φ900mm×2400mm棒磨机传动系统的改造
1、改造的必要性
我矿选矿厂4号棒磨机，规格为φ900mm×2400mm，是选矿厂流水作业线的关键设备，该设备系50年代老设备，传动系统落后，事故多且排队故障时间长，严重影响了正常生产。
该设备改造前传动系统主要结构是：整个传动系统安装在进矿端，由Jo2-81-6，30KW电动机通过小皮带轮（外径310mm）带动大皮带轮（外径1230mm）。大皮带轮与小齿轮共轴，轴径75mm，轴全长2025mm。大皮带轮一端和小齿轮两端共三个滑动轴承，安装在一条中心线上。
这种传动系统的主要缺点是：重负荷启动困难，启动时间长；小皮带轮包角小，影响了机械传动效率；传动系统在进矿端，大小齿轮会进砂，降低了齿轮寿命；小齿轮轴两端为滑动轴承，检修时间长；三个滑动轴承没有公共底盘，安装难度大，因此迫切需要对此传动系统进行技术改造。
我矿从1988年开始，对棒磨机传动系统进行了技术改造设计，1989年12月设备安装调试完毕，1990年1月投入生产，截至12月年终检修前，安全运转6684小时，效果良好。
2、改造后的主要结构及传动速比
改造后的棒磨机传动系统主要结构示意图见图1。
整个传动系统安装在棒磨机出矿端，它主要由图上部件组成，工作时，由电动机带动液力偶合器，液力偶合器再带动主动皮带轮。液力偶合器直接安装在电动轴上，主动皮带轮内孔不接触电动机轴，它是靠端面4个螺钉压在液力偶合器上。主动皮带轮通过5根C型三角带将动力传至被动皮带轮。主、被动皮带轮外径327mm（受场地限制选用这种安装形式）。被动皮带轮安装在单级圆柱齿轮减速器的变速轴上，在减速器的低速轴上装有胶板弹性联轴器，胶板选用皮带输送机皮带，共6块。联轴器的另一半装在小齿轮上。小齿轮轴与小齿轮内孔配合公称尺寸和公差配合为φ90jsb/H7。小齿轮轴比改造前直径增大15mm，增大外径后增加了强度和稳定性，又利于轴承的选择。小齿轮轴上装小齿轮，小齿轮模数为16，小齿轮两端装轴承座及滚子轴承，小齿轮再将动力传至筒身大齿轮。减速器和轴承座同时安装在公共底盘上，公共底盘分上下两部分，上部加工有4条梯型槽，减速器和轴承座通过梯型螺栓与底盘联接，可根据安装要求，减速器和轴承主坐可同时进退。下部分与棒磨机后轴承座底部联为一体，使传动系统与筒身底座联成整体，始终保持大、小齿轮会中心距。整个结构紧凑，安装可靠，安装拆卸方便。
传动速比的选择，改造前电机转速为960r/min，皮带轮传动速比i1=0.252，齿轮传动速比i2=0.158，当电动机转速n1=960r/min时，筒身转速n出=n1×i1×i2=38.5r/min。
棒磨机改造后，电动机转速为1470r/min，液力偶合器效率0.97，选用6.3速比的减速器替代皮带轮传动，小齿轮由原来的14齿增加到15齿，大齿轮仍保留原有的88齿。
3、主要结构设计和参数选择
3.1、液力偶合器，我们选用的限矩型液力偶合器，型号为Y0×D360型。
3.1.1、工作原理：当泵轮在原动机带动下旋转时，其中的工作液体便被泵轮叶片驱动。在离心力的作用下使液体沿泵轮工作腔的曲面流向涡轮，同时冲击涡轮叶片，使之带动从动轴旋转，从涡轮流出的液体，也由于离心力的作用，又从涡轮的近轴处流回泵轮，在液力偶合器中泵轮和涡轮之间并无机械联系，能量的传递完全由工作液体完成。
3.1.2、结构：外壳为铝合金，主要部件由泵轮、涡轮、外壳、辅助室外壳和弹性联轴器等组成。
3.1.3、基本参数：当输入转速为1500r/min时，传递功率为25~48kw；轴向最大尺寸为182mm，径向最大尺寸为φ416mm，重量30kg，最大充油量6.3L。
3.1.4、性能，保护电机，防止过载；提高电机启动能力，协调多机负荷分配。
3.2、轴承座结构，轴承座结构见图2。
轴承座为了方便拆卸，采用上下对开形式，中心高300mm，材质为铸钢，为了缩短两轴承座之间距离，使结构更紧凑，轴承端盖采用嵌入透盖和闷盖，端盖不需上螺钉，减少了端盖上螺钉的安装位置，使轴承座到小齿轮位置缩短到最小距离，轴的强度相应提高。轴承座内装3617双列向心球面滚子轴承，滚子轴承额定动负荷为28000kg。
3.3、电动机，由于电动机直接带动的液力偶合器转速为1500r/min时，传递效率较高；由于改造前电机功率为30kw；由于Y系列电机是全国推行的节能电机。所以电机型号选用Y200L4极30kw电动机，比改造前原电机体积明显减小。
3.4、单级圆柱齿轮减速器，减速器为ZDz5-11-1型，当转速为1500r/min时，连续运转传递功率为35.1kw，减速器内主动齿轮19齿，被动齿轮122齿，速比为6.3，齿斜角9°22，法面模数3.5，高速轴φ50mm，低速轴φ70mm，中心高300mm，两轴间中心距250mm。
4、改造前后的效果对比
一年来实践证明，4号棒磨机技术改造是成功的，其主要优点有：
4.1、减少了事故停车时间，提高了设备运转率。
棒磨机改造投产后，安全运行一年，获得了较好的效果，事故停车时间明显减少，改造前1989年事故停车143小时，改造后1990年同期事故停车16小时，全年减少事故停车127小时，保证了选厂均衡生产，减少了停车损失，磨矿设备运转率创近几年最好水平。
4.2、延长了主要备件寿命，减少了备件消耗
传动系统改造后，将原传动系统配置在排矿端，改善了大、小齿轮的工作条件。原齿轮传动在进矿端，由于矿砂经常过量，且又没有螺旋调节矿量，矿砂过量溢出来后堆积在进矿端，大、小齿轮经常在砂子里面滚，严重影响齿轮寿命。改造前1989年消耗大齿轮1.5个，小齿轮2.5个（齿轮换边为0.5个）。而设备经过改造后，大齿轮一年消耗0.5个，小齿轮消耗1个，全年节约1个大齿轮和1.5个小齿轮。大齿轮计划单价3570元，小齿轮计划单价416元，年节约资金4000多元。
4.3、提高了机械传动效率
传动系统改造后，机械传动效率有所提高，过去大，小皮带轮传动，由于传动比值较大，造成小皮带轮包角太小，严重影响了机械传动效率。另外小齿轮两端为滑动轴承，也影响了机械传动效率，改造前装2.5吨棒磨棍运行测定电流为45A，改造后相当于同等条件测定电流为40A，比原来减少电流5A，全年开动按6684小时计算，可节电约1.23万kw.h。
4.4、实现了无负荷启动
改造前，棒磨机重负荷启动困难，停机时要求筒身进入孔转在上面，方便下一次启动，用电高峰期启动尤为困难，启动时间少则10多秒，多则达50多秒。改造后，安装了液力偶合器，重负荷启动时间不超过10秒，启动电流由原来的360A下降到300A，设备启动时的冲击与振动明显降低，实现了棒磨机无负荷启动，在用电高峰期启动，其优势更为明显。
