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星式球磨机.doc

星式球磨机设计【优秀含10张CAD图纸+机械设备全套课程毕业设计】

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A1筒体.dwg

A2出料轴.dwg

A2进料轴.dwg

出料筒.dwg

磨头.dwg

行星轮.dwg

装配图.dwg

轮端盖.dwg

轮表层.dwg

零件图--主传动轴.dwg

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关键词：: 球磨机机械设计机械设备毕业设计星式球磨机设计机械设备全套课程毕业设计

资源描述：

新型球磨机是星式传动式的球磨机

新型球磨机的设计

星式传动式球磨机设计

星式球磨机设计【优秀含10张CAD图纸+机械设备全套课程毕业设计】

【带任务书+开题报告+文献综述+外文翻译】【30页@正文17700字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

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诚信承诺书.doc

A1筒体.dwg

A2出料轴.dwg

A2进料轴.dwg

出料筒.dwg

磨头.dwg

行星轮.dwg

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设计文档

轮端盖.dwg

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任务书

毕业设计（论文）题目星式球磨机设计

毕业设计主要内容和要求：

本次设计所研究的新型球磨机是星式传动式的球磨机。它与现有齿轮传动式的球磨机的主要结构区别在于：多了一些制造费用低廉的滚子及短轴，少了一般球磨机所惯有的大齿轮和大主轴承，主轴承座等等。摩擦传动方式的球磨机的关键问题是齿轮传动的转矩传递方式由摩擦轮传动的转矩传递方式替代，筒体的重量从由本来的主轴承和主轴承座承受转化为由滚子来承受，筒体的轴向限位和径向限位从由轴承座限制转化为由滚子和单独的轴向限位装置来限制。

主要参考资料：

[1]Zheng Shuilin Hao Baohong Mao Jufan .STUDY ON MACHANOCHEMICAL EFFECT OF POWDERV QUARTZ IN DRY AND WET GRINDING[J]. Journal of Wuhan University of Technology. Journal of Wuhan University of Technology. Vol. 11 No. 2：1～6

[2]ZHOU Guofuand H. Bakker.Novel spin glasses by mechanical milling[J]. SCIENCE IN CHINA (Series E)，August 1996， Vol. 39 No. 4：354～368

[3]常松枝李德谦赵红霞等 .调窑时歪托轮的挡数推导及分析[J].洛阳工业高等专科学校学报. 1998年9月.第8卷第3期：12～14

[4]程鸿机俞美.回转窑托轮的调整及改进方法[J]. SICHUAN CEMENT，1995，N0.5：9～10

[5]兰海.回转窑托轮支座的改进设计[J].机械， 2002，第29卷第3期：81～82

[6]赵先琼刘义伦周　贤.回转窑托轮力学行为的有限元分析[J]. 湖南大学学报(自然科学版)，2002年12月，第29卷第6期：52～56

[7]肖友刚孟琳赵先琼等.回转窑托轮有限元数值模拟及分析[J]. 水泥CEMENT，2004， No. 1：34～37

[8]刘庆潭主编. 材料力学[M].北京:机械工业出版社,2003，24

[9]濮良贵纪名刚主编. 机械设计[M]，第七版.北京：高等教育出版社，2002，10

[10]任德树编著.粉碎筛分原理与设备[M].北京：冶金工业出版社，1984，34

毕业设计应完成的主要工作：

1.毕业设计任务书

2.毕业设计开题报告

3.毕业设计文献综述

4. 毕业设计的翻译文章及外文原文

5.毕业论文

6.相关图纸

毕业设计进度安排：

序号毕业设计各阶段内容时间安排备注

1查阅资料并撰写毕业设计开题报告2011.12.10-2011.12.20

2指导教师审核开题报告,学生根据指导老师意见做进一步修改2011.12.21-2011.12.22

3系里组织开开题报告会2011.12.21-2011.12.22

4由指导老师指导查阅资料，并翻译外文资料2012.12.23-2011.12.31

5撰写文献综述，经指导老师审阅后着手毕业论文的写作2012.01.01-2012.01.20

6开始编写毕业设计工作计划，进入毕业设计的撰写2012.01.21-2012.03.06

7整改论文2012.04.29-2012.04.30

8毕业设计答辩2012.05.05-2012.05.19

星式球磨机的设计

摘要

随着社会科技的发展，为了提高粉磨效率，满足生产工艺要求，在球磨机规格限定的条件下构思了星式球磨机摩擦传动机构。首先，根据星式球磨机的规格选择了该球磨机的主要技术参数，并且选择了摩擦轮传动的类型和摩擦轮的材料,以及摩擦轮传动机构的方案论证与选择。其次，通过计算对摩擦传动机构中重要数据经行演算并且确定：这里面包括各个传动比和轴径的确定，其中包含初定传动比、电动机的选择、偶合器的选择、减速器的选择、按转矩估算轴径、轴承和轴承座的选择、联轴器的选择等；滚子的个数及分组；滚子的结构设计；轴的结构设计；筒体轴向限位装置的设计等。而且还设计了一种开流形式能实现圈流工艺的粉磨工艺系统，采取了使用新型高效筛分隔仓板和出料装置，并且调整了各个仓长等方法解决上述问题。同时采用了筒体焊接的新工艺，降低了磨机的生产成本。

关键词：球磨机；电动机；耦合器；减速器

Abstract

With the development of science and technology, in order to improve the grinding efficiency, meet the requirements of the production process, in the ball mill specifications conditions of idea star ball friction driving mechanism. Firstly, according to the specifications of the choice of the planet ball mill ball mill and the main technical parameters, and selection of the friction wheel drive type and the friction wheel material, as well as the friction wheel transmission mechanism scheme reasoning and choice. Secondly, through the calculation of the friction drive mechanism of important data in the calculus and determine: which includes the transmission ratio and the shaft diameter determination, which contains the original transmission ratio, the choice of motor, coupling, reducer selection according to the torque estimation, shaft, bearing and bearing seat choice, the choice of coupling as the number and grouping; roller structure design; structural design; the cylinder axial spacing device design. But also to design an open stream forms can realize the circle flow process of grinding process system, taken using a new type of high efficiency sieving bin isolation board and a discharging device, and adjusting each chamber length to solve the problems. At the same time using the new welding process, reduce the production cost of grinding mill.

Key words：ball mill；motor；coupler；reducer

摘要1

1 引言1

1.1 星式球磨机的作用1

1.1.1 问题的提出1

1.1.2 研究意义1

1.2 国内外研究现状2

1.3 不同类型的球磨机在粉碎技术的应用3

2 星式球磨机的整体设计5

2.1 球磨机的结构5

2.2球磨机的传动方式及传动比6

2.3 星式球磨机的功率和电机的选取7

2.3.1 球磨机的功率7

2.3.2 电机的选取8

2.4 减速器和偶合器的选择8

2.5 其他零件的选择10

2.5.1 轴径和联轴器的选择10

2.5.2 轴承的选取10

3 星式球磨机滚子的设计11

3.1滚子的厚度11

3.2 滚子的间距12

3.3 刚滚架13

4 筒体装置的设计15

4.1 筒体的设计与计算15

4.1.1 筒体的结构15

4.1.2 筒体的计算17

4.2 磨头的结构18

5 轴的设计与校核19

5.1 轴的结构设计19

5.2 轴的强度校核20

5.3 刚滚架与轴的连接21

5.4刚滚架与滚子的连接22

6结语24

参考文献25

致谢26

1 引言

1.1 星式球磨机的作用

1.1.1 问题的提出

现如今建筑材料的生产，从原料、燃料以及半成品都需要进行有目的的破碎和粉磨，其目的是使原料、燃料和半成品的表面积增加,用来提高物理作用的效果及化学反应的速度，从而达到促进均匀混合，提高材料的流动性，便于贮存和运输，提高产量等。例如一些材料比如水泥熟料和石膏一起磨碎成最终产品，其磨碎的粒度越细，表面积越大。为了改善和提高产品的质量和数量，减少动力的消耗，降低生产的成本，即达到优质、高产、低能耗具有重要意义。

球磨机不但在建材工业中广泛应用，而且在冶金、选矿、化工、电力等工业中也广泛采用。它的优点是：对于研磨的物料适应性强；粉碎比例大；适应强；结构简单、坚固、操作可靠，维护管理方便，能长期连续运转。缺点是：工作效率低；体形笨重；磨机转速低；研磨体和衬板的消耗量大；操作时噪声大。

在这些问题当中需要进一步的解决，首先是减少过粉碎问题：粉碎工序要求把全部或绝大部分产品粉碎至一定粒度以下，但其中小于某一粒度的产品应力求减少；其次是“超细粉碎”的问题，有人做过试验，在小型球磨机内将原料长时间研磨，开始时磨碎细度随研磨时间的增加而变细，但经过一定时间后即达到所谓“磨矿限”，尽管研磨时间继续增加，粒度不再变细或变化很慢，甚至由于粉末表面积增加而出现聚集现象，表现为粒度变粗，这种情况严重的影响了磨碎质量。大型选矿厂用的粉碎机不但尺寸和重量很大，而且消耗功率很多，粉碎工具的磨损费用很高。

粉碎一般包含两个阶段：破碎阶段和磨碎阶段。因为本课题是研究星式球磨机，所以以下主要介绍球磨机方面的内容。

首先是根据星式球磨机的规格选择了该球磨机的主要技术参数，并且选择了摩擦轮传动的类型和摩擦轮的材料,以及摩擦轮传动机构的方案论证与选择。其次，通过计算对摩擦传动机构中重要数据经行演算并且确定：这里面包括各个传动比和轴径的确定，其中包含初定传动比、电动机的选择、偶合器的选择、减速器的选择、按转矩估算轴径、轴承和轴承座的选择、联轴器的选择等；滚子的个数及分组；滚子的结构设计；轴的结构设计；筒体轴向限位装置的设计等。

参考文献

[2]ZHOU Guofuand H. Bakker.Novel spin glasses by mechanical milling[J]. SCIENCE IN CHINA (Series E)，August 1996， Vol. 39 No. 4：354～368

[3]常松枝李德谦赵红霞等 .调窑时歪托轮的挡数推导及分析[J].洛阳工业高等专科学校学报. 1998年9月.第8卷第3期：12～14

[4]程鸿机俞美.回转窑托轮的调整及改进方法[J]. SICHUAN CEMENT，1995，N0.5：9～10

[5]兰海.回转窑托轮支座的改进设计[J].机械， 2002，第29卷第3期：81～82

[6]赵先琼刘义伦周　贤.回转窑托轮力学行为的有限元分析[J]. 湖南大学学报(自然科学版)，2002年12月，第29卷第6期：52～56

[7]肖友刚孟琳赵先琼等.回转窑托轮有限元数值模拟及分析[J]. 水泥CEMENT，2004， No. 1：34～37

[8]刘庆潭主编. 材料力学[M].北京:机械工业出版社,2003，24

[9]濮良贵纪名刚主编. 机械设计[M]，第七版.北京：高等教育出版社，2002，10

[10]任德树编著.粉碎筛分原理与设备[M].北京：冶金工业出版社，1984，34

[11]龚桂义主编.机械设计课程设计图册[M]，第三版.北京：高等教育出版社，2002，55

[12]周恩浦等编.矿山机械（选矿部分）[M].北京：冶金工业出版社，1982，38

[13]周良德朱泗芳等编著.现代工程图学[M].长沙：湖南科技出版社，2000

[14]东北大学《机械零件设计手册》编写组编。机械零件设计手册（下）[M]，第三版.北京：冶金工业出版社，1994

[15] 东北大学《机械零件设计手册》编写组编。机械零件设计手册（上）[M]，第三版.北京：冶金工业出版社，1994

[16]成大先主编.机械设计手册第三卷[M]，第三版.北京：化学工业出版社，1994

A1筒体.gif

A2出料轴.gif

A2进料轴.gif

QQ截图20150509120350.gif

出料筒.gif

行星轮.gif 轮表层.gif

轮端盖.gif

磨头.gif

装配图.gif

内容简介：: 星式球磨机的设计摘要随着社会科技的发展，为了提高粉磨效率，满足生产工艺要求，在球磨机规格限定的条件下构思了星式球磨机摩擦传动机构。首先，根据星式球磨机的规格选择了该球磨机的主要技术参数，并且选择了摩擦轮传动的类型和摩擦轮的材料 ,以及摩擦轮传动机构的方案论证与选择。其次，通过计算对摩擦传动机构中重要数据经行演算并且确定：这里面包括各个传动比和轴径的确定，其中包含初定传动比、电动机的选择、偶合器的选择、减速器的选择、按转矩估算轴径、轴承和轴承座的选择、联轴器的选择等；滚子的个数及分组；滚子的结构设计；轴的结构设计；筒体轴向限位装置的设计等。而且还设计了一种开流形式能实现圈流工艺的粉磨工艺系统，采取了使用新型高效筛分隔仓板和出料装置，并且调整了各个仓长等方法解决上述问题。同时采用了筒体焊接的新工艺，降低了磨机的生产成本。关键词：球磨机；电动机；耦合器；减速器 ntsAbstract With the development of science and technology, in order to improve the grinding efficiency, meet the requirements of the production process, in the ball mill specifications conditions of idea star ball friction driving mechanism. Firstly, according to the specifications of the choice of the planet ball mill ball mill and the main technical parameters, and selection of the friction wheel drive type and the friction wheel material, as well as the friction wheel transmission mechanism scheme reasoning and choice. Secondly, through the calculation of the friction drive mechanism of important data in the calculus and determine: which includes the transmission ratio and the shaft diameter determination, which contains the original transmission ratio, the choice of motor, coupling, reducer selection according to the torque estimation, shaft, bearing and bearing seat choice, the choice of coupling as the number and grouping; roller structure design; structural design; the cylinder axial spacing device design. But also to design an open stream forms can realize the circle flow process of grinding process system, taken using a new type of high efficiency sieving bin isolation board and a discharging device, and adjusting each chamber length to solve the problems. At the same time using the new welding process, reduce the production cost of grinding mill. Key words： ball mill； motor； coupler； reducer nts 目录摘要 . 1 1 引言 . 1 1.1 星式球磨机的作用 . 1 1.1.1 问题的提出 . 1 1.1.2 研究意义 . 1 1.2 国内外研究现状 . 2 1.3 不同类型的球磨机在粉碎技术的应用 . 3 2 星式球磨机的整体设计 . 5 2.1 球磨机的结构 . 5 2.2球磨机的传动方式及传动比 . 6 2.3 星式球磨机的功率和电机的选取 . 7 2.3.1 球磨机的功率 . 7 2.3.2 电机的选取 . 8 2.4 减速器和偶合器的选择 . 8 2.5 其他零件的选择 . 10 2.5.1 轴径和联轴器的选择 . 10 2.5.2 轴承的选取 . 10 3 星式球磨机滚子的设计 . 11 3.1滚子的厚度 . 11 3.2 滚子的间距 . 12 3.3 刚滚架 . 13 4 筒体装置的设计 . 15 4.1 筒体的设计与计算 . 15 4.1.1 筒体的结构 . 15 4.1.2 筒体的计算 . 17 4.2 磨头的结构 . 18 5 轴的设计与校核 . 19 5.1 轴的结构设计 . 19 5.2 轴的强度校核 . 20 5.3 刚滚架与轴的连接 . 21 5.4刚滚架与滚子的连接 . 22 6结语 . 24 参考文献 . 25 致谢 . 26 nts中国地质大学长城学院 2012 届毕业论文 1 1 引言 1.1 星式球磨机的作用 1.1.1 问题的提出现如今建筑材料的生产，从原料、燃料以及半成品都需要进行有目的的破碎和粉磨，其目的是使原料、燃料和半成品的表面积增加 ,用来提高物理作用的效果及化学反应的速度，从而达到促进均匀混合，提高材料的流动性，便于贮存和运输，提高产量等。例如一些材料比如水泥熟料和石膏一起磨碎成最终产品，其磨碎的粒度越细，表面积越大。为了改善和提高产品的质量和数量，减少动力的消耗，降低生产的成本，即达到优质、高产、低能耗具有重要意义。球磨机不但在建材工业中广泛应用，而且在冶金、选矿、化工、电力等工业中也广泛采用。它的优点是：对于研磨的物料适应性强；粉碎比例大；适应强；结构简单、坚固、操作可靠，维护管理方便，能长期连续运转。缺点是：工作效率低；体形笨重；磨机转速低；研磨体和衬板的消耗量大；操作时噪声大。在这些问题当中需要进一步的解决，首先是减少过粉碎问题：粉碎工序要求把全部或绝大部分产品粉碎至一定粒度以下，但其中小于某一粒度的产品应力求减少；其次是“超细粉碎”的问题，有人做过试验，在小型球磨机内将原料长时间研磨，开始时磨碎细度随研磨时间的增加而变细，但经过一定时间后即达到所谓“磨矿限”，尽管研磨时间继续增加，粒度不再变细或变化很慢，甚至由于粉末表面积增加而出现聚集现象，表现为粒度变粗，这种情况严重的影响了磨碎质量。大型选矿厂用的粉碎机不但尺寸和重量很大，而且消耗功率很多，粉碎工具的磨损费用很高。粉碎一般包含两个阶段：破碎阶段和磨碎阶段。因为本课题是研究星式球磨机，所以以下主要介绍球磨机方面的内容。首先是根据星式球磨机的规格选择了该球磨机的主要技术参数，并且选择了摩擦轮传动的类型和摩擦轮的材料 ,以及摩擦轮传动机构的方案论证与选择。其次，通过计算对摩擦传动机构中重要数据经行演算并且确定：这里面包括各个传动比和轴径的确定，其中包含初定传动比、电动机的选择、偶合器的选择、减速器的选择、按转矩估算轴径、轴承和轴承座的选择、联轴器的选择等；滚子的个数及分组；滚子的结构设计；轴的结构设计；筒体轴向限位装置的设计等。 1.1.2 研究意义在工业上各种的工业设备都有各自的作用，例如星式球磨机的作用在于粉碎，而粉碎则是把大粒度物料利用破碎机或磨碎机来破碎至较细粒度的过程。材料破碎的目的如下：使材料中的有用成分解离。由于某种材料中的有用成分同杂质紧密地结合在一起，只有将其充分粉碎，才能使有用成分释放出来，即所谓“解离”。使物料的表面积增加。材料的表面积是单位重量或体积的物料的表面，物料的粒度越小，表面积将越大。增加物料的表nts星式球磨机设计 2 面积的目的有：使物料同周围介质的接触面积增大，反应的速度增加；在水泥工业中需要提高水泥的标号；为原料的下一步加工作准备便于使用，贮存和运输。在制备混凝土时，不仅石料需要破碎至一定的粒度，而且当天然砂不足时，可用粉碎方法制备人造砂；用于材料科学与环境保护。在其他一些工业部门中，粉碎设备或粉碎车间的工作量占总工作量的比重虽不大，但往往对它有较高的技术要求，否则会影响最终产品的质量和总的经济效益。 1.2 国内外研究现状球磨机作为传统的粉磨设备，已经有了 100 多年的历史。它作为将固体物料细化制粉的重要设备，广泛应用于冶金、化工、水泥、陶瓷、建筑、电力、医药以及国防工业等部门。尤其是冶金工业中的选矿部门，磨矿作业更是具有十分重要的地位。由于球磨机处理能力和粉磨后的粒度对后续作业的效率和整体生产流程的技术经济指标影响显著，所以，有关球磨机的研究在国内外一直受到广泛关注和高度重视。近几年来，由于能源费用增长，矿石品位的下降，降低建设投资和生产费用是世界各国矿山工业面临的一个严峻问题，采用高效大型设备是现代选矿厂建设的主要倾向，球磨机的大型化已成为技术发展的方向。强度再高的矿石进到大型磨机里，经过研磨、粉碎都将成为粉末状。 20 世纪八十年代国际上曾有预测，认为球磨机合理的最大规格是直径 5米，原因是磨球工作时存在低效率的蠕动区，但实际上球磨机向大型化发展的步伐一直都未停止。在选矿、水泥、建筑材料、煤炭、化工等许多工业部门中都需要磨碎作业。球磨机、棒磨机和管磨机是这些工业部门最重要的设备之一。这类磨碎机的主要机件都是一个缓慢旋转的筒体，里面装有大量磨矿介质（简称磨介），由于其转速较慢，可称为慢速磨碎机。这类磨碎机的重量大、造价高、功耗多、操作费用昂贵，对于企业的投资、产品的质量以及操作运转的经济合理性，有很大的影响。在选矿工业中，除某些砂矿不需要经过磨碎外，一般金属矿石是细粒嵌布的，需要经过磨碎使矿石中各个成分彼此分离，才能顺利地进行选别。选别指标（指精矿品位和金属回收率）在很大程度上取决于磨碎作业的操作。如磨碎产品细度不够，各成分之间未能达到单体分离，选用指标就不能提高；但是，如果磨碎的粒度过细，往往又恶化选别过程。现代化的磨碎机则具有生产效率高、运转可靠、维修操作方便等特点。长期以来，虽然人们对于这类磨碎机的磨碎理论、同磨碎机配套的设备、以及磨碎流程等都做过深入的研究，但由于物料性质、设备结构、操作条件及对物料磨碎的要求各不相同，除了进行理论分析外，仍需要结合生产实践的经验，才能圆满的解决这类磨碎机的工作参数、衬板形状、磨介配比以及磨碎的工艺流程等问题。 nts中国地质大学长城学院 2012 届毕业论文 3 1.3 不同类型的球磨机在粉碎技术的应用超细粉碎和分级工艺的完成必须借助于机械设备来实现。在先进的工业化国家，微米级超细粉碎分级设备已渡过了其发明时期，而进入成熟、配套、完善的阶段。超细粉碎分级设备的性能大大改善，设备研究在朝着亚微米级超细粉碎和微米级精密分级的方向发展。粉碎技术的发展主要表现在产品微细化、微粉功能化、设备自动化、节能新工艺和新设备及低污染高硬度材料的应用等方面。国内研究开发超细粉碎分级的单位逐年增多，从仿制设备开始，逐渐过渡到开展工艺基础研究，开发适合国情的设备，以满足国内市场日益增长的需求。（ 1）搅拌球磨机：搅拌球磨机是超细粉碎机中最有发展前途而且能量利用率最高的设备。搅拌装置使球介质和物料在整个筒体内不规则地翻滚，产生相互撞击和研磨的双重作用，致使产品磨得很细并达到均匀分散的效果。同常规球磨机相比，搅拌式磨机采用高转速和高介质充填率及小介质尺寸，这使搅拌式磨机内获得了极高的功率密度，使细物料研磨时间大大缩短，小介质提高了微细物料的研磨效率，适用于不同产品粒度和物料性质的各种搅拌式磨机。特别是立式搅拌式膳机，以其构造简单、操作容易、维护方便等优点成为目前工业上应用最广泛细磨设备之一。高功率密度（高转速）搅拌磨机适用于最大粒度小于微米以下产品，在颜料、陶瓷、造纸填涂料、化工产品中已获得了成功。目前高功率密度搅拌磨在工业上的大规模应用则更好的解决了量小和磨损成本高两大难题。（ 2）冲击式粉碎机：近年来，随着高硬度高韧性金属材料的出现，以高速打击为原理的冲击式粉碎机的性能有了较大的提高和应用也得到了普及。高速冲击式粉碎机按转子的布置方式和锤头的个数和形式分为多种，其特点是粉碎比量大、运转稳定，适合于硬度物料的粉碎。冲击式粉碎机借助于转子上锤头对物料的以 50 100m/s 的高速打击而将其粉碎，处于定子和转子间隙处的物料被剪切和反弹到粉碎室内与后续高速飞来的颗粒相撞，使粉碎过程反复进行。定子衬圈和转子端部锤刃之间形成强有力的高速湍流场，其中产生的强大压力变化可使物料受到交变应力而破碎和分散。粉碎成品颗粒细度和形态由转子上锤头的运转状态和定转子间间隙来决定，低速冲击可得细长的颗粒，而高速冲击则易得物料结晶状态相同的颗粒。我们在硅灰石针状粉的超细粉碎工艺中选用冲击粉碎机可以取得了较好的效果。 (3)气流式粉碎机：气流超微粉碎利用高压气体通过喷嘴产生的高速气流所具有的巨大动能，使物料颗粒发生互相冲击碰撞，达到粉碎目的。这类粉碎机已经得到了广泛的普及，国内外生产厂家较多，有多种机型：圆盘式、 O 形环式、冲击靶式、对撞式、流化床对撞式等。由于这种粉碎原理中能量经过多次转换、微颗粒撞击能量小、内部晶格缺陷减少等原因，决定了气流粉碎机的能量消耗很大。最好是用于高附加值物料的超细粉碎和干燥团聚物的解散。因选型不当，用于建材和非金属矿加工的企业多处于停顿状态。（ 4）球磨超细加工系统：球磨机的问世已近 200年，多年的研究与改进，使其成为粉nts星式球磨机设计 4 磨行业主流。经球磨机粉碎的产品，其粒度多为双峰分布，细粉含量高、粗粒级分布较宽。闭路粉磨是一有效手段，但传统的选粉机无法控制小于 20 m的颗粒。工业界形成了一种误区，认为球磨机不能用于超细粉碎，人们曾一度对它失去信心而试图寻找其他粉磨设备，诸如振动磨、搅拌磨、气流磨等。这些设备的加工细度虽有所提高，但是其处理量、运转率和能耗指标远不能适应工业化大规模生产的需求。大型超细分级机的出现，使管磨机生产超细粉提供了可能途径。大型超细分级机与球磨机（特别是高细管磨机）的配合，将系统的控制粒径降低到 10 m以下，其特点是为了强化介质对物料的微细研磨作用能力和作用时间，而将磨机的结构、简体长度、介质配比等方面作了一系列的改进。近年来，国内外大批量物料的超细化处理多采用这种系统。 nts中国地质大学长城学院 2012 届毕业论文 5 2 星式球磨机的整体设计 2.1 球磨机的结构球磨机有三种结构类型，即星式球磨机，格子型球磨机，风力排料干法球磨机。以下主要讲星式球磨机。星式球磨机的筒体由钢板焊接而成，两端有铸钢制成的端盖，端盖上的中空轴颈支承于主轴承上。筒体和端盖内部敷设衬板。大齿圈固定于筒体上，电动机通过小齿轮和大齿将筒体带动。而大小齿轮犹如行星一样转动，即所谓的行星。物料经给料器通过中空轴颈从左方给入筒体。筒体内装有一定重量的钢球作为磨介。物料受到钢球的作用而磨碎，然后经端盖和中空轴颈排出机外。由于破碎产品经中空轴排出。故这种球磨机称为星式球磨机，是一种广泛应用的球磨机。两个中空轴颈中，有一个可以在主轴承上轴向伸缩，另一个是固定的。星式球磨机的齿轮传动产生一些轴向力，设计时使一个中空轴颈带有两个凸肩，凸肩之间的距离正好等于轴瓦的长度，从而防止发生轴向活动。另一个中空轴颈不带凸肩，起长度大于轴瓦长度，当筒体因受热而伸长或由于载荷使筒体挠曲时，可以在一定范围内自由伸缩。一般选择靠近传动齿圈的轴颈为固定的中空轴颈。球磨机的主轴承最常用的是滑动轴承，其直径很大，但长度很短。与一般滑动轴承不同之处在于仅仅下半部有轴瓦。整个轴承除轴瓦用巴氏合金浇铸外，其余都用铸铁制成。由于球磨机的跨度和载荷很大，将发生一定程度的挠曲，而且制造和装配的误差也难以保证准确的同心度，因此，轴承制成只调位型，球面瓦座和球面瓦之间以球心为旋转中心能够略为相对移动，使作用于轴瓦上的载荷分布均匀。球面轴瓦和球面瓦之间还设有定位销，以限制球面瓦移动的范围。在安装时，可以用螺钉调整球面瓦座的位置。也有用斜楔调整装置的。主轴承是球磨机的一个关键部件，对于其润滑问题必须充分重视，一般都采用稀油集中循环润滑，小型机也有采用有环润滑、油杯滴润滑或毛线润滑等方式的。筒体衬板不仅防止筒体遭受磨损，而且直接影响刚球的运动和磨碎效率，所以得慎重选择。衬板的材质有高锰钢、高铬铸铁、镍硬铸铁和橡胶等。衬板同筒体之间铺有胶合板、石棉碘或橡皮等衬垫，以减缓钢球对筒体的冲击。通常衬板用螺钉固定在筒体上，螺帽下面有橡皮和金属垫圈，以防矿浆漏出。衬板的形状多种多样，有的较为平滑，有的则突出部较高，对钢球的推举作用较大。在较平滑的衬板中，钢球与衬板之间的相对滑动较大，因而产生较多的研磨作用，但在相同转速下钢球被提升的高度和抛射所作的功较小，它适用于细磨。突出部较高的衬板使钢球能提升至较高的位置，抛射作用较强，而且对钢球和物料产生较剧烈的搅动。即使同一形状，突出部伸出的高度以及相邻突出部之间的距离等参数也很重要。它们必须同钢球尺寸、物料性质及操作方法等相适应。拆装方便、噪音小，我国水泥、陶瓷、磷肥、化工、冶金等工业部门研制推广橡胶衬板，取得了较好的效果，其中型橡胶衬板适用与细磨，永登水泥厂在管磨机第一仓（大球仓）使用方形橡胶衬板。 nts星式球磨机设计 6 2.2 球磨机的传动方式及传动比球磨机的工作部分是一个装在两个轴承上的水平放置的回转筒体，筒体用隔仓板分为几个仓室，在各仓内装有一定的形状和大小不一样的研磨体。研磨体一般为钢球、钢段、钢棒、砾石和瓷球等。为了防止筒体被磨损，在筒体内壁装有衬板。当磨机回转时，研磨体在离心力和与筒体内壁的衬板面产生的摩擦力的作用下，贴附在筒体内壁的衬板面上，随筒体一起回转，并被带到一定高度，在重力作用下自由下落，下落时研磨体像抛射体一样，冲击底部的物料把物料击碎。研磨体上升、下落的循环运动是周而复始的。此外，在磨机回转的过程中，研磨体还产生滑动和滚动，因而研磨体、衬板与物料之间发生研磨作用，使物料磨细。由于进料端不断喂入新物料，使进料与出料端物料之间存在着能强制物料流动，并且研磨体下落时冲击物料产生轴向推力迫使物料流动，另磨内气流运动也帮助物料流动。因此，磨机筒体虽然是水平放置，但物料却可以由进料端缓慢流向出料端，完成粉磨作业。当磨机筒体的转速达到摸某一数值时，研磨体产生的离心力等于它本身的重力，因而使研磨体升至脱离，即研磨体将紧贴附在筒体上，随筒体一起回转而不会降落下来，这个转速就称为临界转速。当研磨体处于极限位置时，将此值代入研磨体运动基本方程式：滚子与滚筒的传动比为 1i =4.5 1/ 1 8 3 0 / 4 . 5 4 0 6 . 6 7d d i 筒体滚子mm （ 2-1） 341 0 . 5 8 3 6 1 0 9 . 8 0 . 2 2 5 4 . 6 1 0fF F f N （ 2-2） 47/ 2 4 . 6 1 0 4 0 6 . 6 7 0 . 9 4 1 0fT F d N m 转滚子（ 2-3） /T T TTW（ 2-4）大型球磨机一般用低速同步电动机直接带动球磨机的小齿轮、小齿轮再带动大齿圈使球磨机转动，起优点是传动效率高、占地面积小、维修方便和改善电网的功率因数，但同步电动机售价较高。另一种传动方式是采用异步电动机通过减速器来带动小齿轮、大齿圈和球磨机。这种方式用于大、中型球磨机上，其电动机的售价低于同步电动机，但多了一套大型减速器。异步电动机通过皮带传动小齿轮、大齿圈和球磨机的传动方式，只适用于小型球磨机，其传动效率低、占地大、维修复杂。最简单的摩擦轮传动是由两个互相压紧的圆柱摩擦轮组成。其中一个摩擦轮的轴心可以移动，加压装置使两轮接触面间产生法向压力，主动轮回转时，由法向压力产生的摩擦力带动从动轮回转。设 f 为轮面间的摩擦系数，则在接触面可产生摩擦力 fq，其值应大于或等于带动从动轮工作所需的圆周力 F。摩擦轮传动工作时，在两摩擦轮接触面间将产生弹性滑动，严重时会出现打滑。滑动导致传动效率降低，造成严重磨损，因此应控制滑动率在允许的范围内。并且摩擦轮传动结构简单，传动平稳，噪声小，过载打滑防止零件损坏；但传动效率低，磨损快，传动比不严格恒定，不宜传递大功率和大转矩。常用的摩擦轮传动有圆柱摩擦轮传动、槽型摩擦轮传动、端面摩擦轮传动和圆锥摩擦轮传动等。 nts中国地质大学长城学院 2012 届毕业论文 7 各种摩擦轮传动的特点及设计注意事项如下：圆柱摩擦轮传动：结构简单，制造容易；压紧力大，宜用于小功率传动；为减小压紧力，可将轮面之一用非金属材料作覆面；大功率传动，摩擦轮常采用淬火钢，并采用自动压紧卸载环；为降低二轴的平行度要求，可将轮面之一制成鼓形，轴系刚性差亦应如此；用于回转筒驱动装置、仪表调节装置等。在选矿、水泥、建筑材料、煤炭、化工等许多工业部门中都需要磨碎作业。球磨机、棒磨机和管磨机是这些工业部门最重要的设备之一。这类磨碎机的重量大、造价高、功耗多、操作费用昂贵，对于企业的投资、产品的质量以及操作运转的经济合理性，有很大的影响。目前国内的球磨机的传动方式大多采用齿轮传动，还有少部分采用中心传动。对于大尺寸的球磨机来说，采用齿轮传动必须要解决制造大齿轮的问题，制造大齿轮费用昂贵而且生产周期较长，而中心传动对球磨机两个支撑轴承的同轴度要求较高，要求的制造技术较高。为解决费用昂贵和制造技术较高的问题，本课题研究用摩擦轮传动来代替球磨机齿轮传动或中心传动的方法。在球磨机这个课题上，摩擦轮传动的优点是制造技术要求不高，制造费用低。 2.3 星式球磨机的功率和电机的选取 2.3.1 球磨机的功率星式球磨机影响其功率的因素有很多的种类，例如球磨机的直径、长度、转速、内部装置、粉磨方式以及传动形式等。计算功率在参考实际的工作情况下公式如下。 0 . 8000 . 2 ( )GN V D n V（ 2-5）式中 : 0N 磨机需用功率， kW； V 磨机有效容积， m3 ； 0D 磨机有效内径， m； n 磨机的适宜转速， r/min； G 研磨体装载量， t；磨机填充率（以小数表示）。选用公式（ 2-5）计算： 2 0 . 80 . 800 2 . 3 7 9 . 8 30 . 2 ( ) 0 . 2 1 0 . 6 8 2 . 3 2 0 . 7 5 6 7 7 . 5 32 4 4 . 3 7GN V D n V kw 球磨机的配套电动机功率计算 021 NKKN =1.3 1.0 677.53=880.789kW 式中 : 1k 与磨机结构、传动效率有关的系数。 2k 电动机储备系数，在 1.0 1.1间选取。 nts星式球磨机设计 8 2.3.2 电机的选取电动机选择因综合考虑的问题：根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的起动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。根据负载的转矩、速度变化范围和起动频繁程度要求，考虑电动机的温升限制、过载能力和起动转矩，选择电动机容量，并确定冷却通风方式，所选电动机容量应留有余量。过大的备用容量会使电动机的效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的机械造价提高。还得根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的结构形式。根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机的额定转速。此外，选择电动机还必须符合节能的要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建设费用及考虑生产过程中前后期电动机容量变化等各因数。系列三相异步电动机的特点及用途是：该系列电动机为封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，效率高、节能，堵转转矩高、噪声低、振动小，运行可靠。能防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电机内部；具有与系列相同的用途外，还能适用用灰尘多、水土飞溅的场所，如球磨机、碾米机、磨粉机、脱谷机及其他农业机械、矿山机械等。又因为在其计算除了球磨机的功率，所以把球磨机的功率定为：启动功率为：NP（ 1.2 1.5） 127.56159.45kw。取NP 132kw 型号： Y315L2 6 转速： 990r/min（ IP44 型 )。 2.4 减速器和偶合器的选择减速器是动力机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增加转矩，以满足工作需要；在某些场合也用来增速，称为增速器。常用的减速器主要有单级圆柱齿轮减速器和两级圆柱齿轮减速器。单级圆柱齿轮减速器的推荐传动比范围为 1 i 8 10，特点是：齿轮可以作成直齿、斜齿和人字齿。直齿用于速度（ 8m/s）或负荷较轻的传动；斜齿或人字齿用于速度较高或负荷较重的传动。箱体一般用铸铁组成，有时采用焊接结构或铸钢件。轴承一般采用滚动轴承，只在重型或特高速时，才采用滑动轴承，其他型式与此类同。两级圆柱齿轮减速器中有三种形式：展开式、同轴式、分流式。其推荐传动比范围为8 i 60。展开式的特点：结构简单，但齿轮相对与轴承的位置不对称，因此，轴应设计得具有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩的输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形能减弱轴在弯曲变形所引起的载荷变沿齿宽分布不均匀的现象。建议用在载荷比较平稳的场合，高速级可以作成斜齿，低速级可做成直齿。而分流式主要用于变载荷场合，且应用较少。同轴式的特点：减速器的长度较短，两对齿轮浸入油中深度大致相等。但减速器的轴向尺寸及重量较大；高速级齿轮的承受能力难于充分利用；中间轴承润滑困难；中间轴较长；刚性差，载荷沿齿宽分布不均匀；仅能有一个输入或输出端，限制了传动布置的灵活性。减速器的传动比为2 9 9 0 / 1 0 8 9 . 1 7i 。因减速器的传动比大于 9，所以选择nts中国地质大学长城学院 2012 届毕业论文 9 两级圆柱齿轮减速器。两级展开式圆柱齿轮减速器的结构简单，并且可以用在载荷比较平稳的场合。所以选择两级展开式圆柱齿轮减速器。减速器的标准传动比与 9.17 最接近的只有 9，因此，选择标准减速器，型号为 ZLY224 传动比： 9 液压偶合器也称为液力偶合器。它是利用液体的动能来传递转矩的动力式液压传动。液压偶合器的优点是：液压联轴器能使其空载进行启动，为了能减小起动时的振动，所以采用的方式方法是隔离扭转振动，防止动力过载而对机器造成不必要的损坏，当多台原动机驱动一台机械设备时，允许各原动机的转速稍有差别，而使各原动机负载分配比较均匀，可进行无级调速和并且传动的效率比较高。液压偶合器按其特性可分为三种基本类型：普通型、限矩型和调速型；按结构特点可以分为单腔式、双腔式；按工作轮叶片的位置可分为直片式和斜片式。通常采用按特性分类法。标准型液压偶合器的特性是对过载系数GK不加控制，其值高达 6 20，甚至更大。这种偶合器的工作起来的容积大，效率高，结构也比其它类型液压偶合器简单。它的主要缺点是GK太大，因而制动力矩大，故防止过载的性能很差，或不能起到过载保护的作用。一般不用于有过载保护要求或调速要求的场合。目前已很少使用，为限矩型所代替。限矩型液压偶合器：该偶合器的特点是随着速比的减小，转矩趋于稳定，因而它能够有效地防止原动机或负载的过载，其过载系数GK越小，过载保护性能越好。这种偶合器的过载系数GK4。调速型液压偶合器：这种联轴器在工作过程中，通过连续改变流道中的冲油度时，就可以实现对从动轴的无级调速。采用这种方法调节转速，结构简单，调速范围比较大，值可以降低到 0.4。因为液力偶合器的充油量不能太少，过少的充油量将使液力偶合器的特性变得不稳定，载荷稍有波动会很大，因此值不能降的太低。若在设计上作必要的改进，如改进流道的型式、加设适当直径的挡板等，可使液力偶合器的值降到 0.2。调速型液力偶合器比限矩型液力偶合器结构复杂。由于液力偶合器的效率，而且效率与输出轴的转速成比例关系，转速降低，效率下降。因此，这类偶合器用于负载转矩随转速下降而减小的机械比较合适。可用液力偶合器配套的各种机械设备概况：矿山机械：钻采机械、各种破碎机、球磨机、离心分析机、矿用泥浆泵、筛选机、巷道掘进机、巷道风机。这类机械一般用限矩型液力偶合器。使用的目的是起动平稳，过载保护；满载起动；缓冲隔振；减小起动电流和电网的电压降；降低装机容量、节能。因此，根据电动机的功率和转速及矿山机械的类型，我选择用限矩型偶合器。偶合器类型为 TVA650，主要参数：输入转速 1000r/min，传递功率 90 170kw。 nts星式球磨机设计 10 2.5 其他零件的选择 2.5.1 轴径和联轴器的选择 3 Pd A mmn（ 2-6）式中 d 计算剖面处轴的直径； P 轴传递的功率，； n 轴的转速， r/min；A 与轴的材料及相应的许用扭剪应力有关的设计系数。 mmnPAd 98.118583.424 132%104107 33 d=130mm 选择联轴器的类型为：凸缘联轴器（ GB5843-86）凸缘联轴器的特点：结构简单，制造成本较低，装拆和维护均较简便，能保证两轴有较高的对中性，传扭矩较大，应用较广，但不能消除冲击和由于两轴的不对中而引起的不良后果。主要用于载荷较平稳的场合。可得：靠减速器最近的联轴器的型号为 YLD17 。由于在不确定的轴线上，滚子分布未知，所以其他的几个联轴器还不能选择。为方便计算，初取轴线上的联轴器都与此相同，待滚子分组确定后再进行局部的调整。又因为凸缘联轴器的0L都为 410mm ，联轴器在轴线上的轴向长度为 410mm 。 2.5.2 轴承的选取因为上段算出 130d mm ，在此摩擦传动中，轴承要受径向和轴向的力。角接触球轴承可以同时承受径向负荷和单向的轴向负荷，也可承受纯轴向的负荷。并且将一对轴承外圈同名端面相对安装在轴上时，可限制轴在两个方向的轴向位移。所以我选择用角接触球轴承。轴承型号： 36224 主要参数： 1 3 0 , 2 3 0 , 4 0 , 4 4 . 2d m m D m m B m m a m m 。由滚动轴承选择配套的滚动轴承座：滚动轴承座型号： SN226 主要参数：m a x m a x1 3 0 , 2 3 0 , 9 01 9 0 , 1 5 0d m m D m m g m mA m m H m m nts中国地质大学长城学院 2012 届毕业论文 11 3 星式球磨机滚子的设计 3.1 滚子的厚度已知0 410L mm， 96A mm ；设滚子的厚度为 h ；（其中为方便计算，螺栓的 k 和螺母的 m 按 120h mm 取值）滚子间间距为 X ；轴的轴向长度为 L ；按单位接触长度的许用压力 q计算， N滚子为在 7000mm 的轴向长度上滚子的最少个数；在 7000mm 的轴向长度上的实际布置滚子的个数为 N滚子； ( 2 6 8 2 1 0 3 6 8 ) / 2 / 2 3 3X h h （ 3-1） 3 6 3 3 5 2 9 6 4 1 0 8 8 0 0L h h h （ 3-2）滚子可作用的最大轴向长度： 7000L m m总 max350005 / 7 0 0 0 5 / ( 8 8 0 0 ) (8 8 0 0N L L h h 总滚子个 )（ 3-3） 1 m a x / ( )N F h q滚子2558 0 . 5 8 3 6 1 0 0 0 9 . 8 / ( 8 0 )Nhh 滚子为了滚子能够承受筒体的压力，则 N滚子 N滚子。 3 5 0 0 0 2 5 5 88 8 0 0hh( 3 5 0 0 0 2 5 5 8 8 ) 2 5 5 8 8 0 0 0h 140.78h mm 当 120h mm 时2 6h mm，根据 120h mm ，选取固定垫板与滚子的螺栓和螺母，螺栓：六角头螺栓 GB5783 1 6 , 4 4 , 1 0 , 1 4 0M b m m k m m L m m ；螺母：六角薄螺母 GB6172 m a x1 6 , 8M m m m；已知21 4 0 , 1 0 , 6 , 8l m m k m m h m m m m m 可知： ( 1 4 0 2 1 0 3 6 8 ) / 2 9 3X m m 8 8 0 0 8 1 2 0 8 0 0 1 7 6 0L h m m 2 5 5 8 / 2 5 5 8 / 1 2 0 2 1 . 3 2 2Nh 滚子个个滚子组的轴向长度： 4 1 7 6 0 7 0 4 0 mm 滚子的厚度为 140h mm ；垫板厚度为2 6h mm；滚子的个数为 20N 滚子个；滚子组数为/ 5n 滚子组。 nts星式球磨机设计 12 3.2 滚子的间距滚子的个数和分组由各个参数决定，如联轴器的轴向长度，滚子的间距，轴承座的轴向长度。联轴器的轴向长度：0 410L mm；滚动轴承座的轴向长度： 96A mm ；滚子间距的作用是为方便更换滚子，即在不装拆其他滚子的情况下，能够保证单独更换滚子的间隙。决定滚子间距的因数有垫板厚度，滚子的厚度，固定垫板与滚子的螺栓和螺母。初设垫板厚度为2 6h mm；滚子的厚度为 h ，轴上的滚子布置如下：图 3-1 滚子布置图设 X为滚子间相邻最近的两个滚子的间距。要使非金属滚子外层顺利的更换、装卸，则必须满足以下条件： 2222X h h m k h l k h （ 3-4）式中： X 滚子间距； h 滚子的厚度；2h 垫板的厚度； m 螺母中的 m ； k 螺栓中的 k ； l 螺栓中的 l 。即至少 2X 螺栓的全长。 m i n 2( 2 3 ) / 2X l k h m （ 3-5） nts中国地质大学长城学院 2012 届毕业论文 13 3.3 刚滚架滚子作为此摩擦轮传动中的主动轮，其结构设计显的尤为重要。滚子的结构不仅要能保证滚子在受到筒体的重压下能够正常工作，而且还要拆装、更换方便。因此，这里的滚子是作为一个单元体来定义的，其本身由几个部分组成。滚子由滚子表层和钢滚架两部分组成，这两部分则由垫板、螺栓和螺母联接为一个整体滚子。钢滚架是滚子的重要组成部分，它是滚子中不经常更换的部分。它不仅要能承受筒体的重量而不易损坏，同时还要能传递扭矩给滚子表层。因此，钢滚架的结构示意图如下：图 3-2 钢滚架结构示意图滚子表层的材料为夹布胶木，与筒体的摩擦系数为 0.20 0.25，摩擦轮材料为夹布胶木钢。滚子表层的主要失效形式为摩擦磨损。滚子表层要保证更换方便，结构简单，能够准确的传递扭矩。因此，滚子表层的结构示意图如下： nts星式球磨机设计 14 图 3-3 滚子表层结构示意图如图 3 3 所示，滚子表层近似为一个半圆，因此要组成一个圆形的滚子外层需要有两个滚子表层。滚子表层设计为这个形状的目的是装卸方便，与钢滚架的径向联接准确，两个滚子表层之间的配合紧凑。半圆形的滚子表层比较好装卸，不必拆装其他的滚子就可以单独更换某个滚子。滚子表层的 3个凹槽用来保证与钢滚架的配合。而其中滚子表层设计成阶梯形是为了使它们两个滚子之间的连接更紧凑。图 3-4 滚子结构示意图 nts中国地质大学长城学院 2012 届毕业论文 15 4 筒体装置的设计 4.1 筒体的设计与计算 4.1.1 筒体的结构本次的设计我采用的是行星轮传动为传动方式的球磨机，因而在筒体的限位装置上也与齿轮传动的球磨机不同。齿轮传动的主要限位装置是筒体两边的两个轴承座，而在通过摩擦传动在结构上与齿轮传动的重要区别就是少了筒体两边的这两个轴承，以两排的滚

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