學校代碼11517學號201150616201HENANINSTITUTEOFENGINEERING畢業(yè)設計題目2736M球磨機設計學生姓名專業(yè)班級機制1122學號系（部）機械工程學院指導教師職稱完成時間2013年6月10日河南工程學院論文版權使用授權書本人完全了解河南工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，同意如下各項內容按照學校要求提交論文的印刷本和電子版本；學校有權保存論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文；學校有權提供目錄檢索以及提供本論文全文或者部分的閱覽服務；學校有權按有關規(guī)定向國家有關部門或者機構送交論文的復印件和電子版；在不以贏利為目的的前提下，學?？梢赃m當復制論文的部分或全部內容用于學術活動。論文作者簽名年月日河南工程學院畢業(yè)設計原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明所呈交的論文，是本人在指導教師指導下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。論文作者簽名年月日河南工程學院畢業(yè)設計任務書題目2736M球磨機設計專業(yè)機械設計制造及其自動化學號姓名主要內容及要求1了解課題的發(fā)展前沿及應用，分析和掌握設備的工作原理、特點等；2審閱資料，選取幾種典型球磨機粉磨系統(tǒng)對比研究提出初步設計方案，最終確定并繪制草圖，進行多方案（至少兩個）論證、比較，寫出論證報告，確定最終方案；3完成球磨機回轉部分，傳動部分系統(tǒng)設計以及支撐部分設計，并進行分析論證；4設計計算（工作參數(shù)、結構參數(shù)、主要零件的強度計算與較核），確定各部分具體尺寸，及相關工藝數(shù)據(jù)；5詳細設計、根據(jù)設計計算尺寸繪制球磨機裝配圖，部分零件圖，繪圖總量不少于5張及0號圖一張；6撰寫設計說明書；主要參考資料1汪瀾水泥工程師手冊中國建材工業(yè)出版社1997年12月2朱昆泉建材機械工程手冊M武漢武漢理工大學出版社，20003許林發(fā)建筑材料機械設計M第一版武漢武漢工業(yè)大學出版社，19974吳宗澤機械結構設計M第一版北京機械工業(yè)出版社，19885江旭昌管磨機M北京中國建材工業(yè)出版社，1992126孫長泉選礦廠工藝設備安裝與維修北京冶金工業(yè)出版社，201057王繼杰球磨機的研究進展及實用技術綜述咸陽陶瓷設計研究院咸陽712000完成期限指導教師簽名專業(yè)負責人簽名年月日2736M球磨機設計1目錄摘要IABSTRACTII1球磨機概述111緒論112球磨機的分類及工作特點2121球磨機的種類2122球磨機的工作特點3123球磨機粉磨系統(tǒng)3124球磨機的優(yōu)缺點313球磨機的主要構造4131球磨機的結構特點4132球磨機的主要部件514球磨機的安裝與試車10141球磨機的安裝10142球磨機的試車112球磨機的總體設計1321球磨機的工作原理1322球磨機的主要參數(shù)計算14221球磨機的技術條件和工藝技術指標14222球磨機的臨界轉速14223球磨機的理論適宜轉速15224轉速比15225球磨機的實際工作轉速15226球磨機的功率16227球磨機的生產能力1723球磨機回轉部分的設計17231筒體的結構設計172736M球磨機設計2232磨門與人孔18233滾筒的基本要求和規(guī)定19234筒體的計算20235磨頭的結構設計22236中空軸的結構設計23237傳動齒輪的結構設計2424襯板的選型設計36241襯板的作用36242襯板的材料37243襯板的種類3725研磨體的確定38251裝球量38251裝球的大小及級配393結束語40致謝41參考文獻42附錄432736M球磨機設計I2736M球磨機設計摘要球磨機是礦料磨碎作業(yè)的主要設備，在有色、黑色、化工、核工業(yè)、及建材的礦物選礦和加工中占有重要地位，在煤炭及電力等部門中被廣泛應用。球磨機在工業(yè)上應用及發(fā)展中經歷了如此長的時間而未被淘汰的這個事實就說明它從結構到工作原理基本上是可靠及合理的，性能也是比較好的，雖然它也有些缺點，但要將它從礦料粉碎中淘汰出去是相當困難的，換句話說，球磨機在今后相當長的時期內仍將是礦料磨碎作業(yè)的主要設備，對它的設計過程進行理論上的研究仍是十分有價值的。球磨機的能量利用率很低，這和物料在磨內分布情況有極大的關系。越靠近筒體的外層運動軌跡，研磨作用越大。關鍵詞球磨機；磨碎；運動軌跡2736M球磨機設計II2736MBALLMILLDESIGNABSTRACTBALLMILLISTHEMAINEQUIPMENTFORMINERALAGGREGATEGROUNDOPERATIONS,OCCUPIESANIMPORTANTPOSITIONINTHEMINERALBENEFICIATIONANDPROCESSINGOFFERROUSMETALS,FERROUS,CHEMICAL,NUCLEARINDUSTRY,ANDBUILDINGMATERIALS,ITISWIDELYUSEDINTHECOALANDELECTRICITYSECTORSBALLMILLINTHEINDUSTRIALAPPLICATIONANDDEVELOPMENTHASGONETHROUGHSUCHALONGTIMEISNOTOUTOFTHEFACTTHATITSHOWSITFROMTHESTRUCTURETOTHEWORKINGPRINCIPLEISBASICALLYRELIABLEANDREASONABLE,PERFORMANCEISRELATIVELYGOODALTHOUGHITISALSOSOMEDRAWBACKSBUTTOSMASHITFROMTHEMINERALAGGREGATEISQUITEDIFFICULTTOGOOUTINTHEELIMINATIONOF,INOTHERWORDS,BALLMILLFORQUITEALONGPERIODOFTIMEWILLCONTINUETOBEMILLEDMINERALAGGREGATEOPERATIONOFTHEMAINEQUIPMENT,ITSTHEORETICALSTUDYDESIGNPROCESSISSTILLVERYVALUABLEBALLOFENERGYUTILIZATIONISLOW,THISISTHEDISTRIBUTIONOFTHEMATERIALINTHEMILLHAVEAGREATRELATIONSHIPCLOSERTOTHEOUTERCYLINDERTRAJECTORY,THEGREATERTHEABRASIVEKEYWORDSBALLMILLGRINDINGTRAJECTORY2736M球磨機設計11球磨機概述11緒論球磨機出現(xiàn)比較早，而且應用也很廣泛，在磨礦作業(yè)中有很獨特的優(yōu)點，所以球磨機一直隨著社會的發(fā)展進行著不斷的改進1。雖然其工作效率比較低，但是工作原理穩(wěn)定可靠，性能也比較好。因此，對它的設計理論進行研究仍是十分有價值的。礦石產品的生產中，球磨機主要用來對礦石進行磨碎和制沙作業(yè)，使礦料達到使用的要求，在水泥制造廠，球磨機的用來對物料進行細磨作業(yè)，用以提高物料的混合度，使其混合更加均勻，提高物料的化學反應速度，增進產品的性能，在火電廠，球磨機可以用來對大煤塊進行粗磨，粗磨后的煤塊可以進行充分的燃燒，這樣就提高了煤的燃燒率，也提高了發(fā)電廠的經濟效益。在建筑行業(yè)中，還沒有一種機械設備能代替球磨機的作用，所以球磨機的不斷改進就成為了其存在的必要條件。在磨礦作業(yè)中，由于涉及到的參數(shù)比較多，想要對其進行細致的研究十分困難。從球磨機出現(xiàn)到現(xiàn)在，有很多工作人員對其進行了理論上的研究和改進，也取得了一定的突破，但是這還遠遠不夠，要想讓球磨機達到理想的運行狀態(tài)，還有許多要改進的地方。對球磨機整體而言，有個很大的問題就是其工作效率比較低，其次是研磨體的合理級配也很難達到理論的設計要求，工作效率低是因為機械設備比較大，比較重，耗能大。而研磨體研究起來是十分困難的，因為研磨體的運動受到很多因素的影響，難以細致的確定其運動軌跡，這也是很重要的一個方面。過去對球磨機理論的研究都是把研磨體的運動狀態(tài)作為主要因素，其實這還遠遠不夠，要綜合考慮多方面的因素才行，要想達到理想的磨碎效果，就要先從理論上入手，綜合考慮研磨體和礦料的運動的狀態(tài)，還要把產品的破碎特性聯(lián)系起來，這樣才能達到比較合理的效果。近年來，國內外的研究者們開始注意鋼球的磨礦行為。無論鋼球作什么運動，只有鋼球與礦料相接觸才有可能產生破碎行為。國外有人提出，應研究鋼2736M球磨機設計2球在磨機中的破碎概率問題。由于在球磨機的運轉過程中，研磨體是在下落的狀態(tài)的下進行對物料破碎的，所以此破碎過程也是隨機的，如果想人為地對其控制很難做到。所以只能用統(tǒng)計學的方法對其進行研究，這樣也會造成對現(xiàn)實情況的估計不足，會有一定的誤差。對球磨機球磨介質的深入研究是為了提高球磨機的生產效率，在此基礎上還應該對球磨機的整體設計進行把握。本課題屬于自選課題，課題為2736M球磨機，本人主要承擔2736M球磨機的總體設計。技術性能生產能力達到105130T/H。技術要求機械設計應保證其功能良好、使用可靠、維護方便；零件的設計要嚴格按照機械設計手冊上的要求，在保證其性能的條件下，盡可能提高其經濟效益，同時，還要保證零件能進行合理的裝配。在宏觀上把握好設計的主要設計參數(shù)。使球磨機的整體設計合乎其使用過程。通過球磨機的整體設計來提高自己的設計能力，鞏固自己的專業(yè)知識。12球磨機的分類及工作特點121球磨機的種類球磨機按照筒體的形狀可以分為圓筒形和圓錐形兩種。目前國內已不再制造圓錐型球磨機，所以實際上只有一種圓筒形的。但是其中包括短筒型和管型。這兩種球磨機的區(qū)別就在于筒體直徑與筒體長度的比值，筒體直徑與筒體長度之比小于1，就屬于短筒型，這個比值大于2，就屬于長筒型。按照出料方式可以分成三大類溢流型球磨機，成品礦料從中空軸中排出；格子型球磨機，成品礦料先從格子中排出，再從中空軸排出；周邊型球磨機，礦石產品通過排礦端筒體周邊的空隙排出。以上三種是按排礦方式進行分類的2。按照筒體的傳動方式可以分為邊緣傳動、中心傳動和摩擦傳動，其中邊緣齒輪齒傳動的方式最多，中心傳動多用于管型球磨機。按照筒體的支持方式可以分為托滾支持和軸承支撐，其中軸承支撐多用于筒體較短的球磨機。以上是球磨機分類的主要類型，當然也不排除有其他的分類方式。2736M球磨機設計3122球磨機的工作特點在礦建和化工方面，都需要將物料進行破碎后才能使用，例如對一些鐵礦石的提煉，要先將鐵礦石進行破碎、細磨，從中提取純度比較高的鐵。但是球磨機的生產效率比較低，耗能大的缺點制約了經濟效益的提高，在進行細磨作業(yè)時，由于怕產生過大的粉塵而對人體造成傷害，所以大部分的細磨作業(yè)都是在加水的情況下進行作業(yè)的，這就又多了一道工序，拍出來的礦漿還要進行干燥處理才能使用。另外，球磨機在磨礦作業(yè)時，礦料對筒體內部的襯板消耗也很大，因此，筒體內不襯板還要及時更換，否則會嚴重降低球磨機的生產效率，這都是球磨機作業(yè)時需要注意的。還有就是，磨頭部分是球磨機最薄弱的環(huán)節(jié)，隨著球磨機的連續(xù)運轉，軸承的發(fā)熱現(xiàn)象越來越明顯，要及時更換潤滑油。在合理的情況下選擇好工藝流程會大大提高球磨機的生產效率。123球磨機粉磨系統(tǒng)圖11開流和圈流系統(tǒng)球磨機粉磨系統(tǒng)有開流和圈流兩種。如上圖所示。對開流系統(tǒng)來說，物料經過球磨機粉碎后直接成為成品聊，沒有反料裝置；對圈流系統(tǒng)來說，經過粉碎后還要將比較大的礦石在送回球磨機再次粉碎，增加了反料裝置。開流系統(tǒng)的優(yōu)點是設備少，投資少，操作簡單，工藝流程少。但是物料必須達到一定的細度要求才能出磨。因此，產品可能會出現(xiàn)過粉磨現(xiàn)象。從而降低粉末的效率。圈流系統(tǒng)的優(yōu)點是可以及時排除細粉，減少過粉磨現(xiàn)象，提高球磨機的產量和生產效率，使礦石成品的粒度均勻3。124球磨機的優(yōu)缺點2736M球磨機設計4由于球磨機有許多優(yōu)點，得到了廣泛的應用，它的主要優(yōu)缺點如下1241優(yōu)點應用廣泛，生產能力大。粉碎比與一般的礦石破碎機相比起來，球磨機的粉碎比很大。在球磨機作業(yè)時，同時可進行多種工藝流程。設備本身操作可靠，能夠長時間連續(xù)運轉。維護管理簡單易進行。有很好的密封裝置，防止粉塵飛揚。1242缺點體積笨重，有些大型球磨機達到幾百噸，使投資大大增加。筒體的轉速較低，一般要陪有減速器。工作時噪聲大工作效率低，其中大部分的電能都轉化成熱量。研磨體和襯板的消耗量大，粉磨每噸水泥要消耗鋼材1KG左右。13球磨機的主要構造圖12球磨機主要構造1進料裝置2主軸承3筒體4磨門5隔倉板6襯板7卸料裝置8傳動裝置2736M球磨機設計5131球磨機的結構特點圖13（A）中心傳動磨機圖13（B）邊緣傳動磨機圖13中心傳動和邊緣傳動球磨機圖13中A、B分別是中心傳動中心卸料和邊緣傳動中心卸料球磨機的構造圖，這兩種球磨機除傳動裝置外，其他部分的構造基本相同4。主軸承采用了大直徑雙列調心棍子軸承，代替原來的滑動軸承，減少了摩擦，降低耗能，磨機容易啟動。保留了普通磨機的端蓋結構形式，大口徑進出料口，處理量大。給料器分為聯(lián)合給料器和鼓形給料器兩種，結構簡單，分體安裝。球磨機運行狀態(tài)好，不容易出現(xiàn)事故132球磨機的主要部件2736M球磨機設計6圖14球磨機主要部件1筒體2、3端蓋4主軸承5襯板6小齒輪7大齒圈8給料器9錐形襯套10軸承襯板11檢修孔1321筒體筒體由一定厚度的鋼板分段卷成，然后焊接鏈接在一起，物料在筒體內被粉碎。材料筒體除承受襯板、隔板倉、研磨體和物料的重量外，工作時還受到研磨體的沖擊，運轉起來會產生巨大的轉矩，所以在筒體上產生的是交變應力。由于筒體本身就比較重，當放入物料和研磨體時，載荷又會大大增加，所以按照機械設計手冊上的要求，對鋼板的厚度有一定的范圍要求，體積大的磨機厚度更厚一些，對鋼板的性能有較高的要求。筒體是由鋼板焊接拼合而成的，又要求其可焊性好。軸向熱變形球磨機運轉時發(fā)熱現(xiàn)象比較嚴重，會產生熱脹冷縮的現(xiàn)象，筒體的長度也會發(fā)生變化。因此，在設計、安裝、與維護時均須考慮筒體這一特點。磨門筒體上的每一個倉都開設一個磨門（又稱入口）。設置磨門是為了便于安裝或更換襯板、隔倉板，裝填或倒出研磨體，以及人員進入磨內檢修。端蓋筒體兩端有端蓋。端蓋是球磨機不可缺少的部件。一種是采用焊接的形式，端蓋和筒體焊接在一塊，這中方法簡單可靠，減少了工藝流程，同時還可以節(jié)約材料，應用比較廣。第二種是先把端蓋鑄造出來，然后進行加工。在筒體上提前開出螺栓空，把加工好的端蓋用螺栓連接在一起。2736M球磨機設計71322支持裝置球磨機的主要支持裝置有兩類，主軸承和滑履軸承?；瑒虞S承有兩大結構一種是球面放在外面的，如圖15；一種球面放在殼體里面的，如圖16。圖15調心球面在殼體外的主軸承1軸承上蓋；2聯(lián)結螺栓；3進水管；4主軸承瓦；5冷卻水管道；6承座；7冷卻水管道；8出水管；9油管；10螺栓；11密封圈；12排油管13圓柱銷圖15所示軸承的軸瓦支撐在軸承面上，并且軸瓦下面有球面，而上面用軸承合金澆筑，這兩個接觸面都要精細加工。當球磨機工作時，可自動調位，同時消除軸瓦局部過負荷的可能性。為了防止軸瓦從軸承座內滑出，可以利用圓柱銷穩(wěn)定在軸承座上面。由于球磨機的工作環(huán)境粉塵很大，要對軸承進行防塵處理，所以要加上防塵裝置。當中空軸回轉時,在環(huán)行槽內充滿了潤滑油則同樣起密封作用。潤滑油會通過小孔均勻地軸承進行潤滑。用過的油，由軸瓦下部接排油管而流入循環(huán)油系統(tǒng)的過濾裝置。圖16球磨機主軸承球面瓦支承在底座上，球面瓦只有120，由于中空軸在球面瓦上接觸面夾角小于90緣故。軸承上蓋以鋼板焊接結構。還有一種情況需要考慮，球磨很有可能會滑出來，所以要有對其固定的裝置。比較這兩種軸承在軸承密封和材料節(jié)省方面，“外球面”優(yōu)點很明顯5，因為軸承兩側的密封圈可以自動調整，減小兩者之間的縫隙。但這種結構的軸承儲油量明顯減少，所以需要另外的油池或油箱，系統(tǒng)比較復雜。這種結構的軸瓦外形比較大，比較重，在機械加工時也比較麻煩。2736M球磨機設計8圖16調心球面在殼體內的主軸承1軸承座；2軸承上蓋；3掛油器；4架板；5掛油刷；6鎢金瓦；7頂塊；8掛油板1323球磨機傳動系統(tǒng)它可以分為中心傳動和邊緣傳動兩種，由大齒輪圈、小齒輪、傳動軸和彈性聯(lián)軸器等組成。邊緣傳動與中心傳動相比，邊緣傳動的球磨機，其大齒輪直徑較大，制造也比較困難，占地面積較大，但是齒輪精度要求低6。中心傳動結構緊湊，占地面積小，總質量也較小些，但是其精度要求高，對材質和熱處理的要求也高，制造價格也高。綜上所述，本課題采用的是邊緣傳動。1324球磨機的出料裝置中心傳動磨機的出料端，有以下三種結構形式。如圖下圖17所示的卸料裝置，中心卸料段。用螺栓把1和2連接在一起，在1和2之間葉板4。物料從1的孔排出后，落到葉片上，會被葉片帶走。當物料被帶到上部時，便由葉板上滑下，經過3滑到中空軸的6內。成品物料會隨著10排出來，在一定程度上，沒有達到破碎標準的物料會被重新送入球磨機的筒體內，再次進行破碎，直到合格后才能被排出。2736M球磨機設計9圖17中心傳動中心卸料裝置1卸料篦子2磨頭3卸料錐4葉板5螺栓6漏斗7接管8控制篩9卸料罩子10孔圖18是一種中心傳動邊緣卸料的裝置。在1和3之間形成一個空間，成品物料會在這個空間里運動，然后從2中排除來。圖18中心傳動邊緣卸料裝置1端蓋2橢圓形孔3卸料篦板邊緣傳動磨機的卸料端（圖19）。邊緣傳動的卸料裝置和中心傳動的卸料裝置有些相似，都是通過葉片被帶走，然后從出料孔排出來的。2736M球磨機設計10圖19邊緣傳動磨機的卸料端1卸料篦子；2磨頭；3葉片；4螺旋葉片；5套筒；6螺旋葉片；7漏斗；8控制篩；9機罩；10通風管道1325磨頭磨頭的球磨機的承重部分，在球磨機作業(yè)的過程中，承受著筒體、物料、研磨體的載荷。對其設計考慮的也是不更換為前提。14球磨機的安裝與試車141球磨機的安裝1411底盤安裝底盤安裝主要是電動機和減速器，這兩部分的是球磨機的傳動部分，要求嚴格。底盤安裝的主要技術要求是一定要水平，安裝好以后要進行檢查，看看是否達到要求，一旦底盤不穩(wěn)，對球磨機運轉有很大的影響。1412球磨機主軸承的安裝主軸承的安裝對球磨機的運轉有著至關重要的作用，按照技術要求，軸承配合之間的間隙要小于01MM。主軸承瓦與中空軸裝配應符合設備文件的規(guī)定，無規(guī)定時，應符合下列規(guī)定接觸面上的接觸點數(shù)，在沒25MM25MM面積內不小于2點；軸承兩側間隙的總和應為軸頸的015020。2736M球磨機設計111413球磨機筒體、端蓋和齒圈的安裝球磨機裝入軸承之前，要先將筒體、端蓋和大齒圈裝配組合起來。裝端蓋時要注意技術要求，端蓋如果裝不好，球磨機在工作的過程中就會出現(xiàn)漏料的顯現(xiàn)，端蓋的安裝關乎著球磨機能否進行正常作業(yè)，端蓋和筒體上有提前加工好的螺栓空，對正好后，裝上墊片，用螺栓緊固連接。對正后將定位銷全部裝入，當位置調整好后，均勻地上緊螺栓。這樣，筒體與端蓋組裝完畢。當大齒圈為兩半拼合時，一般是將球磨機回轉體裝在主軸承上以后再裝大齒圈。1414大齒圈的安裝要求在裝配前將大齒圈與裝配體之間接觸部分的毛刺、油漆清除干凈。齒圈端面與回轉體之間的裝配間隙應小于0015MM。齒圈的拼合間隙應小于01MM。齒圈的徑向跳動不大于025MM。齒圈的端面跳動不大于035MM。1415傳動裝置的安裝傳動軸的軸線與磨礦機軸線的平行度偏差為015/1000。齒輪嚙合接觸斑點，沿齒長不應小于50，要向中部集中。齒圈裝配后不應有漏油的現(xiàn)象。1416襯板和隔板倉的安裝安裝具有方向性的襯板時，應符合設備文件的規(guī)定。襯板在筒體的內部不應構成環(huán)形間隙。固定襯板的螺栓應密封好，不應出現(xiàn)礦漿泄漏的現(xiàn)象。裝隔板倉時，應使篩孔大端朝向出料端。142球磨機的試車球磨機試車前準備工作。主要是檢查電動機及電器、各部螺絲緊固情況；檢查是否有異?，F(xiàn)象或漏油現(xiàn)象。空載試車潤滑部位正常無漏油；球磨機主軸承溫度不超過50；2736M球磨機設計12運轉平穩(wěn)無異常聲音；負荷試車球磨機一切都準備就緒后，就要進行在負載的情況下的試車，按照要求，將球磨機筒體內裝上研磨體和物料，不可裝滿，裝一半為佳，然后啟動球磨機，觀察球磨機是否平穩(wěn)運行，并對傳動部分進行檢查，還要重點觀察下面的幾個方面，主電機電流在允許范圍內波動；溫度在允許溫升以下；各部潤滑正常；主軸承溫度釬60；各部無漏礦、漏水、漏油現(xiàn)象。2736M球磨機設計132球磨機的總體設計21球磨機的工作原理球磨機的主要工作主題就是筒體，在筒體內裝上研磨體，研磨體一般情況下是鋼球，但是鋼球的大小有一定的限制，鋼球太大，對物料的磨碎作業(yè)達不到使用要求，鋼球太小，對物料的磨碎又會產生過細的現(xiàn)象，這樣就會降低球磨機的工作效率。電動機帶動小齒輪轉動，小齒輪和筒體上的大齒輪嚙合在一起，大齒輪會隨小齒輪的轉動而轉動，這樣筒體就會轉動，筒體的轉動，會帶動筒體內部鋼球的轉動，當然筒體的轉速有一定的限制，在一定的范圍內，鋼球隨筒體的轉動被帶動到一定的高度，然后就會被拋下，在此過程中，物料也會被帶到一定的高度，被拋下的鋼球就對物料產生碰撞、擠壓、研磨的作用，使物料破碎，當然物料與物料之間也會產生碰撞，這一過程有利于對物料的破碎7。會提高球磨機的生產效率，但是，在破碎的過程中，鋼球與鋼球之間也會產生碰撞，這樣就會加快鋼球的磨損，這是不利于破碎的。但是在球磨機內部，這種現(xiàn)象是不可避免的。球磨機筒體內的鋼球直徑并不是單一的一種，而是由兩種鋼球進行配合的，這樣可以使物料破碎的更加均勻。此外，筒體內的襯板也會對物料產生破碎的作用。襯板一般是凹凸不平的，物料在下落的過程中會撞擊在這些面上，這也會使物料加快破碎。球磨機就在這中連續(xù)不斷的運行中對物料產生破碎。2736M球磨機設計1422球磨機的主要參數(shù)計算221球磨機的技術條件和工藝技術指標出料粒度是主要的指標，這項指標關乎著球磨機的制造是否合格，易磨性、水分和溫度以及產品質量要求，這些是球磨機作業(yè)的主要工藝指標。物料被磨時的粒度，不但對球磨機的產量有很大的影響，而且對動力的消耗也有很大影響。粒度均勻、入磨粒度小時，球磨機的產量高，能量消耗低。相反的話，球磨機產量低，能量消耗也大。因此，物料粒度的大小，對球磨機的產量有很大影響。當筒體的內徑小于15M時，研磨體受到的沖擊力較小，這時的粒度最好能控制在15MM以下。產品的出料細度，對產品的應用有重要影響。球磨機作業(yè)，使混合的物料有了充分的接觸，并且使物料混合均勻。在水泥生產過程中的粒度過大，會導致物理和化學反應不均勻68?；瘜W反應的速度與物料的接觸面積有很大的關系，這并不意味著物料越細越好，如果物料過細，很有可能出現(xiàn)了過粉磨現(xiàn)象，球磨機的產量會有所降低。大部分的工廠對物料的粒度都有所控制，意在提高球磨機的產量和效率。本課題設計的球磨機是大型球磨機，進料粒度應小于50MM，出料粒度在0815MM之間。粉碎40250MPA的中等硬度的非金屬礦料。222球磨機的臨界轉速當球磨機滾筒的轉速達到某一個數(shù)值的時候，研磨體會產生一定的離心力，當這個離心力等于自身的重力時，可以使研磨體升至脫離角0，所以研磨體會緊緊地貼在滾筒的內壁，隨滾筒的運動而運動，這個轉速被稱為臨界轉速。當研磨體處于極限位置時9，脫離角0，將此值代入研磨體運動基本方程式，可得臨界轉速，由（21）00342NRD式中臨界轉速，R/MIN；0N筒體有效半徑，M；R2736M球磨機設計15球磨機筒體有效直徑,M；0D代入公式（21）003422580/MIN7NRRD這個公式是理論上推導出來的，在球磨機實際工作中，有很多因素對它都產生影響。所以球磨機的實際轉速比較高。223球磨機的理論適宜轉速當研磨體產生最大粉碎功時，這時的筒體轉速成為理論上的適宜轉速。當接近研磨體的脫離角5444時,具有最大降落速度的研磨體對物料產生最大的破碎。將5444代入式COS，可得理論適宜轉速，由902RN（22）0382DN代入公式（22）03219/MIN7NR224轉速比轉速比為理論適宜轉速與臨界轉速之比，由（23）7604230DN一般磨機的實際轉速為臨界轉速的7080。上述結果在此范圍內。225球磨機的實際工作轉速理論適宜轉速是在理想情況下推導出來的，這種情況沒有考慮球磨機中在工作中的其他因素。根據(jù)實際的生產經驗，可以得到以下的公式2736M球磨機設計16當D20M時（24）032GND當18MD20時（25）032GN當18MD（26）03215GND式中球磨機的實際工作轉速，R/MIN；GN球磨機的有效內徑，M；0D球磨機規(guī)格直徑，M代入公式（24）R/MIN0323207185GND226球磨機的功率筒體的轉速決定了球磨機的功率和效率，當轉速在一定的范圍內，球磨機的功率會隨轉速的增加而增大10。但是超過此范圍，球磨機的效率會隨轉速的增加而減小。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（27）075NGCD式中球磨機所需要的功率，；NKW球磨機裝入介質量，；GT系數(shù)，如下表所示；C球磨機的有效內徑，DM2736M球磨機設計17表21球磨機填充率帶入數(shù)據(jù)（27）0750753927360NGCDKW227球磨機的生產能力對球磨機功率有影響的主要有以下幾個方面礦料的種類、細度和硬度；生產工藝；球磨機的性能；研磨體的填充率和級配。下面是由經驗公式推導的計算，由（210QNQ8）式中球磨機的產能，T/H；Q球磨機的功率，KW；0N單位時間的產能，KG/KW；Q流程系數(shù)，開路取10；閉路11515代入公式（28）219T/H10QNQ360可以把考慮到一塊，其值大約為5560。Q2736M球磨機設計1823球磨機回轉部分的設計231筒體的結構設計2311筒體的結構形式一般情況下，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。也會相應地減少加工費用。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。還有一種方法是才用焊接的形式筒體在車間按要求進行分段，然后加工出來焊接接口，同時把全套的焊接設備都運到生產現(xiàn)場，讓有豐富焊接經驗的師傅進行焊接，焊接后還要對焊接產生的應力進行消除。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。選用高錳鋼16MN鋼。2312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。內接型法蘭聯(lián)接對于大中型球磨機的筒體，采用內法蘭連接。這種結構的設計比較合理，同時對材料的利用率也較高。無法蘭聯(lián)接這實際上是焊接連接，方法簡單可靠。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。本課題設計選用的是內接法蘭聯(lián)接。232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。而人孔的作用是使維修人員能方便地觀察到球磨機內部零件的運行狀態(tài)，以及方便及時的更換零部件。磨門的結構類型內提式磨門2736M球磨機設計19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。另一類是分開的，將這兩個部分分開制造，用螺栓連接。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。外蓋式磨門此磨門的通用性比較大，因為它的襯板和筒體的襯板是相同的，所以會減小設計步驟，節(jié)約制造時間。本球磨機選用的是外蓋式磨門。人孔內提式磨門的人孔此種人孔分為兩種，一種是帶加強板，另一種是不帶加強板。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。還要注意人孔與筒體之間的縫隙要按規(guī)定設計。233滾筒的基本要求和規(guī)定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。所以對其材料的性能要求比較高，要具有高強度、高韌性、高耐磨性，同時還要有比較高的抗沖擊性。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。所以采用的一般材料是結構鋼A3，這種材料的性能可以滿足其工作條件的要求。筒體的有效內徑和有效長度，由筒體的有效內徑（28）02PD式中筒體的規(guī)格直徑，M；D筒體的有效直徑，M；0襯板平均厚度，M；一般取0025M；PP代入公式（28）2736M球磨機設計20M027525D027D筒體的有效長度（29）0123L式中筒體的規(guī)定長度，M；L筒體的有效長度，M；0、分別為隔倉板、端蓋襯板、揚料裝置的厚度,M；取123015M。代入公式（29）M0362L0345L筒體卷制與焊接原則對于鋼板的卷制，其技術要求主要是鋼板的圓柱度，以及鋼板之間的焊接性能，鋼板卷制成筒體以后才用焊接的方法將其結合在一起，焊接過后要對其產生的焊接應力進行消除，同時對筒體的圓柱度進行檢驗，不合格的要進行校正。校正時要追尋“矯枉必須過正”的原則12。同時對筒體要進行打磨，以達到所需的品質要求。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。234筒體的計算當筒體運轉時需要對總載荷Q進行計算，包括兩大部分，一部分是筒體自身的重量，另一部分是筒體內的研磨體和礦料的作用產生的力P。MG球磨機筒體的自重產生的力MG（2123456G10）式中筒體的重力，N；1G磨頭的重力，N；22736M球磨機設計21磨尾的重力，N；3G襯板的重力，N；4隔倉板的重力，N；5大齒圈的重力，N6（211）GMGV代入公式（211）223411757803459801GMGVN223422107634325GN24447078101689501GMGVN541MG60GN代入公式（211）5123456192M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的重力及部分的離心力和拋落部分面積的1FPG1CP1F沖擊力等三部分因此,研磨體產生的力是三部分的合力,根據(jù)理論計算，此SP力大約比自身重力G大2,即P102G（212）式中P研磨體和物料的運動產生的力,N代入公式（212）P1023598350N310510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2736M球磨機設計22重量的14。即114G（213）0G式中礦料的重力,N0G代入公式（213）1143598391N0310510當筒體轉動時,筒體所受的總重量為QQ114P（214）MG代入公式（214）Q192114350591N5105106此傳動采用的邊緣傳動，大齒輪所受的圓周力為UP（215）9UBNPNR式中筒體齒輪受圓周力,NUPN球磨機的功率,KW筒體轉速,R/MINN大齒圈的節(jié)圓半徑MBR代入公式（215）N436950901187UP筒體彎矩的計算計算筒體的彎矩時，如下列公式（215）145GQL式中單位長度上受力,Q/NM筒體長度,L代入公式98554145710320168GQL410/NM2736M球磨機設計23235磨頭的結構設計磨頭有兩部分組成，端蓋和中空軸13。磨頭要承受著整個筒體的載荷，是球磨機最薄弱的地方，所以對其設計也有較高的要求，磨頭的質量與性能關系整個球磨機的運轉狀態(tài)，其設計要求也要按照長期使用不更換。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。對于大型球磨機來說，這種結構有很大的缺陷，一方面是由于鑄造技術的原因，容易出現(xiàn)裂紋，并且磨頭承受的載荷比較大，而且接觸面積也較大，采用澆筑的形式，受熱脹冷縮的影響，磨頭內部的組織也不均勻，由于體積較大，會產生較大內應力，這對球磨機來說是很大的安全隱患，但是這種缺陷在澆筑時是看不出來的，只有在機加工到一定程度時才能發(fā)現(xiàn)這種缺陷，一旦出現(xiàn)這種缺陷，磨頭就不能使用了，這樣就造成了材料和時間的浪費，經濟效益不佳；還有一種方法是將端蓋和中空軸分別制造加工，然后用螺栓連接，這樣應力集中的現(xiàn)象就不是太嚴重。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。減少了安裝工序，提高工作效率。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。如果端蓋采用焊接的工藝，對鋼板的性能有一定要求，首先鋼板的厚度不可過大，大約是筒體鋼板的2倍左右，由于焊接會產生誤差，筒體的螺孔會產生錯位，所以在焊接的時候要注意避免這種情況的產生。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。本磨機選用的是鋼板焊接端蓋，中空軸與端蓋止口圓用螺栓連接。236中空軸的結構設計2736M球磨機設計24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(jù)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。本課題選用ZG200。已知D2700MM，則MM,取1100MM。09612D0D中空軸軸頸寬，根據(jù)支座反力R、主軸瓦的許用壓力P和軸瓦包角0B通過計算確定MM（216）0002SINABDPD圖21中空軸的結構及相關尺寸式中，一般多取120，是為了保持主軸瓦有必要25PMA02D的穩(wěn)定性和油膜的形成。取進料中空軸345MM，出料中空軸MM，0B進032B出初定中空軸內徑925MM。2D34CM,中空軸的軸肩直徑,取830MM。1011DR軸根圓角半徑,取R35MM。當90時，1015CM。TZLR由主軸承中心至法蘭端面的距離，取276MM。TLTL法蘭外徑,取1350MM。FDFD法蘭厚度，一般不應小于端蓋法蘭部位的厚度，30MM。FHFH2736M球磨機設計25螺栓孔直徑，由螺栓直徑決定，應使07,30MM。BDBDFHB，則1240MM。24TFBDT螺栓分布圓直徑。F237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。在設計齒輪傳動時，要嚴格按照機械設2736M球磨機設計26計手冊的要求，對大齒輪才用軟齒面設計，對小齒輪采用硬齒面設計，因為小齒輪的轉速比較高，要按照齒面接觸系數(shù)來設計，對大齒輪來說，轉速比較低，要按照齒根接觸系數(shù)設計。這樣可以有效地利用材料，節(jié)省材料，提高經濟效益。此外，在安裝的過程中還要注意裝配精度。因為裝配精度決定了設備的使用性能。所以要想讓球磨機到達理想的運行狀態(tài)，大小齒輪的裝配精度決定了球磨機是否能夠運行平穩(wěn)的關鍵。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。在設備運行了一段時間后還要對齒輪的潤滑狀態(tài)進行檢查，及時更換潤滑油。設計過程如下初始設計參數(shù)N1123R/MIN，N21990R/MIN，P400KW，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H10000小時。選擇材料，大齒輪ZG45B，調制、表面淬火，HB217255；小齒輪35SIMN,調制、表面淬火,HRC4550。按MQ級質量要求，查得大小齒輪的齒面接觸疲勞極限HLIM、齒根彎曲疲勞極限FLIM及基本值FE為（如圖23）2736M球磨機設計27圖23齒輪接觸疲勞強度極限HLIM11180N/MM2HLIM21200N/MM2FLIM1360N/MM2FLIM2370N/MM2FE1700N/MM2FE2720N/MM2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。計算公式以齒面接觸疲勞強度初步確定模數(shù)（217）315FPMSNZYKT小齒輪傳遞的轉矩T1611409549310123PNMN載荷系數(shù)K考慮到齒輪不對稱軸承分布、傳遞功率較大、原動機為電動機等因素，取K14。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)推薦表傳遞功率/KW模數(shù)/MM推薦齒數(shù)3000263000600010206000100002030一般Z117，應盡量使Z1和Z2互為質數(shù)2736M球磨機設計28初步設定小齒輪齒數(shù)為Z123，所以大齒輪齒數(shù)為（218）22113970N取Z2198復合齒形系數(shù)YFS根據(jù)、20N1/MHNAP125/HNFP等條件，查得YFS1395。（如下圖24）381ZV圖24復合齒形系數(shù)齒寬系數(shù)取值20，大齒輪許用彎曲應力，設抗彎強度計算的MFP最小安全系數(shù)SFMIN14，則大齒輪許用彎曲應力簡化計算值為（219）22MIN1/50/470MNSFEP將以上參數(shù)代入式（217）得2736M球磨機設計291331460395551742FSNMPKTYMZ取20中心距為A1283192096MCOSCOS0NZ圓整為標準中心距MA校核齒面接觸疲勞強度計算接觸應力（220）HVATEHKUBDFZ1式中參數(shù)，分度圓上的圓周力（221）15239N0384162DTT使用系數(shù)KA考慮到原動機是電機（均勻平穩(wěn)），工作機是風機（輕微震動），故而查表得KA125齒數(shù)比（222）0271932ZU動載系數(shù)（223）21210UVZKBFKTAV其中（224）SMSNDV/85/106483106根據(jù)齒輪的圓周速度，參考本減速裝置的用途，查表選擇齒輪的精度等級為8GB100951988。并因此查得系數(shù)K167，K200087。將相關的參數(shù)值代入動載系數(shù)的計算式得V1542701859087215396VK2736M球磨機設計30齒向載荷分布系數(shù)查表得13201084132012018323BDBKH徑向載荷分布系數(shù)HK按照查表得22/70/015239/MNBFTA（如下圖25）1HK圖25齒間載荷分配系數(shù)根據(jù)大小齒輪的材料，查得材料彈性系數(shù)（如下圖22/819MNZE6）2736M球磨機設計31圖26材料的彈性系數(shù)接觸強度計算的重合度，首先精確計算當量齒數(shù)（225）185606249COS3311ZV（226）3322ZV求當量齒輪的端面重合度IV按照，分別查出、，（如下圖）1856VZ1542VZ074I071I圖27齒輪端面重合度所以45170IV2736M球磨機設計32按查得縱向重合度（如下圖28）20MNB054圖28縱向重合度將以上個數(shù)值代入式（227）中（227）221/5673/1354217082305989MNMNKUBDFZHVATEH計算安全系數(shù)（228）HXWLVRNTHZSLIM式中，壽命系數(shù)先計算應力循環(huán)次數(shù)（228）92811023105396048KTNN根據(jù)算得的N1、N2值，查得接觸強度的計算壽命系數(shù)為、2NTZ。（如下圖29）802NTZ2736M球磨機設計33圖29接觸強度的計算壽命系數(shù)潤滑油膜影響系數(shù)按照、硬齒面、5級精度，查得LVRZSMV/8。（如下圖210）980LVRZ圖210軟齒面齒輪系數(shù)工作硬化系數(shù)（230）1470321HBSZW2736M球磨機設計34接觸強度計算的尺寸系數(shù)查圖得。（如下圖211）XZ970XZ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（231）154567397048012981LIM21LI1HXWLVRNTHZS查表，選較高可靠度，取，故安全。MINSMINHS校核齒根彎曲疲勞強度齒根彎曲疲勞強度的計算應力為（232）YKBMFFSVANT式中，為了安全考慮，彎曲強度計算的載荷分布系數(shù)，載荷13H分配系數(shù)。1HFK復合齒形系數(shù)YFS根據(jù)、20N1/HNAP125/MHNFP、等條件，查得YFS1395、YFS2398。8651ZV54ZV2彎曲強度計算的重合度按查得。（如下圖）45V702736M球磨機設計35圖212抗彎強度計算重合度將以上數(shù)值代入式（232）得22122211/36/9538/359/57095402MNYMNYKBFFSFFSVANT計算安全系數(shù)（233）FXRRELTLNTEFY上式中壽命系數(shù)，分別根據(jù)、查得NTY810992103、。（如下圖213）9301NTY9402NT2736M球磨機設計36圖213抗彎強度的壽命系數(shù)相對齒根圓角敏感系數(shù)因為和都大于15，查表得出RELTY1SQ2。（如下圖214）1RRELTRELY圖214相對齒根圓的敏感系數(shù)尺寸系數(shù)查表得（如下圖215）XY970X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2736M球磨機設計37（234）175362907011FXRRELTLNTEFYS（235）8422RELTLT查表，選高可靠度，取，故安全。61MINFSMINFS主要幾何尺寸12112210398D3046COS984603210NNTTMNZMZMADBM取140B24024襯板的選型設計241襯板的作用球磨機筒體屬于大型零部件，而且裝上后就考慮不更換的條件，所以必須在筒體內裝上保護筒體的裝置，這就需要襯板的作用，襯板是保護筒體不受磨損的作用，隨著科學技術的發(fā)展，提高球磨機的生產率是當務之急，對襯板的尺寸、結構、材料的改進對提高球磨機的生產率有著