小型球磨机设计及关键零部件分析.pdf
《小型球磨机设计及关键零部件分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《小型球磨机设计及关键零部件分析.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、165工 艺 与 装 备小型球磨机设计及关键零部件分析刘二博李永宏杨立权李光喜(平顶山学院 河南省超声技术应用工程研究中心,平顶山 467000)摘要:球磨机主要用于物料的破碎、研磨和加工,它在实现工业生产自动化和推动工业生产进一步发展方面发挥着重要作用。但是传统的球磨机仍存在一些缺点,如工作效率低、整体结构庞大、转速较慢等。基于此,在设计中首先应确定小型球磨机的总体设计方案,并计算球磨机的主要参数。其次,分别对小型球磨机的传动装置和回转装置进行设计选型及相应的校核。最后,使用 ANSYS Workbench 校核分析设备的主要零部件,以求解和优化满足设计要求的方案。关键词:球磨机;ANSYS
2、 Workbench;传动装置;回转装置Small Ball Mill Design and Key Parts AnalysisLIU Erbo,LI Yonghong,YANG Liquan,LI Guangxi(Henan Engineering Research Center of Ultrasonic Technology Application,Pingdingshan University,Pingdingshan 467000)Abstract:The ball mills are mainly used for crushing,grinding,and processing
3、 materials,and play an important role in achieving industrial production automation and promoting further development of industrial production.However,traditional ball mills have some drawbacks,such as low work efficiency,large overall structure,and slow speed.Based on this,the overall design scheme
4、 of the small ball mill should be determined first in the design,and the main parameters of the ball mill should be calculated.Secondly,design,select,and verify the transmission and rotation devices of small ball mills.Finally,use ANSYS Workbench to verify and analyze the main components of the equi
5、pment to solve and optimize solutions that meet design requirements.Keywords:ball mill;ANSYS Workbench;transmission device;rotating device制造和研发高品质、高性能材料一直都是各个领域的共同追求。得力于科学技术和现代工业的高速发展与突破,小型球磨机通过机械力作用将物质分散并研磨成微米和纳米级的颗粒,从而得到高品质的产品1-2。传统的大型球磨机在制备和加工小批量材料方面存在效率低、精度差等问题3-4,而小型球磨机具有体积小、结构紧凑、灵活、精准和可控等特点,能够
6、满足实验室制备小尺寸、小批量材料的需求。小型球磨机在制造过程中存在缺乏标准化和规范化制造标准的问题,导致制作和使用效果较差5-6,因此需要研究其设计、制造和加工工艺,以提高生产效率和产品精度。1整体参数设计本设计的小型球磨机主要包括动力装置、传动机构和回转机构,其中:动力装置由电机提供整个装置运转的机械动力;传动机构由减速器、联轴器、齿轮及附着在筒体上的齿圈组成;回转机构由中空轴和筒体组成7-9。1.1小型球磨机的基本参数经过初步计算,本设计中小型球磨机的基本参数如表 1 所示。1.2电动机的选型球磨机所需功率为 0.810.222wGkPVDnV=(1)式中:V为罐体容积;D为罐体内直径;n
7、为额定工作转速;G1为研磨介质额定装量;k为电动机的储备系数,取 1.1;为电动机至外齿轮的传动总效率,取 0.885 6。代入数据可得,Pw=0.925 kW。电动机所需的工作效率为 wdPP=(2)基金项目:河南省科技攻关计划项目(212102210349)。*通信作者:杨立权。表 1小型球磨机基本参数罐体容积/m3罐体内直径/m罐体长度/m球磨机额定转速/(rmin-1)额定研磨介质装量/N额定研磨物料装量/N0.297 60.680.8245.1106004 280现 代 制 造 技 术 与 装 备1662023 年第 7 期总第 320 期代入数据可得,Pd=1.044 kW。根据计
8、算结果,综合实际需求选取电动机型号为Y90L-4。2传动部分与回转部分设计传动部分主要由减速器、联轴器以及传动齿轮组成。回转部分主要由磨机筒体和中空轴组成,其中筒体是回转部分的主体,中空轴起支撑作用。2.1齿轮结构参数设计标准直齿圆柱齿轮的压力角为 20,精度为 7 级。小齿轮材料为 45 号钢,齿面硬度为 280 HB。大齿圈材料为 ZG310-570,齿面硬度为 280 HB。由于球磨机的工作状况为重载低速,且大齿圈连接在筒体外表面,拟定齿轮模数m=8,小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=141。小齿轮分度圆直径为d1=z1m(3)大齿轮分度圆直径为d2=z2m(4)代入数据可得,d1=
9、160 mm,d2=1 128 mm。中心距为 122dda+=(5)代入数据可得,a=644 mm。齿轮宽度为b=dd1(6)式中:d为齿宽系数,取 1。代入数据可得,b=160 mm。考虑不可避免的安装误差,为了保证设计齿宽,尽量节省材料,一般将小齿轮加宽 5 10 mm10,可取小齿轮齿宽b1=165 mm,大齿轮齿宽b2等于设计齿宽,即b2=b=160 mm。2.2筒体及中空轴设计2.2.1筒体设计筒体是球磨机的主体,是主要的工作部件之一。筒体的外形是薄壁圆筒状,选择 16Mn 钢作为筒体材料,筒体直径为 0.68 m,筒体外径为 0.70 m,筒体重量G0为 2 800 N。满负荷工
10、作时,研磨介质重量G1为 600 N,物料重量G2为 4 280 N,整体重量G为 7 680 N。根据球磨机现实工作情况,绘制回转机构承受的弯矩图、剪力图和扭矩图,如图 1 所示。计算出筒体所受的弯矩和扭矩,并进行相应的校核分析。扭矩图剪力图RALRB弯矩图Xmax图 1回转部分的受力图按照物料均匀分布计算,筒体单位长度上的受力为q=G/L=9 366 N m-1,两端主轴承的支反力RA=RB=G/2=3 840 N,球磨机筒体所受的最大弯矩为 2max18MqL=(7)式中:Mmax为球磨机筒体所受的最大弯矩,Nm;q为筒体单位长度上的受力,Nm-1;L为筒体长度,m。将数据代入式(7)得
11、,Mmax=784.22 N m。磨机筒体所受的扭矩为9550wkpMn=(8)式中:Mk为球磨机筒体所受的最大弯矩,N m;Pw为球磨机功率,kW。将数据代入式(8)得,Mk=196.3 N m。球磨机筒体所受当量弯矩为()22maxkMMM=+(9)式中:M为当量弯矩,N m;为折合系数,取为 0.5。将数据代入式(9)得,M=808.41 N m。球磨机筒体抗弯断面模数为()44eaRRWR=(10)式中:W为筒体抗弯断面模数,m3;Re为磨机筒体的外半径,取 0.35 m;Ra为磨机筒体的内半径,取 0.34 m。将数据代入式(10)得,W=0.029 m3。167工 艺 与 装 备球
12、磨机筒体所受的弯曲应力为 MCW=(11)式中:为筒体所受的弯曲应力,Pa;C为筒体断面削弱系数,取 0.8。将数据代入式(11)得,=34 845.25 N m-1=0.035 MPa。球磨机筒体的许用弯曲应力为 110.27()8sbn+=(12)式中:为许用弯曲应力,Pa;-1为筒体材料的疲劳极限,Pa;-1 为筒体材料的许用疲劳极限,Pa;s为筒体材料的屈服极限,取 330 MPa;b为筒体材料的抗拉强度极限,取 5 000 MPa;n为安全系数,取 8。将数据代入式(12)得,=28.015 MPa。由上述计算结果可知,球磨机筒体的弯曲强度满足要求。在计算球磨机的筒体许用弯曲应力时,
13、安全系数的选择至关重要。因为筒体是整个磨机的主要部件,在使用期间不可更换,必须确保筒体的强度和安全性能够达到设计要求,避免在使用过程中发生意外事故,所以在计算筒体许用弯曲应力时,安全系数不应低于 611。除了安全系数的问题,筒体在使用过程中还受到其他因素影响。例如:沿衬板之间的环向缝隙会导致物料在运动时磨损筒体内壁,使筒体厚度逐渐减薄;磨门角处及螺栓孔处可能会出现应力集中的问题;由于筒体由多个段节组成,应考虑钢板及焊缝的非均质性对强度的削弱。因此,在设计和生产球磨机时,需要全方位考虑筒体的安全性能,并在设计和制造过程中采取有效措施保障筒体的强度和可靠性。2.2.2中空轴设计球磨机的中空轴相当于
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 小型 球磨机 设计 关键 零部件 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。