【正文】 （如下圖 214） Φ 球磨機設計 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 81 ??N 、 92 ??N 查得： ?NTY 、 ?NTY 。 復合齒形系數(shù) YFS：根據 ??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 復合齒形系數(shù) YFS：根據 ??20n? 、 1/mh nap ? 、 ? 、 ?等條件，查得 YFS1=。 按 MQ 級質量要求，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。 設計過程如下： Φ 球磨機設計 26 初始設計參數(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，提高經濟效益。 傳動齒輪的結構設計 對于傳動齒輪的結構設計，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計要分成兩部分，兩部分整體鑄造，用螺栓連接Φ 球磨機設計 25 后進行加工， 大小齒輪的結構圖如下所示 ： 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 ? =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 。 中空軸的結構設計 中空軸的結構和相關尺寸如圖所示： d0 — 中空軸軸頸部位的直徑，根據磨筒體內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，也保證了加工質量，避免了鑄造產生的各種不良影響 。它有兩種結構：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，結構經湊，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 磨頭的結構設計 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生的力 P 在球磨機內，由于筒體的運動，會帶動研磨體運動 ,研磨體就會產生力的作用 ,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 ,研磨體產生的力是三部分的合力 ,根據理論計算，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計手冊上的要求進行，焊接后還要檢查其焊接結果，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 筒體的有效內徑和有效長度， 由 ① 筒體的有效 內徑 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。這種結構比較合理，拆裝也方便，所以大部分的球磨機磨門都采用此結構 。 ⑴ 磨門 的結構類型 ① 內提式磨門 這種磨門結構可以分為兩大類：一類 是 整體式，磨門與 磨門襯板 被做成 一 個整體 ，這種結構復雜，對材料的要求也比較苛刻，經濟效益不佳，而且還容易折斷 。 磨門與人孔 球磨機的比較大的 機械設備， 所以為其設計了專門的觀察孔，稱為人孔，封閉人孔的裝置稱為磨門，設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 。 這種結構的設計比較合理，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，這種結構的特點方便組裝，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生比較好的經濟效益。 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]。 球磨機回轉部分的設計 筒體的結構設計 筒體的結構形式 Φ 球磨機設計 18 一般情況下 ， 筒體的形式都整體式，此種結構有優(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 —— 球磨機裝入介質量， t ； C —— 系數(shù)，如下表所示 ； D —— 球磨機的有效內徑， m Φ 球磨機設計 17 表 21 球磨機填充率 帶入數(shù)據 （ 27）： 0 .7 5 0 .7 5 3 0