球磨機設(shè)計說明書最終版概述

1、北科大目錄一、設(shè)計任務(wù)書1. 設(shè)計目的2. 設(shè)計內(nèi)容二、傳動裝置的總體設(shè)計及初步計算1. 球磨機的基本參數(shù)2. 總體方案確定3. 選擇電動機4. 確定傳動裝置總傳動比，分配各級傳動比5. 傳動裝置的運動和動力參數(shù)三、傳動件的設(shè)計計算及修改傳動裝置的運動和動力參數(shù)1. 帶傳動的設(shè)計計算2. 第一次修改各軸的運動和動力參數(shù)3. 開式齒輪傳動的設(shè)計計算4. 驗算工作轉(zhuǎn)速5. 第二次修訂各軸的運動和動力參數(shù)四、球磨機罐體及軸系設(shè)計1.罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.小齒輪軸系的設(shè)計計算3. 支撐輥及其軸系的設(shè)計計算五、設(shè)計聯(lián)接螺栓 六、設(shè)計開啟門27七、設(shè)計總結(jié)八、參考資料一、設(shè)計任務(wù)書1. 設(shè)計目的1）總結(jié)和綜合運

2、用已經(jīng)學(xué)過的有關(guān)知識，分析和解決工程實際問題。2）學(xué)習(xí)機械設(shè)計的一般方法，了解和掌握常用機械零件、機械傳動裝置 和簡單機械的設(shè)計過程。3）進行基本技能的訓(xùn)練，例如計算、繪制方案草圖、運用設(shè)計資料、查閱機械設(shè)計手冊、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及運用經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗估算等。2. 設(shè)計內(nèi)容1）設(shè)計題目：設(shè)計供實驗室使用的球磨機（如圖 1所示）圖】1. 電機2.帶傳動3.齒輪傳動4.滾輪5球磨機筒體6.軸承電機、小帶輪軸I軸：大帶輪軸II 軸：大齒輪、筒體軸心2）使用要求：球磨機研磨物料 80kg； 每天工作 8 小時； 要求工作平穩(wěn)（允許有輕微沖擊） 。3）已知條件：周邊及粉碎效率 90%； 制造方式：單件生產(chǎn)。

3、4）應(yīng)完成的設(shè)計工作：a. 球磨機總體方案設(shè)計b. 傳動件的設(shè)計及計算c. 球磨罐體設(shè)計及軸系設(shè)計d. 設(shè)計聯(lián)接螺栓。e. 計算機或手工繪制工作圖： 球磨機總體圖 小齒輪軸系部件草圖f. 編寫設(shè)計說明書1、傳動方案的總體設(shè)計及初步計算1. 球磨機的基本參數(shù)計算項目計算內(nèi)容結(jié)果1.1研磨介質(zhì)的合理載量G01.2計算罐體體積V1.3計算罐體內(nèi)徑D1.4計算電機有利工 作轉(zhuǎn)速nwG| = 0.14 G0式中：G:研磨物料（kg），已知條件可知 G=80kg ； G:研磨介質(zhì)（鋼球）的合理裝載量（kg ）。G0 = G /0.14 = 80/0.14 拓 571.43kgGo = V式中：V：罐體容積

4、（m）Y :研磨介質(zhì)（鋼球）的比重，丫取34800kg/m0 :研磨介質(zhì)的填充系數(shù)，對于干式球磨機0取0.3。V =Go/C）= 571.43/（0.3漢 4800）=0.39683m3兀2V =i D2 漢 L4式中：d：球磨機內(nèi)徑（m；L:球磨罐長度，L取1.2D （ m）。Dug4%?兀=0.7497mru =37.2/0.47=54.15/minnw =37.2/V555 = 42.95 r/mirG0= 571.43kgV = 0.39683m3D = 0.7497mL = 900mm ru = 42.95 r/min2. 總體方案確定42.95r/mi n,電動機的轉(zhuǎn)速一般有從球磨

5、機的基本參數(shù)計算可知，球磨機轉(zhuǎn)速為1500r/min、1000r/min、750r/min 三種，由此可算出本設(shè)計的傳動比i=23.28,在15到30的范圍之內(nèi)，初步擬訂以下四種方案進行選擇（都是 2級傳動）：表1各種傳動方案論證簡圖優(yōu)、缺點簡圖優(yōu)、缺點j/ 3-處電動機通過蝸輪蝸桿傳動帶動開式齒輪。該 傳動方案結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，但傳動效 率低，價格昂貴。電動機通過V帶傳動裝置帶動一對開式齒輪。 皮帶具有減震、平穩(wěn)、制造簡單、價格便宜 等優(yōu)點，但缺點是帶傳動效率低，占地面積 大。簡圖優(yōu)、缺點簡圖優(yōu)、缺點電動機通過圓柱減速器帶動一對開式齒輪。 優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動可靠，缺點是機械構(gòu)土 I電動

6、機通過圓錐齒輪減速器帶動一對開式齒 輪。它和圖c的情況相似。造較復(fù)雜、制造費用高。選用方案b比較合適，既可以降低制造維修結(jié)論：根據(jù)球磨機的工作要求并考慮經(jīng)濟條件, 費用，又可以得到預(yù)期的效果。3. 選擇電動機計算項目計算內(nèi)容結(jié)果()(kw)3.1球磨機所需功率PwPw =0.222V D nw式中：V:球磨機的有效容積，V=0.397m;D:球磨機的內(nèi)徑，D=0.75m；G :球磨機的裝載量G=G+G=571.43+80=651.43kg=0.651tK:電動機的儲備系數(shù)，K取1.1 ;n :粉碎效率，已知 n =90%。Pw =0.222 0.397 0.75 42.96E = 5.155k

7、w0.8(0.651/0.3 97)(1.1/0.9) =5.155kwn a= n帶x n齒輪x n軸承=0.95 x 0.96 x 0.99=0.90288 (見手冊P44)型號Y132M2-6表2 主要性能電機功率（kw）冋步（滿載）轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩（N?m）電機重量（kg）(r/mi n)5.51000 (960)107.9284Fd = Pw/ a = 5.65kw? 由手冊表8-5 :Pd 二 5.65kw? 電動機選用：Y132M2-6選取電動機：Y132M2-6表3外型尺寸（mr）中心高外廓尺寸安裝尺寸軸伸尺寸平鍵尺寸HL x (AC/2 )x ADAx BCx EFx G1325

8、15X (270/2) x 210216x17889 x 8010x 33IAR圖2電動機外型尺寸4. 確定總傳動比，分配各級傳動比計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果4.1總傳動比4.2分配傳動比4.3傳動裝置的運動和 動力參數(shù)的計算A. 各軸轉(zhuǎn)速：I軸轉(zhuǎn)速niII 軸轉(zhuǎn)速n2B. 各軸功率：I軸功率piII 軸功率P2i = nd / nw = 960 / 42.95 = 22.34i = i帶江i齒輪采用b種傳動方案，考慮到：（1）罐體尺 寸較大，大齒輪需做成齒輪圈和罐體連接，為留出足夠的裝配、連接空間，i齒輪可取大一些；（2）齒輪傳動的傳動比較帶 傳動大，因此取i齒輪=5，故：i 帶=i/i 齒輪

9、=22.34/5=4.468ni = nd/ i 帶=960 / 4.468= 214.8r/minn2 = ni/i 齒輪=214.8/5= 42.96r/minp1=pd 帶=5.650.96= 5.424kwi =22.34i 帶=4.468n1 = 214.8r/mi nn2 = 42.96r/mi np1 = 5.424kwC.各軸轉(zhuǎn)矩：p2 = pi n齒輪軸承=5.424 x 0.95 x 0.99 =5.101kwTd =9550pd/ nd=9550 x 5.65 +960 = 56.2N mp2 =5.101kwI軸轉(zhuǎn)矩T1Ti = Td i 帶帶T1=252.5N mII

10、 軸轉(zhuǎn)矩T2= 56.2 X4.468 x 0.96 = 252.5N mT2 = Ti i齒輪R齒輪，n軸承= 252.5 匯 5 漢 0.95 疋 0.99 =1187.4N mT2 =1187.4N m5.計算傳動裝置的運動和動力參 數(shù)lTr表4 各軸的動力參數(shù)軸 號傳動比i效率功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩T(N.m)電 機4.4680.965.6596056.2I軸5.424214.8252.550.94II 軸5.10142.961187.40.99三、傳動裝置的運動和動力參數(shù)及傳動件的 設(shè)計計算1. 帶傳動設(shè)計計算計算項目（一）定V帶型號和帶輪 直徑計算內(nèi)容計算結(jié)果Ka=1.

11、11.工況系數(shù)由教材P262-表11-32.計算功率Pc = Ka P=1.1 5.65=6.215kwPc=6.215kw3.帶型由教材P73-圖11-7選取由圖11-7及表11-10，選取d 1=140mmA型4. 小帶輪直徑5. 大帶輪直徑d2 = i 帶 d1 =4.468 140 = 624.4mm故 i帶實=d2/d1 =630/140 =4.5：i=|i理-i實 |/i理 100%取 d1=140mm取 d2=630mm（二）驗算帶速（三）確定中心距和帶長1. 初定中心距和帶長2. 帶的基準(zhǔn)長度V = :dmd/(60 1000)3.14140 960/(60 1000) =7.

12、034m/s 5m/s由式0.7（d1 - d2）a。乞2（d1 d2）可得中心距 a。：即539 a04.5X).96=242.8N -mT2=T1i齒n齒輪n軸=242.85.15 0.95 X.99=1175.9N mn1=nd/i 帶=213.3 n2=m/i 齒=41.42 P1=5.424kw P2=5.10kw T1=242.8N m T2=1175.9N m修改各軸的運動和動力參數(shù)表5修改各軸的參數(shù)軸號傳動比i效率功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩T(N .m )電 機I軸II軸5.150.965.6596056.25.52213.3242.84.50.945.1041.211

13、75.90.99四、球磨機罐體及軸系設(shè)計1.罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果1.1罐體內(nèi)徑DD=750mmD=750mm1.2箍厚6 6 =20mm6 =20mm1.3罐體壁厚66 =10mm6 =10mm1.4箍寬bb=20mmb=20mm1.5罐體外徑D2D2=D+2 3=770mmD2=770mm1.6箍外徑D3D3=D+2(3+ S =810mmD3=810mm1.7罐體總長1 2L=900mmL=900mm2. 支撐輥的設(shè)計計算計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果2.1豎直方向2.2摩擦力矩4Ncos 日=F二 N = F/4cos日其中：F 為支撐總重量：F =G。+Gi +Gg +Gch

14、 +Gk4NfR =T2二 cos日=FfR1 /T1其中：f摩擦系數(shù)，f=0.15;Go： 研磨介質(zhì)重量；Gi：研磨物料重量；Gg: 罐體重量；Gd:齒圈重量；Gk： 箍重量。T2：旋轉(zhuǎn)罐體的扭矩。查表手冊8-1有P =7.8g/cm取罐體壁厚6 =10mm有：罐體外徑D外=750+ 2如0 = 770mm則：Gg =n（ D外-D2），L P g +2nD外&P.g 44= 2353.3NGd = nd；-（D外 + 0.1）2七2P g + 4n,22c.-（D 外+ 0.1） D外.L.P.g =4140.3N4Gk =匹（D箍-D外）&箍.P.gX24= 151.7N則G0=571.

15、439.8 =5626.2NG1=80 4 1 = |6”0.10屮 0.1X200 X10=0.0154m =15.4mm由教材P226表16-6有靜循環(huán)軸的許用彎曲應(yīng)力：c 申訂=200MPa考慮到安裝結(jié)構(gòu)的問題，取d = 30mm查手冊12-4 ,選用6306型號，材料Cr，雙支點單向固定，C=27kN 3 =3P=fp FrN=1仆一=2663.4N2R1ng = n 2 R2405 41.42 漢一335.5r/min50L（C）60n P106（ 27勺03）一60江 335.5（ 2663.4）= 5173.4h = 25.8 年c 書b = 200MPa d = 30mm選63

16、06型軸承8=3fp i.1P = 2663.4N ng = 335.5r/minLh =25.8 年五小齒輪軸系的設(shè)計計算計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果小齒輪軸受力分析 軸上作用力見上圖n = 213.3Nn = 213.3N轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩T 242.8N mT 242.8N m齒輪切向力2TFt = = 2428N diFt = 2428N齒輪徑向力Fr = F ta nn= 2428 a n20883.7N& =883.7N帶輪徑向力Fq =1574.95NFq =1574.95N選45號鋼，調(diào)制處理，強度極限陣=600MPa斥=600MPa最小軸徑d。*覚戶 ni| 5 4 120匯3-35.24

17、mm 213.3由表16-5有A=135120，最小軸 徑段有彎矩和扭矩的作用，取較大 值既120.考慮到鍵的削弱，軸徑增大5%do =35.24(1+0.05)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計A.軸承的型號選擇=36.99 吒37d = 37mmB.具體參數(shù)選6308 （教材上冊表 2-22）d=40mm選 6308D=90mmd=40mmC.軸徑的確定B=23mmD=90mmdj = 40mmB=23mmd2 = 44mmdj =40mmd3 =40mmd2 =44mmd4 =37mmd3 = 40mmd5 =44mmd4 =37mmD.軸段長度的確定d6 =38mmd5 = 44mmh =25mmd6 =

18、38mml2 = 203mmdr = 40mml3 =40mmd2 =44mml4 =72mmd3 = 40mml5 = 12mmd4 =37mml6 =10mmd5 = 44mmE.計算支反力FAy =FBy=1214N2d6 = 38mm對A點取矩有刀M=0FZ0.129+ Fq 火 (0.129x2+0.0585)- FBz 匯 0.1292 = 0有 FBZ =2373.9NFAy =FBy =1214N由力平衡有：FBZ =2373.9NFaz = Fr + Fq - FbzF.軸的強度校核= 84.75N危險截面驗算，由剪力彎矩圖（A3 復(fù)印圖紙上）可以看出，危險截面在c點（合成彎

19、矩最大），D點（軸 徑最小）。對C點：FAZ =84.75N4軸的壽命計算5選擇鍵并驗算鍵的強度：A.選擇鍵B.鍵的校核心Mc3244.9x103占巾o!衛(wèi)丫 0.1x55=35.45m m 安全 對D點：Md3：188.1x103占巾0坊衛(wèi)丫 0.1漢55 =32.46m m 安全 查表16-6有：o =55MPa考慮到鍵槽，加大5%仍足夠安全 因選擇6308號軸承，故C=29.5kNP=fp尸喚= 1.1x2373.9=2611.29N6L嚴(yán) 10（ C）60n1 P106（ 29.503）一 60 汽 213.32611.29= 112657.12h =56.3 年安裝帶輪處：d4 =

20、37mm 丨4 = 72mm選平鍵，其尺寸參數(shù)為 b=12mm，h=8mmL=56mm安裝齒輪處：d2=44mm 丨2 = 203mm選平鍵，其尺寸參數(shù)為 b=12mm，h=8mmL=180mm帶輪鍵：32T 2漢242.8漢10CT =p dkl37456= 58.59MPa 牛p=80MPa其中安全P =2611.29NLh = 112657 .12h=56.3年選平鍵b=12mm， h=8mm， L=56mm選平鍵：b=12mmh=8mmL=180mmp =58.59MPa 80MPat =23.44MPa v100MPa32T 2x242.8x10r db 37x10x56= 23.4

21、4MPa 中=100MPa 齒輪鍵：32T 2x242.8x10Cp -dkl444180= 15.33MPa 蘭tip =80MPa2T 2X242.8X103Jdbl444x180= 5.11MPa 蘭=100MPa滿足強度要求crp=15.33MPa c80MPat =5.11MPa v100MPa滿足強度要求五、聯(lián)接螺栓的校核計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果1.設(shè)計螺栓6個M8鉸制孔螺栓分布于d0=8500mnl勺圓周上F=906.3N(1)滾輪支架上：因機器有較重的罐體做旋轉(zhuǎn)動功，所以用鉸 制孔螺栓連接，一共 6個，3對，M8分布于 d0=8500mm的圓周上F=Gtan 0/ (4X4)

22、= (2X242.8 X1000 ) /16=906.3N查表可知(T s=185235MPa(T b=370500MPa查表 9-6 得T = (T s/Ss=80MPa(2)滾椅上的螺 栓t p= t s/S p=320MPadsF/ t p S =0.57 mm (取 S =5mr)考慮到一上最小直徑選用螺栓 M&80 (桌子厚度取50mm)F=2T/d=2868.1N 采用鉸制孔F=2868.1NdsF/ t p S =0.89mm (取 S =10mr) 考慮到以上最小直徑，選用螺栓M10K100(板厚為 15mm , 10mm )該開啟門在表面焊接一塊長條形鋼板，右端由螺栓固定在罐體上，可旋轉(zhuǎn)控制門的開閉。左端為一個小的條狀鋼塊， 可