齒輪的轂孔寬確定
：軸環(huán)寬度
：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)確定
：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系確定
：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系確定
：由聯(lián)軸器的轂孔寬確定
4.4.3校核低速軸
1、軸上力的作用點位置和支點跨距的確定
齒輪對軸的力作用點按簡化原則應(yīng)在齒輪寬度的中點，軸上安裝的30210軸承，支點跨距，低速級大齒輪作用點到右支點B的距離為，距A為
圖4.10 軸上力的作用點位置和支點跨距
2、計算軸上的作用力
如圖10，求：
；
3、計算支反力并繪制轉(zhuǎn)矩、彎矩圖
垂直面
圖4.11 轉(zhuǎn)矩圖
圖4.12 彎矩圖
水平面
圖4.13 轉(zhuǎn)矩圖
圖4.14 彎矩圖
4、求支反力，作軸的合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖
圖4.15 低速軸的彎矩圖
圖4.16 低速軸的轉(zhuǎn)矩圖
5、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度
校核危險截面C的強度，因為是單向回轉(zhuǎn)軸，所以扭轉(zhuǎn)應(yīng)力視為脈動循環(huán)應(yīng)力，折算系數(shù)。
（4.9）
已選定軸的材料為45鋼正火處理，由《機械設(shè)計手冊》表26-4查得，因此，強度足夠。
4.4.4 軸承的校核
由公式
其中：ft為溫度系數(shù)：查參考文獻［機械設(shè)計基礎(chǔ)］第246頁表14-3，得ft=1,
fd 為載荷系數(shù)：查參考文獻［機械設(shè)計基礎(chǔ)］第246頁表14-4，得fd=1.2
C為基本額定動載荷：軸承選擇為深溝球軸承6010，查參考文獻［機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書］第95頁附錄一，得C=22KN
n為軸承工作轉(zhuǎn)速：n=129.96r/min
ε為壽命指數(shù)：對于球軸承ε=3，見參考文獻［機械設(shè)計基礎(chǔ)］第245頁.
P為當(dāng)量動載荷：P=XFr+YFa,對于此設(shè)計中的深溝球軸承，沒有軸向載荷，F(xiàn)a=0，取X=1,見參考文獻［機械設(shè)計基礎(chǔ)］第247頁，所以，P=XFr=Fr。
選擇兩者中的大的：
所以該軸承符合強度要求。
4.4.5鍵的選擇與校核
1、齒輪安裝段的鍵的選擇：
L6=76mm.d6=52mm=d.
由參考文獻《機械設(shè)計手冊》第121頁，查得鍵的截面尺寸：b×h=16×10
根據(jù)輪轂段取鍵長：L=l6-6=76-6=70mm,屬于標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列。
2、鍵的校核
查參考文獻［機械設(shè)計基礎(chǔ)］第204頁表11-13，得
鍵的工作長度為：l=L-b=70-16=54mm
鍵的擠壓應(yīng)力為： ，所以該鍵符合強度要求。
選用鍵16×10，GB/T1095-1979。
鍵槽深：。
3、與大齒輪連接的聯(lián)軸器的軸的鍵的設(shè)計與校核：
一般8級以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于齒輪在兩支撐點中間，故選用圓頭（A型）普通平鍵。
d6=42mm, 查參考文獻［機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書］
4、選擇聯(lián)軸器LT7型：d1=42mm，L=112mm，L1=84mm
由參考文獻［機械零件設(shè)計手冊］，查得鍵的截面尺寸：b×h=12×8
根據(jù)連接段取鍵長：L=L1-10=110-10=100mm,屬于標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列。
5、鍵的校核
查參考文獻［機械設(shè)計基礎(chǔ)］第204頁表11-13，得
鍵的工作長度為：l=L-b=100-12=88mm
5 聯(lián)軸器的選擇
5.1聯(lián)軸器的功用
聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運動的部件并具有一定的補償兩軸偏移的能力，為了減少機械傳動系統(tǒng)的振動、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時也兼有過載安全保護作用。
5.2聯(lián)軸器的類型特點
剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。
撓性聯(lián)軸器：具有一定的補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，最大量隨型號不同而異。
無彈性元件的撓性聯(lián)軸器：承載能力大，但也不具有緩沖減震性能，在高速或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)時，有沖擊噪聲。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場合。
非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器：在轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)時有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫，故適用于高速、輕載和常溫的場合。
金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器： 除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。
安全聯(lián)軸器：在結(jié)構(gòu)上的特點是，存在一個保險環(huán)節(jié)（如銷釘可動聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當(dāng)實際載荷超過事前限定的載荷時，保險環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截斷運動和動力的傳遞，從而保護機器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護作用。
起動安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護作用外，還有將機器電動機的帶載起動轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動的作用。
5.3 聯(lián)軸器的選用
聯(lián)軸器選擇原則：
轉(zhuǎn)矩T： T↑，選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器； T有沖擊振動，選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器。
轉(zhuǎn)速n：n↑，非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。
對中性：對中性好選剛性聯(lián)軸器，需補償時選撓性聯(lián)軸器。
裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動的聯(lián)軸器。
環(huán)境：若在高溫下工作，不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器。
成本：同等條件下，盡量選擇價格低，維護簡單的聯(lián)軸器。
本機構(gòu)查GB/T4323-2002，都選用LT7型彈性套柱銷聯(lián)軸器。
5.4聯(lián)軸器材料
半聯(lián)軸器的材料常用45、20Cr鋼，也可用ZG270—500鑄鋼。鏈齒硬度最好為40HRC一45HRC。聯(lián)軸器應(yīng)有罩殼，用鋁合金鑄成。
6邊緣傳動的設(shè)計
6.1球磨機邊緣齒數(shù)的確定
已知球磨機的分度圓直徑為900mm，經(jīng)初步估算選取模數(shù)為m=8，所以球磨機邊緣的齒數(shù)為Z4=112。
6.2輪齒數(shù)的確定
由i2=4.65可知，Z3=Z4/i2=112/4.65=24
6.3尺寸的計算
6.3.1分度圓直徑
d3=z3m=24×8=192mm
d4=z4m=112×8=896mm
6.3.2計算中心距
6.3.3計算齒輪寬度
取
結(jié) 論
此次畢業(yè)設(shè)計師我人生中的重要一步，也是最關(guān)鍵的一步。我選完課題后開始去圖書館查資料，借閱圖書，然后我開始思考怎樣去做好畢業(yè)設(shè)計，為了做好這個畢業(yè)設(shè)計我是煞費苦心，通過老師的指導(dǎo)，同學(xué)們的幫助，最后修改圖紙，終于做好了這份屬于自己的畢業(yè)設(shè)計，通過畢業(yè)設(shè)計我也發(fā)現(xiàn)了自己的很多問題，平時學(xué)的知識不牢固，這次畢業(yè)設(shè)計后我真的學(xué)到了很多知識，同時也完善了自己的課題。
當(dāng)然，我通過這次畢業(yè)設(shè)計也明白了球磨機的原理，如果以后往球磨機方向發(fā)展的話，我相信這次畢業(yè)設(shè)計會給我很大的幫助。我也學(xué)會了怎樣去分析數(shù)據(jù)，怎樣去細(xì)心的琢磨每一個細(xì)節(jié)，也讓我懂得了許多公式的應(yīng)用，為以后打下了堅實的基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計也讓我感覺到還有很多不完美的地方，這次畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年的檢驗，也是對即將走向社會工作的考驗，我深知雖然就要畢業(yè)了，心里難免沉重了一些，但是我通過這次畢業(yè)設(shè)計對以后的工作充滿了信心，畢竟自己的求知路還很長，我相信我能為祖國貢獻自己的一份力量，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。
致 謝
經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師閆存富老師。在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是閆老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩閆老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，開拓進取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在閆老師的指導(dǎo)下，我在各方面都有所提高，老師以嚴(yán)謹(jǐn)求實，一絲不茍的治學(xué)態(tài)度和勤勉的工作態(tài)度深深感染了我，給我巨大的啟迪，鼓舞和鞭策，并成為我人生路上值得學(xué)習(xí)的榜樣。使我的知識層次又有所提高。其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因為如此我才能順利的完成設(shè)計，我要感謝我的母校——黃河科技學(xué)院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境。另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。
再次，我也感謝我同一組的組員和班里的同學(xué)是你們在我遇到難題是幫我找到大量資料，解決難題。真誠地感謝所有幫助過我的老師同學(xué)。通過這次畢業(yè)設(shè)計不僅提高了我獨立思考問題解決問題的能力而且培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度更培養(yǎng)了我的獨立思考的能力。由于經(jīng)驗匱乏，能力有限，設(shè)計中難免有許多考慮不周全的地方，希望各位老師多加指教。
最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。謝謝你們，真心的祝你們在今后的生活中更上一層樓！
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