《机械设计制图》球磨机设计

1、1课程设计课程设计球磨机设计引导说明球磨机设计引导说明万静万静北京科技大学机械工程学院北京科技大学机械工程学院(010)62332357(010)623323572球磨机 球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。球磨机是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一。球磨机广泛应用于水泥，硅酸盐制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨。球磨机适用于粉磨各种矿石及其它物料，被广泛用于选矿，建材及化工等行业。3实际生产中使用的球磨机4实验室使用的球磨机5应用场合6球磨机工作基本原理 当球磨机回转时，研磨介质由于惯性离心力的作

2、用贴附在磨机筒内壁的衬板面上，与筒体一起回转，并被带到一定的高度。在这样的高度在重力的作用下，以一定的速度，像抛射体一样落下，将筒体内的物料击碎。另外，在球磨机回转过程中，研磨介质还产生滑动和滚动，因而研磨介质、衬板与物料之间发生研磨作用使物料磨细。7 (8(8月月1313日开始）日开始）1-21-2天：设计计算（事先准天：设计计算（事先准备好计算器、手册，教材等技术资料）；备好计算器、手册，教材等技术资料）； 3.53.5天：绘制总装配图天：绘制总装配图A1(1:3)A1(1:3)； 0.50.5天：绘制天：绘制小齿轮轴系部件小齿轮轴系部件装配图草图，装配图草图，受力、弯矩、扭矩图等装订在说

3、明书中；受力、弯矩、扭矩图等装订在说明书中；8要求：1、草图与弯矩扭矩图务必对应，画在一张纸上（粘贴加长纸）。2、各段轴的直径、长度表述，参见书中例题格式。9l0.50.5天：天： 绘制小齿轮轴的零件图绘制小齿轮轴的零件图A3(1:1)A3(1:1)； 1.51.5天：天： 写设计说明书；写设计说明书； 1 1天：天： 改错；改错； （8 8月月21-2221-22日）日）1 1天：天： 答辩答辩. .10一、设计任务书一、设计任务书1.1. 设计目的设计目的（教材下P332）2.2.设计内容设计内容（包括：设计题目、设计题目、简图、使用要求、已知条件、设简图、使用要求、已知条件、设计任务计任

4、务（教材下P344-345）周边及粉碎效率周边及粉碎效率90%90%；制造方式为单件生产；制造方式为单件生产；球磨机研磨物料球磨机研磨物料20kg20kg；每天工作每天工作8 8小时；小时；要求工作平稳（允许有轻微冲击）。要求工作平稳（允许有轻微冲击）。使用折旧期使用折旧期5 5年年11二、球磨机的总体设计二、球磨机的总体设计 1.1.球磨机的基本参数球磨机的基本参数（见教材下P345-346）01G 0.14G14. 0/10GG1）研磨介质的合理载量G0式中：G1：研磨物料（kg），已知条件可知G1=20kg；G0：研磨介质（钢球）的合理装载量（kg）。 12VG0)/(GV02）计算罐体

5、体积V式中：V：罐体容积（m3）：研磨介质（钢球）的比重，取4800kg/m3：研磨介质的填充系数，对于干式球磨机取0.3。13LD4V232 . 14DV3）计算罐体内径D式中：D：球磨机内径（m）；L：球磨罐长度，L取1.2D（m）14min)/(D37.2/2rn 2n4）计算球磨机有利工作转速 n215球磨机转速对粉磨工作的影响 当筒体转速当筒体转速过低过低时（图时（图a a），筒体不能将研磨体带到），筒体不能将研磨体带到一定的高度，冲击物料的作用很小。反之，若筒体的转一定的高度，冲击物料的作用很小。反之，若筒体的转速速过大过大（图（图c c），研磨体在其惯性离心力的作用下贴附），研磨

6、体在其惯性离心力的作用下贴附在筒体上，与筒体一起作圆周运动，也根本起不到对物在筒体上，与筒体一起作圆周运动，也根本起不到对物料的冲击作用。只要当筒体的料的冲击作用。只要当筒体的转速适宜转速适宜时，研磨体抛出时，研磨体抛出后，才能获得后，才能获得最大的降落高度最大的降落高度，对物料产生较大的，对物料产生较大的冲击冲击效果效果，如图，如图b b所示。所示。( a )( b )( c )162. 方案比较（见方案比较（见教材下册教材下册P302，改为，改为列表列表方式）方式） 从球磨机的基本参数计算可知，球磨机转速为, 电动机的转速一般有3000rpm、1500rpm、1000rpm、750rpm几

7、种， 从结构尺寸、价格等考虑选1000rpm,17传动比与传动级数传动比与传动级数单级（单级（i i：1 18 8；直齿轮：；直齿轮：1 15 5）三级或多级或周转轮系（三级或多级或周转轮系（ii）蜗轮蜗杆减速器（蜗轮蜗杆减速器（i i：10108080）双级（双级（i i：8 83030） 在多级传动（如：带传动、链传动、圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等）中，总传动比为各级传动比的乘积：nzii ii.2118 总传动比i= 可采用2级传动。 所以初步拟定四种传动方案见教材下册P30219四种传动方案四种传动方案（参见教材下册P302 ，从工作条件、传动性能、传动比、空间结构尺寸、

8、重量、效率、功率及成本等方面讨论，确定一种最佳方案）20确定一种方案（确定一种方案（b）213.选择电动机选择电动机（见（见实用手册实用手册P286-287， 教材下册教材下册P301、335-336 ）考虑到工作载荷、工作特性、环境条件和成本等方面的原因，选用Y系列电动机转速为1000rpm。球磨机所需功率：式中：V：球磨机的有效容积，V=D:球磨机的内径，D=G：球磨机的装载量，G=G1+G0=K：电动机的储备系数，K取1.1；：粉碎效率，已知=90%。 (kw)D0.222VP)(8 . 02KnVGP22 3.选择电动机选择电动机 电动机实际功率：Pd=Pw/a； a=带齿轮轴承 =0

9、.960.950.99=0.90288 （见实用手册P136） 所以,Pd=Pw/a= 选电机参见实用手册P286-288： 电动机选用：Y100L-623 3.选择电动机选择电动机 由实用手册P286-288： 电动机选用：Y100L-6 电动机的外形尺寸：图教材下P33624中心高H外 廓 尺 寸 安装尺寸 轴伸尺寸 平键尺寸 100380 x（105+180）x 245160 x14028x608x243.选择电动机（见选择电动机（见实用手实用手册册P286-288）型号功率同步（满载）转速 最大转矩电机重量Y100L-6-B31.51000（940）2.033)(kWmin)/(r)(

10、mN )(kg 表1-1 电动机主要性能 HDADACL)2/()(BA)(ED)(GF 表1-2 电动机外形尺寸(mm) 254.针对确定的传动方案，求总传动比，分配各级传动比针对确定的传动方案，求总传动比，分配各级传动比（见（见教材下教材下P336-337） 由所选电动机的转速和工作机转速，可得总传动比： （1-2） 式中 nm：电动机的满载转速，r/min： nw ：工作机的转速(即图中II轴 nII= ），r/min。 多级传动中，总传动比为各级传动比的乘积： 式中 i1、i2、i3、in。为各级传动机构传动比,选 i齿=6。在已知总传动比要求时，如何合理选择和分配各级传动比，见教材下

11、教材下P303-304。IImwmznnnni齿带iiii iiWz.2126三、传动件设计三、传动件设计 设计计算传动件时，需要知道各轴的功率、转速、转矩，因此应将工作机上的功率、转速、转矩推算到各轴上。 如果一传动装置从电动机到工作机有三根轴，依次为电机轴、I、II轴，则：271计算各轴转速、转矩、功率（见教材下P337-338） （1-4） （1-5） （1-6）式中 nm：电动机的满载转速，r/minn电机轴、nI、nII 分别为电机轴、I、II轴的转速 r/min； 电机轴为高速轴、II 轴为低速轴i01、i12、i2 依次为电动机与 I 轴，I与II 轴，II 与III 轴间的传动

12、比。min)/(940101rninnmm电机轴带ininnmm12zmIIininn2281 1）各轴转速：）各轴转速：n电= ，n= ，n= ；2 2）各轴功率：）各轴功率：P=P实带= ，P=P= ；3 3）电动机输出扭矩：）电动机输出扭矩：T电机轴=9550P实/n电机轴= ；4 4）各轴转距：）各轴转距：T=T电机轴i带带= ，T=TIi齿轮= ；各轴的动力参数各轴的动力参数: :轴号传动比i效率功率（kw）转速（r/min）扭矩（Nm）电机I轴II轴292. 2. 带传动设计（带传动设计（ 教材下教材下P339P339） 设计带传动时应注意检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸设计带传动时

13、应注意检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系，例如小带轮外圆半径是否大于电动机的中心高的相互关系，例如小带轮外圆半径是否大于电动机的中心高，大带轮外圆半径是否过大造成带轮与机器底座相干涉等。，大带轮外圆半径是否过大造成带轮与机器底座相干涉等。要注意带轮孔径尺寸与电动机轴或减速输入器轴尺寸是否相要注意带轮孔径尺寸与电动机轴或减速输入器轴尺寸是否相适应。适应。 带轮直径确定后，应验算带传动的实际传动比，并以此带轮直径确定后，应验算带传动的实际传动比，并以此修正各轴的运动、动力参数。带轮的结构形式主要由带轮的修正各轴的运动、动力参数。带轮的结构形式主要由带轮的直径决定，直径决定，教材下教材下第第1

14、111章。章。30 带传动设计时所需确定的内容主要为（通常带传动设计时所需确定的内容主要为（通常选用选用V V带传动）：带传动）： 确定计算功率确定计算功率PcPc； 选择选择V V带型号；带型号； 选取大带轮和小带轮的基准直径选取大带轮和小带轮的基准直径d d1 1和和d d2 2； 验算带速验算带速v v； 确定中心距确定中心距a a和带长和带长L Ld d； 验算包角验算包角1 1； 计算带的根数计算带的根数z z； 计算在轴上的作用力计算在轴上的作用力F FQ Q。（后面设计计算需用。（后面设计计算需用F FQ Q ） 31计算功率计算功率Pc=KPc=KA APP（注：（注：P P取

15、计算所得）取计算所得） 由已知条件和使用要求，载荷平稳、一班制：由已知条件和使用要求，载荷平稳、一班制： 教材下教材下 P67- P67-表表11-311-3，K KA A =1.1 =1.1 则则 PcPc=K=KA AP=P=确定确定V V带型号（根据带型号（根据PcPc、n n1 1由教材下由教材下 P73 P73图图11-11-7 7选取，注意：选取，注意：选选Z Z会出问题：根数太多，会出问题：根数太多，在在Z Z、A A共同区域共同区域, ,可选可选A A型型）确定带轮直径（注意按标准系列确定带轮直径（注意按标准系列推荐使用范围推荐使用范围选取）选取） 由图由图11-11-7 7及

16、表及表11-1011-10，取，取d d1 1=112=112，则则d d2 2= i= i带带dd1 1= =？ , ,取取d d2 2=315=315； i i带带实实= =315/112=2.81315/112=2.81验算带速验算带速)m/s(?1000601dndv（525m/s） 32 Pc()Z与与A相邻区相邻区33 确定带轮中心距确定带轮中心距a a和带长和带长L Ld d（初取（初取a a0 0= =？：0.70.7（d d1 1+d+d2 2）aa0 022（d d1 1+d+d2 2）及场地条件）及场地条件 计算计算L Ld0d0=2a=2a0 0+3.14+3.14（d

17、 d1 1+d+d2 2）/2+/2+（d d2 2-d-d1 1）2 2/ /（4a4a0 0） 查出查出L Ld d= =？ 算出算出a aa a0 0+(L+(Ld d-L-L0 0)/2)/2= =？450450左右？左右？ 带的调整范围：由带的调整范围：由a a+0.030Ld+0.030Ld 验算包角验算包角1 1（1 1120120） 计算带的根数计算带的根数 z=Pc/(Pz=Pc/(P1 1+P+P1 1)K)KK KL L)=)=？-0.015Ld-0.015Ld34 计算作用在轴上的力计算作用在轴上的力 F FQ Q=2F=2F0 0Zsin(Zsin(1 1/2)/2)

18、 F FQ Q的求解很关键，为轴系的受力分析作准备。的求解很关键，为轴系的受力分析作准备。 确定带轮结构尺寸（见教材下确定带轮结构尺寸（见教材下 P339 P339图图25-525-5、P76-78P76-78） 张紧装置（见习题张紧装置（见习题P100P100） 20)5 . 2(500mvKKvZPFc3536张紧装置（见张紧装置（见习题习题P102：滑块张紧装置易于拆卸）：滑块张紧装置易于拆卸） 373839 开式齿轮传动设计准则：开式齿轮传动设计准则： 按按弯曲疲劳强度弯曲疲劳强度进行设计，再将计算确定的进行设计，再将计算确定的模数增大模数增大10%-15%10%-15%的办法，来考虑

19、磨损对轮齿强度削弱的影响。的办法，来考虑磨损对轮齿强度削弱的影响。 1) 1) 选材料选材料 开式齿轮传动，要求齿面有较高的耐磨性，由开式齿轮传动，要求齿面有较高的耐磨性，由教材教材下下表表12-1112-11选择齿轮材料如下（选择齿轮材料如下（小齿轮材料要优于大齿小齿轮材料要优于大齿轮轮）：）： 小齿轮：小齿轮：4545 调质调质 HB217HB217286 HBS=250286 HBS=250 大齿轮：大齿轮：ZG310ZG310-570570 正火正火 HB163-207 HBS=185HB163-207 HBS=185 4038087. 01limHBSF32075. 02limHBS

20、F5 . 1limFSlimlimFFFS1lim1lim1FFFS2lim2lim2FFFS2) 2) 确定许用应力确定许用应力413) 3) 确定齿数确定齿数取小齿轮的齿数为取小齿轮的齿数为 =20 =20（对于开式齿轮传动，（对于开式齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使轮齿不致过小，故小由于轮齿主要为磨损失效，为使轮齿不致过小，故小齿轮不宜选用过多的齿数，一般可取齿轮不宜选用过多的齿数，一般可取 =17 =172020），则），则大齿轮的齿数为：大齿轮的齿数为： 取整取整 =127 =127（相互啮合齿轮对磨损均匀，传动（相互啮合齿轮对磨损均匀，传动平稳，一般平稳，一般和和互为质数）互

21、为质数） 则开式齿轮的实际传动比为：则开式齿轮的实际传动比为：8 .12529.62012izz35.62012712zzi齿轮实考虑转速误差分析考虑转速误差分析%5？理实理iii424）按轮齿弯曲强度设计模数式中：载荷系数式中：载荷系数)(23211mmYzKTmFFSdKKKKVA43 m)(N9550111nPT4445 ？(mm)23211FFSdYzKTm46 47（一）支撑辊轴系（一）支撑辊轴系1 1）罐体的结构设计）罐体的结构设计 铸造：罐体尺寸较大，一般可用ZG35铸造； 焊接：钢板卷曲后焊接。罐体壁厚1015mm，两端焊接。（单件生产）？加大？加大48罐体结构设计49罐体结构

22、设计50罐罐体体部部件件图图512）支撑辊支撑的重量 F为支撑总重量；F=G0+G1+Gg+Gch+Gk 注意：Gg=壁厚+两端板 G0： 研磨介质重量； G1： 研磨物料重量; Gg： 罐体重量; Gch：齿圈重量； Gk： 箍重量。重量计算时应画出相关的有尺寸的简化示意图！重量计算时应画出相关的有尺寸的简化示意图！524NFcoscos4FN TNfR14TFfR1cosTII： 旋转罐体的转矩。(1）支撑辊的支撑角度直接影响到力矩平衡，在竖直方向：(2）摩擦力矩由公式1）、2）得到：3）求）求、N534) 辊轮轴的受力分析、弯矩图5430 1 . 0bMd固定心轴 计算强度设计轴径选择轴承 （计算时可大致估计定出支撑点的距离 ）Nl5）轴承的强度校核（寿命计算） （可按一天工作8小时，一年按250计算）122RRnngPCnLh60106轴承的转速应为辊轮轴的转速：55（二（二 ） 大带轮轴系大带轮轴系 轴上安装齿轮和带轮。由分析可知，该轴是转轴，既受弯矩又受扭矩。在设计该轴时，可在绘制草图的同时进行计算。 轴系设计应考虑轴上的零件安装和固定，可参考教材中的有关章节；轴承座的结构要考虑拆装方便。561）初估轴径）初估轴径2）结构设计（考虑轴承的组合设计，画草图）结构设计（考虑轴承的组合设计，画草图）3）