φ2700×3600型球磨機(jī)上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+CAD】
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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 23 頁(yè)目錄1 緒論11.1 研究的目的和意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 球磨機(jī)的分類及性能21.3.1 球磨機(jī)的種類21.3.2 球磨機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)41.4本課題的研究?jī)?nèi)容52 總體方案擬定72.1傳動(dòng)方案擬定72.2選擇小齒輪軸承類型82.3選擇小齒輪軸類型93 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算103.1計(jì)算傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)103.2傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)及計(jì)算113.2.1齒輪的設(shè)計(jì)113.3齒輪軸的設(shè)計(jì)與校核143.3.1 齒輪軸材料的選擇和最小直徑計(jì)估算143.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)153.3.3 按扭轉(zhuǎn)和彎曲組合進(jìn)行強(qiáng)度校核163.4計(jì)算軸承壽命173.5 鍵的選用183.6聯(lián)軸器的選用18結(jié)論21致謝22參考文獻(xiàn)231 緒論1.1 研究的目的和意義球磨機(jī)是利用鋼球作為磨礦介質(zhì)進(jìn)行磨礦的設(shè)備,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定,破碎比大,既可濕磨又可干磨,可用于處理各種礦物原料,適應(yīng)性強(qiáng),易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。所以球磨機(jī)是冶金、礦山、電力和建材等工業(yè)領(lǐng)域廣泛用于破碎物料和制粉的關(guān)鍵設(shè)備。目前,小型球磨機(jī)應(yīng)用于中小型企業(yè),可其節(jié)約成本,使用和運(yùn)輸比較方便。從現(xiàn)在中國(guó)球磨機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展形式分析,球磨機(jī)規(guī)格存在大型化發(fā)展趨勢(shì)。球磨機(jī)在粉磨過(guò)程中大部分能量消耗在物料之間的摩擦,研磨體與研磨體之間的沖擊與摩擦,以及研磨體與物料之間的沖擊與摩擦產(chǎn)生的熱能、聲能等方面。因此必須改善和提高粉磨操作,合理選擇粉磨流程,改進(jìn)粉碎機(jī)械,對(duì)于提高產(chǎn)品和質(zhì)量,節(jié)約動(dòng)力消耗,降低生產(chǎn)成本,對(duì)于達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗具有重大意義。為了使物料合理地分布,對(duì)磨機(jī)進(jìn)料部分進(jìn)行改進(jìn)。將舊式的直角下料溜改為內(nèi)加螺旋葉的下料溜,使物料溜在螺旋葉的旋轉(zhuǎn)下,物料順暢強(qiáng)制進(jìn)給。合理的選取進(jìn)料點(diǎn),使物料直接進(jìn)入筒體外層。最后通過(guò)計(jì)算和一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),確定進(jìn)料裝置的材質(zhì),物料填充率,筒體適應(yīng)轉(zhuǎn)速和磨機(jī)功率等相關(guān)參數(shù)。從而可以大大改進(jìn)磨機(jī)的工作效率,節(jié)約能源。如今,球磨機(jī)的技術(shù)改進(jìn)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平,大大提高了工作效率,節(jié)約了成本,受廣大從事礦山開采、冶金、建材制造等企業(yè)的青睞。通過(guò)本次設(shè)計(jì),可提高學(xué)生的空間思維和設(shè)計(jì)計(jì)算能力,在設(shè)計(jì)中查閱大量相關(guān)資料和學(xué)習(xí)各種專業(yè)軟件,可以拓展學(xué)生的知識(shí)面,充實(shí)專業(yè)知識(shí),提高理論應(yīng)用于實(shí)際的能力,為以為工作打下一定的基礎(chǔ)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀碎磨工藝的研究是礦物加工工程技術(shù)中的重點(diǎn)之一。碎磨工藝是利用能量對(duì)礦石進(jìn)行擠壓、沖擊和研磨,使礦石中有用礦物單體解理,利于下階段進(jìn)行選別的過(guò)程。破碎是利用機(jī)械能對(duì)礦石進(jìn)行擠壓使其碎裂解理,磨礦是利用沖擊、研磨使礦石碎裂、剝蝕達(dá)到解理。根據(jù)破碎理論,采用破碎的方式達(dá)到某一粒度所消耗的能量小于采用磨礦的方式達(dá)到同一粒度所消耗的能量,這也是通常工程中所采用的“多碎少磨”方案的由來(lái),這也僅是從能量的消耗上來(lái)考慮。工程建設(shè)上要考慮諸多因素,如流程的長(zhǎng)短、環(huán)節(jié)的多少、崗位的多少、占地面積的大小、投資、運(yùn)行成本、對(duì)環(huán)境的影響等,都要作為采用何種碎磨工藝的考慮因素。目前,大中型選礦廠的碎磨工藝中,球磨機(jī)是相當(dāng)重要的碎磨設(shè)備。而近20多年來(lái)發(fā)展最快的碎磨工藝是半自磨球磨工藝,近年來(lái)根據(jù)其特點(diǎn),也得到了有選擇的應(yīng)用。球磨機(jī)是利用鋼球作為磨礦介質(zhì)進(jìn)行磨礦的設(shè)備,也是最普遍、最通用的磨礦設(shè)備,近年來(lái),隨著礦山規(guī)模和半自磨機(jī)規(guī)格的增大,球磨機(jī)的規(guī)格也增加很快。從目前看來(lái),我國(guó)冶金礦山所用的碎磨設(shè)備與世界先進(jìn)水平相比,一是差距大;二是難度大。差距和難度主要體現(xiàn)在設(shè)備制造水平和集成控制水平上。1.3 球磨機(jī)的分類及性能1.3.1 球磨機(jī)的種類球磨機(jī)主要的工作部分是回轉(zhuǎn)圓筒,一般是兩端支承,一端出料并由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)傳動(dòng)裝置變速后帶動(dòng),另一端喂料。筒中裝有球、段、棒等研磨介質(zhì),與物料一起被回轉(zhuǎn)筒體不斷帶起拋落沖擊、研磨將物料磨碎。球磨機(jī)具體類型很多,其差別在于所裝載的研磨介質(zhì)、進(jìn)出料方法、傳動(dòng)與支承方式的不同。各種型式球磨機(jī),現(xiàn)歸納如下:1、按所裝研磨介質(zhì)的不同來(lái)分:(1)球磨機(jī):筒體內(nèi)裝鋼球或鋼段,這種磨機(jī)使用最普通。(2)棒磨機(jī):簡(jiǎn)體內(nèi)裝鋼棒作為粗磨機(jī)介質(zhì),這種磨機(jī)產(chǎn)品粒度均勻。(3)礫磨機(jī):用礫石、卵石、瓷球?yàn)檠心ソ橘|(zhì),花崗巖、瓷料等襯板,用于生產(chǎn)白色或色彩水泥以及陶瓷工業(yè)用。2、按筒體的形狀分:(1)短筒形磨機(jī):筒體長(zhǎng)度與直徑之比L/D1.01.5(圖1.1中a、c),一般用于粗磨或一級(jí)磨。(2)長(zhǎng)筒形磨機(jī):筒體長(zhǎng)度和直徑之比L/D1.5(圖1.1中b、d),當(dāng)L/D之值增加至37則稱為管磨機(jī),管磨機(jī)內(nèi)部分隔為幾個(gè)倉(cāng),稱為倉(cāng)式管磨機(jī),這種磨機(jī)在水泥廠用的較多。(3)圓錐形磨機(jī)。筒體仍為圓筒形,兩端蓋成圓錐形,其L/D=0.251.0,如圖1.1中(c)所示。圖1.1 球磨機(jī)按筒體形狀及卸料方式分類3、按卸料方式分(1)中心卸料。這種磨機(jī)出料口是在磨機(jī)中心軸孔,其中又分為:溢流式中心卸料:如圖1.1中a、c,這種磨機(jī)在粉磨時(shí),磨內(nèi)料面必須高出卸料口,而使物料溢流而出,工作時(shí)料球裝的多,磨內(nèi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而操作不靈活,粉磨過(guò)程不宜調(diào)整。格子式卸料磨機(jī):為克服上述缺陷在磨尾裝有格子式提升板以幫助卸料,如圖1.1中b,這類磨機(jī)在水泥廠最多。(2)周邊卸料。這種磨機(jī)的卸料是在筒體的周壁,如圖1.1中d,實(shí)際上它相當(dāng)于兩臺(tái)端部周邊卸料磨機(jī)的合體,而使設(shè)備緊湊,材料省,單位動(dòng)力產(chǎn)量高,為新的一種磨機(jī),多用于有選粉機(jī)的圈流系統(tǒng)。4、按傳動(dòng)方式分(1)中心傳動(dòng)。由卸料端經(jīng)空心軸直接與減速機(jī)出軸聯(lián)接,由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),傳動(dòng)軸的中心與簡(jiǎn)體中心線一致(圖1.2.a)。(2)邊緣傳動(dòng)磨機(jī)。這種磨機(jī)的傳動(dòng)裝置是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過(guò)減速機(jī)后,傳到與磨機(jī)筒體中心線相平行的傳動(dòng)軸上,在經(jīng)過(guò)這根軸上的齒輪帶動(dòng)裝在磨機(jī)筒體上的大齒輪,使磨機(jī)回轉(zhuǎn)(圖1.2.b)。(3)摩擦傳動(dòng)。仍屬于邊緣傳動(dòng)磨機(jī),它是由安裝在筒體上的輪帶與主動(dòng)軸上的拖輪相摩擦而傳動(dòng)(圖1.2.c)。圖1.2 磨機(jī)按傳動(dòng)裝置分類5、其他分類其他還可以按支承方式分為軸承支承與托錕支承,或兩者混合支承等。按工藝和操作又分為干法磨和濕法磨,間歇磨和連續(xù)式磨,其中間歇磨多作為化驗(yàn)室的試驗(yàn)?zāi)?,工業(yè)生產(chǎn)都用大型連續(xù)式磨。1.3.2 球磨機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)由于球磨機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn),所以在許多部門中受到重現(xiàn),得到了廣泛的應(yīng)用,它的主要特點(diǎn)如下:1、優(yōu)點(diǎn)(1)對(duì)于各種物料都能適應(yīng),能連續(xù)生產(chǎn),生產(chǎn)能力大,可滿足較大規(guī)模生產(chǎn)的需要。(2)粉碎比大,可達(dá)到300以上,并易于調(diào)整產(chǎn)品的細(xì)度。(3)可適度各種不同情況下工作,能干法生產(chǎn),也可濕法生產(chǎn),還可以把干燥的粉磨工序合并在一起同時(shí)進(jìn)行。(4)設(shè)備本身操作可靠,能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。(5)維護(hù)管理簡(jiǎn)單易進(jìn)行。(6)有很好的密封裝置,防止粉塵飛揚(yáng)。2、缺點(diǎn)(1)工作效率低:在生產(chǎn)水泥的過(guò)程中,用于粉碎作業(yè)的電量約占全廠的2/3,據(jù)統(tǒng)計(jì),每生產(chǎn)一噸水泥的耗電量不低于70千瓦小時(shí),但這部分電能的有效利用率卻很低,據(jù)分析,磨機(jī)輸入的功率用于粉碎物料(做有用功)的功率消耗只占一小部分,約5%7%,而絕大部分電能消耗于其他方面,主要是轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎吐暷芏У?,這是一項(xiàng)很大的浪費(fèi)。(2)體型笨重:大型磨機(jī)的總重量可大幾百噸以上,這樣一次性投資必然很大。(3)配置昂貴:由于磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)速和很低(每分鐘1525轉(zhuǎn)),如用普通電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),則需配置昂貴的減速裝置。(4)生產(chǎn)成本高:研磨體在沖擊和研磨物料的同時(shí),本身也要受到磨剝,筒體內(nèi)的襯板等零件也被磨剝,因此在整個(gè)水泥生產(chǎn)過(guò)程中,粉碎作業(yè)(生料制備、磨水泥)所消耗的鐵板量是很多的,據(jù)分析,大約每生產(chǎn)一噸水泥的鋼鐵消耗為1公斤左右。1.4本課題的研究?jī)?nèi)容球磨機(jī)是一種應(yīng)用在礦山、冶金、水泥及發(fā)電等行業(yè)的一種設(shè)備。本課題就是對(duì)這種設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)的工藝結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)其參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化。本次課題重點(diǎn)對(duì)球磨機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),具體內(nèi)容如下:1 確定傳動(dòng)方案;2 計(jì)算傳動(dòng)比;3 齒輪的計(jì)算與校核;4軸的計(jì)算與校核;5軸承的壽命計(jì)算;6 鍵的選擇;7聯(lián)軸器的選擇。本次格子型球模機(jī)與普通的球磨機(jī)有所不同。由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在磨的出料端設(shè)有格子板,可以強(qiáng)制排料,提高了排料的速度。由于格子型球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),它的空心軸、軸承、滾筒、襯板等都與普通磨機(jī)有所區(qū)別。這要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí),需要更熟練掌握磨機(jī)的相關(guān)知識(shí),并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,以達(dá)到格子型的要求。然后對(duì)其電器控制進(jìn)行設(shè)計(jì),以達(dá)到控制方便的目的。2 總體方案擬定2.1傳動(dòng)方案擬定傳動(dòng)裝置是機(jī)器的主要部分。實(shí)踐表明,機(jī)器的工作性能、結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用均和所選定的傳動(dòng)裝置的性質(zhì)、質(zhì)量、設(shè)計(jì)布局的合理性有密切的關(guān)系。因此,合理擬定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方案具有重要意義。合理的傳動(dòng)方案應(yīng)首先滿足工作機(jī)的工作要求,這是擬定傳動(dòng)方案最基本的要求。滿足這個(gè)要求可以有不同的機(jī)構(gòu)類型、不同的傳動(dòng)順、布局以及在保證傳動(dòng)比相同的前提下,用不同的分傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)的多種方案,將各種傳動(dòng)方案加以分析比較,根據(jù)具體情況擇優(yōu)選用。合理的傳動(dòng)方案還要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、加工方便、制造成本低、傳動(dòng)效率高、使用維護(hù)方便等。要同時(shí)滿足這些要求是困難的,設(shè)計(jì)要視具體情況、分清主次,保證重點(diǎn),并兼顧其他傳動(dòng)方案一般用運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖表示。下圖所示為球磨機(jī)傳動(dòng)的三種較普遍方式:方案一 同步電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)小齒輪,經(jīng)固定在球磨機(jī)筒體出料端的大齒圈帶動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn),完成物料的粉磨工作,具有傳動(dòng)比恒定,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,傳動(dòng)效率高,在機(jī)械維修方面較省力,采用同步電動(dòng)機(jī)還有提高功率因數(shù)的作用,同步電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖如2.1所示:圖2.1同步電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖方案二 皮帶傳動(dòng)裝置,同步電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)皮帶,帶動(dòng)齒輪,經(jīng)固定在球磨機(jī)筒體出料端的大齒圈帶動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn),完成物料的粉磨工作,一般公用在小型球磨機(jī)上傳動(dòng),具有傳動(dòng)平穩(wěn)、過(guò)載保護(hù)、占地面積較小、振動(dòng)噪音小等特點(diǎn),但它的傳動(dòng)效率較低。皮帶傳動(dòng)裝置原理圖如2.2所示: 圖2.2皮帶傳動(dòng)裝置原理圖方案三 同步電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)變速箱,帶動(dòng)聯(lián)軸器齒輪,經(jīng)固定在球磨機(jī)筒體出料端的大齒圈帶動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn),完成物料的粉磨工作,一般在大、中型磨機(jī)上,也有采用異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)傳動(dòng)的,優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)可靠,結(jié)構(gòu)緊湊,缺點(diǎn)是機(jī)械構(gòu)造較復(fù)雜,制造維修費(fèi)用較高。減速機(jī)傳動(dòng)裝置原理圖如2.3所示:圖2.3減速機(jī)傳動(dòng)裝置原理圖綜上所述,選擇第一種方案結(jié)構(gòu)緊湊維修簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、傳動(dòng)比恒定、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。2.2選擇小齒輪軸承類型主軸承的作用是支承磨機(jī)整個(gè)回轉(zhuǎn)部分。它除了承受磨機(jī)本身,磨機(jī)體和物料的全部質(zhì)量作用外,還要承受由于研磨體和物料的拋落而產(chǎn)生的沖擊載荷。磨機(jī)操作是屬重載低速工作。由于某些生產(chǎn)工藝的特點(diǎn),有的磨機(jī)軸承溫度較高,因此,對(duì)軸承結(jié)構(gòu)要求較高。本次設(shè)計(jì)磨機(jī)主軸承采用滾動(dòng)軸承。球磨機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、建材、礦山、電力等行業(yè),其優(yōu)點(diǎn)是堅(jiān)固、破碎比大、物料適應(yīng)性強(qiáng)。但球磨機(jī)能耗大,能量有效利用率僅有2,且傳統(tǒng)球磨機(jī)維護(hù)繁雜,費(fèi)工費(fèi)時(shí)。傳統(tǒng)球磨機(jī)采用滑動(dòng)軸瓦,摩擦阻力大,摩擦功耗約占球磨機(jī)常規(guī)配用電動(dòng)機(jī)功率的1723,是傳統(tǒng)球磨機(jī)能耗高的重要因素;如果改用滾動(dòng)軸承代替軸瓦,主軸承的摩擦功耗能降低90,從而達(dá)到節(jié)能目的。2.3選擇小齒輪軸類型方案一 齒輪軸一體傳動(dòng)方案,這種軸齒輪一體化結(jié)構(gòu)從制造到使用都很不經(jīng)濟(jì)的。從機(jī)加工方面來(lái)看,毛坯鍛造加工難度太,加工過(guò)程材料浪費(fèi)太,輪齒加工不方便;同時(shí)熱處理均勻性差。這些都間接提高了配件的供貨成本,降低了配件的使用壽命。從使用角度看,球磨機(jī)傳動(dòng)齒輪的使用壽命一般的6l2個(gè)月,傳動(dòng)軸一般不發(fā)生事故性損壞就無(wú)需更換,而我礦的這臺(tái)球磨機(jī)每次都是整體更換,造成了很大浪費(fèi)。方案二 齒輪與軸獨(dú)立,成本相對(duì)齒輪軸成本降低,另外齒輪可以換向使用。綜上,選擇方案二,把該球磨機(jī)軸齒輪設(shè)計(jì)成傳動(dòng)軸和齒輪兩部分,對(duì)降低球磨機(jī)配件消耗具有很大意義。3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算磨機(jī)的傳動(dòng),可以分為齒輪傳動(dòng)和無(wú)齒輪傳動(dòng)兩大類。本次磨機(jī)設(shè)計(jì)采用邊緣電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。邊緣傳動(dòng)是磨機(jī)的傳動(dòng)中最常用的方式之一,大多數(shù)中大型磨機(jī)都采用邊緣傳動(dòng),這種傳動(dòng)形式可以分為三角皮帶邊緣傳動(dòng),低速電動(dòng)機(jī)邊緣傳動(dòng),高速電動(dòng)機(jī)邊緣傳動(dòng)(帶減速機(jī)),后兩種又有邊緣單傳動(dòng)和邊緣雙傳動(dòng)之分。其中三角皮帶邊緣傳動(dòng)已將逐步淘汰。高速電動(dòng)機(jī)邊緣傳動(dòng)是由高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī),再有小齒輪通過(guò)安裝在磨機(jī)端部上的大齒輪帶動(dòng)筒體運(yùn)轉(zhuǎn)。原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的中間裝置為傳動(dòng)裝置。機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)主要任務(wù)是分析和擬定傳動(dòng)方案;確定總傳動(dòng)比并合理分配傳動(dòng)比;計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參力參數(shù)。常用機(jī)械傳動(dòng)的單級(jí)傳動(dòng)比推薦值見表3.1表3.1 常用機(jī)械傳動(dòng)的單級(jí)傳動(dòng)比推薦值類型平帶傳動(dòng)V帶傳動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)鍵傳動(dòng)推薦值2424 36 23104025最大值 57106807電機(jī)采用TDM400-32,轉(zhuǎn)速為187r/min、功率為400kw; 轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速:21.6 r/min 3.1計(jì)算傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)1、軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算高速軸n1=n電=187r/min2、軸功率的計(jì)算高速軸P1=P0=4000.990.99=392.04kw聯(lián)軸器的效率取1=0.99,軸承的效率取2=0.99,傳動(dòng)齒輪副的效率取3=0.983、軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算高速軸T1=9550P1/n1=9550392.04/187=20021.29Nm4、計(jì)算參數(shù)計(jì)算電動(dòng)機(jī)、小齒輪軸、大齒輪軸的動(dòng)力學(xué)參數(shù)如表3.2所示表3.2 傳動(dòng)齒輪副動(dòng)力學(xué)參數(shù)電動(dòng)軸小齒輪軸大齒輪軸功率P(kW)輸入392.04380.36輸出400388.12376.55轉(zhuǎn)矩T(N m)輸入20223.53168910.1輸出20427.8120021.29167220.99轉(zhuǎn)速n(r/min)18718721.72傳動(dòng)比i18.61效率0.990.973.2傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)及計(jì)算3.2.1齒輪的設(shè)計(jì)1、齒輪設(shè)計(jì)方案、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)選定(1)齒輪方案選定:選擇齒輪和軸分離,直齒輪。(2)球磨機(jī)為一般工作機(jī)器,選用8級(jí)精度(GB1009588)。(3)材料的選擇,選取擇小齒輪材料為35SiMn調(diào)質(zhì),硬度為HBS1= 229286,齒面淬火后硬度HRC=4045.大齒圈材料ZG310570,正火后硬度為HBS2=169217。(4)選小齒輪齒數(shù)z1=23,大齒輪的齒數(shù)z2=238.61=198.03,取z2=198。2、齒輪幾何尺寸的計(jì)算查機(jī)械手冊(cè)得知,齒輪模數(shù)m=20(1)計(jì)算分度圓直徑d= Zm=2320=460mm d= Zm=19820=3960mm(2)計(jì)算中心距:a=( d+ d)/2=(460+1960)/2=2210mm(3)計(jì)算齒輪寬度 b=d=1460mm=460mm取B=450mm,B=460mm3、齒輪齒面接觸強(qiáng)度查齒輪相關(guān)系數(shù)如表3.3所示表3.3 齒輪相關(guān)系數(shù)小齒輪大齒輪使用系數(shù)KA1.251.25動(dòng)載系數(shù)KV1.351.35齒間載荷配系數(shù)K1.01.0齒向載分配系數(shù)K1.051.05齒形系數(shù)YF2.452.05應(yīng)力修正系數(shù)YS1.601.96齒寬系數(shù)ad1.00.11重合度系數(shù)0.6780.678載荷系數(shù)K1.771.77根據(jù)工作情況取相關(guān)系數(shù)如下SHmin1=SHmin2=1.0Hmin1=770MPaHmin2=350MPZN1=1.1ZN2=1.5 由式 (3.1)齒面許用接觸應(yīng)力為小齒輪的接觸應(yīng)力1和大齒輪的接觸應(yīng)力2相等,故只校核小齒輪的齒面疲勞強(qiáng)度為(3.2)式中各參考取值:彈性參數(shù),節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),重合度系數(shù),載荷系數(shù),轉(zhuǎn)矩,傳動(dòng)比,齒寬b=460mm,小齒輪分度圓直徑d=460mm。齒面接觸應(yīng)力小于許用接觸應(yīng)力,即齒面接觸疲勞強(qiáng)度符合要求。4齒輪齒根彎曲強(qiáng)度 由以上數(shù)據(jù)帶入公式(3.3)得小齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度大齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根許用應(yīng)力為 (3.4)取,得小齒輪許用彎曲應(yīng)力為大齒輪的許用彎曲應(yīng)力為通過(guò)對(duì)齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。3.3齒輪軸的設(shè)計(jì)與校核3.3.1 齒輪軸材料的選擇和最小直徑計(jì)估算根據(jù)工作條件,初選軸的材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算,即d=A0初算軸徑時(shí),若最小直徑段開有鍵槽,還要考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響,當(dāng)該軸段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí),d增大5%-7%,兩個(gè)鍵槽時(shí),d增大10%-15%,A0值由所引用教材15-3確定1:齒輪軸A0=109齒輪軸dmin= A0=110=139.5mm輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑d-。為了使所選的軸的直徑d-與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)1。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,查機(jī)械設(shè)計(jì)表14-1,取KA=1.3,則:按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查手冊(cè),選用LX10型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為35500Nm。聯(lián)軸器的孔徑d-=140mm,故取d-=140mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=252,半聯(lián)軸器與軸配合和轂孔長(zhǎng)度L1=202mm。軸的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.1所示圖3.1軸的結(jié)構(gòu)圖3.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、各軸段直徑的確定d-:最小直徑,滾動(dòng)軸承處軸段。d-=dmin=140mm;d-:軸段考慮聯(lián)軸器的定位,按標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸取d2=150mm;d-:軸段安裝軸承,為便于裝拆應(yīng)取d- d-,且與軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列相符,故取d-=160mm.取6332型軸承dDB=16034068;d-:軸段安裝齒輪,此直徑盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)系列值,故取d-=180mm;d-:軸段為軸環(huán),考慮齒輪定位和固定,取d-=200mm;d-:軸段考慮到左面軸承的拆卸,查表取d-=172mm;d-:軸段取與軸段d-同樣的直徑,取d-=160mm;2、確定軸的各段長(zhǎng)度確定軸的各段長(zhǎng)度,第段,查閱聯(lián)軸器參數(shù)取L=200mm;第段,參照工作要求L=276mm;為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰及軸承拆卸方便,齒輪端面與箱體內(nèi)壁間留有一定間隙,取兩者間距為50mm。為保證軸承含在箱體軸承孔中,并考慮軸承的潤(rùn)滑,取軸承端面距箱體內(nèi)壁距離為4mm。第段,L=4+50+4+68+100=226mm;L+L=54mm;第段,齒輪齒寬寬度為460mm,為保證齒輪固定可靠,軸段的長(zhǎng)度應(yīng)小于齒輪輪轂寬度4mm,取L=456mm。第段,根據(jù)軸承寬度B=68mm, L=68mm。所以軸的總長(zhǎng)度L=200+276+226+456+54+68=1280mm3.3.3 按扭轉(zhuǎn)和彎曲組合進(jìn)行強(qiáng)度校核1、繪制軸的受力圖,如圖3.2所示圖3.2 軸的應(yīng)力圖2、求垂直平面內(nèi)的支反力及彎距F=87049 N (1)求軸承上的支反力水平面內(nèi):F=F=87049/2=43524.5N垂直面內(nèi):F=F=31683/2=15841.5N(2)計(jì)算截面C處參數(shù)截面C處的MH、MV及M的值如表3.4所示表3.4 截面C處的MH、MV及M的值載荷水平面H 垂直面V支反力FF= 43524.5N F=43524.5NF= 15841.5NF=15841.5N彎矩M總彎矩扭矩TT=20021290Nmm3、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式及上表中的數(shù)據(jù),以及軸單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,取0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力查機(jī)械設(shè)計(jì)表1151得,45鋼調(diào)質(zhì)處理后,。因此,故安全。3.4計(jì)算軸承壽命1、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷綜上所述,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得6332軸承基本額定靜載荷C0r=313KN,基本額定動(dòng)載荷Cr=340KN。因?yàn)檩S承不受軸向力,計(jì)算軸承A、B當(dāng)量載荷為2、軸承壽命 因?yàn)镻A=PB,故只需要校核其中一個(gè)軸承,軸承在100以下工作,3.5 鍵的選用 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件,通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩,有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵聯(lián)接的主要類型 :平鍵聯(lián)接,半圓鍵聯(lián)接,楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。結(jié)構(gòu)如圖3.3所示圖3.3 鍵的尺寸查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)尺寸如下所示 根據(jù)d=80mm選擇bhL=3620150的鍵。 根據(jù)d=110mm選據(jù)bhL=4022300的鍵。3.6聯(lián)軸器的選用按聯(lián)軸器性能可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。1剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、不需維護(hù)、成本低等特點(diǎn),用于聯(lián)接同心度要求很高的兩軸,不適應(yīng)兩軸之間的不對(duì)中。適用于轉(zhuǎn)速不高、載荷平穩(wěn)的場(chǎng)合,泵系統(tǒng)中應(yīng)用很少。2撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器分為無(wú)彈性元件撓性聯(lián)軸器、金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器和非金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器三種。泵系統(tǒng)中常用的是彈性套柱銷聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器和膜片聯(lián)軸器,前三種屬于非金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器,第四種屬于金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器。(1)彈性套柱銷聯(lián)軸器 彈性套柱銷聯(lián)軸器是柱銷與兩半聯(lián)軸器的凸緣相聯(lián),柱銷的一端以圓錐面和螺母與半聯(lián)軸器的銷孔配合,另一端帶有彈性套,安裝在另外一個(gè)半聯(lián)軸器的銷孔中,由于彈性套的變形量較小,所以這種聯(lián)軸器的減振和緩沖能力不大,補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移量較小。彈性套通常用橡膠制成,柱銷常用35號(hào)鋼制造,半聯(lián)軸器一般用HT200制成,有時(shí)也采用35鋼或ZG270-500材料。彈性套柱銷聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、尺寸小、重量輕等優(yōu)點(diǎn),但彈性套易磨損,壽命較短。適用于沖擊載荷不大,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的中小功率傳動(dòng)。(2)梅花形彈性聯(lián)軸器是把梅花形彈性元件置于兩半聯(lián)軸器凸爪間,實(shí)現(xiàn)彈性聯(lián)接,如圖52所示。它的彈性元件類似梅花,因此而得名。梅花形彈性元件通常用聚氨酯橡膠制成,它有高彈性和耐磨性、耐沖擊、耐油性,也可用MC尼龍6或丁腈橡膠制成。梅花形彈性聯(lián)軸器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠、不需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。主要適用于減振、緩沖和補(bǔ)償要求不高的中小功率場(chǎng)合。產(chǎn)品都采用梅花形彈性聯(lián)軸器。(3)彈性柱銷聯(lián)軸器是用若干非金屬材料制成的柱銷安裝在兩半聯(lián)軸器凸緣的孔中,實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。柱銷與柱銷孔為間隙配合,柱銷富有彈性,因而具有較好的緩沖和補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的性能,柱銷一般做成鼓形,材料主要用尼龍制成。彈性柱銷聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、裝拆方便、不需潤(rùn)滑、具有較好的耐磨性等,適應(yīng)于軸向竄動(dòng)量較大、正反轉(zhuǎn)變化較多、及起動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。它主要用來(lái)把兩軸聯(lián)接在一起,機(jī)器運(yùn)軸時(shí)兩軸不能分離;只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開后,兩軸才能分離。根據(jù)傳遞補(bǔ)載荷的大小,軸轉(zhuǎn)速的高低,被聯(lián)接兩部件的安裝精度等,參考各類聯(lián)軸器特性,選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。具體選擇時(shí)可考慮以下幾點(diǎn):所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減振功能的要求。聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。1、 兩軸相對(duì)位移的大小和方向。2、 聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。3、 聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。根據(jù)以上軸徑、扭矩大小和各類聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn),選擇用LX10型彈性柱銷聯(lián)軸器。結(jié)論此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來(lái)工程師重要的一步。從最初的選題,開題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。其間,查找資料,老師指導(dǎo),與同學(xué)交流,反復(fù)修改圖紙,每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。通過(guò)這次實(shí)踐,我了解了球磨機(jī)的用途及工作原理,熟悉了球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟,鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力,培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固,同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多,比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),分析數(shù)據(jù),提高了自己的繪圖能力,懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時(shí),仍有很多課題需要后輩去努力去完善。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力,對(duì)材料的不了解,等等。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)的一次大檢閱,使我明白自己知識(shí)還很淺薄,雖然馬上要畢業(yè)了,但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng),以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí),努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人,為中國(guó)機(jī)械工業(yè)添上自己的微薄之力。致謝 首先,感謝我的指導(dǎo)老師閆存富老師,他在這半學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間,給我們?cè)S多意見和建議,引導(dǎo)我們?nèi)绾瓮瓿梢黄厴I(yè)設(shè)計(jì),在我們遇到困難的時(shí)候,能夠及時(shí)幫我們解決。能引導(dǎo)我們將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中,并給我們講解在實(shí)踐中可能遇到的問題幾該如何解決此問題,有助于我們對(duì)理論的進(jìn)一步鞏固與運(yùn)用。在這一期間,讓我們體會(huì)到團(tuán)隊(duì)精神的重要性,我也感謝我的同組人員給予我的幫助。在此期間不斷關(guān)心,照顧我,祝他們?cè)谝院蟮墓ぷ?、生活中天天開心、快樂。最后感謝我們08機(jī)電的所有同學(xué),謝謝他們四年以來(lái)對(duì)我的關(guān)心和幫助,希望我們08機(jī)電的所有同學(xué)在將來(lái)的日子里能夠蒸蒸日上,工作順心。同時(shí)感謝母校所有老師們這幾年來(lái)對(duì)我們的栽培和付出,祝每位老師平安。謝謝!參考文獻(xiàn)1 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.第8版.北京:高等教育出版社,2006.52 邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)M .北京:高等教育出版社,2003.83 吳宗譯,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M.第3版.北京:高等教育出版社,2006.54 黃建龍,閆存富,球磨機(jī)齒輪傳動(dòng)失效形式分析及改進(jìn)措施J.礦山機(jī)械,2007.105 王旭,王積森.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.86 王林和. 球磨機(jī)襯板材料的選擇及其形狀改進(jìn)設(shè)計(jì)J.金屬礦山,1996.57 孔凌嘉.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京:北京理工大學(xué)出版社,2008.28 李啟衡.碎礦與磨礦M.北京:冶金工業(yè)出版社.2007.69 江旭昌. 管磨機(jī)M. 中國(guó)建材工業(yè)出版社,1992.310 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說(shuō)明書+CAD
球磨機(jī)
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設(shè)計(jì)
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