球磨机设计说明书 最终版

北科大1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、设计开启门北科大2七、设计总结八、参考资料北科大3一、设计任务书1.设计目的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、筒体轴心北科大42）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。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.编写设计说明书北科大5二、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nw01G0.14G式中：G1：研磨物料（kg），已知条件可知G1=80kg；G0：研磨介质（钢球）的合理装载量（kg）。kgGG43.57114.0/8014.0/10VG0式中：V：罐体容积（m3）γ：研磨介质（钢球）的比重，γ取4800kg/m3φ：研磨介质的填充系数，对于干式球磨机φ取0.3。300.39683m4800)3571.43/(0.)/(GVLD4V2式中：D：球磨机内径（m）；L：球磨罐长度，L取1.2D（m）。0.7497m2.14D3Vr/min54.150.4737.2/wnr/min42.950.7537.2/wn571.43kgG030.39683mV0.7497mD900mmLr/min42.95wn2.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,电动机的转速一般有北科大61500r/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。北科大73.选择电动机计算项目计算内容结果3.1球磨机所需功率wp(kw)D0.222VP)(8.0wwKnVG式中：V：球磨机的有效容积，V=0.397m3;D:球磨机的内径，D=0.75m；G：球磨机的装载量，G=G1+G0=571.43+80=651.43kg=0.651tK：电动机的储备系数，K取1.1；η：粉碎效率，已知η=90%。ηa=η带×η齿轮×η轴承=0.95×0.96×0.99=0.90288（见《手册》P44）5.65kw/PawdP•由《手册》表8-5：•电动机选用：Y132M2-65.155kwPw5.65kwPd选取电动机：Y132M2-6表2主要性能型号电机功率(kw)同步(满载）转速(r/min)最大转矩（N•m）电机重量（kg）Y132M2-65.51000（960）107.9284表3外型尺寸（mm）中心高H外廓尺寸L×(AC/2）×AD安装尺寸A×B轴伸尺寸C×E平键尺寸F×G132515×(270/2)×210216×17889×8010×335.155kw(1.1/0.9)97)(0.651/0.342.960.750.3970.222P0.8w北科大8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n1II轴转速n2B.各轴功率：I轴功率p1II轴功率p234.2295.42/960n/niwd齿轮带iii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，齿轮i可取大一些；（2）齿轮传动的传动比较带传动大，因此取5i齿轮，故：齿轮带i/ii=22.34/5=4.468min/r8.214468.4/960i/nnd1带min/r96.425/8.214/nn12齿轮ikw424.596.065.5ppd1带34.22i468.4带i214.8r/minn1min/r96.42n2kw424.5p1北科大9C.各轴转矩：I轴转矩T1II轴转矩T2kw101.599.095.0424.5pp12轴承齿轮mndN2.5696065.59550/p9550Tddm252.5N0.964.46856.2iTTd1带带m1187.4N0.990.955252.5iTT12轴承齿轮齿轮kw101.5p2m252.5NT1mN4.1187T25.计算传动装置的运动和动力参数表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北科大10三、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3.带型4.小带轮直径5.大带轮直径(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3.包角3.1确定中心距由教材P262-表11-3kw215.665.51.1PKaPc由教材P73-图11-7选取由图11-7及表11-10，选取d1=140mm624.4mm1404.468did21带故4.5630/140/ddi12带实5%0.67%4.47|4.5-4.47|100%i/|i-i|i理实理5m/s7.034m/s1000)960/(601403.141000/(60ndVd1）由式）（）（21021dd2add7.0可得中心距a0：即539≤a0≤1540初取a0=540mmaaa590mm/22400-(2500540)/2LLaa2500mmL7-112400mm540/4140)-(630630)(140/25402a/4)d-(d)d(d/2a2L7537.5-0.030LdLd015.0-dd0d20212210d00即调节范围为：）（，选取查表Ka=1.1Pc=6.215kwA型取d1=140mm取d2=630mm5m/s7.034m/sV选Ld=2500mma=590mm北科大113.2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）K)KP/((PPZ12013257.3590/）140-630（-18057.3)/ad-(d-180L11c121表11-4表11-5表11-2表11-73.7461.090.860.12)56.215/(1.6]KP1)K/[(PPzL1c5m/s7.034m/s1000))/(60nd(v11表11-1N5.2159.60.100.86)/0.86-(2.54)/(7.034215.6500mv)/KK-z)(2.5/(vP500F22c01574.95N/2)sin(132215.5426)-11式(/2)sin(Fz2F10Q根据P78表11-8，表11-9确定带轮型号为A型B=(z-1)×e+2×f=63mme=15±0.3f=9φ=38°bp=11.0mmhamin=2.75mmhfmin=8.7mmδmin=6mmda1=d1+2ha=145.5mmda2=d2+2ha=635.5mm1201321P1=1.65kwΔP1=0.12kwKα=0.86KL=1.09取z=4根5m/s7.034m/svm=0.10kg/mF0=215.5NFQ=1574.95NA型da1=145.5mmda2=635.5mm北科大12(七）张紧装置重力张紧3.开式齿轮的设计计算计算项目计算内容主要结果3.1选择齿轮材料3.2确定许用应力3.3确定齿数3.4强度计算确定模数m由表12-11选择齿轮材料如下：小齿轮：45，调质HB217～286,HBS=250大齿轮：铸铁，ZG310～570正火，HB163～207HBS=185flimflim/S][[σFlim1]=0.7HBS+275＝0.7x250+275=450[σFlim2]=0.6HBS+220=0.6x185+220=331由（表12-11），安全系数取SF=1.5所以，[σF1]=450/1.5=300MPa,[σF2]=331/1.5=220.67MPa取小齿轮齿数Z1=20则大齿轮齿数Z2=Z1×i齿=20×5=100考虑到螺栓扳手空间及互质，取Z2=103所以，i齿实=Z2/Z1=5.15小齿轮32222112FFasadYYZkTm式中：K=KAKVKβ由表12-8小齿轮：45，调质HB217～286,HBS=250大齿轮：铸铁ZG310～570，正火HB163～207HBS=185SFlim=1.5[σF1]=300MPa,[σF2]=220.67MPaZ1=20Z2=103i齿实=5.15KA=1KV=1.20.1d北科大133.5小齿轮转矩3.6计算齿轮模数3.7确定齿轮的主要参数及几何尺寸所以K=1.51由12-10：Z1=20Z2=103T1=9550×P1/n1=9550×5.424/214.8mmN1015.2413考虑到磨损，将模数增大10%~15%，则m=2.98×（1+0.15）=3.43mm由表12-1，取m=4考虑到齿轮的结构和安装方便，大齿轮分度圆直径取至900mm取d2=900mm，m=d2/d1=8.74取标准模数m=10mm小齿轮分度圆直径d1=mZ1=200大齿轮分度圆直径d2=mZ2=1030大齿轮齿宽b2=φd×d1=200小齿轮齿宽b1=b2+5=205两齿轮的中心距a=（d1+d2）/2=615传动比发生改变Δi