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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 35 頁 共 35 頁
1. 引言
1.1 潤磨機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1.1 國外潤磨機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
筒式磨機(jī)是目前礦物加工領(lǐng)域應(yīng)用范圍最廣、應(yīng)用數(shù)量最多的一類粉磨設(shè)備，問世于19世紀(jì)末，最早出現(xiàn)的是礫磨機(jī)，然后發(fā)展為球磨機(jī)和棒磨機(jī)，后來對于加工特殊物料，國外率先于70年代末成功的研制開發(fā)出了潤磨機(jī)，潤磨機(jī)是對球磨機(jī)進(jìn)行的改進(jìn)設(shè)計(jì)，該機(jī)采用了獨(dú)特的進(jìn)料和排料方式，較好的解決了含水量較高的粉狀物料在磨機(jī)筒體的運(yùn)動(dòng)問題，大大提高了生產(chǎn)力。
隨著物料加工的要求和對工作效率、工作環(huán)境的要求，國外在潤磨機(jī)的傳動(dòng)設(shè)備、支承結(jié)構(gòu)、襯板材料、介質(zhì)的尺寸和配比、自動(dòng)控制等等方面做了許多有益的改進(jìn)，這些措施不僅大大提高了生產(chǎn)效率，而且顯著改善了工作環(huán)境，降低了噪聲，減少了成本。
在傳動(dòng)方面，由于潤磨機(jī)經(jīng)常需要帶負(fù)荷啟動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)必須適合這一工作狀況，小、中型潤磨機(jī)選用的額定功率有一定的余量，以滿足負(fù)荷啟動(dòng)要求。中、大型潤磨機(jī)為了減少電動(dòng)機(jī)成本和便于維修，除采用液力聯(lián)軸器或氣力聯(lián)軸器外，還采用加一套微拖裝置，用于潤磨機(jī)需要低速旋轉(zhuǎn)時(shí)。
耳軸支承近年來在國外由于技術(shù)的發(fā)展，滾動(dòng)軸承的承載能力的不斷提高，外形尺寸的不斷減少，漸漸出現(xiàn)了用滾動(dòng)軸承取代滑動(dòng)軸承的現(xiàn)象，滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)遠(yuǎn)小于滑動(dòng)軸承，可大幅度降低磨機(jī)安裝功率、減少潤滑油和冷卻水用量，節(jié)約電能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。
20世紀(jì)80年代，潤磨機(jī)領(lǐng)域出現(xiàn)了磁性襯板，一般用于處理含鐵磁性物質(zhì)的物料。目前，應(yīng)用最多的絕大多數(shù)是金屬磁性襯板。磁性襯板壽命可達(dá)普通高錳鋼襯板的4～6倍甚至更高，大幅度提高了磨機(jī)作業(yè)率，磁性襯板可吸附在筒體和端蓋上，不需要安裝螺釘，消除了料漿泄露造成的問題，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；磁性襯板較高錳鋼襯板薄，可增大磨機(jī)容積，提高處理能力；較錳鋼襯板輕，可以減輕負(fù)荷，降低磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)功率，節(jié)約電能，還可降低工作噪聲。
近年來，由于單片機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，潤磨機(jī)的自動(dòng)化程度更高，不僅大幅度的提高了生產(chǎn)率，更減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，國外有些公司，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
1.1.2 國內(nèi)潤磨機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
國內(nèi)潤磨機(jī)的研制起步較晚，始于上世紀(jì)90年代末。但是近年來，通過吸收國外先進(jìn)技術(shù)，在消化吸收、自主創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)，采用了一系列的先進(jìn)技術(shù)。目前，國內(nèi)的潤磨機(jī)發(fā)展水平與國外同類設(shè)備相比，在系統(tǒng)參數(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、輔機(jī)配置、自動(dòng)控制等方面不僅做了大量的調(diào)整和改進(jìn)，而且強(qiáng)化了潤磨機(jī)的混料和細(xì)顆粒粉磨功能，改善物料在磨機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，提高了處理能力。由我國研究開發(fā)的潤磨設(shè)備已廣泛投入工業(yè)應(yīng)用, 取得良好工藝效果。
國內(nèi)潤磨機(jī)的價(jià)格僅為進(jìn)口同類產(chǎn)品的三分之一，其各項(xiàng)性能指標(biāo)及設(shè)備可靠性不僅達(dá)到或超過了國外設(shè)備水平，而且還為國家節(jié)省了大量外匯。
1.2 潤磨機(jī)的工作原理
潤磨機(jī)，是潤式混捏球磨機(jī)的簡稱，它以潤態(tài)方式研磨和處理半干、半濕物料。通過潤磨后，提高物料粒級和堆比重，為下道造球工序提供物料，并造出強(qiáng)度高、不易破碎的生球和干球。
潤磨機(jī)主要由進(jìn)料部、主軸承部、筒體部、大小齒輪裝置、減速器、主電動(dòng)機(jī)、慢速驅(qū)動(dòng)裝置。頂起裝置及潤滑、電控等部分組成。
潤磨機(jī)為單倉周邊排料潤式磨機(jī)，物料經(jīng)給料機(jī)從給料端中空軸進(jìn)入筒體內(nèi)部，主電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器、減速器、大小齒輪裝置驅(qū)動(dòng)裝有研磨介質(zhì)（鋼球）的筒體旋轉(zhuǎn)。研磨介質(zhì)在襯板的摩擦力和離心力的共同作用下。被提升到一定高度后瀑落下來，給物料以沖擊，使大顆粒的物料得到破碎。另外物料與研磨介質(zhì)（鋼球）。襯板之間的研磨作用，形成大量針片狀細(xì)小顆粒，最后經(jīng)筒體圓周邊緣排料口排除磨機(jī)，完成潤磨作用。
潤磨機(jī)的工作原理簡圖如圖1-1：
圖1-1
1-電動(dòng)機(jī)；2、4-聯(lián)軸器；3-減速器；5-小齒輪；6-小齒輪座；7-大齒輪；8-筒體；9-軸承；10-人孔。
1.3潤磨機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)要求
（1） 傳動(dòng)形式——邊緣傳動(dòng)
（2） 排料形式——周邊排料
（3） 工作方式——連續(xù)工作
（4） 支承方式——耳軸支承
（5） 有效內(nèi)徑×有效長度（ ×）=1200×4500（）
（6） 最大處理能力 ～ 5（）
（7） 最大單位容積處理能力 ～ 1（）
（8） 磨機(jī)總重估重 ～ 20噸
（9） 電機(jī)功率 ～ 18.5KW
2. 潤磨機(jī)的整機(jī)方案的分析和選擇
潤磨機(jī)是潤式混捏球磨機(jī)的簡稱，屬于筒式磨機(jī)。筒式磨機(jī)是目前礦物加工領(lǐng)域應(yīng)用范圍最廣、應(yīng)用數(shù)量最多的一類粉磨設(shè)備，問世于19世紀(jì)末，最早出現(xiàn)的是礫磨機(jī)，后來發(fā)展為球磨機(jī)和棒磨機(jī)，而潤磨機(jī)是為了適應(yīng)特殊的物料而對球磨機(jī)進(jìn)行的一種改進(jìn)磨機(jī)。筒式磨機(jī)經(jīng)過一百多年的發(fā)展和演變，形成了許多類型和不同的方案。
目前，生產(chǎn)中應(yīng)用最多的潤磨機(jī)大致有以下三種方案：
2.1 方案一的分析
方案一的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖2-1：
圖2—1
該方案是筒式磨機(jī)最基本的形式，小、中型磨機(jī)常用此種傳動(dòng)和支承方式，耳軸支承多為滑動(dòng)軸承，少數(shù)為滾動(dòng)軸承。
該方案的優(yōu)點(diǎn)：這種傳動(dòng)和支承方式較為成熟，結(jié)構(gòu)和配置都比較簡單，成本也較低。
該方案的缺點(diǎn)：工作效率不高。
2.2 方案二的分析
方案二的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖二：
圖2-2
該方案常用于球磨機(jī)和管磨機(jī)，支承方式用托輥取代了耳軸支承，主要適用于小、中型磨機(jī)。
該方案的優(yōu)點(diǎn)：較之方案一成本有所降低。
該方案的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜。
2.3 方案三的分析
方案三的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖2-3：
圖2-3
該方案的特別適用于分批工作式磨機(jī)，屬于第一種方案的變形。
該方案的優(yōu)點(diǎn)：此種方案是對第一種方案的變形，由于傳動(dòng)形式發(fā)生變化，筒體的受力比第一種方案好些。
該方案的缺點(diǎn)：由于結(jié)構(gòu)不太緊湊，目前生產(chǎn)中應(yīng)用很少。
2.4 最終方案的確定
通過對以上三種方案的分析和比較，結(jié)合該潤磨機(jī)的要處理的物料性質(zhì)、生產(chǎn)能力、工作方式、成本要求及加工難易程度等方面的原因，認(rèn)為第三種方案為最優(yōu)方案。
3. 潤磨機(jī)主要參數(shù)的確定
3.1 潤磨機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)計(jì)算；
3.1.1 潤磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算;
nc = (3-1)
式中：
nc——潤磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速，r/min；
——筒體的有效直徑，；
潤磨機(jī)的轉(zhuǎn)速比q根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)一般取0.3～0.35；
潤磨機(jī)的轉(zhuǎn)速比:
= (3-2)
式中：
——潤磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，r/min；
nc——潤磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速，r/min；
3.1.2 潤磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的計(jì)算;
由公式3-2可知:
=(0.3～0.35)*27.37=11.56～13.475 r/min;
取n=13 r/min
3.2 潤磨機(jī)的生產(chǎn)能力的計(jì)算
3.2.1 潤磨機(jī)實(shí)際生產(chǎn)所需的容積
計(jì)算潤磨機(jī)達(dá)到每小時(shí)5噸的生產(chǎn)任務(wù)所需的容積公式為：
（3-3）
式中：
——潤磨機(jī)所需的筒體體積， ;
——潤磨機(jī)的生產(chǎn)能力，（）；
——潤磨機(jī)的單位容積生產(chǎn)能力，,(本機(jī)的單位容積生產(chǎn)能力為=1);
所以：
=5/1=5;
本機(jī)設(shè)計(jì)的1.2m2.4m潤磨機(jī)筒體的實(shí)際有效容積
=3.140.60.62.4=5.1.
3.2.2 潤磨機(jī)的粉磨介質(zhì)裝入量的計(jì)算
潤磨機(jī)的粉磨介質(zhì)是潤磨機(jī)中的工作元件，又是主要的磨損消耗材料，對潤磨機(jī)的工作效率、產(chǎn)品質(zhì)量和操作成本都有重要影響，歷來是潤磨機(jī)設(shè)計(jì)中研究和改進(jìn)的重要對象。目前，國內(nèi)外潤磨機(jī)的粉磨介質(zhì)普遍采用球形介質(zhì)，球形介質(zhì)（鋼球）有很多優(yōu)點(diǎn)，比如：球形的運(yùn)動(dòng)特性好，能使?jié)櫮ミ^程穩(wěn)定。介質(zhì)填充率對生產(chǎn)能產(chǎn)生重要影響，理論上有三種方法確定：
(1)按最外層介質(zhì)具有最大拋落高度確定；
(2)按縮聚層具有最大拋落高度確定；
(3)按全部介質(zhì)產(chǎn)生最大功率確定。
結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐可得出粉磨介質(zhì)——鋼球的裝入量的計(jì)算公式：
= （3-4）
式中：
——裝入筒體的鋼球重量，;
——筒體的有效容積，；
——鋼球的比重，由資料可查為4.7t/；
——潤磨機(jī)的鋼球填充率，結(jié)合理論和實(shí)踐本機(jī)器可采用15%的介質(zhì)填充率；
所以可得:
=;
3.2.3 潤磨機(jī)物料的裝入量的計(jì)算
物料的裝入量的計(jì)算公式為：
= （3-5）
式中：
——物料的裝入量，;
——筒體的有效容積，；
——物料容重，根據(jù)物料的性質(zhì)選用,本潤磨機(jī)的物料容重是1 t/；
——物料充填率，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐最大充填率一般為25%，本潤磨機(jī)采用15%的物料充填率。
所以：
=5115%=0.75
3.3 潤磨機(jī)所需功率的計(jì)算
通常計(jì)算潤磨機(jī)所需功率的方法有兩種：
（1） 根據(jù)潤磨機(jī)以實(shí)際工作轉(zhuǎn)速時(shí)所需的能量消耗主要用于運(yùn)動(dòng)研磨體和克服傳動(dòng)與支撐裝置的摩擦。
經(jīng)驗(yàn)公式為：
=0.222n (3-6)
式中：
——潤磨機(jī)所需理論功率，；
——機(jī)械傳動(dòng)效率，當(dāng)潤磨機(jī)采用邊緣傳動(dòng)時(shí)，取0.86～0.96；采用中心傳動(dòng)時(shí)，取0.92～0.94；本潤磨機(jī)的設(shè)計(jì)采用邊緣傳動(dòng)，故取機(jī)械傳動(dòng)效率為0.9.
——筒體的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，;
——筒體的有效直徑，；
——筒體的有效容積，；
——鋼球的重量，。
（2） 聚集層法
所謂聚集層就是假想潤磨機(jī)筒體中所有的研磨體都集中在某一中間層運(yùn)動(dòng)，研磨體在這一中間層運(yùn)動(dòng)的各種性質(zhì)可代表全部研磨體在筒體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況，該中間層稱為聚集層。
按此種方法推到出來的潤磨機(jī)主要傳動(dòng)功率的計(jì)算公式為：
(3-7)
式中：
——理論所需功率，；
——鋼球的重量，；
——筒體的有效半徑，；
——筒體的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，;
—— 重力加速度，9.8 ；
——機(jī)械傳動(dòng)效率。潤磨機(jī)實(shí)踐所需工作功率
本潤磨機(jī)的設(shè)計(jì)功率計(jì)算采用公式（3—7）：
所以：
=0.0413.60.6139.8/0.9=12.54 ；
根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，必須留一定的功率余量，生產(chǎn)中一般留5%～15%的功率余量，本潤磨機(jī)留10%的功率儲(chǔ)備。
則潤磨機(jī)的實(shí)際功率為：
(3-8)
式中：
——潤磨機(jī)實(shí)踐所需工作功率，;
——理論所需功率，;
所以：
=（1+10%）12.54=13.794
3.4潤磨機(jī)排料口參數(shù)的選擇
3.4.1 排料口尺寸的確定原則
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和鋼球最小直徑的大小，取排料口寬度B=40mm,考慮到不致過多削弱筒體剛度，取排料口長度L=200mm。
3.4.2 排料口數(shù)量及組數(shù)的確定
3.4.2.1 筒體的有效表面積
筒體的有效表面積的計(jì)算公式為：
(3-9)
式中：
——筒體的有效表面積，；
——筒體的直徑，;
——筒體的長度，。
則：
3.4.2.2 排料口的表面積
排料口的表面積的計(jì)算公式為：
(3-10)
式中：
——排料口的表面積，；
——筒體的有效表面積，；
——開口率，系指排料口表面積與筒體表面積之比，一般國內(nèi)外潤磨機(jī)的開口率為1%～2.6%,本潤磨機(jī)選定開口率為 1.42%。
則：
=1.42%×16.956=0.24；
3.4.2.3 單個(gè)排料口的表面積
單個(gè)排料口的表面積的計(jì)算公式為：
(3-11)
式中：
——單個(gè)排料口的表面積，；
——排料口的寬度，mm;
——排料口的長度，mm。
則：
=0.04×0.2=0.008 ；
3.4.2.4 所需排料口的個(gè)數(shù)
所需排料口的個(gè)數(shù)
(3-12)
式中：
——排料口的個(gè)數(shù)；
——排料口的表面積，；
——單個(gè)排料口的表面積，。
則：
=0.24/0.008=30 個(gè)
3.4.2.5 排料口的組數(shù)
取每三個(gè)為一組，則：
(3-13)
式中：
——排料口的組數(shù)；
——排料口的個(gè)數(shù)。
則:
=30/3=10 組
3.4.2.6 排料口的間距
10組排料口沿圓周等分布置，每間隔36度一組，每組三個(gè)排料口均勻布置，其間距為125.6mm.
4 潤磨機(jī)筒體部件的設(shè)計(jì)
4.1 筒體部件
筒體部件由筒體、給料部分的選擇和兩端端蓋等部分組成。
筒體內(nèi)部空間是完成粉磨過程的場所，筒體上設(shè)有人孔，以便安裝維修襯板和裝卸介質(zhì)。筒體形狀為圓筒形，這種形狀比較簡單，容易制造。
4.1.1 筒體的設(shè)計(jì)和加工方法
筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖4-1：
圖4-1
磨機(jī)筒體采用兩端法蘭加圓筒的結(jié)構(gòu)形式，法蘭焊接在筒體上。
筒體材料采用Q235-A鋼板，厚度為16毫米。
筒體的加工工藝是：采用圓筒體高效一次卷制成型方法，最后焊接加工成圓筒狀。焊后筒體進(jìn)行整體熱處理退火，消除鋼板的卷板應(yīng)力和焊接應(yīng)力。此種加工能有效地提高筒體疲勞強(qiáng)度，防止筒體疲勞開裂，保證筒體的使用年限。
4.1.2 給料機(jī)的選擇
給料機(jī)采用螺旋給料機(jī)，具體結(jié)構(gòu)性狀可參考資料。
4.1.3 端蓋的設(shè)計(jì)和加工方法
兩端端蓋的結(jié)構(gòu)如圖4-2、圖4-3：
圖4-3
端蓋的加工方法為整體鑄造，材料為ZG230.
4.2 筒體襯板的設(shè)計(jì)
4.2.1 襯板的作用和選用原則
（1）襯板固定在筒體和端蓋的內(nèi)側(cè)，作用是保護(hù)筒體和端蓋，使之免受粉磨介質(zhì)和物料的磨損，也具有改善介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的作用。
（2） 襯板的選用原則：
適合粉磨過程要求，使介質(zhì)運(yùn)動(dòng)具有良好的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
具有較好的耐磨性能和較長的使用壽命；
使用成本較低；
安裝、維護(hù)和拆卸方便；
對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和工藝過程更加有利，起碼沒有不利影響。
4.2.2 襯板材料的選擇
材料是影響襯板耐磨性和壽命的重要因素，主要有金屬、非金屬、磁性襯板和復(fù)合襯板四類。比較成熟的金屬襯板和非金屬襯板，復(fù)合襯板有一定的發(fā)展趨勢。
金屬襯板材料有高碳高錳耐磨鋼、抗磨白口鑄鐵和空冷貝氏體鋼等，金屬襯板有高的硬度和耐磨性，但是抗沖擊性能較差，且成本較高，造成整機(jī)重量很大。
本潤磨機(jī)采用橡膠襯板。橡膠是一種高分子材料，是最常用的非金屬襯板材料，具有耐磨、耐腐蝕、質(zhì)量輕、隔音等特點(diǎn)。因而具有壽命長，適用于酸堿性條件工作，節(jié)能、降低噪聲，容易安裝、不產(chǎn)生金屬污染等優(yōu)點(diǎn)。
筒體采用橡膠襯板，既降低了工作噪聲，又使電耗大幅度下降。橡膠襯板親水性較差，具有良好的彈性，當(dāng)鋼球沖擊襯板時(shí)，由于彈力的反作用，開始已粘附在襯板上的物料被彈起而脫落，故使用橡膠襯板不易粘料。
4.2.3 襯板的組成及其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.2.3.1 橡膠襯板的組成
橡膠襯板是由襯板、壓條及螺栓固定等組成。
4.2.3.2 襯板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
筒體采用平襯板，結(jié)構(gòu)如圖4-4所示：
圖4-4
襯板的設(shè)計(jì)主要考慮選用合適的厚度、寬度和長度。襯板厚度，對于80～90的鋼球來說，一般為50毫米。厚度過小，會(huì)產(chǎn)生鋼球沖擊后“擊穿”破壞；厚度過大，則會(huì)減少筒體有效容積從而影響磨機(jī)的生產(chǎn)能力。襯板寬度由壓條間距決定。襯板長度不宜過短，以便減少分塊和接縫，為了使襯板相互擠緊避免物料滲透，實(shí)際長度應(yīng)比筒體長度長1.5%。襯板采用撓性螺栓固定在筒體上。
端蓋襯板因承受沖擊較小，故厚度可稍小。
本潤磨機(jī)的端蓋襯板采用平襯板，又因?yàn)槎松w承受的沖擊不大，故端蓋襯板的固定方式可用膠粘結(jié)到端蓋上。
4.2.3.3 壓條的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-5
壓條的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4-5
壓條具有固定襯板，保護(hù)緊固螺栓，同時(shí)起提升鋼球和物料的作用，其斷面形狀設(shè)計(jì)是根絕提升效果、耐磨損程度等因素決定，本潤磨機(jī)采用了如圖4-3所示形狀的壓條，其提升面是K字形和圓弧的組合曲線，它基本符合壓條磨損后的自然形狀，其提升能力較好，破碎能力也較好，而摩擦物料的效果較強(qiáng)，它屬于非對稱型壓條，不能掉頭使用。
此外，壓條的設(shè)計(jì)中還應(yīng)該詳細(xì)考慮壓條的高度H和間距L之間的關(guān)系。壓條高度H主要影響鋼球提升高度，而間距L過大會(huì)使提升效果變差，鋼球和物料對襯板表面滑動(dòng)較大，使襯板磨損嚴(yán)重。L過小則鋼球和物料容易填滿間隙，使磨機(jī)內(nèi)形成平滑表面，造成壓條表面磨損過大。一般濕法磨機(jī)推薦L/H=3～5，本潤磨機(jī)取L/H=5。
4.2.3.4 壓條與襯板的固定方式
潤磨機(jī)的壓條與襯板固定方式采用“撓性”螺栓固定方式。其結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。
圖 4-7
1-壓板； 2-橡膠套筒；3-橡膠墊圈
采用“撓性”固定可以大大緩沖鋼球?qū)σr板的沖擊力，使其磨損減少。
5.筒體的受力分析和校核
5.1 筒體各部分重力的計(jì)算
由前面設(shè)計(jì)可得：
鋼球重：=3.6； 物料重：=0.75；
筒體的重量的計(jì)算
基本公式：
（5-1）
式中：
——理論重量，；
——鋼板的截面積，；
——長度，;
——鋼板密度，。
理論重量和實(shí)際重量有一定的出入，只作為估算時(shí)參考。
鋼板斷面積的計(jì)算公式：
(5-2)
式中：
——鋼板的截面積，；
—— 鋼板的邊寬，；
—— 鋼板的厚度，mm，本潤磨機(jī)筒體的厚度取為16mm;
綜合公式6-1和6-2可得鋼板的理論估算重量：
= 3768×16×4.5×7.85×1/1000=2.13
襯板、壓條和螺栓等重量粗略估算為1 ;
大齒輪重量 約為：0.52；
左端蓋約為：0.5 ;
右端蓋約為：0.5 ;
筒體所受的力中、、、 可簡化為均布力分析：
=（ ）×1000×9.8/4.5≈1.63×
其他各部分轉(zhuǎn)化為重力：
=4900 N
=4900 N
=5096 N
大齒輪受力可分解為徑向力、圓周力，軸向力；
又
式中P為電動(dòng)機(jī)輸送到筒體上功率，經(jīng)計(jì)算得P=15.8KW；n為潤磨機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速，n=13r/min;
則：
為大齒輪分度圓直徑，=0.672m
則：
筒體的受力可簡化成下圖5-1表示：
圖5-1
對圖5-1進(jìn)行受力分析可得下圖5-2；
圖5-2
由材料力學(xué)知識(shí)，對圖5-2進(jìn)行分析計(jì)算，可畫出筒體簡化成的簡支梁所受的扭矩圖5-3、剪力圖5-4和彎矩圖5-5。
圖5-3
圖5-5
5.2 筒體強(qiáng)度的校核
潤磨機(jī)裝載后，通?？山频恼J(rèn)為筒體是承受均勻分布載荷的梁，受力如上節(jié)所分析，據(jù)材料力學(xué)知識(shí)可知，筒體在離左軸承中心點(diǎn)2627mm處產(chǎn)生最大彎矩
故在此處產(chǎn)生最大彎曲應(yīng)力，計(jì)算公式為
= （5-3）
式中：
—— 筒體所受的最大彎曲應(yīng)力，；
——筒體所受的最大彎矩，；
——圓柱體的抗彎截面系數(shù), ;
的計(jì)算公式為：
= （5-4）
·式中：
——圓柱體的抗彎截面系數(shù), ;
——筒體的外徑，m；
——筒體的有效內(nèi)徑,m.
代入數(shù)據(jù)可得：
=0.0196 ;
筒體所受的最大彎矩由水平方向的最大彎矩和垂直方向的彎矩組成：
故
= ==5.523
筒體由Q235-A等塑性材料滾彎后焊接成形，用第四強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算校核：
校核公式為
= （5-5）
式中：
—— 筒體所受的最大彎曲應(yīng)力，；
——筒體所受的最大彎矩，；
——筒體所受的最大扭矩，。
所以代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：
=
故可知強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足要求。
5.3 筒體剛度的校核
筒體的撓度可用疊加法分解求得，可分為由均布力所引起的撓度、齒輪重力和徑向力所引起的撓度和兩端端蓋所引起的撓度。
5.3.1 均布力所引起的撓度的計(jì)算
均布力作用下，簡支梁的受力簡圖和變形如下圖5-6：
圖5-6
根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，可知此種受力情況，最大撓度發(fā)生在中點(diǎn)處，由手冊可查的計(jì)算公式：
== （5-6）
式中：
= =;
；
為均布力的作用長度，c=4.5m;
——兩支點(diǎn)之間的距離，;
——彈性模量，196；
;
為梁的抗彎剛度。
所以：
==
5.3.2 齒輪重力和徑向力所引起的撓度的計(jì)算
齒輪重力和徑向力作用下，簡支梁的受力簡圖和受力變形如下圖5-7：
圖5-7
由材料力學(xué)知識(shí)，該受力情況的梁，最大撓度是由撓度和疊加而成的。
由計(jì)算公式可得：
式中：
——和的合力，N;
——兩支點(diǎn)之間的距離，m；
為F到右邊支點(diǎn)的距離；m,
——彈性模量，196；
為梁的橫截面對中性軸的慣性矩，=0.0113。
代入具體數(shù)值可得：
=（5-7）
5.3.3 兩端端蓋重力所引起的撓度的計(jì)算
兩端端蓋作用下，簡支梁的受力簡圖和變形如下圖5-8：
圖5-8
由材料力學(xué)知識(shí)可知，最大撓度發(fā)生在梁的中間位置。
計(jì)算的公式為：
=== （5-8）
式中：
——作用在梁上如上圖的載荷，=，N；
——力的作用點(diǎn)的位置，m;
為比例因子，；
——軸承兩中心的距離，m;
——彈性模量，196；
為梁的橫截面對中性軸的慣性矩，=0.0113。
代入數(shù)值可得：
=.
5.3.4 筒體剛度的校核
由以上計(jì)算可得，簡支梁的撓度；
==0.0736-0.001484+0.000776=0.0729mm
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可得筒體撓度的最大安全值為0.2mm。
可知：
<
故筒體的剛度滿足要求。
5.4 端蓋與筒體焊接處剪切應(yīng)力的校核
5.4.1 左端蓋焊接處剪切應(yīng)力的校核
由圖5-4可知，聯(lián)接處的剪力
由于采用電弧焊對接街頭 ，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知公式：
受剪：
式中：
——焊接處所受的剪力 ，。
為端蓋和筒體焊接時(shí)所接觸的實(shí)際長度，則
為端蓋厚度，。
則 （5-10）
又根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可查：
可知：
所以，滿足焊接強(qiáng)度的要求。
5.4.2 右端蓋焊接處剪切應(yīng)力的校核
由圖6-4可知，聯(lián)接處的剪力：
故同理可求得：
則：
所以，滿足焊接強(qiáng)度的要求。
結(jié)論
畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅是對大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)總體考察，更是我們畢業(yè)前很重要的一次理論和實(shí)踐的結(jié)合。所以，在做這次設(shè)計(jì)過程中，我不僅重視對以前所學(xué)的與課題相關(guān)的知識(shí)的溫習(xí)，更十分重視實(shí)踐的作用，用實(shí)踐的觀點(diǎn)去檢驗(yàn)設(shè)計(jì)中存在的問題和不足。
經(jīng)過這幾個(gè)月緊張而有序的忙碌之后，在老師的熱情指導(dǎo)下和同學(xué)們的親切幫助下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于圓滿完成了。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我通過查閱各種有關(guān)潤磨設(shè)備的資料，初步了解了非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)的一些基本思路，也對潤磨機(jī)的構(gòu)造有了詳細(xì)的掌握。通過對潤磨機(jī)方案的分析和比較，最終確定了潤磨機(jī)的總機(jī)方案，順利完成了筒體的設(shè)計(jì)和受力分析，這些學(xué)習(xí)經(jīng)歷不但使自己的理論知識(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)，而且也積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為以后的工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
當(dāng)我拿到課題和設(shè)計(jì)任務(wù)書時(shí)，我感到設(shè)計(jì)這樣一個(gè)龐大的非標(biāo)準(zhǔn)礦山機(jī)械設(shè)備，對我來說有很大的難度，更何況大學(xué)期間并沒有接觸類似的這種設(shè)備，自己也沒有一個(gè)很好的感性認(rèn)識(shí)。后來，通過自己的學(xué)習(xí)和老師同學(xué)的幫忙，使我順利完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。
通過這次設(shè)計(jì)我學(xué)到了許多知識(shí)：
（1） 學(xué)會(huì)并掌握了非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟；
（2） 學(xué)會(huì)了怎樣去查找相關(guān)的資料并篩選自己所要的資料；
（3） 鞏固了大學(xué)四年的專業(yè)知識(shí)，將理論和實(shí)踐結(jié)合了起來；
（4） 進(jìn)一步熟練了AUTOCAD的操作。
在完成課題的過程中，我也遇到了很多的問題和麻煩，通過向老師的請教和同學(xué)們的熱情幫助，問題得到了圓滿的解決。其實(shí)，潤磨機(jī)的設(shè)計(jì)有很多靈活的地方，沒有必要恪守某些條條框框，特別是一些細(xì)節(jié)問題，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)靈活變換，只要是能達(dá)到生產(chǎn)要求，符合設(shè)計(jì)規(guī)范的方案我們都可以一試。
總的來說，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成中，我認(rèn)為還是比較成功的。它使我對潤磨機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)有了一個(gè)比較深入的了解。當(dāng)然由于本人的知識(shí)水平和能力有限錯(cuò)誤在所難免，希望老師能夠多多指教。
致謝
本課題的設(shè)計(jì)是在王榮吉老師的悉心指導(dǎo)和大力支持下完成的，王老師在一些具體的設(shè)計(jì)方案的確定給了我很大的幫助。我所設(shè)計(jì)的潤磨機(jī)屬于非標(biāo)注機(jī)械，很難找到相似的資料，王老師告誡我在設(shè)計(jì)過程中要敢于創(chuàng)新。這種工作方法不僅讓我明白了怎么樣才能標(biāo)新立異，順利完成本次的設(shè)計(jì)工作，更讓我學(xué)到了很多設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。同時(shí)，王老師那種高度的敬業(yè)精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)對我產(chǎn)生了重要的影響。我從王老師身上不僅僅是學(xué)到了怎樣把設(shè)計(jì)做好，更是學(xué)到了怎樣把工作做好、怎樣把人做好。
借此機(jī)會(huì)，向王老師致以誠摯的謝意，感謝王老師在百忙之中能抽出寶貴的時(shí)間來對我的設(shè)計(jì)進(jìn)行耐心細(xì)致的指導(dǎo)，并指出了很多建設(shè)性的建議，同時(shí)，我想向我大學(xué)四年的專業(yè)課老師和在我設(shè)計(jì)過程中幫助過我的同學(xué)們致以最深的謝意，感謝我的任課老師們，感謝我的同學(xué)們，正是由于你們的無私奉獻(xiàn)和支持，我才能克服一個(gè)又一個(gè)的困難，直至順利完成設(shè)計(jì)。當(dāng)然，我知道自己設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)還很缺乏、自己的能力也有限，錯(cuò)誤之處在所難免，懇請各位老師和同學(xué)加以批評指正，我將會(huì)感激不盡。
最后，再次對大學(xué)四年關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)們表示衷心地感謝！
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