φ3.6×6.0m溢流型球磨机设计

1、第43页辽宁科技大学本科生毕业设计3.66.0m溢流型球磨机设计摘要在选矿生产中，磨机作业已成为越来越重要的工序，球磨机设备的设计也因此成为冶金企业和设计院的一个重要方向。球磨机是利用滚动钢球对矿石物料的研磨作用而设计的。本文在结合生产需要，参考了中信重型机械公司生产的3.66.0m溢流型球磨机和许多机械设计资料的基础上，设计出了3.66.0m型溢流型球磨机。本设计根据最大的生产率，选择了同步电机、联轴器以及气动离合器、慢速驱动装置等部件，并且设计了齿轮传动、动静压轴承、筒体等主要零部件。为使研磨后的物料能够方便运出，中间增加了延伸轴装置，为便于安装与维修，增加了顶起装置，同时,对键、调心滚子

2、轴承、重要的连接螺栓等零件进行了校核，对力能参数进行了计算，从而确定了球磨机的力能参数。最后对球磨机的安装、使用、维护等方面做了相当的介绍。本次设计出的球磨机结构合理、成本低廉、且便于安装和维护。 关键词： 球磨机；齿轮传动；力能参数 The Design of 3.6 6.0m Overflow Ball MillAbstractIn ore-dressing production, mill operations have became an increasingly important process, the design of ball mill equipment becomes

3、an important direction in metallurgical enterprises and designing institutes.They use the rolling steel balls to grind the ore materials . In this paper, combining with the production require,after referencing to the production of CITIC Heavy Machinery Company of 3.6 6.0m overflow ball mill and a nu

4、mber of mechanical design information, designing out the 3.6 6.0m overflow ball mill .Based on the maximum productivity, making choice of the synchronous motor, shaft coupling, pneumatic clutch as well as creep hoist unit and other parts, and then designing out the gear drive system, static and dyna

5、mic pressure bearings, cylinder and other major components. In order to make the materials out easily after grinding fine, increasing an outtrigger shaft in the middle transmission system, for an ease work of installation and maintenance, adding an top starting device .At the same time, checking of

6、the keys ，self-aligning roller bearings,important coupling bolts and other important parts .With calculating the parameters of force and energy, determining the parameters of force and energy of the ball mill. Finally, having done a considerable introductions on the installation, use, maintenance, e

7、tc.This type ball mill with a rational structure , low-cost and easy to install and maintain.Keyword: ball milling；gear driving；force and energy parameters目录摘要IAbstractII1 绪 论11.1 毕业设计的选题背景及目的11.1.1 毕业设计的选题背景11.1.2 毕业设计的目的11.2 磨矿机技术的发展22 球磨机系统方案的确定42.1 球磨机的分类及特点42.1.1磨机的分类及特点42.1.2 球磨机的结构及特点52.2 球磨机

8、的工作原理72.3 球磨机设计的内容83 球磨机的传动设计93.1原始数据93.2 电机的选择93.2.1 主电机的功率计算93.2.2. 电动机的选择103.3 传动轴上的动力参数计算103.4 齿轮传动设计113.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数113.3.2 按齿面接触强度设计113.3.3 按齿根弯曲强度校核143.5齿轮设计164 轴的设计与校核174.1电机伸出轴的结构设计174.2 延伸轴的结构设计174.3 齿轮轴的结构设计与校核184.3.1 齿轮轴的结构设计184.3.2 齿轮轴的强度校核194.3.3 齿轮轴的弯曲刚度校核224.3.4 齿轮轴的扭转刚度校核24

9、5 主要零部件的选择与校核255.1滚动轴承的选择与校核255.1.1 滚动轴承的概况255.1.2滚动轴承类型的选择255.1.3 滚动轴承寿命校核255.2 键的选择与校核275.2.1 键联接的功能、分类、结构型及应用275.2.2齿轮轴上键的选择285.2.3 齿轮轴上键的校核285.3 空气离合器的选择与校核285.4 联轴器的选择与校核295.4.1 联轴器的分类及特点295.4.2 联轴器的类型选择295.4.3 联轴器载荷计算295.4.3联轴器型号选择295.5 慢速驱动装置的设计305.5.1计算电机功率305.5.2 确定电机型号305.6 筒体与法兰连接螺栓的校核305

10、.7 滑动轴承的设计与校核315.7.1滑动轴承的类型选择315.7.2 滑动轴承的校核316 球磨机的安装、操作、维修与润滑346.1球磨机的安装346.2 磨机的使用操作346.2.1 启动顺序346.2.2 停机顺序346.2.3 紧急停车356.3 球磨机的维修356.4 球磨机设备的润滑356.4.1 润滑方法356.4.2 润滑剂的种类366.4.3 齿轮传动的润滑366.4.4 轴承的润滑376.5 球磨机设备的密封377 经济性与可靠性分析387.1设备的经济性分析387.2 设备的可靠性387.3 设备的有效度38结 束 语40致 谢41参 考 文 献421 绪 论1.1 毕

11、业设计的选题背景及目的1.1.1 毕业设计的选题背景 磨矿作业是矿石破碎过程的继续，是分选前准备作业的重要组成部分。磨矿作业不仅用于选矿工业，而且在建筑、化学和电力等工业部门中亦应用广泛。除处理某些砂矿以外的所有选矿厂，几乎都有磨矿作业。在选矿工业中，当有用矿物在矿石中细粒嵌布时，为了能把脉石从矿石中除去，并把各种有用矿物相互分开，必须将矿石磨细至0.10.3mm，有时甚至磨细至0.050.074mm以下。磨矿细度与选矿指标有着密切的关系。在一定程度上，有用矿物的回收率随着磨矿细度的减少而增加。因此，适当减小矿石的磨碎细度能提高有用矿物的回收率和产量。磨矿所消耗的动力占选矿厂动力的30%以上。

12、因此，磨矿作业在选矿工艺流程中占有很重要的地位。在洁净煤技术领域，磨矿作业用于水煤浆、油煤浆、管输煤浆、煤粉燃烧和煤系伴生矿物综合利用等方面。在重介选煤厂中，磨矿作业用来制备重介质选煤所用的加重质。用以磨矿的机械称为磨矿机，种类很多，应用最广的是圆筒形磨矿机。在四年的机械专业学习中，我对选矿机械的理论和实际设计产生了浓厚的兴趣，而磨矿机在选矿工艺中占有这么重要的地位，于是我选择了溢流型球磨机设计这个题目。1.1.2 毕业设计的目的毕业设计是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析和解决实际问题的能力，是从事科学研究工作和专业工程技术工作的基本训练。由于我选的是溢流型球磨机

13、设计，希望通过该设计，熟悉冶金机械设备设计的全过程，深入理解力能参数计算基本理论，并能在各设计环节中准确应用，深入体会理论联系实际。通过毕业设计巩固和发展四年来所学的专业基础知识，学习设计一般机械设备的方法和步骤，并且熟练掌握设计的基本技能，如计算、绘图、使用机械设计资料、手册、标准和规范等。1.2 磨矿机技术的发展球磨机自1893年出现以来就一直运用于矿业、冶金、建材、化工及电力等行业的原料粉碎。球磨机已经成为破磨工序中不可缺少的一部分，长远来看，球磨机仍将是该行业的主要设备，其相关研究已经受到高度重视，并取得了丰硕成果。新技术带来新的动力，新的动力创造更好的价值。创新是一个行业发展的动力，

14、球磨机技术也随着各方面的发展而不断创新。随着技术的发展，各种新型球磨机也逐渐广泛应用。 1、连续式球磨机因具有产量大、研磨效率高、单位产品功耗低、占地面积小及生产管理费用低等优点，连续式球磨机在国内外取得了广泛的应用。意大利的Bologna陶瓷中心研发的陶瓷原料连续锥形球磨机近年来在我国陶瓷工业中得到一定得应用，它的优点主要有：（1）节省了隔板及停机时间，使产量增加；（2）降低能耗。2、行星球磨机德国一家公司最近研制出一种新型行星式球磨机。该球磨机的特点是四只球磨罐被卧式安装在一竖直平面放置的大盘上做行星运动。在运动过程中，球磨罐没有固定的底面，罐内磨球和磨料在竖直平面内受到公转离心力、自转离

15、心力和重力的共同作用。机器旋转时，罐内各点所受力的大小与方向都在不断变化，运动轨迹杂乱无章，这就使得磨球与磨料在高速运转中相互之间猛烈碰撞、挤压，大大提高了研磨效率和研磨效果。特别是球磨罐处于水平卧放方式，且由于自转，没有固定的底面，避免了一部分原料的结底现象。Retsch公司最近展示了其最新的PM100行星磨。PM100行星磨的球磨罐容积从12毫升到500毫升，有六种不同的容积；在转速增加到650rpm以后，样品可连续球磨至微米级甚至更小。由于增加了振动补偿。球磨机实现了自动工作。此外，PM100行星磨还具有方便的参数设置和控制屏、负载、能量输入和参数记忆功能及外带锁。3、搅拌球磨机爱力许（

16、Eirich）机械厂研制了一种新型的干湿两用搅拌球磨机马斯（Maxx）磨机。该设备的优点是能量分布好、单位能耗低、设备小但处理能力大、即使球装的很密实也没有堵塞的危险，可用于球磨很粗的颗粒，效果好、可靠性高、物料不受温度压力，没有粉磨死角；同一台磨机可用于干、湿研磨，可以实现自磨；干、湿的产品可不经预先混合分别加入，且在筒壁和底上没有物料层。河南省荣阳市微粉设备厂成功研发了SBM系列立式搅拌球磨机。该机采用螺旋装置，高耐磨聚氨酯衬里，对物料无污染、操作性能良好、粒度分布范围窄、出料方便、能把多种物料均匀混合研磨、自动化程度高；在相同条件下，球磨效率是滚动麽、振动磨的1020倍，经实践验证，可替

17、代同类型进口产品。2 球磨机系统方案的确定2.1 球磨机的分类及特点2.1.1磨机的分类及特点1、按筒体的长度与直径之比分类(1)短磨机 长径比在2以下时为短磨机。一般为单仓，用于粗磨或一级磨，也可将2-3台球磨机串联使用。(2)中长磨机 长径比在3左右时为中长磨机。(3)长磨机 长径比在4以上时为长磨机或称管磨机。中长磨和长磨，其内部一般分成 2-4个仓。在水泥长中用得较多。2、按筒内装入的研磨介质形状分类(1) 球磨机 磨机装入的研磨介质主要是钢球或钢段。这种磨机使用最普遍。(2) 棒磨机 磨内装入直径为50-100mm的钢棒作研磨介质。棒磨机筒体长度与直径之比一般为1.5-2。(3)棒球

18、磨机 这种磨机通常具有2-4个仓。在第一仓内装入圆柱形钢棒作为研磨介质，以后各仓则装入钢球或钢段。棒球磨机的长径比应在5左右为宜，棒仓长度与磨机有效直径之比应在1.2-1.5之间，棒长比棒仓短100mm左右，以利于钢棒平行排列，防止交叉和乱棒。(4)砾石磨 磨内装入的研磨介质为砾石、卵石、瓷球等。用花岗岩、瓷料做衬板。用于白色或彩色水泥以及陶瓷生产。3、按卸料方式分类(1)尾卸式磨机 欲磨物料由磨机的一端喂入，由另一端卸出，称为尾卸式磨机。(2)中卸式磨机 欲磨物料由磨机的两端喂入，由磨机筒体中部卸出，称为中卸式磨机。该类磨机相当于两台球磨机并联使用，这样设备紧凑，简化流程。按尾卸式磨机的排料

19、方式有格子排料、溢流排料、周边排料和风力排料等多种类型。4、按传动方式分类(1)中心传动磨机电动机通过减速机带动磨机卸料端空心轴而驱动磨体回转。减速机的输出轴与磨机的中心线在一条直线上。 (2)边缘传动磨机 电动机通过减速机带动固定在卸料端筒体上的大齿轮而驱动磨机筒体回转。5、其他分类 根据工艺操作又可分为干法磨机、湿法磨机、间歇磨机和连续磨机。连续磨机与间隙磨机相比，前者产量高、单位重量产品的电耗低、机械化程度高和所需操作人员少。但基建投资费用大，操作维修较复杂。现在间歇式磨机极少使用，常用作化验室实验磨.2.1.2 球磨机的结构及特点球磨机分为溢流型球磨机和格子型球磨机。1、溢流型球磨机的

20、结构溢流型球磨机主要有给料部、主轴承、筒体部、传动部、主电机、慢速驱动装置、顶起装置及润滑、电控等部分组成。如图2.1所示。 图2.1 球磨机（1） 筒体 筒体是磨机的主要部件，由两端的端盖及圆筒组成，为防止端盖及同体的过快磨损，在进出料端盖及筒体内部装有衬板，且筒体衬板都铸成波浪形断面，端部衬板有提升条，衬板用螺栓固定。筒体衬板与筒体之间及端盖衬板和端盖间垫有橡胶垫，有缓冲钢球对筒体的冲击和有助于衬板与筒体内壁紧密贴合的作用，磨机筒体外面的螺母下垫有橡胶环和金属压圈，以防止矿浆流出。 进、出料端盖的中空轴径内装有铸造的进出料口，以防止中空轴径的磨损。（2） 主轴承 主轴承采用动静压轴承，是一

21、种既有动压润滑又有静压浮升作用的轴承，在磨机启动之前及停磨时，向轴承内供入高压油，此时静压起作用；而在磨机正常运转15分钟后，停止供高压油，故称动静压轴承。这样在磨机启动前，将磨机筒体浮起，约0.100.25mm，这样可大大降低启动负荷，以减少对磨机传动部的冲击，也可避免刮伤轴瓦，从而提高磨机的运转速率，当磨机停止运转时，向轴承内供入高压油，将轴颈浮起，轴颈在轴瓦中逐渐停运，使轴瓦不被刮伤，延长了使用寿命。 主轴承是用以支撑磨机回转部，左、右两个主轴承结构形式相同，主轴承瓦与中空轴的包角呈120，摩擦面上铸有轴承合金，主轴承与轴承座之间呈鼓形接触，以便当磨机回转时可以自动调位，每个主轴承上装有

22、两个铂热电阻，当主轴承温度大于规定的温度值时，能自动停磨，为了补偿由于温度影响而可能是磨机长度发生变化，进料端中空轴颈与轴承球面瓦配合尺寸相差25mm，允许轴颈在轴瓦上的轴向窜动。 主轴承经过数年长期工作后，轴瓦发生磨损，致使中空轴下沉，这时可利用主轴承上的对开密封环上的孔来调整，保持密封环与中空轴的密封间隙。（3）传动装置 本磨机采用同步电动机直接带动磨机转动。优点是传动效率高、系统紧凑、占地面积小、在机械维修方面较省力。（4）给料器 物料通过给料器向磨机里输送，给料器的形式有鼓形、蜗形及联合给料器。（5）地基部 地基部中给出了各部地脚螺栓的相互位置和基面标高，给出了各部分的负荷。地基部包括

23、磨机地脚螺栓及相关的埋设件。（6）慢速驱动装置 慢速驱动装置由电机、行星减速器等组成，自带安装底板，该装置用于磨机检修及更换衬板用，当停机超过4小时以上时，筒体内的物料有可能结块，在启动电机前应用慢速驱动装置盘车，可以达到松动物料的目的，慢速驱动装置的电机为制动电机。矩形式离合器使用时具有单向性，在使用时应防止筒体的偏心，重量超过上端极限位置，而依靠自重迅速下滑回转，影响维修人员的安全。 在启动慢速驱动装置时，主电机不能结合，主电机工作时，慢速驱动装置不能接合，两者配置有连锁装置，在启动慢速驱动装置前，必须先开启高压润滑油泵使中空轴顶起，防止擦伤轴瓦。（7）顶起装置 顶起装置由液压油泵站、平衡

24、阀、千斤顶和托架等组成，在停机检修时，可将顶起装置安置在筒体下部，将筒体顶起，方便检查和维修主轴承轴瓦，在顶起完成检修后，将筒体下落时，应注意不能迅速卸压，应逐步关停，将筒体缓慢下来。2、格子型球磨机与溢流型球磨机的比较格子型球磨机与溢流型球磨机的构造基本相同，其区别仅仅在于格子型球磨机的筒体内有排矿格子，和溢流型球磨机相比较，它具有下列优点： 排矿口浆面低，矿浆通过的速度快，能减少矿石过粉碎；装钢球多，不仅可装大钢球，同时还可以使用小钢球；由于排矿端装有格子，小球不会被矿浆带出筒体，并能形成良好的工作条件；格子型球磨机比同规格的溢流型球磨机的生产能力高20%30%，并节省电力10%30%。格

25、子型球磨机的缺点是构造比溢流型球磨机稍复杂。2.2 球磨机的工作原理球磨机主要由圆柱形筒体、端盖、轴承和传动大齿圈等部件组成，筒体内装入直径为25-150mm的钢球或钢棒，称为磨介，其装入量为整个筒体有较容积的25%-50%。筒体两端有端盖，端盖利用螺钉与筒体端部法兰相连接，端盖的中部有孔，称为中空轴颈，中空轴颈支承在轴承上，筒体可以转动。筒体上还固定有大齿轮圈。在驱动系统中，电动机通过连轴器、减速器和小齿轮带动大齿轮圈和筒体，缓缓转动。当筒体转动时，磨介随筒壁上升至一定高度，然后呈抛物线落下或泄落而下.由于端盖上有中空轴颈，物料从左方的中空轴颈给入筒体，并逐渐向右方扩散移动，当物料自左向右的

26、移动过程中，旋转筒体将钢球带至一定高度而落下将物料击碎，而一部分钢球在筒体成泄落状态对物料有研磨作用，整个移动过程也是物料的粉碎过程。如图2-2所示。 1空心圆筒；2、3端盖；4、5空心轴颈图2-2 磨矿机原理图2.3 球磨机设计的内容现阶段，随着磨机理论和技术的不断发展和完善要求磨机就有更高的使用性能，更长的使用寿命。本次设计主要研究3.66.0m溢流型球磨机。其中包括：球磨机装机功率的计算、主传动系统的设计计算、电动机、联轴器和气动离合器的计算与选择、键和螺栓的选择与校核等。电机是整个系统的主要驱动装置，由于筒体的载荷大，转速小等特点，选择同步电动机。传动比不大可以采用单级传动，电机轴和小

27、齿轮轴之间应加上延伸轴以便于产物的运出。为减少冲击，在延伸轴和电机轴之间采用气动离合器连接，延伸轴和小齿轮轴之间采用弹性柱销联轴器连接。3 球磨机的传动设计球磨机的传动设计是整个设计过程的重要部分，它通过同步电机直接带动斜齿轮传动，效率高，占地面积小。3.1原始数据球磨机的设计参数：筒体内径3600 mm筒体工作长度6000 mm筒体有效容积54 最大装载量物料：14.3 t，钢球：102 t筒体工作转速17.3 r/min 3.2 电机的选择电动机容量的选择是电力传动系统经济和可靠运行的重要过程。如果电动机容量太小，使设备长期处于过载状态运行，会导致电动机绝缘装置过早的损坏；如果容量过大，不

28、仅造成设备上的浪费，而且运行效率又较低，对电能的利用也很不经济。所以，要综合各方面的因素，选择合适的电动机。电动机的选择范围应该包括：电动机的种类、型式、容量、额定电压、额定转速及其各项经济指标等，而且对这些参数还应该综合进行考虑。3.2.1 主电机的功率计算根据文献1，公式4有： （3.1） 式中: Pw球磨机电动机安装功率，kw G球磨机钢球装球量，kgR球磨机筒体内半径，mn球磨机工作转速，r/min由最大装球量 物料 14.3 t 装球量 102 t 转速 17.3r/min得球磨机的装机功率 =1354.63.2.2. 电动机的选择根据装机功率Pw=1354.6kW，取参考文献8，表

29、3-2-11选同步电动机TDMk1600-40，其额定功率为Pr=1600kW，额定转速n=150 r/min，额定电压 U=6000V。3.3 传动轴上的动力参数计算 =9.55 （3.2）0轴（电机轴） =9.55=9.55轴（延伸轴） 轴（齿轮轴） 轴（筒体轴颈） 3.4 齿轮传动设计3.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1. 根据传动方案，选择斜齿圆柱齿轮传动。 2. 球磨机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB1009588）。 3. 根据文献2，表10-1选择齿轮轴的材料40Cr，调质处理，硬度为260HBS，大齿轮用45钢 ，正火处理，硬度为220HBS，二者材

30、料硬度差为40HBS。 4.选小齿轮齿数，传动比，大齿轮齿数，取大齿轮齿数，齿数比。相对误差，故合格。5. 初选螺旋角。3.3.2 按齿面接触强度设计 （3.3）1. 确定公式内的各计算值1） 试选2） 选取区域系数3） 弹性影响系数4） 由文献2，图10-26查得 （3.4） 则 。2. 计算许用接触应力根据文献2，表10-7选齿宽系数：；计算应力循环次数 （3.5） （3.6）根据文献3，图10-19 查得接触疲劳寿命系数根据文献3，图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限:，大齿轮的接触疲劳强度极限：； 取失效概率为1%, 安全系数得接触疲劳许用应力 （3.7） （3.8）

31、（3.9）3. 计算齿轮各部分参数1） 试算小齿轮分度圆直径 2）计算圆周速度 （3.10）3） 计算齿宽及模数 （3.11） （3.12） （3.13） （3.14）4） 计算纵向重合度 （3.15）5） 计算载荷系数 已知使用系数； 根据，7级精度，查得动载系数；得 （3.16）由文献3，图10-13查得；由文献3，表10-3查得； 故载荷系数 （3.17）6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，得 （3.18） 7） 计算模数 （3.19） 取标准模数 8） 计算中心距 （3.20）圆整为 ； （3.21）得 9） 确定传动尺寸 分度圆直径 （3.22） 齿宽 （3.23）取 中心距

32、3.3.3 按齿根弯曲强度校核 （3.24）1. 确定系数1） 计算载荷系数 2） 螺旋角系数=0.92；3） 计算当量齿数 （3.25）4） 由文献2，表10-5查取齿形系数和应力校正系数 5） 重合度 2. 计算圆周力 （3.26） 3. 计算许用弯曲应力 4. 校核弯曲应力 故所设计的齿轮合格。3.5齿轮设计经由上面的计算可得斜齿轮的传动参数和几何尺寸如表3.1和表3.2所示表3.1齿轮传动参数238.6962829.701表3.2 齿轮的几何参数小齿轮大齿轮齿数23200法面模数（mm）25螺旋角（）95428分度圆直径（mm）583.7055075.696齿顶高（mm）25齿根高（m

33、m）31.25齿顶圆直径（mm）633.7055125.696齿根圆直径（mm）571.2055063.196当量齿数24.061209.2224 轴的设计与校核轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的零件，都必须安装在轴上才能进行运动和动力的传递。球磨机设计中，延伸轴和齿轮轴是主要的传递运动和动力的零件。延伸轴只受扭矩作用，而齿轮轴受到弯矩和扭矩的共同作用，进行结构设计后，必须对齿轮轴进行强度校核。同时由于齿轮受载大，可能会使轴弯曲，因此还要进行刚度校核。4.1电机伸出轴的结构设计（1）轴传递的功率比较大，应选用力学性能比较好的材料。根据文献2，表15-1选择45钢，调质处理。（2）由

34、（4.1）式中： 轴最小轴段处的直径，mm；轴传递的功率，kW；轴的转速， r/min；，由文献2，表15-3可知对45钢取=100 得伸出轴上有一个键槽，应增大3%，得取 4.2 延伸轴的结构设计（1）选择45钢；（2）由，有一个键槽，增大3%，得取 （3）结构如图所示 图4.1 延伸轴的结构设计4.3 齿轮轴的结构设计与校核4.3.1 齿轮轴的结构设计( 1) 齿轮轴选用和齿轮一样的材料，40Cr，调质处理。（2） 根据选用的联轴器和轴承，齿轮轴的结构设计如下图所示 图4.2 齿轮轴的结构设计4.3.2 齿轮轴的强度校核1） 对小齿轮轴进行受力分析，绘制计算简图，如图4.3a所示 （4.2

35、） （4.3） （4.4）2） 对水平方向进行受力分析，画出弯矩图，如图4.3b所示 （4.5） (4.6) 3） 对竖直方向进行受力分析，画出弯矩图，如图4.3c所示 由 (4.7) (4.8) (4.9) 得 4） 对两方向的力矩进行合成，如图4.3d所示 (4.10)5） 计算所受扭矩，画出扭矩图，如图4.3e所示 6） 校核危险截面，根据载荷分析，可知在齿轮右侧受最大载荷，为危险截面，进行强度校核扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数 。轴的抗弯截面系数 (4.11)轴的计算应力 (4.12)故所设计的轴符合强度要求。图4.3 齿轮轴载荷分析图4.3.3 齿轮轴的弯曲刚度校核 齿轮轴在

36、载荷的作用下，将产生弯曲和扭转变形。当变形量超过允许的限度，就会影响齿轮的正确啮合，使齿轮沿齿宽和齿高方向接触不良，造成载荷在齿面上严重分布不均，因此，有必要对齿轮轴进行刚度校核。1、当量直径的计算 （4.13） 式中： 阶梯轴第段的长度，单位为 mm； 阶梯轴第段的直径，单位为 mm； 阶梯轴的计算长度，单位为mm； 阶梯轴计算长度内的轴段数。因此 2、绘制计算简图 图4.3 齿轮轴受力分析图 3、轴承处的支反力 （4.14）4、如上如所示，分段列出弯矩方程AB段 （4.15）BC段 （4.16）5、列出挠度和偏转角方程 AB段 BC段 在 和 时， 有 在 ， 有及可以得出 代入挠度方程，

37、可得当 时，偏转角和挠度最大。 将 代入方程故弯曲刚度合格。4.3.4 齿轮轴的扭转刚度校核由文献2，式15-16可知阶梯轴扭转变形为 （4.17）式中：轴所受的扭矩，单位为； 轴的材料的剪切弹性模量，单位为，对于钢材，； 轴截面的极惯性矩，单位为，对于圆轴； 、分别代表阶梯轴第i段上受的扭矩、长度的极惯性矩。其余参数同前。代入数据得故扭转刚度也符合要求。5 主要零部件的选择与校核5.1滚动轴承的选择与校核5.1.1 滚动轴承的概况 滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件的滚动接触来之承转动零件的。滚动轴承根据用于承受的外载荷不同可以分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承三类。

38、主要承受径向载荷的轴承叫做向心轴承，只能承受轴向载荷的轴承叫推力轴承，既能承受径向又能承受轴向载荷的轴承叫向心推力轴承。常用的滚动轴承有：1. 调心球轴承：能自动调心，一般不宜承受轴向载荷。2. 调心滚子轴承：与调心球轴承相似，但具有较大的径向承载能力。3. 圆锥滚子轴承：可以同时承受径向和轴向载荷，外圈可分离，安装时可调整轴承间隙，一般成对使用。4. 深沟球轴承：主要承受径向载荷，同时也可承受少量轴向载荷，大量生产，价格最低。5. 角接触球轴承：可以同时承受径向和轴向载荷，能在较高速度下正常工作。5.1.2滚动轴承类型的选择选择滚动轴承时，应该综合考虑轴承的载荷、转速及其调心性能等方面。齿轮

39、轴上的滚动轴承受径向力和轴向力的共同作用，并且轴的中心线和轴承座的中心线不重合，会有角度误差，因此根据上面的分析，选用调心滚子轴承，又根据齿轮轴轴颈的大小，选用调心滚子轴承的型号为24164/W33。5.1.3 滚动轴承寿命校核 滚动轴承的正常失效形式是滚动体内外滚道上的点蚀破坏。单个轴承，其中一个套圈或滚动体材料首次出现疲劳扩展之前，一套圈相对于另一套圈的转数称为轴承的寿命。轴承点蚀破坏后，在运转时会出现较强的振动，噪声和发热现象，因此有必要对滚动轴承的寿命进行校核。（1）对轴承受力进行分析，如图5.1所示，轴承1不受轴向力，轴承2受压，应该校核轴承2. 图5.1 滚动轴承受力分析图（2）计

40、算轴承上力的大小 径向力 （5.1） 轴向力 （5.2）（3）查参考文献3，表6-2-77得轴承的系数（4）计算当量载荷 （5.3）所以 （5.4） （5.5）取载荷系数，则当量载荷 （5.6）（5）验算轴承寿命，根据文献2，表13-3，假设预定寿命为5年 （5.7） 故该轴承合格。5.2 键的选择与校核5.2.1 键联接的功能、分类、结构型及应用 键是一种标准件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定用以传递扭矩，有的还能实现轴上零件的固定或轴向滑动的导向。键连接的主要类型有：平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。各种键联接类型的特点如下：1. 平键可分为普通平键、导向平键和滑键三种普通平

41、键联接的特点：靠侧面传递转矩。对中良好，结构简单，拆装方便；但不能实现轴上零件的轴向固定。普通平键分为A型、B型和C型。A型用于端铣刀加工的轴槽，键在槽中固定良好，但轴上槽引起的应力集中较大；B型用于盘铣刀加工的轴槽，轴的应力集中较小；C型用于轴端。普通平键应用最广，也适用于高精度、高速或承受变载、冲击的场合。2. 半圆键联接的特点：靠侧面传递转矩。键在轴槽中能绕槽底圆弧曲率中心摆动，装配方便。键槽较深，对轴的削弱较大。一般可用于轻载。3. 楔键联接的特点：键的上下两面是工作面。键的上表面和毂槽的底面各有的斜度，装配时需打入，靠楔紧作用传递转矩，可轴向固定零件和传递单方向的轴向力，但使轴上零件

42、与轴的配合产生偏心与偏斜。用于精度要求不高、转速较低时传递较大的、双向的或有振动的转矩。4. 切向键联接的特点：由两个斜度为的楔键组成。其上下两面（窄面）为工作面，其中一面在通过轴心线的平面内。工作面上的压力沿轴的切线方向作用，能传递很大的转矩。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成角的两个键，用于载荷很大，对中要求不严的场合。由于键槽对轴削弱较大，所以常用于直径大于mm的轴上, 如大型带轮及飞轮，矿用大型绞车及齿轮等与轴的联接。5.2.2齿轮轴上键的选择 键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面，键的类型应根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准

43、规格和强度要求来取定。根据上面分析，可知选取圆头普通平键（A型）。由于，根据文献4，表4-3-18查得键的截面尺寸为，键长为。5.2.3 齿轮轴上键的校核由文献2，式6-1得 （5.8） 式中：轴上传递的扭矩， 键与键槽的接触高度， 建的工作长度， 健、轴、轮毂中最弱材料的许用挤压应力，=100。 故所选的键合格。5.3 空气离合器的选择与校核离合器是机器在运转过程中，可使两轴随时结合或分离的装置。常用的离合器类型机械离合器、液力偶合器和空气离合器。球磨机延伸轴和电机伸出轴接合面使用频繁，传递扭矩大，振动也大。根据使用要求选择空气离合器，与机械操纵相比，除传递扭矩大，结合平稳等优点外，离合迅速

44、，使用寿命长，吸振，能够自动补偿磨损间隙，并且便于远距离控制和自动控制。由参考文献由9，表1选用QL875-3002 双列空气离合器，摩擦面积为，理论扭矩值，该气动离合器合格。5.4 联轴器的选择与校核5.4.1 联轴器的分类及特点联轴器是用来把两轴连接在一起，机器运转时不分离的一种装置。根据各种相对位移有无补偿能力，联轴器分为有刚性联轴器和挠性联轴器。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。无弹性元件的挠性联轴器有十字滑块联轴器、滑块联轴器、十字轴式万向联轴器、齿式联轴器、滚子练联轴器。有弹性元件的挠性联轴器有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴

45、器、梅花形弹性联轴器、轮胎式联轴器等，弹性柱销联轴器常有销轴式和齿式两类。5.4.2 联轴器的类型选择根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被连接两部件的安装精度等，参考各类联轴器的特性来选择联轴器。具体选择时应考虑以下几点：1. 所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减震功能的要求。2. 联轴器的工作转速高低及引起的离心力大小。3. 两轴相对位移的大小和方向等等。因为传递扭矩大，并且为了隔离振动和冲击，根据文献【5，表5-2-32】，选用ZL型弹性柱销齿式联轴器。5.4.3 联轴器载荷计算 公称转矩 据2，表14-1选用工况系数 ，得计算转矩为5.4.3联轴器型号选择从GB/T50151985中选用

46、，其许用转矩，故合用。5.5 慢速驱动装置的设计慢速驱动装置由电机、行星减速器等组成，自带安装底板，该装置用于磨机检修及更换衬板用，当停机超过4小时以上时，筒体内的物料有可能结块，在启动电机前应用慢速驱动装置盘车，可以达到松动物料的目的，慢速驱动装置的电机为制动电机。因此慢速驱动装置的设计也是非常重要的。5.5.1计算电机功率 假设筒体设备重量为180 t ，慢速驱动时转速为0.12r/min。 （5.9）5.5.2 确定电机型号 根据所需功率，选择MJZ2电机。 出轴转速为 （5.10） 故合格。5.6 筒体与法兰连接螺栓的校核对筒体和法兰连接的螺栓进行受力分析，可知都受剪切作用，因此选用M

47、48300.（1）每边端盖受的圆周力，由【7，式6.7】得 （5.11）（2）剪切合力 （5.12）（3）每个螺栓受的剪切力 （5.13） 安全系数n=5故所用螺栓合格。5.7 滑动轴承的设计与校核5.7.1滑动轴承的类型选择滑动轴承的类型很多，按其承载方向不同，可以分为径向滑动轴承和止推轴承。根据其滑动表面润滑状态的不同可分为液体润滑轴承、不完全液体润滑轴承和无润滑轴承。根据液体润滑承载机理的不同，又可以分为液体动力润滑轴承和液体静压润滑轴承。球磨机的主轴承载荷大，转速小，采用对开式动静压径向滑动轴承，尺寸为。在球磨机启动之前，向轴承内注入高压油，此时起静压作用，运转正常后停止供高压油，动压起作用。5.7.2 滑动轴承的校核1 . 宽径比 （5.14）2 . 计算轴颈圆周速度 （5.15）3 . 计算轴承所受载荷 （5.16） 4 . 计算轴承工作压力 （5.17）5 . 选择轴瓦材料 根据载荷性质及转速，选择轴承材料为铝青铜。6 . 初估润滑油动力粘度 （5.18）7 . 计算相应的运动粘度，取润滑油密度，则有 （5.19）8 . 选定平均油温 现取平均油温 9 . 选定润滑油牌号 选全损耗系统用油L