毕业设计（论文）φ3.0×12m闭路水泥磨（传动部件）设计.doc

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1、1.前 言球磨机作为一种介质运动式粉碎设备，是一种体重、低速、重载、恒转速、有冲击的机械。随着新型干法水泥生产的发展，球磨机在大型化的同时，在节约能源、提高粉磨效率发面也得到了较大的发展。自1893年以来，己在金属矿及非金属矿选矿厂、冶金、建材、化工及电力部门等若干基础行业的物料粉碎中得到广泛的应用。球磨机具有较突出的优点：对物料的适应性强，生产能力大，可满足现代化大工业生产的要求；粉碎比大，可达到300以上，并易于调整粉磨产品的细度；可适应不同情况下的操作，既可干法作业也可湿法作业，还可以把干燥和干法合并一起同时进行；结构简单、坚固、操作可靠、维护球理方便、能长期运转；有很好的密封性，可以负

2、压操作，防止灰尘的飞扬。所以球磨机在工业应用及发展中经历了如此长的时间仍未被淘汰，而且球磨机在今后相当长的时间内仍将是物料粉碎的主要设备，对它的工作理论进行深入研究仍是十分必要的和有价值的。该课题来源于江苏飞鹏集团，在分析现有水泥粉磨系统特点的基础上设计一台高效的水泥磨。本小组由两位成员组成，在指导老师陈杰来的指导下，我们分工协作，共同完成本课题。本人主要进行传动装置的设计，主要解决以下几个问题：1）球磨机应能满足水泥企业生产要求，保证系统的运转率；2）球磨机应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；3）球磨机尽量采用标准件、通用件，以便降低制造成本；4）球磨机各动力部件选用满

3、足电气控制要求；5）如何对水泥磨进行故障诊断。6）需达到产量40t/h，粒度小于25mm。在满足所要求的技术性能的前提下，解决磨机粉磨效率低下，能量利用率低等各种问题，降低水泥的粉磨电耗，提高水泥企业效益，同时也符合国家对水泥产业结构调整的要求，即节能利废。2总体方案的设计2.1 粉磨2.1.1 物料粉磨的意义粉磨是将小块物料粉磨成粉状物料的过程。磨机是目前工业上广泛使用的细磨机械。磨机能粉磨各种硬度的物料。在选矿中被广泛用于细磨各种矿石；在发电厂用来制备煤粉；在建材工业中，水泥厂用来粉磨原料、熟料、煤和其他混合物。归纳起来，粉磨的目的分为：(1) 增加物料的表面积在水泥生产中，保证生料在窑中

4、得到充分的化学反应，使煤粉能够充分完全燃烧，水泥有利于水化，产生较高的强度。为此目的，对水泥生料的细度控制在0.08m方孔筛余为10%以下，水泥细度控制在8%以下，煤粉控制在14%以下（物料经过粉磨后的细度以筛余的百分数表示）。(2)使该值物料混合均匀水泥生产中，生料里的石灰石、粘土和铁粉，水泥中的矿渣、石膏和熟料等经过磨机粉磨后不但能细磨，还能混合均匀，以保证水泥质量。2.1.2 粉磨系统流程按一定粉磨流程配量的主机及辅机组成的系统称作粉磨系统。粉磨系统的选择应该考虑入磨物料的性能、产品种类、产品细度、产量、电耗、投资以及是否便于操作与维护等因素，通过比较选择适当的粉磨系统。粉磨系统主要有开

5、路和闭路（圈流）两种，本课题选用的是闭路系统。2.2 粉磨系统设备选型计算物料出磨后经过分级设备选出成品，合格的细粉为成品，而使粗粒返回磨内再粉磨的流程为圈路流程如图2-1。闭路粉磨系统具有如下优点：（1）提高了粉磨效率。闭路系统能及时选出合格的细粉，避免过粉磨现象，故在产品细度与开路系统相同的情况下，可以提高磨机产量(粉磨水泥时比开路系统约提高15%20%)，降低单位能耗，节约研磨体和衬板的消耗。物料在通过输送与选粉机械过程中流速较快，有散热作用，所以磨内物料温度和产品温度都较开路系统低。（2）产品质量易于控制，细度便于调节。当需要粉磨不同种或不同细度的产品只需调节分级设备或改变循环符合即可

6、。据资料介绍，当水泥细度在3300cm2/g以下时，开路和闭路系统的单位能耗基本相同，但比表面积比上述数值高时，开路系统的电耗就将显著增加。除此，由于闭路粉磨系统产品颗粒均齐，粗颗粒少，适宜磨制生料，有利于熟料的烧成。其缺点是：闭路流程复杂、设备多、投资大、厂房高、操作麻烦、维修工作量大。闭路粉磨主要由一台磨机和一台选粉机及附属设备组成，物料由进料端喂入，经粉磨后送入选粉机，分离出来的细粉即成为成品，粗粉则回到磨内重新粉磨。本设计系统流程相对简单，基建费用少，粉磨效率高。由于开路粉磨电耗高，产量低，故本课题选用的是闭路粉磨流程。根据相关条件和技术参数设计水泥粉磨工艺图2-1图2-1 水泥圈流粉

7、磨流程图(1)球磨机312 m磨机：水泥产量44t/h；有效容积；入磨粒度20mm；磨机转速18.37 r/min；研磨体装载量102.2t；电动机型号YR1250-8/1430，功率1250kw；减速机型号JDX900。(2)提升机 (2-1)式中：提升机提升能力，t/h；K提升机提升物料不均衡系数，K=1.21.3；L选粉机循环负荷率；G磨机产量，t/h；Q实=Q/K,选供料不均匀系数K=1.2； 提升机设计计算：Q=K Q实=1.244=52.8t/h由于输送水泥，查表得=0.75由公式查表：选取HL400型斗式提升机，斗宽为400mm ，斗距为600mm,料斗容积为。输送能力为： (2

8、-2)由于Q=59.152.8t/h，故满足生产需要的输送量。(3)选粉机根据提升机最大提升量推算选粉机喂料量A=60t/h，令料气比I=1.2kg/m3。因此选粉空气量可按下式计算： (2-3) 选粉机型号为O-SepaN1000。最大喂料量为180t/h，水泥产量为36-60t/h，风量，功率50-100kW。(4)辊压机根据磨机产量，辊压机选型为HFCG100-35，处理能力65-80t/h，功率2160kW，入料粒度60mm。(5)袋收尘磨机需要通风量的计算Q=(300400)G (2-4)式中：G-磨机产量,t/hQ=1320017600选气箱脉冲袋收尘:PPCS96-4处理风量，功

9、率5.5-850kW。2.3 球磨机的结构与工作原理 图2-2 312m球磨机总装1进料装置；2主轴承；3筒体；4大齿轮；5出料装置；6传动装置球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机，小传动齿轮，电机，电控）等主要部分组成。中空轴采用铸钢件，内衬可拆换，回转大齿轮采用铸件滚齿加工，筒体内镶有耐磨衬板，具有良好的耐磨性。本机运转平稳，工作可靠。球磨机主机包括筒体，筒体内镶有用耐磨材料制成的衬，有承载筒体并维系其旋转的轴承，还要有驱动部分，如电动机，和传动齿轮，皮带轮，三角带等。当磨机回转时，研磨体在离心力和与筒体内壁的衬板面产生的摩擦力的作用下，贴附在筒体内壁的衬板面上，随筒体一起回转，

10、并被带到一定高度，在重力作用下自由下落，下落时研磨体像抛射体一样，冲击底部的物料把物料击碎。研磨体上升、下落的循环运动是周而复始的。此外，在磨机回转的过程中，研磨体还产生滑动和滚动，因而研磨体、衬板与物料之间发生研磨作用，使物料磨细。由于进料端不断喂入新物料，使进料与出料端物料之间存在着能强制物料流动，并且研磨体下落时冲击物料产生轴向推力迫使物料流动，另磨内气流运动也帮助物料流动。因此，磨机筒体虽然是水平放置，但物料却可以由进料端缓慢流向出料端，完成粉磨作业。本次设计磨机为边缘传动、磨尾卸料、三仓式球磨机。筒体支撑在主轴承上。在一、二仓之间装设双层隔仓板，二、三仓之间装设改进型单层隔仓板。一，

11、二仓内安装阶梯衬板，三仓内安装小波纹衬板。物料由进料装置送入磨内，经过三个仓室粉磨之后，由磨尾出料装置将水泥成品送入出料螺旋，由回转筛将成品筛出。磨机内仓数为3仓，由圈流粉磨方式确定：一仓仓长为全长的25%30%；二仓仓长为全长的25%30%；三仓仓长为全长的45%50%。2.4 磨机传动方式的确定磨机的传动方式有两种：其一为传动轴轴心线与磨机中心线平行，通过该轴上的齿轮带动筒体端盖上的大齿圈进行传动的边缘传动形式，它用于功率10004800kW的磨机；其二为传动轴轴心线与磨机中心线一致的中心传动形式，它多用于功率1000kW的磨机，最大的磨机功率已达800010000kW。它可分为由电动机经

12、减速器减速后驱动磨机和由低速变频同步环形马达直接驱动磨机的两种形式。边缘传动与中心传动的比较如下:a.边缘传动磨机的大齿轮直径比较大，制造困难，占地多，但精度要求较低；中心传动结构紧凑，占地面积小，但制造精度要求较高，对材质和热处理的要求高；b.后者较前者总质量要小些，加工精度高，因此，后者的造价要高些；c.前者较后者的零件分散，供油点多，检查点多，操作及检查不方便，磨损快，寿命短；综上，中心传动较为先进，功率小于2500kW时，两种形式均可采用；若大于2500kW，尽可能选用中心传动方式。从加工制造，机重造价，传动效率和电耗的大小，使用和维修等多方面进行综合分析和对比，结合我国的国情，本课题

13、采用边缘传动。传动方案如图2-3所示：图2-3传动方案1-主电动机；2-主减速器；3-辅助减速器；4-辅助电动机；5-小齿轮；6-大齿轮；7-磨机筒体2.5 磨机支承方式的确定球磨机常用的支承方式有两种：一种是中空轴支承方式；另一种是滑履支承方式。目前在中小型球磨机上普遍采用的是中空轴支承方式，这种方式成本相对较低，能满足中小型磨机的使用要求。近年来国外两端均为滑履支承结构的磨机已经研制成功。滑履轴承的优点如下：a. 支承磨机轮带的滑履可以有两个、三个或四个，因此其结构不仅完全使用于中小型磨机，而且不受规格的限制，还可以在特大型磨机上采用。b. 采用滑履支承结构，可取消大型磨机上易于损坏的磨头

14、，运转比较安全，并可以缩短磨机的长度，减少占地面积。c. 不受中空轴颈的限制，有利于热气流的通过，并减少通风阻力。d. 由于缩小了支承间距，磨机筒体的弯矩和应力相应地减小，筒体厚度也可减薄。但是滑履轴承的结构和维护比较复杂。一旦系统中某个环节出现故障，要求及时发现和修复，否则将影响整个磨机的正常运转，因此，要求装设相应的监测和自控仪表。此外，这种滑履支承的磨机附属设备较多，制造和安装要求严格，维修技术水平要求高。综合以上论述，结合本次设计的球磨机规格（3.0312M），权衡利弊，选定中空轴的支承方式。2.6 磨机通风方式磨机有三种通风方式：a.自然通风b.强力通风c.分仓通风本设计选择自然通风

15、2.7 球磨机主要参数计算2.7.1筒体有效内径 a.平衬板厚度h的确定 磨机的粉磨能力与其筒体的有效内径成正比，衬板过厚等于减小了磨机的有效内径，降低粉磨效率。规格越小的磨机，衬板厚度对其粉磨效率的影响越大。所以，在保证强度和足够磨损量的前提下，衬板厚度越薄对提高粉磨效率越有利。一般可设计成4070mm厚，即：h = 4070mm对大磨取大值，小磨取小值，具体可按表2-1选取。表2-1 衬板厚度推荐表磨机规格直径D(m)衬板厚度(mm)磨机规格直径D(m)衬板厚度(mm)1.835403.23.860651.82.440503.84.565752.43.250604.57590联系本课题，选

16、择衬板的厚度 h = 60mm。b.磨机筒体有效内径的确定筒体的规格直径减去衬板的厚度所得到的实际内径称之为筒体的有效内径，具体计算如下：D0 = D2h (2-5)将D=3.0m，h=60mm 代入得D0=2.88m.2.7.2 筒体厚度 确定筒体厚度是设计管磨机的关键。过去设计3m以下的磨机，其长径比大于3.5的磨设有三个仓。这样细长磨体的薄壁圆筒，一般采用筒支梁计算方法。按这种方法计算，最大弯曲应力产生在跨度中间人孔门或螺栓孔处，实际上也是如此，这种细长磨筒体因跨中人孔门或螺栓孔产生变形裂纹而报废者居多。传统的设计方法中，设筒体全跨度负荷均匀推导出筒体厚度与跨度的关系式: （2-6）式中

17、筒体厚度，mm；L筒体跨度,mm;常数，取（0.00250.003），对小直径以及跨间无人孔门者取小值。代入数据可得： 由于预粉磨设备在现代粉磨系统中广泛应用，喂入管磨机的物料粒度大大地减小，管磨机粗碎仓可缩短或取消。这样一来只需设两仓（中，细碎仓）或一仓，长度缩短。因此在这中情况下，仍按传统方法设计计算，则会带来筒体裂纹，故采用以下公式： （2-7）D球磨机有效直径；根据国内外已运转的大型管磨机筒体厚径比数据，我们确定=0.01比较适合。代入数据可得： ,取 显然，采用这样厚的筒体跨中人孔门或螺栓孔处弯曲应力大约，大大低于一般筒体壁厚的允许弯曲应力，因此磨门孔处不用加厚或加加固板就足够安全，

18、当然磨门孔加工须有足够光洁度，绝对不允许气割，以避免应力集中引起裂纹。2.7.3球磨机的临界转速当磨机筒体的转速达到某一数值时，研磨体产生的离心力等于它本身的重力，因而使研磨体升至脱离角a=0，即研磨体将紧贴附在筒体上，随筒体一起回转而不会降落下来，这个转速就称为临界转速。当研磨体处于极限位置时，脱离角a=0，将此值代入研磨体运动基本方程式，可得临界转速, （2-8）式中：临界转速，r/min；R筒体有效半径，m；磨机筒体有效直径，m。代入公式（2-8）得2.7.4 球磨机的理论适宜转速n使研磨体产生最大粉碎功时的筒体转速称作球磨机的理论适宜转速n。当靠近筒壁的最外层研磨体的脱离角a=5444

19、时,研磨体具有最大的降落高度,对物料产生粉碎功最大。将a=5444代入式cosa，可得理论适宜转速 （2-9） 代入公式（2-9）得 2.7.5转速比球磨机的理论适宜转速与临界转速之比，简称为转速比,由 （2-10）上式说明理论适宜转速为临界转速的76%。一般磨机的实际转速为临界转速的7080%。2.7.6 磨机的实际工作转速磨机理论适宜转速是根据最外层研磨体能够产生最大粉碎功观点推导出来的。这个观点没有考虑到研磨体随筒体内壁上升过程中，部分研磨体有下滑和滚动现象。根据水泥生产中磨机运转的经验及相关统计资料来确定磨机的实际工作转速。下面经验公式是对干法磨机的实际工作转速的确定方法, 当时 （2

20、-11）当 （2-12）当 （2-13）式中： 磨机的实际工作转速，r/min；磨机的有效内径，m； 磨机规格直径，m本设计中为312m球磨机 ，故代入公式（2-11）根据飞鹏集团312m水泥磨的磨体转速均为18.8r/min，说明该转速数据，在经过大量实践应用之后，被证明是该磨机的最佳转速，与理论计算结果吻合。2.7.7 研磨体装载量G查表2-2可得知磨内各仓的研磨体填充率的算术平均值为30%。表2-2不同型式磨机的充填率磨机型式 充填率（%）I仓 仓仓单仓磨2733两仓磨27332530三仓磨263226332327风扫磨2630关于各仓研磨体填充率的分配，目前有两种方案。a.从磨机进料端

21、向出料端。各仓研磨体填充率递减方案。该方案可以人为的形成料位差，以加快料流速度且不易返料，同时可避免过粉磨现象。但由于段仓的填充率较小，故段与段之间不易滚动、堆积紧密，引起较大的偏心力矩。故粉磨效率受到一定的影响。b.从磨机进料端到出料端，各仓研磨体填充率递增方案。磨内研磨体装载量： （2-14）式中： G研磨体装载量，t；磨机有效直径,m；磨机有效长度,m；，填充率，%；研磨体容量，一般取。G= =102.2t2.7.8 磨机的功率影响磨机需用功率的因素很多，如磨机的直径、长度、转速、装载量、填充率、内部装置、粉磨方式以及传动形式等。 （2-15）式中： 磨机需用功率，kW；V 磨机有效容积

22、，； 磨机有效内径，m； G 磨机装球量，t；n 磨机转速，r/min；根据公式（2-15）计算：根据式（2-15）算出来的结果，是指磨机的需要功率，未包括其传递效率，所以不能直接作为电机的选型计算依据。对于电机的选型计算，还必须考虑传动效率系数。为了使式（2-15）能够直接用于磨机的功率计算，将式（2-15）改写为如下的形式： （2-16）式中：N 电机功率，kW；K 电机储备系数，取； 机械传动效率系数，对于中心传动磨机；边缘传动磨机磨机配套电动机功率计算：参考上海明工、江苏鹏飞和飞鹏等公司生产的312M球磨机选型都是YR1250-8/1430，故本设计选取配套电机功率为1250kW，选Y

23、R1250-8电机。2.7.9 磨机的生产能力(1) 磨机小时生产能力的计算影响磨机需用功率的因素很多，主要有以下几个方面：粉磨物料的种类、物理性质和产品细度；生产方法和流程；磨机及主要部件的性能；研磨体的填充率和级配；磨机的操作等。常用磨机生产能力经验计算式为： （2-17）式中： Q磨机生产能力，t/h；V 磨机有效容积，； 磨机有效内径，m； n 磨机转速，r/min；G 磨机装球量，t；K球磨机单位功率单位时间的产量，t/(kW.h)，查表得 满足设计要求(2) 球磨机的年生产能力 (2-18)式中：磨机的年生产能力，t/y；Q磨机台时生产能力，t/h；磨机的年利用率，生料开路磨，生料

24、闭路磨，水泥开路磨,水泥闭路磨。所有系统的年利用率不得低于70%。 3球磨机的传动部分设计3.1磨机电机的选择3.1.1磨机的负载特性a.磨机的工作转速是属于恒定的,故不需调速,其速比大;b.磨机的工作类型属重载,其传动功率从250kW8000kW或更大,是水泥厂用电最大的设备,约占全厂生产用电的2/3;c.磨机在正常工作时负载基本稳定;d.磨机的启动转矩约为正常工作转矩的1.11.5倍。3.1.2用于磨机拖动的几种类型的电机 用于磨机拖动的电机大致有四类：异步电动机、同步电动机、感应同步电动机及低速变频同步环形电动机。A.异步电动机除小型磨机采用鼠笼型电动机外,都采用绕线型, 、系列(中型)

25、及型(大型)异步电动机,异步电动机使用在磨机拖动上的优缺点:优点:a. 装备简单，价格便宜；b.有足够的启动转矩，可以直接启动磨机，其启动转矩可以通过接入转子绕组的串联电阻来控制；c.启动电流小，一般可控制在1.5，为电动机的额定电流，故对电网中其它设备正常运行影响较小；d.启动操作方便。缺点:功率因素较低且滞后。电网存在着大量的无功功率,损耗很大。异步电动机的功率因素与额定转速有关,随转速的增加,其提高。B.同步电动机优点:a. 系统装备简单，布置紧凑，启动平稳，操作方便可靠；b.功率因素超前且功率因素提高，提高用电系统的经济性。缺点:a.设备昂贵，比较大，用铜量较大；b.维护检修复杂，电机

26、安装精度要求高。C.感应同步电动机启动转矩大，启动电流小；运转时是同步电动机，功率因素超前；恒速运转，制造较为复杂，价格昂贵。D.低速变频同步环形马达传动系统简单，可通过变频调速系统实现磨机快速调整，但结构和电器设备复杂昂贵，投资高且安装精度要求高。综合上述四种电机的优缺点，考虑到满足有足够的启动转矩可以直接启动磨机，求得装备简单，经济合理，决定选用异步电动机。综合以上条件，选出主电机：江西电机厂YR1250-8/1430 功率：1250kW 转速：740r/min 电压：10kV图3-1 YR1250-8/1430电机结构简图3.2主减速器的选型根据主电机，选择边缘传动磨机减速器，确定主减速

27、器型号为：JDX900（硬齿面），输入转速为740r/min。速比i为输入转速与输出转速之比。根据鹏飞集团球磨机工作参数查得：速比i=7.1。图3-2 JDX900装备型式及外型图根据主减速器的规格确定稀油站型号：GYXZ-40A。（1）低压系统流量：40L/min供油压力：0.4Mpa泵型号：CB-B63供油温度：403电机：Y112M-6 B35 2.2kW（2）高压系统泵型号：2.5MCY14-1B流量：2.5L/min供油压力：32MPa电机：Y112M-6 2.2kW（3）其它性能油箱容积：1过滤精度：0.08mm过滤面积：0.19冷却面积：5冷却水耗量：3.6加热器功率：3kW3工

28、作介质：N220-N320图3-3 减速器与稀油站连接3.3辅助设备的选型磨机在主传动中，再接一段减速传动机构，单独以小功率的电动机驱动磨机，使其能以极低的0.1-0.3r/min或以磨机工作转速的2%的速度回转。这段减速传动装置，就是磨机的辅助传动装置。辅助传动的作用：使磨体能准确地停在所要求的任何位置上；使磨机慢速转动；保护磨体减小停磨后的变形；作为预启动之用。辅助电动机的选择：辅助传动电机功率N（kW）可按下式计算： N=KN (3-1) 式中：N主电机功率，kW； n辅助电机传动时，磨机的转速，r/min n 主电机传动时，磨机的转速，r/min； K系数，按统计一般取1.62。 N=

29、 （1.62）1250=14.3717.98kW参考3.012M水泥磨传动配置， 选择辅助电机型号：YEJ200L2-6额定功率：22kW满载转速：970r/min 辅助减速器型号：ZSY250-I 速比：i=100输入转速：970r/min3.4 联轴器的选型3.4.1主电机与减速器之间的联轴器 工作条件:载荷大、冲击、需正反转、电机与减速器之间速度较高,故选用弹性柱销联轴器。根据转矩计算公式: (3-2)式中 驱动功率，；工作转速，。将上述数据代入公式,可计算得:查表,满足扭矩要求的联轴器型号为HL12。3.4.2减速机与连接轴之间的联轴器工作条件:振动不大,低速轴转动查表,满足扭矩要求的

30、联轴器型号为HL14。3.5大小齿轮的设计3.5.1边缘传动用大小齿轮的材料边缘传动磨机上大齿圈的材料，以前多用40、45和50号钢居多。由于磨机的大型化和材料工业的发展，现在有向合金钢方向发展的趋势，这是因为磨机大型化以后，对齿轮的精度要求亦越来越高。采用合金钢虽然初始投资大一些，单寿命却可以大大提高，综合起来是经济的。以前，一般大齿圈都是采用正火处理，小齿轮采用调质处理。可近来，大齿圈采用调质处理，小齿轮采用淬火处理的愈来愈多，并且取得了良好的效果。我国近年来也出现了作为磨机大小齿轮材料比较号的钢种，主要有35SiMn、42SiMn，50SiMn钢等。这些硅锰钢的特点是经过正火处理后，铁素

31、体析出，硅和锰元素能强化铁素体，因而耐磨损能力比较强，表面强度比较高。同时，它们比碳钢还贵不了多少。大齿圈的材料及其热处理方法确定后，就可以据此来选择合适的小齿轮材料及其热处理方法。一般的方法是控制硬度差，即小齿轮的表面硬度为HB1=HB2+(3050) 式中 HB1小齿轮的硬度；HB2大齿圈的硬度。实践证明，控制一定的硬度差可以收到以下效果：A)齿轮的承载能力；B)齿轮的传动效率；C)齿轮耐磨损和抗胶合的能力；D)使大小齿轮的寿命同时得到提高。因此，根据江旭昌主编的管磨机第701页，确定大小齿轮的材料及其热处理。 表3-1 大小齿轮的材料及其热处理齿轮项目 大齿圈的钢种及其相应配对小齿轮钢种

32、大齿圈材料 ZG50SiMn热处理 正火 调质硬度HB 217255 217269小齿轮材料 40Cr热处理 调质 表面淬火硬度HB 241286 HRC 48553.5.2 大齿圈直径的确定大齿圈不宜设计的过大，因为如果大齿圈的直径很大，甚至达到磨机规格直径的两倍，则不仅使大齿圈的重量成倍增加，造价昂贵，给制造、运输和安装等带来很大困难，而且还会使占地面积增大。所以，在条件许可的情况下，大齿圈的直径越小越好。大齿圈的直径可以由下式确定: d=(1.151.8)D (3-3)式中 d大齿圈的分度圆直径，mm；D磨机筒体的规格直径，mm。将D=3000mm代入，得d=34505400mm。大齿圈

33、直径确定以后，承载能力就与小齿轮的直径有关，小齿轮直径越大，既速比越小，所能传递的动力就越高。3.5.3 齿形的确定磨机的齿轮传动属于开式传动，这就决定了磨机大小齿轮的破坏和失效的主要原因是磨损和胶合。许多磨机上的大小齿轮都是因为轮齿薄无法再用而报废。在我国磨机上的大小齿轮以前都是采用直齿，前几年投产的冀东水泥厂在煤磨上采用了斜齿。在国际上，近几年由于磨机的大型化，为了提高齿轮的性能，斜齿应用越来越广。但由于它制造比较复杂，对安装要求比较高，因此在大型磨机上应用也远远不及直齿那样广泛。根据目前的国情，参考飞鹏集团3.012M水泥磨，本课题采用标准直齿。3.5.4 模数的确定模数对齿轮的加工、运

34、转、使用寿命、金属消耗和成本等都有影响。我采用的是小模数，这是因为在满足强度要求的前提下，采用较小模数的齿轮具有以下优点:a.当齿轮直径相同时，模数越小，大小齿轮的齿数和越大，则磨损越小，胶合的危险性就越小；b.模数小，噪音小，振动小，动载荷也小；c.模数越小加工精度越易于保证，摩擦损失也越小，则传动效率越高；d.加工容易，成本降低；大齿圈的重量主要集中在轮缘上，约占60%-70%。但轮缘厚度与模数有关，即模数小轮缘薄，于是大齿圈的重量也就减轻了，可以节省金属。所以，采用小模数是合理的。但是，采用小模数并不是任意的小，而是在保证强度的条件下，尽量采用较小的模数。表3-2 专家推荐三种模数 磨机

35、筒体直径(m) 模数(mm) 1.82.2 20.32 2.42.8 25.40 3.06.0 30.00根据表3-2，本课题模数选取30.00mm。3.5.5齿轮强度校核以下校核公式参考江旭昌管磨机a)按齿面接触疲劳强度设计 (3-4)式中 小齿轮分度圆直径，mm；节点区域系数；材料系数，单位为；重合度系数，一般可取=0.850.92；许用接触疲劳应力，单位为Mpa；齿宽系数，其= =0.7；K载荷系数；小齿轮的转矩；u齿数比； 小齿轮转矩：= =选取u=i=7.1，选取材料接触疲劳极限应力为，选取材料弯曲疲劳极限应力为，应力循环次数： =60104.23（1030024） =式中: 齿轮转

36、速，单位为r/min；a齿轮每转一转轮齿同侧齿面啮合次数；t齿轮传动的总工作时间，单位为h。接触疲劳寿命系数为,弯曲疲劳寿命系数为，接触疲劳安全系数为弯曲疲劳安全系数为试验齿轮的应力修正系数为试取许用接触应力和许用弯曲应力：代入（3-4）得：选取， 保证： 经圆整取满足条件b)校核齿根弯曲疲劳强度外齿轮的复合齿形系数为，重合度系数故满足要求。3.5.6大小齿轮速比的确定传动装置的设计是在磨机传动功率和磨体转速以定的条件下进行的。在同条件下，转速越高的电动机，其造价就越低。本设计选择型号：YR1250-8/1430，传动装置的总速比： (3-5)电动机的转速，r/min；磨机的转速，r/min。

37、 对于大小齿轮传动系统，这个总速比就是大小齿轮的总速比，因选择了速比=7.1的减速器，则总速比可用下式表示，即： (3-6)则 = 式中：-减速器的速比；-大小齿轮的速比。3.5.7齿数的确定模数确定，可以计算大齿圈的齿数： (3-7) 如果算出来的结果是奇数，那么就要根据实际情况上下调整，将大齿圈的齿数取为偶数。因为大齿圈由于安装、制造、运输和维修等需要必须至少制成两半，齿数取为偶数即可对开，使加工容易，精度提高，但对整体大齿圈则关系不大。将d2=4500mm，m=30mm代入得，z2=150mm。大齿圈的齿数确定之后，速比也是已知的，那么小齿轮的齿数就可以按下式确定： (3-8)将z2=1

38、50mm，iz=4.26代入得，z1=35.21，取z1=36。使其与大齿轮的齿数互质，主要目的是使轮齿啮合，保证磨损均匀和运行平稳。小齿轮最小分度圆直径的校核 (3-9)式中：-小齿轮分度圆的直径，mm； m-大小齿轮的模数，mm； d-小齿轮的轴孔直径，mm； t-由d决定的小齿轮轴孔上的键槽深度，mm。 结果满足条件，说明齿数确定合适。3.5.8齿轮各部分几何尺寸的计算以下计算公式参考江旭昌管磨机。 分度圆直径: 齿顶高： 齿根高： 全齿高： 齿顶圆： 齿根圆： 中心距： 齿宽系数: ，本课题取0.7 则: 3.5.9齿圈与磨体的联接大齿圈与磨体的联接形式基本上可以分为两类七种，具体见下

39、表：表3-3大齿圈与磨体联接的种类 联 接 类 别 联 接 种 别 双键联接 铆钉外露式 铆钉内函式 无铆钉式 螺栓联接 单排轴向双联式 单排轴向三联式 双排轴向分联式 双排径向式上面的三种双键联接方式，结构稍有异同，但它们有共同的缺点：a.大齿圈的重量一般都比其它类的联接型式要重；b.它们是以拧紧大齿圈对口把合螺栓而使其紧箍住磨体。这样，当磨头端盖受热膨胀时，大齿圈中就会产生很大的应力，其对口把合螺栓也随之产生一个很大的附加应力。因此，大齿圈对口的把合螺栓极易发生故障，甚至常常折断。如果在大型磨机上，必然会对生产造成一定威胁。所以不选择这种联接方式。螺栓联接类的各种型式中，单排轴向双联式的螺

40、栓联接是目前用的最多的一种，因为它最简单，所以选择这种联接方式。3.5.10大齿圈的结构设计A.大齿圈的截面形状大齿圈的截面形状主要有以下四种：a)字形截面形状b)工字形截面形状c)T字形截面形状d)形截面形状第一种和第四种结构的截面形状都是双辐板结构，第二种和第三种结构的截面形状都是单辐板结构。一二两种截面形状的结构的缺点是：大齿圈的重量太大，与磨体联接时有需要一个特殊的加工面，从大齿圈的断面刚度来说不需要这么大，所以不选，参照海建集团的大齿圈的截面形状，本课题采用T字形截面形状。B.大齿圈的端面形状大齿圈的端面形状主要有两种：一种是法兰带豁口的结构，目的是用来消除热变形的应力；一种是法兰不带豁口的整体式结构，其优点是能够防止齿圈变形、增大齿圈刚度、减少加工量和方便于加工。因为目前应力这个问题已经解决，所以选择第二种端面形状。C.大齿圈的对口连接结构大齿圈从使用角度要求有良好的整体性，而从铸造、运输和安装的方面要求又必须是分瓣的。这就是说，大齿圈