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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 I 摘 要 礦用磨機(jī)由于其可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、處理能力大等特點(diǎn)，是相關(guān) 行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的磨礦設(shè)備，有著不可替代的作用。 本論文主要是針對礦用磨機(jī)在生產(chǎn)使用過程中出現(xiàn)的筒體開裂、強(qiáng) 度不足等問題，對球磨機(jī)的筒體、傳動部件及其主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 結(jié)合現(xiàn)有的理論，經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。對回轉(zhuǎn)部的主要零部件：筒 體進(jìn)行了較為詳細(xì)的計(jì)算。并根據(jù)它在不同載荷下的應(yīng)力和變形，運(yùn)用 簡支梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了筒體強(qiáng)度的分析與計(jì)算。然后對傳動裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì) 與計(jì)算，包括電機(jī)的選擇以及減速器傳動方式的選擇。并對本次采用的 減速器箱體及其附件進(jìn)行了介紹。 總之，本設(shè)計(jì)為對礦用磨機(jī)的更深入的研究提供了一定的基礎(chǔ)，同 時也為開展該方面的工作提供了有效的分析途徑和方法。為我以后的工 作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞： 球磨機(jī) 傳動部 筒體 減速器 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 II Abstract Mine mill because of its high reliability, adaptability, processing capacity, related industries, the most widely used in grinding equipment, has an irreplaceable role This thesis in the production process for the mine mill cylinder cracking, lack of strength issues such as ball mill cylinder, transmission components, and its main components, the design calculations. Combination of existing theoretical, empirical formula to be redesigned. Turning part of the main components: cylinder in a more detailed calculation. And in accordance with the stresses and deformations under different loads, the use of a simply supported beam structure analysis and calculation of the cylinder strength.Gear design and calculation, including the choice of motor selection and reducer drive way. And the reducer used the box and its annex were introduced. In short, the design for a more in-depth study of the mine mill a certain foundation, but also to carry out the work of the aspects of effective ways and means. Laid a solid foundation for my future work and learning. Key words: ball mill ransmission part barrel body annex the reducer 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 目 錄 前言 .........................................................1 1 緒 論 .....................................................2 1.1 論文題目的選擇 ..........................................2 1.2 礦用磨機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀 ...................................3 2 干式格子型球磨機(jī)介紹 .......................................5 3 筒體設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 .........................................8 3.1 筒體直徑和長度的設(shè)計(jì) ..................................8 3.1.1 長徑比的選擇 ......................................8 3.1.2 用磨礦機(jī)的生產(chǎn)率來反算筒體直徑和長度 ..............8 3.1.3 各參數(shù)的選擇和計(jì)算 ...............................12 3.2 筒體厚度設(shè)計(jì) .........................................13 3.2.1 裝球量計(jì)算 .......................................13 3.2.2 介質(zhì)直徑、質(zhì)量配比計(jì)算 ...........................14 3.2.3 厚度的確定 .......................................15 3.2.4 筒體厚度的驗(yàn)算校核 ...............................16 3.3 球磨機(jī)筒體設(shè)計(jì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)歸納 ............................23 4 球磨機(jī)傳動設(shè)計(jì) ............................................25 4.1 減速器的總體設(shè)計(jì) .....................................25 4.1.1 擬定傳動方案 .....................................25 4.1.2 電機(jī)選型 .........................................25 4.1.3 傳動裝置的總傳動比及其分配 .......................27 4.1.4 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) .....................27 4.2 齒輪設(shè)計(jì) .............................................29 4.2.1 減速器內(nèi)斜齒輪設(shè)計(jì) ...............................29 4.2.2 低速級齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...........................36 4.3 軸的設(shè)計(jì) ...............................................41 4.3.1 減速器高速軸 1 的設(shè)計(jì) ...............................41 4.3.2 減速器軸 2 的設(shè)計(jì) ...................................47 4.3.3 安裝與滾筒大齒輪相齒合的軸 3 的設(shè)計(jì) .................53 5 減速器箱體的尺寸選擇 ......................................59 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 6 減速器附件的設(shè)置 ..........................................60 7 總結(jié) ......................................................61 致謝 ........................................................62 參考文獻(xiàn) ....................................................63 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 前 言 本設(shè)計(jì)是針對現(xiàn)存球磨機(jī)存在的問題以及使用過程中出現(xiàn)的問題， 例如筒體焊縫開裂，撓度過大，強(qiáng)度不足，齒輪的非正常磨損、折斷， 軸的疲勞破壞等，對球磨機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并通過本設(shè)計(jì)找出一整套的 計(jì)算方法，達(dá)到能夠應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的目的。本次設(shè)計(jì)給定的數(shù)據(jù)是： 有效容積 2.2 立方米；產(chǎn)量 1.4-4.5 噸/小時;給礦粒度小于等于 25mm；排礦粒度 0.074-0.4mm;礦石硬度：中等硬度。 第一章主要介紹了論文題目的選擇及其意義，并對礦用磨機(jī)的現(xiàn)狀 及發(fā)展方向做了簡要的說明。 第二章主要對所選的干式格子型球磨機(jī)的各個組成部分進(jìn)行了簡要 的介紹。 第三章也是本設(shè)計(jì)的主要的一部分，主要對所選磨機(jī)的尺寸進(jìn)行選 擇計(jì)算，對筒體的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，對筒體內(nèi)襯板進(jìn)行型式的選擇， 主要參數(shù)的計(jì)算以及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最后對其所運(yùn)用的材料進(jìn)行了選擇。 第四章是本設(shè)計(jì)的另一重要部分，首先對傳動方案進(jìn)行了選擇，電 機(jī)的選型，傳動比的分配，傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算，其次，設(shè) 計(jì)計(jì)算了四個齒輪并對他們進(jìn)行了校核，之后又對三根軸進(jìn)行了力的分 析計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其校核，最后對所選用的軸承及其鍵進(jìn)行了校核。 第五、六兩章主要就是根據(jù)所設(shè)計(jì)的軸的尺寸及其齒輪的大小選擇 箱體的大小及其附件裝置。 由于設(shè)計(jì)水平的有限，本設(shè)計(jì)難免存在缺點(diǎn)和錯漏，歡迎老師指正。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 1 緒 論 1.1 論文題目的選擇 礦用磨機(jī)廣泛用于冶金、有色、建材、陶瓷、化工、化肥、電力、 環(huán)保、國防、食品等國民經(jīng)濟(jì)部門。由于其可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、處理 能力大等特點(diǎn)，是相關(guān)行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的磨礦設(shè)備，有著不可替代的 作用。 目前礦用磨機(jī)主要存在問題是如何確定磨機(jī)筒體的工作轉(zhuǎn)速以及礦 用磨機(jī)的功率計(jì)算，磨介的填充率，筒體厚度確定問題等，這幾個因素 即相互獨(dú)立又相互影響?；诖水厴I(yè)設(shè)計(jì)選擇此題目，找出一套設(shè)計(jì)計(jì) 算方法，用最少的消耗來達(dá)到生產(chǎn)的需要。 現(xiàn)在正在服役的礦用磨機(jī)，特別是 90 年代前生產(chǎn)的礦用磨機(jī)，許 多強(qiáng)度不足，導(dǎo)致筒體焊縫開裂，撓度過大，影響使用；齒輪強(qiáng)度不足 導(dǎo)致輪齒非正常折斷等。還有的因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致進(jìn)出料襯套和 端蓋非正常磨損，把合螺栓非正常損壞等。這些問題的產(chǎn)生和動力傳動 以及減速器齒輪和筒體齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、強(qiáng)度計(jì)算有很大的 關(guān)系，同時與軸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)。因此在本次設(shè)計(jì) 中選擇對整個傳動部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，希望通過我的設(shè)計(jì)來改善球磨機(jī)的工 作狀態(tài)，延長其使用壽命。 在實(shí)際生產(chǎn)中，礦用磨機(jī)用于破碎之后選別之前，以符合工藝要求 的細(xì)粒，由于礦用磨機(jī)的產(chǎn)量與設(shè)計(jì)產(chǎn)量有較大的差距造成資源和投資 的浪費(fèi)；如果產(chǎn)量太低則整個系統(tǒng)的能力跟不上，使礦用磨機(jī)的能力受 到限制，能力發(fā)揮不出來，造成投資的無效擴(kuò)大，從而造成浪費(fèi)。而由 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 于礦用磨機(jī)的結(jié)構(gòu)不合理和強(qiáng)度不足造成的損失也十分驚人，例如：小 齒輪非正常斷齒、筒體和端蓋開裂、襯板過快磨損、螺栓折斷、大齒輪 張口、進(jìn)出料口漏料等，這些問題輕則造成設(shè)備停車檢修，降低勞動效 率，消耗大量的人力財力和物力，重則造成嚴(yán)重的設(shè)備事故，使設(shè)備報 廢造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡。因此有關(guān)各單位都迫切地希望 解決以上問題，以取得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。基于此我選擇球磨 機(jī)的傳動部件和筒體設(shè)計(jì)來作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，以求在設(shè)計(jì)的過程中 對原有的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，也為以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)。 1.2 礦用磨機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀 從第一臺礦用磨機(jī)出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年了，一百多年來，為 了提高磨礦的效率，適應(yīng)各種情況，人們對礦用磨機(jī)進(jìn)行了多方面的研 究，取得了許多進(jìn)步。特別是第二次世界大戰(zhàn)以后國外在礦用磨機(jī)方面 有了較大的發(fā)展。液壓技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及新材料、新工 藝、新方法的發(fā)展為礦用磨機(jī)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。 在礦用磨機(jī)制造方面，1904 年世界上第一臺以卵石作為介質(zhì)的礦 用磨機(jī)應(yīng)用于南非 Rand 金礦，1961 年，有人用 φ760×200mm 的錐形 礦用磨機(jī)對重晶石進(jìn)行了自磨實(shí)驗(yàn)，取得了良好的效果。1959 年，加 拿大 D.Weston 設(shè)計(jì)了干式自磨機(jī)獲得了成功。此后，礦用磨機(jī)得到了 快速的發(fā)展，并出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的礦用磨機(jī)，其中由于球磨機(jī)由于具 有可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、處理能力大等特點(diǎn)，是現(xiàn)在各行各業(yè)中應(yīng)用最 廣泛的磨機(jī)設(shè)備，有著不可替代的作用。 礦用磨機(jī)經(jīng)過多年的沉寂（1900—1960） ，最近幾年，隨著機(jī)械加 工技術(shù)、電氣控制技術(shù)、液壓技術(shù)的發(fā)展，以及許多新工藝、新材料的 應(yīng)用，礦用磨機(jī)也取得了巨大的進(jìn)步。例如，滾動軸承的應(yīng)用，這是因 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 為礦用磨機(jī)中空軸直徑較大（φ2.7 米礦用磨機(jī)中空軸直徑在 1 米以上） ，礦用磨機(jī)的負(fù)荷和沖擊也很大，所以直到最近幾年出現(xiàn)了大直徑、高 負(fù)荷、耐沖擊的滾動軸承以后，才開始應(yīng)用于礦用磨機(jī)。 從國內(nèi)外情況看礦用磨機(jī)的發(fā)展有以下幾大趨勢： 1.礦用磨機(jī)逐漸向大型化方向發(fā)展。 一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家如美國、日本、德國、加拿大、前蘇聯(lián)等在上世 紀(jì)六十年代末期已經(jīng)開始進(jìn)入礦用磨機(jī)大型化時代，這些在美國、澳大 利亞、加拿大、前蘇聯(lián)等的礦山設(shè)備中得到充分的體現(xiàn)。如 1968 年加 拿大塔斯馬尼亞薩瓦茲河選廠的自磨機(jī)直徑已達(dá) 9754 毫米，功率達(dá) 5000 千瓦，在追求規(guī)模效益和大型設(shè)備有點(diǎn)的驅(qū)動下，目前挪威 Hydralift Scanmec 公司為 Sydyarange 公司生產(chǎn)的 φ6.5×9.65m 球磨 機(jī)，功率達(dá) 8100KW，美卓礦機(jī)能夠提供的最大規(guī)格球磨機(jī)為直徑 φ7.93×11.4m，功率 15500KW，自磨機(jī)或半自磨機(jī)為直徑 φ12.8×6.7m，功率 25000KW，棒磨機(jī)直徑達(dá) φ4.7m。礦用磨機(jī)還有繼 續(xù)大型化的趨勢。 2.礦用磨機(jī)逐漸向自動化、成套化方向發(fā)展。 許多大型礦用磨機(jī)配備有機(jī)械手以協(xié)助工人安裝和更換襯板；配備 手動泵以協(xié)助人安裝和檢修軸瓦；配備慢速驅(qū)動裝置以方便安裝和檢修； 配備聲光報警裝置和觸摸屏以實(shí)時監(jiān)控礦用磨機(jī)的工作狀況。這與以前 的礦用磨機(jī)相比在自動化和配套方面有了質(zhì)的飛躍。 另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，國外公司在售前售后服務(wù)的概念已 發(fā)生了質(zhì)的變化，不僅對產(chǎn)品的質(zhì)量做出承諾，而且對設(shè)備的選型利用 他們強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為用戶提供選型和實(shí)驗(yàn).礦用磨機(jī)設(shè)計(jì)軟件的開發(fā) 已是礦用磨機(jī)設(shè)計(jì)和最佳化得到了量的跨越，軟件計(jì)算磨礦負(fù)荷運(yùn)動， 可在計(jì)算機(jī)屏幕上動畫顯示，它所預(yù)示的礦用磨機(jī)功率，考慮了所有設(shè) 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 計(jì)參數(shù)，如磨礦粒度分布、襯板材料、襯板的幾何形狀和數(shù)量等因素的 影響。 2 干式格子型球磨機(jī)介紹 干式格子型球磨饑主要由給料器、中空軸頸、主軸承、前后端蓋、 扇形襯板、筒體、筒體襯板、進(jìn)人孔、格子板、中心襯板、提升斗、大 齒圈、小齒輪、減速機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、電動機(jī)等構(gòu)成。如圖 2-1 所示 圖 2—1 格子型選礦設(shè)備- 球磨機(jī) 1—給料器；2—進(jìn)料管；3—主軸承；4—扇形襯板； 5—端蓋；6—筒體；7—筒體襯板；8—人孔；9—楔形壓條； 10—中心襯板；11—排料格子板；12—大齒圈；13—端蓋； 14—錐形體；15—楔鐵；16—彈性聯(lián)軸器；17—電動機(jī)；18—傳動軸 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 1—出料端蓋；2—傳動接管；3—格子板；4—舉板； 5—出料螺旋葉片；6—圓筒篩；7—出料罩； I、II、III—第一、二、三倉室 給礦器是給磨礦機(jī)輸送原料的。按它們的形狀不同分為鼓式、蝸式 和聯(lián)合式等給礦器。 中空軸頸支承在主軸承上，其作用一是供磨礦進(jìn)料和出科，二是使 礦機(jī)的筒體能作回轉(zhuǎn)運(yùn)動而發(fā)生磨礦作用。它的內(nèi)壁襯有料管來保護(hù)中 空軸頸。 主軸承基本上由下軸承座中的軸承底盤、球面瓦座、帶有自動調(diào)位 的球面瓦(內(nèi)澆有軸承襯)和軸承蓋等組成。主軸承的各機(jī)件除軸承襯是 巴式合金外，其它的都是用鑄鐵制成。有的不是上述的滑動軸承而是滾 子軸承。主軸承除了使磨礦機(jī)能作回轉(zhuǎn)運(yùn)動外，同時要承受磨礦機(jī)回轉(zhuǎn) 部分的全重量(磨礦機(jī)轉(zhuǎn)動部件重量+介質(zhì)重量+物料和水的重量)。 由于磨礦機(jī)兩端軸承的距離都比較大，磨礦機(jī)制造本身也有誤差， 所以很難保證兩中空軸頸和筒體體的同心，在受到較大負(fù)荷的情況下， 難免要產(chǎn)生下?lián)献冃?。為避免上述情況，在軸承結(jié)構(gòu)上采用調(diào)整能力較 好的自動調(diào)位軸面瓦，使作用在承壓面上的載荷均勻分布。為了防止球 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 面瓦在磨礦機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生大的移動．在球面瓦座與球面瓦之間裝有定位 圓柱銷。 干式球磨機(jī)與濕式球磨機(jī)主軸承的區(qū)別是，后者用水冷卻，而前者 要用油潤滑即可。 端蓋分為前端蓋（排料端)和后端蓋(進(jìn)料端)、它們的作用是聯(lián)接 中空軸頸與筒體，固定格子板和筒體(前端蓋)。端蓋與筒體配合時接觸 精度要求很高，只能涂鉛油不許加墊子。同時要和筒體保持同心。 筒體，是磨礦機(jī)的主體，它用鋼板卷制焊接而成。它的作用是裝載 磨碎介質(zhì)和物料，在回轉(zhuǎn)過程中使介質(zhì)運(yùn)動而粉碎物料。在筒體適當(dāng)?shù)?地方開有 l～2 個進(jìn)入孔，以便初裝球和倒球及物料，同時供人進(jìn)出安 裝和檢修襯板和格子板等用。在筒體兩端還焊有固定端蓋用的法蘭盤。 襯板，分為扇形襯板(在前后端蓋上)和筒體襯板。扇形襯板用高錳 鋼鑄成，格子型球磨機(jī)進(jìn)料端蓋上才裝有扇形襯板，目的是保護(hù)端蓋。 筒體襯板，它用螺栓固定在筒體上，其作用一是保護(hù)筒體；二是 在磨礦機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中提升磨碎介質(zhì)和被磨物料以及同介質(zhì)一道粉碎物料。 筒體襯板用錳鋼、鉻鋼、耐磨鑄鐵或橡膠等材料制成，目前高錳鋼運(yùn)用 較廣。橡膠襯板我國目前還處于試用階段，它具有輕便、耐磨和減輕噪 聲污染等優(yōu)點(diǎn)。但往往硬度不夠，影響磨礦效率。所以配方和加工工藝 還有待于研究改進(jìn)。 格子板，使用在格子型球磨機(jī)上，它安裝在排料端磨碎的物料通過 格子板上的孔進(jìn)入提升斗排出磨礦機(jī)外。格子板還起到篩子作用，能阻 止大塊物料和磨碎介質(zhì)。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 3 筒體設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 3.1 筒體直徑和長度的設(shè)計(jì) 3.1.1 長徑比的選擇 磨礦機(jī)的生產(chǎn)能力和功能消耗，近似地與磨礦機(jī)的筒體內(nèi)徑 D 的 2.5 次方和筒體長度 L 成正比.實(shí)踐結(jié)果表明，各種磨礦機(jī)的筒體內(nèi)徑 D 與 筒體長度上有如下關(guān)系。 格子型球磨機(jī)：L＝(0.7～2)D，當(dāng)磨碎比大、物料的可磨性差、產(chǎn) 品粒度要求小時，取大值，反之，取小值； 溢流型球磨機(jī)：Ｌ＝(1．3～2)D； 棒磨機(jī)：Ｌ＝(1．5～2)D； 管磨機(jī)；Ｌ＝(2．5～6)D;對于開路磨礦系統(tǒng)，?。蹋?2．5～1.5) Ｄ。 對于自磨機(jī)，筒體的內(nèi)徑較大，筒體長度較小，兩者的比值不是常 數(shù)，它隨筒體內(nèi)徑的變化而變化。對于干式自磨機(jī)，推薦采用 Ｄ／Ｌ＝２～４；對于濕式自磨機(jī)Ｄ／Ｌ≈３。 對于本設(shè)計(jì)中的格子型球磨機(jī)，選擇Ｌ＝2Ｄ 3.1.2 用磨礦機(jī)的生產(chǎn)率來反算筒體直徑和長度 由于設(shè)計(jì)任務(wù)中已知的是球磨機(jī)的生產(chǎn)率，所以用磨礦機(jī)的生產(chǎn)率 來反算筒體直徑和長度。 由于磨礦機(jī)生產(chǎn)能力的影響因素很多，而且變化大，因此，目前還 很難用理論公式來計(jì)算它的生產(chǎn)能力。一股都是根據(jù)“模擬方法”來計(jì) 算磨礦機(jī)的生產(chǎn)能力。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的磨 L 在接近最優(yōu)越的工作條件下 工作時的資料，再結(jié)合磨礦機(jī)的型式和尺寸、礦石的可磨性、結(jié)礦及產(chǎn) 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 品粒度等因素加以校正磨礦機(jī)生產(chǎn)：能力的計(jì)算一般按新形成級別的方 法進(jìn)行。此方法—般采用一 0.074mm(一 200 網(wǎng)目)作計(jì)算級別。 設(shè)計(jì)的磨礦機(jī)生產(chǎn)能力可按下列公式計(jì)算： 1VqQ???? 式中 V——設(shè)計(jì)的磨礦機(jī)有效容積，m3； ——產(chǎn)品中小于 0.074mm 級別含量，％；2? ——給礦中小于 0.074mm 級別含量，％；1 q——按新形成級別(0.074mm)計(jì)算的單位生產(chǎn)能力，t／(m3*h)。 q 值由試驗(yàn)確定，或采用礦石性質(zhì)類似、設(shè)備及工作條件相同 的生產(chǎn)指標(biāo) 數(shù)據(jù)與生產(chǎn)指標(biāo)時．可按下列公式計(jì)算： 01234qK? 式中 ——磨礦機(jī)按新形成(一 0.074mm)級別計(jì)算的實(shí)際單位生 產(chǎn)能力，t／(m3*h)。 ——礦石可磨性系數(shù)，可用實(shí)驗(yàn)方法確定。磨礦機(jī)研磨設(shè)計(jì)規(guī)1K 定處理 的礦石與研磨供比較用的礦石(即現(xiàn)場目前處理的礦石)時，按新形 成級別計(jì)算的生產(chǎn)率之比，就是系數(shù) ， 也可按表 3-5 選??；JK1 ——磨礦機(jī)型式校正系數(shù)(表 3-1)；2K ——磨礦機(jī)直徑校正系數(shù)， 。其中， 和 為3 0.5132()Db??1D2 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 設(shè) 計(jì)的和目前工作的磨礦機(jī)的直徑,單位 m, 和 為設(shè)計(jì)的和目前工1b2 作的磨礦機(jī)襯板厚度，m； ——給礦和產(chǎn)品粒度系數(shù)， 。其中， 、 是設(shè)計(jì)與4K142mK?12m 生 產(chǎn)的給礦和產(chǎn)品粒度按新形成(一 0. 074mm)級別計(jì)算的相對生產(chǎn) 能力。 、 值見表 3-21m2 表 3-1 磨礦機(jī)型式校正系數(shù) 2K 表 3-2 給礦粒度及產(chǎn)品粒度的相對生產(chǎn)能力 m 值 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 表 3-3 產(chǎn)品粒度中-0.074mm 級別含量 1? 表 3-4 給礦粒度中-0.074mm 級別含量 【2】2? 表 3-5 礦石硬度、可遂性系數(shù)和可磨性系數(shù)【2】 表 3-6 破碎產(chǎn)物粒度與-0.074mm 粒級含量的關(guān)系【3】 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 表 3-7 磨礦機(jī)直徑校正系數(shù) 3.1.3 各參數(shù)的選擇和計(jì)算 設(shè)計(jì)任務(wù)書中要求設(shè)計(jì)產(chǎn)量 1.4～4.5 噸/小時，根據(jù)產(chǎn)量公式，按 最大處理量 4.5 噸/小時來反算球磨機(jī)直徑 設(shè)計(jì)要求：產(chǎn)量 4.5 噸/時 給礦粒度 小于等于 25mm 排礦粒度 0.074～0.4mm 礦石硬度 中等硬度 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選作參照標(biāo)淮的現(xiàn)廠磨機(jī)為 2.1m x 3.0 m 球磨機(jī)， 待磨礦石與參照磨機(jī)磨礦石的可磨性相同，給礦粒度 20—0mm，其中- 0.074mm 粒級占 6％，磨礦產(chǎn)品中—0.074 毫米級占 62％，每小時處理 原礦 15t。計(jì)算和選擇待算磨機(jī)的規(guī)格和數(shù)量。,參數(shù)計(jì)算如下： 1、 (t/m3·h)0()15(0.62)0.948QqV??????? 2、 由表 4-5 選 =1.001K1K 3、 由表 4-1 =1.02 4、 以 φ2100mm×3000mm 干式格子型球磨機(jī)為參照，查表 3- 7 得 =0.81 3K 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 5、 由表 3-2 應(yīng)用插值法得： =1.117、 =0.987，于是4K1m2 =142m?.7.13098 6、 由表 3-3 查得 =6%1?1? 7、 由表 3-4 查得 =40%2 2 8、V 球磨機(jī)的容積 34DLV?? 把以上各參量帶入 1qQ???301234DqK 4Q???? 3 3..9.081..984%6D??? =4.5 解得 D=1.31m 由于球磨機(jī)的生產(chǎn)率的計(jì)算只是近似計(jì)算，為了保證生產(chǎn)能力，和 根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選擇 D=1.5m 3.2 筒體厚度設(shè)計(jì) 3.2.1 裝球量計(jì)算 裝球量的多少對球磨機(jī)的效率有一定的影響，裝球少，磨機(jī)效率低， 裝球多，內(nèi)層球運(yùn)動產(chǎn)生干涉，破壞了球的正常運(yùn)行，磨礦效率因之也 要降低。 根據(jù)參考文獻(xiàn)所給的裝球量計(jì)算公式： 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 34GDL????球 式中 ——球的松散重度（噸/米3） ，對于軋制鋼球，取 ?=4.8 噸/米3 D、L——球磨機(jī)的筒體的內(nèi)徑和長度（米）D=1.5，L=1.5 ?——裝載系數(shù)，角螺旋球磨機(jī) ?=0.33 將以上各量代入公式得 33.144.80.01265LG??????球 噸 3.2.2 介質(zhì)直徑、質(zhì)量配比計(jì)算 介質(zhì)直徑與給料粒度相關(guān)，要具體算出各球的直徑，必須選一種滿 足設(shè)計(jì)要求的具體礦石，設(shè)計(jì)要求：給礦粒度小于等于 25mm 排礦粒度 0.074～0.4mm 礦石硬度 中等硬度 表 3-8 給礦與返砂粒級組成 粒 級/mm 2 5～20 2 0～16 1 6～10 1 0～5 5 ～1 1 ～0.5 小 于 0.4 合 計(jì) 備 注 新 給礦產(chǎn) 率/% 1 2.84 1 0.54 1 7.74 1 8.70 1 5.96 5 .63 1 9.13 1 00% 返 砂產(chǎn)率 /% — — — — 2 0.43 1 9 2 8.67 3 1.90 0 1 00% 全 給礦產(chǎn) 率/% 4 .28 3 .51 1 9.53 1 8.9 2 4.4 2 3.14 6 .38 1 00% 返 砂比 200% 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 剛球直徑計(jì)算，根據(jù)參考文獻(xiàn) 25.4Dd? 鋼球質(zhì)量分配計(jì)算，根據(jù)參考文獻(xiàn)計(jì)算，公式如下： 10%10i? ??某 粒 級 在 全 給 礦 粒 級 含 量 中 的 百 分 數(shù)扣 除 不 計(jì) 的 細(xì) 粒 級 在 全 給 礦 粒 級 含 量 中 的 百 分 數(shù) 按全給礦粒級組成中大于 0.4mm 的給礦組成對給料分組并計(jì)算相應(yīng) 的剛球直徑和質(zhì)量分配，計(jì)算結(jié)果列入表 3-9 表 3-9 分組 1 2 3 4 粒級范圍 25～15 15～5 5～1 1～0.4 平均粒度 20 10 3 0.7 分組 114 80 45 22 比例 8.3 40.1 26 24.6 按比例計(jì)算各種球的質(zhì)量 mGi?球 計(jì)算列表如下 表 3-10 球的質(zhì)量分配 分組 1 2 3 4 分組/mm 114 80 45 22 質(zhì)量/噸 0.52 2.53 1.64 1.55 3.2.3 厚度的確定 筒體是球磨機(jī)的關(guān)鍵部件，筒體厚度對整臺球磨機(jī)的使用壽命有很 大影響，所以對筒體的設(shè)計(jì)也提出了更高要求。 筒體厚度計(jì)算公式為： (510D???至 ） 式中 D——筒體直徑。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 根據(jù)此式可得筒體厚度 =20～30mm(510D???至 ） <3.5 可確定最小筒體厚度3.0215?L長 徑 比 =Dmin9.76m? 由于筒體受力復(fù)雜，球磨機(jī)運(yùn)行有一定的沖擊，考慮安全性，選筒 體厚度 30mm. 3.2.4 筒體厚度的驗(yàn)算校核 取筒體材料為 Q235 鋼。密度為 7.8×103kg/m3 （一）作用在筒體上的總載荷 Q 為了筒化計(jì)算，主要考慮以下幾種載荷： ——筒體重量 ——裝球量 ——襯板重量 ——物料1G2G34G 重量 P——動態(tài)研磨體所產(chǎn)生的力 球磨機(jī)運(yùn)行時，作用于筒體的總載荷 Q 包括兩部分：一部分是球磨 機(jī)的回轉(zhuǎn)部分重量 ，另一部分是動態(tài)研磨體所產(chǎn)生的力 P。球磨機(jī)回mG 轉(zhuǎn)部分的重量 為：1234??m 其中 21()GD??????［ ］ L ??2 33.143.07850.1?????????? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 1.67t? 由 3.3 知 23G球 由 3.2 知 3.8t 物料重量：物料重量約為 的 14%，2421%0.82Gt?? 動態(tài)研磨體所產(chǎn)生的力 P 為研磨體總重的 1.02 倍，即 21.PG? 包括物料在內(nèi)的動態(tài)研磨體所產(chǎn)生的力為 ..4 21.63G? 球磨機(jī)運(yùn)行時的總載荷為 22(1.4)(1.4)cos(80)mmpQPGp???? 其中 為 與 1.14P 兩力的夾角，通常 =7o41p?00cos(8)cos(87')?? 所以筒體總載荷為： 22(1.4)(1.4)mmQGPp?? ? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 圖 3-3 筒體受力 圖中 Q 力與鉛垂 y 軸的夾角為 β， 一般在 8o 以下， p? 根據(jù)上式計(jì)算總載荷 Q1.4mGP?? 23421.6? =1.67+6.3+2.78+0.882+1.163×6.3 =18.9589 t （二）邊緣傳動時大齒輪的圓周力 1、筒體臨界轉(zhuǎn)速 /minr 42.LD? 42..3.615LDn? 根據(jù)參考資料，角螺旋球磨機(jī)的適宜轉(zhuǎn)速按以下公式計(jì)算： 3.9n? 將 D=1.5m 代入3.9.27./min15nrD?? 2、磨機(jī)需用功率計(jì)算 裝有角螺旋襯板磨機(jī)的需用功率可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 7.15ND? 其中：N——一噸鋼球所需的功率 千瓦 D——磨機(jī)的有效內(nèi)徑 米 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 將 D=1.5m 代入得7.15.1.587NDkw??? 球磨機(jī)需要功率： 18.756.3.17NkwG??球 3、邊緣傳動時大齒輪的圓周力 1950cbNPnR? 式中： ——球磨機(jī)所需功率，kw;1 n——球磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)數(shù)，r/min; ——大齒輪節(jié)圓半徑，m;bR V——大齒輪圓周速度，m/s; 由于還沒進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)，假設(shè)大齒輪節(jié)圓半徑 0.9m，則27.3140.93/0bnvms???? 所以 15cbNPnR.790291.3k?? （三） 、筒體強(qiáng)度校核 1、計(jì)算作用在筒體的彎矩時，作用力分布如 3-4 圖所示。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 圖 3-4 球磨機(jī)筒體作用力的分布 筒體重量、鋼球、襯板重量和物料重量可看作是沿著筒體長度 l 而 均勻分布的，其單位載荷為： 1234GqL?? 44.60.8/1Nm?? 物料和動態(tài)研磨體所產(chǎn)生的力 1.14P，也是沿著筒體長度 L 而均勻 分布的，單位長度上的分布力為： 4421.4.1026.32./0pNmLq???? 2、軸承支反力與彎矩 123412 1..0pGF??? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 =94.79 KN 距端點(diǎn) x 處的彎矩方程： ??21xxqMF??? 令 0 xd 解得 x=1m 將 x=1 代入彎矩方程 2max13()xMFq?????294.78.411KN???? 筒體所受扭矩 5.179509.02*Rcb kNmnP???? 磨機(jī)所受當(dāng)量扭矩 22max()kM??? ——折合系數(shù)，球磨機(jī)計(jì)算時取 =0.5～0.6。本設(shè)計(jì)取 ?=0.5 將 、 、 代入得axk22m()?? ?? 2274.80.519KN?? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 24 3、球磨機(jī)的抗彎模量 將球磨機(jī)看作受彎曲作用的薄壁圓筒，抗彎模量 W 為：4()eaRW??? 式中|： e——筒體外半徑，cm； eR=1.53m a——筒體內(nèi)半徑 ,cm a=1.5m 將以上兩數(shù)代入得 443()3.1(.5.)21eaeRWcmR?????? 4、球磨機(jī)筒體所受彎曲應(yīng)力 ?210.8M??? M——磨機(jī)筒體所受當(dāng)量彎矩，N·m。 74.8MkNm?? W——磨機(jī)筒體抗彎模量，cm2,由于人孔和螺栓孔消弱了筒體的截 面，故公式中引入消弱系數(shù) 0.8. 將以上各量代入 2 274803.6/0.8.1Nc???? 5、磨機(jī)筒體的許用應(yīng)力 []? 磨機(jī)筒體在變載荷作用下長期工作，因此，筒體許用應(yīng)力 []?按筒 體材料的疲勞強(qiáng)度極限 1??來確定：10.4[]bK???b ——筒體材料抗拉強(qiáng)度極限， 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 25 對于 Q235 鋼， b?=（38～47）×103（N/cm2） 。取b? =40×103（N/cm2） K——安全系數(shù) K 大于等于 6，取 K=8， 將以上各量代入得 3210.4.01[] /8b Ncm?????? 筒體所受應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力。所以滿足強(qiáng)度要求。 6、筒體徑向剛度計(jì)算 筒體的徑向變形量，因?yàn)橥搀w內(nèi)經(jīng) D 比筒體壁厚 ?大很多，因此， 筒體易產(chǎn)生徑向變形，徑向變形超過一定數(shù)值將影響磨機(jī)的正常運(yùn)行。 圓柱形殼體一般用 來控制，C 為經(jīng)驗(yàn)值，一般為 150，將 D、 ?代D?? 入得 1503?? 滿足要求。 3.3 球磨機(jī)筒體設(shè)計(jì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)歸納 在本節(jié)要對以上幾節(jié)做一總結(jié)，列出本次球磨機(jī)筒體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵數(shù) 據(jù)。 1、磨礦流程 一段閉式 2、磨機(jī)規(guī)格 ￠1500×3000 mm 干式格子型 3、臨界轉(zhuǎn)速 34.6 r/min 4、適宜轉(zhuǎn)速 27.7 r/min 5、磨機(jī)功率 55.17 kW 6、鋼球總重 6.3 t 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 7、填充率 33% 8、襯板形式 角螺旋襯板 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 4 球磨機(jī)傳動設(shè)計(jì) 4.1 減速器的總體設(shè)計(jì) 4.1.1 擬定傳動方案 球磨機(jī)是低速重載機(jī)械，工作條件較差，載荷有一定的沖擊，且有 粉塵等。與其它傳動方式相比，齒輪傳動有效率高，尺寸小，適應(yīng)性強(qiáng) 等優(yōu)點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)球磨機(jī)采用齒輪傳動。設(shè)計(jì)球磨機(jī)工作二十年，每年 工作 350 天，每天連續(xù)工作 24h。根據(jù)齒輪傳動的特點(diǎn)，擬定采用兩級 傳動，第一級采用閉式斜齒輪傳動，第二級采用半開式直齒輪傳動，如 圖 4-1 所示： 圖 4-1 球磨機(jī)運(yùn)動方案見圖 4.1.2 電機(jī)選型 工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求，一般采用三相異步交流 電機(jī)，最常用的的是 Y 系列籠形三相異步交流電機(jī)，其效率高、工作的 靠、結(jié)構(gòu)筒單、維修方便、價格低， 由上一章的計(jì)算知，磨機(jī)所需功率為 73.50 kW，由此計(jì)算電機(jī)的 輸出功率： 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 28 wdP?? 式中： 為從電機(jī)到球磨機(jī)主軸之間的總效率，即?12345678??? 式中： ——電機(jī)與減速器之間聯(lián)軸器效率，取 0.99；1 ——減速器高速軸軸承效率，取 0.99；2? ——減速器斜齒輪嚙合效率，取 0.97；3 ——減速器低速軸軸承效率，取 0.99；4 ——減速器與小齒輪間聯(lián)軸器效率，其 0.99；5? ——小齒輪軸承效率，取 0.99；6 ——小齒輪與大齒輪嚙合效率。取 0.96；7 ——筒體軸承效率，取 0.99.8? 將以上各值代入得 12345678?????0.9.09.90.6?87 由效率計(jì)算電機(jī)的輸出功率 5.1762.908wdPkW?? 根據(jù)電機(jī)輸出功率，選擇電機(jī)型號 Y315M-8 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 29 額定功率 75kW, 轉(zhuǎn)速 740r/min, 4.1.3 傳動裝置的總傳動比及其分配 計(jì)算總傳動比，由電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和球磨機(jī)的工作轉(zhuǎn)數(shù)，計(jì)算總傳動 比 74026.1.mwni? 分配傳動比 12i 選 ，則 13.4i?216.7.834i? 4.1.4 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 1、各軸轉(zhuǎn)速 n 各軸標(biāo)號如圖 1740/minnr?212.6/i3.i 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 2317.6.9/min27./in8nrri?? 2、各軸功率 球磨機(jī)是專用機(jī)械，應(yīng)用電機(jī)的輸入功率來計(jì)算各軸的輸入功率， 電機(jī)的額定功率為 75kw，電動機(jī)的效率為 ，所以電動機(jī)的輸0.925?? 出功率為 69.375kw 各軸的輸入功率為： 11068.edPkW??23593467.k 3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩 00195895.3edNmpTn???116..47P??22 5.995028.1TNn???336.437.Pm?? 將以上結(jié)果，整理列入下表 項(xiàng) 目 電動機(jī)軸 軸 1 軸 2 軸 3 轉(zhuǎn)速（r/min） 740 740 217.6 27.7 功率（kW） 69.375 68.68 65.95 61.43 轉(zhuǎn)矩（N·m） 895.3 886.4 2894.4 21178.9 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 傳動比 1 3.4 7.86 效率 0.99 0.96 0.93 4.2 齒輪設(shè)計(jì) 四個齒輪標(biāo)號如圖 4-1 圖 4-1 4.2.1 減速器內(nèi)斜齒輪設(shè)計(jì) 斜齒輪傳動比較平穩(wěn)，沖擊、震動、噪聲小，適用于高速重載傳動， 所以球磨機(jī)傳動裝置高速級選擇斜齒輪傳動。 高速級傳動位于減速器內(nèi)，屬閉式傳動，所以按齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 1、齒輪材料、精度等級、齒數(shù)及螺旋角選擇 小斜齒輪都選擇 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，HB=241～286 強(qiáng)度極限為 700Mpa,屈服極限為 50Mpa,齒面硬度為 260HBS。大齒輪材料選用 45 號 鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217～255，選取硬度為：225 HBS 二者硬度差為： 35 HBS，精度等級為 7。 齒數(shù)選擇：小齒輪齒數(shù) ， ，取 7512Z?23.47.8?? 初選螺旋角 5?? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 32 2.、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ??1312()tHEtdKTZ??????? （1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算量 1）選擇 =1.6。tK 2）選擇區(qū)域系數(shù) =2.42。HZ 3）計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 5119.0PTn??5.68.74058.1Nm??? 4）齒寬系數(shù)，選 1d? 5）彈性影響系數(shù)， 1289.EZMPa 6）按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，大齒lim1520MPa?? 輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim240?? 7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 915926071(324)6.310.39.804hNnjL????? 8）查疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) ；1.HNK20.9HN? 9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 10）端面重合度，查得 ， ，于是10.74???20.8??12.54????? 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1 得??1lim10.82457.61HNKMPaaS????2li2.91.????12457.6.49.6H Pa?????? （2）計(jì)算 1）試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 的值.1td??H?2531.68403..489.135.16td m??????? ????? 計(jì)算圓周速度 V13.45.70.25606tv sn???? 3）計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) 1tm 齒寬 135.dt?? 模數(shù) 1coscos5.92tntZ????? 齒高 2.5.5913.4nthm130.4b 4）計(jì)算縱向重合度 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 34 10.38tan0.3812tan51.87dz????????? 5）計(jì)算載荷系數(shù) K 經(jīng)查課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-2 得使用系數(shù) 根據(jù).AK v=5.25m/s,7 級精度,查圖 10-8 得動載系數(shù) ，由表 10-3 查得12v? ；由表 10-4 用插值法查得 7 級精度、小齒輪相對支承1.2HFK?? 非對稱布置時，齒向載荷分布系數(shù) .4HK? 由 ， ，查圖 10-13 得 ,故載35.0.14bh1.??1.36FK?? 荷系數(shù)為: .52.42.9AVHK???? 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑如下: 31165.2ttdmK? 7）計(jì)算模數(shù) n 1cos65.2cos17.25ndmz????? 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì),使用以下公式: ??213cosFaSndKTYmz??????? (1)確定計(jì)算參數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù). 1.52.1362.74AVFK?????? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 35 2）根據(jù)縱向重合度 =1.875 查圖 10-28 得螺旋角影響系數(shù) ?? 0.87Y?? 3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù). 13324.1cos5vz????23378.vz? 4）查取齒形系數(shù) 查 10-15 表應(yīng)用插值法得 12.6FaY?2.14FaY? 5）查取應(yīng)力校正系數(shù) 查 10-15 表應(yīng)用插值法得 1.584Sa2.73Sa （2）其余參數(shù)選擇 查圖 10-20c 表得小齒輪的彎曲疲勞極限 ;大齒輪的彎180FE?? 曲疲勞極限 240FE?? 查圖 10-21 表選取彎曲疲勞壽命系數(shù) 1.2FNK2.86FN? 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 選取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 ,利用公式 求得如??FES? 下: MPa??10.8241.FNEKS???? 22.60245.7FEMPa 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 36 4）計(jì)算大小齒輪的 并加以比較.??FaSY? ??12.6381.540.7265FaSY????2.7..9FaS 小齒輪的數(shù)值大 （3）設(shè)計(jì)計(jì)算 ??253 22.74860.870.17654.14cosnm???? ?? 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 與由齒根nm 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差較大，為保證齒輪的在使用期間能滿 足壽命要求，取較大值作為設(shè)計(jì)時的模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)值 =7mm,取分度n 圓直徑 165.2md?1cos.cos2.871nz???? 取 23，則 取1?213.47.uz?2z 4、幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算中心距 ??12378()65.97coscos1nzma m??????? 將中心矩圓整為 366mm 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 37 （2）按圓整后的中心矩修正螺旋角 12()(2378)arcosarcos615.0nzm? ??????? 因 值改變不多,故參數(shù) 等不必修正.,HKZ??? （3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 123716.cos5.08.3.nzmdm???? （4）計(jì)算齒輪寬度 173.9216.dbm???? 修正后取 B2=170mm,B1=175mm. (5) 計(jì)算大、小齒輪的基圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑 tant 0.3768cos????2.5t?12s1co29bttmd?7anh1.58.f20. aamd??2793114.ffh? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 38 2547.8f fmdh?? 5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以大齒輪為例,因齒輪齒頂圓直徑大于 160mm, 所以選擇腹板式為 好.其他有關(guān)尺寸按圖表推薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì). 4.2.2 低速級齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) (1)基本參數(shù) 根據(jù)傳動方案，低速級選用直齒圓柱齒輪傳動，球磨機(jī)為一般工作 機(jī)械，速度不高，故選用 7 級精度。由表選擇小齒輪材料為 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。 (2) 初選小齒輪齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) 325z?432196.5z?? 取為 196。 （3）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) ?? 2231tEHtdKTzi????????????? (4)試選 =1.6tk (5)查表選擇齒寬系數(shù) 1?? (6)查表選取材料的彈性影響系數(shù) 1289.EZMPa? ,選取區(qū)域系數(shù) ， 2.4Hz? (7)根據(jù)齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒lim360,H? 輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 .lim450HPa?? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 39 (8)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù). 9326071.620342.710hNnjl?????9842..8i? (9）查圖表取接觸疲勞壽命系數(shù) 340.,.9HNHNK? (10）.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力. 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,根據(jù)計(jì)算公式: ??3lim30.86528HNKMPaS???? 4li4.917H 2.計(jì)算 ????345282.5HMPa????? 1)計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ,代入 的值.3d??H?2321.6894.107.86.4189.0.565td m??????? ????? 2)計(jì)算圓周速度 V32.140.56217.8460tv sn???? 3）計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) 3tm 齒寬 320.56dt??? 4）計(jì)算齒高之比 h 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 40 模數(shù) 320.568.24ttdmz?? 齒高 3..1.05thm? 5）計(jì)算載荷系數(shù) K 經(jīng)查表得使用系數(shù) .5 根據(jù) v=2.284m/s,7 級精度,查圖表得1A? 動載系數(shù) ，1.v? 直齒輪 HFK? 由圖表應(yīng)用插值法查得 7 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時， 1.456H?? 查圖表得 , 故載荷系數(shù)為:1.4FK?? 1.51.4562.AVH????? 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑如下: 320.5ttKdm? 7）計(jì)算模數(shù) m 3.9.2145z? 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì),使用以下公式: 20.618b? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 41 23FaSdKmYT????????????? (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù) 1）由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ，大齒輪的350FEMPa?? 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 4380FEMPa?? 2）由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，3.8FNK4.9FN 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) ,可取得1.4S???330853.286.FNEK???4494.1.FEMPaS? 4）計(jì)算載荷系數(shù). .5.231AVFK???? 5）查取齒形系數(shù) 由表查得 32.6FaY?42.1FaY? 6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表查得 31.59SaY?41.862SaY? 7).計(jì)算大小齒輪的 并加以比較.??F? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 42 ??32.61590.32548FaSY???4...674FaS 大齒輪的數(shù)值大. 8）設(shè)計(jì)計(jì)算 32.18940.1674.025m???? 對比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于齒根彎曲 疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),取 則可以滿足彎曲強(qiáng)度.但同時為了10nm 滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 mm320.5d? 來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).于是由 320.53.1dzm?? 取 為了使大小齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過3423,7.86210.78iz? 程中每個齒接觸均勻，防止膠合，大小齒輪輪齒個數(shù)應(yīng)一個為偶數(shù)一個 為奇數(shù)，所以大齒輪齒數(shù)取 4? 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 4、幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 32103mmdz??? 48 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 43 （2）計(jì)算中心距 ??3423180()15zmam???? （3）計(jì)算齒輪寬度 31203db?? 修正后取 B4=235mm,B3=240mm （4）分別計(jì)算大小齒輪的基圓、齒根圓、齒頂圓直徑 ??34*3433443344cos216.394501.2.5258017baaffaaf ff fmmdhdh??????? 5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以小齒輪為例,因齒輪齒頂圓直徑大于 160mm, 所以選擇腹板式為 好.因大齒輪是鑲嵌在滾筒上的，所以只有齒圈，其他有關(guān)尺寸按圖表 推薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì). 4.3 軸的設(shè)計(jì) 4.3.1 減速器高速軸 1 的設(shè)計(jì) 1、選擇材料 由于傳遞中小功率，軸的轉(zhuǎn)速較高，為保持尺寸穩(wěn)定性和減少熱 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 44 處理變形可選用 40 ，rc 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查得材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)為： ??170MPa??? 2、初步估算軸徑 由于軸的材料為 40Cr 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 ，查參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)] 選 取 ，則得：01A? 331068.149.70pdmn???? 此軸上有一個鍵槽，則軸徑增大 7%