φ1800×900半自磨機齒輪副強度校核及模數確定

摘 要：自磨機是一種常見的磨礦設備，不需要添加任何介質，僅依靠物料自身進行磨碎，因此又稱為無介質磨機。但為了提高處理能力，磨碎難磨礦石，有時在自磨機中加入少量鋼球（占磨機容積的6%左右），因此又往往稱為“半自磨”。φ1800×900半自磨機是一種開式齒輪傳動設備，對于齒輪傳動設備設計來說，模數確定是齒輪副設計的關鍵。通過介紹了該半自磨機齒輪副強度校核，驗證了齒輪副模數選取的合理性，為類似規格的半自磨機齒輪副模數確定提供了借鑒和參考。

關鍵詞：半自磨機；模數；齒輪副；設計；確定

半自磨機是一種開式齒輪傳動設備，傳動設備齒輪副模數確定是齒輪副設計的關鍵，齒輪副結構設計的合理性對整機運轉平穩性起決定性作用，因此通過齒輪副強度校核驗證齒輪副模數確定的合理性對整機設備正常運轉有很大的意義。

1.半自磨機簡介

φ1800×900半自磨機是北方重工集團工程實驗中心礦物分選實驗室的核心設備，該設備由給料部、進料端軸承部、進料部、筒體部、傳動部、出料部、出料端軸承部、基礎部、電動機、減速器、聯軸器等部分組成。其中傳動部包括大齒輪、小齒輪等部件。大齒輪材質為ZG310～570，小齒輪材質為40Cr。

φ1800×900半自磨機主要參數見表1。

2.齒輪副模數強度校核

對于齒輪傳動的強度校核，根據資料，一般考慮兩個方面：

（1）齒面接觸強度；

（2）齒根彎曲強度。

本半自磨機為開式齒輪傳動，對開式傳動，一般只按彎曲強度計算值增大10%～20%。

根據公式： （mm） （1）

式中： 為螺旋角 系數，根據直齒輪 =0。查機械設計手冊，取 =12.6；

K為載荷系數，本齒輪精度為8級，取較大值，取K=2；

為小齒輪（或大齒輪）的額定轉距（N·m）；

根據公式：P= （2）

式中：P為傳動所需電動機功率（Kw），P=55kw；

n為圓筒轉速（r/min），n=25.7r/min；

為總傳動功率，取 =0.84；

將上述數值代入式（2）得 =17158.72

為齒寬系數，查機械設計手冊， 取 =0.45；

為小齒輪齒數， =23；

為復合齒輪系數；

根據公式： （3）

式中： 為齒形系數，查表根據外齒輪x=0， =2.69；

為應力修正系數，查表根據外齒輪x=0， =1.575；

所以 =2.69×1.575=4.23675

為雙向受力輪齒的許用應力（N·m）

≈0.5 = （4）

式中 為試驗齒輪的彎曲疲勞極限（N/mm2），根據小齒輪材質為40Cr及熱處理要求表面淬火，查機械設計手冊， =740；

現將所有數值代入式（1）：

因為在手冊中提到對開式傳動，一般只按彎曲強度計算，并將由公式算得的法向模數 值增大10～20 % ；所以 的值應為： ≥12×1.2=14.6，根據機械設計手冊齒輪推薦法向模數表第一系列，取 =16。

考慮到半自磨機筒體運行時物料和鋼球的不均衡分布及潤滑條件等因素，設計時選定m=16完全可以滿足本半自磨機動力傳動的需要。

3.現場運行情況

φ1800×900半自磨機在北方重工集團工程實驗中心運行近半年，運行平穩，產量和粒級達到設計標準和設計規范，完全滿足磨礦系統運行要求。

4.結論

通過φ1800×900半自磨機的齒輪副強度校核，結合現場實際運行情況，證明半自磨機齒輪副模數選取合理可靠，為類似規格的半自磨機齒輪副模數的確定提供了借鑒和參考。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2012.

[2]孫長泉，孫成林等.選礦廠工藝設備安裝與維修[M].北京：冶金工業出版社，2012.

[3]馬華麟.現代鐵礦石選礦[M].合肥：中國科學技術大學出版社，2009.

[4]孫時元.中國選礦設備手冊[M].北京：科學出版社，2006.

作者簡介：

陳歡（1982—），男，工程師，工程碩士，現從事冶金、礦山工藝設備設計和實驗工作。