φ2700×3600格子板型球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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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(kāi)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(zhuān)業(yè)軟件，可以拓展學(xué)生的知識(shí)面，充實(shí)專(zhuān)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(lèi)及性能 1.3.1 球磨機(jī)的種類(lèi) 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(lèi)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/D￡1.0～1.5（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/D>1.5(圖1.1中b、d)，當(dāng)L/D之值增加至3～7則稱(chēng)為管磨機(jī),管磨機(jī)內(nèi)部分隔為幾個(gè)倉(cāng)，稱(chēng)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=0.25～1.0，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(lèi) 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(lèi)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(lèi) 5、其他分類(lèi) 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(mén)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?lài)嵰陨希@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(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(lèi)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(lèi)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17～23％，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(lèi)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6～l2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(lèi)。 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(jiàn)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(lèi)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 2—4 2—4 3—6 2—3 10—40 2—5 最大值 5 7 10 6 80 7 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/min 2、軸功率的計(jì)算 高速軸 P1=P0=400×0.99×0.99=392.04kw 聯(lián)軸器的效率取η1=0.99，軸承的效率取η2=0.99，傳動(dòng)齒輪副的效率取η3=0.98 3、軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 高速軸 T1=9550P1/n1=9550×392.04/187=20021.29N·m 4、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 392.04 380.36 輸出 400 388.12 376.55 轉(zhuǎn)矩T（N ?m） 輸入 20223.53 168910.1 輸出 20427.81 20021.29 167220.99 轉(zhuǎn)速n（r/min） 187 187 21.72 傳動(dòng)比i 1 8.61 效率η 0.99 0.97 3.2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（GB10095—88）。 （3）材料的選擇，選取擇小齒輪材料為35SiMn調(diào)質(zhì)，硬度為HBS1= 229～286,齒面淬火后硬度HRC=40～45.大齒圈材料ZG310～570，正火后硬度為HBS2=169～217。 （4）選小齒輪齒數(shù)z1=23,大齒輪的齒數(shù)z2=23×8.61=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=23×20=460mm d= Zm=198×20=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=1×460mm=460mm 取B=450mm，B=460mm 3、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)KA 1.25 1.25 動(dòng)載系數(shù)KV 1.35 1.35 齒間載荷配系數(shù)Kα 1.0 1.0 齒向載分配系數(shù)Kβ 1.05 1.05 齒形系數(shù)YFα 2.45 2.05 應(yīng)力修正系數(shù)YSα 1.60 1.96 齒寬系數(shù)Ψad 1.0 0.11 重合度系數(shù) 0.678 0.678 載荷系數(shù)K 1.77 1.77 根據(jù)工作情況取相關(guān)系數(shù)如下 SHmin1=SHmin2=1.0 σHmin1=770MPa σHmin2=350MP ZN1=1.1 ZN2=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σ1和大齒輪的接觸應(yīng)力σ2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(kāi)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dⅠ-Ⅱ。為了使所選的軸的直徑dⅠ-Ⅱ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(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)，選用LX10型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為35500N·m。聯(lián)軸器的孔徑dⅠ-Ⅱ=140mm，故取dⅠ-Ⅱ=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 dⅠ-Ⅱ:最小直徑，滾動(dòng)軸承處軸段。dⅠ-Ⅱ=dmin=140mm； dⅡ-Ⅲ:軸段Ⅱ考慮聯(lián)軸器的定位，按標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸取d2=150mm； dⅢ-Ⅳ:軸段Ⅲ安裝軸承，為便于裝拆應(yīng)取dⅢ-Ⅳ> dⅡ-Ⅲ,且與軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列相符，故取dⅢ-Ⅳ=160mm.取6332型軸承d×D×B=160×340×68； dⅣ-Ⅴ:軸段Ⅳ安裝齒輪，此直徑盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)系列值，故取dⅣ-Ⅴ=180mm； dⅤ-Ⅵ:軸段Ⅴ為軸環(huán)，考慮齒輪定位和固定，取dⅤ-Ⅵ=200mm； dⅥ-Ⅶ:軸段Ⅵ考慮到左面軸承的拆卸，查表取dⅥ-Ⅶ=172mm； dⅦ-Ⅷ:軸段Ⅶ取與軸段dⅢ-Ⅳ同樣的直徑，取dⅦ-Ⅷ=160mm； 2、確定軸的各段長(zhǎng)度 確定軸的各段長(zhǎng)度，第Ⅰ段，查閱聯(lián)軸器參數(shù)取LⅠ=200mm；第Ⅱ段，參照工作要求LⅡ=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Ⅲ段，LⅢ=4+50+4+68+100=226mm；LⅤ+LⅥ=54mm；第Ⅳ段，齒輪齒寬寬度為460mm，為保證齒輪固定可靠，軸段Ⅳ的長(zhǎng)度應(yīng)小于齒輪輪轂寬度4mm，取LⅣ=456mm。第Ⅶ段，根據(jù)軸承寬度B=68mm， LⅦ=68mm。 所以軸的總長(zhǎng)度L=200+276+226+456+54+68=1280mm 3.3.3 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F F= 43524.5N F=43524.5N F= 15841.5N F=15841.5N 彎矩M 總彎矩 扭矩T T=20021290N·mm 3、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α≈0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)表[1]15—1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(lèi)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)dⅠ=80mm選擇b×h×L=36×20×150的鍵。 根據(jù)dⅣ=110mm選據(jù)b×h×L=40×22×300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(xiāo)聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器、彈性柱銷(xiāo)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(xiāo)聯(lián)軸器 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器是柱銷(xiāo)與兩半聯(lián)軸器的凸緣相聯(lián)，柱銷(xiāo)的一端以圓錐面和螺母與半聯(lián)軸器的銷(xiāo)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(xiāo)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(xiāo)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(xiāo)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5—2所示。它的彈性元件類(lèi)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(xiāo)聯(lián)軸器是用若干非金屬材料制成的柱銷(xiāo)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(xiāo)與柱銷(xiāo)孔為間隙配合，柱銷(xiāo)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(xiāo)一般做成鼓形，材料主要用尼龍制成。 彈性柱銷(xiāo)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(chē)并將聯(lián)接拆開(kāi)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(lèi)聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類(lèi)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(lèi)聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)，選擇用LX10型彈性柱銷(xiāo)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(kāi)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(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)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(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專(zhuān)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(jiàn)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(wèn)題幾該如何解決此問(wèn)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)谝院蟮墓ぷ鳌⑸钪刑焯扉_(kāi)心、快樂(lè)。 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，2006.5 [2] 邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)[M] .北京：高等教育出版社，2003.8 [3] 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