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摘 要 ：球磨機是物料被破碎之后，再進行粉碎的關(guān)鍵設(shè)備。它廣泛應(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)，對各種礦石和其它可磨性物料進行干式或濕式粉磨。本次設(shè)計就是圍繞其基本結(jié)構(gòu)及加工原理進行選擇和設(shè)計的。 Picked to : ball mill is used to be broken after another smash key equipment. It is widely used in cement, silicate products, new building materials, fire-proof material, fertilizer, black pottery, glass and metal processing and production industry, of ores and other materials may be difficult for dry - or wet sexual Fenmo. The current design is centered on the basic structure and principles for the selection and design process. 關(guān)鍵詞：筒體，軸承，軸承座，球磨機變頻改造，傳動裝置和粉磨裝置 Keyword : receiver, bearings, bearings Block, ball mill frequency conversion transformation, transmission device and fenmo devices。 第一章 球磨機簡介 1. 1球磨機的現(xiàn)狀 在硅酸鹽工業(yè)中，數(shù)量很大的固體原料，燃料和半成品等需要經(jīng)過各種不同程度的粉碎，使其塊度達到各種工序所要求的大小，以便操作加工。因處理物料尺寸大小的不同，可將粉碎分為破碎和粉磨兩個過程。將大塊物料碎裂成小塊的過程稱為破碎，將小塊物料 碎裂成粉末的過程稱為細磨。而在粉碎的過程中，以擠壓方式粉碎顆粒的又以球磨機為主。隨著硅酸鹽工業(yè)的快速發(fā)展，大型的粉磨機器設(shè)備發(fā)揮起了越來越重要的作用，為了滿足硅酸鹽市場的各種需求，各種型號的球磨機也都逐漸的占據(jù)了時常極其重要的地位。雖然結(jié)構(gòu)比其他機械設(shè)備有些簡單，但由于工作的環(huán)境不同，每個公司所要加工的對象以及所采用的介質(zhì)不同，所以對球磨機的要求就愈來愈高。 1.2. 球磨機的工作原理及類型 球磨機的主要工作部件就是筒體，內(nèi)裝有各種粉磨介質(zhì)。依靠體回轉(zhuǎn)時介質(zhì)的沖擊和磨削等作用使物料粉碎，在球磨機粉磨配合料時，還兼起混合作用。機身（筒體）為一個水平放置的回轉(zhuǎn)筒體，筒體兩端靠兩個端蓋封閉和固定，兩個端蓋分別靠兩個固定在水泥澆注的支座上的軸承所夾緊。依靠一個固定在筒體上的齒輪在電動機的帶動下做慢速的旋轉(zhuǎn)運動。 1.2.1其加工原理是，在電動機的帶動下，筒體開始轉(zhuǎn)動，由于筒壁的摩擦力的作用下，筒里的介質(zhì)隨著筒體一起做回轉(zhuǎn)運動，當(dāng)達到一定高度時，由于介質(zhì)本身自重，介質(zhì)開始自由瀉落或拋落沖擊筒底的物料，同時在筒體回轉(zhuǎn)時，介質(zhì)還有自己的滾動和滑動，使物料在介質(zhì)中受到了沖壓和磨削作用，從而達到將物料磨削成小顆粒的目的。由于進料口不斷的加料，進料端和出料端之間存在料位差，并且介質(zhì)下落時，沖擊物料所造成的軸向壓力，因此，磨料機的機身雖然是水平放置，但物料卻由進料端緩慢流向出料端，完成粉磨作業(yè)。 1.2.2球磨機的類型有很多種，在這里大體說一下按筒體類型分為短磨機，中長磨機和長磨機，按筒內(nèi)按倉室數(shù)目可以分為但倉室和多倉室，按筒體形狀可以分為圓筒型球磨機和圓錐型球磨機，按筒體數(shù)目可以分為單筒球磨機和多筒球磨機兩種。按卸料方式來看可以分為尾卸式球磨機和中卸式球磨機，按筒體支撐方式可以分為中空軸支撐式磨機和托輪式磨機，按傳動方式可以分為中心傳動式球磨機，邊緣式傳動磨機，行星式磨機和無齒輪傳動式磨機。按操作方式來分可以分為間隙式操作和連續(xù)式操作磨機。按生產(chǎn)方式可以分為干式磨機和濕式磨機。球磨機不僅在硅酸鹽工業(yè)中大量應(yīng)用，而器在冶金，選礦，電力，化工，煤炭等工業(yè)總也普遍應(yīng)用。 1. 3球磨機發(fā)展趨勢之變頻改造 長期以來，墻、地、磚、及化工工廠普遍采用球磨機研磨陶瓷原料，它一般采用簡單的工頻控制，易造成物料的過度研磨，所需研磨周期較長，研磨效率較低，單位產(chǎn)品功耗較大，啟動電流大，對設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊很大，機械設(shè)備的生產(chǎn)維護量也大，而且電的損耗量相當(dāng)驚人，這必然會給生產(chǎn)廠家?guī)砗芏嗖槐匾穆闊┖蛧?yán)重的資源浪費，所以隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，直接工控球磨機的弊病已暴露無遺，并嚴(yán)重地阻礙了各工業(yè)企業(yè)快速發(fā)展。這就促使人們?nèi)パ兄茊悠交?、研磨效率較高、產(chǎn)量大、能耗低的球磨機——變頻控制球磨機。 2.主要構(gòu)造 陶瓷工業(yè)球磨機主要由傳動裝置、筒體裝置、加料裝置、卸料裝置及電氣控制裝置等組成。 3、傳動裝置 陶瓷工業(yè)球磨機裝載量大，所需動力消耗也很大，因此陶瓷工業(yè)球磨機通常采用1 至2臺幾百千瓦的大功率電動機通過液力偶合器共同驅(qū)動硬齒面圓柱齒輪減速機，再經(jīng)一對齒輪傳動或皮帶輪等驅(qū)動筒體旋轉(zhuǎn)，從而達到研磨物料的作用。3工作原理： 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。陶瓷工業(yè)具有一個水平放置的筒體，筒體被隔板(鉆有許多小圓孔的圓板——篩板)分成3～4個研磨腔，每個研磨腔內(nèi)裝有一定形狀尺寸的研磨體，筒體旋轉(zhuǎn)時，物料和研磨體等在摩擦力和離心力的作用下被筒體提升到一定高度，然后在重力的作用下沿近似拋物線軌跡落下來沖擊和研磨筒體底部的另一部分物料，并產(chǎn)生一定的軸向運動促使物料研磨和混合均勻。 4、電氣基本控制裝置 陶瓷工業(yè)球磨機屬于低速重載設(shè)備，裝載量大，起動力矩也很大，因此陶瓷工業(yè)球磨機通常采用附加啟動電機沖擊啟動或軟啟動裝置來啟動，對電網(wǎng)沖擊大，而且啟動完成后運轉(zhuǎn)時所需的轉(zhuǎn)距減小，所以在節(jié)約能源方面有很大的空間。 5、改造方案： 根據(jù)原工況存在的問題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，改造后的球磨機系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求。 （1） 造后的設(shè)備要有足夠的起動轉(zhuǎn)距，滿足還球磨機裝載量大的要求，并且保證設(shè)備在變頻運行狀態(tài)下使電機平穩(wěn)運行，保障電動機具有恒功率特性。 （2） 利用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)改造原有球磨機拖動系統(tǒng)，滿足球磨機低速時的正常運行，確保正常的工藝控制技量，使球磨機及電動機的使用壽命延長，減少維護。 （3） 改造后的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制，及手動/工頻和故障自切換等功能，并能克服球磨機大慣性引起回升電壓，有效地保證設(shè)備的正常運行。 6、變頻器選型 根據(jù)上述原則，選擇賽普公司的SAP500G系列變頻器，使系統(tǒng)能夠滿足上述工況要求。 （1） SAP500G變頻器采用磁通矢量PWM控制技術(shù)使用權(quán)低速負載能力可=達到200%的額定轉(zhuǎn)距輸出。內(nèi)置PLC程序控制功能，多種控制，操作方式，齊全的保護功能。 （2） SAP500G變頻器的頻率精度高，數(shù)字設(shè)定為+0.01%,模擬設(shè)定為+0.2%可使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)滿足設(shè)計要求。 （3） SAP500G系列變頻器的過電壓，過電流失速成禁止功能，可使用權(quán)變頻器在加、減速過程中發(fā)生過電壓或過電流時的頻率維技，至解除過壓，過流時自動再進行加、減速。載波頻率自動調(diào)調(diào)特性。 7、設(shè)備改造后的優(yōu)越性 （1） 利用變頻調(diào)速技術(shù)改造了球磨機的拖動系統(tǒng)，滿足了球磨機低速運行、大起動轉(zhuǎn)距的特點，實現(xiàn)了球磨機的運行速度連續(xù)可調(diào)。電機起動時無沖擊電流，起動力距足夠，保護功能完善。保證了工藝控制質(zhì)量、節(jié)約了維護成本。 （2） 根據(jù)工狀需要，將傳動比改為A 后正常運行時變頻器運行給定頻率設(shè)定為B（低于50HZ）運行電壓為C（380V）運行電流為D（小于180A）改造后的系統(tǒng)平均每年耗電E度（C*D*每天工作時間*365）。系統(tǒng)改造前為工頻50HZ，運行電流為180A運行電壓為380V ，平均每年耗電F（90*每天工作時間*365）度。節(jié)電率為（1-E/F）% 第二章 球磨機設(shè)計過程 2. 1球磨機設(shè)計前的分析 球磨機是一個外觀龐大的設(shè)備，種類非常繁多，規(guī)格多樣。在不同的工藝流程中，對球磨機的要求又各不相同。雖然它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常的簡單，但是對我們這些從來沒獨自進行設(shè)計過的大四學(xué)生來說有一定的難度，由于我們以前進行的參觀實習(xí)也好，還是學(xué)習(xí)末的課程設(shè)計也好，一般都是由于我們幾個同學(xué)一塊討論，然后進行設(shè)計的，但此次設(shè)計一般是每人一個題目，這對我們來說就感到了陌生。這對我們來說既是一個挑戰(zhàn)，同時又給我們帶來了很大的壓力，由于沒有經(jīng)驗，我們進展的速度比較緩慢，學(xué)校規(guī)定的時間對我們來說有一點緊迫，所以在挑戰(zhàn)帶來的喜悅中，又有一定的擔(dān)憂。剛開始確定了設(shè)計題目后，在一段時間內(nèi)我們都有一些茫然和不知所措，都不知道從何地方下手，最初我們只是在網(wǎng)上或者到圖書館進行查詢，但得到實用的東西是少之又少，后來在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，我們對各自的設(shè)計題目有了初步的了解，便開始著手于設(shè)計中。 球磨機在實際生產(chǎn)應(yīng)用中十分廣泛，在很多行業(yè)中比如硅酸鹽，水泥和陶瓷工藝中，粉碎物料都要用到球磨機，球磨機的設(shè)備整體雖然十分的旁大，但是它的結(jié)構(gòu)非常的簡單，其主要結(jié)構(gòu)就是一個筒體，兩個端蓋和兩個軸承以及軸承座，外加水泥支柱和一套傳動在裝置和減速裝置組成，可以說是結(jié)構(gòu)簡單，但是我們在設(shè)計過程中需要考慮很多問題，比如說筒體要承受很大的壓力和沖擊力，我們就需要考慮筒體的承受載荷的能力和抗沖擊的能力，我們還要考慮軸承的選擇和定位的問題。以及該如何選擇和選擇什么樣的電動機和減速裝置才能滿足球磨機的運轉(zhuǎn)要求等，這都是我們在設(shè)計中需要考慮到的問題。而球磨機的具體加工原理和類型，在以前的章節(jié)中，我都已經(jīng)提到了，在這里就不細說了，經(jīng)過一段時間的摸索，我對球磨機的各個部件都有了更深一步的了解，在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下，通過長期的努力對本次球磨機的設(shè)計雖然不能說達到了很高的深度，設(shè)計的非常全面，但我相信我的設(shè)計在國內(nèi)已經(jīng)達到了一定的水平。 2.2筒體的選擇 筒體是球磨機設(shè)備的重要組成部分，不僅因為它的體積大，而且整個加工過程都實在其中進行的。筒內(nèi)的介質(zhì)和物料在筒內(nèi)進行碰撞和磨削，以達到粉碎的目的。由于介質(zhì)和磨料都具有一定的質(zhì)量和硬度，而且筒體是一個長2100mm，寬900mm的圓柱形物體，這就要求我們對筒體材料的選擇必須達到一定的要求，所選的材料必須具有很高的 硬度，高耐磨性，和優(yōu)良的抗沖擊性能。 在一般的工廠中，處于經(jīng)濟和各個方面的考慮，作為一般的箱體和殼體，我們一般選擇鑄鐵作為首選材料，因為鑄鐵相比較而言，價格比較便宜，而且性能優(yōu)良，能滿足高載荷的要求，比如，灰鑄鐵HT300具有良好的力學(xué)性能和化學(xué)性能，它一般用于凸輪，齒輪，車床卡盤，連軸器，筒體，剪床，壓力機的外殼，導(dǎo)板，轉(zhuǎn)塔自動車床及其他重負荷機床鑄有導(dǎo)軌的床身，高壓油缸，液壓泵和滑閥的殼體等。 而跟鑄鐵相比較而言，鋼在各種性能上又比鑄鐵提高了一定的程度，特別是經(jīng)過淬火和退火后的鋼，其性能得到了進一步的加強。 鋼的表面淬火 有些零件在工件時在受扭轉(zhuǎn)和彎曲等交變負荷、沖擊負荷的作用下，它的表面層承受著比心部更高的應(yīng)力。在受摩擦的場合，表面層還不斷地被磨損，因此對一些零件表面層提出高強度、高硬度、高耐磨性和高疲勞極限等要求，只有表面強化才能滿足上述要求。由于表面淬火具有變形小、生產(chǎn)率高等優(yōu)點，因此在生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛。 根據(jù)供熱方式不同，表面淬火主要有感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火等。 感應(yīng)表面淬火后的性能 1.表面硬度：經(jīng)高、中頻感應(yīng)加熱表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高 2～3 個單位（HRC）。 2.耐磨性：高頻淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。這主要是由于淬硬層馬氏體晶粒細小，碳化物彌散度高，以及硬度比較高，表面的高的壓應(yīng)力等綜合的結(jié)果。 3.疲勞強度：高、中頻表面淬火使疲勞強度大為提高，缺口敏感性下降。對同樣材料的工件，硬化層深度在一定范圍內(nèi)，隨硬化層深度增加而疲勞強度增加，但硬化層深度過深時表層是壓應(yīng)力，因而硬化層深度增打疲勞強度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化層深δ＝（10～20）％D。較為合適，其中D。為工件的有效直徑。 退火工藝 退火是將金屬和合金加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火后組織亞共析鋼是鐵素體加片狀珠光體；共析鋼或過共析鋼則是粒狀珠光體?？傊嘶鸾M織是接近平衡狀態(tài)的組織。 退火的目的 ①降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。 ②細化晶粒，消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷，均勻鋼的組織和成分，改善鋼的性能或為以后的熱處理作組織準(zhǔn)備。 ③消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開裂 綜上資料所顯示，為了滿足在加工過程中筒體所承受的高載荷，高沖擊力和強韌性，我選擇45鋼作為筒體的主要材料。 2.3 端蓋的端設(shè)計和選擇 設(shè)計完筒體，我們就不得不設(shè)計與筒體緊密相連的兩側(cè)的端蓋，跟筒體相比較，端蓋就比較容易設(shè)計了，為了方便設(shè)計和裝配我們將筒體直接用螺栓固定在端蓋的四周上，所以端蓋的半徑就可以直接設(shè)計為筒體的半徑。由于球磨機對傳動方式的要求不高，所以我們將軸直接與端蓋連在一起，這樣既方便了定位又方便于生產(chǎn)和組裝?？紤]到在工作時，物料和介質(zhì)混合在一起具有很大的質(zhì)量和沖擊力，軸要承受很大經(jīng)向力，所以軸的直徑不宜過長，經(jīng)過計算和設(shè)計，取定軸的半徑為φ120mm 軸的長度為130mm。由于端蓋比較薄而且是一個圓形的零件，而且又四個加強筋連接，所以它所需要承受的經(jīng)向載荷就比較小，對材料的要求就不是很高，綜合經(jīng)濟和各個方面的考慮，選擇鑄鐵作為材料，就能夠滿足其性能要求。 2.4軸承的選擇 根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可把軸承分為滑動軸承（簡稱滑動軸承）和滾動軸承（簡稱滾動軸承）兩大類。 　　由于滾動軸承的摩擦系數(shù)低，起動阻力小，而且它已標(biāo)準(zhǔn)化，對設(shè)計、使用、潤滑、維護都很方便，因此在一般機器中應(yīng)用較廣。但由于滑動軸承本身具有一些獨特的優(yōu)點，使得它在某些場合仍占有重要地位。目前滑動軸承主要應(yīng)用于以下幾種情況： 工作轉(zhuǎn)速特高的軸承。 要求對軸的支承位置特別精確的軸承。 特重型的軸承。 承受巨大的沖擊和振動載荷的軸承根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承（如曲軸的軸承）。 在特殊的工作條件下（如在水中或腐蝕性的介質(zhì)中）工作的軸承。 在安裝軸承的徑向空間尺寸受到限制時，也常采用滑動軸承。 　　因此,滑動軸承在航空發(fā)動機附件、儀表、金屬切削機床、內(nèi)燃機、鐵路機車及車輛、軋鋼機、雷達、衛(wèi)星通信地面站及天文望遠鏡等方面應(yīng)用仍很廣泛。 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動的零件的。與滑動軸承比，滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點。 常用的滾動軸承絕大多數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化，并由于專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。 滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)比較簡單，它由內(nèi)圈，外圈，滾動體和保持架等四部分組成。內(nèi)圈用來和軸經(jīng)裝配，外圈用來和軸承座張陪。通常是內(nèi)圈隨軸轉(zhuǎn)動，外圈固定，但也可用于外圈回轉(zhuǎn)不動，或是內(nèi)，外圈同是回轉(zhuǎn)的場合。當(dāng)內(nèi)，外圈相對轉(zhuǎn)動時，滾動體既在內(nèi)，外圈的滾道尖滾動。長用的滾動體有，球，圓柱滾子，滾針，圓錐滾子和球面滾子等。軸承內(nèi)，外圈上的滾道必須有限制滾動體側(cè)向位移的作用。 保持架的主要作用是均勻地各開滾動體。如果沒有保持架，則相鄰滾動體轉(zhuǎn)動時將接觸處產(chǎn)生很大的相對滑動速度而引起磨損。保持架有沖壓的和實體的兩種。軸承的內(nèi)外圈一般是用鋼做成的，熱處理后硬度不低于60HRC，由于一般軸承的這些元件都經(jīng)過回火處理，所以通常工做溫度不高于120度時，元件就不會受到磨損。 與滑動軸承相比，滾動軸承的優(yōu)點 1、 一般條件下，滾動軸承的效率和液體動力潤滑軸承相當(dāng)，但較混合潤滑軸承要高一些； 2、徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預(yù)緊可用預(yù)緊力消除游 隙， 運轉(zhuǎn)精度高； 3、對于同尺寸的軸徑，滾動軸承的寬度比滑動軸承小，可使機器的 軸向結(jié)構(gòu)緊湊； 4、大多數(shù)滾動軸承能同時受徑向和軸向載荷，故軸承組合結(jié)構(gòu)簡單； 5、消耗潤滑劑少，便于密封，易于維護； 6、不需要有用有色金屬； 7、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本低； 由于球磨機在工作時軸承要承受很大經(jīng)向力，而滾子軸承受力面積大，承受的載荷也就比滑動軸承高，所以我們選擇滾子軸承作為球磨機的部件。 2.5軸承座和水泥支架的選擇 作為軸承的支撐裝置，軸承座要承受與軸承相應(yīng)的經(jīng)向載荷，其要求不高，所以我們選擇鑄鐵作為軸承座的材料就可以滿足要求，其具體尺寸在圖里都有說明在這就不做詳細介紹了 作為與軸承座相連接的水泥支柱在設(shè)計上就更為簡單了，我們只需在球磨機安裝的地方，用水泥澆注一個梯形體的水泥塊，攻上螺紋，然后將軸承座用螺栓固定在上面即可。在澆注水泥支柱時，需要考慮水泥的高度與筒體的高度差，以及筒體與減速器和電動機的組合等。 2.6尺寸鏈的選擇 在電動機與球磨機的傳動方式中，我們選擇齒輪傳動方式，這就要求我們對齒輪的安裝方式進行設(shè)計，由于端蓋與筒體直接相連，而球磨機的工作方式就是筒體的轉(zhuǎn)動來帶動介質(zhì)和物料的碰撞和磨削作用。因此我們可以用一齒輪鏈直接用螺栓固定在端蓋上，這樣，通過電動機帶動尺寸鏈，而尺寸鏈，端蓋和筒體又是通過螺栓連接在一起的，這樣就電動機就間接的帶動筒體進行轉(zhuǎn)動，達到球磨機工作的要求。在考慮到了安裝的空間問題，我們?nèi)〕叽珂満駷?0mm，直徑與端蓋與筒體一樣。這樣由計算的分度圓直徑d＝1820mm，摸數(shù)m＝12。 由公式 d ＝m×z得： 齒數(shù)z： z＝1820÷12≈152（個） 2.7電動機的選擇 由于規(guī)格要求，電工機的額定功率為10kw。經(jīng)過查表和手冊我們選擇的電動機為：Y160M-4 全封閉的百扇冷式籠式三相異步電動機。 額定功率： N＝11kw 滿載轉(zhuǎn)速： n＝1460rpm 所以總的傳動比為：i＝1460/23≈63.47 2.8減速器的選擇 說到減速器我們也許都不陌生，下面我就簡單介紹一下國內(nèi)外的現(xiàn)狀：1.國外減速器現(xiàn)狀?齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機械傳動裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動比大而機械效率過低的問題。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。最近報導(dǎo)，日本住友重工研制的FA型高精度減速器，美國Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動原理和結(jié)構(gòu)上與本項目類似或相近，都為目前先進的齒輪減速器。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動原理和傳動結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動齒輪傳動原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動機的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的產(chǎn)品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機器人等領(lǐng)域中，微型發(fā)動機已基本研制成功，美國和荷蘭近期研制的分子發(fā)動機的尺寸在納米級范圍，如能輔以納米級的減速器，則應(yīng)用前景遠大。 2.國內(nèi)減速器現(xiàn)狀?國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國內(nèi)使用的大型減速器（500kw以上），多從國外（如丹麥、德國等）進口，花去不少的外匯。60年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動等減速器具有傳動比大，體積小、機械效率高等優(yōu)點?。但受其傳動的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機械效率高等這些基本要求。90年代初期，國內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動齒輪傳動的減速器，它可實現(xiàn)較大的傳動比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學(xué)研制成功的"內(nèi)平動齒輪減速器"不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點外，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。國內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對平動齒輪傳動中的某些原理做些研究工作，發(fā)表過一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動減速器開展了一些工作。二、平動齒輪減速器工作原理簡介,平動齒輪減速器是指一對齒輪傳動中，一個齒輪在平動發(fā)生器的驅(qū)動下作平面平行運動，通過齒廓間的嚙合，驅(qū)動另一個齒輪作定軸減速轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)減速傳動的作用。平動發(fā)生器可采用平行四邊形機構(gòu)，或正弦機構(gòu)或十字滑塊機構(gòu)。本成果采用平行四邊形機構(gòu)作為平動發(fā)生器。平動發(fā)生器可以是虛擬的采用平行四邊形機構(gòu)，也可以是實體的采用平行四邊形機構(gòu)。有實用價值的平動齒輪機構(gòu)為內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)，因此又可以分為內(nèi)齒輪作平動運動和外齒輪作平動運動兩種情況。外平動齒輪減速機構(gòu)，其內(nèi)齒輪作平動運動，驅(qū)動外齒輪并作減速轉(zhuǎn)動輸出。該機構(gòu)亦稱三環(huán)（齒輪）減速器。由于內(nèi)齒輪作平動，兩曲柄中心設(shè)置在內(nèi)齒輪的齒圈外部，故其尺寸不緊湊，不能解決體積較大的問題。?內(nèi)平動齒輪減速，其外齒輪作平動運動，驅(qū)動內(nèi)齒輪作減速轉(zhuǎn)動輸出。由于外齒輪作平動，兩曲柄中心能設(shè)置在外齒輪的齒圈內(nèi)部，大大減少了機構(gòu)整體尺寸。由于內(nèi)平動齒輪機構(gòu)傳動效率高、體積小、輸入輸出同軸線，故由廣泛的應(yīng)用前景。? 三、本項目的技術(shù)特點與關(guān)鍵技術(shù)? 1.本項目的技術(shù)特點,本新型的"內(nèi)平動齒輪減速器"與國內(nèi)外已有的齒輪減速器相比較，有如下特點：（1）傳動比范圍大，自I=10起，最大可達幾千。若制作成大傳動比的減速器，則更顯示出本減速器的優(yōu)點。（2）傳遞功率范圍大：并可與電動機聯(lián)成一體制造。（3）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。比現(xiàn)有的齒輪減速器減少1/3左右。（4）機械效率高。嚙合效率大于95%，整機效率在85%以上，且減速器的效率將不隨傳動比的增大而降低，這是別的許多減速器所不及的。 （5）本減速器的輸入軸和輸出軸是在同一軸線上。本減速器與其它減速器的性能比較見表1。因缺少數(shù)據(jù)，表中所列的各減速器的功率/重量比是最優(yōu)越的。?表1?各類減速器比較 型號 功率（kw） 減速比 質(zhì)量（kg） QI-450? 93 31.5 1820 ZSY-250? 95 31.5 540 NGW-92 88.1 31.5 577 SEW(德國)? 90 28.61 1300 NP-100? 100 30 400 注：NP-100為內(nèi)平動齒輪減速器，SEW減速器的質(zhì)量含電機。2.本項目的關(guān)鍵技術(shù)?由圖2可知，"內(nèi)平動齒輪減速器"是由內(nèi)齒輪Z2、外齒輪Z1和平行四邊形機構(gòu)組合而成的。它的傳動原理是：電機輸入旋轉(zhuǎn)運動，外齒輪作平行移動，其圓心的運動軌跡是一個圓，與之嚙合的內(nèi)齒輪則作定軸轉(zhuǎn)動。因為外齒輪作平行移動，所以稱謂平動齒輪機構(gòu)。齒輪的平行移動需要有輔助機構(gòu)幫助實現(xiàn)的，可采用（6~12副）銷軸、滾子作為虛擬輔助平動機構(gòu)，也可以采用偏心軸作為實體輔助平動機構(gòu)。內(nèi)平動齒輪減速器的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝是組成平行四邊形構(gòu)件的尺寸計算及其要求的加工精度、輪齒主要參數(shù)的選擇。這些因數(shù)都將影響傳動的能力和傳動的質(zhì)量?？偟恼f，組成本減速器的各零部件都要求有較高的精度，它們將決定著減速器的整體傳動質(zhì)量。3.本項目的概況本項目已獲得中國實用新型專利，專利號：ZL95227767.0?。?本項目自1995年試制出第一臺樣機（功率2.5kW，傳動比I=32）后，陸續(xù)與一些廠礦合作，設(shè)計了下面幾種不同功率、不同傳動比的減速器。（1）電動推拉門用減速器，功率550W，傳動比I=26，與電機連成一體。（2）攪拌機用減速器，功率370W，傳動比I=17。（3）某軍品用的兩種減速器，一種功率370W，傳動比I=23.5；另一種功率370W，傳動比I=103的二級傳動減速器。（4）鋼廠大包回轉(zhuǎn)臺減速器，功率7.5kw，傳動比I=64。（5）鋼廠輥道減速器，功率7.5kw，傳動I=11。在本專利的基礎(chǔ)上，已研制出一種新型超大型減速器，功率可達1000kw，目前正在研制超小型（外型尺寸為毫米級）的微型減速器。 我們選擇與齒輪嚙合的主動輪的直徑為φ120mm 由公式 d ＝m×z得： 齒數(shù)z： z＝120÷12＝10（個） 所以齒輪的減速比為：i＝152÷10＝15.2 而總的傳動比已定：i總＝i皮帶×i齒輪×i減速器 由于，i總÷i齒輪＝63.47÷15.2≈4.2 比較小，所以為了方便起見，我們可以去減速器的減速比為4.2，而取皮帶的減速比為1，這樣我們就可以由電動機到球磨機的減速傳動了！經(jīng)查表我們可選：單級圓柱齒輪減速器，其傳動比為4.2。 2.9進料口和出料口的選擇 由于要給筒體加料，所以我們需要在筒體的上面留一進料口。因為每一個工廠在購買了球磨機以后，為了保護球磨機筒體在工作時不受到介質(zhì)和物料的沖擊碰撞，以造成磨損，都要根據(jù)公司不同的加工條件和物料的不同對筒體進行一定的改造，而基本常用的方法就是在筒體內(nèi)部夾注一曾保護膜，稱之為襯板，所以我們在設(shè)計進料口時，不僅要考慮物料的進入，而且我們還得考慮到技術(shù)人員到筒體內(nèi)部進行安裝襯板，所以進料口的直徑最小也得讓一人通過。我們可以取其直徑為60cm。相反對于出料口，由于物料在筒內(nèi)都已經(jīng)被粉碎或磨碎，到出料口時，基本就成為粉末了，所以出料口就相對窄一些，通常我們?nèi)〕隽峡谥睆綖?00mm 。 2.10對于電動機，球磨機和減速器的安裝問題 由于尺寸鏈安裝在端蓋上，所以在安裝減速器與尺寸鏈嚙合時，我們需要考慮其尺寸問題，讓減速器的主動輪與齒輪嚙合的同時，我們還要保證減速器的殼體與球磨機不發(fā)生接觸，電動機與減速器的安裝亦是如此。而具體的安裝尺寸，每個公司根據(jù)自己的工作環(huán)境和條件的不同，可以自己進行重新的設(shè)計和安排。以達到最佳的組合效果。 小結(jié)： 通過本次畢業(yè)設(shè)計，讓我們學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的東西。在設(shè)計過程中，我們學(xué)到設(shè)計的技巧和過程。對本次設(shè)計的設(shè)備有了更深一步的了解。在設(shè)計過程中，由于經(jīng)驗的欠缺和實際理論應(yīng)用的不足，我們一度對設(shè)計感到迷茫。后經(jīng)指導(dǎo)老師的幫助和指點，終于在學(xué)校規(guī)定的時間內(nèi)，順利的完成了設(shè)計。此次設(shè)計的內(nèi)容和過程，我們碰到了許多以前沒有遇過的問題，讓我們認(rèn)識到了查閱書籍的重要性。同時，由于本次設(shè)計的圖紙都要經(jīng)過電腦繪圖，這就讓我們在設(shè)計 的過程中，熟練掌握了CAXA等繪圖軟件的使用方法。這對我們以后工作起到了 積極的作用?？梢哉f本次設(shè)計雖然在一定程度上給我們帶來了很大的壓力，但是讓我們從實際中學(xué)到了許多實用的知識。 參考文獻： [1]張慶今，《硅酸鹽工業(yè)機械及設(shè)備》，華南理工大學(xué)出版社，2004年4月第一版 [2]李慶余，《機械制造裝備設(shè)計》，機械工業(yè)出版社出版，2003年8月第一版 [3]張柏清，林云萬，《陶瓷工業(yè)機械與設(shè)備》，中國輕工業(yè)出版社，1999年6月第一版 [4]華南工學(xué)院、南京工業(yè)大學(xué)，《陶瓷工業(yè)機械設(shè)備》，中國建筑工業(yè)出版社出版， 1991年5月第一版 [5]ISBN-7-04-009348-0, 濮良貴、紀(jì)名剛，《機械設(shè)計》，西北工業(yè)大學(xué)出版社 出版， 2006年6月第七版 [6]黃開濤，《日用瓷成型》，輕工業(yè)出版社，1991年4月第一版第二次印刷， [7] “Design of Machine Element”, 6th Edition, M. F.Sportts, Prentice-Hall, Inc.,1985 and “Machine Design”, Anthony Esposito, Charles E .,Merrill Publishing Company , 1987. 致 謝： 兩個月的畢業(yè)設(shè)計時間，轉(zhuǎn)眼即過，由于沒有設(shè)計的經(jīng)驗，我們曾覺的設(shè)計無處下手，在我們感到迷茫的時候，是劉興國老師的耐心指導(dǎo)和幫助，給我們指明了方向，使我的設(shè)計工作能順利的進行下去。同時他不僅讓我們通過到圖書館查閱資料，而且還引導(dǎo)我們依靠獨立的思想去做一些創(chuàng)新的設(shè)計。他反復(fù)的告戒我們，在滿足學(xué)校規(guī)定的同時，還要積極發(fā)散積極的思維，真正做到設(shè)計與實際相結(jié)合．讓我們學(xué)到了很多東西．在設(shè)計的過程中，我們遇到難題的時候，老師總是不厭其煩的給我們解釋和指導(dǎo)．所以說設(shè)計的順利完成與劉興國老師的努力是分不開的．在這里我要對劉老師表示衷心的感謝． 同時在設(shè)計的過程中，學(xué)校還為我們提供了上機的場所，給我們設(shè)計提供了很大的幫助．在此表示感謝． 12