Φ3×11M水泥磨总体设计及传动部件设计

1、0引 言 在 3 11m磨机传动部分的设计中 ； 拟订传动方案 、 绘制运动简图是进行装配图设计必不可少的 一般工作机器通常是由原动机 、 传动装置和工作装置三个基本职能部分组成 。 传动装置传送原动机的动力 、 变换其运动 ， 以实现工作装置预定的工作要求 ，它是机器的主要组成部分 。 实践证明 ， 传动装置的重量和成本通常在整台机器中占有很大的比重 ； 机器的工作性能和运转费用在很大程度上也取决于传动装置的性能 、 质量及设计布局的合理性 。 由此可见 ， 在机器设计中合理拟订传动方案具有重要意义。在 3 11m磨 机 传 动 部 分 的 设 计 中 ； 拟 订 传 动 方 案 、 绘 制 运 动 简 图 是 进行装配图设计必不可少的 、 极为重要的依据 。 传动装置包含很多机件 。 这些机件的材料和具体的结构 、 尺寸并不能从运动简图中反映出来 ， 而必须通过强度或刚度等计算和结构设计来确定 。 组成传动装置的各机件 ， 并非彼此孤立 ， 而是互相关联和制约 、 有机的组织在一起 。 那么 ， 首先应该选择哪些机件进行强度 、 刚度等 计算和结构设计呢？正确的回答应该是 “ 由

2、主到次、由粗到细 ” 。 本次磨机传动部分设计中 ， 齿轮等传动件是影响和决定磨机运动特性的 ， 是主要的 ； 而其它机件只是为了支承它们 ， 联结它们 ， 使之具有确定位置和正常工作 。 因而 ， 在设计次序上，前者应是主导和先行的，后者是从属的。实现工作装置预定的运动是拟订传动方案最基本的要求 。 但满足这个要求可以有不同的传动方式 、 不同的机构类型 、 不同的顺序和布局 ， 以及在保证总传动比相同的前提下分配各级传动机构以不同的传动比来实现的许多方案 。 这就需要将各种传动方案加以比较分析 ， 根据具体情况择优选定 。 合理的传动方案应满足机器预定的功能外 ， 还要求结构简单 、 尺寸紧凑 、 工作可靠 、 制造方便 、 成本低廉、传动效率高和使用维护方便。 磨 机 传 动 或 磨 机 传 动 装 置 就 是 将 电 动 机 的 动 力 通 过 一 系 列 的 装 置 传 递 到磨机上，使其传动的装置。磨机传动装置设计是否正确，制造质量如何，安装 、检修和维护的好坏 ， 对磨机的正常运转和电能消耗都有极大的影响 。 特别是随着磨机的大型化，它需要的动力越来越大，就显得更为重要。

3、 目 前 ， 我 国 已 能 自 行 设 计 和 制 造 磨 机 传 动 用 的 2800Kw较 大 型 的 减 速 器 ，1250Kw以 下 的 已 经 受 到 长 期 运 转 的 考 验 。 现 在 ， 有 关 部 门 正 集 中 力 量 进 行 研 制功率更大的磨用齿轮减速器 ， 可望在不久的将来 ， 我国自制的磨用较大型的减速器即将投入运行。这者就为我国发展技术更先进、规格更大的磨机奠定了基础 。同时，我们还对边缘双传动装置进行了试验研究，技术问题以获解决。据悉 ， 我国 已能生产直径为 8m的 滚齿机。这样，我国制造带有精度较高的边缘双传动装置的大型磨机已不成问题。 传动装置的工作性能和成本直接影响着所配磨机的性能和成本 ， 有的甚至起决定性的作用。 由上述可见 ， 传动装置在整台磨机中占有十分重要的位置 。 如果说筒式磨机 在近 20年 有很大发展的话，那么最突出的还是表现在传动装置上。这也是技术难度最大 ， 人们花费精力最多的一个环节 ， 世界各国都在这方面下了很大工夫 。因此 ， 在设计磨机时 ， 应根据它的特点 ， 精力选择传动系统 ， 因地制宜的确定传动方式 。 磨

4、机传动方式之多是难以尽举的 ， 如果再考虑减速器的具体结构 ， 那就更为多种多样 。 磨机传动方式之所以如此之多 ， 它们都是根据各地的具体情况和磨机的特点而产生的 。 因此 ， 若能正确的选择一种合理的传动方式 ， 首先必须磨机传动的特点，精心选择传动装置中的每一个零件。 拖 动 磨 机 电 动 机 的 动 力 最 后 通 过 一 个 固 定 在 筒 体 或 端 盖 周 边 上 的 大 齿 圈传 递道磨体上使其回转的传动，叫 “ 边 缘传动 ” ， 而本作者所设计的磨机的传动部分的传动方式就是边缘传动 。 边缘传动目前有两种方式 ， 即边缘单传动和边缘双 传动。功率在 1000kw左 右也有不少采用了边缘双传动。功率在 2000kw以 上的 磨机，采用边缘双传动较多。但是，在国外功率为 4000kw左 右的磨机也多采用边缘单传动 。 我国江西永平铜矿从加拿大 A-C公司引进的 5.03 6.04m球磨机 ， 功 率 为 2650kw。 采 用 边 缘 单 传 动 ， 运 转 时 的 噪 音 比 中 心 传 动 还 小 。 这 是 我国 目 前 最 大 的 边 缘 单 传 动 磨 机

5、。 淮 海 水 泥 厂 从 罗 马 尼 亚 引 进 的 4.2 11m水 泥磨 ， 功 率 为 2 2000kw=4000kw， 多 年 运 转 。 效 果 良 好 。 这 是 当 前 我 国 使 用 最 大的边缘双传动磨机。1 3 1磨 机 传 动 部 分 设 计.磨 机 传 动 装 置磨机传动的分类是一个比较复杂的问题。特别是由于我国小水泥的发展 ， 使磨机传动装置出现了更多的种类 ， 给更详尽的分类带来了一定地难度 。 尽管如此 ，为了对传动装置有个明确和系统的认识 ， 我们还是可以按照是否使用齿轮将磨机主传动装置分为两大类。在每大类中又可分为若干种传动方式，详列如下：磨机传动 辅助传动 针齿传动 托轮传动 直联式 悬臂式 环式无齿轮直接传动无齿轮传动 中心双传动 中心单传动中心传动 边缘双传动 边缘单传动边缘传动齿轮传动主传动1.2磨 机 传 动 的 特 点筒式磨机是一种重载 、 低速 、 恒速 、 长期满载连续运转的粉磨机械 。 从重载来 讲 ， 当 前 水 泥 工 业 中 采 用 的 磨 机 的 动 力 从 55140000KW； 从 低 速 来 说 ， 对 于直 径 1.

6、2 7m的 磨 机 ， 它 们 的 工 作 转 速 当 初 只 有 301r/m in左 右 。 电 动 机 除了应用低速同步电机以外 。 大多数是在 6001000r/m in上下 。 这样 ， 传动系统的减速比就等于 3070之间 。 从恒速来说 ， 这一点对传动设计是有利的 。 从满载长期连续运转来说，给磨机传动装置的设计提出了更高的要求。 1.3传 动 方 式 的 比 较小型磨机都采用边缘传动 ， 但随着磨机规格向大发展 ， 出现了以大速比减速器为重要环节的中心单传动传动方式 。 这种传动方式 ， 如果减速器可靠 ， 它具有传动效率高 、 维护量小 、 比较容易实现长期连续安全运转的优点 ， 因而受到了使用厂的欢迎 。 由于机械工业的发展 ， 现在已能加工出精度较高 ， 质量较好的大小齿轮，再加上润滑技术的改进，因而也能保证磨机长期连续安全运转。另外 ， 有些磨机为了满足工艺上的要求，则非采用边缘传动不可，如风扫磨就是如此 。 无齿轮传动是在磨机急速向大型化发展，机械工业一时跟不上这种要求下出现的 。由于它的造价昂贵、技术复杂，又不宜用于功率小于 4000KW的磨机传动上 ，所

7、以在国外一段时间内曾得到应用，但是应用不多，而在国内还没有应用。 总 的来说，当前应用最广的还是边缘传动和中心传动，在大型磨机上，无齿轮传动发展也比较快 。 可见 ， 当前磨机传动方式主要只有三种 ， 且它们都在发展之中 ， 还看不出哪种占有绝对优势 。 可将它们概括地进行比较 。 齿轮传动与无齿轮传动的比较列于表中。1.4电 动 机 的 选 型磨机都是由电动机来拖动的 。 所以 ， 要想合理地设计好一台磨机的传动装置 ，就必须了解与电机拖动有关的知识 ， 将电气与机械进行综合考虑 ， 方能如愿以偿 。（一） 磨机的负载特性第一， 磨机的工作转速恒定是能够满足操作要求的 ， 因此 ， 一般来说对电动机不要求调速 。 只有近代出现的无齿轮直接传动装置 ， 它本身具有调速的功能，人们才顺势用之优势。第二， 前已述及，磨机是水泥厂中的最大的用电设备。第三， 磨机除了在启动和停车时载荷稍有摆动外 ， 在正常运转中载荷是基本稳定的。第四， 磨机是重载起动设备。在起动时 ， 电动机的起动转矩必须大于或等于磨机的起动静转矩与加速转矩之和。 磨机起动时的静转矩与磨机规格、筒体内的研磨体的位置、传动方式

8、 、轴承润滑情况以及安装准确度等等因数有关 。 因此 ， 对不同的球磨机 ， 在不同条件下起动，其起动的静阻力矩是不同的。 在 20多 年 前 ， 曾 有 人 提 出 电 动 机 的 起 动 静 阻 力 矩 要 高 于 额 定 力 矩 的1.75 2.5倍 。 因此磨机必须配置高起动转矩的电动机 。 这不仅限制了电机的通用性 ， 而且还会使传动装置 ， 特别是其中的减速器的尺寸及材料消耗增加 ，造 价 也 会 升 高 。 例 如 ， 供 磨 机 传 动 用 的 大 型 专 用 TDQ系 列 交 流 三 相 同 步 电机就是为此而设计的 。 大量的资料和实验表明 ， 磨机在起动时的初瞬间其静阻 力 矩 并 不 大 ， 比 额 定 转 矩 或 正 常 运 转 时 的 负 载 转 矩 M还 要 小 ， 只 有 随 着转 速 的 升 高 ， 大 约 在 磨 机 筒 体 转 过 60度 左 右 才 出 现 一 个 最 大 转 矩 。 这 个 最大 转 矩 亦 不 大 于 正 常 运 转 的 负 载 转 矩 的 1.5倍 。 可 见 ， 起 动 转 矩 为 1.1 1.5倍 的 负 载 转 矩 M

9、是 足 够 的 ， 可 以 作 为 设 计 的 依 据 。 这 就 使 许 多 技 术 问 题 易于解决，同时也可减少许多人力物力的浪费。（二） 对电力拖动的要求了解了磨机的负载特性以后，就可对磨机的电力拖动提出正确的要求。1.电动机 电动机在能够提供磨机所必需的起动转矩和正常运转转矩的前提下 ， 其标称容量应为磨机实际需要功率的 1.0 1.2倍 ， 对大型传动装置来说 ， 有 1.0 1.2倍 ， 对大型传动装置来说 ， 有 倍就足够用而不应过大 。 另外 ， 还应保证其负荷率起码在 90%以上。这样才能保证电动机经常处在近乎满载状态下运转 ，充分发挥设备的能力 。 以前由于对磨机负载特性认识的差异 ， 往往选用过大的电动机 ， 意在以大容量补起动 。 这样一来 ， 不仅会增大初次投资而且会使电机效率降低 ， 浪费电力 。 这种浪费是经常的 、 长期的 ， 因而应尽量避免 。 当然 ， 计算出来的需要功率 ， 由于电动机系列档次的限制 ， 往往不能恰如其量选到 ， 但要尽量接近。 2.起动要求由于磨用电动机的容量一般很大 ， 所以对其起动电流必须加以限制 ， 应以不会显著影响供电电网的电压降为原则。否则，由于电动机的起动电流过大 ， 势必造成电网电压瞬间的大幅度降低 ， 导致其它设备的电机失压 ， 照明灯的闪烁或熄灭，甚至有时造成停机事故。尤其是对于容量不大的电网，则更需加倍注意 。限制起动电流的主要途径就是选用恰当的电动机的类型，采用合适的起动方式 。3.电动机的功率因数 功率因数的高低是体现工厂用电经济性的一个主要指标 ， 而磨机功率因数电动机的功率因数在全厂电力系统的中是起主导作用的 。 功率因数低 ， 就意味着大量的无功电流在网络上往返，浪费电能。 （三） 电动机的选定 磨机拖动用的电动机，主要有以下三大类：（ 1）异步电动机（ 2）同步电动机（ 3）感应同步电动机1.异步电动机 磨机拖动用的异步电动机有鼠笼型和绕线型两种。鼠笼型异步电动机的起动电流很大 ； 起动时间较短 ； 功率因数很低 ； 起动转矩也不高；对电网容量要求较严，所以一般很少应用。 绕线型异步电动机是我国应用磨机拖动

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