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摘 要 ：球磨機(jī)是物料被破碎之后，再進(jìn)行粉碎的關(guān)鍵設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于水泥，硅酸鹽制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)，對(duì)各種礦石和其它可磨性物料進(jìn)行干式或濕式粉磨。本次設(shè)計(jì)就是圍繞其基本結(jié)構(gòu)及加工原理進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)的。
Picked to : ball mill is used to be broken after another smash key equipment. It is widely used in cement, silicate products, new building materials, fire-proof material, fertilizer, black pottery, glass and metal processing and production industry, of ores and other materials may be difficult for dry - or wet sexual Fenmo. The current design is centered on the basic structure and principles for the selection and design process.
關(guān)鍵詞：筒體，軸承，軸承座，球磨機(jī)變頻改造，傳動(dòng)裝置和粉磨裝置
Keyword : receiver, bearings, bearings Block, ball mill frequency conversion transformation, transmission device and fenmo devices。
第一章 球磨機(jī)簡(jiǎn)介
1. 1球磨機(jī)的現(xiàn)狀
在硅酸鹽工業(yè)中，數(shù)量很大的固體原料，燃料和半成品等需要經(jīng)過(guò)各種不同程度的粉碎，使其塊度達(dá)到各種工序所要求的大小，以便操作加工。因處理物料尺寸大小的不同，可將粉碎分為破碎和粉磨兩個(gè)過(guò)程。將大塊物料碎裂成小塊的過(guò)程稱為破碎，將小塊物料 碎裂成粉末的過(guò)程稱為細(xì)磨。而在粉碎的過(guò)程中，以擠壓方式粉碎顆粒的又以球磨機(jī)為主。隨著硅酸鹽工業(yè)的快速發(fā)展，大型的粉磨機(jī)器設(shè)備發(fā)揮起了越來(lái)越重要的作用，為了滿足硅酸鹽市場(chǎng)的各種需求，各種型號(hào)的球磨機(jī)也都逐漸的占據(jù)了時(shí)常極其重要的地位。雖然結(jié)構(gòu)比其他機(jī)械設(shè)備有些簡(jiǎn)單，但由于工作的環(huán)境不同，每個(gè)公司所要加工的對(duì)象以及所采用的介質(zhì)不同，所以對(duì)球磨機(jī)的要求就愈來(lái)愈高。
1.2. 球磨機(jī)的工作原理及類型
球磨機(jī)的主要工作部件就是筒體，內(nèi)裝有各種粉磨介質(zhì)。依靠體回轉(zhuǎn)時(shí)介質(zhì)的沖擊和磨削等作用使物料粉碎，在球磨機(jī)粉磨配合料時(shí)，還兼起混合作用。機(jī)身（筒體）為一個(gè)水平放置的回轉(zhuǎn)筒體，筒體兩端靠?jī)蓚€(gè)端蓋封閉和固定，兩個(gè)端蓋分別靠?jī)蓚€(gè)固定在水泥澆注的支座上的軸承所夾緊。依靠一個(gè)固定在筒體上的齒輪在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下做慢速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
1.2.1其加工原理是，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，筒體開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，由于筒壁的摩擦力的作用下，筒里的介質(zhì)隨著筒體一起做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到一定高度時(shí)，由于介質(zhì)本身自重，介質(zhì)開(kāi)始自由瀉落或拋落沖擊筒底的物料，同時(shí)在筒體回轉(zhuǎn)時(shí)，介質(zhì)還有自己的滾動(dòng)和滑動(dòng)，使物料在介質(zhì)中受到了沖壓和磨削作用，從而達(dá)到將物料磨削成小顆粒的目的。由于進(jìn)料口不斷的加料，進(jìn)料端和出料端之間存在料位差，并且介質(zhì)下落時(shí)，沖擊物料所造成的軸向壓力，因此，磨料機(jī)的機(jī)身雖然是水平放置，但物料卻由進(jìn)料端緩慢流向出料端，完成粉磨作業(yè)。
1.2.2球磨機(jī)的類型有很多種，在這里大體說(shuō)一下按筒體類型分為短磨機(jī)，中長(zhǎng)磨機(jī)和長(zhǎng)磨機(jī)，按筒內(nèi)按倉(cāng)室數(shù)目可以分為但倉(cāng)室和多倉(cāng)室，按筒體形狀可以分為圓筒型球磨機(jī)和圓錐型球磨機(jī)，按筒體數(shù)目可以分為單筒球磨機(jī)和多筒球磨機(jī)兩種。按卸料方式來(lái)看可以分為尾卸式球磨機(jī)和中卸式球磨機(jī)，按筒體支撐方式可以分為中空軸支撐式磨機(jī)和托輪式磨機(jī)，按傳動(dòng)方式可以分為中心傳動(dòng)式球磨機(jī)，邊緣式傳動(dòng)磨機(jī)，行星式磨機(jī)和無(wú)齒輪傳動(dòng)式磨機(jī)。按操作方式來(lái)分可以分為間隙式操作和連續(xù)式操作磨機(jī)。按生產(chǎn)方式可以分為干式磨機(jī)和濕式磨機(jī)。球磨機(jī)不僅在硅酸鹽工業(yè)中大量應(yīng)用，而器在冶金，選礦，電力，化工，煤炭等工業(yè)總也普遍應(yīng)用。
1. 3球磨機(jī)發(fā)展趨勢(shì)之變頻改造
長(zhǎng)期以來(lái)，墻、地、磚、及化工工廠普遍采用球磨機(jī)研磨陶瓷原料，它一般采用簡(jiǎn)單的工頻控制，易造成物料的過(guò)度研磨，所需研磨周期較長(zhǎng)，研磨效率較低，單位產(chǎn)品功耗較大，啟動(dòng)電流大，對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊很大，機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)維護(hù)量也大，而且電的損耗量相當(dāng)驚人，這必然會(huì)給生產(chǎn)廠家?guī)?lái)很多不必要的麻煩和嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，所以隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，直接工控球磨機(jī)的弊病已暴露無(wú)遺，并嚴(yán)重地阻礙了各工業(yè)企業(yè)快速發(fā)展。這就促使人們?nèi)パ兄茊?dòng)平滑、研磨效率較高、產(chǎn)量大、能耗低的球磨機(jī)——變頻控制球磨機(jī)。
2.主要構(gòu)造
陶瓷工業(yè)球磨機(jī)主要由傳動(dòng)裝置、筒體裝置、加料裝置、卸料裝置及電氣控制裝置等組成。
3、傳動(dòng)裝置
陶瓷工業(yè)球磨機(jī)裝載量大，所需動(dòng)力消耗也很大，因此陶瓷工業(yè)球磨機(jī)通常采用1 至2臺(tái)幾百千瓦的大功率電動(dòng)機(jī)通過(guò)液力偶合器共同驅(qū)動(dòng)硬齒面圓柱齒輪減速機(jī)，再經(jīng)一對(duì)齒輪傳動(dòng)或皮帶輪等驅(qū)動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到研磨物料的作用。3工作原理： 球磨機(jī)由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動(dòng)部（減速機(jī)、小傳動(dòng)齒輪、電機(jī)、電控）等主要部分組成。陶瓷工業(yè)具有一個(gè)水平放置的筒體，筒體被隔板(鉆有許多小圓孔的圓板——篩板)分成3～4個(gè)研磨腔，每個(gè)研磨腔內(nèi)裝有一定形狀尺寸的研磨體，筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)，物料和研磨體等在摩擦力和離心力的作用下被筒體提升到一定高度，然后在重力的作用下沿近似拋物線軌跡落下來(lái)沖擊和研磨筒體底部的另一部分物料，并產(chǎn)生一定的軸向運(yùn)動(dòng)促使物料研磨和混合均勻。
4、電氣基本控制裝置
陶瓷工業(yè)球磨機(jī)屬于低速重載設(shè)備，裝載量大，起動(dòng)力矩也很大，因此陶瓷工業(yè)球磨機(jī)通常采用附加啟動(dòng)電機(jī)沖擊啟動(dòng)或軟啟動(dòng)裝置來(lái)啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，而且啟動(dòng)完成后運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的轉(zhuǎn)距減小，所以在節(jié)約能源方面有很大的空間。
5、改造方案：
根據(jù)原工況存在的問(wèn)題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，改造后的球磨機(jī)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求。
（1） 造后的設(shè)備要有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)距，滿足還球磨機(jī)裝載量大的要求，并且保證設(shè)備在變頻運(yùn)行狀態(tài)下使電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，保障電動(dòng)機(jī)具有恒功率特性。
（2） 利用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)改造原有球磨機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，滿足球磨機(jī)低速時(shí)的正常運(yùn)行，確保正常的工藝控制技量，使球磨機(jī)及電動(dòng)機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)，減少維護(hù)。
（3） 改造后的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，及手動(dòng)/工頻和故障自切換等功能，并能克服球磨機(jī)大慣性引起回升電壓，有效地保證設(shè)備的正常運(yùn)行。
6、變頻器選型
根據(jù)上述原則，選擇賽普公司的SAP500G系列變頻器，使系統(tǒng)能夠滿足上述工況要求。
（1） SAP500G變頻器采用磁通矢量PWM控制技術(shù)使用權(quán)低速負(fù)載能力可=達(dá)到200%的額定轉(zhuǎn)距輸出。內(nèi)置PLC程序控制功能，多種控制，操作方式，齊全的保護(hù)功能。
（2） SAP500G變頻器的頻率精度高，數(shù)字設(shè)定為+0.01%,模擬設(shè)定為+0.2%可使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)滿足設(shè)計(jì)要求。
（3） SAP500G系列變頻器的過(guò)電壓，過(guò)電流失速成禁止功能，可使用權(quán)變頻器在加、減速過(guò)程中發(fā)生過(guò)電壓或過(guò)電流時(shí)的頻率維技，至解除過(guò)壓，過(guò)流時(shí)自動(dòng)再進(jìn)行加、減速。載波頻率自動(dòng)調(diào)調(diào)特性。
7、設(shè)備改造后的優(yōu)越性
（1） 利用變頻調(diào)速技術(shù)改造了球磨機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)，滿足了球磨機(jī)低速運(yùn)行、大起動(dòng)轉(zhuǎn)距的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了球磨機(jī)的運(yùn)行速度連續(xù)可調(diào)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)無(wú)沖擊電流，起動(dòng)力距足夠，保護(hù)功能完善。保證了工藝控制質(zhì)量、節(jié)約了維護(hù)成本。
（2） 根據(jù)工狀需要，將傳動(dòng)比改為A 后正常運(yùn)行時(shí)變頻器運(yùn)行給定頻率設(shè)定為B（低于50HZ）運(yùn)行電壓為C（380V）運(yùn)行電流為D（小于180A）改造后的系統(tǒng)平均每年耗電E度（C*D*每天工作時(shí)間*365）。系統(tǒng)改造前為工頻50HZ，運(yùn)行電流為180A運(yùn)行電壓為380V ，平均每年耗電F（90*每天工作時(shí)間*365）度。節(jié)電率為（1-E/F）%
第二章 球磨機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程
2. 1球磨機(jī)設(shè)計(jì)前的分析
球磨機(jī)是一個(gè)外觀龐大的設(shè)備，種類非常繁多，規(guī)格多樣。在不同的工藝流程中，對(duì)球磨機(jī)的要求又各不相同。雖然它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常的簡(jiǎn)單，但是對(duì)我們這些從來(lái)沒(méi)獨(dú)自進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)的大四學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定的難度，由于我們以前進(jìn)行的參觀實(shí)習(xí)也好，還是學(xué)習(xí)末的課程設(shè)計(jì)也好，一般都是由于我們幾個(gè)同學(xué)一塊討論，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但此次設(shè)計(jì)一般是每人一個(gè)題目，這對(duì)我們來(lái)說(shuō)就感到了陌生。這對(duì)我們來(lái)說(shuō)既是一個(gè)挑戰(zhàn)，同時(shí)又給我們帶來(lái)了很大的壓力，由于沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，我們進(jìn)展的速度比較緩慢，學(xué)校規(guī)定的時(shí)間對(duì)我們來(lái)說(shuō)有一點(diǎn)緊迫，所以在挑戰(zhàn)帶來(lái)的喜悅中，又有一定的擔(dān)憂。剛開(kāi)始確定了設(shè)計(jì)題目后，在一段時(shí)間內(nèi)我們都有一些茫然和不知所措，都不知道從何地方下手，最初我們只是在網(wǎng)上或者到圖書(shū)館進(jìn)行查詢，但得到實(shí)用的東西是少之又少，后來(lái)在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，我們對(duì)各自的設(shè)計(jì)題目有了初步的了解，便開(kāi)始著手于設(shè)計(jì)中。
球磨機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中十分廣泛，在很多行業(yè)中比如硅酸鹽，水泥和陶瓷工藝中，粉碎物料都要用到球磨機(jī)，球磨機(jī)的設(shè)備整體雖然十分的旁大，但是它的結(jié)構(gòu)非常的簡(jiǎn)單，其主要結(jié)構(gòu)就是一個(gè)筒體，兩個(gè)端蓋和兩個(gè)軸承以及軸承座，外加水泥支柱和一套傳動(dòng)在裝置和減速裝置組成，可以說(shuō)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮很多問(wèn)題，比如說(shuō)筒體要承受很大的壓力和沖擊力，我們就需要考慮筒體的承受載荷的能力和抗沖擊的能力，我們還要考慮軸承的選擇和定位的問(wèn)題。以及該如何選擇和選擇什么樣的電動(dòng)機(jī)和減速裝置才能滿足球磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求等，這都是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中需要考慮到的問(wèn)題。而球磨機(jī)的具體加工原理和類型，在以前的章節(jié)中，我都已經(jīng)提到了，在這里就不細(xì)說(shuō)了，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摸索，我對(duì)球磨機(jī)的各個(gè)部件都有了更深一步的了解，在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下，通過(guò)長(zhǎng)期的努力對(duì)本次球磨機(jī)的設(shè)計(jì)雖然不能說(shuō)達(dá)到了很高的深度，設(shè)計(jì)的非常全面，但我相信我的設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)達(dá)到了一定的水平。
2.2筒體的選擇
筒體是球磨機(jī)設(shè)備的重要組成部分，不僅因?yàn)樗捏w積大，而且整個(gè)加工過(guò)程都實(shí)在其中進(jìn)行的。筒內(nèi)的介質(zhì)和物料在筒內(nèi)進(jìn)行碰撞和磨削，以達(dá)到粉碎的目的。由于介質(zhì)和磨料都具有一定的質(zhì)量和硬度，而且筒體是一個(gè)長(zhǎng)2100mm，寬900mm的圓柱形物體，這就要求我們對(duì)筒體材料的選擇必須達(dá)到一定的要求，所選的材料必須具有很高的 硬度，高耐磨性，和優(yōu)良的抗沖擊性能。
在一般的工廠中，處于經(jīng)濟(jì)和各個(gè)方面的考慮，作為一般的箱體和殼體，我們一般選擇鑄鐵作為首選材料，因?yàn)殍T鐵相比較而言，價(jià)格比較便宜，而且性能優(yōu)良，能滿足高載荷的要求，比如，灰鑄鐵HT300具有良好的力學(xué)性能和化學(xué)性能，它一般用于凸輪，齒輪，車床卡盤(pán)，連軸器，筒體，剪床，壓力機(jī)的外殼，導(dǎo)板，轉(zhuǎn)塔自動(dòng)車床及其他重負(fù)荷機(jī)床鑄有導(dǎo)軌的床身，高壓油缸，液壓泵和滑閥的殼體等。
而跟鑄鐵相比較而言，鋼在各種性能上又比鑄鐵提高了一定的程度，特別是經(jīng)過(guò)淬火和退火后的鋼，其性能得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。
鋼的表面淬火
有些零件在工件時(shí)在受扭轉(zhuǎn)和彎曲等交變負(fù)荷、沖擊負(fù)荷的作用下，它的表面層承受著比心部更高的應(yīng)力。在受摩擦的場(chǎng)合，表面層還不斷地被磨損，因此對(duì)一些零件表面層提出高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性和高疲勞極限等要求，只有表面強(qiáng)化才能滿足上述要求。由于表面淬火具有變形小、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，因此在生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛。
根據(jù)供熱方式不同，表面淬火主要有感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火等。
感應(yīng)表面淬火后的性能
1.表面硬度：經(jīng)高、中頻感應(yīng)加熱表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高 2～3 個(gè)單位（HRC）。
2.耐磨性：高頻淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。這主要是由于淬硬層馬氏體晶粒細(xì)小，碳化物彌散度高，以及硬度比較高，表面的高的壓應(yīng)力等綜合的結(jié)果。
3.疲勞強(qiáng)度：高、中頻表面淬火使疲勞強(qiáng)度大為提高，缺口敏感性下降。對(duì)同樣材料的工件，硬化層深度在一定范圍內(nèi)，隨硬化層深度增加而疲勞強(qiáng)度增加，但硬化層深度過(guò)深時(shí)表層是壓應(yīng)力，因而硬化層深度增打疲勞強(qiáng)度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化層深δ＝（10～20）％D。較為合適，其中D。為工件的有效直徑。
退火工藝
退火是將金屬和合金加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火后組織亞共析鋼是鐵素體加片狀珠光體；共析鋼或過(guò)共析鋼則是粒狀珠光體?？傊嘶鸾M織是接近平衡狀態(tài)的組織。
退火的目的
①降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。
②細(xì)化晶粒，消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷，均勻鋼的組織和成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮臒崽幚碜鹘M織準(zhǔn)備。
③消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開(kāi)裂
綜上資料所顯示，為了滿足在加工過(guò)程中筒體所承受的高載荷，高沖擊力和強(qiáng)韌性，我選擇45鋼作為筒體的主要材料。
2.3 端蓋的端設(shè)計(jì)和選擇
設(shè)計(jì)完筒體，我們就不得不設(shè)計(jì)與筒體緊密相連的兩側(cè)的端蓋，跟筒體相比較，端蓋就比較容易設(shè)計(jì)了，為了方便設(shè)計(jì)和裝配我們將筒體直接用螺栓固定在端蓋的四周上，所以端蓋的半徑就可以直接設(shè)計(jì)為筒體的半徑。由于球磨機(jī)對(duì)傳動(dòng)方式的要求不高，所以我們將軸直接與端蓋連在一起，這樣既方便了定位又方便于生產(chǎn)和組裝?？紤]到在工作時(shí)，物料和介質(zhì)混合在一起具有很大的質(zhì)量和沖擊力，軸要承受很大經(jīng)向力，所以軸的直徑不宜過(guò)長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算和設(shè)計(jì)，取定軸的半徑為φ120mm 軸的長(zhǎng)度為130mm。由于端蓋比較薄而且是一個(gè)圓形的零件，而且又四個(gè)加強(qiáng)筋連接，所以它所需要承受的經(jīng)向載荷就比較小，對(duì)材料的要求就不是很高，綜合經(jīng)濟(jì)和各個(gè)方面的考慮，選擇鑄鐵作為材料，就能夠滿足其性能要求。
2.4軸承的選擇
根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可把軸承分為滑動(dòng)軸承（簡(jiǎn)稱滑動(dòng)軸承）和滾動(dòng)軸承（簡(jiǎn)稱滾動(dòng)軸承）兩大類。
由于滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)低，起動(dòng)阻力小，而且它已標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)設(shè)計(jì)、使用、潤(rùn)滑、維護(hù)都很方便，因此在一般機(jī)器中應(yīng)用較廣。但由于滑動(dòng)軸承本身具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使得它在某些場(chǎng)合仍占有重要地位。目前滑動(dòng)軸承主要應(yīng)用于以下幾種情況：
工作轉(zhuǎn)速特高的軸承。
要求對(duì)軸的支承位置特別精確的軸承。
特重型的軸承。
承受巨大的沖擊和振動(dòng)載荷的軸承根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承（如曲軸的軸承）。
在特殊的工作條件下（如在水中或腐蝕性的介質(zhì)中）工作的軸承。
在安裝軸承的徑向空間尺寸受到限制時(shí)，也常采用滑動(dòng)軸承。
因此,滑動(dòng)軸承在航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件、儀表、金屬切削機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、鐵路機(jī)車及車輛、軋鋼機(jī)、雷達(dá)、衛(wèi)星通信地面站及天文望遠(yuǎn)鏡等方面應(yīng)用仍很廣泛。
滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)的零件的。與滑動(dòng)軸承比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。
常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化，并由于專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。
滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，它由內(nèi)圈，外圈，滾動(dòng)體和保持架等四部分組成。內(nèi)圈用來(lái)和軸經(jīng)裝配，外圈用來(lái)和軸承座張陪。通常是內(nèi)圈隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈固定，但也可用于外圈回轉(zhuǎn)不動(dòng)，或是內(nèi)，外圈同是回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)，外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體既在內(nèi)，外圈的滾道尖滾動(dòng)。長(zhǎng)用的滾動(dòng)體有，球，圓柱滾子，滾針，圓錐滾子和球面滾子等。軸承內(nèi)，外圈上的滾道必須有限制滾動(dòng)體側(cè)向位移的作用。
保持架的主要作用是均勻地各開(kāi)滾動(dòng)體。如果沒(méi)有保持架，則相鄰滾動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將接觸處產(chǎn)生很大的相對(duì)滑動(dòng)速度而引起磨損。保持架有沖壓的和實(shí)體的兩種。軸承的內(nèi)外圈一般是用鋼做成的，熱處理后硬度不低于60HRC，由于一般軸承的這些元件都經(jīng)過(guò)回火處理，所以通常工做溫度不高于120度時(shí)，元件就不會(huì)受到磨損。
與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)
1、 一般條件下，滾動(dòng)軸承的效率和液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承相當(dāng)，但較混合潤(rùn)滑軸承要高一些；
2、徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預(yù)緊可用預(yù)緊力消除游 隙， 運(yùn)轉(zhuǎn)精度高；
3、對(duì)于同尺寸的軸徑，滾動(dòng)軸承的寬度比滑動(dòng)軸承小，可使機(jī)器的 軸向結(jié)構(gòu)緊湊；
4、大多數(shù)滾動(dòng)軸承能同時(shí)受徑向和軸向載荷，故軸承組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
5、消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維護(hù)；
6、不需要有用有色金屬；
7、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本低；
由于球磨機(jī)在工作時(shí)軸承要承受很大經(jīng)向力，而滾子軸承受力面積大，承受的載荷也就比滑動(dòng)軸承高，所以我們選擇滾子軸承作為球磨機(jī)的部件。
2.5軸承座和水泥支架的選擇
作為軸承的支撐裝置，軸承座要承受與軸承相應(yīng)的經(jīng)向載荷，其要求不高，所以我們選擇鑄鐵作為軸承座的材料就可以滿足要求，其具體尺寸在圖里都有說(shuō)明在這就不做詳細(xì)介紹了
作為與軸承座相連接的水泥支柱在設(shè)計(jì)上就更為簡(jiǎn)單了，我們只需在球磨機(jī)安裝的地方，用水泥澆注一個(gè)梯形體的水泥塊，攻上螺紋，然后將軸承座用螺栓固定在上面即可。在澆注水泥支柱時(shí)，需要考慮水泥的高度與筒體的高度差，以及筒體與減速器和電動(dòng)機(jī)的組合等。
2.6尺寸鏈的選擇
在電動(dòng)機(jī)與球磨機(jī)的傳動(dòng)方式中，我們選擇齒輪傳動(dòng)方式，這就要求我們對(duì)齒輪的安裝方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于端蓋與筒體直接相連，而球磨機(jī)的工作方式就是筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)介質(zhì)和物料的碰撞和磨削作用。因此我們可以用一齒輪鏈直接用螺栓固定在端蓋上，這樣，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)尺寸鏈，而尺寸鏈，端蓋和筒體又是通過(guò)螺栓連接在一起的，這樣就電動(dòng)機(jī)就間接的帶動(dòng)筒體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到球磨機(jī)工作的要求。在考慮到了安裝的空間問(wèn)題，我們?nèi)〕叽珂満駷?0mm，直徑與端蓋與筒體一樣。這樣由計(jì)算的分度圓直徑d＝1820mm，摸數(shù)m＝12。
由公式
d ＝m×z得：
齒數(shù)z： z＝1820÷12≈152（個(gè)）
2.7電動(dòng)機(jī)的選擇
由于規(guī)格要求，電工機(jī)的額定功率為10kw。經(jīng)過(guò)查表和手冊(cè)我們選擇的電動(dòng)機(jī)為：Y160M-4 全封閉的百扇冷式籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。
額定功率： N＝11kw
滿載轉(zhuǎn)速： n＝1460rpm
所以總的傳動(dòng)比為：i＝1460/23≈63.47
2.8減速器的選擇
說(shuō)到減速器我們也許都不陌生，下面我就簡(jiǎn)單介紹一下國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀：1.國(guó)外減速器現(xiàn)狀?齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。但其傳動(dòng)形式仍以定軸齒輪傳動(dòng)為主，體積和重量問(wèn)題，也未解決好。最近報(bào)導(dǎo)，日本住友重工研制的FA型高精度減速器，美國(guó)Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)上與本項(xiàng)目類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動(dòng)齒輪傳動(dòng)原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動(dòng)機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開(kāi)拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號(hào)的產(chǎn)品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機(jī)器人等領(lǐng)域中，微型發(fā)動(dòng)機(jī)已基本研制成功，美國(guó)和荷蘭近期研制的分子發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸在納米級(jí)范圍，如能輔以納米級(jí)的減速器，則應(yīng)用前景遠(yuǎn)大。
2.國(guó)內(nèi)減速器現(xiàn)狀?國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問(wèn)題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)使用的大型減速器（500kw以上），多從國(guó)外（如丹麥、德國(guó)等）進(jìn)口，花去不少的外匯。60年代開(kāi)始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等減速器具有傳動(dòng)比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)?。但受其傳動(dòng)的理論的限制，不能傳遞過(guò)大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動(dòng)的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒(méi)有突破，因此，沒(méi)能從根本上解決傳遞功率大、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90年代初期，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學(xué)研制成功的"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點(diǎn)外，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點(diǎn)，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對(duì)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)中的某些原理做些研究工作，發(fā)表過(guò)一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動(dòng)減速器開(kāi)展了一些工作。二、平動(dòng)齒輪減速器工作原理簡(jiǎn)介,平動(dòng)齒輪減速器是指一對(duì)齒輪傳動(dòng)中，一個(gè)齒輪在平動(dòng)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)下作平面平行運(yùn)動(dòng)，通過(guò)齒廓間的嚙合，驅(qū)動(dòng)另一個(gè)齒輪作定軸減速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng)的作用。平動(dòng)發(fā)生器可采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，或正弦機(jī)構(gòu)或十字滑塊機(jī)構(gòu)。本成果采用平行四邊形機(jī)構(gòu)作為平動(dòng)發(fā)生器。平動(dòng)發(fā)生器可以是虛擬的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，也可以是實(shí)體的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)。有實(shí)用價(jià)值的平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)為內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)，因此又可以分為內(nèi)齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)和外齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)兩種情況。外平動(dòng)齒輪減速機(jī)構(gòu)，其內(nèi)齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)外齒輪并作減速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。該機(jī)構(gòu)亦稱三環(huán)（齒輪）減速器。由于內(nèi)齒輪作平動(dòng)，兩曲柄中心設(shè)置在內(nèi)齒輪的齒圈外部，故其尺寸不緊湊，不能解決體積較大的問(wèn)題。?內(nèi)平動(dòng)齒輪減速，其外齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪作減速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。由于外齒輪作平動(dòng)，兩曲柄中心能設(shè)置在外齒輪的齒圈內(nèi)部，大大減少了機(jī)構(gòu)整體尺寸。由于內(nèi)平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高、體積小、輸入輸出同軸線，故由廣泛的應(yīng)用前景。? 三、本項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)? 1.本項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn),本新型的"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"與國(guó)內(nèi)外已有的齒輪減速器相比較，有如下特點(diǎn)：（1）傳動(dòng)比范圍大，自I=10起，最大可達(dá)幾千。若制作成大傳動(dòng)比的減速器，則更顯示出本減速器的優(yōu)點(diǎn)。（2）傳遞功率范圍大：并可與電動(dòng)機(jī)聯(lián)成一體制造。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。比現(xiàn)有的齒輪減速器減少1/3左右。（4）機(jī)械效率高。嚙合效率大于95%，整機(jī)效率在85%以上，且減速器的效率將不隨傳動(dòng)比的增大而降低，這是別的許多減速器所不及的。 （5）本減速器的輸入軸和輸出軸是在同一軸線上。本減速器與其它減速器的性能比較見(jiàn)表1。因缺少數(shù)據(jù)，表中所列的各減速器的功率/重量比是最優(yōu)越的。?表1?各類減速器比較 型號(hào) 功率（kw） 減速比 質(zhì)量（kg） QI-450? 93 31.5 1820 ZSY-250? 95 31.5 540 NGW-92 88.1 31.5 577 SEW(德國(guó))? 90 28.61 1300 NP-100? 100 30 400 注：NP-100為內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器，SEW減速器的質(zhì)量含電機(jī)。2.本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)?由圖2可知，"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"是由內(nèi)齒輪Z2、外齒輪Z1和平行四邊形機(jī)構(gòu)組合而成的。它的傳動(dòng)原理是：電機(jī)輸入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，外齒輪作平行移動(dòng)，其圓心的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓，與之嚙合的內(nèi)齒輪則作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)橥恺X輪作平行移動(dòng)，所以稱謂平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪的平行移動(dòng)需要有輔助機(jī)構(gòu)幫助實(shí)現(xiàn)的，可采用（6~12副）銷軸、滾子作為虛擬輔助平動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可以采用偏心軸作為實(shí)體輔助平動(dòng)機(jī)構(gòu)。內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝是組成平行四邊形構(gòu)件的尺寸計(jì)算及其要求的加工精度、輪齒主要參數(shù)的選擇。這些因數(shù)都將影響傳動(dòng)的能力和傳動(dòng)的質(zhì)量?？偟恼f(shuō)，組成本減速器的各零部件都要求有較高的精度，它們將決定著減速器的整體傳動(dòng)質(zhì)量。3.本項(xiàng)目的概況本項(xiàng)目已獲得中國(guó)實(shí)用新型專利，專利號(hào)：ZL95227767.0?。?本項(xiàng)目自1995年試制出第一臺(tái)樣機(jī)（功率2.5kW，傳動(dòng)比I=32）后，陸續(xù)與一些廠礦合作，設(shè)計(jì)了下面幾種不同功率、不同傳動(dòng)比的減速器。（1）電動(dòng)推拉門(mén)用減速器，功率550W，傳動(dòng)比I=26，與電機(jī)連成一體。（2）攪拌機(jī)用減速器，功率370W，傳動(dòng)比I=17。（3）某軍品用的兩種減速器，一種功率370W，傳動(dòng)比I=23.5；另一種功率370W，傳動(dòng)比I=103的二級(jí)傳動(dòng)減速器。（4）鋼廠大包回轉(zhuǎn)臺(tái)減速器，功率7.5kw，傳動(dòng)比I=64。（5）鋼廠輥道減速器，功率7.5kw，傳動(dòng)I=11。在本專利的基礎(chǔ)上，已研制出一種新型超大型減速器，功率可達(dá)1000kw，目前正在研制超小型（外型尺寸為毫米級(jí)）的微型減速器。
我們選擇與齒輪嚙合的主動(dòng)輪的直徑為φ120mm
由公式
d ＝m×z得：
齒數(shù)z： z＝120÷12＝10（個(gè)）
所以齒輪的減速比為：i＝152÷10＝15.2
而總的傳動(dòng)比已定：i總＝i皮帶×i齒輪×i減速器
由于，i總÷i齒輪＝63.47÷15.2≈4.2 比較小，所以為了方便起見(jiàn)，我們可以去減速器的減速比為4.2，而取皮帶的減速比為1，這樣我們就可以由電動(dòng)機(jī)到球磨機(jī)的減速傳動(dòng)了！經(jīng)查表我們可選：?jiǎn)渭?jí)圓柱齒輪減速器，其傳動(dòng)比為4.2。
2.9進(jìn)料口和出料口的選擇
由于要給筒體加料，所以我們需要在筒體的上面留一進(jìn)料口。因?yàn)槊恳粋€(gè)工廠在購(gòu)買(mǎi)了球磨機(jī)以后，為了保護(hù)球磨機(jī)筒體在工作時(shí)不受到介質(zhì)和物料的沖擊碰撞，以造成磨損，都要根據(jù)公司不同的加工條件和物料的不同對(duì)筒體進(jìn)行一定的改造，而基本常用的方法就是在筒體內(nèi)部夾注一曾保護(hù)膜，稱之為襯板，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)進(jìn)料口時(shí)，不僅要考慮物料的進(jìn)入，而且我們還得考慮到技術(shù)人員到筒體內(nèi)部進(jìn)行安裝襯板，所以進(jìn)料口的直徑最小也得讓一人通過(guò)。我們可以取其直徑為60cm。相反對(duì)于出料口，由于物料在筒內(nèi)都已經(jīng)被粉碎或磨碎，到出料口時(shí)，基本就成為粉末了，所以出料口就相對(duì)窄一些，通常我們?nèi)〕隽峡谥睆綖?00mm 。
2.10對(duì)于電動(dòng)機(jī)，球磨機(jī)和減速器的安裝問(wèn)題
由于尺寸鏈安裝在端蓋上，所以在安裝減速器與尺寸鏈嚙合時(shí)，我們需要考慮其尺寸問(wèn)題，讓減速器的主動(dòng)輪與齒輪嚙合的同時(shí)，我們還要保證減速器的殼體與球磨機(jī)不發(fā)生接觸，電動(dòng)機(jī)與減速器的安裝亦是如此。而具體的安裝尺寸，每個(gè)公司根據(jù)自己的工作環(huán)境和條件的不同，可以自己進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)和安排。以達(dá)到最佳的組合效果。
小結(jié)：
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的東西。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們學(xué)到設(shè)計(jì)的技巧和過(guò)程。對(duì)本次設(shè)計(jì)的設(shè)備有了更深一步的了解。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于經(jīng)驗(yàn)的欠缺和實(shí)際理論應(yīng)用的不足，我們一度對(duì)設(shè)計(jì)感到迷茫。后經(jīng)指導(dǎo)老師的幫助和指點(diǎn)，終于在學(xué)校規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，順利的完成了設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)的內(nèi)容和過(guò)程，我們碰到了許多以前沒(méi)有遇過(guò)的問(wèn)題，讓我們認(rèn)識(shí)到了查閱書(shū)籍的重要性。同時(shí)，由于本次設(shè)計(jì)的圖紙都要經(jīng)過(guò)電腦繪圖，這就讓我們?cè)谠O(shè)計(jì) 的過(guò)程中，熟練掌握了CAXA等繪圖軟件的使用方法。這對(duì)我們以后工作起到了
積極的作用?？梢哉f(shuō)本次設(shè)計(jì)雖然在一定程度上給我們帶來(lái)了很大的壓力，但是讓我們從實(shí)際中學(xué)到了許多實(shí)用的知識(shí)。
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致 謝：
兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間，轉(zhuǎn)眼即過(guò)，由于沒(méi)有設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)X(jué)的設(shè)計(jì)無(wú)處下手，在我們感到迷茫的時(shí)候，是劉興國(guó)老師的耐心指導(dǎo)和幫助，給我們指明了方向，使我的設(shè)計(jì)工作能順利的進(jìn)行下去。同時(shí)他不僅讓我們通過(guò)到圖書(shū)館查閱資料，而且還引導(dǎo)我們依靠獨(dú)立的思想去做一些創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。他反復(fù)的告戒我們，在滿足學(xué)校規(guī)定的同時(shí)，還要積極發(fā)散積極的思維，真正做到設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合．讓我們學(xué)到了很多東西．在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們遇到難題的時(shí)候，老師總是不厭其煩的給我們解釋和指導(dǎo)．所以說(shuō)設(shè)計(jì)的順利完成與劉興國(guó)老師的努力是分不開(kāi)的．在這里我要對(duì)劉老師表示衷心的感謝．
同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)校還為我們提供了上機(jī)的場(chǎng)所，給我們?cè)O(shè)計(jì)提供了很大的幫助．在此表示感謝．
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