球磨机设计说明书最终版

1、球磨机设计说明书-最终版北科大目录一、设计任务书1 .设计目的2 .设计内容二、传动装置的总体设计及初步计算1 .球磨机的基本参数2 .总体方案确定3 .选择电动机4 .确定传动装置总传动比，分配各级传动比5 .传动装置的运动和动力参数三、传动件的设计计算及修改传动装置的运动和动力参数1 .带传动的设计计算2 .第一次修改各轴的运动和动力参数3 .开式齿轮传动的设计计算4 .验算工作转速5 .第二次修订各轴的运动和动力参数四、球磨机罐体及轴系设计1 .罐体结构设计2 .小齿轮轴系的设计计算3 .支撑辊及其轴系的设计计算五、设计联接螺栓六、设计开启门0七、设计总结八、参考资料一、设计任务书1.设

2、计目的1）总结和综合运用已经学过的有关知识，分析和解决工程实际问题。2）学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零件、机械传动装置和简单机械的设计过程。3）进行基本技能的训练，例如计算、绘制方案草图、运用设计资料、查阅机械设计手册、标准、规范以及运用经验数据进行经验估算等。2.设计内容1）设计题目：设计供实验室使用的球磨机w地rSiJiiiuMiiiuaMiiniMfilimuHmi1iiiihh1aiiiiiihmiiiiminimiiimmiumiiiiimiiiimiiihm1.电机2.带传动3.齿轮传动4.滚轮电机、小带轮轴I轴：大带轮轴II（如图1所示）。遐3增2冽轴EBIIIII

3、MIIIIIMII“milHIMIIIIHM5.球磨机筒体6.轴承轴：大齿轮、筒体轴心北科大2 使用要求：球磨机研磨物料80kg；每天工作8小时；要求工作平稳（允许有轻微冲击3 已知条件：周边及粉碎效率90%；制造方式：单件生产。4 应完成的设计工作：a. 球磨机总体方案设计b. 传动件的设计及计算c. 球磨罐体设计及轴系设计d. 设计联接螺栓。e. 计算机或手工绘制工作图：球磨机总体图小齿轮轴系部件草图f. 编写设计说明书38:、传动方案的总体设计及初步计算1.球磨机的基本参数计算项目计算内容结果1.1 研磨介质的合理载量G01.2 计算罐体体积VG10.14G0式中：G:研磨物料（kg）,

4、已知条件可知G=80kg;G:研磨介质（钢球）的合理装载量（kg）。G0G1/0.1480/0.14571.43kgGoV式中：V:罐体容积（m3）丫：研磨介质（钢球）的比重，丫取4800kg/m3$:研磨介质的填充系数，对于干式球磨机0取0.3。VG0/（）571.43/（0.34800）30.39683mVD2L4式中：D：球磨机内径（mj）；G0571.43kgV0.39683m3D0.7497m1.3计算罐体内径D1.4计算电机有利工作转速nwL:球磨罐长度，L取1.2D（m）。D3/4V120.7497mq37.2/0.4754.15/minnw37.2/J0.7542.95r/mi

5、nL900mmnw42.95r/min2.总体方案确定从球磨机的基本参数计算可知，球磨机转速为42.95r/min,电动机的转速一般有1500r/min、1000r/min、750r/min三种，由此可算出本设计的传动比i=23.28,在15到30的范围之内，初步拟订以下四种方案进行选择（都是2级传动）:表1各种传动方案论证简图 优、缺点简图 优、缺点电动机通过蜗轮蜗杆传 动带动开式齿轮。该传 动方案结构紧凑，占地 面积小，但传动效率低, 价格昂贵。简图 优、缺点电动机通过V带传动装 置带动一对开式齿轮。 皮带具有减震、平稳、 制造简单、价格便宜等 优点，但缺点是带传动 效率低，占地面积大。简

6、图 I优、缺点电动机通过圆柱减速器 带动一对开式齿轮。优 点是结构紧凑、传动可 靠，缺点是机械构造较 复杂、制造费用高。电动机通过圆锥齿轮减 速器带动一对开式齿 轮。它和图c的情况相结论：根据球磨机的工作要求并考虑经济条件，选用方案b比较合适，既可以降低制造维修费用，又可以得到预期的效果。计算项目3.1球磨机所需功率pw3.选择电动机结果计算内容0.8Pw0.222VDnw(G)K(kw)V式中：V:球磨机的有效容积，V=0.397m3;D:球磨机的内径D=0.75miG:球磨机的装载量，G=G1+G0=571.43+80=651.43kg=0.651tK：电动机的储备系Pw0.2220.39

7、70.7542.960.8(0.651/0.397)(1.1/0.9)5.155kwPw5.155kw数，K取1.1;刀：粉碎效率，已知刀=90%4a二刀带X刀齿轮*刀轴承=0.95X0.96X0.99=0.90Pd 5.65kw 选取电 动机：Y132M2- 6288（见手册P44）PdPw/a5.65kw?由手册表8-5：?电动机选用：Y132M2-6表2主要性能型号电机功同步（满最大转电机重率(kw)Y132M2-5.5载) 转速矩( N?m) 量( kg )(r/min)1000107.92846( 960)表 3 外型尺寸（mm）外廓尺寸高 LX (AC/2)HXAD安装尺 轴伸尺

8、平键尺AX BCX E FXG132515X(270/2216X 1 89X80 10X33)X21078图2电动机外型尺寸4.确定总传动比，分配各级传动比计算项目计算内容计算结果4.1总传动比4.2分配传动比ind/nw960/42.9522.34ii带i齿轮采用b种传动方案，考虑到：（1）罐体尺寸较大，大齿轮需做成齿轮圈和罐体连接，为留出足够的装配、连接空间，i雕可取大一些；（2）齿轮传动的传动比较带传i22.34i带4.4684.3传动装置的运动和动力参数的计算A.各轴转速：I轴转速niII轴转速B.各轴功率：I轴功率PiII轴功率P2动人）因此取i齿轮5,故：i带齿轮=22.34/5=

9、4.468nind/i带960/4.468214.8r/minn2ni/i齿轮214.8/542.96r/minpipd带5.650.965.424kwP2pi齿轮轴承5.4240.950.995.i0ikwTd9550pd/nd95505.6596056.2NmTiTdi带带56.24.4680.96252.5NmT2Tii齿轮齿轮轴承252.550.950.99ii87.4Nmni2i4.8r/minn242.96r/minpi5.424kwp25.i0ikwTi252.5NmT2ii87.4NmC.各轴转矩：I轴转矩TiII轴转矩T25.计算传动装置的运动和动力参f一审轴号传动比i效率功

10、率(kW)转速(r/min)扭T(N.m)电机4.4680.965.6596056.2矩I轴5.424214.8252.550.94II轴0.995.10142.961187.4表4各轴的动力参数三、传动装置的运动和动力参数及传动件的设计计算1 .带传动设计计算计算项目计算内容计算结果（一）定VKa=1.1带型号和带轮直径1.工况系数由教材P262-表11-3PcKaP1.15.656.215kwPc=6.215kwA型2.计算功率由教材P73-图11-7选取由图11-7及表11-10,选取取d1=140mm3.带型d=140mm取d2=630mm4. 小 带 轮 直 径5. 大 带 轮 直

11、径（ 二 ） 验算 带 速（ 三 ） 确定 中 心距和带长1 .初定中心 距和带长2 . 带 的 基 准 长度V 7.034m/s5m/s选 Ld=2500mma=590mm1 132120P1=1.65kwA Pi=0.12kwK =0.86KL=1.09d2i带d14.468140624.4mm故id/d630/1404.5带实21i|i理-i实|/i理100%|4.47-4.5|4.470.67%5%Vd1nd/(601000)3.14140960/(601000)7.034m/s5m/s由式0.(7d1d2)a0(2d1d2)可得中心距a0：即539<ac<1540初取a0

12、=540mm2Ld02a0/2(d1d2)(d2-d1)/4a022540/2(140630)(630-140)2/45402400mm查表11-7，选取Ld2500mmaa0(LdLd0)/2540(2500-2400)/2590mma调节范围为：a-00.001350LLdd即a-3775.51180-(d2-d1)/a57.3180-(630-140)/59057.3132120ZPc/(P1P1)KKL)表11-4表11-5表11-2表11-7zPc/(P1P1)KKL6.215/(1.650.12)0.861.093.7463.包角3.1 确定中心距v(d1n1)/(601000)7

13、.034m/s5m/s表11-1Fo500PJ(vz)(2.5-K)/K5006.215/(7.0344)-2(2.5-0.86)/0.860.106.9215.5N%2zF°sin(1/2)(式11-6)24215.5sin(132/2)1574.95N3.2小带轮包角取z=4根2mvv 7.034m/s5m/sm=0.10kg/m根据P78表11-8,表11-9确定带轮型号为A型B=(z-1)Xe+2Xf=63mmFo=215.e=15±0.3f=95N4=38°bp=11.0mmhamin=2.75mmhfmin=8.7mmFq=1574.95N（四）V带根

14、数1基本额定功率2 .功率增量3 .包角系数4 .带修正系数5 . V带根数%in=6mmda1=d1+2ha=145.5mmda2=d2+2ha=635.5mmdai=145.5mmda2=635.5mm（五）轴上载荷1 .带速重力张紧2 .V带单位长度质量3 .初拉力4 .作用在轴上的力（六）带轮结构设计1.小带轮结构及其尺寸2.大带轮结构及其尺寸（七）张紧装3.开式齿轮的设计计算计算项目3.1选择齿轮材料计算内容由表12-11选择齿轮材料如下：小齿轮：45,调质HB217286,HBS=250大齿轮：铸铁，ZG313570正火，HB163-207HBS=185主要结果小齿轮：45,调质H

15、B217286,HBS=250大齿轮：铸铁ZG310570,正火HB163-207HBS=1853.2确定许用应力flim/SflimCTFlim1=0.7HBS+275=0.7x250+275=450(TFlim2=0.6HBS+220=0.6x185+220=331由(表12-11),安全系数取SF=1.5所以，(TF1=450/1.5=300MPa,(tf2=331/1.5SFlim=1.5(TF1=300MPa,(TF2=220.67MPa3.3确定齿数=220.67MPa取小齿轮齿数Zi=20则大齿轮齿数Z2=ZiXi齿=20X5=100考虑到螺栓扳手空间及互质，取Z2=103所以，

16、i齿实=Z2/Zi=5.15Z=20Z2=103i齿实=5.153.4强度计算确定模数m小齿轮2kTiYsa2YFa2m3'2,dZ1F2式中：K=KK/Kb由表12-8K=1K/=1.2d1.0K=1.05所以K=1.51由12-10:Z1=2034.360.24Z2=103Ysa2YFa2sa2Fa23.5 小齿轮转矩3.6 计算齿轮模数3.7 确定齿轮的主要参数及几何尺寸33.96220.670.26Ti=9550XR/n1=9550X5.424/214.8241.15103NmmE2kT1Ysa2YFa2m321dziF2Ys1=4.36YFs2=3.983T1241.1510

17、Nmm取m=42.98考虑到磨损，将模数增大10%15%则m=2.98X(1+0.15)=3.43mm由表12-1,取m=4考虑到齿轮的结构和安装方便，大齿轮分度圆直径取至900mm取d2=900mimm=d/d1=8.74取标准模数m=10mm小齿轮分度圆直径d1=mZ=200大齿轮分度圆直径d2=mZ=1030大齿轮齿宽b2=()dXd1=200小齿轮齿宽b1=b2+5=205两齿轮的中心距a=(d1+d2)/2=615取标准模数m=10mmd1=200d2=1030b2=200b1=205a=615传动比发生改变i=3%,合理4.验算传动装置和动力参数计算项目计算内容计算结果4.1 各轴

18、转速4.2 各轴功率4.3 各轴转矩ni=nd/i带=960/4.5=213.3n2=ni/i齿=213.3/5.15=41.42Pi=Pd4带=5.424kwP2=P14带”轴承=5.10kwT1=Tdi带刀带=56.2X4.5>0.96=242.8NmT2=T1i齿刀齿轮”轴=242.8>5.15>0.95>0.99=1175.9Nmn1=nd/i带=213.3n2=n1/i齿=41.42P1=5.424kwP2=5.10kwTi=242.8NmT2=1175.9Nm修改各轴的运动和动力参数表5修改各轴的参数轴号传动比i效率功率(kW)转速(r/min)扭矩T(N.

19、m)电机5.6596056.25.150.96I5.52213.3242.8轴II4.50.945.1041.21175.90.99轴四、球磨机罐体及轴系设计1.罐体结构设计计算项目计算内容计算结果1.1 罐体内径D1.2 箍厚1.3 罐体壁厚1.4 箍宽b1.5 罐体外径D21.6 箍外径D31.7 罐体总长12D=750mm'=20mm=10mmb=20mmD2=D+28=770mmD3=D+2（计8）=810mmL=900mmD=750mm'=20mm=10mmb=20mmD2=770mmD3=810mmL=900mm2.支撑辑的设计计算计算项目计算内容计算结果2.1竖直

20、方向4NcosFNF/4cos其中：2.2摩擦力矩F为支撑总重量：FGoGiGgGchGk4NfR1T2cosFfR1/T1其中：f摩擦系数，f=0.15;Go:研磨介质重量；G1:研磨物料重量；Gg:罐体重量；Gd:齿圈重量；Gk：箍重量。T2:旋转罐体的扭矩。查表手册8-1有一.37.8g/cm取罐体壁厚10mm有：罐体外径D外750210770mm则：-花/_2_2.一花一2Gg（D外-D）Lg2一D外.g442353.3NG0=571.43>9.8=5626.2NGi=80>9.8=784NGd口d2-（D外0.1）2b2g4Tt_2_2（D外0.1）2D2卜.L.g414

21、0.3N4c7t，C2C2、-cGk（D箍-D外）箍.g24151.7N则FGoGiGgGdGk562627842353341403151.7130555NcosFfR1/11305550.15（770220）10311760.67447.64813055.5N4842.4N40.674F13055.5N48N4842.4N3.支撑辐轴的设计计算计算项目计算内容计算结果3.1固定心轴的选取辐轮轴为固定心轴，垂直平面内受力平衡：NL4842.50.6M222272.6N轴径设计为长60mm材料为45号钢，调制处理3.2轴承的强度校核（按T工作8小时，一年工作250天）查表得：b600MPa7MM

22、/72.6d413i6丫0.11b10.1200100.0154m15.4mm由教材P226表16-6后静循环轴的许用弯曲应力：1b200MPa考虑到安装结构的问题，取d30mm查手册12-4,选用6306型号，材料Cr,双支点单向固定，C=27kN3PfpFr1.12663.4N2ngn2及R241.42405335.5r/min501b200MPad30mm选6306型轴承3fp1.1P2663.4Nng335.5r/minLh”(S60nP106(27103)360335.5,2663.4)5173.4h25.8年Lh25.8年五.小齿轮轴系的设计计算计算项目计算内容计算结果小齿轮轴受见

23、上图n1213.3N力分析n1213.3NT1242.8Nm轴上作用力T1242.8NmFt2428N转速2TFt-2428Ndi转矩齿轮切向力齿轮径向力带轮径向力最小轴径FrFttann2428tan20883.7NFQ1574.95N选45号钢，调制处理，强度极限b600MPad0A31Vni1203I-54-35.24mmY213.3由表16-5有A=135120,最小轴径段有弯矩和扭矩的作用，取较大值既120.考虑到键的削弱，轴径增大5%d035.24(10.05)/.36.9937选6308(教材上册表2-22)d=40mmD=90mmB=23mmFr883.7NFQ1574.95N

24、b600MPad037mm选6308d=40mmD=90mmB=23mmd140mmd244mmd340mmd437mmd544mmd638mmd140mmd244mmd340mmd437mmd544mmd638mm轴的结构设计A.轴承的型号选择B.具体参数C.轴径的确定D.轴段长度的确定d140mmd244mmd340mmd437mmd544mmd638mmli25mm12 203mm13 40mm14 72mml512mm16 10mmFAyFBy；1214N对A点取矩有汇M=0Fr0.129FQ（0.12920.0585）-Fbz0.12920有Fbz2373.9N由力平衡有：FazFr

25、FQ-Fbz84.75N危险截面验算，由剪力弯矩图（A3复印图纸上）可以看出，危险截面在c点（合成弯矩最大），D点（轴径FAyFBZFAZFBy1214N2373.9N84.75NE.计算支反力最小）。对C点：d3Mc3244.9103；0.11b,0.15535.45mm安全对D点：d3Md3188.1103；0.11b丫0.15532.46mm安全查表16-6有：1b55MPa考虑到键槽，加大5%仍足够安全因选择6308号轴承，故C=29.5kNPfpFrmax1.12373.92611.29N6_旦（C）60n1P安全P2611.29NLh11265756.3年.12hF.轴的强度校核6

26、_310（29.510）360213.32611.29112657.12h56.3年安装带轮处：d437mml472mm选平键，其尺寸参选平键b=12mmh=8mmL=56mm4.轴的寿命计算数为b=12mm)h=8mmL=56mm安装齿轮处：d244mml2203mm选平键，其尺寸参数为b=12mm)h=8mmL=180mm带轮键：32T2242.810pdkl3745658.59MPap80MPapp其中k-4mm22T2242.8103dbl37105623.44MPa100MPa齿轮键：2T2242.8103pdkl44418015.33MPap80MPapp2T2242.8103db

27、l4441805.11MPa100MPa选平键：b=12mmh=8mmL=180mmD58.59MPa80MPap23.44MPa100MPaD15.33MPa80MPap5.选择键并验算键的强度：A.选择键B.键的校核满足强度要求5.11MPa100MPa满足强度要求五、联接螺栓的校核A部放大计算项目计算内容计算结果1.设计螺栓(1)滚轮支架上：(2)滚椅上的螺栓因机器有较重的罐体做旋转动功，所以用较制孔螺栓连接，一共6个，3对，M8分布于do=8500mm勺圆周上F=Gtan0/(4%)=(2X242.8X1000)/16=906.3N查表可知(rs=185235MPa(Tb=370500MPa查表9-6得T=6s/Ss=80MPa(tp=(rs/Sp=320MPa,/4F14906.3dsJJ3.8mm8880ds*/o-p§=0.57mm(取6=5mrmi考虑到一上最小直