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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)過程。將大塊物料碎裂成小塊的過程稱為破碎，將小塊物料 碎裂成粉末的過程稱為細(xì)磨。而在粉碎的過程中，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，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)砗芏嗖槐匾穆闊┖蛧?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系列變頻器的過電壓，過電流失速成禁止功能，可使用權(quán)變頻器在加、減速過程中發(fā)生過電壓或過電流時(shí)的頻率維技，至解除過壓，過流時(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)我們這些從來沒獨(dú)自進(jìn)行設(shè)計(jì)過的大四學(xué)生來說有一定的難度，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)我們來說就感到了陌生。這對(duì)我們來說既是一個(gè)挑戰(zhàn)，同時(shí)又給我們帶來了很大的壓力，由于沒有經(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)我們來說有一點(diǎn)緊迫，所以在挑戰(zhàn)帶來的喜悅中，又有一定的擔(dān)憂。剛開始確定了設(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)上或者到圖書館進(jìn)行查詢，但得到實(shí)用的東西是少之又少，后來在指導(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，可以說是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中需要考慮很多問題，比如說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)說了，經(jīng)過一段時(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，通過長(zhǎng)期的努力對(duì)本次球磨機(jī)的設(shè)計(jì)雖然不能說達(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，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，以防止變形和開裂
綜上資料所顯示，為了滿足在加工過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長(zhǎng)，經(jīng)過計(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)圈用來和軸經(jīng)裝配，外圈用來和軸承座張陪。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滾動(dòng)體。如果沒有保持架，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，通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)尺寸鏈，而尺寸鏈，端蓋和筒體又是通過螺栓連接在一起的，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)械效率過低的問題。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)械效率過低的問題。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)方面沒有突破，因此，沒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)表過一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動(dòng)減速器開展了一些工作。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，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，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。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)過程中，我們學(xué)到設(shè)計(jì)的技巧和過程。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)容和過程，我們碰到了許多以前沒有遇過的問題，讓我們認(rèn)識(shí)到了查閱書籍的重要性。同時(shí)，由于本次設(shè)計(jì)的圖紙都要經(jīng)過電腦繪圖，這就讓我們?cè)谠O(shè)計(jì) 的過程中，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本次設(shè)計(jì)雖然在一定程度上給我們帶來了很大的壓力，但是讓我們從實(shí)際中學(xué)到了許多實(shí)用的知識(shí)。
參考文獻(xiàn)：
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[7] “Design of Machine Element”, 6th Edition, M. F.Sportts, Prentice-Hall, Inc.,1985 and “Machine Design”, Anthony Esposito, Charles E .,Merrill Publishing Company , 1987.
致 謝：
兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間，轉(zhuǎn)眼即過，由于沒有設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)X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)他不僅讓我們通過到圖書館查閱資料，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)．所以說設(shè)計(jì)的順利完成與劉興國(guó)老師的努力是分不開的．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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