礦用磨機傳動齒輪強度校核及材料選用

王天林　邱政華

摘 要：礦用磨機是選礦廠的主要設備，傳動齒輪作為磨機的主要零件，其使用壽命直接影響著設備的性能和運行效率。文章介紹了開式齒輪的強度校核理論及常用材料。

關鍵詞：礦用磨機；齒輪；強度校核；材料選用

磨機是用于破碎之后，選別之前，將一定粒度的礦石或其他物料磨制成工藝所需粒度的粉磨設備，廣泛應用于黑色金屬和有色金屬選礦、化工、電力、建材、環保脫硫等行業。根據筒體內研磨介質可分為球磨機、棒磨機、自磨機和半自磨機。根據傳動形式可分為齒輪傳動、中心傳動及環形電機驅動。近年來，隨著國民經濟的持續快速增長，礦產資源和礦產品的需求越來越大，加之提高生產效率以及節能減排的要求，礦用磨機向著大型化、巨型化和自動化的方向快速發展，雙邊驅動齒輪磨機的裝機功率已達17000kW。

1 傳動齒輪強度校核理論概述

礦用磨機的傳動齒輪作為磨機關鍵部件，合理的確定其參數，對提高其使用壽命、提高磨機運轉率及減少磨機維修費用有很重要的作用，能取得良好的社會效益和經濟效益。礦用磨機的工作環境比較惡劣，雖然磨機的大小齒輪都有罩子，但密閉不良，因而它屬于開式齒輪傳動。目前，國內機械設計手冊或齒輪手冊中對于大型重載開式齒輪傳動缺乏有針對性計算指導， 一般僅校核其彎曲強度。美國AGMA組織經過30 多年、三個版本的更新與改進，針對圓柱筒體磨機開式齒輪承載能力計算形成了完善的計算體系，能夠為磨機大型開式齒輪傳動的設計提供完整、可靠的理論依據，其最新的公制版標準為ANSI/AGMA 6114-A06。與GB/ISO標準將實際接觸、彎曲應力作為計算對象與許用接觸、彎曲應力對應進行比較不同，在AGMA6114-A06 標準中，分別計算大、小齒輪的許用接觸功率和許用彎曲功率，得到四個許用功率值，取最小值作為齒輪副的許用傳遞功率。比較許用傳遞功率與實際驅動功率值，當實際驅動功率小于許用傳遞功率時，說明當前設計參數下的齒輪副能夠傳遞當前的驅動功率，否則設計參數需要進行調整。

在AGMA6114-A06中，大、小齒輪的許用接觸功率計算式為：

下標1表示小齒輪，下標2表示大齒輪，CSF接觸強度服務系數，KSF彎曲強度服務系數。對于球磨機、自磨機和半自磨機，CSF取值1.5/1.75（功率>3350kW），KSF取值2.5；對于棒磨機，CSF取值1.65/1.75（功率>3350kW），KSF取值2.6。AGMA6114-A06 標準計算過程參數較多，為便于工程應用，我們基于Matlab平臺，編制GUI界面校核軟件，如圖1。

2 常用齒輪材料選用

在AGMA6114-A06 標準計算許用功率過程中，需要用到齒輪材料的熱處理狀態及硬度，現將礦用磨機常用齒輪材料整理如表1，供各位朋友參考。

ZG310-570常用在筒體直徑3600mm以下的磨機，ZG34Cr2Ni2Mo常用在筒體直徑≥6000mm的磨機；37SiMn2MoV常用來制造齒軸分體的齒輪，17Cr2Ni2Mo常用來制造軸齒輪。

3 結束語

以上介紹了磨機齒輪傳動的工作形式，并簡要介紹了AGMA6114-A06標準的校核過程，推薦了不同規格磨機的齒輪材料，對于礦用磨機傳動齒輪的設計以及優化，具有一定的指導意義。

參考文獻

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