【正文】 （如下圖 214） Φ 球磨機設(shè)計 36 圖 214 相對齒根圓的敏感系數(shù) 尺寸系數(shù) XY 查表得： ?XY （如下圖 215） 圖 215 尺寸系數(shù) 將以上數(shù)據(jù)代入安全系數(shù)的計算公式得： ??????? F XR r e lTr e lTNTFEF YYYYS ?? ? （ 234）
。 （如下圖） 圖 212 抗彎強度計算重合度 將以上數(shù)值代入式 （ 232） 得 ： Φ 球磨機設(shè)計 35 2212122211/362/359/359/8200115239mmNmmNYYmmNmmNYYKKKKbmFFSFSFFFSFFVAntF?????????????? ???? ??? 計算安全系數(shù) : FXR relTrelTNTFEF YYYYS ?? ?? （ 233） 上式中：壽命系數(shù) NTY ， 分別根據(jù) 81 ??N 、 92 ??N 查得： ?NTY 、 ?NTY 。 復(fù)合齒形系數(shù) YFS：根據(jù) ??20n? 、 1/mh nap ? 、 ? 、 ? 、 ? 等條件，查得 YFS1=、 YFS2=。 （如下圖 211） 圖 211 接觸強度計算的尺寸系數(shù) 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的計算公式得： 1 . 5 5 1 . 5 9 11l i m211l i m1??????????????HXWL V RNTHHHXWL V RNTHHZZZZSZZZZS????（ 231） Φ 球磨機設(shè)計 34 查表，選較高可靠度，取 ?HS ， minHH SS ? ，故安全。 （如下圖 29） 圖 29 接觸強度的計算壽命系數(shù) 潤滑油膜影響系數(shù) LVRZ ：按照 smv /? 、硬齒面、 5 級精度，查得： ?LVRZ 。并因此查得系數(shù) K1=， K2=。 小 齒輪齒數(shù) z1， 根據(jù)高速齒輪傳動推薦的模數(shù)和齒數(shù)范圍（下表 21） 表 22 模數(shù)與齒數(shù)推薦表 初步設(shè)定小齒輪齒數(shù)為 z1=23，所以大齒輪齒數(shù)為： 2211123z z 2 3 1 9 7 . 11 9 . 9 0nn? ? ? ? ? （ 218） ?。?z2=198 復(fù)合齒形系數(shù) YFS：根據(jù) ??20n? 、 1/mh nap ? 、 ? 、 ?等條件，查得 YFS1=。 按 MQ 級質(zhì)量要求，查得大小齒輪的齒面接觸疲勞極限σ Hlim、齒根彎曲疲勞極限σ Flim及基本值σ FE為：（如 圖 23） 圖 23 齒輪接觸疲勞強度極限 σ Hlim1= 1180N/mm2 σ Hlim2=1200 N/mm2 σ Flim1=360 N/mm2 σ Flim2=370 N/mm2 σ FE1=700 N/mm2 σ FE2=720 N/mm2 ⑵ 初選主要參數(shù) ， 因為是軟齒面齒輪，所以優(yōu)先考慮齒面接觸疲勞 強度。 設(shè)計過程如下： Φ 球磨機設(shè)計 26 初始設(shè)計參數(shù) ： n1=123 (r/min)， n2= (r/min)， P=400 (kW)， 原動機載荷特性 SF=均勻平穩(wěn) ， 工作機載荷特性 WF=輕微振動 ， 預(yù)定壽命 H=10000(小時 )。齒輪在裝配好以后，要考慮球磨機的運行環(huán)境，球磨機一般在粉塵比較大的環(huán)境中運行，就要求對齒輪要有一定的防塵措施，這就需要安裝齒輪罩，這中裝置可以有效地對齒輪進行保護和防塵。因為裝配精度決定了設(shè)備的使用性能。這樣可以有效地利用材料，節(jié)省材料，提高經(jīng)濟效益。 傳動齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 對于傳動齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于球磨機屬于大中型球磨機，其筒體傳動的大齒輪的直徑是比較大的，如果對齒輪進行整體設(shè)計，也是可以的，但是加工是比較困難的，所以對與大齒輪的設(shè)計要分成兩部分，兩部分整體鑄造，用螺栓連接Φ 球磨機設(shè)計 25 后進行加工， 大小齒輪的結(jié)構(gòu)圖如下所示 ： 圖 21 筒體半齒輪 圖 22小齒輪 大小齒輪的詳細尺寸參數(shù)見附圖。 ( 4)t f bd d d?? ～ ，則 t =1240mm。 fh — 法蘭厚度，一般不應(yīng)小于端蓋法蘭部位的厚度， fh ＝ 30mm 。 tL — 由主軸承中心至法蘭端面的距離，取 tL = 276 mm 。 當(dāng) ? =90176。 1d = 0d +3～ 4cm, 1d — 中空軸的軸肩直徑 ,取 1d = 830 mm 。 ， 是為了保持主軸瓦有必要的穩(wěn)定性和油膜的形成。 已知 D = 2700mm ，則 0 960 1200d ? ～ mm ,取 0d = 1100 mm 。 中空軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 中空軸的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸如圖所示： d0 — 中空軸軸頸部位的直徑，根據(jù)磨筒體內(nèi)研磨體的最大裝載量來確定必須滿足研磨體不能進入中空軸的要求。 對于大型球磨機來說，其承受的載荷比較大，采用性能較高的材料， ZG200是比較理想的選著，可以在滿足性能要求的同時，提高經(jīng)濟效益，對于小型球磨機，承受的載荷較小，用普通的材料可以滿足其要求，所以采用球墨鑄鐵 。 對于本課題來說， 采用 中空軸是鑄件與端蓋止口圓定位用螺栓連接成磨頭整體。 這一問題得到了有效的解決，因為要分別鑄造和加工，造成了對材料和時間的浪費，還要進行安裝，又增加了工作量，并且裝配過程也會產(chǎn)生誤差，有可能會使磨頭受力不均 ， 這也是個很大的缺點 ； 對于端蓋的制造，可以采用焊接的形式，選者能滿足性能要求的鋼板，焊接成 端蓋 ，這種制造工藝比較簡單 ， 同時也節(jié)約了材料，減少了加工程序，也保證了加工質(zhì)量，避免了鑄造產(chǎn)生的各種不良影響 。它有兩種結(jié)構(gòu)：一種是 整體式， 端蓋和中空軸制造出來后用澆筑的形式組合在一起，結(jié)構(gòu)經(jīng)湊，安裝簡單，適用于小中興的球磨機 。 l —— 筒體長度 ,m . 代入公式 5 5 41 4 5 7 . 4 5 1 0 3 . 0 1 2 1 0 0 . 1 4 1 01 0 . 6 8G G Gq l?? ? ? ? ? ?? ? ? 410? /Nm 磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計 磨頭有兩部分組成，端蓋和中空軸 [13]。 bR —— 大齒圈的節(jié)圓半徑 。 N—— 球磨機的功率 ,kW。 ①球磨機筒體的自重產(chǎn)生的力 mG 1 2 3 4 5 6mG G G G G G G? ? ? ? ? ? （ 210） 式中 : 1G —— 筒體的重力， N； 2G —— 磨頭的重力， N； 3G —— 磨尾的重力， N； 4G —— 襯板的重力， N； 5G —— 隔倉板的重力， N； 6G —— 大齒圈的重力， N. G mg Vg??? （ 211） 代入公式 （ 211） Φ 球磨機設(shè)計 21 22341 1 1 2 . 7 5 2 . 77 . 8 1 0 3 . 4 5 9 . 8 5 . 8 0 1 022G m g V g N????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 222 2 2 1 . 3 1 . 27 . 8 1 0 0 . 7 6 5 9 . 8 1 . 3 5 1 022G m g V g N????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 432 10G G N? ? ? 22344 4 4 2 . 7 5 2 . 7 07 . 8 1 0 1 0 . 6 8 9 . 8 5 . 8 0 1 022G m g V g N????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 5G? 45 0 10m g N?? 466 4 .5 1 0G m g N? ? ? 代入公式 （ 211） ： 51 2 3 4 5 6 1. 92 10mG G G G G G G N? ? ? ? ? ? ? ? ② 研磨體和物料的運動產(chǎn)生的力 P 在球磨機內(nèi)，由于筒體的運動，會帶動研磨體運動 ,研磨體就會產(chǎn)生力的作用 ,主 要有瀉落部分面積 1F 的重力 pG 及 1F 部分的離心力 CP 和拋落部分面積 1F 的沖擊力 SP 等三部分 .因此 ,研磨體產(chǎn)生的力是三部分的合力 ,根據(jù)理論計算，此力大約比 自 身 重 力 G大 2%,即 : P= （ 212） 式中： P—— 研磨體和物料的運動產(chǎn)生的力 ,N. 代入公式 （ 212） ： P= 35 310 = 510 N ③礦 料的重力 0G 球磨機作業(yè)時，研磨體和礦料是混合在一起的，礦料的重量大約是研磨體重量的 14%。 ② 焊縫距各種孔邊的最小距離 焊接時不允許通過筒體的開孔，而且焊接的距離要按機械設(shè)計手冊上的要求進行，焊接后還要檢查其焊接結(jié)果，對有最小距離要求的地方要進行檢驗，不合格要進行檢修。校正時要追尋“矯枉必須過正”的原則 [12]。 ⑵ 筒體的有效內(nèi)徑和有效長度， 由 ① 筒體的有效 內(nèi)徑 0 2 pDD ??? （ 28） 式中 :D —— 筒體的規(guī)格直徑， m； 0D —— 筒體的有效直徑， m； p? —— 襯板平均厚度 ， m；一般取 p? =； 代入公式 （ 28） ： 2 5D? ? ? 0 ? m ② 筒體的有效長度 0 1 2 3LL ? ? ?? ? ? ? （ 29） 式中 : L —— 筒體的規(guī)定長度 ， m； 0L —— 筒體的有效長度， m； Φ 球磨機設(shè)計 20 1? 、 2? 、 3? —— 分別為隔倉板、端蓋襯板、揚料裝置的厚度 ,m；取。 筒體的制造是比較簡單的，鋼板卷制而成，但是其焊接性能比較高。 滾筒的基本要求和規(guī)定 ⑴筒體鋼板的厚度和材料選擇 對球磨機筒體的要求是不能更換，而且要長期使用，而且其工作環(huán)境也很苛刻 。 ② 外蓋式磨門的人孔 這種人孔必要帶固定的人孔框，人孔框固定在磨門上，與筒體的連接方式 是鉚釘連接，同時也起到了加強板的作用，此類人孔的加工要求與筒體相似。本 球 磨機選用的是外蓋式磨門。這種結(jié)構(gòu)比較合理，拆裝也方便，所以大部分的球磨機磨門都采用此結(jié)構(gòu) 。 ⑴ 磨門 的結(jié)構(gòu)類型 ① 內(nèi)提式磨門 這種磨門結(jié)構(gòu)可以分為兩大類：一類 是 整體式，磨門與 磨門襯板 被做成 一 個整體 ，這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對材料的要求也比較苛刻，經(jīng)濟效益不佳，而且還容易折斷 。 磨門與人孔 球磨機的比較大的 機械設(shè)備， 所以為其設(shè)計了專門的觀察孔，稱為人孔，封閉人孔的裝置稱為磨門，設(shè)計磨門有個很明顯的特點，就是方便拆裝 。從長遠來看， 焊聯(lián)接將 會取代以上兩種連接形式，因為這種連接方式具有廣發(fā)的通用性 ， 并且制造方便， 裝配 簡單 。 這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計比較合理，同時對材料的利用率也較高 。 筒體與端蓋的聯(lián)接形式 筒體與端蓋主要有三種連接形式 ：外接型法蘭聯(lián)接 ： 對于小型球磨機的筒體，其筒體和端蓋才用外法蘭連接，這種結(jié)構(gòu)的特點方便組裝，但是對于筒體的加工比較困難，因為筒體比較大 。 這種方法只有針對大型球磨機的筒體才會產(chǎn)生比較好的經(jīng)濟效益。 對于體積比較大的筒體，通常采用的是分段式加工，這樣可以方便交工制造和運輸，每段筒體之間采用法蘭連接 [11]。 球磨機回轉(zhuǎn)部分的設(shè)計 筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 筒體的結(jié)構(gòu)形式 Φ 球磨機設(shè)計 18 一般情況下 ， 筒體的形式都整體式，此種結(jié)構(gòu)有優(yōu)點，就是加工誤差比較小。 綜上所述情況，可以用下面的公式近似地計算球磨機所需的功率： GC D? （ 27） 式中 ： N —— 球磨機所需要的功率， kW ； G —— 球磨機裝入介質(zhì)量， t ； C —— 系數(shù)，如下表所示 ； D —— 球磨機的有效內(nèi)徑， m Φ 球磨機設(shè)計 17 表 21 球磨機填充率 帶入數(shù)據(jù) （ 27）： 0 .7 5 0 .7 5 3 0