1887_Φ900×900溢流型球磨机传动系统设计
1887_900900溢流型球磨机传动系统设计,溢流,球磨机,传动系统,设计
黄河科技学院本 科 毕 业 设 计 任 务 书工 学院 机械 系 机械制造及自动化 专业 08 级 3 班学号 080105613 学生 周威威 指 导 教 师 闫 存 富 毕业设计题目900900溢流型球磨机传动系统设计 毕业设计工作内容与基本要求(目标、任务、途径、方法,应掌握的原始资料(数据) 、参考资料(文献)以及设计技术要求、注意事项等) (纸张不够可加页)一、设计技术要求、原始资料(数据) 、参考资料(文献) 1、设计要求:主要是主传动系统整体的结构设计,以结构设计和关键零部件设计为主线,以理论计算及计算机辅助设计为辅的综合性题目。2、原始资料:(1)电机采用 Y225S8 型电机;功率 18.5KW。(2)球磨机转速:39.2r /min;(3)球磨机直径为 900mm,长度 900mm;有效容积 0.45;最大装球量0.96t;3、参考文献:机械设计,金属工艺学及热处理、机械设计手册、机械工程手册等资料。 二、设计目标与任务 1、查阅文献资料不少于 12篇,其中外文资料不少于 2篇;编写文献综述(不少于 3000字) 。2、翻译外文科技资料,不少于 3000字。3. 完成开题报告。4、完成球磨机传动系统总体结构设计,绘制装配图、部件图和零件图,折合 A1图纸 3张以上。5、编写设计说明书,不少于 8000汉字。 三、时间安排13周 完成开题报告、文献翻译、文献综述等411周 完成总体设计、撰写说明书等1213周 修改论文、资格审查等14周 毕业答辩毕业设计时间: 2012 年 2 月 13 日至 2012 年 5 月 15 日计划答辩时间: 2012 年 5 月 19 日专业(教研室)审批意见: 审批人签名:黄河科技学院毕业设计开题报告表课题名称 900900 溢流型球磨机传动系统设计课题来源 教师拟订 课题类型 AX 指导教师 闫存富学生姓名 周威威 专 业 机械设计制造及其自动 化 学 号 080105613一、调研资料的准备根据任务书的要求,在做本课题前,查阅了与课题相关的资料有:机械原理、机械设计、机械制图、机械制造工艺学等以及与设计相关的手册。二、设计的目的与要求 毕业设计是大学教学中最后一个实践性教学环节,通过该设计过程,可以检验学生所学的知识,同时培养学生处理工程中实际问题的能力,因此意义特别重大。编制传动系统的规程,根据所确定的工艺规程进行相应的方案设计、总体设计及其主要零部件设计,绘制球磨机传动系统的总装图及主要零部件图等图纸。三、设计的思路与预期成果 1、设计思路此设计要求的较为简单,考虑到中心传动设计较为昂贵并且不容易维修。决定采用边缘传动设计。采用电机通过联轴器连接到减速器,然后通过单级齿轮传动使球磨机得以工作,最后进行整型,制造出符合要求工件。2、预期的成果(1)完成文献综述一篇,不少与 3000 字,与专业相关的英文翻译一篇,不少于 3000 字。(2)完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份。(3)绘制装配图,部分零件图。(4)刻录包含本次设计的所有内容的光盘一张。四、任务完成的阶段内容及时间安排1 周2 周 收集设计资料并完成开题报告3 周4 周 完成英文资料翻译并写出文献综述5 周6 周 进行总体设计和部分零部件的选择与设计7 周10 周 绘制装配图和部分零件图、编写毕业设计说明书11 周 修改整理,准备答辩五、完成设计所具备的条件因素本人已修完机械原理、机械设计、机械制图、液压与气压传动、金属工艺学、机械制造技术基础指导等课程,借助图书馆的相关文献资料,以及相关的网络等资源。指导教师签名: 日期: 课题来源:(1)教师拟订;(2)学生建议;(3)企业和社会征集;(4)科研单位提供课题类型:(1)A工程设计(艺术设计) ;B技术开发;C软件工程;D理论研究;E调研报告(2)X真实课题;Y模拟课题;Z虚拟课题要求(1) 、 (2)均要填,如 AY、BX 等。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 I 页 900900 溢流型球磨机传动系统设计摘 要球磨机是通过圆筒内的钢球在材料之上作用来碾磨材料的,是一种能有效的碾磨多种材料的工具。其被广泛地被用于建材、化工、选矿等行业。球磨机的能量利用率很低,这和物料在磨内分布情况有极大的关系。越靠近筒体的外层运动轨迹,研磨作用越大。而磨机实际生产时,物料进入筒体就直接落入内层,内层的物料要经过较长时间才能进入外层充分碾磨,从而损失了大量能量。我根据一些原始的数据通过计算来完成传动系统的设计,首先计算总传动比确定传动方案,然后根据传动方案的参数,选择齿轮的齿数,模数等来完成减速器的设计,最后再完成边缘传动的设计,并对各轴的刚度和强度进行校核,以完成传动系统的设计。关键词:球磨机,传动系统,校核黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 II 页 The Design of 900900 Grid board typeBall Mill Main Driving SystemAuthor:Zhou WeiweiTutor:Yan CunfuAbstractBall mill winch grinds material by rotating a cylinder with steel grinding balls, is an efficient tool for grinding many materials into fine powder. It is widely used in building material, chemical industry, etc. The ball mill energy use factor is low, the distribution situation has the enormous relations with the material in grinding. Therefore discovered more approached the grinding machine outer layer, the abrasive action is bigger. When grinding machine actual production, the materials entered the mill to fall directly the inner layer, the process dynamics analysis, the inner layer material had to through the long time to enter the outer layer, reduced the production efficiency greatly.I according to the number of original data through calculation to design the drive system, first calculate the total transmission ratio to determine the transmission scheme, then according to the parameter selection scheme of transmission, the gear teeth, modulus to complete the design of speed reducer, finally finished edge transmission design, and the axial stiffness and strength check, to complete the design of transmission system. I according to the number of original data through calculation to design the drive system, first calculate the total transmission ratio to determine the transmission scheme, then according to the parameter selection scheme of transmission, the gear teeth, modulus to complete the design of speed reducer, finally finished edge transmission design, and the axial stiffness and strength check, to complete the design of transmission system.黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 III 页 Key words: ball mill, drive system, check目 录1 绪论 .11.1 课题的背景及研究目的 .11.2 国内外球磨机的发展状况 .22 传动方案的设计 .32.1 确定传动装置的总传动比及分配级传动比 .32.2 传动方案的设计 .33 减速器的设计 .43.1 齿轮齿数的确定 .43.2 确定公式内的各计算数值 .43.3 计算 .43.4 几何尺寸计算 .74 轴的设计计算 .84.1 基本参数计算 .84.2 轴的材料选择及最小直径估算 .84.2.1 高速轴最小直径的确定 .84.2.2 低速轴最小直径的确定 .94.3 高速轴的结构设计 .94.3.1 各轴段的直径的确定 .94.3.2 各轴段长度的确定 .104.3.3 高速轴的校核 .104.3.4 轴承的校核 .134.3.5 键的设计与校核 .134.4 低速轴的结构设计 .144.4.1 各轴段的直径的确定 .144.4.2 各轴段长度的确定 .154.4.3 校核低速轴 .15黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 IV 页 4.4.4 轴承的校核 .184.4.5 键的选择与校核 .195 联轴器的选择 .205.1 联轴器的功用 .205.2 联轴器的类型特点 .205.3 联轴器的选用 .205.4 联轴器材料 .216 边缘传动的设计 .226.1 球磨机边缘齿数的确定 .226.2 轮齿数的确定 .226.3 尺寸的计算 .22结 论 .23致 谢 .24参考文献 .25黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 1 页 溢 流 型 球 磨 机摘 要 : 球磨机规格存在大型化发展趋势,本文介绍了球磨机的发展、制造现状,主要生产企业及其产品的技术参数、结构工艺特点等,阐述了球磨机的齿轮驱动系统、国内外溢流型球磨机的传动方式等,并且对无齿轮磨机驱动作了重点介绍。关键词:球磨机,齿轮驱动,传动方式引言:溢流型球磨机广泛应用于水泥,硅酸盐制品,新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业,特别是在选矿行业中应用最为普遍的粉磨机械。溢流型球磨机由给料部、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。溢流型球磨机为卧式筒形旋转装置,外沿齿轮传动,两仓,格子型溢流型球磨机。物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓,该仓内有阶梯衬板或波纹衬板,内装不同规格钢球,筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下,对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后,经单层隔仓板进入第二仓,该仓内镶有平衬板,内有钢球,将物料进一步研磨。粉状物通过卸料箅板排出,完成粉磨作业。溢流型球磨机是在物料湿水状态下工作的磨机,与干式球磨机最大区别在于端盖为锥形,端盖上只有一个波峰衬板,采用优质的高锰钢作衬板,耐磨,噪音小,工作效率高。最大优点是可以高精度选取低品位磁性铁矿石,可以选取任一粒度,随时可以丢弃粗粒尾矿。该设备投资低,见效快。近20多年来发展最快的碎磨工艺是半自磨球磨工艺,目前,有很多大中型选矿厂采用此种碎磨工艺 (粗碎除外)。球磨机是利用钢球作为磨矿介质进行磨矿的设备,其结构简单、性能稳定、破碎比大(3100),既可湿磨又可干磨,可用于处理各种矿物原料,适应性强,易于实现自动化控制。所以,在选矿、建材、化工、冶金及材料等工业部门中,球磨机都是最普遍、最通用的粉磨设备,在矿物粉碎和超细粉碎加工中占有重要地位,倍受人们青睐。因为球磨机处理能力和产物粒度对后续作业的效率和整体生产流程的技术经济指标影响显著,所以,有关球磨机的研究在国内外一直受到广泛关注和高度重视。近年来,随着矿山规模的扩大,在开采大规模、低品位矿床时短工厂流程配置、提高处理能力以减少基本投资和生产成本,一直是众多矿厂追求的目标。1.球 磨 机 的 发 展我国于1965年研制的第一台球磨机,首创了三筒体串联结构,容积为30L,功率3kw。国内球磨机的制造和应用在1985年前后进人高潮,球磨机制造企业已达20多家,最大容积达到1500L,两筒体并联和三筒体串联两种结构并存。浙江温州矿山机械厂、洛阳矿山机械研究所、河南新乡、陕西西安等地的球磨机都占据了各自的市场份额。河南金昌矿山设备厂生产的球磨机广泛应用于硅咳盐、耐火材料、建树、药物、黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 2 页 化工、无线电、粉末冶金、钨业、磁性材料、轻工等工业部门粉磨石英、石墨、蜡石、高岭土、涂料、玻璃料及其他矿物料和非金属材料等,是一种高效率细磨和超细磨设备。它不仅能用于粉磨物料,而且还能杏效地做混合机使用。特别是MZ200、MZ840球磨机对物料的超细粉磨与易氧化物料采用惰性气体保护尤能显示优点。单简式球磨机为间歇式球磨机,可用于湿法和干法粉磨。双简式扳动磨主要用于连续粉磨场合,可用于湿法和干法粉磨。筒体内壁可直接衬贴橡胶,也可以加衬金属或其他材质材扳。根据需要可采用合金钢质、瓷质或其他衬质的磨介。粉磨能力特性根据进、出料粒度的要求不同,粉磨工艺过程区分为细磨与超细磨段。所谓细磨是指进料粒度为12mm,以处理得到200-300目料体为目的的粉磨过程。超细粉磨是指进料粒度小于0.85mm,以处理得到小于28m酚体产物为目的的粉磨过程。河南省巩义市金昌矿山设备厂是国内领先的选矿设备制造、供应商,我们专业生产、经营高品质的选矿设备、破碎设备、回转窑设备以及烘干机设备。选矿设备主要产品包括:球磨机、节能球磨机、圆锥球磨机、溢流型球磨机、格子型球磨机、水泥球磨机、棒球磨机、破碎机、颚式破碎机,复合破碎机,反击式破碎机,新型破碎机,烘干机、新型烘干机、煤泥烘干机、粉煤灰烘干机、褐煤烘干机、脱硫石膏烘干机、蒙煤烘干机、洗矿机,螺旋洗矿机,分级机、浮选机、磁选机等。回转窑设备有,炭素回转窑,陶粒砂回转窑,褐铁矿回转窑,赤铁矿回转窑,高岭土回转窑,水泥回转窑,还原铁回转窑。这些产品被广泛应用于矿山、冶金、电力、公路、铁路、水利、建材等领域。2.主要生产企业和技术参数目前,世界上生产大型球磨机的主要生产厂家有丹麦F.L.Smidth集团旗下的FFE Minerals公司(由其子公司FLS Minerals和原美国 Fuller公司重组形成的)、澳大利亚 Outokumpu公司和ANI公司、芬兰Metso Minerals公司(1988 年并购了原美国AC公司)、德国Krupp公司和日本的川崎重工等。磨机驱动系统的主要制造商有瑞士ABB公司,其在无齿轮磨机驱动(GMDGearless Mill Drive) 方面尤为擅长。下面简要介绍一些公司的产品及主要技术参数。1998 年末,澳大利亚Outokumpu公司为本国的Cadia Hill铜金矿选矿厂制造的二台 f 6.7111.13m、装机容量24500 kW/ 台的球磨机(钢球介质直径为65mm,采用双边齿轮啮合传动) 投入运行。它们与一台 f 12.2 m6.71m、装机容量20000kW的当时世界上最大的半自磨机配套,处理能力为2065t / h,碎磨矿物粒度可达0.1mm。FFE Minerals公司和瑞士ABB公司合作,为秘鲁的Antamina铜锌矿制造的三台 f 7.3211.0m球磨机(GMDGearless Mill Drive,以下所提到的磨机驱动方式均采用GMD)于2001年6月投入运行,其装机容量11200 kW /台,筒体转速为11.8r / min 。智利 Esc-dida 铜矿制造的3台 f 7.6211.58m球磨机于2002年12月投运行,其装机容量 13430kW/ 台,筒体转速为11.5r / min,该系统处理能力为4583t / h。其为世界第四大铜矿智利的Collahuasi铜矿制造的两台 f 7.9211.58 m、装机容量为15500 kW/ 台、筒体转速为 11.42 r/ min 的球磨机,已在 2004 年11月交工试运转,它们与一台 f 12.27.31 m、装机容量21000kW的迄今世界上最大的半自磨机配套,处理能力达65000td。据报道,Metso Minerals公司将向西澳大利亚Boddington金矿公司(BGM) 提供破碎和研磨设备,该订单包括提供 4台14500kW的球磨机,将于2007年第四季度交货。FFE Minerals 公司为世界最大的铂矿 南非的Anglo Platinum 铂矿黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 3 页 制造的两台 f 7.9212.2 m、装机容量为17500kW / 台的球磨机预计于2007年底交付使用,这是迄今世界上装机容量最大的球磨机。3.结构工艺及关键技术球磨机规格的不断增大,一方面对磨机结构 (中空轴、端盖、磨机筒体断面和这些部分之间的联接)及轴承和驱动系统 (包括动力源和传动系统) 中的部分组件结构形式提出了新的要求,以提高设备的机械强度和局部结构的应力特性。另一方面也增大了制造强度,同时,由于其基本投资很大,要求的利润率高和工厂多余设施少,这又对其使用寿命、精确性和可靠性等方面都提出了更高的要求。下面对大型球磨机部分组件的结构工艺特点及其关键技术作一简要介绍。3.1 磨机驱动系统3.1.1 齿轮传动目前,大型磨机很多是通过斜齿轮啮合驱动的,即通过由螺栓固联在其筒体上的大齿圈与一个或两个(双边齿轮传动)小齿轮啮合,而小齿轮则由低速同步电机驱动,这样就将动力由电机传到筒体上,从而带动筒体旋转。系统采用油脂润滑系统保证润滑,大小齿轮均被密封在齿轮防护罩内,以防止外界粉尘颗粒对齿轮的磨损,采用双边齿轮传动是为了在采用同种电机的情况下能使系统的输出功率提高一倍,从而满足更大规格磨机的功率需求。以齿轮驱动的球磨机大齿圈的输入载荷非常大,其对磨机主体结构应力影响明显,因此,齿轮设计需要作为磨机主体分析的一部分来处理要详细地了解齿轮及其负荷对磨机主体结构的影响。同时,对齿轮也要单独进行分析。随着球磨机规格的增大,其齿轮尺寸也在增加,为了保证在满载运转条件下小齿轮与大齿轮能正确啮合,有些公司开发了在线齿轮非接触监测系统,将三个或更多个红外线测温仪准确地安装在齿轮罩观察门上,监测齿面接触压力变化引起的齿温变化,提供早期位置偏差问题和润滑问题报警。3.1.2 无齿轮磨机驱动 (GMDGearless Mill Drive)上世纪 60 年代,世界各地都掀起了一股建筑热潮,对水泥的需求量骤增,市场需要水泥制造商迅速提高生产能力,考虑到自身的经济利益,各水泥制造商对大功率的磨机系统需求尤为迫切,但凭当时的制造水平无法制造出适应更大功率磨机的驱动齿轮。在这种情况下,当时的瑞士ABB公司创造性地提出了无齿轮磨机驱动的概念,并于1969年为法国拉法基集团制造的世界上第一台GMD(装机容量6400kW / 台)投入运转,直今仍在使用中。1985年,该公司制造的世界上一台矿用GMD在巴布亚新几内亚投入运行。一方面,实践证明现在的技术水平制造出来的一对啮合齿轮,其所能传递的最大负荷为7500kW左右,即使磨机采用双边齿轮啮合传动,其功率极限也被限制在15000kW/ 台。另一方面,虽然采用 GMD前期的一次性投入很大,但长期的使用经验表明GMD的使用维护成本是非常低的,并且在运转过程中呈现出良好的可控性和可靠性;因为GMD属于非接触传动,其磨损量接近于0,使用寿命很长,所以其综合经济性明显优于齿轮啮合传动磨机。综合上述两方面原因,为了提高磨机生产效率,现在制造的装机容量超过10000kW / 台的大型球磨机多采用GMD,并且其装机容量可以满足目前任何功率需求。下面简要介绍GMD的结构:GMD 是采用同步电机的原理,将转子铁心、线绕式转子绕组等压装在转子支撑法黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 4 页 兰上,再用螺栓将转子支撑法兰固结在筒体法兰上。将整个转子单元嵌套在固定在磨机基座上的定子内,两者之间留有一定的空气隙,这样就构成了电机基本结构,磨机筒体即成为其转子单元的一部分。通过一频率转换器将通往电机的电流频率从50Hz转换为1Hz左右,磨机转速变化即通过调节电流频率来实现。空气隙大小的选择对电机性能及电机制造的工艺影响非常大,可以说是GMD中最重要的尺寸。设计时其值可以先根据下面的经验公式初步估算一下,之后再根据相关标准、要求作精确确定。转子和定子的圆度和同心度对空气隙大小有很大的影响,而由于受加工精度、发热、载荷影响产生的空气隙偏差和偏心,会引起电机系统的磁力不平衡和动态不稳定。所以对 GMD 来说,设计时需要注意以下两点:(1) 分析整个系统的刚度。必须确保转子 / 磨机 /轴承系统相对于定子 / 轴承座 / 基础系统有足够大的刚度,能有效防止由于电机空气隙偏差和偏心造成的动态不稳定;(2) 磨机本身结构必须能承受由装在磨机上的转子电极重量和空气隙偏差产生的径向负荷所引起的驱动系统高负荷。GMD结构中,螺栓与两段分别固装在转子支撑法兰和筒体法兰上的套筒间隙配合,可以通过其相互间的左右摆动和上下错动来校正电机的空气隙偏差和偏心。为了保证GMD的工作状态,提供早期的问题报警,有些公司开发了在线GMD非接触监测系统,其原理是在定子内侧装有多个电容式传感器,输入值经相应的转换后从电路的另一端输出,通过观察其输出值,可以监测空气隙的大小有无变化3.2 轴承系统随着球磨机规格的增大,磨机负荷及轴颈直径随之增大,其共同产生的轴颈变形也增大,从而要求必须研制可承受极高负荷和大轴颈变形的经济有效而可靠的轴承系统。实践证明,液体静压轴承或静动压混合轴承可以满足此需求。这些轴承的液压系统必须是高可靠性的、易于维护的, 具有向轴承提供充足以便在发生电源故障时使磨机安全停车。为了保证加工和装配精度,提高轴承系统的可靠性,现在大型磨机多采用多轴瓦轴承支撑。随着磨机规格的增大,每端可分别采用2块、4块或6块轴瓦进行支撑。同时,为了校正球磨机轴承支承处的轴线偏转和热变形,保证轴瓦和轴颈间的完全液体润滑状态,对每块轴瓦又采用辊子座或球型座与液压千斤顶组合进行支撑。这样做也可以方便对轴瓦进行维护及更换。轴瓦支撑座上还可以装配负荷传感器,以测得磨机、介质及物料的重量。润滑油供油系统可采用等压力或等流量供给,业内多采用同轴多联泵进行等流供油。3.3 磨矿过程的模拟分析技术磨机规格的增大,使其造价十分昂贵,要求其设计方案具有足够的准确性和可靠性,以在制造过程中减少成本损失。磨矿过程的模拟研究是磨矿过程优化控制的基础,也是磨矿从实验研究走向理论研究的关键步骤。磨机结构分析的关键是要有一个明确的设计思想,这就需要将磨机设计负荷和设计标准与可能的磨机操作设计条件紧密结合起来。同时还要考虑实际上能够达到的分析精度和制造质量。实践经验表明,有限单元法是20世纪中叶在电子计算机诞生之后,在计算数学、计算力学和计算工程科学领域里诞生的最有效的计算方法。随着有限元分析软件的功能不断增强和完善,使得其能对球磨机应力和结构进行准确而可靠的分析,并且利用有限元分析软件丰富的前、后处理功能,特别是有限元后处理中的计算结果可视化,可直观观察变图,各种相关应力的彩色云图等。而且模型一旦建立,可比较方便地修改局部结构,使结构逐步达到最优,从而保证设计方案的准确性和可靠性。在对磨机黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 5 页 进行有限元模拟分析过程中,需要注意区分工况及确定相应工况的载荷,并且必须以简化方法,对整个运动负荷的作用建立模型。同时,由于衬板之间和衬板与磨机间存在大量的不连续性,建模过程中需对其进行简化在施加重力载荷时,再将其按等效密度加到相应部位上。有限元法等数值方法适合于解决连续介质问题,而为了提高球磨机的性能,对球磨机中多相混合材料介质在复杂物理场作用下的动力学行为的研究成了必然。而自1990年Mishra和 Rajamani 创造性地将离散单元法用于此领域的研究后,其就在此应用领域中发挥了其它数值算法不可替代的作用。离散单元法的本思想是把不连续体分离为刚性元素的集合,使各个刚性元素满足运动方程,用时步迭代的方法求解各刚性元素的运动方程,继而求得不连续体的整体运动形态。其对计算和模拟材料具体的破坏形式和破坏的整个过程等方面具有十分科学的应用价值。最后,磨机试运转阶段,还必须对其进行详细的现场监测,以确保将现场测得的实际应力范围与分析模型预测值对比,从而证实负荷影响和衬板影响假设的合理性和准确性。4.国 内 溢 流 型 球 磨 机 的 传 动 方 式国内球磨机的传动方式根据磨机规格不同有如下几种:(1)同步电动机传动。大型球磨机采用低速同步电动机直接带动球磨机的小齿轮,小齿轮再带动大齿圈使球磨机转动。优点是传动效率高、占地面积小、维修方便和改善电网的功率因数, 但同步电动机售价较高,而且需直流电源。 (2)异步电机齿轮减速器传动。大、中型球磨机采用异步传动,齿轮减速器带动小齿轮、大齿圈而驱动球磨机。优点是异步电动机价格便宜,但多用了一大套大型减速器。 (3)异步电机三角皮带传动。小型球磨机采用异步电动机通过三角皮带带动小齿轮,大齿圈而驱动球磨机。其缺点是传动效率低,占地面积大,维修复杂。5.国 外 溢 流 型 球 磨 机 的 传 动 方 式国外生产的球磨机传动方式有下述三种(1)电动机通过小齿轮和大齿圈传动。(2)中心传动,即电动机通过减速器带动中空轴颈的延长部分。(3)电动机的转子直接装在筒体或中空轴颈的延长部分上,定子固定于地基上,构成所谓“无齿轮传动” 。此时,采用超低速同步电动机,其转速等于球磨机的转速,适用于传动功率7500kw以上。球磨机的给料是由给矿器完成的。给矿器固定于球磨机的中空轴颈上并随中空轴颈一起传动。常用的给矿器有鼓形、蜗形和联合给矿器三种。球磨机的筒体、端盖、中空轴颈等处都敷有衬板。筒体衬板除保护筒体外,还对磨矿介质的运动规律和磨矿效率有影响,当衬板较平滑时,对磨矿介质的提升作用较弱,冲击作用较小,而研磨作用较强。衬板还要求耐磨损。由于介质和矿浆的冲击、研磨和冲刷腐蚀造成了衬板的磨损,除了衬板的材质和形状外,磨损还与给矿粒度、矿石可磨性、钢球大小、筒体直径、球磨机的转速以及矿浆的腐蚀性等因素有关。衬板的材质有高锰钢、高铬(白口)铸铁、橡胶等。中锰球墨铸铁(含Mn7%-9%,Si3.4%-4%,C3.2%-3.6%)的寿命不低于高锰钢,但成本低得多。衬板厚度一般为50-130mm,与筒壳之间有10-14mm的间隙,用胶合板、石棉垫、塑料板或橡胶铺在其中,用来缓冲钢球对筒体的冲击。衬板用螺栓固定在筒体上,螺帽下面有橡胶环和金属垫圈,以防止矿浆漏出。衬板的形状多种多样。按其表面形状可分为平滑和不平滑两类。不平滑衬板可使磨矿介质提升到较高的高度再落下,并且对钢球和矿石较强的搅动,因而适用于粗磨。平滑衬板由于钢球与衬板之间的相对滑动较大,因而产生较多的研磨作用而黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 6 页 适用于细磨。 当电动机通过小齿轮和大齿轮将筒体带动时,物料经给料器通过中空轴颈从左端给入筒体。筒体内装有一定质量的钢球作为磨矿介质。物料受到钢球的作用而磨碎,然后经排矿端的中空轴颈排出机外。由于磨碎产品经中空轴颈溢流排出,故这种球磨机称为溢流型球磨机,是一种广泛应用的球磨机。6.球 磨 机 的 安 装 与 维 护机器的维护保养是一项极其重要的经常性的工作,它应与极其的操作和检修等密切配合,应有专职人员进行值班检查。1、轴承担负机器的全部负荷,所以良好的润滑对轴承寿命有很大的关系,它直接影响到机器的使用寿命和运转率,因而要求注入的润滑油必须清洁,密封必须良好,本机器的主要注油处(1)转动轴承(2)轧辊轴承(3)所有齿轮(4)活动轴承、滑动平面。 2、新安装的轮箍容易发生松动必须经常进行检查。3、注意机器各部位的工作是否正常。4、注意检查易磨损件的磨损程度,随时注意更换被磨损的零件。5、放活动装置的底架平面,应出去灰尘等物以免机器遇到不能破碎的物料时活动。6、轴承不能在底架上移动,以致发生严重事故。7、轴承油温升高,应立即停车检查原因加以消除。8、转动齿轮在运转时若有冲击声应立即停车检查,并消除。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 7 页 参考文献1段希祥,曹亦俊. 球磨机介质工作理论与实践M.北京:冶金工业出版社, 19992戴少生,王旦容. 研磨体的形状,材质对粉磨效率的影响M.哈尔滨:哈尔滨工 大学出版社,20053欧阳秀兰. 球磨机介质运动分析与研究M.广州:华南理工大学出版社,20034杜天文. 提高球磨机的磨矿效率的探讨M. 广东:梅山科技出版社,20055李启恒. 碎矿与磨矿M.北京:北京冶金工业出版社,20026周祥辉. 提高磨矿效率的途径综述M.北京:金川科技,20057哈德威等. 大型球磨机的设计思想M.武汉:国外金属矿选矿,20008文书名等. 超临速球磨机发明设计说明书M.北京:冶金工业出版社,20029张凯. 选矿科技的发展规律科技创新M.北京:冶金工业出版社,200210张克仁. 超细型球磨机的研究与应用煤炭科学技术M.武汉:华中科技大学出版社,199711吴兆银,唐新民. 节能型球磨机节能的探讨M.山西:矿山机械出版社,200612李瑞涛等. 基于虚拟立式球磨机的行星模仿真的研究M.北京:冶金工业出版社,2003 毕业设计文献综述院 ( 系 ) 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 周 威 威 指 导 教 师 闫 存 富 2012 年 03 月 10 日黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 1 页机床冷却器的容量控制方案和系统性能的实验研究摘要:在机械加工行业中,高度精确的制造只能获得精确的温度控制冷却液(油或水) 。稳定和先进的工作组件的精密机床工具需要适当的冷却。然而,机床冷却器所面临的冷却温度控制和戏剧性的变化在于高精度加工中的热负荷。本研究的主要目的是评估的热气体的影响,调节机床冷却系统的控制能力。在这项研究中,实验研究都已提出计划和控制调节容量的控制阀。毛细管和热力膨胀的影响随着不同容量的控制的阀门在环境试验室已被广泛研究。冷却系统的性能和功耗消费的测量分析,已经比较出不同的冷却液温度调节阀的百分比。实验结果表明,功耗将减少使用热气旁路计划控制能力,但整个系统的性能系数(COP)会减少。冷却液温度较低,将导致更高的压缩机功耗。在进行吸气阀调节容量控制在 10-12的范围内,可以得到不同条件下热力膨胀阀蒸发器的负荷。它还表明,吸气可以提供足够的热力膨胀。阀门调节稳定的能力和节能效果已经得到确认。建议用不同容量的控制冷却器系统计划,不仅不超过逆变器驱动系统的成本效益,而且还可以执行节能和精确的温度控制和特定的高精度机床冷却。关键词:机床冷却器,热气体通过 PAS,吸力调节,控制能力1.引言在启闭轴承和齿轮产生的热量高速加工机床的情况下,预热机床主轴和主轴从列的中心偏离,从而导致精度差。此外,在机冷却器的应用中,可能因超过负荷,加工负荷或装卸,周围的天气变化或其他因素,会影响一些控制计划可取油(或水)温度的准确性。此外,机冷却器最好的管理者是冷却液温度,所以应避免偏离主轴中心线。但是,机器面临的冷却控制温度和热负荷的急剧变化会影响高精度的加工。容量调节可以减少压缩机循环,降低起动负荷,避免温度波动。因此,机冷却器适当的容量控制是必不可少的。高度精确的处理,可以得到如切削油,冷却液温度控制,磨油和纯净水。热气旁通计划是广泛被接受在小型制冷系统的容量控制。研究蒸汽的容量控制,注入热气体至压缩制冷系统,制冷剂进入压缩机的吸管,这样可以减少蒸发器的负荷。对比研究还提出了不同系统的性能系数(COP)和经营温度。此外,还采用了热气旁通技术,以减少容量制冷系统的损耗。基于性能分析热力学第一定律和第二定律的全面讨论,提出展示制冷性能在循环测试的系统有三个蒸发器可以热气除霜。它还表明,热气体旁路方法提出了更高的制冷能力和甚至循环温度波动小于它需要的压缩机功耗等。用调查的可行性和通热气体性能的方法来延缓热泵系统结霜的速度。从结果实验结果表明,热气旁通方法不仅有阻碍霜冻的形成的功能,还有可提高 COP 的能力。抽吸气体节流是另一种能力制冷系统的控制方法。它可以调整和减少通过压缩机的制冷流量。提出了蒸发压力的实验性能在开放式的调节阀中运行。现场试验表明,蒸发器压力调节阀方案是可行的。这种方法能改善内阁温度和减少结霜。此外,热气旁通和吸入阀的比较反映了调节控制能力是可以变化的。这表明,吸调方法被证明是更节能,特别是在低蒸发器负载条件的情况下。选型成本效益高的节流装置对制冷系统的控制至关重要。毛细管作为一个小的扩展设备已被广泛应用于制冷和空调系统。这种系统的优点黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 2 页是操作简单,成本低。实证的相关性和评级图表明绝热毛细管替代制冷剂已经研制成功。并且已经制定了数值模型来模拟一个短暂的恒温控制的冷却水蒸发膨胀阀(TEV) 。结果表明:蒸发器和 TEV 系统的稳定性依赖 TEV 的特色和输入性质。在蒸发器中的突然变化对性能的影响是不言而喻的。分析表明,突然改变可能导致系统不稳定,甚至在一段时间不能稳定运行。通过使用改进的空气冷水机组辅助毛细管,并且有了广泛的应用环境。在这项研究中,同时使用热气旁通计划和吸气阀调节的控制能力进行评估一个 HFC-407C 机床冷却器的性能。毛细管和热力膨胀阀随着不同容量的控制而改变。冷却性能和功耗冷却系统也将被测量和分析比较,不同的节流开口比例根据特定的冷却水温度的阀门而确定。实验结果可以提供有价值的信息,对与机床冷却器系统,机床成本效益的高低是最重要的。2.实验设置和测试被广泛用于防止机床冷却器主轴热变形的温度已经升高。典型机床冷却器系统包括压缩机,风冷翅片式冷凝器,膨胀设备外壳和线圈冷却器(蒸发器) 。次要冷冻冷却剂(水或油)被抽入机刀具时冷却系统降温,蒸发器负荷发电储存在水箱加工过程中。机床冷却系统的框图如图 1。黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 3 页图 1 机床冷却系统实验设施用于测试计划和两个容量控制方案的比较,即热气体通计划和吸气阀调节分别控制。实验台的上部由四个主要部件(包括压缩机,冷凝器,膨胀装置和蒸发器)组成典型的蒸汽压缩式制冷系统。环保 HFC-407C 制冷剂被用来作为工作液。有两个分别安装在节流装置,以便比较系统的变化性能。在所有主要入口和出口,截止阀,温度传感器和组装件安装妥当以便于更换部件和测量。二循环包括热气体通线和容量控制吸气阀调节线的设计和调制一个PID(比例-积分-微分)控制比例阀。实验台的下部(见图 1)是冷却液循环,产生冷冻水(或冷冻油)从而加工降温产生的热量。它由冷却水箱,水泵,散热器和硅控整流器(SCR)调制加热器。可控硅负载模拟器是用于生成精确的热负荷,一般模拟范围从 0 千瓦到 1 千瓦。安装调节阀流量计以便稳定冷却剂的流速。体积流率在 20L / min 内,设置相匹配的商业流量可用机床冷却器。冷却水箱,加热器和所有管道循环以及绝缘,热损失可以忽略。在整个系统进行测试直到稳态运行的条件下,模拟器热功率计可以测量负载对应在蒸发器的冷负荷。这样可提供精确的冷却液温度,控制精度为 0.2,一个高品质的RTD(PT-100)传感器与不确定性 0.1的使用蒸发器出口。反馈控制通过黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 4 页PID 控制器进行不断调整比例,热气旁路阀或吸气调节阀可以在不同的操作模式下进行。根据 PID 控制算法,我们可以实现精确的冷却液温度控制在固定蒸发器负荷下。图 2 表示快实验设施。图 2 实验设施快照热气旁通回路组成一个比例阀,这是由一个PID控制器驱动。它可以提供额外的负载,从压缩机排出线,以弥补减少蒸发器的负荷,使冷却液温度能保持稳定。如果蒸发器负荷阀门开启的百分比下降,就会增加提供额外的热气体,以保持恒定的冷却剂温度,反之亦然。一个测试长度为1.0毫米毛细管,我们可以初步研究HFC-407冷却系统的不确定性,也可以估计他的最佳性能,所有的实验数据被记录在稳定状态。功耗压缩机能衡量一个具有功率计满刻度的0.01的不确定性。此外,执行机构热气旁通阀可以由4-20毫安的Visual Basic编程的PID电流信号控制器控制。从电脑中比例阀的开度很容易被记录。性能分析冷却系统可以收集和比较不同蒸发器负荷和冷却液温度。控制能力的另一种选择是吸气阀调节方案,正如图所示。同一比例阀被安装在吸线压缩机上,当蒸发器负荷下降时,开放吸气阀的百分比将减少,制冷剂质量流量下降到一定值以便匹配冷负荷。不同的节流装置,包括毛细管管和TEV进行审查变异散热时,功耗表现都能从冷却系统中看出。此外,控制算法以及PID控制器的吸气阀调控能用相同的热气体方案。所有的实验进行都在环境试验室(图3所示) ,以确保环境条件的影响最小。测试房间温度达到设计规范范围从至45到0.5。不确定性PID控制器的相对湿度范围控制从30-90RH。盐水冷却器是用来提供冷却效果的,而SCR热水器则是用来控制相对湿度环境试验室的。黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 5 页图 3 环境实验室3.结论为了确定最佳毛细管长度 HFC-407C 的冷却系统,我们应该尝试进行固定冷却液温度为 20,精度为 0.2的条件。 (TCW)毛细管的直径约为 0.75 毫米。测试进行中环境试验室环境温度为 27(CT) 。功耗压缩机随长度的增加毛细管长度也增加(从 L=100 厘米 L 为 120 厘米) 。功耗的增加而长度增加从 L=120厘米至 L=140 厘米这样有不断冷却的能力。此后,将毛细管长度与其他系统相比,固定在 L=120 厘米的参数。此外,热气体的变化,旁通阀打开压缩机功耗的百分比不同的蒸发器负载条件下也说明这种情况。随着蒸发器负荷的下降,热气旁通阀的比例将增加,这样能提供装载保持恒定冷却液的蒸发温度。这将导致功率下降压缩机的消费或多或少能影响着热气体的能力控制方案。黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 6 页图 4 旁通阀开启后热气体的变化通阀门开度变化的热气体在不同的冷却液温度 20和 26的比例下,提出了不同的蒸发器负荷如图 4。这样会导致冷却液温度较低(TCW= 20) 。因为在较高的压缩机功耗的情况下能降低蒸发温度。此外,由于蒸发器负载降低,不断的冷却液温度将影响着蒸发负载。不同的冷却液温度下降的趋势是类似(TCW=20和 TCW=26)时的情况。它变得更加明显,冷却液温度较低的情况下,减少冷却的能力超过了降低功耗消费。虽然功耗稍微减少但是由于容量控制,它将从 2.1减 少 到 1.0, 因 为 冷 却 能 力 急 剧 退 化 。黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 7 页图 5 旁通阀在不同的冷却液温度下热气体的变化黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 8 页图 6 比较在不同的冷却液温度下蒸发器负荷的变化图 7 描绘了吸气阀调节的变化。电力的消耗和冷却水温度将毛细管作为节流装置的管。电源压缩机消耗的降低反而使开放吸力调节的百分比下降,不断使蒸发器得负荷增加。它还表明,节能可通过吸调控能力控制,但它可能会导致增加冷却液温度升高。在进行吸气阀调节控制能力时,可以减少消费从3(在 100开放)至 5不等(在 20的开口) ,但是不能那么明显。这些数据表明,仍然存在一些限制改善系统的性能,可以用毛细管作为节流装置。另一项实验中,进行使用 TEV 的冷却系统可以改善系统的性能。测试结果如图。所有的工作条件和除了使用 TEV 参数都是相同的。节能 10-12可以得到不同蒸发器的负荷。它似乎在节能方面因为不同的调节阀开口比例能更好地为TEV 控制,比如毛细管。此外,它可以让更大范围的偏差对冷却液温度同时吸力调节,开启的百分比变得更小(如 20开放的情况下) 。黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 9 页图 7 毛细管吸阀调节的变化图 8 吸气阀调节与变异功耗的变化正如图 9 所示,不同的吸气阀开放的百分比不同,吸气阀的性能在不同的冷却液调节下毛细管温度不同。在固定的冷却液温度 TCW=20下,蒸发器的能力将降低,当打开阀门的百分比下降时,它允许较少量的制冷剂流经蒸发器。黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 10 页趋势更加明显,超过 40急剧上升,这可能造成成为在压降和非线性特性比例调节阀。此外,较低的冷却液温度 TCW=15下将导致较低的冷却蒸发器,压缩机的功率和更高的能力消费。图 10 描绘了吸性能调节阀在不同的冷却液温度与TEV 的情况下的发展趋势。减少蒸发器的能力,可以改善开放的比例。低于40的情况下使用毛细管。图 9 在不同的冷却液温度下吸气阀的调节性能变化黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 11 页图 10 吸气阀调节性能热力膨胀阀在不同的冷却液温度图 11 代表整体性能的变化毛细管和 TEV 机床冷却系统。虽然可以减少功耗,但是蒸发器负荷降低更为显着,比如有功耗系统的,即使在不同的吸入阀开口比例也不尽相同。然而,下降的制冷量和 COP 可以提高,特别是在应用的 TEV的比例低于 40的情况下,因为 TEV 可以提供更稳定调控过热的控制。它还表明随着吸气阀调节 TEV 足够的选择,可以提供另类选择稳定的能力控制。黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 12 页图 11 不同节流装置下吸气阀的性能变化4.结论随着蒸发器负荷下降, (1)热气旁通阀的比例将增加,提供更装载保持恒定冷却液的蒸发温度。这将导致功率下降压缩机的消费或多或少在进行热气体通过能力控制计划。 (2)冷却液温度下,将导致更高的压缩机产生负荷,因为较低的功耗蒸发温度比较低。此外,蒸发器负荷跌幅不断冷却液温度的情况下,打开旁通阀的热气体的比例将增加,以补偿蒸发器的负荷。 (3)虽然耗电量将略有减少,由于控制能力,整个系统的性能将急剧退化,从 2.1 下降到1.0。 (4)毛细管作为节流设备,压缩机功耗降低反而使开放的吸百分比不断降低。它也揭示了,节能可通过吸调控能力控制计划,但它可能会导致冷却水温度的提高。进行吸气阀调节容量控制,从 3至 5,但是不能如此的明显。(5)节能 10-12,可以得到不同蒸发器负荷,利用吸气阀调节计划,可以更好的控制使用 TEVTEV,比如毛细管.(6)从温度控制的角度来看,这项研究的结果可以提供有价值的信息,以确定成本效益的方式的可行性,以便在机床冷却器或其它小容量的情况下控制制冷系统。
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