球磨机设计说明书最终版概述

1、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27七、设计总结八、参考资料一、设计任务书1. 设计目的1）总结和综合运

2、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（如图 1所示）图】1. 电机2.带传动3.齿轮传动4.滚轮5球磨机筒体6.轴承电机、小带轮轴I轴：大带轮轴II 轴：大齿轮、筒体轴心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。

3、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1、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V1.3计算罐体内径D1.4计算电机有利工 作转速nwG| = 0.14 G0式中：G:研磨物料（kg），已知条件可知 G=80kg ； G:研磨介质（钢球）的合理装载量（kg ）。G0 = G /0.14 = 80/0.14 拓 571.43kgGo = V式中：V：罐体容积

4、（m）Y :研磨介质（钢球）的比重，丫取34800kg/m0 :研磨介质的填充系数，对于干式球磨机0取0.3。V =Go/C）= 571.43/（0.3汉 4800）=0.39683m3兀2V =i D2 汉 L4式中：d：球磨机内径（m；L:球磨罐长度，L取1.2D （ m）。Dug4%?兀=0.7497mru =37.2/0.47=54.15/minnw =37.2/V555 = 42.95 r/mirG0= 571.43kgV = 0.39683m3D = 0.7497mL = 900mm ru = 42.95 r/min2. 总体方案确定42.95r/mi n,电动机的转速一般有从球磨

5、机的基本参数计算可知，球磨机转速为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j/ 3-处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，缺点是机械构土 I电动

6、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。造较复杂、制造费用高。选用方案b比较合适，既可以降低制造维修结论：根据球磨机的工作要求并考虑经济条件, 费用，又可以得到预期的效果。3. 选择电动机计算项目计算内容结果()(kw)3.1球磨机所需功率PwPw =0.222V D nw式中：V:球磨机的有效容积，V=0.397m;D:球磨机的内径，D=0.75m；G :球磨机的装载量G=G+G=571.43+80=651.43kg=0.651tK:电动机的储备系数，K取1.1 ;n :粉碎效率，已知 n =90%。Pw =0.222 0.397 0.75 42.96E = 5.155k

7、w0.8(0.651/0.3 97)(1.1/0.9) =5.155kwn a= n带x n齿轮x n轴承=0.95 x 0.96 x 0.99=0.90288 (见手册P44)型号Y132M2-6表2 主要性能电机功率（kw）冋步（满载）转速最大转矩（N?m）电机重量（kg）(r/mi n)5.51000 (960)107.9284Fd = Pw/ a = 5.65kw? 由手册表8-5 :Pd 二 5.65kw? 电动机选用：Y132M2-6选取电动机：Y132M2-6表3外型尺寸（mr）中心高外廓尺寸安装尺寸轴伸尺寸平键尺寸HL x (AC/2 )x ADAx BCx EFx G1325

8、15X (270/2) x 210216x17889 x 8010x 33IAR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4.3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n2B. 各轴功率：I轴功率piII 轴功率P2i = nd / nw = 960 / 42.95 = 22.34i = i带江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齿轮可取大一些；（2）齿轮传动的传动比较带 传动大，因此取i齿轮=5，故：i 带=i/i 齿轮

9、=22.34/5=4.468ni = nd/ i 带=960 / 4.468= 214.8r/minn2 = ni/i 齿轮=214.8/5= 42.96r/minp1=pd 带=5.650.96= 5.424kwi =22.34i 带=4.468n1 = 214.8r/mi nn2 = 42.96r/mi np1 = 5.424kwC.各轴转矩：p2 = pi n齿轮轴承=5.424 x 0.95 x 0.99 =5.101kwTd =9550pd/ nd=9550 x 5.65 +960 = 56.2N mp2 =5.101kwI轴转矩T1Ti = Td i 带带T1=252.5N mII

10、 轴转矩T2= 56.2 X4.468 x 0.96 = 252.5N mT2 = Ti i齿轮R齿轮，n轴承= 252.5 汇 5 汉 0.95 疋 0.99 =1187.4N mT2 =1187.4N m5.计算传动装置的运动和动力参 数lTr表4 各轴的动力参数轴 号传动比i效率功率(kW)转速(r/min)扭矩T(N.m)电 机4.4680.965.6596056.2I轴5.424214.8252.550.94II 轴5.10142.961187.40.99三、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（一）定V带型号和带轮 直径计算内容计算结果Ka=1.

11、11.工况系数由教材P262-表11-32.计算功率Pc = Ka P=1.1 5.65=6.215kwPc=6.215kw3.带型由教材P73-图11-7选取由图11-7及表11-10，选取d 1=140mmA型4. 小带轮直径5. 大带轮直径d2 = i 带 d1 =4.468 140 = 624.4mm故 i带实=d2/d1 =630/140 =4.5：i=|i理-i实 |/i理 100%取 d1=140mm取 d2=630mm（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 = :dmd/(60 1000)3.14140 960/(60 1000) =7.

12、034m/s 5m/s由式0.7（d1 - d2）a。乞2（d1 d2）可得中心距 a。：即539 a04.5X).96=242.8N -mT2=T1i齿n齿轮n轴=242.85.15 0.95 X.99=1175.9N mn1=nd/i 带=213.3 n2=m/i 齿=41.42 P1=5.424kw P2=5.10kw T1=242.8N m T2=1175.9N m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 .m )电 机I轴II轴5.150.965.6596056.25.52213.3242.84.50.945.1041.211

13、75.90.99四、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DD=750mmD=750mm1.2箍厚6 6 =20mm6 =20mm1.3罐体壁厚66 =10mm6 =10mm1.4箍宽bb=20mmb=20mm1.5罐体外径D2D2=D+2 3=770mmD2=770mm1.6箍外径D3D3=D+2(3+ S =810mmD3=810mm1.7罐体总长1 2L=900mmL=900mm2. 支撑辊的设计计算计算项目计算内容计算结果2.1竖直方向2.2摩擦力矩4Ncos 日=F二 N = F/4cos日其中：F 为支撑总重量：F =G。+Gi +Gg +Gch

14、 +Gk4NfR =T2二 cos日=FfR1 /T1其中：f摩擦系数，f=0.15;Go： 研磨介质重量；Gi：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P =7.8g/cm取罐体壁厚6 =10mm有：罐体外径D外=750+ 2如0 = 770mm则：Gg =n（ D外-D2），L P g +2nD外&P.g 44= 2353.3NGd = nd；-（D外 + 0.1）2七2P g + 4n,22c.-（D 外+ 0.1） D外.L.P.g =4140.3N4Gk =匹（D箍-D外）&箍.P.gX24= 151.7N则G0=571.

15、439.8 =5626.2NG1=80 4 1 = |6”0.10屮 0.1X200 X10=0.0154m =15.4mm由教材P226表16-6有静循环轴的许用弯曲应力：c 申订=200MPa考虑到安装结构的问题，取d = 30mm查手册12-4 ,选用6306型号，材料Cr，双支点单向固定，C=27kN 3 =3P=fp FrN=1仆一=2663.4N2R1ng = n 2 R2405 41.42 汉一335.5r/min50L（C）60n P106（ 27勺03）一60江 335.5（ 2663.4）= 5173.4h = 25.8 年c 书b = 200MPa d = 30mm选63

16、06型轴承8=3fp i.1P = 2663.4N ng = 335.5r/minLh =25.8 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力分析 轴上作用力见上图n = 213.3Nn = 213.3N转速转矩T 242.8N mT 242.8N m齿轮切向力2TFt = = 2428N diFt = 2428N齿轮径向力Fr = F ta nn= 2428 a n20883.7N& =883.7N带轮径向力Fq =1574.95NFq =1574.95N选45号钢，调制处理，强度极限阵=600MPa斥=600MPa最小轴径d。*覚戶 ni| 5 4 120汇3-35.24

17、mm 213.3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%do =35.24(1+0.05)轴的结构设计A.轴承的型号选择=36.99 吒37d = 37mmB.具体参数选6308 （教材上册表 2-22）d=40mm选 6308D=90mmd=40mmC.轴径的确定B=23mmD=90mmdj = 40mmB=23mmd2 = 44mmdj =40mmd3 =40mmd2 =44mmd4 =37mmd3 = 40mmd5 =44mmd4 =37mmD.轴段长度的确定d6 =38mmd5 = 44mmh =25mmd6 =

18、38mml2 = 203mmdr = 40mml3 =40mmd2 =44mml4 =72mmd3 = 40mml5 = 12mmd4 =37mml6 =10mmd5 = 44mmE.计算支反力FAy =FBy=1214N2d6 = 38mm对A点取矩有刀M=0FZ0.129+ Fq 火 (0.129x2+0.0585)- FBz 汇 0.1292 = 0有 FBZ =2373.9NFAy =FBy =1214N由力平衡有：FBZ =2373.9NFaz = Fr + Fq - FbzF.轴的强度校核= 84.75N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

19、矩最大），D点（轴 径最小）。对C点：FAZ =84.75N4轴的寿命计算5选择键并验算键的强度：A.选择键B.键的校核心Mc3244.9x103占巾o!卫丫 0.1x55=35.45m m 安全 对D点：Md3：188.1x103占巾0坊卫丫 0.1汉55 =32.46m m 安全 查表16-6有：o =55MPa考虑到键槽，加大5%仍足够安全 因选择6308号轴承，故C=29.5kNP=fp尸喚= 1.1x2373.9=2611.29N6L严 10（ C）60n1 P106（ 29.503）一 60 汽 213.32611.29= 112657.12h =56.3 年安装带轮处：d4 =

20、37mm 丨4 = 72mm选平键，其尺寸参数为 b=12mm，h=8mmL=56mm安装齿轮处：d2=44mm 丨2 = 203mm选平键，其尺寸参数为 b=12mm，h=8mmL=180mm带轮键：32T 2汉242.8汉10CT =p dkl37456= 58.59MPa 牛p=80MPa其中安全P =2611.29NLh = 112657 .12h=56.3年选平键b=12mm， h=8mm， L=56mm选平键：b=12mmh=8mmL=180mmp =58.59MPa 80MPat =23.44MPa v100MPa32T 2x242.8x10r db 37x10x56= 23.4

21、4MPa 中=100MPa 齿轮键：32T 2x242.8x10Cp -dkl444180= 15.33MPa 兰tip =80MPa2T 2X242.8X103Jdbl444x180= 5.11MPa 兰=100MPa满足强度要求crp=15.33MPa c80MPat =5.11MPa v100MPa满足强度要求五、联接螺栓的校核计算项目计算内容计算结果1.设计螺栓6个M8铰制孔螺栓分布于d0=8500mnl勺圆周上F=906.3N(1)滚轮支架上：因机器有较重的罐体做旋转动功，所以用铰 制孔螺栓连接，一共 6个，3对，M8分布于 d0=8500mm的圆周上F=Gtan 0/ (4X4)

22、= (2X242.8 X1000 ) /16=906.3N查表可知(T s=185235MPa(T b=370500MPa查表 9-6 得T = (T s/Ss=80MPa(2)滚椅上的螺 栓t p= t s/S p=320MPadsF/ t p S =0.57 mm (取 S =5mr)考虑到一上最小直径选用螺栓 M&80 (桌子厚度取50mm)F=2T/d=2868.1N 采用铰制孔F=2868.1NdsF/ t p S =0.89mm (取 S =10mr) 考虑到以上最小直径，选用螺栓M10K100(板厚为 15mm , 10mm )该开启门在表面焊接一块长条形钢板，右端由螺栓固定在罐体上，可旋转控制门的开闭。左端为一个小的条状钢块， 可