李曉宇，楊 沫，張先成，韓佳君

吉林省地質(zhì)技術(shù)裝備研究所，吉林 長(zhǎng)春 130103

0 引言

XMQ350×160球磨機(jī)傳統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)上是采用自制齒輪減速機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)量重，造價(jià)高，加工周期長(zhǎng)、安裝拆卸難度大。本文介紹了安裝有擺線針輪減速機(jī)的XMQ350×160型球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，闡述擺線針輪減速機(jī)應(yīng)用在球磨機(jī)上的優(yōu)勢(shì)。

1 球磨機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分析

球磨機(jī)是實(shí)驗(yàn)室磨礦主要設(shè)備，可供實(shí)驗(yàn)室濕法磨細(xì)礦石之用，也可供冶金、建材、化工輕工、煤炭、水電、農(nóng)業(yè)和地質(zhì)實(shí)驗(yàn)工作中的人工重砂、礦石技術(shù)加工等磨細(xì)物料之用[1]。傳統(tǒng)球磨機(jī)傳動(dòng)形式是齒輪傳動(dòng)。

傳統(tǒng)XMQ350×160型球磨機(jī)主要技術(shù)參數(shù)是滾筒尺寸Φ350×160 mm，電機(jī)功率1.1 kw，電機(jī)轉(zhuǎn)速910 r/min，滾筒轉(zhuǎn)速63±2 r/min。圖1為傳統(tǒng)XMQ350×160型球磨機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖，電動(dòng)機(jī)2經(jīng)過齒輪系3，帶動(dòng)球磨滾筒1滾動(dòng)。由于空間限制，只能采用兩級(jí)齒輪減速，為了獲得較高的減速比，需要采用6級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

這種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)齒輪箱體積龐大，且都為非標(biāo)零件，需要特殊加工，加工難度大，質(zhì)量重，造價(jià)高，安裝拆卸難度大。

2 擺線針輪減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

擺線針輪減速機(jī)是采用擺線針尺嚙合的、少齒差行星傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)而成的一種新型傳動(dòng)機(jī)械，已廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域[2]。

擺線針輪減速機(jī)可分為：輸入、減速、輸出三個(gè)部分。在輸入軸上裝有一個(gè)錯(cuò)位180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個(gè)稱為轉(zhuǎn)臂的滾柱軸承，形成H機(jī)構(gòu)、兩個(gè)擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒相嚙合，以組成齒差為一齒的內(nèi)嚙合減速機(jī)構(gòu)。

與普通減速器比較，擺線針輪減速機(jī)具有一下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。由于采用了行星傳動(dòng)原理，輸入軸輸出軸在同一軸心線上，使其獲得盡可能小的尺寸。

（2） 高速比、高效率。擺線針輪減速機(jī)單級(jí)傳動(dòng)速比能達(dá)到1:87，效率在90%以上，如果采用多級(jí)傳動(dòng)，減速比更大。

（3） 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低。擺線針齒嚙合齒數(shù)較多，重疊系數(shù)大，以及具有機(jī)件平衡的機(jī)理，使振動(dòng)和嗓聲限制在最小程度。

（4） 使用可靠、壽命長(zhǎng)。擺線針輪減速機(jī)主要零件采用高碳鉻鋼材料，經(jīng)淬火處理（HRC58～62）獲得高強(qiáng)度，并且部分傳動(dòng)接觸采用了滾動(dòng)摩擦，所以經(jīng)久耐用壽命長(zhǎng)。輸出轉(zhuǎn)矩N.M，當(dāng)減速機(jī)短期瞬時(shí)載荷超過穩(wěn)定載荷的160%時(shí)，應(yīng)按尖峰載荷選擇，應(yīng)保證Tmax/1.6≤TP ，式中：Tmax—負(fù)載最大尖峰轉(zhuǎn)矩N.M；

圖 1 傳統(tǒng)球磨機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of ball mill with traditional structure

（3） 減速機(jī)輸入轉(zhuǎn)速不等于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)按TC≤TP選型：TC=（n/n1）1/ε，式中：TC—計(jì)算工作轉(zhuǎn)矩、n—實(shí)際輸入轉(zhuǎn)速r/min、n1—減速機(jī)額定輸入轉(zhuǎn)速r/min、ε—轉(zhuǎn)臂軸承壽命指數(shù)（球軸承ε=3，滾子軸承ε=10/3）、TP—減速機(jī)需用輸出轉(zhuǎn)矩N.M、T—負(fù)載工作轉(zhuǎn)矩。然后按T≤Tmax驗(yàn)算，若滿足則選型合適，否則，應(yīng)選

3 采用擺線針輪減速機(jī)的XMQ350×160型球磨機(jī)

采用擺線針輪減速機(jī)的球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)如圖2所示，電動(dòng)機(jī)2經(jīng)過擺線針輪減速機(jī)3降低速度后，帶動(dòng)小皮帶輪4旋轉(zhuǎn)，球磨滾筒1與大皮帶輪5通過螺栓連接固定。小皮帶輪4通過三角帶帶動(dòng)球磨滾筒1與大皮帶輪5轉(zhuǎn)動(dòng)[3]。

擺線針輪減速機(jī)的選型分如下幾種情況[4]：

（1）減速機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)速等于標(biāo)準(zhǔn)減速機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)：P×KA/η ≤P1P ，式中：P—負(fù)載功率kw、KA—工況系數(shù)、η—減速機(jī)效率、P1P—減速機(jī)輸入功率kw；

（2） 按減速機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)矩選型時(shí)：T≤TP ，式中：T—負(fù)載工作轉(zhuǎn)矩N.M、TP—減速機(jī)需用擇較大型號(hào)；

圖 2 采用擺線針輪減速機(jī)的球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖Fig.2 Transmission system diagram of ball mill with cycloidal pin wheel reducer

（4）如果輸入的轉(zhuǎn)速是變化的，應(yīng)根據(jù)使用條件確定。若要求功率一定，則應(yīng)按最低轉(zhuǎn)速選型。若要求轉(zhuǎn)矩一定，則應(yīng)按最高轉(zhuǎn)速選型。

采用擺線針輪減速機(jī)的球磨機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

（1） 擺線針輪減速機(jī)屬于成型產(chǎn)品，系列化程度高，規(guī)格齊全，在球磨機(jī)上選用可縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。

（2）采用擺線針輪減速機(jī)的球磨機(jī)，由于去除了原有的齒輪箱，減少零部件加工量，裝配效率也大幅提高，從而加快產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，同時(shí)降低成本。

（3）同等體積下，采用擺線針輪減速機(jī)的減速比要遠(yuǎn)大于齒輪減速機(jī)，所以XMQ350×160型球磨機(jī)的電機(jī)可選用4極電機(jī)，從而降低電機(jī)成本。

（4） 擺線針輪減速機(jī)與電機(jī)融為一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、質(zhì)量輕。

（5）擺線針輪減速機(jī)已是專業(yè)化生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，故障率低，易于保養(yǎng)維護(hù)。

4 結(jié)論

（1） 球磨機(jī)采用擺線針輪減速機(jī)，改變了笨重的傳統(tǒng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，減少零件數(shù)量，體積小，質(zhì)量輕，造價(jià)低。

（2） 球磨機(jī)采用擺線針輪減速機(jī)，便于產(chǎn)品系列化，加快產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期。

（3）擺線針輪減速機(jī)專業(yè)化生產(chǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量好，價(jià)格低，且保養(yǎng)維修方便。