《机械装备专业课程设计》说明书-圆盘造球机.doc

燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 圆盘造球机设计仿真与实物制作 学院（系）：机械学院冶金机械系 年级专业： 机械装备12-2 学生姓名： 隋 昊 120101010203 王志远120101010198 武吉祥120101010219 贾瑞宁120101010191指导教师： 张兴中教授 任素波副教授 王 葛教授 金 昕副教授 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：机械学院 基层教学单位： 冶金机械系学 号120101010203120101010198120101010219120101010191学生姓名隋昊王志远武吉祥贾瑞宁专业（班级）机械装备12-2设计题目圆盘造球机设计仿真与实物制作设计技术参数1. 完成圆盘造球机方案设计，确定主要工艺参数、设备参数，校核设备参数； 2. 完成圆盘造球机的总图、零件图的2D、3D图(电子图)；3. 对圆盘造球机进行三维仿真； 4. 进行实物设备的制造安装与调试。设计要求1 圆盘造球机设计合理、工艺可行，设计过程必须考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。2完成造球机结构的三维仿真，仿真结果用于指导结构设计，并能理解仿真的局限性。3充分考虑经济因素，完成造球机的成本核算，进行技术经济性评价。图面清晰，比例正确，尺寸及其标注方法正确；4完成项目报告，报告中应明确反映上述问题，并理解设计者应承担的责任，并明确个人分工和贡献度。工作量1 完成造球机结构设计图及关键零件图纸；2 完成设计说明书不少于5000字。工作计划第一周：方案设计及可行性分析第二周：初步完成造球机结构设计及三维仿真第三周：完善造球机设计及仿真，进行实物的加工、安装与调试，答辩。参考资料1 汪用澎, 张信. 大型烧结设备M. 北京: 机械工业出版社, 1997: 11-195.2 姜涛. 烧结球团生产技术手册M. 北京: 冶金工业出版社,20143 傅菊英. 烧结球团学M. 长沙: 中南工业大学出版社, 1996 指导教师签字基层教学单位主任签字摘要 本课程设计说明书主要介绍了圆盘造球机的相关知识及工作原理，通过相关计算得出了自行设计的圆盘造球机的总体尺寸以及各结构、零件的具体尺寸，展示了二维总装图及部分所设计的零件图。关键词：圆盘造球机；尺寸；零件图；目录摘要I前言2一、圆盘造球机简介3二、圆盘造球机作业情况概述31.圆盘造球机的工作原理32.圆盘造球机的工作特点43.圆盘造球机的自动分级原理5三、圆盘造球机结构简介51.伞齿传动圆盘造球机52.内齿轮传动的圆盘造球机63.工业用圆盘造球机实物图7四、圆盘造球机的参数8五、圆盘造球机主要参数及结构确定11六、部分零件二维图及总装图12七、成本预算16八、总结16参考文献：17前言 将细粒物料预先在造球机中成球及球团固结，是球团生产的两大基本环节，因此，造球机是球团厂的重要设备之一。造球机工作的好坏，直接影响球团矿产量和质量及球团厂的技术经济指标。 对于造球机械设备，一般有以下要求：结构简单，工作平稳可靠；设备重量轻，电能消耗少；对原料的适应性强，易于操作和维护；产量高，质量好。 从上述要求出发，多年来国内外都进行了大量的试验研究工作，这对于球团矿的发展起了很好的促进作用。据报导，目前国内外有以下几种造球机械设备：圆筒造球机；圆盘造球机；圆盘型圆锥造球机；螺旋挤压圆锥造球机等。一、圆盘造球机简介 圆盘造球机是球团生产工艺中的制造生球的设备。其结构组成为转动心轴结构，造球机圆盘支承在主轴上，主轴靠前端两支点铰接于设备底座的支承轴上，主轴箱的末端通过倾角调整器于底座相连。机体上周边圆盘与水平成一定的倾斜角度，可在规定的范围内任意调节。通常情况下电机通过齿轮减速机和一对圆锥齿轮来带动圆盘转动。盘上装有喷水管及刮料板等装置。粉料加进盘内被水湿润后，不断翻滚形成料粒-小料球-大料球，当小球偏向盘的中部继续滚大时，则滚向盘边排出，造球完成。二、圆盘造球机作业情况概述1.圆盘造球机的工作原理它的主要部件系倾斜的带有周边的钢质圆盘，圆盘绕中心轴（或中心线）按一定速度旋转； 通过皮带机向盘内加料区加入细粒的混合矿料； 从圆盘上方用喷水器加入适量水分，由于水的凝聚力的作用，使散料形成母球； 物料在盘边、盘底产生的摩擦力的带动下向上提升，当矿料被带至一定高度时，即当其本身的重力分量大于摩擦力分量时，矿料将向下滚落，类似于“滚雪球”，细粒物料粘在潮湿的母球表面，不断滚粘散料而长大，不同大小的母球随圆盘作上向、下向滚动运动，不断搓压而密实，并长大到规定的尺寸； 不同尺寸的小球颗粒自然分级，小颗粒离开排料端，贴盘底沿大圆弧滚动，大颗粒集中往排料端（盘边）滚动，最后经盘边排出。 圆盘造球机的造球过程圆盘造球机加水加料过程示意图2.圆盘造球机的工作特点为了制造出质量良好的球团，对造球机要求不仅能产生滚动运动，使物料滚动成球，而且能使料球产生一定的压实力，这就要求圆盘的安装应倾斜一定的角度，当圆盘转动时，能使物料产生上向及下向的滚动运动，制出球团。 所需要的给料量相当于排出的生球量。 能按颗粒大小自动分级，排出的是尺寸合格的生球。3.圆盘造球机的自动分级原理 所谓球粒的自动分级，即圆盘中物料能按其本身粒径大小有规律地运动，并且都有各自的运动轨迹。物料在圆盘中的运动轨迹逐渐长大，且粒度大的运动轨迹靠近盘边，且在料面上。相反，粒度小或未成球的物料，其运动轨迹贴近盘底和远离盘边。当球径大小到达要求时，则从盘边自行排出，粒度小的球贴近盘底运动，继续滚动长大。自动分级效果取决于是否能正确地选择圆盘造球机的工艺参数，以便最大限度地提高造球机的产量和质量。因此，对圆盘造球机中的物料运动规律进行分析是必要的。三、圆盘造球机结构简介 圆盘造球机是目前国内外广泛采用的造球设备，我国球团厂都采用这种设备，从结构上可分为：伞齿传动圆盘造球机；内齿传动圆盘造球机 1.伞齿传动圆盘造球机 主要由圆盘、刮刀、刮刀架、大伞齿轮、小圆锥齿轮、主轴、调倾角机构、减速机、电动机、三角皮带和底座等组成。造球机的转速可通过改变皮带轮的直径来调整，圆盘的倾角可以通过螺杆调节。1-刮刀架 2-刮刀 3-圆盘 4-伞齿轮 5-减速机 6-中心轴 7-调倾角螺杆 8- 电动机 9-底座伞齿轮传动的圆盘造球机结构图2.内齿轮传动的圆盘造球机 内齿轮传动的圆盘造球机是在伞齿轮传动的圆盘造球机的基础上改进的。改造后的造球机主要结构为，圆盘连同带滚动轴承的内齿圈固定在支承架上，电动机、减速机、刮刀架均安在支承架上，支承架安装在机座上，并与调整倾角的螺杆相连，当调节螺杆时，圆盘连同支承架一起改变角度。1-圆盘 2-刮刀 3-刮刀架 4-小齿轮 5-减速机 6- 电动机 7-调倾角螺杆 8-底座 9-内齿圈伞齿轮传动的圆盘造球机结构图3.工业用圆盘造球机实物图 四、圆盘造球机的参数 为了制取合格的生球，圆盘造球机的参数，如圆盘转速、圆盘倾角、盘边高度、填充率以及物料停留时间等，均应根据不同的圆盘规格而定，圆盘直径是圆盘机的最主要参数。 1. 圆盘直径 圆盘造球机的圆盘直径决定着圆盘面积的大小。其面积对生球质量没有影响，但对造球机的产量却具有决定性的意义。直径D增大，加入盘中物料增多，物料在盘内碰撞的几率增大，有利于母球的形成、长大和密实。根据对圆盘造球机的运动特性分析，其产量是与圆盘面积或圆盘直径的平方成正比的。圆盘直径的大小，主要依据造球规模的大小而定。我国规定的造球机圆盘直径系列规格有2000、2500、2800、3200、3500、4000、4500、5000、5500、6000mm十种。国外的圆盘直径有的高达7500mm。2. 圆盘边高 随着直径增大，边高也应相应增大，边高可按直径的0.10.2倍考虑。边高与圆盘倾角和圆盘直径有关，它的大小直接影响着造球机的容积填充率。倾角越小，边高越大，则填充率越大。但填充率过大，部分粉料不能形成滚动运动，造球机生产率反而下降，所以圆 盘边高是有一定限度的。当圆盘直径和倾角都不变时，边高还与原料的性质有关。如果物料的粒度粗、粘度小，盘边应取得高些；反之就可取得低些。Bhrany曾提出：hCD（1）式中：h-边高，m；D-圆盘直径，m；C-常数。 Pietsch和Bombled认为该常数C为0.2 。 Klatt 则认为常数0.2只适宜于直径为4m 以下的圆盘。直径再大时，该常数值应逐渐减小。 3. 圆盘倾角 圆盘倾角与物料性质和圆盘转速有关。不同物料其安息角不同，用于不同物料的圆盘，其倾角必须大于物料的安息角。否则，物料将形成一个相对于盘底静止的粉料层，与圆盘同步运动，此时，可借助刮刀强迫物料下落而滚球，成球后安息角自然减小了。否则，无法进行造球。 单纯考虑倾角时，减小倾角，增大成球粒度；增大倾角，减小成球粒度。取值一般在45 60。转速高的圆盘，其倾角可取大值，否则应取小值。倾角过大，则物料对盘底压力减小，物料的提升高度降低，盘面不能充分利用，使圆盘造球机的产量下降。倾角的大小由经验确定，一般为4050。对于某些物料，在某种转速下，倾角也有大到60的。4. 圆盘充填率 数值太大，会破坏物料的运动性，不能按粒度分层，其值一般在1020%之间。 5. 造球时间 从物料进入圆盘到制成合格生球的时间为造球时间。造球时间与成品球的粒度和质量要求、原料成球的难易、原料的粒度等有关，时间的长短可由调整圆盘的转速和倾角来控制。一般情况下，造球时间为68min 。 实验表明，随造球时间的延长，生球的抗压强度、落下强度均提高。6. 圆盘转速n 当圆盘直径、倾角一定时，转速n只能在一定范围内变动。 转速过大，离心力过大，物料甩到盘边，造成圆盘中心空料，不能分级； 转速过小，离心力不够，物料不能上升到盘顶，造成母球区形成空料区。一般以圆盘边线速度计，约1.02.0m/s。或以最佳转速为临界转速的6070%来控制。 由于圆盘造球机的转速n是本次设计过程中一个重要参数，故在此进行理论推导：首先做一个计算模型，圆盘在工作过程中是倾斜放置的，如小球在A点平衡，受力如下图所示，重力G的两个分力分别为G1和G2，方便分析，假设摩擦力分解为两个分力，F摩2阻止这个小球依重力分力G2沿盘面向下运动，而F摩1则阻止这个小球依重力分力G2沿盘边向下运动，从而使小球依圆盘旋转而被带到一定高度，若小球上升到A点静止不动，则所有的力彼此相互平衡，在B向，盘子平面内，G2的分力为G2和G2，离心力F离合反力F及摩擦力F摩1，如下图所示。 建立平衡方程： （为物料的安息角）当小球离开盘边并开始沿盘面滚落的瞬间，此时F=0，则由式得 其中 （f为面粉间摩擦系数）代入后得：两边除以mg：五、圆盘造球机主要参数及结构确定1.圆盘直径d考虑到本次课程设计做的是一个小型的造球机，结合成本及占地面积，我们确定了圆盘直径为d=500mm。2.圆盘边高h采用Bhrany公式，h=CD=0.2500=100mm。3.圆盘倾角本次课程设计造球机的造球原料为面粉，经查阅，面粉安息角在3040，为保险起见，我们初定圆盘倾斜角（因圆盘倾角可调）。4.圆盘转速nR=25mm，初取f=0.5，考虑到一些特殊粉料，计算时取45，代入式：5.电机转速n电本着经济性原则，我们小组决定采用经济性较好的小电机，在网上了解后，最终选取了25W的电机，转速n=120r/min。6.传动齿轮的d、m、z经讨论，我们小组成员决定采用两级齿轮传动机构实现圆盘的转动。，取考虑到造球机结构尺寸，取一级传动齿轮：二级传动齿轮：7.轴承及轴承座型号鉴于轴承与轴承座和传动轴的配合及装配关系，我们选取的轴承型号为GB/T 276-1994，即内径，外径，轴承座选取型号GB/T7809-1995-P204的铸造立式座，内径。六、部分零件二维图及总装图1. 末级大齿轮二维图2. 光轴支座二维图3. 支承套筒架二维图4. 底部钢板二维图5.圆盘二维图6.总装图七、成本预算成本预算表材料单价数量合计电机25W（套）2701270轴承座UCP204（套）9654直线光轴支座412.550一级传动齿轮（对）30130末级传动齿轮（对）2561220圆盘1401140角钢10330总计794八、总结虽然在校期间每学期都安排了课程设计，但是没有一次的任务能与此次相比，设计限定时间较长，项目的任务更加繁多、细致、要求更加严格、设计要求的独立性更加高。要我们充分利用在校期间所学的课程的专业知识理解、掌握和实际运用的灵活度。我在此次项目中对待设计的态度是认真的积极的。通过这几周对圆盘造球机方案及尺寸的设计，给我们最深的感受就是我们的设计思维得到了很大的锻炼与提高。作为一名设计人员要设计出符合工艺要求的产品，就必须做一个生活的有心人。多留心观察思考我们身边的每一个机械产品，只有这样感性认识丰富了，才能使我们的设计思路具有创造性。通过本次过程中我们熟悉了设计的各个方面的流程，学会了把自己在大学所学的知识运用到实际工作中的方法。从以前感觉学的许多科目没有实际意义，到现在觉得以前的专业知识不够扎实，给自己的设计过程带来了很大的麻烦。本次的设计题目涉及了许多与专业结合性较强的理论知识，特别感谢各位老师给我们在设计方面给予的帮助，通过这次设计，让我了解了设计的整个流程，在设计过程中发现了自己的不足，让我能够在以后的学习中加以改正，让我能够在以后的工作中做的更好。我们对之后的造球机实物安装充满自信！参考文献：1 成大先.机械设计手册（第五版）.北京：化学工业出版社，20072 许立忠，周玉林.机械设计.北京：中国标准出版社，20093 韩晓娟.机械设计课程设计指导手册.北京：中国标准出版社，20084 龚溎义.机械设计课程设计图册（第三版）.北京：高等教育出版社,20115 白明华.圆盘造球机调角装置的设计计算.重型机械，1988燕山大学课程设计评审意见表姓名 指导教师评语：该生在设计（论文）工作期间态度（认真、较好、一般、较差）；工作(积极主动、较主动、不主动)；出勤率（高、较高、一般、低）。（能正确、基本能）提出设计方案，设计工作量（大、较大、一般），设计难度（大、较大、一般）。工作中有（强的、较强的、一般的）创新意识；专业基础理论（扎实、较扎实、一般、较差）。（出色的、较好的、一般的、基本上）完成了课程设计（论文）任务书所确定的任务。同意参加答辩。成绩： 指导教师： 年 月 日答辩小组评语：该同学在设计过程中（出色、较好、基本上）完成了设计任务。图面（清晰、较为清晰、基本清晰），结构（合理、基本合理）；设计说明书（论文）计算（全面、正确；较为全面、正确；基本正确），语言（正确、比较正确、基本正确）。答辩过程中能够（正确、较为正确、基本正确）回答老师提出的问题。成绩： 评阅人： 年 月 日课程设计总成绩：答辩小组成员签字： 年 月 日燕山大学课程设计评审意见表姓名 指导教师评语：该生在设计（论文）工作期间态度（认真、较好、一般、较差）；工作(积极主动、较主动、不主动)；出勤率（高、较高、一般、低）。（能正确、基本能）提出设计方案，设计工作量（大、较大、一般），设计难度（大、较大、一般）。工作中有（强的、较强的、一般的）创新意识；专业基础理论（扎实、较扎实、一般、较差）。（出色的、较好的、一般的、基本上）完成了课程设计（论文）任务书所确定的任务。同意参加答辩。成绩： 指导教师： 年 月 日答辩小组评语：该同学在设计过程中（出色、较好、基本上）完成了设计任务。图面（清晰、较为清晰、基本清晰），结构（合理、基本合理）；设计说明书（论文）计算（全面、正确；较为全面、正确；基本正确），语言（正确、比较正确、基本正确）。答辩过程中能够（正确、较为正确、基本正确）回答老师提出的问题。成绩： 评阅人： 年 月 日课程设计总成绩：答辩小组成员签字： 年 月 日燕山大学课程设计评审意见表姓名 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