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1、KC021-1CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕 业 设 计 说 明 书题目： K9251干式球磨机总体与回转部设计 二级学院（直属学部）： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师姓名： 职称： 评阅教师姓名： 职称： 年 月摘要 本设计为K9251干式球磨机，为卧式筒型旋转装置，外延齿轮传动，格子型。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。本设计主要是根据给料粒度和出料粒度以及产量确定并计算给料部和出料部的尺寸；根据最大装球量,工作转速以及产量计算出回转部（筒体）的外形尺寸
2、；根据电动机功率以及转速确定传动部的结构排列，包括减速机，小传动齿轮，电机等。再分别对给料部出料部、回转部、传动部之间关键技术协调。进行计算，最终检验校核。关键词：球磨机 筒体 减速机 传动齿轮 联轴器Abstract The design for the K9251 dry ball mill, which is horizontal rotation for the tube-type devices, extension drive and lattice-type .The hollow shaft is made with steel casting, and its lining
3、can be Demolition and replacement. The rotary gear is made by cast parts with hobbling processing. The body inlaid with wear-resistant cylinder liner, which has a good wear resistance .It can be smooth-running and reliable work. The design is based mainly to size of the material ,from feeding part a
4、nd discharging part, to determine and calculate the size of feeding part and discharging part ;According to the ball with the largest volume、speed and production work calculated the gyration part form factor; According to electrical power transmission and speed determine the structure of the feeding
5、 part and discharging part arrangement , including reducer、the small transmission gear、motor and so on .Then harmonizing the key technologies of the feeding part、discharging part and the transmission part. So I do the Calculation、the ultimate test of verification in the end.Keywords：Ball Mill Gyrati
6、on Part Reducer Transmission Gears Coupling目 录摘 要1Abstract2第一章 绪 论5 1.1直径1500毫米系列的球磨机5 1.2机器的结构特性51.3.安装时应注意事项51.4安装技术要求5 1.5试车与调整61.6使用应注意事项 61.7用户须知7第二章 主要设计过程8 2.1生产使用方面8 2.2制造加工方面8 2.3安装运输方面8 第三章磨机主要参数的确定9 3.1磨机规格的确定9 3.2磨机转速的确定10 3.3研磨体的装载量10 3.4磨机功率的计算及电动机选型11 3.5关于磨机电机选型的说明12 3.5.1球磨机的负荷特性12
7、3.5.2对电力拖动的要求12 3.5.3适用于磨机拖动的电动机介绍13 3.6磨机产量复算15第四章 磨机传动系统的总体设计16 4.1传动方案的确定16 4.2减速器的选型16 4.2.1磨机主减速器的选型16 4.2.2辅助传动减速机选型16 4.3联轴器或离合器的选型16 4.3.1减速机的选型17 4.3.2联轴器的选型174.4、边缘传动磨机大小齿轮设计18 4.4.1边缘传动磨机齿轮强度及几何尺寸计算18 4.4.2齿轮材料及技术要求26 4.4.3大齿圈与筒体的联接方式26 4.4.4大小齿轮的润滑27 4.4.5边缘传动磨机大小齿轮的密封问题27 4.4.6小齿轮上键联接选型
8、27 4.4.7小齿轮轴用轴承的选型284.5传动装置的布置原则28第五章 水泥磨的冷却305.1 磨体升温及其危害30 5.2 降温办法305.2.1加强磨内通风305.2.2水泥磨磨内喷水冷却30 5.3 喷水装置31第六章 磨机总体布置的内容32 6.1磨机的中心高度32 6.2传动装置的布置32 6.3磨体跨距32 6.4磨机转向32 6.4磨机转向32结 论33致 谢34参考文献35第一章 绪论 1.1直径1500毫米系列的球磨机 共具有三种规格,八种产品,可供小型水泥厂,耐火材料厂,化肥厂,选矿厂等厂矿,干式或湿式粉磨各种矿石和其他可磨性物料使用. 1.2机器的结构特性传动部分由绕
9、线型异步电动机通过减速机和周边齿轮减速和传动;磨体内部镀有条状高锰钢衬板保护筒体;主轴承采用自位调心球轴承,并设有冷却水道,供干法磨矿时通水冷却轴瓦,主轴承的润滑是利用固定在轴径上的油匀自带油润滑.该系列八种产品为一通用设计,大部分的零部件(如传动齿轮,主轴承等)互相通用. 1.3.安装时应注意事项 1.3.1在机器安装之前应准确地检查基础相对位置尺寸及其质量情况,检查机器部件完好情况。 1.3.2 在安装过程中，要注意人生安全，特别要注意安装衬板时，要防止衬板脱落和筒体偏重而旋转。 1.3.3 主轴承安装时，应将轴承衬上的盛油槽和通水道彻底清洗干净，并清除轴瓦和轴颈处的伤痕和赃物。以保证轴承
10、的良好润滑和冷却（干式磨矿）。 1.3.4干法磨矿时，应接通相应的漏水管冷却轴瓦。 1.3.5 主轴承的油勺，在安装时应注意方向（保证向上提油），轴承上的刮油板，应保证轴颈上的油向下刮为准确，切勿装反。 1.3.6 磨体内衬板安装时应均匀的压紧，如有间隙，特别是沿径向方向向环形间隙应用铁楔楔条，端盖与衬板间的较大间隙应用树脂或水泥等填料堵死，以免损失机件。 1.3.7 端盖与齿轮，筒体法兰接触面，轴承座与其底盘接触面部要加垫片调整。1.4.安装技术要求序号检查项目单位1500X15001500X15001500X1500备注1磨机轴线水平性偏差毫米0.50.512主轴瓦接触角度度90-1209
11、0-12090-1203主轴瓦研点在25X25毫米内点2-32-32-34转动后主轴承端面振摆毫米0.50.50.55大齿轮径向跳动毫米0.50.50.56大齿轮轴向摆动毫米0.50.50.57大小齿轮吻合时测向间隙毫米0.85-1.420.85-1.420.85-1.428大小齿轮面接触率齿高/齿长%40/5040/5040/501.5试车与调整设备应在安装完毕，并经检验合格后，方可进行空负荷试车。在试车时应检查主轴承，大小齿轮，减速机等润滑情况，经小时运转后确认无异常现象时则可进行负荷试车。在负荷试车时，应将定量的磨矿介质（球棒）分次加入磨体后，在加入介质后即应适当的给入被磨物料，以免损伤
12、衬板和发热。满负荷试车经小时连续运转，在此过程中应注意下列事项：1.5.1大小齿轮和减速机部应有异常的噪音。 1.5.2主轴承的温度不应超过60。 1.5.3磨机工作应平稳，无强烈的震动。1.5.4电动机的电流应无异常波动。 1.5.5各连接紧固件和结合面应无松动和漏油漏水（粉）等现象。1.6使用应注意事项1.6.1应注意在主轴承，减速机，传动齿轮的油池内，要经常保持有足够量的润滑油。要防止进入粉尘，矿浆和泥水等赃物，并要定期补加和更换油料。 1.6.2磨机各润滑点应保证良好地润滑，特别是主轴承的润滑，更要严加看管和维护其温度不咬超过60。 1.6.3在筒体与端盖的法兰结合面，磨体的衬板螺钉处
13、要防止漏水或矿粉。 1.6.4要经常注意和检查磨体内部衬板松动和磨损情况，并要定期更换维护，以免磨损筒体和端盖等机件。 1.6.5 磨矿介质（球棒）重量和规格应根据具体情况确定，其重量不应超过规格范围。1.7用户须知1.7.1磨机各有左右两个旋转方向（面对出料口看启机，顺时针旋转为右旋，反之为左旋），如用户需要用左旋时应在订货时提出，并注明“左旋”，否则一律按右旋供货。 1.7.2磨矿介质（球棒）制造厂不提供。 第二章 球磨机设计总论任何设计都是为了改进改进原有产品性能，为了创造新型产品；任何设计是生产过程的第一道工序，而且是重要的一道工序。所以，设计工作是极为重要的工作，是创造社会主义财富的
14、工作。磨机是水泥工厂的主要设备之一，耗电量最大（约占全厂用电量），因此，设计产品的技术经济指标好坏具有十分重要的意义。在磨机总体设计时，必须从下列几个方面来考虑磨机的使用要求和经济指标。 2.1生产使用方面 必须安装可靠。如果机器再好看，若强度，刚度不足，激起便无法安全运转，成为一堆废铁。所以，首先必须满足强度条件和刚度条件，以保证机器长期安全运转；同时主体机器操作简便而灵敏度高；结构合理而生产率高外型尺寸小而美观大方；动力消耗小而成本低廉。 2.2制造加工方面必需简单方便。即机器结构尽可能简单，机加工尽可能少，零件的加工工艺性好，怎样制造工时少；新材料便宜意得，尽量地以焊代铸，以铁代钢，少用
15、有色金属和稀有金属。同时，总体设计时，要着重考虑多用标准化零件代替特殊零件，以减少特殊零件的种类和数量；还应当考虑到机器的装配要求，使装配过程易于实现机械化。 2.3安装运输方面 机器的安装操做简单可靠；结构形式便于现代运输工具的装卸；技术条件严格而不苛求，即经济合理。此外，各部件最好能分别组合，便于分开安装，而每一组部件轻巧而不笨重，借以减轻工人劳动强度。综上所述，磨机的几方面要求往往是互相矛盾的。因此，在初步设计时，要充分地调查研究，反复考虑，比较，才能选择较为合理的方案，广泛征求意见，订出初步设计方案及总体设计的主要数据，尺寸，这便是以后理论设计和舍宫设计的原则依据。 在磨机总体设计时，
16、要有必要的原始数据。这就是：机器的产量（规格）进出料粒度，被磨物体本身的物理化学性质，生产方式等。这些数据，对于磨机总体设计是极为重要的。第三章 磨机主要参数的确定 磨机主要参数包括：规格，转速，研磨体填料率，磨机的需用功率。在机械设计之前，必须把这些参数确定下来。3.1磨机规格的确定磨机的规格用来表示，其中是指磨机筒体内径，是指磨机筒体圆柱部分有效长度，单位都是米。 磨机的规格必须同水泥厂的工艺设计规模相适应，它们之间的关系是局部与全局的关系。磨机的规格取决与它的产量。如前所述，一台磨机的产量除了与它本身的特定状况有关，这与被磨物料的物理化学性质以及生产方式，流程有关。一般来讲，磨机生产能力
17、的确定是一水泥窑的产量为依据并考虑一定的富裕能力而定下来的。在工艺设计上，磨机的年利用率比窑低：当窑利用率为0.90时，磨机的年利用率为0.750.80。磨机的产量确定下来后，可计算磨机规格：Q=N。K=0.157D。L。n(4.5)0.8 K T/H 式中：磨机产量，可由窑的产量推算，K单位功率产量，。粉磨物需用功率，。磨机有效内径，。磨机有效长度，研磨体填充率；n磨机工作转速，。当预计生产率Q后，再选定转速比K，填充率，确定合适的长径比，便可由上式求出D。；将求出的D。圆整成系列（D。=0.9,1.2,1.5,1.8,2.0,2.2,2.4,2.6,3.0,3.2,3.5）。从而磨机L。长
18、度可定出，这样便得到了磨机的规格。 实际上，D。，N。，K等之间互为因果，在计算过程中互相影响牵制，所以往往要互相校准，反复试凑，最后确定。长径比3.56，取m=3.8 转速比n=0.76(规格较小，故n取较大值)填充率：1=0.313, 2=0.28, =0.297;单位功率产量K：K=0.050;将上述有关参数带入公式得，化简得， 圆整后，得磨机规格为 3.2磨机转速的确定 根据公式及有关选用原料确定。即可根据磨机规格，生产方式，研磨介质，粉磨流程，或统计资料来确定实际工作转速。 磨机临界转速n。 磨机有效内径（为衬板平均厚度，如上所述）。将D。代入公式，得本磨机临界转速n。为 磨机理论最
19、适宜转速n 由公式得磨机理论最适宜工作转速n为 磨机实际工作转速 考虑到本磨机规格不大，其直径，得 即无须任何修正。 转速比K 3.3研磨体的装载量 研磨体的填充率的确定 考虑到本磨机开流操作，自然通风，单程粉末等特点，为使研磨体和物料自磨头至磨尾形成一定的料面高差，有利于物料的流量和卸出 平均填充率； 第一二轮填充率为：，。 磨机各仑有效长度的确定 设隔仑板，磨头及磨尾衬板等占据仑长为225毫米，则磨机有效仑长为。同时，令第一仑有效长度与第二仑有效长度之比为1：1.8，则 研磨体装载量的计算 磨机第一仑衬板厚度为：0.050M，第二仑为小波形衬板，其平均厚度约为0.040M，故第一，二仑有效
20、直径分别为 第一仑有效容积： 第一仑有效容积： 磨机有效容积：磨机各仑研磨体装载量分别为 磨机研磨体总装载量G为 3.4 磨机功率的计算及电动机选型 磨机粉磨物料需用功率N。的计算 磨机主电机输出有用功率N的计算 磨机主电机选型 在电动机实际选型时，应有不少与5%的安全裕度。故将电动机主电机输出有用功率N乘以电机备用系数，即得电动机额定功率。 电动机额定功率为 根据中华人民共和国电机产品样本，可选用下列性好电动机： 型号：JR-138-8 额定功率：245KW 转速：735 额定电压：380V 电机重量：2110KG3.5关于磨机电机选型的说明 磨机是由电机拖动的。因此，我们不能只考虑机器本身
21、而不考虑电气。选择电机时，要从下列几方面考虑： 3.5.1 球磨机的负荷特性 磨机工作转速是恒定的，除非工艺上有特殊要求变速以外，一般对磨机主电机不要求调速； 磨机是水泥工厂用电量最大的设备，如前所述，磨机用电约占水泥生产用电的三分之二； 磨机在正常运转时，其负荷基本上是稳定的； 磨机的启动转矩为电动机额定转矩的1.11.5倍 3.5.2 对电力拖动的要求： 电力规格 所选电机额定功率应比磨机实际所需电机功率达1.051.1倍，保证负荷率在90%以上。这样，电机在工作过程中常处于满载状态，充分利用了设备的电力。 电机启动要求 由于磨机主电机容量较大，故对启动电流应加以限制。否则，启动电流过大，
22、势必造成电网电压突然下降，从而使工厂其他设备电机“失压”，甚至会造成停机事故。 提高电动机的功率因素 三相交流电动机的输出功率N为 式中：I，V为电流和电压，为功率因素，为电机效率 提高功率因素的措施，一方面选用合适的电机类型，另一方面也取决于对功率因素的补偿措施。 电源电压 在磨机的电力拖动中，有采用低压电：220V，380V；有采用高压电：3000V，6000V。一般地讲，小型磨机的电动机采用低压电，超过了300KW的大中型磨机的主电机宜用高电压。 3.5.3适用于磨机拖动的电动机介绍 异步电动机 除小型磨机应用鼠笼型电动机拖动以外，中小型磨机大多数均采用三相绕线型异步电动机拖动。绕线型电
23、动机有JR，JRQ，及YR等系列。异步电动机在磨机拖动上的主要有缺点是: 装备简单价格便宜; 有足够的启动转矩,可直接启动磨机;它的启动转矩可通过接入转子绕组的串联电阻来控制 频敏变阻器在电动机起动过程中会自动地使转子电路中的电阻发生改变,以适应改善启动性能的要求.启动时,只要合上电源开关,电动机就在频敏变阻器随转子转速上升而自动减少串在转子电路中的阻力,使电动机转速平稳地上升。 频敏变阻器启动的控制线路图： 启动过程： WD手动合闸的自动开关， C加速接触器， SJ加速时间继电器， ZJ中间继电器， 1BL 电流互感， RJ热继电器， 2BL BP频敏变阻器。 启动电流小。启动电流可控制在额
24、定电流的1.5倍以下，所以应用在电网容量不很大的线路中，不会影响其他设备的正常运行。它唯一的缺点是，异步电动机具有较低的滞后的功率因素。这就限制了它在磨机拖动上的应用。改善功率因素的方法有二种：一种是适用大容量高压静电电容器；另一种是应用进相机，将它与主电机转子绕组相接，借改变电动机的相位来改善因素，使用进相机可使电动机功率因素提高到0.951.0。此外，异步电机的功率因素同电动机额定转速有关，转速愈低，功率因素也愈低，故从河里用电的观点出发，应优先采用高速异步电动机。同步电动机 拖动磨机的同步电动机有两种：普通的低启动转矩同步电动机，TD系列三相同步电动机；大型低速高转矩磨机专用同步电动机T
25、DQ及TZ系列配球磨机用三相同步电动机。电机功率（KW）使用电压（V）同步转速（）启动电流启动转矩额定电流额定转矩TD系列25010003000/600016710005.57.01.01.351675004.56.00.551.0TDQ系列38013006000/30001502506.57.51.751.90感应同步电动机 感应同步电动机具有下列优点： 在启动时比异步电动机，具有启动转矩大，启动电流小的优点； 在运转时比同步电动机，具有功率因素超前的优点,从而解决了水泥厂电网无动补偿问题; 转速恒定缺点是制造复杂,价格昂贵.但是感应同步电动机作为大型磨机的传动原电动机是有发展前途的。磨机主
26、电机选择原则选型时，除考虑上述各种电动机特性外，还应综合考虑下列几个问题： 必须将初次投资与运转费用统筹兼顾； 考虑到水泥厂其他设备的电机类型，即全厂电源网路的功率因素； 确定额定电压时，应考虑到水泥厂所在地区电网变压状况以及电网容量的大小； 确定电机应同磨机机械传动方案统一评定，评定时应考虑到减速机构的机械制造条件。关于大型磨机辅助传动的造型，一般无特殊要求，可选择交流鼠笼型电动机3.6 磨机产量复算 用公式计算 T/H第四章 磨机传动系统的总体设计 机传动系统总体设计的任务是：根据磨机传动的特点和发展，按照有关各种传动形式的分析与比较，因地制宜地确定磨机传动的几个方案，可能的话，还可以进行
27、各项经济技术指标的对比，最后确定一个切实可行的传动方式。传动方式确定后，进行减速器的选型、联轴器的选型并提出必要的设计参数，对边缘传动齿轮付及轴系设计。 4.1传动方案的确定 确定传动方案，首先考虑到磨机规格，一般说来，中小型磨机宜采用带减速箱的边缘传动方式，大中型磨机最好采用中心传动方式。其次，应考虑到工厂企业的实际情况及本地区机械制造水平，不能为之决不求之。第三要考虑综合技术指标，少花钱、多办事。 4.2减速器的选型 4.2.1磨机主减速器的选型主减速器的选型前应由磨机设计者提供下列数据：磨机主电动机功率、减速机高速（即减速机转速）、减速机总传动比、减速机的尖峰负荷能力、减速机延续时间工作
28、率及周围环境温度等。有了这些参数后，便可按机械零件或有关设计手册介绍的方法选型。4.2.2辅助传动减速机选型磨机辅助传动减速器的输出轴端与主减速器的高速轴相联接，以获得极大的传动比。单只辅助传动的减速器的传动比一般要求达到100上下，因此最好选用蜗轮蜗杆减速机，并把它附属在主减速机上。在选型时，磨机设计者应该提供下列数据：辅助传动的需要功率、辅助传动系统的总传动比辅助传动电动机转速。有了这些参数，便可以按机械零件或有关设计手册所介绍的方法选型。4.3联轴器或离合器的选型 连轴器的选型可按机械零件或有关设计手册所介绍的方法选型，即根据计算扭矩（等于传递扭矩乘以工作情况系数K）及转速去选型。已知数
29、据如下：电动机罐轴转速=735 r.p.m;电动机额定功率=245 kw;延续时间工作率B%=100%(连续型)；减速器的尖峰负荷：取额定负荷能力的2倍。4.3.1 减速机的选型传动比的分配合理地分配传动比是减少一次投资的重要环节。对于开式圆柱齿轮，其传动比一般不宜取得太大。尤其对于磨机开式或半开式齿轮，若传动比太大，大齿圆外形尺寸将会很大，会增加制造费用，故=68比较适宜。传动系统的总传动比i为减速器的总传动比减速器载荷情况的分析与确定根据已知条件，减速器延续时间工作率B%=100%,属于连续工作型。同时，磨机正常工作后，其负载基本上是稳定的，即磨机粉磨功率N=210kw,无需折算成当量载荷
30、。其尖峰负荷为N =2N =240kwN可作为选型减速器时确定额定功率参考。 决定减速器型号查阅有关资料，考虑到ZD型渐开线圆拄齿轮减速器，主要适合用于冶金、矿山、水泥、建筑等工作部门。故选型如下：型号：ZD60-8-I;工作类型：连续型；高速轴许用功率：403kw;建议传动比：4.5;高速轴转速：750r.p.m;实际传动比：4.481。ZD型连续型允许尖峰载荷为其承载能力的3.1倍，故完全满足磨机起动及尖峰负荷的需要。这种减速器工作环境温度为-4045，可以正、反两向运转。4.3.2联轴器的选型选用如下： 电动机与减速器高速轴之间弹性圆柱销联轴器。弹性圆柱销联轴器的计算扭矩，可用下列公式计
31、算 kg-Cm （5-3）试中：K联轴器工作情况系数，可查有关手册；电动机输出轴额定扭矩，按=245kw计算即故计算扭矩为（取工作情况系数K=2）查阅有关手册，决定用下列弹性圆柱销联轴器： JB108-60参数为：许用扭矩； 许用转速。 减速器与小齿轮轴之间胶块联轴器小齿轮轴传递扭矩为 kgCm式中：传动效率，取=0.88； n小齿轮轴转速，r.p.m，现计算如下： 将有关参数代入上式，得 kgCm故胶块联轴器传递的计算扭矩为 kgCm =2558 kg-m查阅有关资料，选用下列型号胶块联轴器： TPB2010胶块联轴器的， 。4.4、边缘传动磨机大小齿轮设计 4.4.1边缘传动磨机齿轮强度及
32、几何尺寸计算开式齿轮传动以及灰尘较多，环境不洁净的半开式齿轮传动（如水泥工厂边缘传动磨机，回转窑等设备的齿轮传动），齿轮的磨损往往是个严重问题。但是，对于以磨损为主的磨机齿轮，尚没有一个完善的计算公式，故只能参照闭式齿轮传动计算接触能力。这主要因为半开式齿轮在加载运行后不久，由于承受载荷最大的部分被磨损达到齿面跑合的效果，软齿面齿轮的齿面接触率可以较快地增长，故认为其许用接触应力可比关闭式传动提高1020%（也有认为提高510%），因此，对于低速重载的开式齿轮传动，可按接触强度决定模数，然后校核其弯曲强度是否足够。对于钢制齿轮付，其接触应力校核计算公式为： （5-4）按齿面接触强度的设计计算公式为 （5-5）考虑齿面磨损后的弯曲应力校核公式为 （5-6）按轮齿弯曲强度的摸数设计计算公式为 （5-7）式中：i大小齿轮传动比， ; Z1、Z2小齿轮、大齿轮的齿数； B赤宽，Cm; A中心距，Cm; Kj载荷集中系数，可查有关设计手册； Kd动载系数，查有关设计手册； Km按齿面磨损占齿厚的
