北京科技大學球磨機設計說明書

1、一、設計任務書1 .設計目的2 .設計內(nèi)容二、傳動裝置的總體設計及初步計算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 .開式齒輪傳動的設計計算4 .驗算工作轉速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計1 .罐體結構設計2 .小齒輪軸系的設計計算3 .支撐輾及其軸系的設計計算五、設計聯(lián)接螺栓六、設計開啟門七、設計總結八、參考資料一、設計任務書1 .設計目的1）總結和綜合運用已經(jīng)學過的

2、有關知識，分析和解決工程實際問題。2）學習機械設計的一般方法，了解和掌握常用機械零件、機械傳動裝置和簡單機械的設計過程。3）進行基本技能的訓練，例如計算、繪制方案草圖、運用設計資料、查閱機械設計手冊、標準、規(guī)范以及運用經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗估算等。2 .設計內(nèi)容1）設計題目：設計供實驗室使用的球磨機（如圖1所示）。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)。4）應完成的設計工作：a.球磨機總體

3、方案設計b.傳動件的設計及計算c.球磨罐體設計及軸系設計d.設計聯(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.編寫設計說明書:、傳動方案的總體設計及初步計算1 .球磨機的基本參數(shù)計算項目計算內(nèi)容結果1.1研磨介質的式中：G:研磨物料（kg）,已知條件可合理載里G0知G=80kg;1.2計算罐體體G:研磨介質（鋼球）的合理裝載積V量（kg）。1.3計算罐體內(nèi)式中：V:罐體容積（肅）徑D丫：研磨介質（鋼球）的比重，丫1.4計算電機有取4800kg/m3利工作轉速nw小：研磨介質的填充系數(shù)，對于干式球磨機小取0.3。式中：d：球磨機內(nèi)徑（m；L:球磨罐長度，L取1.2D（m

4、）。2 .總體方案確定從球磨機的基本參數(shù)計算可知，球磨機轉速為42.95r/min,電動機的轉速一般有1500r/min、1000r/min、750r/min三種，由此可算出本設計的傳動比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)、缺點電動機通過蝸輪蝸桿傳動帶動開式齒輪。該傳動方案結構緊湊，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命中動對開式齒輪。優(yōu)點是結構

5、緊湊、傳動可靠，缺點是機械構造較復雜、制造費用局。電動機通過圓錐齒輪減速器帶動對開式齒輪。它和圖c的情況相似。結論：根據(jù)球磨機的工作要求并考慮經(jīng)濟條件，選用方案b比較合適，既可以降低制造維修費用，又可以得到預期的效果。3 .選擇電動機計算項目計算內(nèi)容結果3.1球磨機所需式中：V:球磨機的有效容積，V=0.397m3;選取電動機:功率pwD:球磨機的內(nèi)徑，D=0.75m；Y132M2-6G: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;“：粉碎效率，已知刀=90%Ya=Y帶X”齒輪X”軸承=0.95X0.96X0.99=0.902

6、88（見手冊P44）?由手冊表8-5:?電動機選用：Y132M2-6表2主要性能型號電機功率同步(滿載)最大轉矩電機重量(kw)轉速(r/min)(N?n)(kg)Y132M2-65.51000(960)107.9284表3外型尺寸(mm中心高外廓尺寸安裝尺寸軸伸尺寸平鍵尺寸HLX(AC/2)XADAXBCXEFXG132515X(270/2)X210216X17889X8010X33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分數(shù)的計算米用b種傳動力杲，考慮到：(1)罐體尺寸較大，大齒輪需做成齒輪圈和

7、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A.各軸轉速：I軸轉速niII軸轉速n2B.各軸功率：I軸功率piII軸功率P2C.各軸轉矩：I軸轉矩TiII軸轉矩T2大，因此取i齒輪5,故：i帶i/i齒輪=22.34/5=4.4685.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)表4各軸的動力參數(shù)軸號傳動比i效率？功率(kW)轉速(r/min)扭矩T(N.m)電機4.4680.965.6596056.2I軸50.945.424214.8252.5II軸0.995.10142.961187.4三、傳動裝置的運動和動力參數(shù)及傳動件的設計計算1.帶傳動設計計算計算項目計算內(nèi)容

8、計算結果（一i）定V帶型號和由教材P262-表11-3由教材P73-圖11-7選取帶輪直徑由圖11-7及表11-10,選取d1=140mm1.工況系數(shù)故i帶實d2/d1630/1404.52.計算功率由式0.7（d1d2）a02（d1d2）可得中心距3.帶型既：即539<a0<1540初取a0=540mm4.小帶輪直徑5.大帶輪直徑（二）驗算帶速表11-4表11-5表11-2表11-7表11-1(=1.1Pc=6.215kwA型取d1=140mm取d2=630mm選Ld=2500mma=590mmP1=1.65kwAP1=0.12kwK=0.86Kl=1.09取z=4根v7.034

9、m/s5m/sm=0.10kg/m（三）確定中心距和根據(jù)P78表11-8，表11-9確定帶輪型號為AFo=215.5N帶長Fq=1574.951.初定中心距和帶B=(z-1)Xe+2Xf=63mme=15±0.3f=92.帶的基準長度（|）=38bp=11.0mmda1=145.5m3.包角hamin=2.75mmhfmin=8.7mm3.1確定中心距加=6mmda2=635.5m3.2小帶輪包角da1=d+2ha=145.5mm（四）v帶根數(shù)da2=d2+2ha=635.5mm2 .功率增量3 .包角系數(shù)4 .帶修正系數(shù)5 .V帶根數(shù)（五）軸上載荷1 .帶速2 .V帶單位長度質量3

10、 .初拉力4 .作用在軸上的力（K）帶輪結構設計1.小帶輪結構及其尺寸ill'*Illi4iiii.LULL,LLiL區(qū)2.大帶輪結構及其尺寸（七）張緊裝置重力張緊1.基本額定功率3.開式齒輪的設計計算計算項目3.1選擇齒輪材料3.2 確定許用應力3.3 確定齒數(shù)3.4 強度計算確定模數(shù)m計算內(nèi)容由表12-11選擇齒輪材料如下：小齒輪：45,調(diào)質HB217286,HBS=250大齒輪：鑄鐵，ZG310-570正火，HB16品207HBS=185（Tfe=0.7HBS+275=0.7x250+275=450主要結果小齒輪：45,調(diào)質HB217286,HBS=250大齒輪：鑄鐵ZG3105

11、70,正火3.5 小齒輪轉矩3.6 計算齒輪模數(shù)3.7 確定齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸HB163-207HBS=185SFlim=1.5(TF1=300MPa,(TFiim2=0.6HBS+220=0.6x185+220=331由(表12-11),安全系數(shù)取SF=1.5所以，(TF1=450/1.5=300MPa,(tf2=331/1.5=220.67MPa取小齒輪齒數(shù)Z=20(TF2=220.67MPaZ1=20則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1xi齒=20X5=100考慮到螺栓扳手空間及互質，取Z二103所以,i齒實=Z2/Z1=5.15小齒輪2kT1Ysa2YFa2F2式中:K=KK/Kb由表12-8

12、所以K=1.51由12-10:.Z1=203迄暹13空60.24Z2=103F1300Z2=103i齒實=5.15Ka=1氐=1.2Kb=1.05Yfs=4.36Yfs2=3.98取m=4取標準模數(shù)m=10mmd1=200d2=1030b2=200b1=205a=615T1=9550XR/n1=9550X5.424/214.8考慮到磨損，將模數(shù)增大10%15%則m=2.98X(1+0.15)=3.43mm由表12-1,取m=4考慮到齒輪的結構和安裝方便，大齒輪分度圓直徑取至900mm取d2=900mmm=d/d1=8.74取標準模數(shù)m=10mm小齒輪分度圓直徑d1=mZ=200大齒輪分度圓直徑

13、d2=mZ=1030大齒輪齒寬b2=6dXd1=200小齒輪齒寬b1=b2+5=205兩齒輪的中心距a=(d1+d2)/2=615傳動比發(fā)生改變i=3%,合理4.驗算傳動裝置和動力參數(shù)計算項目計算內(nèi)容計算結果4.1 各軸轉速4.2 各軸功率4.3 各軸轉矩n1=nd/i帶=960/4.5=213.3n2=m/i齒=213.3/5.15=41.42P1=r4帶=5.424kwP2=Rt帶刀軸承=5.10kwT1=Tii帶”帶n1=nd/i帶=213.3n2=n"i齒=41.42P1=5.424kwP2=5.10kwT1=242.8NmT2=Tii齒刀齒輪刀軸=242.8X5.15>

14、;0.95>0.99=1175.9Nm=56.2X4.5>0,96=242.8NmT2=1175.9Nm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)轉速(r/min)|.扭矩T(N.m)電機5.150.965.65196056.2I5.52213.3242.8軸4.50.94II5.1041.21175.9軸0.99四、球磨機罐體及軸系設計1.罐體結構設計計算項目計算內(nèi)容計算結果1.1罐體內(nèi)徑DD=750mmD=750mm1.2箍厚'=20mm'=20mm1.3罐體壁厚=10mm=10mm1.4箍寬bb=20mmb=20mm1.5罐體外徑

15、D2D2=D+2法770mmD2=770mm1.6箍外徑D3D3=D+2(6+6)D3=810mm1.7罐體總長l2=810mmL=900mmL=900mm2.支撐輯的設計計算計算項目計算內(nèi)容計算結果2.1 豎直方向2.2 摩擦力矩其中：F為支撐總重量：FG°G1GgGchGk其中:f摩擦系數(shù)，f=0.15;G:研磨介質重量；G:研磨物料重量；Gg：罐體重量；Gd:齒圈重量；G:箍重量。T2:旋轉罐體的扭矩。G=571.43X9.8=5626.2NG=80X9.8=784N查表手冊8-1有7.8g/cm3取罐體壁厚10mm有：罐體外徑D外750210770mm貝上則3.支撐輻軸的設計

16、計算計算項目計算內(nèi)容計算結果3.1 固定心軸的選取3.2 軸承的強度校核（按一天工作8小時，一年工作250天）輻輪軸為固定心軸，垂直平面內(nèi)受力平衡：軸徑設“為長60mm材料為45號鋼，調(diào)制處理查表得：b600MPad4IM3；172.66。.1偉00.12001060.0154m15.4mm由教材P226表16-6有靜循環(huán)軸的許用彎曲應力：1b200MPa考慮到安裝結構的問題，取d30mm查手冊12-4,選用6306型號，材料Cr,雙選6306型軸承支點單向固定，C=27kN3小齒輪軸系的設計計算計算項目計算內(nèi)容計算結果小齒輪軸受力分析軸上作用力轉速轉矩齒輪切向力齒輪徑向力帶輪徑向力最小軸徑軸

17、的結構設計A.軸承的型號選B.具體參數(shù)C.軸徑的確定D.軸段長度的確定E.計輿支反力F.軸的強度校核見上圖選45號鋼，調(diào)制處理，強度極限b600MPa由表16-5有A=135120,最小軸徑段后彎矩和扭矩的作用，取較大值既120.考慮到鍵的削弱，軸徑增大5%.d035.24(10.05)36.9937選6308(教材上冊表2-22)d=40mmD=90mmB=23mm對A點取矩后ZM=0有Fbz2373.9N由力平衡有：危險截面驗算，由剪力彎矩選6308d=40mmD=90mmB=23mm安全選平鍵b=12mmh=8mmL=56mm選平鍵：b=12mmh=8mmL=180mm滿足強度要求4 .

18、軸的壽命計算5 .選擇鍵并驗算鍵的強度：A.選擇鍵B.鍵的校核圖（A3復印圖紙上）可以看出，危險截面在c點（合成彎矩最大），D點（軸徑最小）。對C點：Mc244.9103d3：30.1ib0.15535.45mm安全對D點：,Md3188.1103；0.11b0.15532.46mm安全查表16-6有：Hb,1考慮到鍵槽，加大5%仍足夠安全因選擇6308號軸承，故C=29.5kN安裝帶輪處：選平鍵，其尺寸參數(shù)為b=12mmh=8mmL=56mm安裝齒輪處：選平鍵，其尺寸參數(shù)為b=12mmh=8mmL=180mm帶輪鍵：其中kh4mm2齒輪鍵：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

19、果1.設計螺栓(1)滾輪支架上：(2)滾椅上的螺栓因機器有較重的罐體做旋轉動功，所以用較制孔螺栓連接，一共6個，3對，M8分布十d0=8500mni勺圓周上F=Gtan0/(4X4)=(2X242.8X1000)/16=906.3N查表可知(rs=185235Mpa(Tb=370500MPa查表9-6得°=(rs/SS=80MPa(tp=(rs/SP=320MPads*/o-p§=0.57mm(取6=5mm考慮到一上最小直徑選用螺栓M880(桌子厚度取50mm)F=2T2/d=2868.1N采用較制孔ds*/(tpS=0.89mm(取6=10mm考慮到以上最小直徑，選用螺栓M1M00(板厚為15mm,10mm)6個M8較制孔螺栓分布于d0=8500mm勺圓周上F=906.3N選用螺栓M8x80F=2868.1N六、設計開啟門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，可旋轉控制門的開閉。左端為一個小的條狀鋼塊，可繞固定螺栓通過旋轉使開啟門緊閉。該門設計簡單，開啟方便，實用性強七