JM1500立式攪拌磨機結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要本設(shè)計針對JM1500立式攪拌磨機，旨在實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的礦物研磨作業(yè)。整機設(shè)計注重各部件的協(xié)同工作，以滿足細磨和超細磨的需求。筒體設(shè)計確定內(nèi)徑為1500mm，長度為2830mm，有效容積達5m3，采用Q235B鋼材制造，確保強度與耐用性。其結(jié)構(gòu)為圓柱形，兩端封閉，內(nèi)部裝有研磨介質(zhì)和物料，是研磨作業(yè)的核心部件。螺旋攪拌器由中心軸和螺旋葉片組成，線速度約為3m/s。葉片角度和尺寸經(jīng)優(yōu)化，可在減速器驅(qū)動下實現(xiàn)物料的均勻攪拌和研磨，提升研磨效率。傳動系統(tǒng)采用二級行星齒輪減速器，結(jié)合132-160kW的電機，將電機轉(zhuǎn)速從1440r/min降至攪拌器所需的38.2r/min，確保穩(wěn)定傳動。行星齒輪減速器具高效、緊湊的優(yōu)勢，可承載較大扭矩，保障設(shè)備可靠運行。進料裝置通過螺旋輸送器和控制閥門協(xié)同工作，確保物料穩(wěn)定供應(yīng)。出料裝置結(jié)合篩網(wǎng)分離和螺旋輸送，有效分離研磨后的物料與研磨介質(zhì)，提高排料效率。機架采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，選用Q235B碳素鋼，通過精確計算確定尺寸，保證承載能力和穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)為框架式，由四根立柱和上下橫梁組成，底部配有安裝基座，可用地腳螺栓固定。整機設(shè)計力求結(jié)構(gòu)合理、運行高效、維護便捷，適用于金礦、銀礦、鉬礦等的細磨或再磨作業(yè)。具有細磨能力強、節(jié)能高效、噪音低、振動小等優(yōu)點，可間歇、循環(huán)、連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)品粒度可調(diào)節(jié)，適用于多種礦物加工場景。關(guān)鍵詞：立式攪拌磨機；螺旋攪拌器；研磨效率

AbstractTheJM1500verticalstirredmillisdesignedtoachieveefficientandstablemineralgrindingoperations.Itsoveralldesignfocusesonthecoordinatedoperationofeachcomponenttomeettherequirementsoffineandultra-finegrinding.Themill'scylinderhasaninnerdiameterof1,500mm,alengthof2,830mm,andaneffectivevolumeof5m3.MadeofQ235Bsteel,itensuresstrengthanddurability.Thecylinderiscylindricalwithclosedendsandhousesgrindingmediaandmaterials,servingasthecoregrindingcomponent.Thehelicalagitatorconsistsofacentralshaftandhelicalblades,withalinearvelocityofapproximately3m/s.Thebladeangleandsizebeenhaveoptimizedtoachieveuniformmaterialstirringandgrinding.Drivenbyareducer,itenhancesgrindingefficiency.Thetransmissionsystemfeaturesatwo-stageplanetarygearreducercombinedwitha132–160kWmotor.Thisreducesthemotorspeedfrom1,440r/mintotherequired38.2r/minfortheagitator,ensuringstabletransmission.Planetarygearreducersofferhighefficiency,compactness,theandabilitytohandlelargetorques,ensuringreliableequipmentoperation.Thefeedingdeviceworkswithascrewconveyorandcontrolvalvestoensureastablematerialsupply.Thedischargedevicecombinesscreenseparationandscrewconveyingtoeffectivelyseparategroundmaterialsfromgrindingmediaandimprovedischargeefficiency.TheframeisasteelstructuremadeofQ235Bcarbonsteel.Itsdimensionsarepreciselycalculatedtoensureload-bearingcapacityandstability.Theframe-typestructureconsistsoffourcolumnsandupper/lowercrossbeams,withaninstallationbaseatthebottomforfixingwithanchorbolts.Themachinehasawell-designedstructure,operatesefficiently,andiseasytomaintain.Itissuitableforfinegrindingorregrindingingold,silver,andmolybdenummines.offersItstrongfinegrindingcapabilities,energyefficiency,lownoiseandvibration,andcanoperateintermittently,cyclically,orcontinuously.Theproductparticlesizecanbeadjustedaccordingtovariousmineralprocessingrequirements.KeyWords：Verticalstirredmill；Spiralagitator；Grindingefficiency

目錄摘要 IAbstract II引言 11.緒論 21.1研究背景 21.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3本課題的研究目的及意義 31.4主要研究內(nèi)容 31.5研究方法與技術(shù)路線 32.設(shè)計方案概述 42.1設(shè)計任務(wù)與要求 42.2設(shè)計目標(biāo)與性能指標(biāo) 42.3總體設(shè)計方案 53.筒體設(shè)計 63.1筒體結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計 63.2筒體材料選擇與強度分析 63.3筒體密封與連接設(shè)計 73.4介質(zhì)球加入口設(shè)計 83.5介質(zhì)球設(shè)計計算 84.螺旋攪拌器設(shè)計 94.1螺旋攪拌器結(jié)構(gòu)設(shè)計 94.2螺旋葉片角度與尺寸優(yōu)化 104.3攪拌器的強度與耐磨性分析 115.傳動裝置設(shè)計 125.1傳動系統(tǒng)設(shè)計 125.2電機選型 125.3聯(lián)軸器與軸承設(shè)計 126減速器設(shè)計 136.1行星齒輪減速器國內(nèi)外發(fā)展 136.2行星齒輪減速器的特點 136.3減速器傳動方案的確定 146.4齒輪配齒計算 156.5各行星齒輪幾何尺寸計算 176.6各行星齒輪強度校核 196.6齒輪傳動計算 216.7輸入軸和輸出軸計算 247主軸設(shè)計及強度校核計算 277.1設(shè)計參數(shù) 277.2最小軸徑計算 277.3軸的長度計算 277.4強度校核 277.5軸的臨界轉(zhuǎn)速校核 287.6聯(lián)軸器選型 287.7鍵設(shè)計計算 288.進料與出料裝置設(shè)計 298.1進料裝置設(shè)計 298.2出料裝置設(shè)計 309.機架設(shè)計 329.1機架結(jié)構(gòu)設(shè)計 329.2機架材料選擇與強度校核 329.3機架的安裝與固定設(shè)計 33結(jié)論 351設(shè)計成果總結(jié) 352設(shè)計的不足與改進方向 35參考文獻 37致謝 38

引言在當(dāng)今的礦物加工領(lǐng)域，隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進步和需求的日益增長，對礦物磨碎設(shè)備的要求也在不斷提高。礦物磨碎作為整個加工流程中至關(guān)重要的一步，其效率和質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)工藝的進行以及最終產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)效益。傳統(tǒng)的磨礦設(shè)備在面對細磨和超細磨作業(yè)時，往往存在一定的局限性，例如磨礦效率難以進一步提升、設(shè)備穩(wěn)定性有待加強、能耗較高以及占地面積較大等問題。這些痛點制約著礦物加工行業(yè)向更高效、更精細的方向發(fā)展。在此背景下，立式攪拌磨機作為一種新型高效的磨礦設(shè)備應(yīng)運而生，并逐漸展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢。它以其獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作原理，在細磨和超細磨領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注，為解決傳統(tǒng)磨礦設(shè)備的難題提供了新的思路和方法。JM系列立式攪拌磨機正是基于這種行業(yè)需求和技術(shù)發(fā)展趨勢而設(shè)計研發(fā)的。該設(shè)備致力于在滿足細磨和超細磨工藝要求的同時，實現(xiàn)高效穩(wěn)定的磨礦操作，為礦物加工企業(yè)帶來更優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)體驗和經(jīng)濟效益。它的出現(xiàn)，標(biāo)志著礦物磨碎技術(shù)在精細化、高效化和節(jié)能化道路上邁出了重要的一步，有望推動整個行業(yè)向更高水平邁進。

1.緒論1.1研究背景隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，礦物加工領(lǐng)域?qū)Τ毞勰ピO(shè)備的需求日益增加。傳統(tǒng)的臥式球磨機雖然應(yīng)用廣泛，但在細磨和超細磨作業(yè)中存在能耗高、效率低、占地面積大等問題。在這種背景下，立式攪拌磨機作為一種新型高效超細磨礦設(shè)備應(yīng)運而生，因其優(yōu)越的性能和廣泛的應(yīng)用前景，成為研究和開發(fā)的重點。JM系列立式攪拌磨機是長沙礦冶研究院獨立開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效超細磨礦設(shè)備。它采用獨特的立式結(jié)構(gòu)，通過螺旋攪拌器的旋轉(zhuǎn)帶動磨礦介質(zhì)和物料在筒體內(nèi)進行多維循環(huán)運動和自轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)物料的高效研磨。與傳統(tǒng)臥式球磨機相比，該設(shè)備具有顯著的節(jié)能效果，能耗可降低50%以上，磨礦效率是臥式球磨機的10倍以上。此外，它還具備細磨能力強、產(chǎn)品粒度可調(diào)節(jié)、噪音低、振動小等優(yōu)點。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，立式攪拌磨機廣泛應(yīng)用于金礦、銀礦、鉬礦、鉛鋅礦、錳礦、鐵礦和鎳礦等選廠的細磨或再磨作業(yè)中。它可以將物料粉磨至1μm或更細，適用于二段磨礦、硫化礦的細磨和尾礦的利用，能夠經(jīng)濟地將礦石磨至-400目大于90%-95%。這種設(shè)備不僅提高了礦產(chǎn)資源的利用率，還降低了生產(chǎn)成本，對推動礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。然而，盡管立式攪拌磨機已經(jīng)取得了一定的成果，但我國對于攪拌磨機的研究還不夠充分，缺乏一定的設(shè)計經(jīng)驗。攪拌器作為磨機最為核心的能量輸入元件，其結(jié)構(gòu)參數(shù)對磨機的性能和壽命有著重要影響。目前，對于某些可能影響磨礦效果和攪拌器磨損的參數(shù)研究不足，導(dǎo)致立式攪拌磨機在生產(chǎn)過程中存在磨礦效率低、攪拌器壽命短等問題。因此，對立式攪拌磨機的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行深入研究，優(yōu)化其關(guān)鍵工藝和結(jié)構(gòu)參數(shù)，以提高生產(chǎn)效率、減少能量損失、降低攪拌器磨損、延長其使用壽命，對于提升我國礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)技術(shù)具有非常重要的意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外立式攪拌磨機的發(fā)展起步較早，早在20世紀40年代便開始了相關(guān)研制工作。到了60年代，攪拌磨技術(shù)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了多種類型的立式攪拌磨機。例如，1979年，美國MPSI公司從日本引進專利塔式磨機技術(shù)，生產(chǎn)出立式攪拌磨機，用于鉛鋅礦和金礦的磨礦作業(yè)。此后，英美鉑金公司在南非投產(chǎn)的M3000磨機，通過使用立式攪拌磨機，顯著提高了金屬回收率。此外，澳大利亞和塔斯馬尼亞等地的礦山也廣泛應(yīng)用立式攪拌磨機，通過優(yōu)化磨礦工藝，提高了精礦品位和回收率。近年來，國外立式攪拌磨機的發(fā)展更加注重節(jié)能與高效。一方面，通過優(yōu)化磨機結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，進一步提高了研磨效率；另一方面，引入先進的驅(qū)動技術(shù)和自動化控制系統(tǒng)，降低了能耗和運行成本。此外，國外企業(yè)在立式攪拌磨機的環(huán)保性能和能源利用率方面也不斷引入新技術(shù)和新工藝，以滿足日益嚴格的環(huán)保要求。國內(nèi)立式攪拌磨機的發(fā)展相對較晚，但近年來取得了顯著進步。例如，河南省滎陽市微粉設(shè)備廠成功研發(fā)了SBM系列立式攪拌球磨機，該設(shè)備采用螺旋裝置和高耐磨聚氨酯襯里，具有無污染、操作性能良好、粒度分布范圍窄、出料方便等優(yōu)點，其研磨效率是傳統(tǒng)磨機的1020倍。此外，國內(nèi)一些企業(yè)還通過引進國外先進技術(shù)，并結(jié)合自身研發(fā)，開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的立式攪拌磨機。國內(nèi)高校和科研機構(gòu)也積極參與立式攪拌磨機的研究工作。例如，重慶大學(xué)、吉林大學(xué)等高校通過理論分析和有限元模擬等手段，對立式攪拌磨機的關(guān)鍵部件進行優(yōu)化設(shè)計，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。這些研究為國內(nèi)立式攪拌磨機的進一步發(fā)展提供了理論支持和技術(shù)保障。1.3本課題的研究目的及意義本課題的研究目的在于優(yōu)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)，提升其磨礦效率和使用壽命。通過深入研究攪拌器的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、介質(zhì)填充率等關(guān)鍵參數(shù)，能夠有效減少能量損失和攪拌器磨損。并且可以改進磨機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如筒體襯板和分級設(shè)備，進一步提高其生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在課題研究過程中，學(xué)生需要廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻資料，深入了解立式攪拌磨機的前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢，可以拓寬學(xué)生的視野、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和信息檢索的能力。在設(shè)計過程中，學(xué)生需要面對各種技術(shù)難題，如如何優(yōu)化攪拌器結(jié)構(gòu)以提高研磨效率、如何選擇合適的材料以增強設(shè)備的耐磨性等。解決這些問題的過程鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨立思考能力，學(xué)會從不同角度分析問題，并提出有效的解決方案。同時，學(xué)生還需要通過繪制設(shè)計圖紙、撰寫說明書等方式，清晰地表達自己的設(shè)計思路和研究成果，提高了學(xué)生的邏輯思維和語言表達能力。1.4主要研究內(nèi)容（1）根據(jù)給定工作參數(shù)，確定立式攪拌磨機的工作原理及總體方案，完成本體結(jié)構(gòu)、傳動裝置的設(shè)計；（2）完成齒輪、軸承、鍵等標(biāo)準件的設(shè)計及選用，對關(guān)鍵零部件進行力學(xué)分析，完成強度和剛度校核。1.5研究方法與技術(shù)路線（1）通過上網(wǎng)、去圖書館查資料，了解相關(guān)知識，工作原理，相關(guān)的計算過程。（2）根據(jù)國家有關(guān)設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.設(shè)計方案概述2.1設(shè)計任務(wù)與要求1、設(shè)計內(nèi)容：（1）根據(jù)給定工作參數(shù)，確定工作原理及總體方案；（2）完成本體結(jié)構(gòu)、傳動裝置的設(shè)計；（3）完成齒輪、軸承、鍵等標(biāo)準件的設(shè)計及選用；（4）對關(guān)鍵零部件進行力學(xué)分析，完成強度和剛度校核；2、設(shè)計要求：(1)編制設(shè)計計算說明書一份（40頁左右）；(2)利用Solidworks建立設(shè)備三維模型；(3)繪制裝配圖一張（A0）、部件圖一張（A0）；零件圖四張。(4)完成規(guī)定數(shù)量的外文翻譯一篇。主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))電機功率/kW：132-160容積/m3：5筒體內(nèi)徑/mm：1500處理能力t/h：200研磨球直徑/mm：15攪拌器線速度(r/min)：~32.2設(shè)計目標(biāo)與性能指標(biāo)本項目致力于開發(fā)一款高性能的JM1500立式攪拌磨機，旨在滿足金礦、銀礦等多種礦物的細磨和超細磨需求。設(shè)計遵循高效、穩(wěn)定、低能耗的原則，通過優(yōu)化各部件結(jié)構(gòu)與參數(shù)，確保設(shè)備在高負載和長時間運行條件下，依然能穩(wěn)定運行并保持高效的物料研磨能力。同時，通過精細化設(shè)計降低維護成本，提升設(shè)備整體的經(jīng)濟性和可靠性，以適應(yīng)現(xiàn)代礦物加工行業(yè)對設(shè)備性能的嚴格要求。磨機的設(shè)計性能指標(biāo)如下：處理能力達到200t/h，確保高效處理大量礦物原料。電機功率在132-160kW范圍內(nèi)，匹配負載需求，保障運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。筒體尺寸為內(nèi)徑1500mm、容積5m3，提供充足研磨空間，確保結(jié)構(gòu)強度。使用15mm直徑的研磨球，匹配礦物特性和研磨要求，實現(xiàn)高效研磨效果。攪拌器線速度控制在約3m/s，優(yōu)化能耗與研磨效率，降低設(shè)備磨損。優(yōu)化傳動系統(tǒng)，提升傳動效率，減少能量損失，提高磨機能效。注重運行穩(wěn)定性，通過精確設(shè)計與校核，增強設(shè)備平衡性和穩(wěn)定性，減少振動與噪音，延長使用壽命。2.3總體設(shè)計方案總體布局：采用立式結(jié)構(gòu)，筒體垂直安裝，攪拌器位于筒體內(nèi)部，通過減速器和電機驅(qū)動實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動。進料口設(shè)置在筒體上部，出料口設(shè)置在筒體下部，物料在重力作用下實現(xiàn)流動和研磨。本體結(jié)構(gòu)設(shè)計：筒體采用Q235B碳素鋼板卷制焊接而成，內(nèi)部襯有耐磨襯板，以提高耐磨性和使用壽命。筒體兩端采用法蘭連接，便于安裝和維護。傳動系統(tǒng)設(shè)計：由電機、彈性聯(lián)軸器、二級行星齒輪減速器和螺旋攪拌器組成。電機通過聯(lián)軸器將動力傳遞給減速器，減速器再將扭矩傳遞給攪拌器，實現(xiàn)速度降低和扭矩增大的轉(zhuǎn)換，滿足研磨過程的轉(zhuǎn)速和扭矩要求。關(guān)鍵零部件設(shè)計與選型：根據(jù)磨機的功率、轉(zhuǎn)速、扭矩等參數(shù)，設(shè)計并校核攪拌器、軸、齒輪、軸承、鍵等關(guān)鍵零部件的強度和剛度，選用合適的材料和尺寸，確保各部件能夠承受工作載荷并穩(wěn)定運行?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計：配備智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對磨機運行參數(shù)的實時監(jiān)測和控制，如電機功率、轉(zhuǎn)速、溫度等，確保設(shè)備的安全運行和高效生產(chǎn)。同時，具備故障診斷和報警功能，便于及時發(fā)現(xiàn)和處理異常情況。潤滑與密封系統(tǒng)：采用齒輪油潤滑系統(tǒng)，對減速器和軸承等關(guān)鍵部位進行充分潤滑，減少磨損和發(fā)熱。使用高效的密封裝置，防止物料泄漏和外界雜質(zhì)進入，保證設(shè)備內(nèi)部清潔和潤滑效果。

3.筒體設(shè)計3.1筒體結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計1筒體結(jié)構(gòu)筒體為圓柱形，兩端有端蓋，內(nèi)部裝有磨礦介質(zhì)（介質(zhì)球）和物料。筒體頂部設(shè)有介質(zhì)球加入口，底部設(shè)有進料口，側(cè)面設(shè)有出流口。筒體內(nèi)部設(shè)有溢流堰，用于控制物料的流動和出料粒度。2尺寸計算圓柱體體積公式：V=π其中，V為體積，r為半徑，h為高度（長度）。根據(jù)設(shè)計要求，內(nèi)徑為1500mm，即半徑r=750mm=0.75m計算筒體長度：h=因此，筒體長度約為2.83米,材質(zhì)選用耐磨合金鋼（厚度≥25mm）。3溢流堰設(shè)計溢流堰的高度和位置直接影響出料粒度。根據(jù)圖片標(biāo)注，溢流堰設(shè)計在筒體頂部，用于控制物料的流動和出料粒度。溢流堰高度：h其中，dmax確定最大出料粒度：假設(shè)最大出料粒度為dmax計算溢流堰高度：h3.2筒體材料選擇與強度分析1筒體材料選擇與強度分析筒體材料需要滿足以下要求：耐磨性：抵抗磨礦介質(zhì)和物料的磨損。強度：承受內(nèi)部壓力和機械應(yīng)力。耐腐蝕性：抵抗化學(xué)腐蝕。常用材料：合金鋼：如65Mn、60Si2Mn。不銹鋼：如304、316。耐磨襯板：如聚氨酯、氧化鋁陶瓷。選擇：根據(jù)設(shè)計要求，選用65Mn合金鋼作為筒體材料，內(nèi)襯采用聚氨酯襯板。2強度分析筒體在運行過程中主要承受以下應(yīng)力：內(nèi)壓：磨礦介質(zhì)和物料對筒體的內(nèi)壓。機械應(yīng)力：攪拌器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力和振動。圓柱殼體的應(yīng)力公式：σ=其中，σ為應(yīng)力，p為內(nèi)壓，r為半徑，t為壁厚。假設(shè)筒體承受的最大內(nèi)壓為p=0.5MPa半徑：r=0.75m允許應(yīng)力：65Mn合金鋼的屈服強度為σs=1200MPa，安全系數(shù)取n=3壁厚：t=為了安全起見，實際壁厚取t=10mm3.3筒體密封與連接設(shè)計1筒體密封與連接設(shè)計密封材料：選用耐油、耐磨的NBR（丁腈橡膠）。密封結(jié)構(gòu)：采用雙層O型密封圈，確保密封效果。筒體與端蓋之間的連接通常采用法蘭連接或焊接。法蘭標(biāo)準：參照GB/T9119-2010。螺栓數(shù)量與尺寸：根據(jù)密封壓力和法蘭尺寸計算。螺栓預(yù)緊力：F=其中，F(xiàn)為單個螺栓預(yù)緊力，p為內(nèi)壓，A為密封面積，n為螺栓數(shù)量，?為螺栓效率。密封面積：A=π螺栓數(shù)量：假設(shè)法蘭上有16個螺栓。螺栓效率：?=0.9。計算單個螺栓預(yù)緊力：F=選擇螺栓規(guī)格：根據(jù)預(yù)緊力選擇M24螺栓，滿足強度要求。3.4介質(zhì)球加入口設(shè)計筒體頂部設(shè)有介質(zhì)球加入口，用于添加磨礦介質(zhì)。加入口位置：頂部中心位置，便于操作。密封材料：采用耐油橡膠密封墊。3.5介質(zhì)球設(shè)計計算1.材料選擇材質(zhì)：高鉻鑄鐵（Cr含量≥15%，硬度HRC≥60）優(yōu)點：高耐磨性、抗沖擊性強，適用于礦石破碎等高磨損環(huán)境。表面處理：淬火+回火，表面硬度達到HRC62-65，芯部保持韌性（HB280-320）。2.尺寸與分布直徑：15mm（公差±0.5mm）形狀：嚴格球形，圓度誤差≤0.1mm，減少局部應(yīng)力集中。3.填充率與數(shù)量計算有效容積：5m3（筒體容積）填充率：30%（體積占比，經(jīng)驗值平衡效率與能耗）介質(zhì)球總體積：V單個介質(zhì)球體積：V理論數(shù)量：N實際數(shù)量（考慮填充率和實際排列，取填充率85%）：N最終取值：約103萬顆

4.螺旋攪拌器設(shè)計4.1螺旋攪拌器結(jié)構(gòu)設(shè)計1設(shè)計目標(biāo)攪拌效率：確保物料和研磨介質(zhì)在筒體內(nèi)充分混合和研磨。穩(wěn)定性：攪拌器在運行過程中保持穩(wěn)定，減少振動。耐磨性：攪拌器材料需具備良好的耐磨性，延長使用壽命。適應(yīng)性：攪拌器設(shè)計需適應(yīng)筒體尺寸和處理能力。2設(shè)計參數(shù)筒體容積：5m3筒體內(nèi)徑：1500mm處理能力：200t/h研磨球直徑：15mm攪拌器線速度：約3m/s（線速度換算為轉(zhuǎn)速）3螺旋攪拌器結(jié)構(gòu)設(shè)計螺旋攪拌器由中心軸和螺旋葉片組成，螺旋葉片呈一定角度布置在中心軸上，以產(chǎn)生足夠的攪拌力。4螺旋葉片設(shè)計葉片數(shù)量：通常為2-4片，根據(jù)處理能力和攪拌效果確定。葉片角度：一般為15°-30°，具體角度需通過計算和實驗優(yōu)化。葉片寬度：根據(jù)筒體直徑和處理能力確定。5轉(zhuǎn)速計算根據(jù)攪拌器線速度和筒體直徑計算攪拌器的轉(zhuǎn)速。線速度與轉(zhuǎn)速關(guān)系：v=ωr其中，v為線速度，ω為角速度（rad/s），r為半徑。轉(zhuǎn)速換算：n=其中，n為轉(zhuǎn)速（r/min）。線速度：v=3m半徑：筒體內(nèi)徑為1500mm，半徑r=0.75m角速度：ω=轉(zhuǎn)速：n=因此，攪拌器轉(zhuǎn)速約為38.2r/min。6材料選擇與強度校核材料選擇：選用高強度耐磨材料，如65Mn合金鋼。強度校核：確保攪拌器在運行過程中不會因機械應(yīng)力而損壞。計算公式：扭矩計算：T=其中，T為扭矩（N·m），P為功率（kW），ω為角速度（rad/s）。計算步驟：確定功率：取中間值P=146kW確定角速度：ω=4rad計算扭矩：T=校核攪拌器軸的強度：根據(jù)扭矩和軸的尺寸，確保軸的抗扭強度滿足要求。7安裝與固定中心軸：與筒體同軸安裝，確保運行平穩(wěn)。連接方式：采用法蘭連接或焊接，確保連接強度。8密封與潤滑密封設(shè)計：采用機械密封，防止物料泄漏。潤滑設(shè)計：采用油脂潤滑，減少摩擦和磨損。4.2螺旋葉片角度與尺寸優(yōu)化1螺旋葉片角度優(yōu)化角度影響分析：螺旋葉片的角度直接影響物料的提升和研磨效果。角度過大，物料提升過高，可能導(dǎo)致物料在攪拌過程中飛濺和能量浪費；角度過小，物料提升不足，影響研磨效率。根據(jù)圖中的結(jié)構(gòu)示意圖，角度設(shè)計需確保物料能夠沿葉片順利上升，同時在重力作用下逐步下降，形成良好的循環(huán)流動。優(yōu)化設(shè)計：通過模擬和實驗，確定螺旋葉片的最佳角度為20°。此角度在保證物料充分混合的同時，能有效提升物料，增強研磨效果，且能耗較低。2螺旋葉片尺寸優(yōu)化葉片長度：葉片長度應(yīng)與筒體長度相匹配，確保物料在整個筒體內(nèi)均勻分布和研磨。筒體長度為2.83m，葉片長度設(shè)計為2.5m，這樣既能保證攪拌器在旋轉(zhuǎn)時不會與筒體端部發(fā)生碰撞，又能覆蓋大部分筒體長度，實現(xiàn)高效攪拌。葉片寬度：葉片寬度應(yīng)根據(jù)筒體直徑和處理能力確定。筒體直徑為1500mm，葉片寬度設(shè)計為300mm，這樣可以保證攪拌器在旋轉(zhuǎn)時有良好的流動特性和攪拌效果，同時避免葉片過寬導(dǎo)致的不必要的能量損耗和物料剪切力過大等問題。4.3攪拌器的強度與耐磨性分析1強度分析材料選擇：攪拌器選用65Mn合金鋼，其屈服強度≥1200MPa，抗拉強度≥1400MPa，具有良好的彈性和韌性，能夠承受高扭矩和沖擊載荷。結(jié)構(gòu)設(shè)計：攪拌器中心軸設(shè)計為圓柱形，直徑為240mm，壁厚為15mm，采用無縫鋼管制造，確保軸的抗扭強度和剛度。螺旋葉片與中心軸通過高強度螺栓連接，并在連接處進行焊接加固，保證連接強度。強度校核：扭矩計算：根據(jù)公式T=P×103ω，確定功率P=146kW軸的強度校核：根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度公式τ=16Tπd3，計算得出最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力2耐磨性分析材料耐磨性：65Mn合金鋼具有高硬度和良好的耐磨性，經(jīng)過熱處理后，表面硬度可達HRC50-55，能夠有效抵抗物料研磨過程中的磨損。表面處理：螺旋葉片表面進行淬火處理，進一步提高表面硬度和耐磨性。同時，在葉片表面添加耐磨涂層，增強其抗磨損能力。耐磨壽命評估：在正常工作條件下，預(yù)計攪拌器的使用壽命可達8000小時以上，滿足長時間運行需求。

5.傳動裝置設(shè)計5.1傳動系統(tǒng)設(shè)計傳動系統(tǒng)的主要任務(wù)是將電機的動力傳遞給螺旋攪拌器，同時降低轉(zhuǎn)速并增大扭矩，以滿足磨機的運行要求。1傳動比計算根據(jù)攪拌器的轉(zhuǎn)速和電機的轉(zhuǎn)速，計算所需的傳動比。電機轉(zhuǎn)速：假設(shè)電機轉(zhuǎn)速為1440r/min（常見三相異步電機轉(zhuǎn)速）。攪拌器轉(zhuǎn)速：根據(jù)設(shè)計要求，攪拌器轉(zhuǎn)速為38.2r/min。傳動比計算：i=5.2電機選型磨機所需功率：132-160kW。減速器效率：行星齒輪減速器效率較高，通常在0.95以上。電機功率計算：P選擇電機功率：160kW。5.3聯(lián)軸器與軸承設(shè)計聯(lián)軸器用于連接電機和減速器，以及減速器和攪拌器，確保動力的平穩(wěn)傳遞。軸承用于支撐軸并承受載荷，確保運行的穩(wěn)定性。1聯(lián)軸器設(shè)計類型選擇：彈性聯(lián)軸器，如梅花彈性聯(lián)軸器，具有良好的補償能力和緩沖性能。型號選擇：根據(jù)扭矩和轉(zhuǎn)速，選擇合適的梅花彈性聯(lián)軸器型號，如LM型。2軸承設(shè)計類型選擇：深溝球軸承或圓柱滾子軸承，根據(jù)載荷類型和大小選擇。型號選擇：根據(jù)軸的尺寸和載荷，選擇合適的軸承型號，如6200系列或NU系列。

6減速器設(shè)計6.1行星齒輪減速器國內(nèi)外發(fā)展國內(nèi)減速器發(fā)展情況：中國行星齒輪傳動技術(shù)是在上個世紀50年代開始應(yīng)用和發(fā)展的，但是直到改革開放后很長一段時間里，因為當(dāng)時國內(nèi)工作水平的限制和約束，我國行星齒輪減速器的可靠性和優(yōu)良性仍然處在一個低水平，這便導(dǎo)致我國行星齒輪減速器大多數(shù)都要依賴進口。改革開放以后，伴隨著我國對國外先進行星齒輪傳動技術(shù)的引進和吸收，并且在國內(nèi)加大對行星齒輪減速器的研究投入，從而使我國行星齒輪傳動技術(shù)有快速的創(chuàng)新和發(fā)展。在理論研究基礎(chǔ)上，通過企業(yè)合作和國內(nèi)高校、研究所的研究，在行星傳動負載均衡技，實現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)、結(jié)構(gòu)強度分析、運動學(xué)和動力學(xué)的分析和制備技術(shù)上有重大突破，使中國已全面掌握設(shè)計、制造技術(shù)和行星傳動一批實力雄厚的研究機構(gòu)與制造業(yè)的形成。隨著西安重型機械研究院生產(chǎn)的第一代通用行星齒輪減速器系列及其標(biāo)準化工作的啟動，我國自主研發(fā)的齒輪正在超越國際水平。在生產(chǎn)過程中極大地提高了制造水平，并且還可以保證產(chǎn)品硬件質(zhì)量。減速器國外發(fā)展概況：國外齒輪傳動技術(shù)率先在國外的材料和制造技術(shù)方面發(fā)展起來的。十九世紀以來，隨著人們需求不斷增加，機械工業(yè)得到快速發(fā)展，從而推動行星齒輪傳動快速發(fā)展。1920年第一個行星齒輪減速器（汽車差動減速器）在德國產(chǎn)生。1938年研究創(chuàng)新出汽車行星齒輪傳動裝置，在很大程度上提高了傳動的平穩(wěn)性和效率。第二次世界大戰(zhàn)后，高速大功率船舶、渦輪發(fā)電機、通平壓縮機、航空引擎和工程機械的發(fā)展，對行星齒輪傳動的要求更加嚴格，因此具有更加優(yōu)良性能的齒輪傳動裝置應(yīng)運而生。在現(xiàn)實生活中由于齒輪傳動可以用來傳遞空間中的力和方向，因此齒輪傳動的應(yīng)用極其廣泛，并且齒輪傳動在機械傳動中有著特別重要的地位。它與其它形式的機械傳動相比，齒輪傳動擁有著無法替代的優(yōu)點，例如：有著平穩(wěn)可靠的傳動性能，較高的傳動效率，傳動功率可以調(diào)節(jié)的范圍大、調(diào)速范圍寬、結(jié)構(gòu)緊湊、較長的使用壽命等，因此齒輪傳動應(yīng)用于各種行業(yè)之中。6.2行星齒輪減速器的特點目前行星齒輪傳動技術(shù)是比較優(yōu)良的傳動裝置之一，各種傳動裝置都被行星齒輪傳動給代替。這主要表現(xiàn)在如下方面：高精度、大傳遞功率和扭矩，比傳統(tǒng)齒輪有較大的規(guī)格等特征。現(xiàn)代行星齒輪減速器一直向多品種、標(biāo)準化方向快速發(fā)展和向高速大功率及低速大轉(zhuǎn)矩的方向發(fā)展。行星齒輪減速器在冶金行業(yè)、采礦行業(yè)、汽車行業(yè)、機床切削、機器人、坦克等機器和高科技領(lǐng)域被廣泛使用。（1）行星齒輪傳動的優(yōu)點如下：1）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕行星齒輪傳動的傳動特性是內(nèi)齒輪副傳動。那可以充分利用內(nèi)齒圈的裝載能力和內(nèi)部調(diào)整空間，從而有了結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕等優(yōu)秀的性能。通常的齒輪運動的體積和重量是行星傳動的2～6倍。2）擁有較大傳動比行星傳動有行星傳動、游線針輪行星傳動等，具有傳動比大的性能。在動力傳動時，最大的傳輸可以達到數(shù)萬到數(shù)十萬。在電力傳輸中，最大傳輸可以達到幾十到數(shù)百。差動行星齒輪可以實現(xiàn)運動的合成和運動的分解。一般情況下，適當(dāng)選擇各種類型的行星變速器，可以實現(xiàn)各種變速運動的復(fù)雜運動。3）高效率低消耗行星齒輪傳動可以由多個行星齒輪均勻分布在太陽輪旁，外圈之間有平衡中心和行星軸承的慣性力。這種對稱結(jié)構(gòu)的使用有助于提高傳動系統(tǒng)的效率。合理選擇傳動方式和設(shè)計，行星傳動效率可以達到0.97~0.99。4）具有傳動平穩(wěn)的性能通過使用幾個相同行星齒輪（它們在中心輪周圍均勻分布），使齒輪嚙合時齒輪咬合齒數(shù)的增加，這樣便可以增加行星齒輪傳動的平穩(wěn)性和抗沖擊、振動的能力。（2）行星齒輪傳動的缺點行星齒輪傳動對材料質(zhì)量的要求非常高，并且它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在制造和安裝上具有很大的困難。但是隨著對行星齒輪傳動技術(shù)的深入研究和對國外行星齒輪傳動技術(shù)的引進吸收，傳動結(jié)構(gòu)和裝卸方式不斷地改善，現(xiàn)在，制造和安裝問題已經(jīng)不能阻擋行星齒輪廣泛的應(yīng)用。6.3減速器傳動方案的確定1減速器方案的選擇行星齒輪減速器與普通齒輪減速器相比，具有許多突出的優(yōu)點，已成為世界各國機械傳動發(fā)展的重點。行星齒輪減速器的主要特點如下：體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞功率大、承載能力高；傳動效率高，工作可靠。行星齒輪傳動由于采用了對稱的分流傳動結(jié)構(gòu)，使作用中心輪和行星架等主要軸承上的作用力互相平衡，有利于提高傳動效率；傳動比大。適當(dāng)選擇傳動類型和齒輪數(shù)，便可利用少數(shù)幾個齒輪而獲得很大的傳動比；運動平穩(wěn)、抗沖擊和振動能力強。由于采用了數(shù)個結(jié)構(gòu)相同的行星齒輪，均勻地分布于中心輪的周圍，從而可以使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡。因此，綜合考慮四種減速器的各特點和適用范圍，本次設(shè)計選用減速器為行星齒輪減速器。2行星減速器傳動方案的選定行星減速器的傳動形式有很多種，以下對最為典型的三種傳動形式作簡要說明：高速馬達和定軸行星混合式行走減速機構(gòu)低速大轉(zhuǎn)矩馬達和一級定軸齒輪減速機構(gòu)斜盤式軸向柱塞馬達和雙行星排減速機構(gòu)經(jīng)過對比，選擇斜盤式軸向柱塞馬達和雙行星排減速機構(gòu)。雙行星排具有較大的傳動比，省去了定軸齒輪傳動，結(jié)構(gòu)緊湊，適合于專業(yè)化批量生產(chǎn)。3減速器傳動比的分配由于單級齒輪減速器的傳動比最大不超過10，當(dāng)總傳動比要求超過此值時，應(yīng)采用二級或多級減速器。此時就應(yīng)考慮各級傳動比的合理分配問題，否則將影響到減速器外形尺寸的大小、承載能力能否充分發(fā)揮等。根據(jù)使用要求的不同，可按下列原則分配傳動比：使各級傳動的承載能力接近于相等；使減速器的外廓尺寸和質(zhì)量最小；使傳動具有最小的轉(zhuǎn)動慣量；使各級傳動中大齒輪的浸油深度大致相等?？倐鲃颖葹椋篿=分配為一級傳動比i1=6，二級傳動比i24傳動比公式推導(dǎo)對于所選傳動方案的傳動公式推導(dǎo)如下：運動學(xué)方程為：&式中：ωs為太陽輪轉(zhuǎn)速；ωp為行星輪轉(zhuǎn)速；ωr為內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速；ωc為行星架轉(zhuǎn)速；Zs連接方程為：ω將連接方程代入運動方程，解得傳動比i為：i=6.4齒輪配齒計算1行星排齒輪的配齒行星排的正確嚙合和傳動，應(yīng)滿足四個配齒條件，即傳動比條件、同心條件、裝配條件以及相鄰條件。根據(jù)已知的傳動比范圍i=37.7，取行星輪數(shù)目C=3iiiiii該設(shè)計的傳動比選擇方案i1行星排太陽輪A齒數(shù)行星輪C齒數(shù)齒圈B齒數(shù)行星輪數(shù)目第Ⅰ行星排1233783第Ⅱ行星排18307832行星齒輪模數(shù)計算與確定按照接觸強度初步計算A-C傳動的中心距和模數(shù)。太陽輪的輸入轉(zhuǎn)矩為：T齒數(shù)比u=查表選取太陽輪和行星輪的材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理，齒面硬度分別為60-62HRC和56-58HRC。內(nèi)齒輪采用42CrMo，調(diào)質(zhì)硬度207-269HB。根據(jù)公式得許用接觸應(yīng)力：σ根據(jù)表選取齒寬系數(shù)?=0.6，載荷系數(shù)K=1.5，查表取系數(shù)值為483，則初步中心距為：a=由中心距初步估算模數(shù)m：m=查表取模數(shù)標(biāo)準系列值：m=5。6.5各行星齒輪幾何尺寸計算1第Ⅰ排行星齒輪的幾何尺寸太陽輪幾何尺寸表6.1太陽輪項目代號計算公式及說明計算結(jié)果(mm)分度圓直徑dm5×12=60齒頂高hm5齒根高h1.25m6.25齒全高hh11.25齒頂圓直徑dd60+10=70齒根圓直徑dd60-12.5=47.5節(jié)圓直徑dm5×33=165基圓直徑dd60×0.9397=56.38行星輪幾何尺寸表6.2行星輪項目代號計算公式及說明計算結(jié)果(mm)分度圓直徑dm5×12=60齒頂高hm5齒根高h1.256.25齒全高hh11.25齒頂圓直徑dd165+10=175齒根圓直徑dd165-12.5=152.5節(jié)圓直徑dm5×33=165基圓直徑dd165×0.9397=155內(nèi)齒圈幾何尺寸表6.3內(nèi)齒圈項目代號計算公式及說明計算結(jié)果(mm)分度圓直徑dm5×78=390齒頂高hm5齒根高h1.256.25齒全高hh11.25齒頂圓直徑dd390-10=380齒根圓直徑dd390+12.5=402.5節(jié)圓直徑dm5×78=390基圓直徑dd390×0.9397=366.482第Ⅱ排行星輪的幾何尺寸第Ⅱ排行星齒輪的模數(shù)、變位系數(shù)等與第Ⅰ行星排相同。太陽輪幾何尺寸表6.4Ⅱ太陽輪項目代號計算公式及說明計算結(jié)果(mm)分度圓直徑dm5×18=90齒頂高hm5齒根高h1.256.25齒全高hh11.25齒頂圓直徑dd90+10=100齒根圓直徑dd90-12.5=77.5節(jié)圓直徑dm5×18=90基圓直徑dd90×0.9397=84.57行星輪幾何尺寸表6.5Ⅱ行星輪項目代號計算公式及說明計算結(jié)果(mm)分度圓直徑dm5×30=150齒頂高hm5齒根高h1.256.25齒全高hh11.25齒頂圓直徑dd150+10=160齒根圓直徑dd150-12.5=137.5節(jié)圓直徑dm5×30=150基圓直徑dd150×0.9397=140.95內(nèi)齒圈幾何尺寸由于第Ⅱ排行星排中內(nèi)齒圈的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)等參數(shù)與第Ⅰ排行星排中相同，所以其幾何尺寸也相同。6.6各行星齒輪強度校核1太陽輪和行星輪接觸疲勞強度校核經(jīng)過前面計算，太陽輪齒寬系數(shù)?=0.6，則太陽輪齒寬為b=?×d其他參數(shù)計算如下：彈性系數(shù)?=189.8圓周速度v=π×使用系數(shù)K動載系數(shù)K齒間載荷分配系數(shù)K齒向載荷分配系數(shù)K計算載荷系數(shù)K=太陽輪傳遞的載荷為：F=太陽輪接觸應(yīng)力和配對的行星輪的接觸應(yīng)力為：σ許用接觸應(yīng)力計算：設(shè)計工作時間為10年，每年按照365天計算，每天工作8小時，則工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N為：N=60×n×j×t=60×1440×1×10×365×8≈2.6×由圖查取壽命系數(shù)?=9，取接觸疲勞強度安全系數(shù)S=1，查得齒輪的接觸疲勞極限σH[經(jīng)計算σH2太陽輪和行星輪彎曲疲勞強度校核太陽輪的許用彎曲強度為：[行星輪的許用彎曲強度為：[查取太陽輪齒形系數(shù)YS=2.57，行星輪齒形系數(shù)YP=3.3。太陽輪應(yīng)力修正系數(shù)太陽輪彎曲應(yīng)力：σ行星輪彎曲應(yīng)力：σ滿足強度要求。3內(nèi)齒輪材料選擇內(nèi)齒輪所傳遞的扭矩為：T其所傳遞的載荷為：F齒寬b=44mmσ選用42CrMo，調(diào)質(zhì)硬度207-269HB。查得其接觸疲勞極限σH[滿足強度要求。與第Ⅰ行星排校核計算一樣，對于第Ⅱ排的各齒輪接觸疲勞和彎曲疲勞強度校核，經(jīng)檢驗，其均滿足設(shè)計強度要求。6.6齒輪傳動計算1一級斜齒輪傳動計算模數(shù)m法面壓力角α螺旋角β=小齒輪齒數(shù)Z大齒輪齒數(shù)Z齒寬b計算齒輪的幾何尺寸：小齒輪：分度圓直徑d齒頂圓直徑d齒根圓直徑d大齒輪：分度圓直徑d齒頂圓直徑d齒根圓直徑d中心距：a=載荷應(yīng)力傳動比：i=扭矩計算：輸出扭矩：T第一級輸入扭矩：T切向力：F接觸應(yīng)力校核：σ其中，材料系數(shù)zE=210MPa，F(xiàn)σ許用接觸應(yīng)力σHP彎曲應(yīng)力校核：σ取載荷系數(shù)K=1.2，齒形系數(shù)Yσ許用彎曲應(yīng)力σFP=5002二級行星齒輪傳動計算模數(shù)m=5太陽輪齒數(shù)Z行星輪齒數(shù)Z內(nèi)齒圈齒數(shù)Z齒寬b=44計算齒輪的幾何尺寸：太陽輪：分度圓直徑d齒頂圓直徑d齒根圓直徑d行星輪：分度圓直徑d齒頂圓直徑d齒根圓直徑d內(nèi)齒圈：分度圓直徑d齒頂圓直徑d齒根圓直徑d中心距：a=載荷應(yīng)力傳動比：i=1+扭矩計算：第二級輸入扭矩：T切向力：F接觸應(yīng)力校核：σ其中，材料系數(shù)zE=210MPa，F(xiàn)Tσ許用接觸應(yīng)力σHP彎曲應(yīng)力校核：σ取載荷系數(shù)K=1.2，齒形系數(shù)Yσ許用彎曲應(yīng)力σFP=500附加說明行星齒輪均采用浮動設(shè)計，以實現(xiàn)自動調(diào)心并適應(yīng)輕微安裝誤差。潤滑與冷卻：系統(tǒng)采用強制式潤滑油循環(huán)系統(tǒng)，配備油泵、過濾器及冷卻器，選用ISOVG320號齒輪油，工作油溫≤70℃。裝配要求：嚴格控制齒圈與行星輪的相位角，相鄰齒的相位角誤差≤5%，確保裝配精度。行星輪均勻分布，與太陽輪、齒圈的嚙合間隙控制在合理范圍，齒面接觸斑點需符合設(shè)計標(biāo)準。6.7輸入軸和輸出軸計算1輸入軸設(shè)計與校核設(shè)計參數(shù)：傳遞扭矩：根據(jù)公式Tin=9550×Pn，代入電機功率P=160kW和電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速：電機轉(zhuǎn)速為1440r/min。材料：選擇42CrMo鋼（調(diào)質(zhì)處理，抗拉強度σb=1080MPa載荷類型：純扭矩。最小軸徑計算：根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度公式：d≥代入數(shù)據(jù)：d≥考慮鍵槽削弱（增大10%），最終確定軸徑為d=80mm強度校核：扭轉(zhuǎn)應(yīng)力計算：τ=安全因子：τ≤[τ]=50臨界轉(zhuǎn)速校核：軸的一階臨界轉(zhuǎn)速：n實際工作轉(zhuǎn)速1440r2輸出軸設(shè)計與校核設(shè)計參數(shù)：傳遞扭矩：根據(jù)公式Tout=9550×Pn攪拌器，代入功率P=160轉(zhuǎn)速：攪拌器轉(zhuǎn)速為38.2r/min。材料：選擇34CrNiMo6鋼（超高強度合金鋼，抗拉強度σb=1200MPa復(fù)合載荷：扭轉(zhuǎn)+彎曲（假設(shè)懸臂軸，受力F=40000N，懸臂長度L=500最小軸徑計算：根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度公式：d≥代入數(shù)據(jù)：d≥考慮鍵槽削弱（增大10%）和彎矩，最終確定軸徑為d=240mm強度校核：扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：τ=彎曲應(yīng)力（最大彎矩M=F×L=40000×500=2×10σ復(fù)合應(yīng)力（按第三強度理論）：σ疲勞校核：安全系數(shù)：n=假設(shè)應(yīng)力幅值σa=15MPa，平均應(yīng)力σm=10MPa，材料疲勞極限

7主軸設(shè)計及強度校核計算7.1設(shè)計參數(shù)傳遞扭矩：攪拌器的傳遞扭矩為T攪拌器轉(zhuǎn)速：攪拌器的轉(zhuǎn)速為n攪拌器材料：主軸材料選用42CrMo鋼，其抗拉強度σb=1080MPa載荷類型：主軸主要承受扭矩，同時在一定程度上承受彎曲應(yīng)力。7.2最小軸徑計算根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度公式：d≥代入數(shù)據(jù)：d≥考慮鍵槽削弱（增大10%），最終確定軸徑為d=240mm7.3軸的長度計算軸從筒體的一側(cè)穿入，另一側(cè)不接觸，需確保軸在筒體內(nèi)有足夠的長度來安裝攪拌器，并在穿入側(cè)留出足夠的長度與聯(lián)軸器連接。假設(shè)軸在筒體內(nèi)的有效長度為筒體長度的80%，并考慮到聯(lián)軸器的安裝需求，軸的總長度計算如下：軸在筒體內(nèi)的有效長度：L軸伸出筒體與聯(lián)軸器連接的長度：L軸的總長度：L因此，主軸的總長度確定為2564mm能夠滿足軸在筒體內(nèi)的安裝需求，并確保與聯(lián)軸器的可靠連接。這個長度既考慮了軸在筒體內(nèi)的有效工作長度，又保證了軸與聯(lián)軸器之間的連接長度，以實現(xiàn)扭矩的穩(wěn)定傳遞。。7.4強度校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：τ=安全因子：τ≤[τ]=50彎曲應(yīng)力：假設(shè)主軸在安裝和運行過程中可能會受到一定的徑向力，最大彎矩M=5000N?σ復(fù)合應(yīng)力（按第三強度理論）：σ7.5軸的臨界轉(zhuǎn)速校核主軸的一階臨界轉(zhuǎn)速：n實際工作轉(zhuǎn)速38.2r7.6聯(lián)軸器選型聯(lián)軸器類型選擇：根據(jù)主軸的扭矩和轉(zhuǎn)速，選擇梅花彈性聯(lián)軸器，型號為LMZ-II-A型，其許用最大轉(zhuǎn)矩為40000N\cdotpm，能夠滿足設(shè)計要求。聯(lián)軸器安裝與校準：確保聯(lián)軸器與主軸和攪拌器的同軸度，使用高精度的測量工具進行安裝和校準，保證聯(lián)軸器的平行度和同心度在允許的誤差范圍內(nèi)。7.7鍵設(shè)計計算1鍵的尺寸選擇鍵的類型：選用平鍵，因其安裝方便且對中性好。鍵的尺寸：根據(jù)軸徑d=240mm，查標(biāo)準鍵尺寸表，選擇鍵的截面尺寸為b×h=28mm2鍵的強度校核剪切強度校核：τ=安全因子：τ≤[τ]=60擠壓強度校核：σ安全因子：σ8.進料與出料裝置設(shè)計8.1進料裝置設(shè)計1進料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計進料斗：形狀設(shè)計：采用喇叭口狀的進料斗，以擴大進料范圍，便于物料的加入，并且有利于物料的順暢流入。尺寸確定：根據(jù)磨機的處理能力和物料的顆粒度，設(shè)計進料斗的容積為0.5m3，進料口尺寸為500mm×600mm，出料口尺寸為300mm×400mm。螺旋輸送器：結(jié)構(gòu)選擇：選用無軸螺旋輸送器，避免物料在螺旋軸上纏繞堵塞。參數(shù)設(shè)計：根據(jù)處理能力和物料特性，設(shè)計螺旋葉片的直徑為300mm，螺距為250mm，螺旋軸的轉(zhuǎn)速為20r/min。密封裝置：在進料斗與螺旋輸送器的連接處，以及螺旋輸送器與磨機筒體的連接處，均采用優(yōu)質(zhì)的橡膠密封件，確保密封效果，防止粉狀物料泄漏，保護工作環(huán)境。驅(qū)動系統(tǒng)：配置一臺功率為5.5kW的三相異步電動機，通過彈性聯(lián)軸器與螺旋輸送器相連，為物料輸送提供動力。2進料裝置的材料選擇進料斗：采用6mm厚的Q235B碳素鋼板焊接而成，具有足夠的強度和剛度，能夠承受物料的沖擊和擠壓。螺旋輸送器：螺旋葉片：采用耐磨性能較好的65Mn錳鋼板制作，以延長使用壽命。螺旋軸：采用45號鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理，以提高其強度和韌性。密封裝置：選用耐油、耐磨的NBR丁腈橡膠密封件，具有良好的密封性能和較長的使用壽命。其他部件：如支架、連接件等，均選用Q235B碳素鋼，并進行相應(yīng)的表面處理，如涂漆等，以防止銹蝕。3進料裝置的安裝與調(diào)試安裝：位置調(diào)整：將進料裝置安裝在磨機筒體的上方，進料斗的出料口與螺旋輸送器的進料口對正，確保物料能夠順利進入螺旋輸送器。固定方式：采用地腳螺栓將進料裝置固定在基礎(chǔ)上，確保其在工作過程中的穩(wěn)定性。調(diào)試：空載調(diào)試：在不加物料的情況下，啟動驅(qū)動電機，檢查螺旋輸送器的運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，有無異常噪音和振動。負載調(diào)試：逐漸加入物料，觀察物料的輸送情況，調(diào)整螺旋軸的轉(zhuǎn)速，確保物料能夠均勻、穩(wěn)定地進入磨機筒體。8.2出料裝置設(shè)計1出料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計出料口：形狀設(shè)計：采用喇叭口狀的出料口，以擴大出料范圍，便于物料的順利排出，并且有利于物料的順暢流入后續(xù)輸送設(shè)備或儲存裝置。尺寸確定：根據(jù)磨機的處理能力和物料的流量，設(shè)計出料口的尺寸為400mm×500mm，出料口的擴口角度為30°，以確保物料能夠順利排出。分離裝置：結(jié)構(gòu)選擇：采用篩網(wǎng)式分離裝置，安裝在出料口前端，用于分離研磨后的合格產(chǎn)品和研磨介質(zhì)（如研磨球）。篩網(wǎng)的孔徑根據(jù)研磨后產(chǎn)品的要求粒度來確定，例如，若要求粒度為-400目80%-90%，則選擇合適的篩網(wǎng)孔徑，使合格產(chǎn)品能夠通過篩網(wǎng)排出，而研磨介質(zhì)則被截留在磨機筒體內(nèi)，實現(xiàn)物料與研磨介質(zhì)的有效分離。安裝方式：分離裝置通過螺栓固定在磨機筒體的出料端，確保其在工作過程中的穩(wěn)定性和密封性。螺旋輸送器：結(jié)構(gòu)選擇：選用無軸螺旋輸送器，避免物料在螺旋軸上纏繞堵塞，同時便于物料的輸送和清潔。參數(shù)設(shè)計：根據(jù)處理能力和物料特性，設(shè)計螺旋葉片的直徑為400mm，螺距為300mm，螺旋軸的轉(zhuǎn)速為15r/min，確保物料能夠均勻、穩(wěn)定地排出。密封裝置：在出料口與螺旋輸送器的連接處，以及螺旋輸送器與后續(xù)輸送設(shè)備或儲存裝置的連接處，均采用優(yōu)質(zhì)的橡膠密封件，確保密封效果，防止粉狀物料泄漏，保護工作環(huán)境。驅(qū)動系統(tǒng)：配置一臺功率為7.5kW的三相異步電動機，通過彈性聯(lián)軸器與螺旋輸送器相連，為物料的輸送提供動力。2出料裝置的材料選擇出料口：采用6mm厚的Q235B碳素鋼板焊接而成，具有足夠的強度和剛度，能夠承受物料的沖擊和擠壓。分離裝置：篩網(wǎng)：采用不銹鋼篩網(wǎng)，具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，能夠保證篩分效果和使用壽命。篩網(wǎng)框架：采用Q235B碳素鋼，并進行相應(yīng)的表面處理，如涂漆等，以防止銹蝕。螺旋輸送器：螺旋葉片：采用耐磨性能較好的65Mn錳鋼板制作，以延長使用壽命。螺旋軸：采用45號鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理，以提高其強度和韌性。密封裝置：選用耐油、耐磨的NBR丁腈橡膠密封件，具有良好的密封性能和較長的使用壽命。其他部件：如支架、連接件等，均選用Q235B碳素鋼，并進行相應(yīng)的表面處理，如涂漆等，以防止銹蝕。3出料裝置的安裝與調(diào)試安裝：位置調(diào)整：將出料裝置安裝在磨機筒體的下方，出料口與磨機筒體的出料端對正，確保物料能夠順利進入出料裝置。固定方式：采用地腳螺栓將出料裝置固定在基礎(chǔ)上，確保其在工作過程中的穩(wěn)定性。調(diào)試：空載調(diào)試：在不加物料的情況下，啟動驅(qū)動電機，檢查螺旋輸送器的運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，有無異常噪音和振動。負載調(diào)試：逐漸加入物料，觀察物料的輸送情況，調(diào)整螺旋軸的轉(zhuǎn)速，確保物料能夠均勻、穩(wěn)定地排出，并且分離裝置能夠有效地分離研磨介質(zhì)和合格產(chǎn)品。

9.機架設(shè)計9.1機架結(jié)構(gòu)設(shè)計整體結(jié)構(gòu)：采用框架式鋼結(jié)構(gòu)，由四根立柱和上下橫梁組成，形成一個長方體框架。立柱和橫梁均選用Q235B碳素鋼，具有較高的強度和良好的焊接性能，能夠承受磨機的重量和工作時產(chǎn)生的振動。尺寸設(shè)計：根據(jù)磨機的外形尺寸和重量，機架的長×寬×高設(shè)計為3000mm×2000mm×2500mm。立柱的截面尺寸為200mm×200mm，橫梁的截面尺寸為150mm×150mm，確保機架具有足夠的剛度和穩(wěn)定性。安裝基座：在機架的底部設(shè)計四個安裝基座，用于與基礎(chǔ)固定?；某叽鐬?00mm×400mm，每個基座上預(yù)留四個螺栓孔，用于安裝地腳螺栓。地腳螺栓采用M24規(guī)格，能夠提供足夠的緊固力，確保機架在工作過程中的穩(wěn)定性。9.2機架材料選擇與強度校核1機架的材料選擇機架主要采用Q235B碳素鋼，該材料具有以下特性：良好的綜合力學(xué)性能：Q235B鋼的屈服強度≥235MPa，抗拉強度為370-500MPa，伸長率≥25%，具有較好的強度、塑性和韌性，能夠滿足機架在使用過程中的承載和變形要求。優(yōu)異的焊接性能：Q235B鋼的焊接性良好，焊接過程中不易出現(xiàn)裂紋等缺陷，便于機架的制造和裝配，可保證機架的整體性和穩(wěn)定性。良好的耐腐蝕性：Q235B鋼具有一定的耐腐蝕性，能夠在一定程度上抵抗環(huán)境對機架的腐蝕，延長機架的使用壽命。經(jīng)濟性：Q235B鋼價格相對較低，來源廣泛，降低了設(shè)備的制造成本。2機架的強度校核簡化模型建立：將機架簡化為一個封閉框架結(jié)構(gòu)，考慮其承受的載荷包括磨機的重量、物料的沖擊力以及工作時產(chǎn)生的振動等。假設(shè)磨機的重量為G，物料的沖擊力為F，振動載荷系數(shù)為K（一般取1.2-1.5），則機架所受的總載荷為F應(yīng)力計算：根據(jù)機架的結(jié)構(gòu)和受力情況，利用材料力學(xué)中的應(yīng)力計算公式，計算出機架關(guān)鍵部位的應(yīng)力。對于立柱和橫梁等主要受力構(gòu)件，其應(yīng)力計算公式為：σ=其中，σ為應(yīng)力，F(xiàn)為作用力，A為截面積。根據(jù)機架立柱和橫梁的截面尺寸（立柱為200mm×200mm，橫梁為150mm×150mm），分別計算出它們的截面積。強度校核：將計算出的應(yīng)力與Q235B鋼的許用應(yīng)力進行比較，許用應(yīng)力為：[σ]=其中，σb為材料的抗拉強度，取370MPa；n為安全系數(shù)，對于一般機械結(jié)構(gòu)，取1.5-2.0剛度校核：計算機架在載荷作用下的變形量，確保其變形在允許范圍內(nèi)。變形量計算公式為：δ=其中，δ為變形量，F(xiàn)為作用力，L為機架的長度，E為材料的彈性模量（Q235B鋼的彈性模量為200GPa），A為截面積。根據(jù)允許的變形量（一般根據(jù)設(shè)備的精度要求和使用要求確定），判斷機架的剛度是否滿足要求。9.3機架的安裝與固定設(shè)計基礎(chǔ)準備：根據(jù)機架的尺寸和重量，設(shè)計合適的基礎(chǔ)?；A(chǔ)的尺寸應(yīng)比機架底座大，深度根據(jù)地質(zhì)條件確定，一般不小于800mm。基礎(chǔ)材料采用C30混凝土，確保有足夠的強度和穩(wěn)定性。在基礎(chǔ)中預(yù)埋地腳螺栓，地腳螺栓的規(guī)格為M24，材料為Q235B，預(yù)埋深度不小于600mm，保證地腳螺栓的錨固強度。機架定位：使用吊裝設(shè)備將機架平穩(wěn)地吊起，緩慢放置在基礎(chǔ)上。在吊裝過程中，確保機架的重心平穩(wěn)，避免碰撞和變形。利用經(jīng)緯儀或全站儀等測量工具對機架進行定位，確保機架的縱橫中心線與設(shè)計位置的偏差不超過±5mm。找平與固定：在機架的四角放置可調(diào)節(jié)的墊鐵，用于調(diào)整機架的水平度。使用水準儀測量機架的水平度，確保機架的水平偏差不超過0.5mm/m。調(diào)整好水平后，將地腳螺栓穿過機架底座的螺栓孔，伸出部分長度約為100-150mm，擰上雙螺母并點焊固定，防止螺母松動。二次灌漿：地腳螺栓固定后，進行二次灌漿。灌漿材料采用無收縮灌漿料，具有高強度和良好的流動性，能有效填充基礎(chǔ)與機架底座之間的空隙。灌漿時，應(yīng)從一側(cè)緩慢注入，直到灌漿料充滿整個空隙。灌漿完成后，保持灌漿料的濕潤狀態(tài)，養(yǎng)護時間不少于7天，確保灌漿料的強度達到設(shè)計要求。焊接加固（如有必要）：對于需要額外加固的部位，可采用焊接方式進行加固。焊接材料應(yīng)與機架材料相匹配，焊接工藝應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準要求，確保焊接質(zhì)量。在焊接完成后，對焊縫進行探傷檢測，確保焊縫無裂紋、夾渣等缺陷，保證機架的整體性和穩(wěn)定性。防護與標(biāo)識：在機架安裝完成后，對機架的表面進行防護處理，如涂防銹漆等，防止機架在使用過程中生銹。在機架的顯著位置設(shè)置設(shè)備銘牌，標(biāo)明設(shè)備的名稱、型號、制造廠家、制造日期等信息，方便