φ1800×900半自磨机齿轮副强度校核及模数确定

摘 要：自磨机是一种常见的磨矿设备，不需要添加任何介质，仅依靠物料自身进行磨碎，因此又称为无介质磨机。但为了提高处理能力，磨碎难磨矿石，有时在自磨机中加入少量钢球（占磨机容积的6%左右），因此又往往称为“半自磨”。φ1800×900半自磨机是一种开式齿轮传动设备，对于齿轮传动设备设计来说，模数确定是齿轮副设计的关键。通过介绍了该半自磨机齿轮副强度校核，验证了齿轮副模数选取的合理性，为类似规格的半自磨机齿轮副模数确定提供了借鉴和参考。

关键词：半自磨机；模数；齿轮副；设计；确定

半自磨机是一种开式齿轮传动设备，传动设备齿轮副模数确定是齿轮副设计的关键，齿轮副结构设计的合理性对整机运转平稳性起决定性作用，因此通过齿轮副强度校核验证齿轮副模数确定的合理性对整机设备正常运转有很大的意义。

1.半自磨机简介

φ1800×900半自磨机是北方重工集团工程实验中心矿物分选实验室的核心设备，该设备由给料部、进料端轴承部、进料部、筒体部、传动部、出料部、出料端轴承部、基础部、电动机、减速器、联轴器等部分组成。其中传动部包括大齿轮、小齿轮等部件。大齿轮材质为ZG310～570，小齿轮材质为40Cr。

φ1800×900半自磨机主要参数见表1。

2.齿轮副模数强度校核

对于齿轮传动的强度校核，根据资料，一般考虑两个方面：

（1）齿面接触强度；

（2）齒根弯曲强度。

本半自磨机为开式齿轮传动，对开式传动，一般只按弯曲强度计算值增大10%～20%。

根据公式： （mm） （1）

式中： 为螺旋角 系数，根据直齿轮 =0。查机械设计手册，取 =12.6；

K为载荷系数，本齿轮精度为8级，取较大值，取K=2；

为小齿轮（或大齿轮）的额定转距（N·m）；

根据公式：P= （2）

式中：P为传动所需电动机功率（Kw），P=55kw；

n为圆筒转速（r/min），n=25.7r/min；

为总传动功率，取 =0.84；

将上述数值代入式（2）得 =17158.72

为齿宽系数，查机械设计手册， 取 =0.45；

为小齿轮齿数， =23；

为复合齿轮系数；

根据公式： （3）

式中： 为齿形系数，查表根据外齿轮x=0， =2.69；

为应力修正系数，查表根据外齿轮x=0， =1.575；

所以 =2.69×1.575=4.23675

为双向受力轮齿的许用应力（N·m）

≈0.5 = （4）

式中 为试验齿轮的弯曲疲劳极限（N/mm2），根据小齿轮材质为40Cr及热处理要求表面淬火，查机械设计手册， =740；

现将所有数值代入式（1）：

因为在手册中提到对开式传动，一般只按弯曲强度计算，并将由公式算得的法向模数 值增大10～20 % ；所以 的值应为： ≥12×1.2=14.6，根据机械设计手册齿轮推荐法向模数表第一系列，取 =16。

考虑到半自磨机筒体运行时物料和钢球的不均衡分布及润滑条件等因素，设计时选定m=16完全可以满足本半自磨机动力传动的需要。

3.现场运行情况

φ1800×900半自磨机在北方重工集团工程实验中心运行近半年，运行平稳，产量和粒级达到设计标准和设计规范，完全满足磨矿系统运行要求。

4.结论

通过φ1800×900半自磨机的齿轮副强度校核，结合现场实际运行情况，证明半自磨机齿轮副模数选取合理可靠，为类似规格的半自磨机齿轮副模数的确定提供了借鉴和参考。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2]孙长泉，孙成林等.选矿厂工艺设备安装与维修[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[3]马华麟.现代铁矿石选矿[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2009.

[4]孙时元.中国选矿设备手册[M].北京：科学出版社，2006.

作者简介：

陈欢（1982—），男，工程师，工程硕士，现从事冶金、矿山工艺设备设计和实验工作。