球磨机设计说明书

1、球磨机设计说明书最终版目录一、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、设计开启门七、设计总结八、参考资料一、设计任务书1. 设计目的

2、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（如图 1所示）。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

3、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Go罐体内径D=S4%2 兀=0.7497mDrw =37.2/0.4754.15/minnw =37.2/j0.75 = 42.95r/min入=42.95r/min1.4计算 电机有利 工作转速nw2.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

4、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。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、价格便宜等简图优、缺点优点，但缺点是带传动 效率低，占地面积大。简图 丨优、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

5、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pw计算内容0.8Pw=0.222V D nw(G) K (kw)V n式中：V:球磨机的有效容结果3.选择电动机积，V=0.397mi;D:球磨机的内径，D=0.75mG:球磨机的装载量，G=G+G=571.43+80=651.43kg=0.651tK:电动机的储备系E =0.222 0.397 0.75 42.960.8(0.651/0.3 97)(1.1/0.9) =5.155kw数，K取1.1 ;n

6、 :粉碎效率，已知n =90%E = 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）Pd = 5.65kw选取电Fd - Pw/ a - 5.65kw动机：?由手册表8-5 :Y132M2-?电动机选用：6Y132M2-6表2主要性能型号 电机功同步（满最大转 电机重率(kw)载）转速矩（ N?m）量（kg）(r/min)Y132M2- 5.51000107.92846（960）表 3 外型尺寸（ mm）中心外廓尺寸安装尺轴伸尺平键尺高L X (AC/2)寸r寸r寸rHX ADAX BCX EFX G132515X (2

7、70/2216X 189X 8010X 33) X 21078IAR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i = nd / nw = 960 / 42.95 = 22.34i =i带x i齿轮i =22.34比采用b种传动方案，4.2分配传考虑到：（1）罐体尺动比寸较大，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i 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nII轴转速n2B. 各轴功 率：I轴功率PiII轴功率P2动大，因此取i齿轮=5，

8、故：i 带=i/i 齿轮=22.34/5=4.468ni = nd / i 带=960 / 4.468= 214.8r/minn2 = n i /i 齿轮=214.8 / 5= 42.96r/minpl=pd 带=5.60.96= 5.424kw卩2 = pi N齿轮N轴承= 5.424 汇 0.95 汉 0.99 =5.101kwTd =9550pd/ nd= 9550x5.65 + 960 = 56.2N mT1 = T d i 带带= 56.2 汉4.468 汉 0.96 = 252.5N mT2 = T1 i齿轮齿轮耳轴承=252.5汇5汽0.950.99 =1187.4N -mn1

9、= 214.8r/mi nn2 = 42.96r/mi np1 = 5.424kwp2 =5.101kw=252.5N mT2 =1187.4N mC.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 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 V 带型号和带 轮直径1. 工况系数2. 计算功率由教材P

10、262-表11-3Pc = Ka P =1.1 5.65=6.215kwKa=1.1Pc=6.215kw3.带型由教材P73-图11-7选取 由图11-7及表11-10，选取 d1=140mm取 di=140mm取 d2=630mm4. 小带轮直 径5. 大带轮直径d2 二 i 带 di =4.468 140 = 624.4mm故 i带实=d2q =630/140 =4.5Li =1 i理-i实 |/ i理 100%=|4.47-4.5|-：-4.47 =0.67% :：: 5%V =呦你/(60 1000)3.14140 960/(60 1000) =7.034m/s 5m/sV =7.03

11、4m/s-5m/s由式 0.7( d1d2)_ a _ 2( d1 d2)可得中心距a。：即 539 ao 4.5X).96=242.8N -mT 2=T 1i齿n齿轮n轴=242.8 5.15 0.95 .99=1175.9N mn1=nd/i 带=213.3 n2=m/i 齿=41.42 P1=5.424kw P2=5.10kwT 1=242.8N mT2=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II5.150.965.6596056.25.52213.3242.84.50.945.1041.2

12、1175.9轴0.99四、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箍厚齐& =20mm6 =20mm1.3罐体壁厚6=10mm =10mm1.4箍宽bb=20mmb=20mm1.5罐体外径D2D 2=D+28D2=770mm1.6箍外径D3=770mmD3=810mm1.7罐体总长1 2D 3=D+2( 8+8 =810mmL=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4Ncos = F二 N = F/4cos日其中：2.2摩擦力矩F为支撑总重量：F =Go +Gi +Gg +Gch

13、+Gk4NfR =T2:、cos。= FfR 1 / 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/cm3取罐体壁厚6 =10mm有： 罐体外径D 外=750 + 210 = 770mm则：Gg =n( D外-D2厂L 用 Q +2n D外g.P.g44= 2353.3NGo=571.439.8 =5626.2NGi=80 刈.8=784NGd = nd；-（D外 + 0.1）2 h P g +4n（D外+ O.l）2 _D外.L.p.g = 4i40.3

14、N 4Gk = （D箍-D外）-6箍.P.g4= 151.7N则F = Go +G1 +Gg +Gd+Gk= 56262+784+23533+41403+151.7=130555N二 co目=FfR1 /T1= 130555 汉 0.15汉（770* 2 十 20）汉 10；斗1176=0674e =47.6 常 4813055.5N = =4842.4N4 7.674F = 13055.5N日=48N =4842.4N3.支撑辊轴的设计计算计算项目计算内容计算结果3.1固定心轴 的选取车昆轮轴为固定 心轴，垂直平面 内受力平衡： M=NxL=4842.5x 0.62 2 2 2 = 72.6

15、N 轴径设计为长 60mrp材料为 45号钢，调制 处理3.2轴承的强 度校核（按天 工作8小时，一 年工作250天）查表得：% =600MPad” M=37266Y.10*V 0.1 汉200 汉10=0.0154m =15.4mm由教材P226表16-6有静循环 轴的许用弯曲 应力：Jb =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 - 3P=fp Fr= 1.1=2663.4N2ng千 R1R2U41.42X405 =335.5r/min50半b = 200MPad = 30mm选6306型轴承= 3

16、f p =1YP = 2663.4Nng = 335.5r/minL（C ）60n P106（ 27 灯 03）一 60汉 335.5（ 2663.4）= 5173.4h = 25.8 年Lh =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见上图n = 213.3N力分析n广 213.3NT 242.8N m轴上作用力T广 242.8N m2TFt =一 =2428N diFt = 2428N转速Fr = F ta no（n= 2428 tan 20 =883.7N齿轮切向力齿轮径向力带轮径向力最小轴径Fq =1574.95N选45号钢，调制 处理，强度极限；b = 6

17、00MPado旦:n1= 120 3 5.4= 35.24mm 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%d0 =35.24 （1 - 0.05）二 =36.99 ： 37选6308 （教材 上册表2-22） d=40mmD=90mmB=23mmFr = 883.7 NFq =1574.95N6 = 600MPad0 二 37mm选 6308d=40mm D=90mm B=23mm di = 40mm d2 二 44mm d3 二 40mm d4 =37mm d5 = 44mm d6 二 38mm di

18、= 40mm d2 二 44mm d3 = 40mm d4 =37mm d5 二 44mm d6 =38mmdi 二 40mm d2 = 44mm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d3 =40mmd4 = 37mmd5 =44mmde = 38mm11 =25mm12 = 203mm13 =40mm14 = 72mm15 = 12mmI 10mmFA八 FB；J214N对A点取矩有刀M=0Fr 0.129 Fq（0.129 2 0.0585）-Fbz 0.129 2 =0有 Fbz =2373.9N 由力平衡有：Hz = Fr Fq-Fbz=

19、 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（合成弯矩最 大），D点（轴径FAy = FBy =1214NFBZ =2373.9NFAZ =84.75NE. 计算支 反力F. 轴的强度 校核最小）。对C点：片、讣Mc3,244.9灯03一”0坊卫一R 0.1汉55=35.45m m 安全 对D点： dK3Md 屮1。3计 0.2卫 0.1x55=32.46m m 安全查表16-6有：crb =55MPa考虑到键槽，加大5%仍足够安全 因选择6308号轴 承，故C=29.5kNPp尸喚= 1.1X2373.9=2611.29N106 /C、gLh=（

20、）60n1 P106（ 29.5O03）60沃213.32611.29= 112657.1256.3 年安装带轮处：d4 = 37mm 丨4 = 72mm选平键，其尺寸参安全P =2611.29NLh = 112657 .12h =56.3年选平键b=12mm，h=8mm，L=56mm4.轴的寿命 计算数为 b=12mm , h=8mmL=56mm安装齿轮处：d2=44mm l2 = 203mm 选平键，其尺寸参数为 b=12mm， h=8mm L=180mm带轮键：32T 2 汉 242.8 汉 10ap -dkl37X4X56= 58.59MPa 牛p=80MPa其中 k=4mm22T 2

21、 x 242.8031 ” dbl37汇10 汇 56= 23.44MPa 兰N =100MPa 齿轮键：32T 2X242.810ap -dkl44 汉 4 汉180= 15.33MPa 兰bp =80MPa2T 2 x 242.803” dbl44 汇 480= 5.11MPa 兰可=100MPa选平键： b=12mmh=8m mL=180mm竹=58.59MPa c80MPat =23.44MPa c100MPa p =15.33MPa 80MPa5.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t =5.11MPa clOOMPa 满足强度要求五、联接螺栓的校核计算项目计

22、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， 所以用铰 制孔螺栓连接，一共 6个，3对，M8分布于 do=85OOmm的圆周上F=Gtan 0/ （4M） = （2X242.8 X1000 ） /16 =906.3N查表可知（T s=185235MPaer b=370500MPa查表 9-6 得t = e s/Ss=80MPae p= e s/S P=320MPa.,1 4F如 906 .3 c cdS诃科珂80冗=3.8mmdsF/ e p S =0.57 mm （取 S =5mr）i考虑到一上最小直径选用螺栓 M880 （桌子厚度取50mm ）F=2T/d=2868.1N采用铰制孔6个M8铰制孔螺栓分布于d=8500mn的 圆周上F= 906.3N选用螺栓M880/ 4FMx 268.6门 dE珂80沢8亦ds斗/（Tp S =0.89mm （取 s =l0mm 考虑到以上最小直径，选用螺栓M10X100（板厚为 15mm， 10mm ）F=2868.1N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