小型卧式行星轮球磨机设计与运动分析

0目录摘要………………………………………………………………1第一章绪论………………………………………………………31.1课题的来源、研究的意义及现状分析…………………………………31.2课题研究的内容和要求…………………………………………………4第二章球磨机的工作原理及分类………………………………52.1球磨机的工作原理…………………………………………………………52.2球磨机的分类………………………………………………………………62.3用途和使用范围……………………………………………………………6第三章球磨机的主要参数计算……………………………………73．1球磨机的临界转速……………………………………………………………73.2球磨机的理论适宜转速n……………………………………………………73.3转速比错误!未找到引用源。………………………………………………………………………83.4磨机的实际工作转速…………………………………………………………83.5磨机的实际功率………………………………………………………………8第四章行星齿轮传动设计计算……………………………………10第五章行星齿轮静强度校核………………………………………15第六章行星齿轮轴计算……………………………………………18第七章中心轴强度计算……………………………………………22第八章轴承寿命分析………………………………………………24第九章运动分析……………………………………………………27结语…………………………………………………………………29致谢…………………………………………………………………30参考文献………………………………………………………………311附录：英文文献翻译………………………………………………322小型卧式行星轮球磨机设计与运动分析摘要：随着现代科技的飞跃发展，新材料的开发与应用在各高校、研究所乃至各行各业正引起人们的日益重视。然而，无论是提高材料的性能还是分析材料的成分，均需要制备更细、更均匀的材料样本。常规的机械制取方法是采用球磨方式，通过球磨机的高速旋转，机内磨球与材料之间高能撞击，达到粉碎、研磨、混合材料的目的。本文主要论述了球磨机的发展现状、发展趋势及球磨机在工业中的作用。主要设计任务是球磨机传动方案的设计和运动的分析。主要设计内容包括：球磨机主要参数的计算，行星齿轮传动机构的设计，行星齿轮的计算等。设计的目标是使得机器能满足强度、刚度、寿命、工艺性和经济性等方面的要求，且运行平稳，工件可靠，结构合理，装拆方便，便与维修与整理，最后能满足加工要求，保证加工质量。关键词：球磨机；行星齿轮；主要参数；运动分析3SmallhorizontalplanetroundballmilldesigningandmovementanalysisAbstract:Withtherapiddevelopmentofmodernscienceandtechnology,thedevelopmentofnewmaterialsandapplicationinvariousuniversities,researchinstitutesandallwalksoflifearearousedpeople'sattentionincreasingly.However,nomatterwhethertheyimprovethepropertiesofmaterialsoranalysisthecompositionofthematerial,whichrequirespreparationmorefine,moreuniformmaterialsamples.Theconventionalmechanicalmanufacturingmethodistouseballmillway,throughtheballmill'shigh-speed,machinesandmaterialsofthegrindingballbetweenhigh-energycollision,crushing,grinding,mixingtoachievethepurposeofmaterials.Thispapermainlydiscussestheballmill'sdevelopmentpresentsituation,developmenttrendandtheroleofballmillinindustry.Themaintaskistodesignandthedesignofballmilltransmissionschemeanalysisofthemovement.Themaindesigncontentincludes:theballmillmainparameters,thedesignoftheplanetarygeartransmissionmechanism,thecalculationofplanetarygear,etc.Designgoalistomakethemachinecansatisfytheintensity,stiffness,life,technologyandeconomy,requirements,andsmoothoperation,processandreliable,thestructureisreasonable,installationconvenience,thenandmaintenanceandarrange,finallycanmeettherequirementsoftheprocessing,processingqualityguarantee.Keyword:Ballmill;Planetarygear;Themainparameters;Motionanalysis4第一章绪论1.1课题的来源、研究的意义及现状分析1.1.1课题的来源球磨机（BallGrindingMill）是一种传统物料研磨装置，至今已有一百多年的发展历史。19世纪初期出现了用途广泛的球磨机，1870年在球磨机的基础上发展出排料粒度均匀的棒磨机，1908年又创制出不用研磨介质的自磨机。20世纪30～50年代，美国和德国相继研制出辊碗磨煤机、辊盘磨煤机等立轴式中速磨煤机。球磨机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，对各种矿石和其他可磨性物料进行干式或湿式粉磨。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。近年来我国的房地产业发展迅速，城市化建设进程的加快也带动了相关行业的快速发展，其中一个突出的体现就是水泥制造业。总部位于英国的《InternationalCementReview》（国际水泥评论）刚刚发布其最新的《GlobalCementReport》（全球水泥报告），该报告覆盖了160多个国家。报告指出，全球水泥消费量2008年为28.3亿t，2009年为29.98亿t，2010年更是增至32.94亿t，2012年全球水泥消费量预计将达到38.59亿t。中国目前在全球水泥数据统计中独占鳌头，2010年的消费量为18.51亿t，几乎是2004年水平的两倍，水泥消费的旺盛增长趋势促进了国内对球磨机的需求量的增加。由于球磨机的处理能力和球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，有关球磨机的研究在国内外一直受到广泛的关注和高度重视。近几年来，由于能源费用的增长和矿石品位的下降，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。1.1.2课题研究的意义随着现代工业对超细物料需求量的日益增加，对品质要求的不断提高,新的超细粉磨设备及新型粉磨工艺不断出现。行星式球磨机在能耗、钢耗和效率等方面比常规圆筒形球磨机更有优势。90年代以来,机械合金化法已成为制备新型复合材料的热门课题。现已发现,MA通过行星式高能球磨机的高能研磨作用,可以引起材料原子尺度的结合与化学反应,可以实现非晶质化,可以将金属间化合物组元粉体固态下生成金属间化合物,可以使某些液态下并不互溶的体系实现较宽成分范围的固溶;另一方面,由于高能球磨机的强烈撞击与研磨作用,还可以制备出各种单质元素的纳米级粉体材料和金属陶瓷纳米材料等。5行星式高能球磨机之所以能成功地实现上述新型材料的制备,主要取决于行星式高能球磨机的工作能力,本文通过对行星式高能球磨机的运动学及动力学分析,使人们能较深入地了解到行星式高能球磨机的工作原理,这对于MA的理论研究是有一定参考意义的。1.1.3现状的分析常规行星式球磨机中的球磨罐放置在水平的大盘上作行星运动,磨球和磨料受公转和自转两个水平方向离心力的作用,相互碰撞研磨产品。龚姚腾等研制的微型双筒行星式球磨机,磨筒自转和公转产生的离心力及磨筒与筒壁间的摩擦力使磨球与物料在筒内产生互相冲击、摩擦和上下翻滚等来磨碎物料；张克仁等研制的TCMJ一l型行星式超细球磨机,采用以搓揉方式为主的平动式超细粉碎方法，实验表明,该机具有效率高、节能效果明显和超细磨矿的良好性能；陈世柱等研制的行星式高能球磨机由于磨球对粉体频繁强烈地撞击、碾压及搓揉等作用,具有较大的惯性力,因而对粉体能产生强烈的撞击,其撞击力随着转速的提高而成倍增加。南京大学仪器厂推出一种新型卧式行星球磨机。该机的特点是4只球磨罐被卧式安装在竖直放置的大盘上作行星运动,罐内的磨球和磨料在竖直平面内受到公转离心力、自转离心力、重力3个力的共同作用,导致磨球与磨料在高速运转中相互之间猛烈碰撞、挤压,提高了研磨效率和研磨效果,同时,避免了一部分材料的结底现象。1.2课题研究的内容和要求在本次毕业设计之前，本人对球磨机进行了大概的了解，总结了以前在工厂中实习的经验，对球磨机的结构、造型有了总体的认识，对球磨机的工作原理也有了较深的了解。本人的主要设计内容为球磨机的总体设计和对运动的分析。针对自己设计的主要内容，在了解球磨机的总体构造之外查阅了有关结构部件方面的书。在设计过程中，先对球磨机进行总体设计，特别是对行星轮系的设计，确定传动方案，找出相关参数。要求设计部件结构总图及部分零件图。合计2张A0号图纸的设计工作量，8000字以上的设计说明书。设计主要技术指标：1)可装球磨罐个数：4只，最大容积0.4升；2)进料粒度：不大于4-10mm；出料程度：最小可达0.1um；3)球磨机额定转速：公转50-400转/分，自转100-800转/分；4)电动机额定功率0.75千瓦，220伏，50赫兹。6第二章球磨机的工作原理及分类2.1球磨机的工作原理卧式行星球磨机是将四只球磨罐水平安装在一垂直平面的大盘上作行星运动。在这种运动过程中球磨罐没有固定的底面，罐内磨球和磨料在垂直平面内受到公转、自转两个离心力和重力的共同作用，相互之间猛力碰撞、挤压，将磨料快速粉碎、磨细。图1卧式行星轮球磨机结构示意图本实用新型卧式行星球磨机涉及的是一种适用于同时球磨多种磨料的卧式行星球磨机。结构由机架1-13、传动机构、电机1-14、拉马桶1-4、球磨罐1-10构成，传动机构包括大盘1-5、主轴1-7、行星轴1-12、行星轮系、小带轮1-16、大带轮1-8、传动带1-15，其特征在于球磨罐卧式装置在大盘上得拉马桶内，传动机构中的大盘垂直安装在主轴上，主轴、行星轴水平安装在机架上。其特征在于拉马桶安置于平面或带斜面的托盘上。球磨罐通过夹持架由上夹圈、下夹圈、拉杆及蝶形螺母构成。行星轮系采用齿轮行星轮系或带轮行星轮系。7齿轮行星轮系由过渡齿轮1-11、行星齿轮1-6及固定齿轮1-9构成，带轮行星轮系由固定带轮、行星带轮及三角皮带构成。行星球磨机球磨罐1-10卧式装置在行星球磨机传动机构中大盘1-5上的拉马桶1-4内，大盘1-5垂直安装在主轴1-7上，主轴1-7、行星轴1-12水平安装在机架1-13上。拉马桶1-4安置于平面或带斜面的托盘1-17上，大盘1-5上