立式攪拌式球磨機(jī)設(shè)計【8張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】

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Electric lifting device is a lifting device for lifting heavy objects by screw drive. The motor is composed of a motor, a belt drive, a turbine vortex rod drive, a screw, a nut, a lifting rod, etc.. This design first, based on the structure and the principle of electric lifting device of high analysis, this analysis based on put forward the overall structure scheme of and then, the design and verification of main technical parameters of the main parts is discussed; then, through the three-dimensional design software Pro / E design the electric lifting device and motion simulation is carried out. Finally, draw the electric lifting device assembly and major parts of the map. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. Keywords: Lifting equipment; Turbine; Spiral; Design; Simulation 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1球磨機(jī)概述 1 1.1.1工作原理 1 1.1.2結(jié)構(gòu)特點 1 1.1.3分類 2 1.1.4球磨機(jī)的優(yōu)缺點 3 第2章 總體方案設(shè)計 5 2.1設(shè)計要求 5 2.1.1參數(shù)要求 5 2.1.2內(nèi)容要求 5 2.2方案設(shè)計 5 第3章 總體參數(shù)選擇與計算 6 3.1 選擇電動機(jī) 6 3.1.1電動機(jī)類型的選擇 6 3.1.2 電動機(jī)功率的選擇 6 3.1.3 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 6 3.2 動力參數(shù)計算 6 3.2.1傳動比的計算 6 3.2.2各軸的轉(zhuǎn)速 7 3.2.3各軸的輸入功率 7 3.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 7 3.3其他參數(shù)計算 7 3.3.1 球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速 7 3.3.2 球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速 8 3.3.3 轉(zhuǎn)速比 8 3.3.4 磨機(jī)的實際工作轉(zhuǎn)速 8 3.3.5 磨機(jī)的功率 9 3.3.6 磨機(jī)的生產(chǎn)能力 10 第4章 主要零部件的設(shè)計與校核 12 4.1 V帶傳動的設(shè)計 12 4.1.1 V帶的基本參數(shù) 12 4.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 14 4.2渦輪渦桿設(shè)計 14 4.2.1選擇渦輪渦桿的傳動類型 14 4.2.2選擇材料 15 4.2.3按計齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算進(jìn)行設(shè) 15 4.2.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 17 4.2.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 17 4.3軸的設(shè)計與校核 18 4.3.1渦桿軸 18 4.3.2渦輪軸 21 4.4軸承的校核 21 4.4.1渦桿軸上的軸承壽命校核 21 4.42渦輪軸上的軸承校核 22 4.5鍵的校核 23 4.5.1渦桿軸上鍵的強(qiáng)度校核 23 4.5.2渦輪軸上鍵的強(qiáng)度校核 23 4.6筒體部分設(shè)計 23 4.6.1 筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 23 4.6.2磨門與人孔 24 4.6.3筒體的基本要求和規(guī)定 25 4.6.4筒體的計算 26 結(jié)　論 34 致　謝 35 參考文獻(xiàn) 36 37 第1章 緒論 1.1球磨機(jī)概述 球磨機(jī)是物料被破碎之后，再進(jìn)行粉碎的關(guān)鍵設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于水泥，硅酸鹽制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)，對各種礦石和其它可磨性物料進(jìn)行干式或濕式粉磨。球磨機(jī)適用于粉磨各種礦石及其它物料，被廣泛用于選礦，建材及化工等行業(yè)，可分為干式和濕式兩種磨礦方式。 1.1.1工作原理 球磨機(jī)在加氣混凝土原料制備中最重要的設(shè)備就是球磨機(jī)，他用于石灰，石膏，砂，礦渣等物料的粉磨。物料只有經(jīng)過粉磨并到要求細(xì)度后才能進(jìn)行充分混合相互作用，才能使制品達(dá)到強(qiáng)度，粉磨是加氣混凝土生產(chǎn)中的重要程序，粉磨過程耗電量大，球磨機(jī)一般是加氣混凝土工廠中電機(jī)容量最大的設(shè)備。 球磨機(jī)是由水平的筒體，進(jìn)出料空心軸及磨頭等部分組成，筒體為長的圓筒，筒內(nèi)裝有研磨體，筒體為鋼板制造，有鋼制襯板與筒體固定，研磨體一般為鋼制圓球，并按不同直徑和一定比例裝入筒中，研磨體也可用鋼段，根據(jù)研磨物料的粒度加以選擇，物料由磨機(jī)進(jìn)料端空心軸裝入筒體內(nèi)，當(dāng)球磨機(jī)簡體轉(zhuǎn)動時候，研磨體由于慣性和離心力作用，摩擦力的作用，使它帖附近筒體襯板上被筒體帶走，當(dāng)被帶到一定的高度時候，由于其本身的重力作用而被拋落，下落的研磨體像拋射體一樣將筒體內(nèi)的物料給擊碎。 物料由進(jìn)料裝置經(jīng)入料中空軸螺旋均勻地進(jìn)入磨機(jī)第一倉，該倉內(nèi)有階梯襯板或波紋襯板，內(nèi)裝不同規(guī)格鋼球，筒體轉(zhuǎn)動產(chǎn)生離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對物料產(chǎn)生重?fù)艉脱心プ饔?。物料在第一倉達(dá)到粗磨后，經(jīng)單層隔倉板進(jìn)入第二倉，該倉內(nèi)鑲有平襯板，內(nèi)有鋼球，將物料進(jìn)一步研磨。粉狀物通過卸料箅板排出，完成粉磨作業(yè)。 筒體在回轉(zhuǎn)的過程中，研磨體也有滑落現(xiàn)象，在滑落過程中給物料以研磨作用，為了有效的利用研磨作用，對物料粒度教大的一般二十目磨細(xì)時候，把磨體筒體用隔倉板分隔為二段，即成為雙倉，物料進(jìn)入第一倉時候被鋼球擊碎，物料進(jìn)入第二倉時候，鋼端對物料進(jìn)行研磨，磨細(xì)合格的物料從出料端空心軸排出，對進(jìn)料顆粒小的物料進(jìn)行磨細(xì)時候，如砂二號礦渣，粗粉煤灰，磨機(jī)筒體可不設(shè)隔板，成為一個單倉筒磨，研磨體積也可之用鋼段。 1.1.2結(jié)構(gòu)特點 本機(jī)由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動部（減速機(jī)，小傳動齒輪，電機(jī)，電控）等主要部分組成。中空軸采用鑄鋼件，內(nèi)襯可拆換，回轉(zhuǎn)大齒輪采用鑄件滾齒加工，筒體內(nèi)鑲有耐磨襯板，具有良好的耐磨性。本機(jī)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠。 ?? 球磨機(jī)原理圖 1.1.3分類 （1）按沖擊分類：輕型，重型 （2）按長度分類： ①短磨機(jī) 長徑比在2以下時為短磨機(jī)，或稱球磨機(jī)。一般的單倉，用于粗磨或一級磨，也可以將2—3臺球磨機(jī)串聯(lián)使用。 ②中長磨機(jī) 長徑比在3左右時為中長磨機(jī) ③長磨機(jī) 長徑比在4以上時為長磨機(jī)或稱管磨機(jī)。中長磨和長磨，其內(nèi)部一般分成2—4個倉，在水泥廠用得較多。 （3）按研磨介質(zhì)形狀分類 ①球磨機(jī) 磨內(nèi)裝入的研磨介質(zhì)主要是鋼球或鋼段。這種磨機(jī)使用最普遍 ②棒磨機(jī) 磨內(nèi)裝入直徑為50—110mm的鋼棒作為研磨介質(zhì)。棒磨機(jī)的長度與直徑之比一般為 1.5—2mm ③棒球磨機(jī) 這種磨機(jī)通常具有2---4個倉，在第一倉內(nèi)裝入圓柱形鋼棒作為研磨介質(zhì)，以后各倉則裝入鋼球或鋼段。 棒球磨機(jī)的長徑比應(yīng)在5左右為宜，棒倉長度與磨機(jī)有效直徑之比應(yīng)在1.2—1.5之間，棒長比棒倉短100mm左右，以利于鋼棒平行排列，防止交叉和亂棒。 ④礫石磨 磨內(nèi)裝入的研磨介質(zhì)為礫石、卵石、瓷球等。用花崗巖、瓷料做襯板。用于白色或彩色水泥以及陶瓷生產(chǎn)。 （4）按卸料方式分類 ①尾卸式磨機(jī) 欲磨物料由磨機(jī)的一端喂入，由另一端卸出，稱為尾卸式磨機(jī) ②中卸式磨機(jī) 欲磨物料由磨機(jī)的兩端喂入，由磨機(jī)筒體中部斜出，稱為中卸式磨機(jī)。該類磨機(jī)相當(dāng)于兩臺球磨機(jī)并聯(lián)使用，這樣設(shè)備緊湊，簡化流程。 ③尾卸式磨機(jī) 按其排料方式有格子排料、溢流排料、周邊排料和風(fēng)力排料等多種類型。 （5）按傳動方式分類 ①中心傳動磨機(jī) 電動機(jī)通過減速機(jī)帶動磨機(jī)卸料端空心軸而驅(qū)動磨機(jī)回轉(zhuǎn)。減速機(jī)的出軸與磨機(jī)的中心線在一條直線上。 ②邊緣傳動磨機(jī) 電動機(jī)通過減速機(jī)帶動固定在卸料端筒體上的大齒輪而驅(qū)動磨機(jī)筒體回轉(zhuǎn)。 （6）其他分類 根據(jù)工藝操作又可分為干法磨機(jī)、濕法磨機(jī)、間歇磨機(jī)和連續(xù)磨機(jī)。連續(xù)磨機(jī)與間歇磨式磨機(jī)相比，前者產(chǎn)量高、單位重量產(chǎn)品的電耗少、機(jī)械化程度高和所需操作人員少。但基建投資費用大，操作維護(hù)較復(fù)雜。現(xiàn)在間歇式磨機(jī)極少使用，常用作化驗室試驗?zāi)ァ? 1.1.4球磨機(jī)的優(yōu)缺點 由于球磨機(jī)有許多優(yōu)點，所以在許多部門中受到重現(xiàn)，得到了廣泛的應(yīng)用，它的主要特點如下： （1）優(yōu)點 ①對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進(jìn)行。 ④設(shè)備本身操作可靠，能夠長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)。 ⑤維護(hù)管理簡單易進(jìn)行。 ⑥有很好的密封裝置，防止粉塵飛揚。 （2）缺點 ①工作效率低： 在生產(chǎn)水泥的過程中，用于粉碎作業(yè)的電量約占全廠的2/3，據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)一噸水泥的耗電量不低于70千瓦小時，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?，這是一項很大的浪費。 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15～25轉(zhuǎn))，如用普通電動機(jī)驅(qū)動，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，本身也要受到磨剝，筒體內(nèi)的襯板等零件也被磨剝，因此在整個水泥生產(chǎn)過程中，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。 第2章 總體方案設(shè)計 2.1設(shè)計要求 2.1.1參數(shù)要求 選定技術(shù)參數(shù)如下： 規(guī)格型號 筒體轉(zhuǎn)速(r/min) 裝球量(t) 進(jìn)料粒度(mm) 出料粒度(mm) 產(chǎn)量 電機(jī)功率(kw) Ф900×1400 36～38 1.5 ≤20 0.075-0.89 0.65-2 18.5 2.1.2內(nèi)容要求 1）完成攪拌式球磨機(jī)總傳動方案設(shè)計、選擇及確定； 2）完成攪拌式球磨機(jī)產(chǎn)品整機(jī)設(shè)計、計算及校對； 3）完成傳動零件、筒體、旋轉(zhuǎn)攪拌器等零件設(shè)計、計算及校對。 2.2方案設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求采用結(jié)構(gòu)方案如下圖示。 圖2-1總體方案簡圖 第3章 總體參數(shù)選擇與計算 3.1 選擇電動機(jī) 3.1.1電動機(jī)類型的選擇 按工作要求和工作條件選用Y系列三相異步電動機(jī)。 3.1.2 電動機(jī)功率的選擇 標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動機(jī)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；容量過大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費。 根據(jù)所選型號球磨機(jī)規(guī)格參數(shù)，所需電機(jī)的功率為：18.5KW 查《機(jī)械設(shè)計手冊》表19-1選取電動機(jī)額定功率為18.5kw。 3.1.3 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 螺桿轉(zhuǎn)速： 渦輪渦桿傳動比為： 帶傳動的傳動比為： 所以電動機(jī)實際轉(zhuǎn)速的推薦值為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1000、1500、3000r/min。 綜合考慮傳動裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電機(jī)。 型號為Y180M-4，滿載轉(zhuǎn)速，功率18.4。 3.2 動力參數(shù)計算 3.2.1傳動比的計算 （1）傳動比為： （2）傳動比 取渦輪渦桿傳動比： 則帶傳動的傳動比為： 3.2.2各軸的轉(zhuǎn)速 1軸 2軸 ； 3.2.3各軸的輸入功率 1軸 ； 2軸 ； 3.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 1軸 ； 2軸 ； 將各軸動力參數(shù)整理如下表： 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 電機(jī)軸 18.85 122.46 1470 1軸 17.76 230.76 735 2 2軸 13.05 3471.52 35.9 20.5 3.3其他參數(shù)計算 3.3.1 球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速 當(dāng)磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速達(dá)到摸某一數(shù)值時，研磨體產(chǎn)生的離心力等于它本身的重力，因而使研磨體升至脫離角=0°，即研磨體將緊貼附在筒體上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)而不會降落下來，這個轉(zhuǎn)速就稱為臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)研磨體處于極限位置時，脫離角=0°，將此值代入研磨體運動基本方程式，可得臨界轉(zhuǎn)速,由[11] （3-1） 式中：——臨界轉(zhuǎn)速，r/min； ——筒體有效半徑，m； ——磨機(jī)筒體有效直徑, m。 代入公式（3-1） 以上公式是在幾個假定的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的，事實上，研磨體與研磨體、研磨與筒體之間是存在相對滑動的，而且物料對研磨體也是有影響的。因此，實際的臨界轉(zhuǎn)速比計算的理論轉(zhuǎn)速要高，且與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、襯板形狀、研磨體填充率等因素有關(guān)。 3.3.2 球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速 使研磨體產(chǎn)生最大粉碎功時的筒體轉(zhuǎn)速稱作球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速。當(dāng)靠近筒壁的最外層研磨體的的脫離角=54°44′時,研磨體具有最大的降落高度,對物料產(chǎn)生粉碎功最大。將=54°44′代入式cos≥，可得理論適宜轉(zhuǎn)速,由[11] （3-2） 代入公式（3-2） 3.3.3 轉(zhuǎn)速比 球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比，簡稱為轉(zhuǎn)速比,由[11] （3-3） 上式說明理論適宜轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的76%。一般磨機(jī)的實際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的70～80%。 3.3.4 磨機(jī)的實際工作轉(zhuǎn)速 磨機(jī)理論適宜轉(zhuǎn)速是根據(jù)最外層研磨體能夠產(chǎn)生最大粉碎功觀點推導(dǎo)出來的。這個觀點沒有考慮到研磨體隨筒體內(nèi)壁上升過程中，部分研磨體有下滑和滾動現(xiàn)象。根據(jù)水泥生產(chǎn)中磨機(jī)運轉(zhuǎn)的經(jīng)驗及相關(guān)統(tǒng)計資料來確定磨機(jī)的實際工作轉(zhuǎn)速。下面幾個經(jīng)驗公式是對干法磨機(jī)的實際工作轉(zhuǎn)速的確定方法,由[11] 當(dāng)m時 （3-4） 當(dāng)1.8m<≤2.0m時 （3-5） 當(dāng)≤1.8m （3-6） 式中: ——磨機(jī)的實際工作轉(zhuǎn)速，r/min； ——磨機(jī)的有效內(nèi)徑，m； ——磨機(jī)規(guī)格直徑，m。 代入公式（3-4） r/min 3.3.5 磨機(jī)的功率 影響磨機(jī)需用功率的因素很多，如磨機(jī)的直徑、長度、轉(zhuǎn)速、裝載量、填充率、內(nèi)部裝置、粉磨方式以及傳動形式等。計算功率的方法也很多，常用的計算磨機(jī)需用功率的計算式有以下三種,由[5] （3-7） （3-8） （3-9） 式中: ——磨機(jī)需用功率，kW； ——磨機(jī)有效容積，m； ——磨機(jī)有效內(nèi)徑，m； ——磨機(jī)的適宜轉(zhuǎn)速，r/min； ——研磨體裝載量， t； ——磨機(jī)填充率（以小數(shù)表示）。 選用公式（3-7）計算： kW 磨機(jī)配套電動機(jī)功率計算 =1.3×1.1×442=632kW 式中: ——與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、傳動效率有關(guān)的系數(shù)，見表3-1； ——電動機(jī)儲備系數(shù)，在1.0～1.1間選取。 表3-1 與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、傳動效率有關(guān)的系數(shù) 磨機(jī)形式 干法磨 中卸磨 邊緣傳動 1.3 1.4 中心傳動 1.25 1.35 3.3.6 磨機(jī)的生產(chǎn)能力 A.磨機(jī)小時生產(chǎn)能力的計算 影響磨機(jī)需用功率的因素很多，主要有以下幾個方面：粉磨物料的種類、物理性質(zhì)和產(chǎn)品細(xì)度；生產(chǎn)方法和流程；磨機(jī)及主要部件的性能；研磨體的填充率和級配；磨機(jī)的操作等。常用磨機(jī)生產(chǎn)能力經(jīng)驗計算式為,由[5] （3-10） 式中: ——磨機(jī)生產(chǎn)能力，t/h； ——磨機(jī)所需功率，kg/kW； ——單位功率生產(chǎn)能力，kg/kW； ——流程系數(shù)，開路取1.0；閉路1.15～1.5。 代入公式（3-10） = 24 t/h 將一起考慮，干法開路長磨粉磨系統(tǒng)，值為55～60。 B. 球磨機(jī)的年生產(chǎn)能力,由[5] =8760 （3-11） 式中: ——磨機(jī)的年生產(chǎn)能力，； ——磨機(jī)臺時生產(chǎn)能力，； ——磨機(jī)的年利用率，生料開路磨<80%，生料閉路磨<78%，水泥開路磨<85%,水泥閉路磨<82%。所有系統(tǒng)的年利用率不得低于70%。 代入公式（3-11） =8760=8760×80%×24=168192 t/y 第4章 主要零部件的設(shè)計與校核 4.1 V帶傳動的設(shè)計 4.1.1 V帶的基本參數(shù) 1）確定計算功率： 已知：；； 查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：； 則： 2）選取V帶型號： 根據(jù)、查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》圖13-15選用A型V帶, 3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑 （1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑： ； （2）計算大帶輪基準(zhǔn)直徑： ； 圓整取，誤差小于5%，是允許的。 4）驗算帶速： 帶的速度合適。 5）確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距： 中心距： 初選中心距 （2）基準(zhǔn)長度： 對于A型帶選用 （3）實際中心距： 6）驗算主動輪上的包角： 由 得 主動輪上的包角合適。 7）計算V帶的根數(shù)： ，查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-3 得：； （2），查表得：； （3）由查表得，包角修正系數(shù) （4）由，與V帶型號A型查表得： 綜上數(shù)據(jù)，得 取合適。 8）計算預(yù)緊力（初拉力）： 根據(jù)帶型A型查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-1得： 9）計算作用在軸上的壓軸力： 其中為小帶輪的包角。 10）V帶傳動的主要參數(shù)整理并列表： 帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑(mm) 傳動比 基準(zhǔn)長度(mm) A 2 2500 中心距（mm） 根數(shù) 初拉力(N) 壓軸力(N) 800 4 185.43 1336.64 4.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1）帶輪的材料： 采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200） 2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式： V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動機(jī)，較小，所以采用實心式結(jié)構(gòu)帶輪；大帶輪接減速器，，所以采用幅板式結(jié)構(gòu)帶輪。 4.2渦輪渦桿設(shè)計 4.2.1選擇渦輪渦桿的傳動類型 傳動參數(shù)： 根據(jù)設(shè)計要求選用阿基米德渦桿即ZA式。 4.2.2選擇材料 設(shè) 滑動速度： 蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC. 蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。 為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造 ① 確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從文獻(xiàn)[1]P254表11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則 ② 確定許用彎曲應(yīng)力 從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa 壽命系數(shù) 4.2.3按計齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算進(jìn)行設(shè) 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計進(jìn)行計算，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計進(jìn)行設(shè)計，再校對齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 式中： 蝸桿頭數(shù)： 蝸輪齒數(shù)： 蝸輪轉(zhuǎn)矩： 載荷系數(shù)： 因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù)；由文獻(xiàn)[1]P253表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動載系；則 選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有故有： 查《機(jī)械設(shè)計》表7.3 得應(yīng)取蝸桿模數(shù)： 取蝸桿直徑系數(shù)： 蝸桿分度圓直徑： 蝸桿導(dǎo)程角： 蝸輪分度圓直徑： 變位系數(shù)： 中心距： 蝸輪圓周速度： 4.2.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 ① 蝸桿 軸向尺距 直徑系數(shù) 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 蝸桿螺線部分長度：取150mm ② 蝸輪 蝸輪齒數(shù) 蝸輪分度圓直徑 齒頂直徑 齒根圓直徑 咽喉母圓半徑 蝸輪外圓直徑取440mm 蝸輪寬度取80mm 4.2.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù) 從圖11-9中可查得齒形系數(shù)Y=2.37 螺旋角系數(shù)： 許用彎曲應(yīng)力： 從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的渦輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa 壽命系數(shù) 可以得到：< 因此彎曲強(qiáng)度是滿足的。 4.3軸的設(shè)計與校核 4.3.1渦桿軸 (1)材料的選擇 由表16.1 查得 用45號鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理， 由表16.3得 (2)估算軸的最小直徑 根據(jù)表11.6，取=112為取值范圍，估算軸的直徑： 因為軸上開有兩個鍵槽，考慮到鍵槽對軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時軸徑應(yīng)增大5%~10% 考慮到與聯(lián)軸器配合，查設(shè)計手冊 軸段①上有聯(lián)軸器需要定位，因此軸段②應(yīng)有軸肩 軸段③安裝軸承，必須滿足內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故 軸段④ 軸段⑤ 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸頸 圓周力 徑向力 水平 垂直 合成 當(dāng)量彎矩 校核 繪制軸的受力簡圖 繪制垂直面彎矩圖 軸承支反力： FAY=FBY=Fr1/2=540.2N FAZ=FBZ=/2=406.6N 由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為： MC1=FAyL/2=16.9N·m 繪制水平面彎矩圖 截面C在水平面上彎矩為： MC2=FAZL/2=406.6×62.5×=12.7N·m 繪制合彎矩圖 MC=(MC12+MC22)1/2=(16.92+12.72)1/2=21.1N·m 繪制扭矩圖 轉(zhuǎn)矩：T= TI=20.33N·m 校核危險截面C的強(qiáng)度 ∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力,取α=0.6, 前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。 ∴該軸強(qiáng)度足夠。 4.3.2渦輪軸 （1）材料的選擇 由表16.1 查得 用45號鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理， 由表16.3得 （2）估算軸的最小直徑 根據(jù)表11.6，取=110為取值范圍，估算軸的直徑： 因為軸上開有一個鍵槽，考慮到鍵槽對軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時軸徑應(yīng)增大10% ，取 設(shè)計過程同上述輸入軸，此處不再一一復(fù)述。 4.4軸承的校核 4.4.1渦桿軸上的軸承壽命校核 在設(shè)計渦桿選用的軸承為30211型圓錐滾子軸承,由手冊查得 (1)由滾動軸承樣本可查得,軸承背對背或面對 面成對安裝在軸上時,當(dāng)量載荷可以按下式計算: 1)當(dāng) 2)當(dāng) ,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計算當(dāng)量動載荷,即 (2)計算預(yù)期壽命 (3)求該軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷 故選擇此對軸承在軸上合適. 4.42渦輪軸上的軸承校核 （1）求作用在軸承上的載荷 （2）計算動量載荷 在設(shè)計時選用的6220型深溝球軸承,查手冊知 根據(jù),查得 查得 所以 （3）校核軸承的當(dāng)量動載荷 已知,所以 故選用該軸承合適. 4.5鍵的校核 4.5.1渦桿軸上鍵的強(qiáng)度校核 在前面設(shè)計軸此處選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長為70mm. 鍵的工作長度 鍵的工作高度 可得鍵聯(lián)接許用比壓 故該平鍵合適. 4.5.2渦輪軸上鍵的強(qiáng)度校核 在設(shè)計時選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長度為80mm 鍵的工作長度 鍵的工作高度 得鍵聯(lián)接許用比壓 故選用此鍵合適. 4.6筒體部分設(shè)計 4.6.1 筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 A．筒體的結(jié)構(gòu)形式 一般筒體都設(shè)計成整體式結(jié)構(gòu)，因為整體式結(jié)構(gòu)的制造綜合偏差相對較小。且加工費用相對也低一些。 大規(guī)格的筒體則往往會受運輸條件和制造加工能力的限制，而不得不將筒體設(shè)計成“分段式” 結(jié)構(gòu)。筒體段節(jié)之間一般采用帶定位止口的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)。筒體分段的另一種辦法是現(xiàn)場焊接：筒體在制造廠按運輸條件分段，然后準(zhǔn)確地加工出帶止口的特殊焊縫坡口，連同專用的全套施焊設(shè)備運到現(xiàn)場，由制造廠的焊接技師在現(xiàn)場進(jìn)行焊接和消除焊接應(yīng)力。這種方法只有在該地區(qū)有幾臺磨機(jī)的筒體需要在現(xiàn)場焊接才比較合算，否則是不經(jīng)濟(jì)的。 B．筒體與端蓋的聯(lián)接形式 筒體與磨頭端蓋的聯(lián)接形式有以下三種： a.外接型法蘭聯(lián)接 在磨機(jī)規(guī)格大型化之前，筒體采用外接型法蘭與端蓋相聯(lián)接的結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用，其特點是與磨頭組裝比較方便，但筒體外形直徑大，切削加工面和材料消耗也比較大。 b.內(nèi)接型法蘭聯(lián)接 內(nèi)接型法蘭聯(lián)接是大中型磨體廣泛采用的結(jié)構(gòu)。其特點是原材料的利用率相當(dāng)高，結(jié)構(gòu)設(shè)計比較合理。 c.無法蘭聯(lián)接 無法蘭聯(lián)接實際上是將筒體和磨頭端蓋直接焊為一體的結(jié)構(gòu)形式，焊接接頭都是對接焊結(jié)構(gòu)。從端蓋結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢來看，這種無法蘭對接焊聯(lián)接的 形式，將通用于各種規(guī)格和各種類型的磨體，因為它具有結(jié)構(gòu)合理、制造簡便和使用可靠等特點。 本磨機(jī)選用的是內(nèi)接法蘭聯(lián)接。 4.6.2磨門與人孔 磨門是為封閉人孔設(shè)置的，要求裝卸方便、固定牢固。 人孔的主要作用是：檢修和更換磨體內(nèi)的各種易損件，裝卸研磨體以及對磨內(nèi)物料的采樣。 A.磨門 磨門分“內(nèi)提式”和“外蓋式”兩種結(jié)構(gòu)類型。 a.內(nèi)提式磨門 內(nèi)提式磨門有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是把磨門和磨門襯板鑄造成一整體這種結(jié)構(gòu)只適用于韌性高的耐磨材料，因為造型大而復(fù)雜，脆性材料容易斷裂。 另一種結(jié)構(gòu)是把磨門和磨門襯板分開制造。磨門襯板用螺栓固定在型鋼或鑄鋼制造的磨門上，然后用弓形架再把磨門固定在筒體上。 b.外蓋式磨門 外蓋式磨門的突出優(yōu)點是磨門襯板和筒體襯板完全一樣。 本磨機(jī)選用的是外蓋式磨門。 B．人孔 a.內(nèi)提式磨門的人孔 內(nèi)提式磨門的人孔有帶補(bǔ)強(qiáng)板和不帶補(bǔ)強(qiáng)板之分。 b.外蓋式磨門的人孔 外蓋式磨門的人孔，均須設(shè)置固定磨門的“人孔框”。人孔框同時也起到補(bǔ)強(qiáng)板的作用，與筒體的聯(lián)接均采用鉚釘鉚接。人孔的尺寸、孔口倒棱、孔面粗糙以及四個孔角的圓角半徑等，基本要求和內(nèi)提式磨門的人孔相同。 4.6.3筒體的基本要求和規(guī)定 A.鋼板材質(zhì)和厚度的選擇 筒體屬于不更換的零件，要保證工作中安全可靠，并能長期連續(xù)使用。所以要求制造筒體的材料的金屬材料的強(qiáng)度要高，塑性要好，且應(yīng)具有一定的抗沖擊性能。筒體是由鋼板卷制而成，要求可焊性要好。因此，一般用于制造筒體的材料是普通結(jié)構(gòu)鋼板Q235，它的強(qiáng)度、塑性、可焊性都能滿足這些要求，且易購到。鋼板厚度采用40mm。 B.筒體的有效內(nèi)徑和有效長度,由[5] a.筒體的有效內(nèi)徑 （4-1） 式中:——筒體的規(guī)格直徑，m； ——筒體的有效直徑，m； ——襯板平均厚度，m；一般取=0.05m。 代入公式（4-1） m b.筒體的有效長度 （4-2） 式中: ——筒體的規(guī)定長度，m； ——筒體的有效長度，m； 、、——分別為隔倉板、端蓋襯板、揚料裝置的厚度,m；取0.32m。 代入公式(4-2) m C.筒體鋼板的排列原則 a.充分利用鋼板的規(guī)格尺寸和卷板機(jī)的最大能力，使筒體的焊縫總長達(dá)到最短為原則來排列鋼板，厚鋼板與薄鋼板對接焊的過渡斜率不大于1：10為宜。當(dāng)筒體縱、環(huán)焊縫在排列中發(fā)生矛盾時，應(yīng)以減少縱焊縫為主來處理，這是基于焊接應(yīng)力場的矢向都平行于筒體素線，避免形成應(yīng)力疊加來考慮的。筒體段節(jié)間的縱向焊縫，應(yīng)按100πmm的整倍數(shù)錯開，這是基于筒體上的襯板螺栓孔的周向節(jié)距是按100πmm考慮的，這樣可使各段節(jié)筒體上的螺栓孔，得到距焊縫最大的距離。 b.焊縫距各種孔邊的最小距離 焊縫不許通過筒體上的任何開孔。焊縫坡口邊至孔邊的最小距離為筒體厚度的2倍且不小于75mm為宜。當(dāng)焊縫必須通過人孔加強(qiáng)板下面時，該焊縫必須全長磨平，磨平表面的粗糙度不應(yīng)低于鋼板表面的相應(yīng)值。 4.6.4筒體的計算 A．作用于筒體的總載荷Q,由[11] 磨機(jī)運轉(zhuǎn)時，作用于筒體的總載荷Q包括兩部分，一部分是磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分的重力，另一部分是動態(tài)研磨體（包括物料）所產(chǎn)生的力P。 a.磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分的重力 （4-3） 式中: ——磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分的重力，N； ——磨機(jī)筒體的重力，N； ——磨機(jī)磨頭的重力，N； ——磨機(jī)磨尾的重力，N； ——磨機(jī)襯板的重力，N； ——磨機(jī)隔倉板的重力，N； ——磨機(jī)大齒圈的重力，N. (4-4) 代入公式(4-4) 代入公式(4-3) b.動態(tài)研磨體所產(chǎn)生的力P 磨機(jī)內(nèi)研磨體在拋落狀態(tài)運轉(zhuǎn)時,研磨體所產(chǎn)生的力,主要有瀉落部分面積的重力及部分的離心力和拋落部分面積的沖擊力等三部分.一般情況下,動態(tài)研磨體由上述三部分力所產(chǎn)生的合力,只比靜態(tài)研磨體的自重G大2%,即: P=1.02G (4-5) 式中： P—— 動態(tài)研磨體產(chǎn)生的力,N. 代入公式(4-5) P=1.02×51.3××9.8=5.13×N c.粉磨物料的重力 粉磨時研磨體和物料是混合在一起的,這部分物料重量約為研磨體重量的14%。即: =1.14G (4-6) 式中: ——粉磨物料的重力,N. 代入公式(4-6) =1.14×51.3××9.8=5.73×N d.磨機(jī)運轉(zhuǎn)時,作用于筒體上的總載荷Q Q=+1.14P (4-7) 代入公式(4-7) Q=9.63×+1.14×5.13×=1.548×N B.邊緣傳動時大齒圈的圓周力,由[11] (4-8) 式中: ——圓周力,N; N——磨機(jī)需要的功率,kW; n——磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速,r/min; ——大齒圈的節(jié)圓半徑;m. 代入公式(4-8) N C.筒體作用力的分布,由[11] 計算作用在筒體上的彎矩時,筒體上的作用力分布如圖4-1所示。 a. (4-9) 式中: ——單位長度上受力,; ——筒體長度,. 代入公式(4-9) =9.2 b.動態(tài)研磨體所產(chǎn)生的作用力1.14P,也是沿筒體長度均勻分布.由于各倉平均球徑和研磨體裝載量不同,產(chǎn)生的作用力大小也不一樣,所以應(yīng)該分倉計算。 一倉單位長度上受的力為: (4-10) 二倉單位長度上受的力為: (4-11) 式中: 、——分別為一、二倉單位長度上受的力,; 、——分別為一、二倉動態(tài)研磨體的作用力,N; 、——分別為一、二倉的長度,. P=G= （4-12） 代入公式（4-12） 根據(jù)生產(chǎn)實踐，一般干法開流生產(chǎn)磨機(jī)：雙倉磨時，第一倉倉長為全長的30%～40%，第二倉倉長為全長的60%～70%。 代入公式（4-10） = = c.邊緣傳動大齒輪的重力作為集中載荷。磨頭重力和磨尾重力也作為集中載荷，其作用點在磨頭（或磨尾）和筒體接觸面至支座（主軸承）支反力作用點距離的1/3處。 D.筒體彎曲強(qiáng)度,由[11] a.進(jìn)料端主軸承處的支反力 （4-13） 代入公式（4-13） 圖4-1 磨機(jī)筒體作用力的分布 b.出料端主軸承處的支反力 （4-14） 代入公式（3-14） d.磨機(jī)筒體所受的最大彎矩 （4-15） 令 代入公式（4-15） e.磨機(jī)筒體所受的扭矩 （4-16） 將式（4-8）代入（4-16）中得 （4-17） 代入公式（4-17） f.磨機(jī)筒體所受當(dāng)量彎矩M （4-18） 代入公式（4-18） 式中: ——筒體所受當(dāng)量彎矩，； ——筒體所受最大彎矩，； ——筒體所受扭矩，； ——折合系數(shù)，一般取為0.5～0.6。 g.磨機(jī)筒體抗彎斷面模數(shù)W （4-19） 式中: ——筒體抗彎斷面模數(shù)，； ——磨機(jī)筒體的外半徑，； ——磨機(jī)筒體的內(nèi)半徑，。 代入公式（4-19） h.磨機(jī)筒體所受的彎曲應(yīng)力 （4-20） 式中: ——筒體所受的彎曲應(yīng)力，； ——筒體所受的當(dāng)量彎矩，； ——筒體抗彎斷面模數(shù)，； ——筒體斷面消弱系數(shù)，是由人孔和襯板螺栓孔所引起的，一般取C=0.8～0.9。 代入公式（4-20） i.磨機(jī)筒體的許用彎曲應(yīng)力 磨機(jī)筒體是在變載荷作用下長期連續(xù)工作，因此，筒體斷面許用應(yīng)力應(yīng)按筒體材料的疲勞極限來確定。 （4-21）[11] （4-22）[11] 式中: ——許用彎曲應(yīng)力，； ——筒體材料的疲勞極限，； ——筒體材料的屈服極限，； ——筒體材料的抗拉強(qiáng)度極限，； ——安全系數(shù)，。 代入公式（4-22） 代入公式（4-21） j.驗算磨機(jī)筒體的彎曲強(qiáng)度 E．筒體徑向剛度的計算 磨機(jī)筒體是一個大直徑的薄壁圓筒，容易產(chǎn)生徑向變形。徑向變形如果超過一定數(shù)植將會影響磨機(jī)正常運轉(zhuǎn)，必須對筒體徑向變形加以限制。對于圓柱形的客體，一般用來控制，是經(jīng)驗值。在磨機(jī)筒體上，根據(jù)目前的經(jīng)驗一般取=150。 筒體縱向撓度，一般控制在0.3/1000以內(nèi)，而這樣小的撓度反映到具有球面支承的主軸承上，是不足為慮的。 結(jié)　論 轉(zhuǎn)眼畢業(yè)設(shè)計接近尾聲，通過這次設(shè)計實踐，對機(jī)械設(shè)計有了更全面的認(rèn)識。本次畢業(yè)設(shè)計填補(bǔ)了以往課堂上只是公式化的解題，對于實踐的工程設(shè)計計算沒有具體的概念。 在做畢業(yè)設(shè)計期間我不僅復(fù)習(xí)了以往學(xué)過的知識，還進(jìn)一步提高了很多，CAD和Word的基本操作，不但我的自學(xué)能力也得到了進(jìn)一步加強(qiáng) 通過對立式球磨機(jī)的設(shè)計及強(qiáng)度校核使對舉高器的工作原理，結(jié)構(gòu)，特點，工藝處理等進(jìn)一步了解，以前對工藝處理了解很少，現(xiàn)在提高了工藝處理方法的了解，也了解了舉高器的不同結(jié)構(gòu) 查表、計算這些對于還不是很熟練的他們來說很不容易，進(jìn)度慢，返工多是很普遍的現(xiàn)象，反復(fù)的計算、查表使在設(shè)計過程中受益匪淺。 在CAD方面也學(xué)到了更多的畫法，了解了更多國標(biāo)的要求和畫圖時容易出錯的地方，同時也學(xué)會了粗糙度的和公差的查表方法。 在計算和繪圖的過程中才知道其實有很多專業(yè)知識在課堂上學(xué)的不夠扎實。測量時想到繪圖容易，畫圖時想到繪圖容易。這是好高鶩遠(yuǎn)的通病。其實很多時候很多事情，只有自己親自動手做過了才知道他的難與易。 總而言之，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對自己不久未來將要從事的工作進(jìn)行了一次很好的適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉了自己獨立分析問題、解決問題的能力，也培養(yǎng)了我嚴(yán)肅認(rèn)真和實事求是的科學(xué)態(tài)度，這些都超出了完成畢業(yè)設(shè)計本身的意義，也為以后從事的工作鋪墊了基石。 致　謝 大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感謝。 首先，向本設(shè)計的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時間對我們進(jìn)行指導(dǎo)，時刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會書本中的知識，更學(xué)會了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計重點，如何合理安排時間和論文的編寫，同時在畢業(yè)設(shè)計過程中，她和我們在一起共同解決了設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。 其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個設(shè)計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個完整的論文。 另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。 總之，本次的設(shè)計是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計的一個月里，我們合作的非常愉快，教會了大我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計[M]. 第4版. 北京：高等教育出版社，1997 [2] 王明強(qiáng).機(jī)械設(shè)計綜合訓(xùn)練[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2007. 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