φ2700×3600格子板型球磨機傳動系統(tǒng)設(shè)計【說明書+CAD】

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It is widely used in building material, chemical industry, etc. The ball mill energy use factor is low, the distribution situation has the enormous relations with the material in grinding. Therefore discovered more approached the grinding machine outer layer, the abrasive action is bigger. When grinding machine actual production, the materials entered the mill to fall directly the inner layer, the process dynamics analysis, the inner layer material had to through the long time to enter the outer layer, reduced the production efficiency greatly. The design that the author of this text finished includes according to some initial data mainly. Combine actual condition and situation draft to some parameters of ball mill, and then according to the parameter drafted. Carry on the comparison of the transmission scheme, confirm the transmission scheme. It then can't calculate every transmission transmission of the packs than and gear wheel tooth count, estimate modulus and the every axle foot-paths of axle of gear wheel more, And check the intensity, rigidity of gear wheel and axle . Key Words：Ball mill，driving system，design 目 錄 1．任務(wù)書………………………………………………………1 2．開題報告……………………………………………………2 3．指導(dǎo)教師評閱表……………………………………………3 4．主審教師評審表……………………………………………4 5．畢業(yè)設(shè)計答辯評審與總成績評定表………………………5 6．畢業(yè)設(shè)計說明書……………………………………………6 7．文獻綜述……………………………………………………33 8．文獻翻譯……………………………………………………42 9．光盤 10．設(shè)計圖紙 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 23 頁 目錄 1 緒論 1 1.1 研究的目的和意義 1 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.3 球磨機的分類及性能 2 1.3.1 球磨機的種類 2 1.3.2 球磨機的優(yōu)缺點 4 1.4本課題的研究內(nèi)容 5 2 總體方案擬定 7 2.1傳動方案擬定 7 2.2選擇小齒輪軸承類型 8 2.3選擇小齒輪軸類型 9 3 傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算 10 3.1計算傳動裝置的傳動參數(shù)和動力參數(shù) 10 3.2傳動件的設(shè)計及計算 11 3.2.1齒輪的設(shè)計 11 3.3齒輪軸的設(shè)計與校核 14 3.3.1 齒輪軸材料的選擇和最小直徑計估算 14 3.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 3.3.3 按扭轉(zhuǎn)和彎曲組合進行強度校核 16 3.4計算軸承壽命 17 3.5 鍵的選用 18 3.6聯(lián)軸器的選用 18 結(jié)論 21 致謝 22 參考文獻 23 1 緒論 1.1 研究的目的和意義 球磨機是利用鋼球作為磨礦介質(zhì)進行磨礦的設(shè)備,其結(jié)構(gòu)簡單，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，易于實現(xiàn)自動化控制。所以球磨機是冶金、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，小型球磨機應(yīng)用于中小型企業(yè)，可其節(jié)約成本，使用和運輸比較方便。從現(xiàn)在中國球磨機產(chǎn)業(yè)發(fā)展形式分析，球磨機規(guī)格存在大型化發(fā)展趨勢。 球磨機在粉磨過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，改進粉碎機械，對于提高產(chǎn)品和質(zhì)量，節(jié)約動力消耗，降低生產(chǎn)成本，對于達到優(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，對磨機進料部分進行改進。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，物料順暢強制進給。合理的選取進料點，使物料直接進入筒體外層。最后通過計算和一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定進料裝置的材質(zhì)，物料填充率，筒體適應(yīng)轉(zhuǎn)速和磨機功率等相關(guān)參數(shù)。從而可以大大改進磨機的工作效率，節(jié)約能源。 如今，球磨機的技術(shù)改進已經(jīng)達到了相當(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。 通過本次設(shè)計，可提高學(xué)生的空間思維和設(shè)計計算能力，在設(shè)計中查閱大量相關(guān)資料和學(xué)習(xí)各種專業(yè)軟件，可以拓展學(xué)生的知識面，充實專業(yè)知識，提高理論應(yīng)用于實際的能力，為以為工作打下一定的基礎(chǔ)。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 碎磨工藝的研究是礦物加工工程技術(shù)中的重點之一。碎磨工藝是利用能量對礦石進行擠壓、沖擊和研磨，使礦石中有用礦物單體解理，利于下階段進行選別的過程。破碎是利用機械能對礦石進行擠壓使其碎裂解理，磨礦是利用沖擊、研磨使礦石碎裂、剝蝕達到解理。根據(jù)破碎理論，采用破碎的方式達到某一粒度所消耗的能量小于采用磨礦的方式達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，這也僅是從能量的消耗上來考慮。工程建設(shè)上要考慮諸多因素，如流程的長短、環(huán)節(jié)的多少、崗位的多少、占地面積的大小、投資、運行成本、對環(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，球磨機是相當(dāng)重要的碎磨設(shè)備。而近20多年來發(fā)展最快的碎磨工藝是半自磨—球磨工藝，近年來根據(jù)其特點，也得到了有選擇的應(yīng)用。 球磨機是利用鋼球作為磨礦介質(zhì)進行磨礦的設(shè)備，也是最普遍、最通用的磨礦設(shè)備，近年來，隨著礦山規(guī)模和半自磨機規(guī)格的增大，球磨機的規(guī)格也增加很快。? 從目前看來，我國冶金礦山所用的碎磨設(shè)備與世界先進水平相比，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 球磨機的分類及性能 1.3.1 球磨機的種類 球磨機主要的工作部分是回轉(zhuǎn)圓筒，一般是兩端支承，一端出料并由電動機經(jīng)過傳動裝置變速后帶動，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。 球磨機具體類型很多，其差別在于所裝載的研磨介質(zhì)、進出料方法、傳動與支承方式的不同。各種型式球磨機，現(xiàn)歸納如下： 1、按所裝研磨介質(zhì)的不同來分: （1）球磨機：筒體內(nèi)裝鋼球或鋼段，這種磨機使用最普通。 （2）棒磨機：簡體內(nèi)裝鋼棒作為粗磨機介質(zhì)，這種磨機產(chǎn)品粒度均勻。 （3）礫磨機：用礫石、卵石、瓷球為研磨介質(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：筒體長度與直徑之比L/D￡1.0～1.5（圖1.1中a、c），一般用于粗磨或一級磨。 （2）長筒形磨機：筒體長度和直徑之比L/D>1.5(圖1.1中b、d)，當(dāng)L/D之值增加至3～7則稱為管磨機,管磨機內(nèi)部分隔為幾個倉，稱為倉式管磨機，這種磨機在水泥廠用的較多。 （3）圓錐形磨機。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。這種磨機出料口是在磨機中心軸孔，其中又分為： 溢流式中心卸料：如圖1.1中a、c，這種磨機在粉磨時，磨內(nèi)料面必須高出卸料口，而使物料溢流而出，工作時料球裝的多，磨內(nèi)結(jié)構(gòu)簡單，而操作不靈活，粉磨過程不宜調(diào)整。 格子式卸料磨機：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,這類磨機在水泥廠最多。 （2）周邊卸料。 這種磨機的卸料是在筒體的周壁，如圖1.1中d，實際上它相當(dāng)于兩臺端部周邊卸料磨機的合體，而使設(shè)備緊湊，材料省，單位動力產(chǎn)量高，為新的一種磨機，多用于有選粉機的圈流系統(tǒng)。 4、按傳動方式分 （1）中心傳動。由卸料端經(jīng)空心軸直接與減速機出軸聯(lián)接，由電動機帶動，傳動軸的中心與簡體中心線一致（圖1.2.a）。 （2）邊緣傳動磨機。這種磨機的傳動裝置是將電動機的動力經(jīng)過減速機后，傳到與磨機筒體中心線相平行的傳動軸上，在經(jīng)過這根軸上的齒輪帶動裝在磨機筒體上的大齒輪，使磨機回轉(zhuǎn)（圖1.2.b）。 （3）摩擦傳動。仍屬于邊緣傳動磨機，它是由安裝在筒體上的輪帶與主動軸上的拖輪相摩擦而傳動(圖1.2.c)。 圖1.2 磨機按傳動裝置分類 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室的試驗?zāi)ィI(yè)生產(chǎn)都用大型連續(xù)式磨。 1.3.2 球磨機的優(yōu)缺點 由于球磨機有許多優(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，可達到300以上，并易于調(diào)整產(chǎn)品的細度。 （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）維護管理簡單易進行。 （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：由于磨機筒體轉(zhuǎn)速和很低(每分鐘15～25轉(zhuǎn))，如用普通電動機驅(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。 1.4本課題的研究內(nèi)容 球磨機是一種應(yīng)用在礦山、冶金、水泥及發(fā)電等行業(yè)的一種設(shè)備。本課題就是對這種設(shè)備的傳動系統(tǒng)進行設(shè)計。 根據(jù)設(shè)計的工藝結(jié)構(gòu)特點，對其參數(shù)進行計算和優(yōu)化。本次課題重點對球磨機齒輪傳動系統(tǒng)進行設(shè)計，具體內(nèi)容如下： 1 確定傳動方案； 2 計算傳動比； 3 齒輪的計算與校核； 4軸的計算與校核； 5軸承的壽命計算； 6 鍵的選擇； 7聯(lián)軸器的選擇。 本次格子型球模機與普通的球磨機有所不同。由于其結(jié)構(gòu)特點，在磨的出料端設(shè)有格子板，可以強制排料，提高了排料的速度。由于格子型球磨機的結(jié)構(gòu)特點，它的空心軸、軸承、滾筒、襯板等都與普通磨機有所區(qū)別。這要求我們在設(shè)計時，需要更熟練掌握磨機的相關(guān)知識，并對其進行改進和優(yōu)化，以達到格子型的要求。然后對其電器控制進行設(shè)計，以達到控制方便的目的。 2 總體方案擬定 2.1傳動方案擬定 傳動裝置是機器的主要部分。實踐表明，機器的工作性能、結(jié)構(gòu)尺寸、運轉(zhuǎn)費用均和所選定的傳動裝置的性質(zhì)、質(zhì)量、設(shè)計布局的合理性有密切的關(guān)系。因此，合理擬定傳動裝置的傳動方案具有重要意義。 合理的傳動方案應(yīng)首先滿足工作機的工作要求，這是擬定傳動方案最基本的要求。滿足這個要求可以有不同的機構(gòu)類型、不同的傳動順、布局以及在保證傳動比相同的前提下，用不同的分傳動比來實現(xiàn)的多種方案，將各種傳動方案加以分析比較，根據(jù)具體情況擇優(yōu)選用。 合理的傳動方案還要求結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、制造成本低、傳動效率高、使用維護方便等。要同時滿足這些要求是困難的，設(shè)計要視具體情況、分清主次，保證重點，并兼顧其他 傳動方案一般用運動簡圖表示。下圖所示為球磨機傳動的三種較普遍方式： 方案一 同步電動機經(jīng)過聯(lián)軸器驅(qū)動小齒輪，經(jīng)固定在球磨機筒體出料端的大齒圈帶動筒體旋轉(zhuǎn)，完成物料的粉磨工作，具有傳動比恒定，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，傳動效率高，在機械維修方面較省力，采用同步電動機還有提高功率因數(shù)的作用，同步電動機直接帶動磨機轉(zhuǎn)動原理圖如2.1所示： 圖2.1同步電動機直接帶動磨機轉(zhuǎn)動原理圖 方案二 皮帶傳動裝置，同步電動機經(jīng)過聯(lián)軸器驅(qū)動皮帶，帶動齒輪，經(jīng)固定在球磨機筒體出料端的大齒圈帶動筒體旋轉(zhuǎn)，完成物料的粉磨工作，一般公用在小型球磨機上傳動，具有傳動平穩(wěn)、過載保護、占地面積較小、振動噪音小等特點，但它的傳動效率較低。皮帶傳動裝置原理圖如2.2所示： 圖2.2皮帶傳動裝置原理圖 方案三 同步電動機經(jīng)過聯(lián)軸器驅(qū)動變速箱，帶動聯(lián)軸器齒輪，經(jīng)固定在球磨機筒體出料端的大齒圈帶動筒體旋轉(zhuǎn)，完成物料的粉磨工作，一般在大、中型磨機上，也有采用異步電動機通過減速機傳動的，優(yōu)點是傳動可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，缺點是機械構(gòu)造較復(fù)雜，制造維修費用較高。減速機傳動裝置原理圖如2.3所示： 圖2.3減速機傳動裝置原理圖 綜上所述，選擇第一種方案結(jié)構(gòu)緊湊維修簡單、生產(chǎn)成本低、傳動比恒定、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳動效率高等優(yōu)點。 2.2選擇小齒輪軸承類型 主軸承的作用是支承磨機整個回轉(zhuǎn)部分。它除了承受磨機本身，磨機體和物料的全部質(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。磨機操作是屬重載低速工作。由于某些生產(chǎn)工藝的特點，有的磨機軸承溫度較高，因此，對軸承結(jié)構(gòu)要求較高。 本次設(shè)計磨機主軸承采用滾動軸承。 球磨機廣泛應(yīng)用于冶金、建材、礦山、電力等行業(yè)，其優(yōu)點是堅固、破碎比大、物料適應(yīng)性強。但球磨機能耗大，能量有效利用率僅有2％，且傳統(tǒng)球磨機維護繁雜，費工費時。傳統(tǒng)球磨機采用滑動軸瓦，摩擦阻力大，摩擦功耗約占球磨機常規(guī)配用電動機功率的17～23％，是傳統(tǒng)球磨機能耗高的重要因素；如果改用滾動軸承代替軸瓦，主軸承的摩擦功耗能降低90％，從而達到節(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)濟的。從機加工方面來看，毛坯鍛造加工難度太，加工過程材料浪費太，輪齒加工不方便；同時熱處理均勻性差。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，球磨機傳動齒輪的使用壽命一般的6～l2個月，傳動軸一般不發(fā)生事故性損壞就無需更換，而我礦的這臺球磨機每次都是整體更換，造成了很大浪費。 方案二 齒輪與軸獨立，成本相對齒輪軸成本降低，另外齒輪可以換向使用。 綜上，選擇方案二，把該球磨機軸齒輪設(shè)計成傳動軸和齒輪兩部分，對降低球磨機配件消耗具有很大意義。 3 傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算 磨機的傳動，可以分為齒輪傳動和無齒輪傳動兩大類。 本次磨機設(shè)計采用邊緣電動機傳動。 邊緣傳動是磨機的傳動中最常用的方式之一，大多數(shù)中大型磨機都采用邊緣傳動，這種傳動形式可以分為三角皮帶邊緣傳動，低速電動機邊緣傳動，高速電動機邊緣傳動（帶減速機），后兩種又有邊緣單傳動和邊緣雙傳動之分。其中三角皮帶邊緣傳動已將逐步淘汰。 高速電動機邊緣傳動是由高速電動機驅(qū)動減速機，再有小齒輪通過安裝在磨機端部上的大齒輪帶動筒體運轉(zhuǎn)。 原動機與工作機之間的中間裝置為傳動裝置。機械傳動裝置的總體設(shè)計主要任務(wù)是分析和擬定傳動方案；確定總傳動比并合理分配傳動比；計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參力參數(shù)。 常用機械傳動的單級傳動比推薦值見表3.1 表3.1 常用機械傳動的單級傳動比推薦值 類型 平帶傳動 V帶傳動 圓柱齒輪傳動 直齒圓錐齒輪傳動 蝸桿傳動 鍵傳動 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計算傳動裝置的傳動參數(shù)和動力參數(shù) 1、軸轉(zhuǎn)速的計算 高速軸 n1=n電=187r/min 2、軸功率的計算 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，傳動齒輪副的效率取η3=0.98 3、軸轉(zhuǎn)矩的計算 高速軸 T1=9550P1/n1=9550×392.04/187=20021.29N·m 4、計算參數(shù) 計算電動機、小齒輪軸、大齒輪軸的動力學(xué)參數(shù)如表3.2所示 表3.2 傳動齒輪副動力學(xué)參數(shù) 電動軸 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 傳動比i 1 8.61 效率η 0.99 0.97 3.2傳動件的設(shè)計及計算 3.2.1齒輪的設(shè)計 1、齒輪設(shè)計方案、精度等級、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)球磨機為一般工作機器，選用8級精度（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、齒輪幾何尺寸的計算 查機械手冊得知，齒輪模數(shù)m=20 （1）計算分度圓直徑 d= Zm=23×20=460mm d= Zm=198×20=3960mm （2）計算中心距： a=( d+ d)/2=(460+1960)/2=2210mm （3）計算齒輪寬度 b=d=1×460mm=460mm 取B=450mm，B=460mm 3、齒輪齒面接觸強度 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度為 （3.2） 式中各參考取值：彈性參數(shù)，節(jié)點區(qū)域系數(shù)，重合度系數(shù)，載荷系數(shù)，轉(zhuǎn)矩，傳動比，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，即齒面接觸疲勞強度符合要求。 4齒輪齒根彎曲強度 由以上數(shù)據(jù)帶入公式 （3.3） 得 小齒輪齒根彎曲疲勞強度 大齒輪齒根彎曲疲勞強度 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 通過對齒輪彎曲疲勞強度計算，齒輪彎曲疲勞強度滿足要求。 3.3齒輪軸的設(shè)計與校核 3.3.1 齒輪軸材料的選擇和最小直徑計估算 根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），按扭轉(zhuǎn)強度法進行最小直徑估算，即d=A0初算軸徑時，若最小直徑段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度的影響，當(dāng)該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5%-7%，兩個鍵槽時，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)，需同時選取聯(lián)軸器型號[1]。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查機械設(shè)計表14-1，取KA=1.3，則： 按照計算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊，選用LX10型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為35500N·m。聯(lián)軸器的孔徑dⅠ-Ⅱ=140mm，故取dⅠ-Ⅱ=140mm，半聯(lián)軸器長度L=252，半聯(lián)軸器與軸配合和轂孔長度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 1、各軸段直徑的確定 dⅠ-Ⅱ:最小直徑，滾動軸承處軸段。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、確定軸的各段長度 確定軸的各段長度，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。 所以軸的總長度L=200+276+226+456+54+68=1280mm 3.3.3 按扭轉(zhuǎn)和彎曲組合進行強度校核 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)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據(jù)機械設(shè)計公式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α≈0.6，軸的計算應(yīng)力 查機械設(shè)計表[1]15—1得，45鋼調(diào)質(zhì)處理后，。因此，故安全。 3.4計算軸承壽命 1、計算當(dāng)量動載荷 綜上所述，查機械設(shè)計手冊得6332軸承基本額定靜載荷C0r=313KN，基本額定動載荷Cr=340KN。因為軸承不受軸向力，計算軸承A、B當(dāng)量載荷為 2、軸承壽命 因為PA=PB，故只需要校核其中一個軸承，軸承在100℃以下工作， 3.5 鍵的選用 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導(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 查機械設(shè)計手冊尺寸如下所示 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)簡單、制造容易、不需維護、成本低等特點，用于聯(lián)接同心度要求很高的兩軸，不適應(yīng)兩軸之間的不對中。適用于轉(zhuǎn)速不高、載荷平穩(wěn)的場合，泵系統(tǒng)中應(yīng)用很少。 2．撓性聯(lián)軸器 撓性聯(lián)軸器分為無彈性元件撓性聯(lián)軸器、金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器和非金屬彈性元件撓性聯(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，前三種屬于非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器，第四種屬于金屬彈性元件撓性聯(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，補償兩軸間的相對位移量較小。 彈性套通常用橡膠制成，柱銷常用35號鋼制造，半聯(lián)軸器一般用HT200制成，有時也采用35鋼或ZG270--500材料。 彈性套柱銷聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、尺寸小、重量輕等優(yōu)點，但彈性套易磨損，壽命較短。適用于沖擊載荷不大，電動機驅(qū)動的中小功率傳動。 (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，實現(xiàn)彈性聯(lián)接，如圖5—2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)簡單、制造容易、工作可靠、不需維護等優(yōu)點。主要適用于減振、緩沖和補償要求不高的中小功率場合。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償兩軸相對位移的性能，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)簡單、制造容易、裝拆方便、不需潤滑、具有較好的耐磨性等，適應(yīng)于軸向竄動量較大、正反轉(zhuǎn)變化較多、及起動頻繁的場合。 聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件。它主要用來把兩軸聯(lián)接在一起，機器運軸時兩軸不能分離；只有在機器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。 根據(jù)傳遞補載荷的大小，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。具體選擇時可考慮以下幾點： 所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對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，選擇用LX10型彈性柱銷聯(lián)軸器。 結(jié)論 此次畢業(yè)設(shè)計是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來工程師重要的一步。從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成設(shè)計。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。 通過這次實踐，我了解了球磨機的用途及工作原理，熟悉了球磨機傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟，鍛煉了工程設(shè)計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設(shè)計能力。此次畢業(yè)設(shè)計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。 畢業(yè)設(shè)計收獲很多，比如學(xué)會了查找相關(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)驗公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。 但是畢業(yè)設(shè)計也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解，等等。這次實踐是對自己大學(xué)四年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人，為中國機械工業(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)計期間，給我們許多意見和建議，引導(dǎo)我們?nèi)绾瓮瓿梢黄厴I(yè)設(shè)計，在我們遇到困難的時候，能夠及時幫我們解決。能引導(dǎo)我們將理論知識運用于實踐中，并給我們講解在實踐中可能遇到的問題幾該如何解決此問題，有助于我們對理論的進一步鞏固與運用。 在這一期間，讓我們體會到團隊精神的重要性，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，祝他們在以后的工作、生活中天天開心、快樂。 最后感謝我們08機電的所有同學(xué)，謝謝他們四年以來對我的關(guān)心和幫助，希望我們08機電的所有同學(xué)在將來的日子里能夠蒸蒸日上，工作順心。同時感謝母校所有老師們這幾年來對我們的栽培和付出，祝每位老師平安。謝謝！ 參考文獻 [1] 濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].第8版.北京：高等教育出版社，2006.5 [2] 邱宣懷.機械設(shè)計[M] .北京：高等教育出版社，2003.8 [3] 吳宗譯，羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].第3版.北京：高等教育出版社，2006.5 [4] 黃建龍，閆存富，球磨機齒輪傳動失效形式分析及改進措施[J].礦山機械，2007.10 [5] 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