球磨机小齿轮轴的有限元分析
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稳性 和寿命 。传 统 计算 方 法 ， 将小 齿 轮轴 简 化 为 是 简 支梁 ， 然后 按 平 面弯 曲和扭 转组 合变 形来 计算 ， 这 种 算 法简 化较 大 ， 能 全 面 、 细 反 应 局 部 应 力 情 不 详 况 。为 了利用 现代 计 算 方 法 提 高设 计 可 靠 性 ， 文 本
算 得 抗弯许 用 强度 ［『 得 ２ ０ ８ ａ 【 ］ ０ ．８ＭＰ 。 ２ ２ 小齿 轮轴 的工 况 ．
球磨 机有 启动 、 常运转 、 停 、 修等 工况 ， 正 急 检 因 此 ， 为 驱动 的小 齿 轮轴 在 这 些 工 况 下 均 承受 不 同 作
载荷 ， 中最 危 险 工 况 为 正 常 ： 况 和 急停 的 工 况 。 其 ［
３ 传统计算 方法
３ １ 小齿 轮正 常 运转 的情 况下 。 ． 施加 的扭矩 大 小计
算
电机 输 出扭 矩 ：
Ｔｒ ９ ５ ９ ￣ ４Fra Baidu bibliotekｐ
＝
驱 动结 构 的传 动效 率为 １＝０９ ， １ ．９ 安全 系 数 ：． ， １２ 材 料 屈服 强 度 ＝ ４ ａ材料 的抗 扭强 度 ＝８５ ６ ０ＭＰ ， ３
情 况如 下 。 （ ）正常 １ ［ 作 正 常 运转 时为 匀 速转 动 ， 齿 轮 一端 承受 电机 小 的输 出扭矩 ， 中部通 过小 齿轮 承受 负载转 矩 。 （ ）急停 ２ 急停 时 ， 电机 制 动 ， 电机 转 速 为 零 ， 齿 轮 轴 受 小 负载惯 性力 的影 响。
情 况下 ， 齿轮 承 受 扭 矩 载 荷 发 生 的 转 角 ＜５ 。 小 。
其 中 ， ‘ 时不 考 虑 小 齿轮 轴 的 自重 。基 本 许 用 应 算 力 ［ 为 盯］ ， 安全 系数 ｎ＝１２ 取 ． 。计算 得 ， 扭 许 抗 用强 度 ［Ｔ］ ３７ ９ＭＰ ； 弯 强度 盯 ＝ｌ２ 计 【 得 ０ ． ａ抗 ／
元 法 对小 齿轮 轴进 行 刚度 和强度 分析 。模 拟结 构在 危险 工况 下 的应力 分布 情 况 ， 以及 应 力集 中点 ， 为设 计提 供依 据 ， 避免 薄弱 环节 的忽 略 ， 以及 避免 非薄 弱 环节 的 过于安 全 而增加 成 本 。提供 了给 定设 计方 案
的结 构 变形 和应 力 分 布 ， 对 其进 行 失 效 分 析 提 供 为 理论 依 据 。
传统计算方法进行对 比， 证 ｒ有限元模型和计算 的＿确性 。同时 ， 验 卜 根据计算结 果提出 ｒ
小齿轮轴改进 的建议 。 关键词 ： 强度分析 ； 限元 ； 有 传统计算方法 ； Ｎ Ｙ ＡＳＳ
中 图分 类 号 ：Ｄ ５ Ｔ ４３ 文献标识码 ： Ａ
１ 引 言
小齿轮装置是 球磨 机传动 系统 的重 要组成部 分， 小齿轮轴又是小齿轮装置的主要部件 ， 以其强 所 度 和 刚度直 接影 响到 球磨 机传 动装 置齿 轮装 置 的平
正 常运行 时 ， 磨机 简体匀 速 转动 ， 小齿 轮轴 承 受简体 转 动所需 功耗 ； 停 时 ， 齿 轮 轴 静 止 ， 磨 机简 体 急 小 而 将从 匀 速转 动减 速为静 止 ， 因此 ， 齿轮轴 承 受简体 小 减 速过 程产 生 的惯 性 负载作 用 。最 危险工 况 的基本
第 ３期
于冠英等 ： 球磨机小齿轮轴的有限元分析
７ ９
减 速机 输 出扭矩 ： ： Ｔ ｉ ８０ ９ ４ 。Ｔ Ｔ ＝ ：１ ７ ．４Ｎ Ｉ Ｉ
４ 有 限元 模 型
４ １ 小 齿轮 轴 实体模 型 的建 立 ．
抗 扭界 面 系数 ： ＝ Ｗ
第２ ７卷第 ３期
２ １ 年 ６月 ０１
有
色
矿
冶
Ｖ０ｌ２ № ３ ｜ ７．
Ｎ０Ｎ —ＦＥＲＲ０ＵＳ Ｍ Ｉ ＮＧ ＮＩ ＡＮＤ ＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｍ
Ｊｎ ０ １ ｕ ｅ２ １
文 章 编 号 ：０ ７—９７ ２ １ ） ３— ０ ８— ４ １０ ６ Ｘ（０ １ ０ ０ ７ ０
２ 小齿轮轴 的基本参数 和工况
２ １ 小齿轮 轴 的基本 参 数 ． ＭＱ ２４ 机 主 电机功 率 Ｐ＝３５ｋ ， Ｇ ４８磨 ５ Ｗ 额定 转
速 为 ｎ＝ ５ ／ ｉ ； ７ ０ｒｍ ｎ 减速 机速 比 ｉ ４ 大齿 圈 与小 齿 ＝ ， 轮 齿 数 比 ｉ １ ８ ２ 。 该 磨 机 小 齿 轮 轴 采 用 ｉ： ９ ／ ３ ４ ＣＭ Ｍ ０ ｒ ｎ ｏ合 金钢 ， 密度 为 Ｐ：７９ ０ ｋ／ ， 其 ０ ｇ ｎ 弹性 模 量 为 Ｅ＝ ． ６×１ “Ｐ ， 松 比为 ＝ ． 。磨 机 ２０ ０ ａ泊 ０３
球 磨 机 小 齿 轮 轴 的有 限元 分 析
于冠英 ， 李承山
［ 中国有色 （ 阳） 沈 冶金机 械有限公 司 ， 辽宁 沈 阳 １０４ ］ １ １１
摘
要 ： 过 Ｓｌ Ｗｏｋ 通 ｏ ｄ ｒｓ软件对 Ｍ Ｇ ４ ８球磨饥 的小 轮轴进 行三维建模 ， 用有限元软 件 Ａ — ｉ Ｑ ２４ 利 Ｎ Ｓ Ｓ对磨机 小齿 轮轴在正常运行 和急停 的工况 下的应 力和变形 分布 状态 进行 了计算 ， Ｙ 与
Ｍ Ｐａ
４ ５１ ８ ・ｍ ＝４ ５１ ６ ・ｍｉ ９． ６ Ｎ ９８ ０Ｎ ｉ １
ｎ
减 速 比 ：＝ ｉ４
收稿 日期 ：０ 】一 ３一Ｏ ２１ Ｏ １ 作者简介 ： 于冠英 （９ ５ ） 女 ， １８ 一 ， 本科 ， 助理工程师 ， 主要从事产品 没计和有限＿计算 １作 。 兀 ：
主要 针对 沈 阳冶 金 机 械 有 限 公 司设 计 的 ＭＱ ２ ４ Ｇ４８ 干式 格子 型球 磨机 的小 齿轮 轴在 实 际应用 过程 中正 常运 转和 急停 的情 况下 为最 危 险工况 。分 别用 有 限
抗 扭 （ ） 度 条件 ：… ≤［ ］＝［ ／３ 一般 弯 强 Ｔ Ｔ ｏ］√ ；
算 得 抗弯许 用 强度 ［『 得 ２ ０ ８ ａ 【 ］ ０ ．８ＭＰ 。 ２ ２ 小齿 轮轴 的工 况 ．
球磨 机有 启动 、 常运转 、 停 、 修等 工况 ， 正 急 检 因 此 ， 为 驱动 的小 齿 轮轴 在 这 些 工 况 下 均 承受 不 同 作
载荷 ， 中最 危 险 工 况 为 正 常 ： 况 和 急停 的 工 况 。 其 ［
３ 传统计算 方法
３ １ 小齿 轮正 常 运转 的情 况下 。 ． 施加 的扭矩 大 小计
算
电机 输 出扭 矩 ：
Ｔｒ ９ ５ ９ ￣ ４Fra Baidu bibliotekｐ
＝
驱 动结 构 的传 动效 率为 １＝０９ ， １ ．９ 安全 系 数 ：． ， １２ 材 料 屈服 强 度 ＝ ４ ａ材料 的抗 扭强 度 ＝８５ ６ ０ＭＰ ， ３
情 况如 下 。 （ ）正常 １ ［ 作 正 常 运转 时为 匀 速转 动 ， 齿 轮 一端 承受 电机 小 的输 出扭矩 ， 中部通 过小 齿轮 承受 负载转 矩 。 （ ）急停 ２ 急停 时 ， 电机 制 动 ， 电机 转 速 为 零 ， 齿 轮 轴 受 小 负载惯 性力 的影 响。
情 况下 ， 齿轮 承 受 扭 矩 载 荷 发 生 的 转 角 ＜５ 。 小 。
其 中 ， ‘ 时不 考 虑 小 齿轮 轴 的 自重 。基 本 许 用 应 算 力 ［ 为 盯］ ， 安全 系数 ｎ＝１２ 取 ． 。计算 得 ， 扭 许 抗 用强 度 ［Ｔ］ ３７ ９ＭＰ ； 弯 强度 盯 ＝ｌ２ 计 【 得 ０ ． ａ抗 ／
元 法 对小 齿轮 轴进 行 刚度 和强度 分析 。模 拟结 构在 危险 工况 下 的应力 分布 情 况 ， 以及 应 力集 中点 ， 为设 计提 供依 据 ， 避免 薄弱 环节 的忽 略 ， 以及 避免 非薄 弱 环节 的 过于安 全 而增加 成 本 。提供 了给 定设 计方 案
的结 构 变形 和应 力 分 布 ， 对 其进 行 失 效 分 析 提 供 为 理论 依 据 。
传统计算方法进行对 比， 证 ｒ有限元模型和计算 的＿确性 。同时 ， 验 卜 根据计算结 果提出 ｒ
小齿轮轴改进 的建议 。 关键词 ： 强度分析 ； 限元 ； 有 传统计算方法 ； Ｎ Ｙ ＡＳＳ
中 图分 类 号 ：Ｄ ５ Ｔ ４３ 文献标识码 ： Ａ
１ 引 言
小齿轮装置是 球磨 机传动 系统 的重 要组成部 分， 小齿轮轴又是小齿轮装置的主要部件 ， 以其强 所 度 和 刚度直 接影 响到 球磨 机传 动装 置齿 轮装 置 的平
正 常运行 时 ， 磨机 简体匀 速 转动 ， 小齿 轮轴 承 受简体 转 动所需 功耗 ； 停 时 ， 齿 轮 轴 静 止 ， 磨 机简 体 急 小 而 将从 匀 速转 动减 速为静 止 ， 因此 ， 齿轮轴 承 受简体 小 减 速过 程产 生 的惯 性 负载作 用 。最 危险工 况 的基本
第 ３期
于冠英等 ： 球磨机小齿轮轴的有限元分析
７ ９
减 速机 输 出扭矩 ： ： Ｔ ｉ ８０ ９ ４ 。Ｔ Ｔ ＝ ：１ ７ ．４Ｎ Ｉ Ｉ
４ 有 限元 模 型
４ １ 小 齿轮 轴 实体模 型 的建 立 ．
抗 扭界 面 系数 ： ＝ Ｗ
第２ ７卷第 ３期
２ １ 年 ６月 ０１
有
色
矿
冶
Ｖ０ｌ２ № ３ ｜ ７．
Ｎ０Ｎ —ＦＥＲＲ０ＵＳ Ｍ Ｉ ＮＧ ＮＩ ＡＮＤ ＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｍ
Ｊｎ ０ １ ｕ ｅ２ １
文 章 编 号 ：０ ７—９７ ２ １ ） ３— ０ ８— ４ １０ ６ Ｘ（０ １ ０ ０ ７ ０
２ 小齿轮轴 的基本参数 和工况
２ １ 小齿轮 轴 的基本 参 数 ． ＭＱ ２４ 机 主 电机功 率 Ｐ＝３５ｋ ， Ｇ ４８磨 ５ Ｗ 额定 转
速 为 ｎ＝ ５ ／ ｉ ； ７ ０ｒｍ ｎ 减速 机速 比 ｉ ４ 大齿 圈 与小 齿 ＝ ， 轮 齿 数 比 ｉ １ ８ ２ 。 该 磨 机 小 齿 轮 轴 采 用 ｉ： ９ ／ ３ ４ ＣＭ Ｍ ０ ｒ ｎ ｏ合 金钢 ， 密度 为 Ｐ：７９ ０ ｋ／ ， 其 ０ ｇ ｎ 弹性 模 量 为 Ｅ＝ ． ６×１ “Ｐ ， 松 比为 ＝ ． 。磨 机 ２０ ０ ａ泊 ０３
球 磨 机 小 齿 轮 轴 的有 限元 分 析
于冠英 ， 李承山
［ 中国有色 （ 阳） 沈 冶金机 械有限公 司 ， 辽宁 沈 阳 １０４ ］ １ １１
摘
要 ： 过 Ｓｌ Ｗｏｋ 通 ｏ ｄ ｒｓ软件对 Ｍ Ｇ ４ ８球磨饥 的小 轮轴进 行三维建模 ， 用有限元软 件 Ａ — ｉ Ｑ ２４ 利 Ｎ Ｓ Ｓ对磨机 小齿 轮轴在正常运行 和急停 的工况 下的应 力和变形 分布 状态 进行 了计算 ， Ｙ 与
Ｍ Ｐａ
４ ５１ ８ ・ｍ ＝４ ５１ ６ ・ｍｉ ９． ６ Ｎ ９８ ０Ｎ ｉ １
ｎ
减 速 比 ：＝ ｉ４
收稿 日期 ：０ 】一 ３一Ｏ ２１ Ｏ １ 作者简介 ： 于冠英 （９ ５ ） 女 ， １８ 一 ， 本科 ， 助理工程师 ， 主要从事产品 没计和有限＿计算 １作 。 兀 ：
主要 针对 沈 阳冶 金 机 械 有 限 公 司设 计 的 ＭＱ ２ ４ Ｇ４８ 干式 格子 型球 磨机 的小 齿轮 轴在 实 际应用 过程 中正 常运 转和 急停 的情 况下 为最 危 险工况 。分 别用 有 限
抗 扭 （ ） 度 条件 ：… ≤［ ］＝［ ／３ 一般 弯 强 Ｔ Ｔ ｏ］√ ；