石英砂溢流型球磨機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

目錄1引言12總體方案設(shè)計(jì)12.1總體思路的選擇12.2磨礦機(jī)的主要類(lèi)型12.3溢流型球磨機(jī)的主要組成32.4溢流型球磨機(jī)的工作原理53溢流型球磨機(jī)主要參數(shù)的分析計(jì)算53.1溢流型球磨機(jī)筒體的一般尺寸53.2溢流型球磨機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算53.3溢流型球磨機(jī)內(nèi)球的脫離點(diǎn)軌跡計(jì)算73.4球的落點(diǎn)軌跡的計(jì)算83.5球的循環(huán)次數(shù)的計(jì)算93.6球磨機(jī)中介質(zhì)充填率的計(jì)算93.7溢流型球磨機(jī)中裝球量的計(jì)算113.8溢流型球磨機(jī)功率的計(jì)算113.9溢流型球磨機(jī)生產(chǎn)率的計(jì)算123.10球磨機(jī)工作時(shí)筒體的受力分析133.11筒體的強(qiáng)度計(jì)算144傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算154.1主電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)比的分配154.2傳動(dòng)零部件的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算164.3齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算194.4滾動(dòng)軸承的選擇和壽命驗(yàn)算204.5鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算224.6兩大齒圈處的螺栓的聯(lián)接的選擇22結(jié)論23致 謝23參考文獻(xiàn)24石英砂溢流型球磨機(jī)的設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化08級(jí)3班 鄭明分指導(dǎo)老師 李慧摘要：本文設(shè)計(jì)的是石英砂溢流型球磨機(jī)。該機(jī)主要由筒體部分、給礦部分、排礦部分、軸承部分和傳動(dòng)部分組成。主要完成了石英砂溢流型球磨機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、研磨體參數(shù)分析和筒體強(qiáng)度設(shè)計(jì)校核，并著重對(duì)傳動(dòng)裝置的齒輪軸、聯(lián)軸器、減速器、大齒圈以及工作機(jī)的結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)及選擇，最終完成了零件圖、裝配圖的繪制。關(guān)鍵詞：球磨機(jī)，溢流型，研磨1引言球磨機(jī)是目前選礦廠采用最普通的磨礦機(jī)，其按照排礦方式不同而分為格子型球磨機(jī)和溢流型球磨機(jī)。溢流型球磨機(jī)的工作原理是其隨著筒體的旋轉(zhuǎn)和磨介的運(yùn)動(dòng)，由給礦部分進(jìn)入筒體的礦石等物料經(jīng)由研磨體破碎后逐漸向右方擴(kuò)散，最后礦漿頁(yè)面高過(guò)中空軸頸母線，從右方的中空軸頸溢流而出，因而得名，它也是一種廣泛應(yīng)用的球磨機(jī)，本次設(shè)計(jì)的溢流型球磨機(jī)是專(zhuān)門(mén)為石英砂選礦生產(chǎn)線生產(chǎn)設(shè)計(jì)的。溢流型球磨機(jī)主要由筒體、端蓋、主軸承、中空軸頸、傳動(dòng)齒輪和給礦器等部分組成。該種磨機(jī)由于制造時(shí)，將排擴(kuò)端蓋中空軸頸內(nèi)的出料管末端做成喇叭型，而且通常還在中空軸的根部裝一環(huán)形的檔圈，這樣可以防止由端蓋螺栓孔漏出的礦漿流到軸承內(nèi)。溢流型球磨機(jī)通過(guò)兩端的中空軸支承在主軸承上，兩個(gè)中空軸對(duì)頸中，有一個(gè)可以在主軸承上軸向伸縮，另一個(gè)是固定的。該設(shè)備又在出料管中鑄有螺旋線，螺旋的方向是與磨機(jī)轉(zhuǎn)向相反，從而起到阻止鋼球和礦石塊隨礦漿排出機(jī)外的作用。2總體方案設(shè)計(jì)2.1總體思路的選擇根據(jù)產(chǎn)品粒度的要求，屬于細(xì)磨，所以我首先選定的磨機(jī)為溢流型球磨機(jī)，傳動(dòng)方式為大小齒輪周邊傳動(dòng)，筒體支承方式為靜動(dòng)壓軸承支承，排礦方式為溢流排礦。溢流型球磨機(jī)與格子型球磨機(jī)的構(gòu)造基本相同，其區(qū)別僅在于筒體內(nèi)無(wú)排礦格子。2.2磨礦機(jī)的主要類(lèi)型圓筒式磨機(jī)有四種分類(lèi)方法：(1)按筒體內(nèi)裝入破碎介質(zhì)的種類(lèi)不同可分為：球磨機(jī)：以金屬球作為破碎粉磨介質(zhì)；主要有格子型和溢流型兩種，在開(kāi)路或閉路磨礦流程中對(duì)物料進(jìn)行干磨或濕磨。對(duì)于溢流型球磨機(jī)來(lái)說(shuō)，內(nèi)徑與其筒的長(zhǎng)度一般：L=(1.3-2)D；特點(diǎn)是重載荷、轉(zhuǎn)速低、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。棒磨機(jī)：以金屬棒作為破碎粉磨介質(zhì)；棒與棒間具有“篩分分級(jí)”作用，故棒磨機(jī)具有較強(qiáng)的“選擇性磨碎”特性。礫磨機(jī)：以礫石作為破碎粉磨介質(zhì)；被磨物料嚴(yán)禁鐵質(zhì)金屬混入，有用礦物很軟，多用于化工、陶瓷等工業(yè)。自磨機(jī)：用被磨礦石自身作為破碎粉磨介質(zhì)。也稱(chēng)無(wú)介質(zhì)磨機(jī)，為了防止自磨機(jī)工作時(shí)發(fā)生物料偏析現(xiàn)象，因而筒體的內(nèi)徑較大，筒體長(zhǎng)度較小，兩者的比值不是常數(shù)，是隨著筒體內(nèi)徑的變化而變化。又分為干式自磨機(jī)（一般用D/L=2-4）和濕式自磨機(jī)（一般用D/L3）兩種。(2)按筒體形狀不同可分為：短筒型磨機(jī)：筒體長(zhǎng)度L不大于筒體直徑D，即LD（如圖la），a種磨機(jī)在選礦廠中被廣泛采用。長(zhǎng)筒型磨機(jī)：筒體長(zhǎng)度L=(1.53)D（如圖lb、c）；圓錐型磨機(jī)：筒體長(zhǎng)度L=(0.251)D(如圖ld)，由于該機(jī)充填率低，磨機(jī)利用率不充分，磨礦效率較低，所以目前只有在少數(shù)選礦廠或其他工業(yè)應(yīng)用。管磨機(jī)：筒體長(zhǎng)度L=(2.56)D (如圖le)，對(duì)于開(kāi)路磨礦系統(tǒng)，取L=(3.5.6)D，對(duì)于閉路磨礦系統(tǒng)，取L=(2.53.5)D.因筒體長(zhǎng)，故物料在筒體內(nèi)受磨碎的時(shí)間較長(zhǎng)，可獲得很細(xì)的粒度。筒體內(nèi)分為二、三或四個(gè)不同長(zhǎng)度的倉(cāng)室時(shí)稱(chēng)為多倉(cāng)管磨機(jī)，廣泛地用于水泥工業(yè)中。(3)按排礦方式的特點(diǎn)可分為：溢流排料磨機(jī)：排料是通過(guò)中空軸徑自由溢出（如圖1 a，b，d）；格子排料磨機(jī)：在排料端蓋上設(shè)有格子，產(chǎn)品通過(guò)格子強(qiáng)制而排出(如圖le)；周邊排料磨機(jī)；產(chǎn)品通過(guò)筒體周邊的排料口排出(如圖lc)：目前很少采用。(4)按粉磨作業(yè)特點(diǎn)可分為：濕式磨機(jī)：給礦的同時(shí)加入水，粉磨成一定濃度的礦漿而排出，在閉路系統(tǒng)中與水力分級(jí)設(shè)備組成閉路；干式磨機(jī)：排礦有的用風(fēng)抽出，筒體與風(fēng)力分級(jí)裝置組成閉路：有的用自流排出（如水泥磨）。上述各種分類(lèi)中，主要是第一分類(lèi)，其它分類(lèi)可用來(lái)區(qū)分各方面的不同特點(diǎn)。球磨機(jī)可以處理任何性質(zhì)的礦石，其給礦粒度視選礦廠最后一段破碎機(jī)排礦粒度可能達(dá)到的又是比較經(jīng)濟(jì)的粒度而定，一般小于15mm，給礦越小產(chǎn)量越高。它的產(chǎn)品粒度一般在1.5-0.074mm之間，多用于細(xì)磨，有的也用于粗磨。棒磨機(jī)多用于粗磨，主要用來(lái)獲得粒度為3mm以下的粒狀產(chǎn)品，它的給礦粒度一般為20-25mm左右。礫磨機(jī)磨礦不用金屬粉磨介質(zhì)，可以節(jié)省大量的金屬，因此應(yīng)用越來(lái)越廣。大型自磨機(jī)可直接處理600mm以下的物料，一次磨到有用礦物單位分離的細(xì)度，因此它可同時(shí)完成中、細(xì)碎和粗磨作業(yè)。旋轉(zhuǎn)筒式磨機(jī)的規(guī)格以筒體內(nèi)徑D（不算襯板）筒體長(zhǎng)度L表示，如智能型MQY5067溢流球磨機(jī)，是指筒體內(nèi)徑5030mm，筒體長(zhǎng)度為6700mm 。圖1 旋轉(zhuǎn)圓筒式磨機(jī)類(lèi)型2.3溢流型球磨機(jī)的主要組成1）筒體部筒體部的主要部件，由筒體、法蘭盤(pán)、襯板、螺釘和人孔蓋等構(gòu)成。筒體部是磨機(jī)是由鋼板焊接而成的。為了便于更換襯板和檢查筒體內(nèi)的情況，筒體上留有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)配置的人孔，人孔用蓋子密封，蓋子則用螺釘固定在筒體上。筒體上兩端蓋焊有法蘭盤(pán)，法蘭盤(pán)的止口和端蓋靠合，用銷(xiāo)釘定位，然后用螺栓均勻地?cái)Q緊。襯板用螺栓把合在筒體上，為了防止礦漿磨壞筒殼，襯板在筒體內(nèi)錯(cuò)開(kāi)排列。襯板和筒體之間墊有耐熱耐堿橡膠板，有緩沖鋼球?qū)ν搀w的沖擊和有助于襯板與筒體內(nèi)壁緊密貼合的作用。為了防止料經(jīng)沿螺釘孔流出，在螺帽下面墊有密封圈和錐面墊圈。磨機(jī)內(nèi)襯板除保護(hù)磨機(jī)主件不被磨損外，它還有提升介質(zhì)的作用。2）給礦部給礦部的作用是將被磨物料和分級(jí)返砂迅速給入磨機(jī)中。給礦部是由帶中空軸頸的端蓋、聯(lián)合給料器、扇形襯板和軸頸內(nèi)套等組成。端蓋內(nèi)表面上敷有扇形錳鋼襯板，各襯板之間留有一定間隙頸(約15mm)，以便于安裝和拆卸，襯板用螺釘直接固定在端蓋上。中空軸頸內(nèi)鑲有一個(gè)內(nèi)表面帶有螺旋葉片（也有不帶螺旋葉片的內(nèi)套，主要根據(jù)中空軸頸粗細(xì)而定）的鑄造內(nèi)套，它們中間墊著襯墊，內(nèi)套保護(hù)中空軸頸不受磨損，螺旋葉片隨筒體旋轉(zhuǎn)而把物料送入筒體內(nèi)，為了防止內(nèi)套和筒體相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，用螺釘把它固定在中空軸頸的端部，給礦器則用螺釘固定在內(nèi)套的端面上。3）排礦部排礦部的作用是將已磨好的料漿能及時(shí)排出去，避免過(guò)磨，提高產(chǎn)量。排礦部由帶有中空軸頸的端蓋、格子襯板、中心襯板、楔鐵和軸頸內(nèi)套等零件組成。在端蓋的內(nèi)壁上鑄有放射形的筋條，相當(dāng)于隔板。每?jī)筛顥l之間有格子襯板，并用楔鐵擠壓住。楔鐵則用螺釘穿過(guò)壁上的筋條固緊在端蓋上。在中心部分是利用中心襯板的止口托住所有的格子襯板。在中空軸頸內(nèi)鑲有內(nèi)套。內(nèi)套在排礦格子的一端制成喇叭形葉片，以引導(dǎo)由隔板掬起的礦漿順著葉片流出。4）軸承部軸承部由軸承座、軸承蓋、表面澆鑄巴氏合金的下軸瓦和銷(xiāo)釘?shù)冉M成。軸承座和下軸瓦是球面接觸。下軸瓦做成凸形的球面，而軸承座為凹形球面，便于自動(dòng)調(diào)心，以避免中空軸頸和軸瓦形成局部接觸。為防止軸瓦轉(zhuǎn)位過(guò)大而從軸承座中滑出，在軸承座和軸瓦的球面中央放在一個(gè)圓柱銷(xiāo)釘，銷(xiāo)釘?shù)南虏坷喂痰毓潭ㄓ谳S承座上，上半部則與軸瓦的釘孔保持一定間隙。軸承蓋用螺釘固定在軸瓦上。軸承部采用靜動(dòng)壓軸承，是一種既有靜壓浮生作用又有動(dòng)壓潤(rùn)滑的軸承。在磨機(jī)啟動(dòng)前及停磨時(shí)，向軸承內(nèi)供入高壓油，浮起回轉(zhuǎn)部，此時(shí)靜壓起作用；磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)10分鐘后，停止供高壓油，啟動(dòng)壓作用，稱(chēng)為靜動(dòng)壓軸承。磨機(jī)啟動(dòng)前供入高壓油，將磨機(jī)回轉(zhuǎn)部浮起，約0.10-0.25mm，降低了啟動(dòng)負(fù)荷，減少了對(duì)磨機(jī)傳動(dòng)部的沖擊，也可避免擦傷軸瓦，提高了磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。磨機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，供入高壓油，將軸頸浮起，軸頸在軸瓦中逐漸停轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)了軸承的使用壽命。軸承的作用是支承磨機(jī)回轉(zhuǎn)部，左、右兩個(gè)主軸承結(jié)構(gòu)形式相同，軸承襯與中空軸的包角呈120，摩擦面上鑄有軸承合金，軸承襯與軸承座之間呈鼓形面接觸，當(dāng)磨機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)可以自動(dòng)調(diào)心，每個(gè)主軸承上裝有二個(gè)鉑熱電阻，當(dāng)軸承溫度大于規(guī)定的溫度時(shí)，能自動(dòng)停磨。5）傳動(dòng)部傳動(dòng)部由小齒輪裝置、齒輪罩、大齒輪等部分組成。傳動(dòng)軸承在兩個(gè)雙列調(diào)心滾柱軸承上，齒輪是直齒圓柱齒輪。為了防塵，用防塵罩將齒輪副密封。由于采用低速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，即由電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接帶動(dòng)小齒輪，小齒輪與大齒輪嚙合而使筒體旋轉(zhuǎn)。球磨機(jī)大小齒輪潤(rùn)滑采用自動(dòng)噴射潤(rùn)滑系統(tǒng)。為了維修方便，傳動(dòng)部中可以加入慢速裝置。磨機(jī)檢修及更換襯板時(shí)使用，當(dāng)停機(jī)超過(guò)4小時(shí)以上時(shí)，筒體內(nèi)的物料有可能結(jié)塊，在啟動(dòng)主電機(jī)前應(yīng)用慢速裝置盤(pán)車(chē)，達(dá)到松動(dòng)物料的目的。啟動(dòng)慢速裝置時(shí)，主電機(jī)不能結(jié)合，主電機(jī)工作時(shí)，慢速裝置不得接合，兩者是連鎖關(guān)系。啟動(dòng)慢速裝置前，必須先開(kāi)啟高壓油泵使中空軸頂起，防止擦傷軸瓦。圖2 溢流型球磨機(jī)主視圖2.4溢流型球磨機(jī)的工作原理圖3為磨機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。它有一個(gè)圓形筒體1，筒體兩端有端蓋2，端蓋的軸頸支承在軸承3上，電動(dòng)機(jī)通過(guò)裝在筒體上的齒輪4使磨機(jī)回轉(zhuǎn)。在筒體內(nèi)裝有介質(zhì)（球或棒）和被磨物料。其總裝入量為整個(gè)筒體有效容積的25-45%。當(dāng)筒體回轉(zhuǎn)時(shí)，在摩擦力和離心力的作用下，介質(zhì)被筒體襯板帶動(dòng)提升。當(dāng)提升到某一高度后，由于介質(zhì)本身受重力的作用，產(chǎn)生自由瀉落或拋落，從而對(duì)筒體內(nèi)的物料進(jìn)行沖擊、研磨和碾碎。當(dāng)物料達(dá)到要求后，便從筒體另一端中空軸頸口排出。各種磨礦機(jī)可用于濕磨，也可用于干磨。在濕磨時(shí)，物料隨著水流流出，并且濕磨有很多優(yōu)點(diǎn)，例如生產(chǎn)率高，通常比干磨高30%，產(chǎn)品過(guò)粉碎現(xiàn)象少，因此在我國(guó)幾乎各選礦廠都用濕磨。干磨時(shí)，物料是靠抽風(fēng)或自然排料方式排出多是對(duì)于某些忌水礦物，或因氣候條件不宜用水的場(chǎng)合或干旱缺水地區(qū)，采用干磨作業(yè)較為合適。圖3 球磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖1-進(jìn)料；2-軸承；3-端蓋；4-筒體；5-大齒輪；6-出料3溢流型球磨機(jī)主要參數(shù)的分析計(jì)算3.1溢流型球磨機(jī)筒體的一般尺寸根據(jù)產(chǎn)量設(shè)計(jì)筒體的有效直徑：D=2.1m，則L=(1.53)D，取L=3.6m。3.2溢流型球磨機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算3.2.1球磨機(jī)內(nèi)粉磨介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在磨礦機(jī)中，破碎介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與筒體的轉(zhuǎn)速和破碎介質(zhì)與筒體襯板的摩擦系數(shù)有關(guān)。粉磨介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，是與靠磨機(jī)襯板與粉磨介質(zhì)之間的摩擦力和磨機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力的作用，使他們緊貼著筒體內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)和提升。在旋轉(zhuǎn)和提升的過(guò)程中，往往又因?yàn)楦鞣N條件的影響而產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。按磨機(jī)的不同轉(zhuǎn)速而有不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，破碎介質(zhì)在筒體中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本上有三種：瀉落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和離心式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(1)瀉落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(圖4a)：磨礦機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，全部介質(zhì)順筒體旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)一定的角度，自然形成的各層介質(zhì)基本上按同心圓分布，并沿同心圓軌跡升高，當(dāng)介質(zhì)超過(guò)自然休止角后，則象雪崩似地瀉落下來(lái)，這樣不斷地循環(huán)。在瀉落工作狀態(tài)下，物料主要因破碎介質(zhì)互相滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生壓碎和研磨作用而粉碎。(2)拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（圖4b）：當(dāng)破碎介質(zhì)在高速旋轉(zhuǎn)的筒體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，任何一層介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)軌跡都可以分為兩段：上升時(shí)，介質(zhì)從落回點(diǎn)到脫離點(diǎn)是繞圓形軌跡運(yùn)動(dòng)的，但從脫離點(diǎn)到落回點(diǎn)，則是按拋物線軌跡下落，以后又沿圓形軌跡運(yùn)動(dòng)，反復(fù)循環(huán)。拋落式工作時(shí)，物料主要靠介質(zhì)群落下時(shí)產(chǎn)生的沖擊力而粉碎，同時(shí)也靠部分研磨作用。球磨機(jī)就是采用這種工作狀態(tài)。(3)離心式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（圖4c）：磨礦機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，介質(zhì)也就隨著筒壁上升的越高。超過(guò)一定速度時(shí)，介質(zhì)就在離心力的作用下而不脫離筒壁。在實(shí)際操作中，如遇到這種情況時(shí)，即不發(fā)生磨礦作用。圖4 破碎介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)a-瀉落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài) b-拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài) c-離心式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)當(dāng)球磨機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，由于離心力和摩擦力的作用，球與筒體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。任何一層球的運(yùn)動(dòng)軌跡為以筒體中心為中心，以R為半徑（球所在回轉(zhuǎn)層的半徑）的圓周。當(dāng)球與筒體一起轉(zhuǎn)動(dòng)而被提升到一定高度以后，因球的離心力小于球的向心分力，此時(shí)，球就以初速度（筒體的圓周速度）離開(kāi)筒壁作拋物線運(yùn)動(dòng)，下落后，重又回到圓的軌跡上。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，球在球磨機(jī)內(nèi)即按圓與拋物線的軌跡周而復(fù)始地運(yùn)動(dòng)著。本次設(shè)計(jì)的球磨機(jī)的破碎介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。拋落式運(yùn)動(dòng)工作時(shí)，粉磨介質(zhì)要靠介質(zhì)群落下時(shí)產(chǎn)生的沖擊力而破碎，同時(shí)也靠部分研磨作用。3.2.2溢流型球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速當(dāng)球磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值，使外層球的斷離角a=0，介質(zhì)的離心力等于介質(zhì)本身的重力，在理論上粉磨介質(zhì)將緊貼在筒壁上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)而不會(huì)將落下來(lái)，在此情況下，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速叫做臨界轉(zhuǎn)速。 （1）由于此臨界數(shù)值是在假定條件的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來(lái)的，因此，理論上求得的臨界轉(zhuǎn)速并非實(shí)際的臨界轉(zhuǎn)速。球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速主要取決于粉磨介質(zhì)的裝入量和襯板表面的形狀，實(shí)質(zhì)上是取決于介質(zhì)與介質(zhì)的，介質(zhì)與襯板之間的相對(duì)滑動(dòng)量的大小。所以，球磨機(jī)理論臨界轉(zhuǎn)速只是標(biāo)定磨機(jī)工作轉(zhuǎn)速的一個(gè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。3.2.3溢流型球磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速為了使球磨機(jī)正常進(jìn)行粉磨工作，球磨機(jī)的工作轉(zhuǎn)速必須小于臨界轉(zhuǎn)速。球磨機(jī)一般是按“拋落”狀態(tài)工作。實(shí)現(xiàn)這種工作狀態(tài)的工作轉(zhuǎn)速有很多，但其中一定有最有利的工作轉(zhuǎn)速。球磨機(jī)的最有利的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)該保證球沿拋物線下落時(shí)的高度最大，從而使球在垂直方向獲得最大的動(dòng)能來(lái)粉碎礦石。由此，可確定球磨機(jī)的最有利的工作轉(zhuǎn)速。理論工作轉(zhuǎn)速是從粉磨介質(zhì)能夠產(chǎn)生最大粉碎功的觀點(diǎn)推導(dǎo)出來(lái)的。這個(gè)觀點(diǎn)沒(méi)有考慮到粉磨介質(zhì)在隨筒壁上升的過(guò)程中，部分介質(zhì)的滑動(dòng)和滾動(dòng)的現(xiàn)象。這會(huì)影響介質(zhì)的提升高度，即真正最大的粉磨功。但在實(shí)際生產(chǎn)中，考慮轉(zhuǎn)速不能單純從得到最大粉磨功的觀點(diǎn)出發(fā)，因?yàn)槲锪系姆勰ゼ扔袥_擊破碎，還有研磨作用。所以要從達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的觀點(diǎn)出發(fā)，即要求磨機(jī)的生產(chǎn)能力最高，單位產(chǎn)量功率消耗最小，粉磨介質(zhì)和襯板的磨碎消耗量最小。在確定磨機(jī)實(shí)際工作轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)考慮磨機(jī)的直徑、生產(chǎn)方式、襯板形狀、介質(zhì)種類(lèi)和裝添量、粉磨物料的性質(zhì)、入磨粒度和粉磨粒度等因素的影響。對(duì)于大直徑球磨機(jī)，實(shí)際工作轉(zhuǎn)速較為低些，約低于(0.76-0.88) no；對(duì)于濕式磨機(jī)，由于水的潤(rùn)滑作用，從而降低了介質(zhì)之間、介質(zhì)與襯板之間的摩擦系數(shù)，產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)。因此，在相同條件下，濕式磨機(jī)應(yīng)比干式磨機(jī)的轉(zhuǎn)速略高。帶有凸棱的襯板表面，能減少介質(zhì)的相對(duì)滑動(dòng)量，增加其相對(duì)提升高度，其實(shí)際工作轉(zhuǎn)速應(yīng)比用平滑襯板低些等等。在理論上，球磨機(jī)最有利的工作轉(zhuǎn)速為：n= (76%88%)n0綜合上述因素，取n= 0.76n0，則：n= 0.76n0=0.7629.2=20 r/min （2）3.3溢流型球磨機(jī)內(nèi)球的脫離點(diǎn)軌跡計(jì)算任取一垂直截面，如圖5所示。當(dāng)筒體回轉(zhuǎn)時(shí)，筒體內(nèi)的鋼球在離心力的作用下隨著筒體作圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程式為： X2+ Y2= R2 （3）式中R-筒體內(nèi)半徑，米。當(dāng)球隨著筒體沿圓形軌跡運(yùn)行到A點(diǎn)時(shí)，作用在球上的離心力C等于球重G的徑向分力，而且其切向分力丁被后面的一排球的推力作用所抵消。如球越過(guò)A點(diǎn)則球就以切線方向的速度v離開(kāi)筒壁沿拋物線軌跡下落。故可以得到球的脫離點(diǎn)軌跡： （4）式中n筒體的轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)分；已算得筒體轉(zhuǎn)數(shù)n= 20r/min，則： （5）公式（5）表示筒體內(nèi)各層球由圓運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)入拋物線運(yùn)動(dòng)是，脫離點(diǎn)的軌跡以o1(0，1.125)為圓心，半徑為1.125m的圓的直角坐標(biāo)方程式。由此可知，各球?qū)用撾x點(diǎn)的位置隨筒體轉(zhuǎn)數(shù)的不同而變化。當(dāng)筒體轉(zhuǎn)數(shù)不變，已知球?qū)影霃?，脫離角為一定值。公式（5）為球的脫離點(diǎn)的軌跡方程式。3.4球的落點(diǎn)軌跡的計(jì)算球從A點(diǎn)離開(kāi)筒壁，以初速度v與水平成一角度拋出而沿拋物線軌跡運(yùn)動(dòng)，最后落到筒壁上的B點(diǎn)（圖5）。B點(diǎn)稱(chēng)為落點(diǎn)B稱(chēng)為落角。取A點(diǎn)為XAY坐標(biāo)的原點(diǎn)，則對(duì)該坐標(biāo)可寫(xiě)出球沿拋物線運(yùn)動(dòng)的軌跡方程式為： （6）圖5 球的落點(diǎn)軌跡對(duì)XAY坐標(biāo)，球沿圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡方程式為： （7）落點(diǎn)B的位置就是兩運(yùn)動(dòng)軌跡的交點(diǎn)。將公式(6)和公式(7)聯(lián)立解之，可得B點(diǎn)的坐標(biāo)為： 式中R-筒體半徑，R=1.05m；-斷離角，取當(dāng)處于最有利的工作條件，；則： 落角 由此，從圖4中可以明顯看出：從球的斷離點(diǎn)到它的落點(diǎn)的圓弧長(zhǎng)度，以及與它相適應(yīng)的圓心角等于4。球的斷離角越大，其落角也越大。此角決定了落點(diǎn)B的位置。3.5球的循環(huán)次數(shù)的計(jì)算 球在球磨機(jī)中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間并不等于筒體旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間。球在圓的軌跡上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是： （8）球在拋物線軌跡上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是： （9）球運(yùn)動(dòng)一周的全部時(shí)間是： （10）當(dāng)球磨機(jī)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，球的循環(huán)次數(shù)是：次/轉(zhuǎn) （11）式中t-筒體回轉(zhuǎn)一周的時(shí)間，。 由此可見(jiàn)，球的循環(huán)次數(shù)取決于斷離角。球磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)速不變時(shí)，球的循環(huán)次數(shù)是隨球所在回轉(zhuǎn)層的位置而異。同一層球的循環(huán)次數(shù)，隨轉(zhuǎn)速的改變而變化，轉(zhuǎn)速愈高，a角愈小，因此，在筒體轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)，循環(huán)的次數(shù)也愈小。達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時(shí)a=0，因此，在筒體轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)，求也回轉(zhuǎn)一次。 以上是利用數(shù)學(xué)公式分析的方法來(lái)討論鋼球在筒體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況，因而導(dǎo)出一些用試驗(yàn)方法進(jìn)行觀察時(shí)所不易得到的結(jié)論和參數(shù)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證明，理論和實(shí)際是相似的。其實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況與理論間存在的差異主要是鋼球在筒體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)并不像我們?cè)谕茖?dǎo)數(shù)學(xué)公式時(shí)所假定的那樣，事實(shí)上，各層鋼球之間并非互相靜止，而是有滑動(dòng)現(xiàn)象存在。3.6球磨機(jī)中介質(zhì)充填率的計(jì)算球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中介質(zhì)裝入量及其運(yùn)動(dòng)形態(tài)是直接影響筒體受力的主要因素，介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)又主要受介質(zhì)裝入量和介質(zhì)的形狀、尺寸、配比和磨機(jī)轉(zhuǎn)速、襯板形式、磨機(jī)中物料量及其流變特性等因素制約。通常把介質(zhì)的裝入量用介質(zhì)充填率表示，介質(zhì)充填率是指磨機(jī)靜止時(shí)介質(zhì)所占筒體有效容積百分?jǐn)?shù)，介質(zhì)充填率的多少是磨機(jī)能否很好發(fā)揮效率的主要因素之一。 我們?cè)谘芯壳蛟谇蚰C(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，先要介紹一下介質(zhì)充填率問(wèn)題，充填率的選擇，首先從破碎比及處理能力方面進(jìn)行綜合考慮，一般情況下，小型磨機(jī)采用的充填率較高，而大中型磨機(jī)的充填率較低，但關(guān)鍵是要達(dá)到最佳的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)流量與礦漿的比率，一定是最佳的動(dòng)力學(xué)條件鋼球有一個(gè)相對(duì)大的拋落程度，使得充填料松散和膨脹，使大球和大塊物料落到筒體底部，充分利用鋼球的動(dòng)勢(shì)能，使粗物料迅速被破碎。對(duì)于這種破碎比較大，處理能力要求較高，且轉(zhuǎn)速比、鋼球尺寸的級(jí)配一定的條件下，小的充填率難以滿足要求，更須一個(gè)相對(duì)適中的充填率，另外，從能耗及金屬磨耗兩個(gè)方面考慮，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，磨機(jī)筒體內(nèi)鋼球的分布及本分為外層拋落區(qū)、內(nèi)層瀉落區(qū)及中間惰性區(qū)又叫“死區(qū)”。外層拋落區(qū)的鋼球具有較大的沖擊能，主要起到破碎物料的作用。 內(nèi)層泄落區(qū)的鋼球與鋼球之間的間距小，主要起到粉磨物料的作用；中間惰性的鋼球呈“懸浮”狀態(tài)，對(duì)于物料沒(méi)有作用，因此沒(méi)起到破碎或粉磨物料的作用。過(guò)高的充填率會(huì)使無(wú)磨礦作用的惰性區(qū)增大，并會(huì)帶來(lái)能耗過(guò)大和磨損嚴(yán)重的問(wèn)題；過(guò)低的充填率，雖具有較大的平均磨球提升力，致使外層拋落區(qū)增大，而起到粉磨作用的泄落區(qū)減小，粉磨效果差，排料粒度粗，以格子型球磨機(jī)為例，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算確定充填率。因此關(guān)于球磨機(jī)的介質(zhì)充填率計(jì)算方法如下： 圖5為磨機(jī)靜止時(shí)筒體剖面圖，圖中陰影部分為介質(zhì)所占面積。設(shè)筒體有效截面積為F，陰影部分所占面積為S磨機(jī)有效內(nèi)長(zhǎng)為L(zhǎng)，磨球充填率為： （12）圖5中R為磨機(jī)有效內(nèi)半徑，弦AB對(duì)的圓心角為2a，h為介質(zhì)表面層（弦AB)與筒體中心線的垂直距離。夾角為的OAB扇形面積。等于： （13）圖6 球磨機(jī)靜止時(shí)破碎介質(zhì)充填率式中：按弧度計(jì)。 (弧度) （14）設(shè)弦AB長(zhǎng)等于a，則此得到 （15）又介質(zhì)所占面積： （16）又圓面積，將F值及(16)式代入(12)式得： （17）在實(shí)際生產(chǎn)中測(cè)得裝球高度a=2012mm，襯板厚120mm，（鋼球松散密度為4.5t/m3)即可利用式計(jì)算溢流型球磨機(jī)介質(zhì)充填率為39.855%，取=40%。從現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)驗(yàn)證知=40%是發(fā)揮磨機(jī)最大效能的介質(zhì)充填率。3.7溢流型球磨機(jī)中裝球量的計(jì)算 磨機(jī)內(nèi)裝球量的多少及各種介質(zhì)直徑的配比，對(duì)磨礦效率有著非常重要的影響。裝球量過(guò)少，會(huì)使磨礦效率降低；裝球量過(guò)多，內(nèi)層球運(yùn)動(dòng)時(shí)則會(huì)產(chǎn)生干涉作用，破壞了球的正常拋落運(yùn)動(dòng)，使球在下落時(shí)沖擊能量減少，磨礦效率因此降低。裝球量的多少不僅與筒體的有效容積有關(guān)，而且也與磨機(jī)的轉(zhuǎn)速有直接關(guān)系。一般情況下，在筒體轉(zhuǎn)速一定的前提下，裝球量達(dá)到某一值時(shí)，能獲得最大生產(chǎn)率。磨機(jī)的裝球量可按下式計(jì)算： （18）式中 D-磨機(jī)筒體的有效直徑，m； L-磨機(jī)筒體的有效長(zhǎng)度，m； -粉磨介質(zhì)的充填率； Y-粉磨介質(zhì)的堆密度，此處，鍛造鋼球取4.5 t/m3。3.8溢流型球磨機(jī)功率的計(jì)算 磨礦機(jī)的功率主要消耗于破碎介質(zhì)在圓軌跡上運(yùn)動(dòng)時(shí)，從落回點(diǎn)提升到脫離點(diǎn)，并使其具有一定的運(yùn)動(dòng)速度，即獲得拋出的動(dòng)能，而沿拋物線軌跡下落。這種功率稱(chēng)為有用功率。此外，尚有一小部分功率消耗于克服空心軸頸與軸承之間的摩擦和傳動(dòng)裝置的阻力。輸入電機(jī)的電能主要消耗在三個(gè)方面： (1)電動(dòng)機(jī)本身的損失，約占總電能的5%10%，與電動(dòng)機(jī)本身效率有關(guān)。(2)機(jī)械摩擦損失，即克服傳動(dòng)部件間的摩擦所消耗的功率。它與磨機(jī)軸頸和軸承的構(gòu)造、傳動(dòng)方式及潤(rùn)滑方式等有關(guān)，并與磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)成正比，這部分約占總電能的10%15%。 (3)有用功率，即使粉磨介質(zhì)和物料生產(chǎn)線規(guī)定的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行磨料作用所消耗的功率，其大小與介質(zhì)裝入量和磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)等有關(guān)，約占總電能的75%80%。 目前，確定磨礦機(jī)所需功率的方法有：按每噸產(chǎn)量的單位能耗計(jì)算；按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算；按理論公式計(jì)算；按類(lèi)比計(jì)算；我選擇用理論公式計(jì)算。 球磨機(jī)處于拋落工作狀態(tài)時(shí)，物料在磨礦機(jī)中的磨碎作用主要依靠落下來(lái)的沖擊功能。所以，磨礦機(jī)所消耗的有用功率N，應(yīng)該等于拋落下來(lái)的球載在單位時(shí)間內(nèi) 所作的功，即： 千瓦 （19） 按公式算出的磨礦機(jī)有用功率是偏高的，因?yàn)榍蜉d落下時(shí)產(chǎn)生的沖擊動(dòng)能只有一部分動(dòng)能消耗在擊碎物料上，還有一部分能量傳給磨礦機(jī)筒體的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 利用球的沖擊作用使物料磨碎，僅僅依靠徑向分速度所產(chǎn)生的垂直沖擊力。切線分速度不會(huì)產(chǎn)生沖擊作用，它只能使球沿圓形軌跡移動(dòng)，即切線分速度產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成協(xié)助筒體旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)力矩。所以，按公式計(jì)算的有用功率應(yīng)該減去由切線分速度產(chǎn)生的這部分能量。因此，球磨機(jī)的有用功率應(yīng)該等于： （20）式中填充率=0.40； 筒體轉(zhuǎn)速率，筒體最有利的轉(zhuǎn)速率=(76%88%)，取 =76%； 系數(shù)k值是隨著不同的值和值而變化的，查得當(dāng)=0.40，=0.85時(shí)，k=0.600。則：千瓦 磨礦機(jī)由于克服機(jī)械摩擦而消耗的功率，可以用機(jī)械傳動(dòng)效率來(lái)考慮。對(duì)于中心傳動(dòng)的磨礦機(jī)， =0.920.94；對(duì)于周邊傳動(dòng)的磨礦機(jī)，=0.860.9；中間有減速器時(shí)，應(yīng)選低值，直接傳動(dòng)則選高值。 因?yàn)榍蚰C(jī)是周邊直接傳動(dòng)，故選擇= 0.9。則工作功率為：KW3.9溢流型球磨機(jī)生產(chǎn)率的計(jì)算 在生產(chǎn)中影響球磨機(jī)生產(chǎn)能力的因素很多，變化也很大，因此，目前還很難用理論公式來(lái)計(jì)算它的生產(chǎn)能力?，F(xiàn)在一般都根據(jù)“模擬方法”來(lái)計(jì)算球磨機(jī)的生產(chǎn)能力，即根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的球磨機(jī)在接近最優(yōu)越的工作條件下工作時(shí)的資料，再結(jié)合球磨機(jī)的型式和尺寸、礦石的可磨性、給礦及產(chǎn)品粒度等因素加以校正。 所以設(shè)計(jì)的球磨機(jī)的生產(chǎn)能力的計(jì)算公式為： Q=Vq噸/小時(shí) （21）式中V-設(shè)計(jì)的球磨機(jī)的有效容積，米3， q-按新形成級(jí)別（-0.074毫米）計(jì)算的單位生產(chǎn)能力，噸米3小時(shí)； q值由試驗(yàn)確定，或采用礦石性質(zhì)類(lèi)似、設(shè)備及工作條件相同的生產(chǎn)指標(biāo)。當(dāng)無(wú)試驗(yàn)與生產(chǎn)指標(biāo)時(shí)，則按下列公式計(jì)算： （22）式中q0-生產(chǎn)廠球磨機(jī)按新形成（-0.074毫米）級(jí)別計(jì)算的實(shí)際單位生產(chǎn)能力，噸米3小時(shí)，查得q0=1.2； K1礦石磨礦難易度系數(shù)，系數(shù)可用實(shí)驗(yàn)方法確定。球磨機(jī)研磨設(shè)計(jì)處理的礦石與研磨供比較用的礦石時(shí)，按新形成級(jí)別計(jì)算的生產(chǎn)率之比，就是系數(shù)K1?？刹榈孟禂?shù)Kl=1.O； K2球磨機(jī)型式校正系數(shù)，可查得系數(shù)K2=0.9； K3球磨機(jī)直徑校正系數(shù)，可查得系數(shù)K3=0.86； K4球磨機(jī)給礦粒度和產(chǎn)品粒度系數(shù)，可查得系數(shù)K4=1.5；則： q=1.2 xl.00.90.861.5=1.39 t/(m3h) Q=12.461.39=17.32 t/h滿足任務(wù)書(shū)要求。3.10球磨機(jī)工作時(shí)筒體的受力分析球磨機(jī)在拋落工作狀態(tài)下工作時(shí)，筒體內(nèi)的載荷作用在筒體上的力由主軸承承受。因此，為了計(jì)算主軸承和筒體的強(qiáng)度，首先必須確定作用在筒體上的力。 作用在球磨機(jī)筒體上的力有：筒體（包括襯板和齒輪）的重量Gd，它是通過(guò)筒體中心垂直向下作用；與筒體一起作圓周運(yùn)動(dòng)的破碎介質(zhì)和物料的重量及離心力；作拋物線運(yùn)動(dòng)的破碎介質(zhì)和物料落下后對(duì)筒體的沖擊力；此外還有齒輪傳動(dòng)的圓周力，一般計(jì)算時(shí)可以不考慮。 下面就根據(jù)球磨機(jī)在拋落狀態(tài)下工作時(shí)分析筒體的受力情況。 作圓周運(yùn)動(dòng)的破碎介質(zhì)和物料的重量可以根據(jù)載荷分布確定。在筒體長(zhǎng)度上取單元介質(zhì)層的重量d G1為： （23）所以： （24）式中負(fù)號(hào)表示重力方向向下。球磨機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，G1產(chǎn)生的離心力的水平分力為： （25）作拋物線運(yùn)動(dòng)的載荷，在單位時(shí)間內(nèi)拋出的載荷質(zhì)量為：若載荷作拋物線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間（將及代入公式得），則載荷重量為： （26）作拋物線運(yùn)動(dòng)的載荷，下落時(shí)對(duì)筒壁的沖擊力可以根據(jù)動(dòng)量定理確定。沖擊力的水平分力為：式中Vx載荷在落點(diǎn)的水平速度，；Vdx筒體在載荷落點(diǎn)的水平速度.將dm2、Vx、Vdx代入上式，則得： 沖擊力的垂直分力： 根據(jù)以上分析的結(jié)果可以看出： Px+Cx=0 Py +Cy =G2由此，則知球磨機(jī)在拋落狀態(tài)下工作時(shí)，載荷作用在筒體上的力等于破碎介質(zhì)和物料的重量和，即：G m= G1+G2 = G+0.14G =1.14G式中G為筒體內(nèi)破碎介質(zhì)的重量，G= 16噸，則：噸載荷Gm的作用線偏離筒體中心線的垂距l(xiāng)等于：m式中N球磨機(jī)的有用功率，千瓦；筒體角速度；作用在筒體上的總載荷為： Gz=Gd +Gm=9+18.24=27.24t Gz力的方向可近似地認(rèn)為通過(guò)中心且垂直向下，并沿筒體全長(zhǎng)均勻分布。3.11筒體的強(qiáng)度計(jì)算球磨機(jī)的筒體在外力作用下產(chǎn)生彎曲力矩、轉(zhuǎn)力矩和切力，其中由扭轉(zhuǎn)力矩和切力產(chǎn)生的應(yīng)力和變形很小，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只需計(jì)算最大彎曲應(yīng)力和校核徑向剛度。最大彎曲應(yīng)力為： 式中Mmax最大彎曲力矩； W筒體彎曲斷面模數(shù)；其最大彎曲力為： 式中 L -兩軸承支點(diǎn)間的距離Lk=5300mm。 lj-支點(diǎn)到端蓋的距離； lj=750 mm。則： tmm 筒體上設(shè)有人孔，彎曲斷面模數(shù)為： mm3 （27）計(jì)算筒壁的彎曲應(yīng)力時(shí)，考慮到它的反復(fù)循環(huán)變化的特性，許用應(yīng)力應(yīng)按疲勞極限-1選取。由于人孔及螺栓孔等處有應(yīng)力集中，取安全系數(shù)為3.54.0。許用應(yīng)力按下式計(jì)算： 公斤/厘米2 （28）筒體是大直徑的薄壁圓筒，容易產(chǎn)生徑向變形，故筒體的徑向剛度按下式校核： 故： 所以筒體的徑向剛度合格。4傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1主電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)比的分配4.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇(l)選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型：按工作要求和條件，在室內(nèi)常溫下長(zhǎng)期連續(xù)工作，環(huán)境有灰塵，要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不高，故選用同步電動(dòng)機(jī)，封閉結(jié)構(gòu)。 (2)選擇電動(dòng)機(jī)容量：電動(dòng)機(jī)的工作功率在前面已經(jīng)算出，Nd=167kw。 (3)確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：球磨機(jī)筒體的臨界轉(zhuǎn)速n0 =29.2轉(zhuǎn)分，筒體最有利的工作轉(zhuǎn)速，n=20轉(zhuǎn)分，根據(jù)傳動(dòng)比合理范圍，采用一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)=(320)，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： r/min （29） 所以根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速選用電機(jī)廠生產(chǎn)的型號(hào)為JR137-8的礦山磨機(jī)用交流三相異步電動(dòng)機(jī)。額定功率P0= 210kw，同步轉(zhuǎn)速n0=250r/min。4.1.2傳動(dòng)比的分配 由選定的電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和筒體的轉(zhuǎn)速，可得到傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比： （30）由于采用的是電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接減速器，減速器通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)小齒輪，小齒輪與焊接在筒體的大齒輪嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)工作，所以傳動(dòng)比分配為：減速器i1=3.15；大小齒輪傳動(dòng)比為i2=4。4.2傳動(dòng)零部件的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1減速器的選擇 ZDY、ZLY、ZSY型外嚙合漸開(kāi)線斜齒輪圓柱齒輪減速器，可適用于冶金、礦山、起重運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、輕工等行業(yè)。減速器高速軸轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；減速器齒輪傳動(dòng)圓周速度不大于20m/s；減速器工作環(huán)境溫度為-4045，低于0時(shí)，啟動(dòng)前潤(rùn)滑油應(yīng)先預(yù)熱。根據(jù)傳動(dòng)比分配i1=4選擇一級(jí)減速器，因此選擇ZDY 355 3.15-JB/T 8853-1999，參數(shù)為：低速級(jí)中心距355mm，公稱(chēng)傳動(dòng)比為3.15，第二種裝配形式的單級(jí)減速器。4.2.2筒體齒圈與小齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.2.1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(l)按所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。(2)同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，要求傳動(dòng)準(zhǔn)確，速度低，故選用8級(jí)精度(GB10095-88)。(3)材料選擇。小齒輪材料選用38SiMnMo，整體調(diào)質(zhì)處理，表面淬火，齒面硬度HRC 5055。大齒輪選用ZG310-570，正火處理，齒面硬度156217。(4)選小齒輪齒數(shù)Z1=20，大齒輪齒數(shù)Z2=u2Z1=420=80。4.2.2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)即： (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)試選載荷系數(shù)Kt=1.3。2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩Nmm3) 由表選取齒寬系數(shù)。4) 由表查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=188.9 MPa1/2。5) 由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限liml =600 MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim2=550 MPa。6) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7) 由圖取接觸疲勞壽命系數(shù)KHNI=0.90；KHN2=0.95。8) 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，由公式得MPaMPa (2)計(jì)算1)計(jì)算小齒輪分度圓直徑dlt，代入中較小的值。 （31）2)計(jì)算圓周速度v m/s （32）3)計(jì)算齒寬bmm （33）4)計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù) mm （34）齒高 mm （35） （36）5)計(jì)算載荷系數(shù)K。根據(jù)v=2m/s，8級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù)Kv =1.12；直齒輪，；由表查得使用系數(shù)KA=1；由表用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，=1.4。由=10.67，=1.4查得=1.35；故載荷系數(shù) （37）6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得：mm （38）7)計(jì)算模數(shù)m。 （39）4.2.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： （40）(l)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限； 2)取彎曲疲勞壽命系數(shù)，； 3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4得： MPa MPa4)計(jì)算載荷系數(shù)K。 （41）5)查取齒形系數(shù)。 由表查得 ；。6)查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由表查得 ；。7)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。 大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算 mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的模數(shù)22，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=594.9mm，算出小齒輪齒數(shù)。 大齒輪齒數(shù) （42）這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，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)。4.2.2.4幾何尺寸的計(jì)算1)計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑 2)計(jì)算中心距 mm所以中心距為1485mm。3)計(jì)算齒輪寬度 取B2=594mm，B1=599。4.3齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)初步確定軸的直徑 選取軸的材料為38 SiMnMo，調(diào)制處理。取A0=112，于是得： 由于有鍵槽的影響d= 1.3149.45=194.25mm，取d=195mm。(2)齒輪的受力分析 N N N水平面支反力：由，得： 由，得： 垂直面支反力：由，得： 由，得： 因此水平面彎矩MH為：垂直面彎矩MV為： 合成的總彎矩M為按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面B的強(qiáng)度）。取a=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力為： 所以，故安全。4.4滾動(dòng)軸承的選擇和壽命驗(yàn)算(1) 滾動(dòng)軸承的選擇軸承為雙列徑向球面滾子軸承，型號(hào)為3640號(hào)。查得C0=1460KN，e=0.38，Y=1.8，C=1590KN，額定工作壽命L10h=100000h。(2) 壽命驗(yàn)算設(shè)軸承所受的直反力合力為R1，R2。由軸的校核可知：圖7 齒輪軸載荷分布圖水平方向支反力為： 垂直方向支反力為： N N支反力合力為： 在中等沖擊情況下取，。 取P=P1=107150.7N 由于，故選用的型號(hào)為3640軸承安全可靠，是適用的。4.5鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算與軸端接主電機(jī)的鍵相比較，軸端接慢速裝置的鍵較危險(xiǎn)，所以只對(duì)其校核。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB109679得：鍵45280材料為45鋼，載荷為中等沖擊，靜聯(lián)接。已知：MPa，d=45mm，k=25mm，l=240mm，T1=22690800Nmm 因?yàn)镸Pa，所以安全。4.6兩大齒圈處的螺栓的聯(lián)接的選擇(1)螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用螺栓數(shù)z=8，對(duì)稱(chēng)布置。(2)螺栓受力分析在工作載荷P的作用下，螺栓組聯(lián)接承受以F各力和翻轉(zhuǎn)力矩： 軸向力 N 橫向力 N 翻轉(zhuǎn)力矩 N在軸向力的作用下，各螺栓所受的工作拉力為： N在翻轉(zhuǎn)力矩的作用下 N根據(jù)上面的分析可得，螺栓受到的總的軸向工作拉力為： N在橫向力R的作用下，底板聯(lián)接接合面可能產(chǎn)生滑移，根據(jù)底板接合面不滑移條件，并考慮軸向力的影響，則各螺栓所需要的預(yù)緊力為： 查得聯(lián)接接合面間的摩擦系數(shù)f= 0.15，查得=0.2，則，取可靠性系數(shù)=2，則各螺栓所需要的預(yù)緊力為： N螺栓所受的總拉力Q可按下式求得： N(3)確定螺栓直徑選擇螺栓等級(jí)為4.6級(jí)，所以=240MPa，查得S=2.5，螺栓材料的許用應(yīng)力為：MPa所以螺栓的直徑由下式可得： mm按GB700-88，選用M48的螺栓。結(jié)術(shù)語(yǔ)該論文在研究了球磨機(jī)的問(wèn)題上，分析了溢流型球磨機(jī)的工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了筒體總體尺寸，電動(dòng)機(jī)和減速器型號(hào)的選取，解決了設(shè)計(jì)題目提出的處理量每小時(shí)16t/h的任務(wù)。該設(shè)計(jì)所選各項(xiàng)參數(shù)均能夠滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的，在設(shè)計(jì)得同時(shí)有鍛煉了自己的動(dòng)手能力和理論應(yīng)用于實(shí)踐的能力，使得對(duì)溢流型球磨機(jī)方面的設(shè)計(jì)有了較深的涉足，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因?yàn)槭堑谝淮伟阉鶎W(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)中，所以在設(shè)計(jì)剛開(kāi)始時(shí)，有點(diǎn)擔(dān)心。準(zhǔn)備階段很重要，在圖書(shū)館借了有關(guān)設(shè)計(jì)方面的書(shū)，上網(wǎng)查閱了大量資料，看了大致的內(nèi)容后知道了溢流型球磨機(jī)的工作原理和各部件的作用。于是進(jìn)入了設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，在這期間我經(jīng)常到圖書(shū)館查數(shù)據(jù)和相關(guān)資料。由于本人的知識(shí)有限，在溢流型球磨機(jī)的設(shè)計(jì)還有很多不完善的地方，性能的穩(wěn)定性還很欠缺。我從論文的設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)到了很多寶貴的知識(shí)，相信在不久的將來(lái)這種方案和思路會(huì)真正的運(yùn)用到實(shí)際中。致 謝論文得以完成，首先要感謝李慧老師，因?yàn)檎撐氖窃诶罾蠋煹南ば闹笇?dǎo)下完成的。李老師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。李老師指引我的論文的寫(xiě)作的方向和架構(gòu)，并對(duì)本論文初稿進(jìn)行逐字批閱，指正出其中誤謬之處，使我有了思考的方向，她的循