球磨机设计说明书参考版(其数据仅供参考)

1 目录目录 一 设计任务书 1 1 设计目的 2 设计内容 包括 题目 简图 使用要求 已知条件 设计任务 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 或改进工作罐体轴系 的设计计算 五 设计联接螺栓 六 设计开启门 七 设计总结 八 参考资料 2 一 设计任务书一 设计任务书 设计目的设计目的 参考 参考 手册手册 P1 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 4 运用绘图软件 Autodesk Inventor 进行计算机辅助设计绘图 设计内容设计内容 参考 参考 手册手册 PP18 19 1 设计题目 设计供实验室使用的球磨机 如图 1 所示 参考参考 手册手册 P18 P18 图图 7 1 7 1 1 电机 2 带传动 3 齿轮传动 4 滚轮 5 球磨机筒体 6 轴承 a 电机 小带轮轴 b 大带轮轴 c 大齿轮 筒体轴心 3 2 使用要求 球磨机研磨物料 20kg 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 方案比较并确定最佳方案 球磨机基本参数的计算 选择电动机 确定各传动件的传动比 传动装置的运动和动力参数计算 b 传动件的设计及计算 带传动的设计计算 第一次修改各轴的运动和动力参数 开式齿轮的传动设计计算 第二次修改各轴的运动和动力参数 c 球磨罐体设计及轴系设计 罐体结构设计 小齿轮轴系的设计计算 支撑辊及其轴系 或改进工作罐体轴系 的设计计算 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 附 附 手册手册 P39 P39 图图 7 7 2323 罐体部件图 A2A2 表达出 罐体结构 大齿圈连接结构 开启门结构 表达出 罐体结构 大齿圈连接结构 开启门结构 小齿轮轴系部件草图 3 3 复印纸 还包括轴系复印纸 还包括轴系 3D3D 2D2D 受力图 弯矩图 受力图 弯矩图 扭矩图 扭矩图 主要零件的零件工作图 A3A3 小带轮 小带轮 A3A3 小齿轮 小齿轮 A4 A3A4 A3 小齿轮轴 小齿轮轴 f 编写设计说明书 按目录要求内容 大小标题 内容过程及出处 结论 按目录要求内容 大小标题 内容过程及出处 结论 讨论 一定有辅助说明图 表格 注意 公式 图 表排好顺序 讨论 一定有辅助说明图 表格 注意 公式 图 表排好顺序 4 二 传动方案的总体设计及初步计算二 传动方案的总体设计及初步计算 球磨机的基本参数球磨机的基本参数 参考 参考 手册手册 P19 计算内容计算内容结果结果 1 研磨介质的合理载量 G0 01 G 0 14 G 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 kgGG857 14214 0 2014 0 10 2 计算罐体体积 V VG0 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 3 0 0 0992m4800 3142 857 0 GV 3 计算罐体内径 D LD 4 V 2 式中 D 球磨机内径 m L 球磨罐长度 L 取 1 2D m 0 472m 2 1 4 D 3 V 4 计算电机有利工作转速 N2 min D37 2 2 rn r min 54 150 4737 2 2 n 142 857kgG0 3 0 0992mV 0 472mD r min 54 15 2 n 总体方案确定总体方案确定 参考 参考 手册手册 PP19 20 参考教材参考教材 PP425 426 PP428 431 从球磨机的基本参数计算可知 球磨机转速为 54 15r min 电动机的转速一般有 5 1500r min 1000r min 750r min 三种 由此可算出本设计的传动比 i 18 098 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 表表 1 1 各种传动方案论证各种传动方案论证 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 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 简图优 缺点简图优 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 的情况相似 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 6 选择电动机选择电动机 参考 参考 手册手册 P5 P20 参考教材参考教材 PP427 428 计算内容计算内容结果结果 球磨机所需功率 kw D0 222VP 8 0 2 K n V G 式中 V 球磨机的有效容积 V 0 0992m3 D 球磨机的内径 D 0 472m G 球磨机的装载量 G G1 G0 142 857 20 162 857kg 0 163t K 电动机的储备系数 K 取 1 1 粉碎效率 已知 90 1 023kw 1 1 0 9 0992 0 1629 0 54 150 4720 09920 222P 0 8 总 带 齿轮 轴承 0 95 0 96 0 99 0 90288 见 手册 P44 1 133kwP 总实 P 由 手册 PP151 152 电动机选用 Y100L 6 B3 参考参考 手册手册 P5 教材教材 PP427 428 选择电动机 选择电动机 1 023kwP 1 133kwP 实 表表 2 2 主要性能主要性能 型号电机功率 kw 同步转速 r min 最大转矩 N m 90L1 133100011 04 7 表表 3 3 外型尺寸 外型尺寸 mmmm 中心距 H 外廓尺寸 L AC 2 AD HD 安装尺寸 A B 轴伸尺寸 D E 平键尺寸 F G 900 0 5335 175 2 155 190 140 12524j6 508 20 图 2 电动机外型尺寸 确定总传动比 分配各级传动比确定总传动比 分配各级传动比 参考教材 参考教材 PP428 431 图图 3 3 大齿圈与罐体连接结构大齿圈与罐体连接结构 18 098980 54 15 n2i 电总 n 8 又有 齿轮带总 iii 采用第二种传动方案 即带传动和一对开式齿轮传动 考虑到 罐体尺寸较大 大齿轮须做成齿圈和罐体连接 为留出足够的装配 连接空间 i 齿轮可取大一 些 齿轮传动的传动比较带传动大 则取 i齿轮 6 那么就有 3 01618 098 6 iii 齿轮总带 计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数 1 各轴转速 2 各轴功率 3 各轴转矩 表 4 各轴的动力参数 电机 2 89 0 96 I轴1 07350 2531 3 6 0 97 II轴 轴号传动比i效率 功率 kW 转速 r min 扭矩 T N m 1 1194011 28 1 0354 15180 34 10 99 9 三 传动装置的运动和动力参数及传动件三 传动装置的运动和动力参数及传动件 的设计计算的设计计算 带传动设计计算带传动设计计算 参见 参见 手册手册 PP8 9 参考教材第 参考教材第 11 章 章 计算项目计算项目计算与根据计算与根据计算结果计算结果 一 定 V 带型号和带轮直径 1 工况系数 2 计算功率 3 带型 4 小带轮直径 5 大带轮直径 二 计算带长 1 初定带长 2 带的基准长度 由教材P262 表11 3 1 1331 1PKaPc 由Pc n1由教材P267 图11 5选取 由图11 5及表11 10 选取 d1 301 6mm1003 016did2 1 带 故3 15315 100 ddi 12 带 根据教材P268式11 16及场地条件 初定 a0 600mm 1871 14mm 600 100 2 4 315315 100 26002 a 2 4d d d d 2a2L 012210d0 Ka 1 1 Pc 1 246kw A 型 取 d1 100mm 取 d2 315mm 选 Ld 1800mm 10 三 中心距和包角 1 中心距 2 小带轮包角 四 V 带根数 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 五 轴上载荷 1 带速 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 2 1871 4 1800600 17 11 2L Laa d0d0 式 a 调节 564 43 54 27 57 3564 43 100 315 180 57 3 ad d 180 121 表 11 4 表 11 5 表 11 2 表 11 7 1 21 1 010 94460 11 71 133 0 9 KP1 K PPz L1c 1000 980 60 100 1000 60nd v 11 表 11 1 2 2 c0 5 130 10 0 94 0 94 2 52 31 133 5 1500 mv KK z 2 5 vP500F 2 sin 158 2103 2222 6 11 2 sin Fz2F 10Q 式 根据P271表11 9 手册 P9 图2 1 根据P271表11 9 手册 P9 图2 1 B z 1 e 2 f 2 1 15 2 10 35mm e 15 0 3 f 10 2 1 1 34 2 38 bp 11 0mm hamin 2 75mm hfmin 8 7mm min 6mm da1 d1 2ha 105 5mm da2 d2 2ha 320 5mm a 564 43mm 1 158 2 12 0 P1 0 97kw P1 0 11kw K 0 9446 KL 1 01 取 z 2 根 5 13m s 5m s m 0 10kg m F0 103 22N FQ 405 82N 注意 大 小 注意 大 小 带轮轮毂结构尺带轮轮毂结构尺 寸寸 附上带轮附上带轮 毂的小图 毂的小图 11 第一次修改各轴的运动和动力参数第一次修改各轴的运动和动力参数 表 5 第一次修改各轴的参数 电机 2 84 2 81 0 96 I轴1 07330 99 334 52 30 75 30 43 6 11 6 18 0 97 II轴 轴号传动比i效率 功率 kW 转速 r min 扭矩 T N m 1 1194011 28 1 0354 15180 43 180 59 0 99 开式齿轮的设计计算开式齿轮的设计计算 参见 参见 手册手册 PP9 10 参考教材第 参考教材第 12 章 章 计算与说明计算与说明主要结果主要结果 1 1 选择齿轮材料 选择齿轮材料 机械设计制图 第三版 PP304 305 小齿轮 建议选 45 调质 HB217 286 取齿面平均硬度 250 应比大齿轮高 大齿轮 做成一个齿圈 见 手册手册 P21 图 直径不能 太小 建议选铸钢 ZG310 570 取齿面平均硬度 HB185 选 45 正火 HB162 217 取齿面平均硬度 190 2 2 确定许用应力 确定许用应力 机械设计制图 第三版 PP304 305 极限应力 表 12 11 0 7HBS 275 0 7x250 275 450 0 6HBS 220 0 6x185 220 331 0 7HBS 275 0 7x190 275 408 由 表 12 11 安全系数取 SF 1 5 F1 450 1 5 300 MPa F2 331 1 5 220 67 MPa 408 1 5 272 MPa 3 3 确定齿数 确定齿数 罐体内径 D 472mm 罐壁厚度 10mm 外径 D2 D 2 492 F1 300MPa F2 221MPa 12 连接螺栓 M10 d2 估计 630mm 见下图及书图 12 53 手册参考图 由 手册手册 图 d2 600 650 如取 630mm i 齿 i 总 i 带 17 359 2 84 2 81 6 11 6 18 对于开式齿轮 Z1 17 20 若取 Z1 23 则 Z2 Z1 i 齿 23 6 11 143 考虑到两齿数互为质 数 m 630 143 4 4 取 m 5 所以 i 齿 143 23 6 217 4 4 强度计算确定模数 强度计算确定模数 m m 开式齿轮应计算模数 m 再增大 m 以 考虑磨损的影响 KA 1 表 12 8 KV 1 2 d 0 8 表 12 9 K 1 03 图 12 26 YFS1 4 36 YFS2 3 98 表 12 10 手册 P364 m 1 62 1 62x0 1 1 8 m 取 5 工程中 m 不能太小 给加工制造带来不便且开式也 应取大些 也可类比参考图 5 5 确定几何尺寸 确定几何尺寸 d1 5x23 115 d2 5x143 715 da1 da2 df1 df2 此为关心所在 为了解决在安装时的误差 b1 b2 5 10 90 b2 d1 d 100 0 8 80 罐体长 L 1 2D 570mm m 1 65 取 m 5 62 1 67 220 96 3 208 0 30750236 1 22 3 2 3 2 22 2 1 1 F Fasa d YY Z kT m 24 0 300 36 4 3 3 1 11 F FasaY Y 26 0 67 220 96 3 3 3 2 22 F Fasa YY 13 第二次修改各轴的运动和动力参数第二次修改各轴的运动和动力参数 表 6 第二次修改各轴的参数 电机 2 84 0 96 I轴1 07330 9930 75 6 15 0 97 II轴 轴号传动比i效率 功率 kW 转速 r min 扭矩 T N m 1 1194011 28 1 0353 82181 60 0 99 核算实际转速与传动比核算实际转速与传动比 i带 315 100 3 15 i齿轮 240 41 5 85 i总 i带 i齿轮 18 44 i i总 i总 i总 1 88 5 n2 实 n电 i总 980 18 44 53 145r min n2 n2 实 n2 n2 53 145 53 15 53 15 0 0094 5 四 球磨机罐体及轴系设计四 球磨机罐体及轴系设计 罐体结构设计罐体结构设计 制造方法 铸造 钢板卷曲后焊接或钢管 是单件生产 用此 参见 手册 P21 图 7 3 结构 罐体内径 D 472mm 罐壁厚度 10mm 外径 D2 D 2 492 箍的外径 D3 D 2 532mm 箍宽度 b 30mm 罐体总长 L2 L 10 10 20 566 40 606mm 4l 606mm l 151 5mm 2l 303mm 14 支撑辊的设计计算支撑辊的设计计算 3829 2GGGGGF kchg10 由 得 T4NfR1 59 1161 26615 0 4 1039 185 4 3 1 fR T N 15 由 得 F4Ncos 824 0 4 cos N F 所以 5 34 辊轮轴的设计计算辊轮轴的设计计算 取 d高 20mm d头 25mm d 10 16 53mm 3 454 0 33 20 轴承寿命 n辊 n R1 R2 282 92r min 50 26618 53 轴承选用 6205 C 10 8kN P fP Fr 1 2 1169 59 1394N Ln 27394 8h 13 7 年 3 6 394 1 8 10 92 28260 10 或球磨机罐体轴系改进设计 或球磨机罐体轴系改进设计 16 小齿轮轴系的设计计算小齿轮轴系的设计计算 17 9 0 3 0 2 0 2 5 2 5 3 8 1 0 5 5 5 5 87 5 87 565 5 1 轴受力分析如上图 2 确定轴上作用力 转速 n 311 11r min 功率 P1 1 075kw 转距 T1 33 01 N m 齿轮圆周力 N d T Ft 1 644 5 102 1001 3322 3 1 1 齿轮径向力 Fr Ft 644 tan20 234 4N n tan 18 带轮径向力 FQ 405 82N 3 估算最小轴径 选 45 号钢 调质处理 b 600MPa mm n P Ad69 17 11 311 075 1 117 3 3 1 1 1 因有键槽 增大 4 d1 1 04 17 69 18 4mm 4 轴的结构设计 轴承类型选择 6207 深沟球轴承 轴径的确定 d1 35mm d2 42mm d3 60mm d4 42mm d5 35mm d6 25mm 确定轴承型号 d 35mm D 72mm B 17mm rsmin 1 1min damin 42mm Damax 65mm C 19 8kN C0 13 5kN 轴段长度的确定 L1 17mm L2 13mm L3 5mm L4 85mm L5 66 5mm L6 38mm 计算支反力 xA xB Ft 2 322 05N Fr 70 YB 140 FQ 200 0 YB 696 9N YA Fr FQ YB 56 68N 轴的强度校核 危险截面在 B 处 Md 26 29N m 22 01 333 0 35 24 d 10 16 85mm 考虑键槽 dmin 1 04 16 85 17 52mm 可知此轴安全 3 551 0 29 26 5 选择轴承计算寿命 选 6205 查表 C 10800N fp 1 2 P fp RB 919 2 算寿命 Lh 85142 小时 43 年 6 选择键并验算键的强度 只算带轮处的键强度 最细 键的确定 安装带轮处 由 L 40mm L6 38mm d6 25mm 选平键 B 8mm h 7mm L 30mm t t1 2 0 0 0 4 2 0 0 3 3 安装齿轮处 由 d4 42mm L4 85mm 选平键 B 12mm h 8mm L 7 t t1 2 0 0 0 5 2 0 0 3 3 键的校核 齿轮键 8 58MPa 50MPa P dkl Me2 385 445 1001 332 3 P dbl Me2 2 76MPa 125MPa 381445 1001 332 3 带轮键 25 15MPa 50MPa P dkl Me2 305 325 1001 332 3 P 19 2 76MPa 125MPa dbl Me2 30825 1001 332 3 五 联接螺栓的校核五 联接螺栓的校核 用普通螺栓 一共 6 个 3 对 M10 分布于 d0 550mm 的圆周上 F 10