一.球磨機的組成
球磨機大致可分為立式和臥式兩種。立式攪拌球磨機，由於採用新式設計，與滾筒式球磨機相比，具有自己獨特的優點。它是通過電機驅動立式減速度，通過聯軸節帶動內轉子研磨裝置旋轉，使介質球、磨料、水混合液懸浮研磨。設備運行過程中，桶體固定不動，僅僅攪拌器發揮強有力的作用，故可在不停機的情況下進行抽樣檢驗和添加磨料。球磨機底部的過濾系統能夠檢驗磨粒是否符合規格，以便於大顆粒的再次研磨，以達到研磨和分散的需要。
球磨機可分為攪拌設備和磨球兩大部分。
二.球磨機的攪拌設備
攪拌可以使用兩種或多種不同的物質在彼此之中互相分散，從而達到均勻混合；也可以加速傳熱和傳質過程。攪拌操作的例子頗為常見，例如在化驗室裡製備某種鹽類的水溶液時，為了加速溶解，常常用玻璃棒將燒杯中的液體進行攪拌。又如為了製備某種懸浮液，就要用玻璃棒不斷的攪動容器中的液體，使固體顆粒不致沉下，而保持它在液體中的懸浮狀態。在工業生產中，攪拌操作是從化學工業開始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等，作為工業過程的一部分而被廣泛應用[12]。
在工業生產中，大多數的攪拌操作均系機械攪拌，攪拌設備主要由攪拌裝置、軸封、和攪拌罐三大部分組成。其中，攪拌設備分為：傳動裝置、攪拌器、攪拌軸；攪拌罐又分為：罐體和附件兩種。
（一）攪拌設備在工業生產中的應用
攪拌設備在工業生產中的應用範圍很廣，尤其是化學工業中，很多的化學生產都或多或少的應用著攪拌操作。化學工藝過程的種種化學變化，是以參加反應物質的充分混合為前提的，對於加熱，冷卻和液體萃取以及氣體吸收等物理變化過程，也往往要採用攪拌操作才能得到好的效果。攪拌設備在許多場合是作為反應釜來應用的[12]。攪拌設備的應用範圍之所以這樣廣泛，還因攪拌設備操作條件（如濃度、溫度、停留時間等）的可控範圍較廣，又能適應多樣化的生產。
攪拌設備的作用不外乎：①使物料均勻混合。②使氣體在液相中很好的分散。③使固體粒子在液相中均勻的懸浮。④使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化。⑤強化相間的傳質。⑥強化傳熱。對於均勻相反應，混合的快慢，均勻程度和傳熱情況的好壞，都會影響效果。至於非均勻相系統，則還影響到相界面的大小和相間的傳質速度，情況就更複雜，所以攪拌情況的改變，常很敏感的影響到產品的質量和數量。如果攪拌情況不好，就會造成傳熱係數下降或局部過熱，使物料分散不均勻，影響到產品的質量，也容易導致物料粘壁，使反應不能很好的進行下去。
攪拌設備使用歷史悠久，應用範圍廣，但對攪拌操作的科學研究還很不夠。攪拌操作看起來似乎簡單，但實際上，它所涉及的因素卻極為複雜。對於攪拌器形式的選擇，從工藝的觀點以及力學觀點來說，迄今都是研究得不夠的。
過去有很多文獻論述了攪拌設備的動力消耗，並給出了不少情況下的計算公式，但是由於介質操作條件的不同，物理化學性能的差異，容器形狀及內部設施的不同以及各種攪拌器性質上的區別，正確確定攪拌功率並適當的選擇驅動電機是十分困難的。在沒有模擬試驗的情況下,設計新的攪拌設備時，常採用現有的設備數據的方法，寧大勿小，結果造成了不少浪費。國內有些單位對一些生產中的攪拌設備進行了功率測試，從測試的結果可以看到，由於功率消耗難以計算準確，電動機選用過大，造成了負荷率很低的的不合理的現象。
對於攪拌設備的研究，除功率問題外，有關攪拌的流體力學研究具有重要意義。這方面已做了許多工作，但尚需擴大和深入。在液體中進行攪拌時，攪拌器的功能不僅引起液體的整個運動，而且要在液體中產生湍動，湍動的程度與攪拌器使液體旋轉而產生的旋渦現象有密切關係。這些旋渦因經常的互相撞擊和破裂，使液體受到劇烈的攪拌。由此可見在攪拌操作中，對於流體力學理論的研究是極其重要的。
關於攪拌器，除非遇有特殊的任務，需要特殊設計之外，現有的各種攪拌器，尤其是常用的框式、平槳式、推進式和渦輪式等已足夠應用。而且這些攪拌器已有相應的標準，所以對已有攪拌器性能的深刻了解，應予以更多地注意，以便使他們在使用中能夠充分的發揮作用。渦輪式攪拌器現正被廣泛使用，因為這種攪拌器在工業上適應性是很大的，它幾乎能有效的完成所有的攪拌任務，並能處理那些特別是化學工業中經常遇到的各種粘度的物料。
（二）攪拌裝置的安裝形式
攪拌設備可以從各種不同的角度進行分類，如按工藝用途分、按攪拌器結構型式分或按攪拌裝置的安裝型式分等等。從按攪拌裝置的安裝型式分，可以分為（1）立式容器中心攪拌（2）偏心式攪拌（3）傾斜式攪拌（4）底攪拌（5）臥式容器攪拌（6）旁入式攪拌六種，其中旁入式攪拌又可以分為角度固定的旁入式攪拌和角度可變的旁入式攪拌兩種。
設計中選用立式容器中心攪拌。這種攪拌裝置安裝在立式設備筒體的中心線上，驅動方式採用皮帶傳動和齒輪傳動，用普通電機直接連接或與減速機直接連接。
二.球磨機的磨球
球磨機運轉時，攪拌器帶動磨球運動，從而粉碎物料顆粒，達到研磨的效果。
2.球磨機主要結構的選型
2.2.1攪拌器的選擇
一.攪拌過程與攪拌器
攪拌過程有賴於攪拌器的正常運轉，因此攪拌器的結構、強度也是不容忽視的問題。由於攪拌操作的多種多樣，也是攪拌器存在著許多型式。各種攪拌器在配合各種可控制流動狀態的附件後，更能使流動狀態以及供給能量的情況出現多種變化，更有利於強化不同的攪拌過程。
攪拌器的功能概括地說就是提供攪拌過程所需要的能量和適宜的流動狀態，以達到攪拌過程的目的。
攪拌器的攪拌作用由運動著的漿液所產生，因此攪拌器的形狀、尺寸、數量以及轉速就影響攪拌器的功能。同時攪拌器的功能還與攪拌介質的物性以及攪拌器的工作環境有關。另外，攪拌槽的形狀、尺寸、擋板的設置情況、物料在槽中的進出方式都屬於工作環境的範疇，這些條件以及攪拌器在槽內的安裝位置及方式都會影響攪拌器的功能。
二.攪拌器型式的選擇
為了提供能量與造成液體的流動狀態，攪拌器必須有合理的結構和足夠的強度。所謂合理的結構，除了指槳葉的幾何尺寸及安裝位置要合理以外，主要還應符合以下幾個原則：槳葉的製造工藝合理，槳葉與攪拌軸的連接方式穩妥可靠，槳葉安裝檢修方便等等。
一個好的選型方法最好具備兩個條件，一是選擇結果合理，一是選擇方法
方便，而這兩點卻往往難以同時具備。
我們從攪拌操作的目的分析了對攪拌的要求，諸如某過程要求對流循環好或者某過程要求剪切力強等等，進而分析了攪拌器的功能，在此基礎上就可根據攪拌的目的來選擇攪拌器的型式。也可以從一種攪拌器的功能來分析判斷它是用於哪些攪拌過程。
各種攪拌過程對攪拌的要求有共性，而各種攪拌器的性能也有共性，這樣往往是適於某一種攪拌操作的可能有幾種型式的攪拌器，而同一種攪拌器也可用於幾種攪拌過程。當然嚴格的說，還是各有所長的，諸如粘度高低、容積大小、轉速範圍等等，都會影響攪拌器使用的效果。目前的選型方法多數是根據實踐試經驗，選擇習慣應用的槳型，再在常用範圍內決定攪拌器的各種參數。也有通過小型試驗，取得數據，進行比擬放大的設計方法。不論哪種做法，都離不開最初的根據攪拌目的選擇攪拌器類型這一步。
由於液體的粘度對攪拌狀態有很大的影響，所以根據攪拌介質粘度大小來
選型是一種基本的方法。幾種典型的攪拌器都隨粘度的高低而有不同的使用範圍。隨粘度增高的各種攪拌器的使用順序為推進式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式等。設計中選用的攪拌器的型式為槳式平直葉。結構簡圖如圖2-1所示：
圖2-1攪拌器槳
槳式是結構最簡單的攪拌器型式，槳葉一般採用扁鋼製作，鑄造槳葉已很少用。小型槳葉為簡單計，常將槳葉焊在輪轂上，形成一個整體，然後用鍵、止動螺釘將輪轂連接在攪拌軸上。
關於攪拌器在攪拌軸上的安裝層數，一般都是從槳葉的攪拌範圍來考慮的，液層過高則要考慮設置多層槳葉，對於低粘度液體，徑流型槳葉可攪動槽內上下範圍為槳徑的4倍，所以對於常用的液層深度，只要一層槳葉即可。對於高粘度液體，可增加攪拌器層數。
2.2.2傳熱部件的選型
一.攪拌設備的傳熱
在容器中對被攪拌的液體進行加熱或冷卻是化工過程中一個經常遇到的操作，這對於在被攪拌的液體中進行化學反應極為重要。化學反應過程常伴有放熱和吸熱反應，而且常常需要向加熱促使化學反應的進行，一旦反應開始往往又需要冷卻，調節溫度維持反應條件，直到反應完畢又需要散熱。因此，攪拌器必須具備傳熱裝置，以維持最佳的工藝條件，取得最好的反應效果。
二.傳熱方式
反應器的加熱和冷卻有多種方式。可在容器外部或內部設置供加熱或冷卻用的換熱裝置，例如在容器外部設置夾套，在容器內部設置蛇管、散熱器等。一般用得最普通的是採用夾套傳熱方式。
三.夾套
傳熱夾套一般由普通碳鋼組成，它是有一個套在反應器筒體外面能形成密
封空間的容器，既簡單又方便。夾套上設有水蒸氣，冷卻水或其他加熱、冷卻介質的進出口。如圖2-2所示：
圖2-2整體夾套的結構
1——卸料口；2——側面卸料口；3——出水口；4——罐體；
5——夾套；6——進水口
在罐體的外側，以焊接或法蘭連接的方法裝設各種形狀的鋼結構，使其與
罐體的外表面形成密閉的空間，在此空間內通入載熱流體，以加熱或冷卻物料，維持物料的溫度在預定的範圍內，這種鋼結構件統稱之為夾套。根據夾套結構形式的不同，可分為多種類型。
攪拌罐上採用最多的夾套型式是整體夾套，由於應用廣泛，工程上習慣簡稱
為夾套。這種夾套是在罐體的外面再套上一個直徑稍大的容器。如果加熱介質是水蒸氣，則進口管應靠近夾套上端，冷凝液從底部排出；如果傳熱介質是液體，則進口管應安置在底部，液體從底部進入，上部流出，是傳熱介質能充滿整個夾套空間。這種結構簡單方便，基本上不需要維修。缺點是換熱面積受到罐體幾何形狀的限制而不能做得太大。
（1）整體夾套的結構選型
選擇常用的典型結構：這種是圓筒的一部分和下封頭包有夾套。
（2）整體夾套的尺寸及連接形式
整體夾套和罐體有兩種連接形式，即不可拆卸式和可拆卸式。
不可拆卸式夾套的結構簡單，密封可靠，主要適用於碳鋼製的攪拌設備。如果罐體材質是不鏽鋼而夾套為普通碳鋼時，應在結構的處理上避免不鏽鋼罐體直接與碳鋼件焊接，以防止在焊縫處滲入過量碳元素是不鏽鋼產生局部腐蝕。
（3）整體夾套的應力
由於夾套內流體壓力的作用，夾套封口環處會產生局部應力，其數值的大小根據夾套的結構和安裝方法而有所差異。
按照設計中所選用的夾套形式，則整體夾套的結構及強度可按下述關係進行考慮。
同時注意，封口環與筒體連接的焊縫必須給予特殊考慮。為了增大連接點
的強度，必須規定焊縫完全焊透。
（4）整體夾套附——進口接管
整體夾套的出口接管結構和一般容器一樣，不需要進行特殊處理。進口接
管則因為夾套與罐體之間的距離較小，為了防止載熱流體直接衝刷罐體外表面，影響罐體的局部強度，進口接管應採用側開口或在夾套內安裝擋板。進水管一般布置在夾套底部，以便於提高傳熱效率。
2.2.3攪拌罐結構設計
攪拌罐的概述攪拌罐包括罐體和裝焊在上面的各種附件。
常用的罐體是立式圓筒形容器，它有頂蓋、筒體、和罐底，通過支座安裝在基礎或平臺上。罐體在規定的操作溫度和操作壓力下，為物料完成其攪拌過程提供了一定的空間。
為了滿足不同的工藝要求，或者因為攪拌罐本身結構上的需要，罐體上裝有各種不同用途的附件。例如，由於物料在反應過程中常常伴有熱效應，為了提供或取出反應熱，需要在罐體的外側安裝夾套或在罐體的內部安裝蛇管；為了與減速機和軸封相連接，頂蓋上要焊裝底座；為了便於檢修內件及加料和排料，需要裝焊人孔、手孔、和各種接管；為了在操作過程中有效的監視和控制物料的溫度、壓力和料面高度，則要安裝溫度計、壓力表、液面計、視鏡和安全洩放裝置；有時為了改變物料的流型、增加攪拌強度、強化傳質和傳熱，還要在罐體的內部焊裝擋板和導流筒。但是隨著附件的增加，往往會給設備的製造和維修帶來很多麻煩，增加設備的製造和維修費用。所以在確定攪拌罐結構的時候應全面的綜合考慮，使設備既滿足生產工藝要求有做到經濟合理，實現最佳化設計。
（一）罐體的長徑比和裝料量
在知道攪拌罐操作時盛裝的物料的容積以後，首先要選擇適宜的長徑比（H／Di）和裝料量，確定筒體的直徑和高度。
（1）罐體的長徑比
選擇罐體的長徑比應考慮的主要因素有3個方面，即長徑比對攪拌功率的影響、對傳熱的影響以及物料攪拌反應特性對長徑比的要求。
一定結構形式攪拌器的漿葉直徑同與其裝配的攪拌罐罐體內徑通常有一定
的比例範圍。隨著罐體長徑比的減小，即高度減小而直徑放大，攪拌器漿葉直徑也相應放大。在固定的攪拌軸轉數下，攪拌器功率與攪拌器漿葉直徑的五次方成正比。所以，隨著罐體直徑的放大，攪拌器功率增加很多，這對於需要較大攪拌作業功率的攪拌過程是適宜的，否則較小長徑比只能無謂的損耗一些攪拌器功率，長徑比則可以考慮選得大一些。
罐體長徑比對夾套傳熱有顯著影響。容積一定時，長徑比越大，則罐體盛料
部分表面積越大，夾套的傳熱面積也就越大。同時長徑比越大，則傳熱表面距離罐體中心越近，物料的溫度梯度就越小，有力於提高傳熱效果。因此，但從夾套傳熱角度考慮，一般希望長徑比取得大一些。
某些物料的攪拌反應過程對罐體長徑比有著特殊要求，根據實踐經驗，一般
攪拌罐的長徑比為1～1.3，設計中取<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>
（2）攪拌罐的裝料量
選擇了罐體的長徑比之後，還要根據攪拌罐操作時所允許的裝滿程度考慮選擇裝料係數η，然後經過初步計算、數值圓整及核算，最終確定筒體的直徑和高度。
罐體全容積V與罐體的公稱容積（即操作時盛裝物料的容積）<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>有如下關係：
<Object: word/embeddings/oleObject3.bin> （2-1）
設計時應合理的選用裝料係數η值，儘量提高設備利用率。
通常η可取0.6～0.85.取η=0.8。
Vg=5L，所以V=6.25L
知道了筒體的長徑比之後，還不能直接算出筒體直徑和高度，因為當筒體直
徑不知道時封頭的容積就不知道，罐體全容積也就不能最後確定。
先忽略封頭的容積，認為：<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>V≈πD2iH/4(m2)
式中DI及H單位是m.
把罐體長徑比代入上式為:
V≈πD3i(H/Di)/4 (m3) (2-2)
將式（2-1）代入式（2-2）
整理：Di≈[4Vg/π(H/Di)η]1/3 （m） （2-3）
Di≈[4<Object: word/embeddings/oleObject5.bin>5/π<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>1.3<Object: word/embeddings/oleObject7.bin>0.8]1/3
Di≈182 取Di=175
將式（2-3）計算出的結果圓整成標準直徑，代入式（2-4）算出筒體高度：
H=(V-v)/(π/4) <Object: word/embeddings/oleObject8.bin>Di2=(Vg/η-v)/(π<Object: word/embeddings/oleObject9.bin>Di2/4) （2-4）
H=4<Object: word/embeddings/oleObject10.bin>6.25<Object: word/embeddings/oleObject11.bin>106/<Object: word/embeddings/oleObject12.bin>1752=259
取H=220
（二）攪拌罐結構選型
參看各種攪拌罐結構，選擇所設計的攪拌罐。
（1）罐體的主要結構特徵為橢圓形焊接的底和可以揭開的平蓋。
（2）散熱器的形式為整體夾套式。
二.攪拌器的計算
查表可得： <Object: word/embeddings/oleObject13.bin>
<Object: word/embeddings/oleObject14.bin>
取<Object: word/embeddings/oleObject15.bin>
槳寬與槳徑的比
<Object: word/embeddings/oleObject16.bin>
<Object: word/embeddings/oleObject17.bin>
取b=18
兩槳葉的距離
<Object: word/embeddings/oleObject18.bin>
取h=55
2.2.4傳動部件的計算
一.幾種傳動方式
攪拌設備具有單獨的傳動機構，一般包括電動機、減速裝置、聯軸節及攪拌軸等。
在比電動機速度低得多的攪拌器上常用的減速裝置是裝在設備上的齒輪減
速機、渦輪減速機、三角皮帶以及擺線針齒行星減速機等。其中最常的是固定和可移動的齒輪減速攪拌器，這是由於他們加工費用低、結構簡單、裝配檢修方便。有時由於設備條件的限制或其他情況必須採用臥式減速機時，也可利用一對傘齒輪來改變方向，但須注意由於只有一個軸承所以必須設置底軸承。這種結構因為傘齒輪不是浸在油箱內，故不能應用在有防火，防爆要求的場合。
減速機價格較貴，製造困難，因此，如果速比不大，可採用三角皮帶減速，
但不要在有爆炸危險場合使用。我們所設計的設備是為實驗所用，因此選用三角皮帶減速。
二.電動機的選擇
（一）關於攪拌器功率的問題
當攪拌器由靜止啟動時，槳葉要克服自身的慣性，還要克服槳葉所推動的液體的慣性以及液體的摩擦力。這時槳葉與液體的相對速度很大，槳葉受液體阻力的作用面積最大，因而所需的功率值必然較大，這就是所謂的攪拌器的啟動功率。
攪拌過程進行時需要動力，籠統地稱這動力時就可叫做攪拌功率。但仔細進行分析時，就會發現所謂攪拌功率實際上包含了兩個不同的而又有兩系的概念，這就是攪拌器功率和攪拌作業功率。
具有一定結構形狀的設備中裝有一定物性的液體，其中用一定形式的攪拌器以一定轉速進行攪拌時，將對液體做功並使之發生流動，這時為使攪拌器連續運轉所需要的功率就是攪拌器功率。顯然攪拌器功率是攪拌器的幾何參數、攪拌槽的幾何參數、物料的物性參數和攪拌器的運轉參數等的函數。這裡所指的攪拌器功率不包括機械傳動和軸封部分所消耗的動力。
被攪拌的介質在流動狀態下都要進行一定的物理過程或化學反應過程，即都有一定的目的，其中有的混合，有的分，有的傳熱，有的溶解等等。不同的攪拌過程不同的物性、物料量在完成其過程時所需要的動力不同，這是由工藝過程的特性所決定的。這個動力的大小是被攪拌的介質的物理、化學性能以及各種攪拌過程所要求的最終結果的函數。我們把攪拌器使攪拌槽中的液體以最佳方式完成攪拌過程所需要的功率叫做攪拌作業功率。
在處理攪拌過程的功率的問題時，最好是能夠知道為了達到攪拌過程所要求的結果而必須用於被攪拌介質的功率即攪拌作業功率，同時運用攪拌器的功率的概念，來提供一套能向被攪拌介質中輸入足夠功率的攪拌裝置。最理想的狀況當然是腳板其功率正好就等於攪拌作業功率，這就可使攪拌過程以最佳方式完成。攪拌器功率小於攪拌作業功率時，可能使過程無法完成，也可能拖長操作時間而得不到最佳方式。而攪拌器的功率過分大於攪拌作業功率時，只能浪費動力而於過程無益。遺憾的是目前無論攪拌器的功率也好，攪拌作業功率也好，都還沒有很準確的求法，當然也很難評價最佳方式是否達到的問題。生產實踐中攪拌器功率不足的問題易於察覺，而攪拌器功率過大造成浪費的問題則容易被忽視。
（二）電動機的選型
攪拌設備選用電動機的問題，主要是確定系列、功率、轉速以及安裝型式
和防爆要求等幾項內容。
（三）Y系列封閉式三相異步電動機
主要性能及結構特點：效率高，耗電少，性能好，噪聲低，振動小，體積小，重量輕，運行可靠，維修方便。為B級絕緣。結構為全封閉、自扇冷式，能防止灰塵、鐵屑、雜物侵入電動機內部。冷卻方式為IC411。
用途：適用於灰塵多.土揚水濺的場合，為一般用途攪拌機。
工作條件：（1）海拔不超過1000m。
（2）環境溫度不超過40。C,最低溫度為-15。C軸承允許溫度不超過95。C。
（3)最溼月月平均最高相對溼度為90％，同時該月月平均最低溫度不高於25。C。
（4）額定電壓為380V，額定功率為50Hz。
（5）3kW以下為Y接法，4kW及以上為Δ接法。
（6）工作方式為連續使用（SI）。
（四）根據以上條件，最終選擇電動機為：機座帶底角，端蓋上無凸緣的電動機。
其中電動機的輸出軸軸徑為19mm。
電動機的安裝尺寸如表2-1和表2-2所示：
（1） 表2-1基本尺寸
Tab.2-1 Basic size
表2-2外形尺寸Tab.2-2 Boundry dimension
三.皮帶傳動
（一）帶傳動的選擇種類
帶傳動是由固連於主動輪上的帶輪，固連於從動輪上的帶輪和緊套在兩輪上的傳動帶組成的。當原動機驅動主動輪轉動時，由於帶和帶輪間的摩擦，便拖動從動輪一起轉動，並傳遞一定動力。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、造價低廉以及緩衝吸振等特點，因此被廣泛應用。
在帶傳動中，常用的有平帶傳動、V帶傳動、多楔帶傳動和同步帶傳動等。
平帶傳動結構最簡單，帶輪也容易製造，在傳動中心距較大的情況下應用較多。常用的平帶有帆布芯平帶、編織平帶、錦綸片複合平帶等數種，其中以帆布芯平帶應用最廣。
在一般機械傳動中，應用最廣的是V帶傳動。V帶截面成等腰梯形，帶輪上也做出相應的輪槽。傳動時，V帶只和輪槽的兩個面接觸，即以兩側面為工作面。根據槽面摩擦原理，在同樣的張緊力下，V帶傳動較平帶傳動能產生更大的摩擦力。這是V帶傳動性能上的最主要的優點。再加上V帶傳動允許的傳動比較大，結構較緊湊，以及V帶多以標準化並大量生產等優點，因而V帶傳動的應用逼平帶傳動廣泛的多。
多楔帶兼有平帶和V帶的優點：柔性好，摩擦力大，能傳遞的功率較大，並解決了多根V帶長短不一而使帶受力不均的問題。多楔帶主要用於傳遞功率較大而結構要求緊湊的場合。
綜合上面各種帶的優缺點，在設計中選擇的帶傳動為V帶傳動。
（二）帶傳動的計算
（1）確定計算功率Pca，設定一天運轉時間10-16h，轉速n=1390r/min.
由《機械設計》課本，表8-6查得工作情況係數KA=1.1故
Pca= KA<Object: word/embeddings/oleObject19.bin>P=1.1<Object: word/embeddings/oleObject20.bin>0.55kW=0.605 kW （2-5）
（2）選取普通V帶帶型
根據Pca.n由圖8-8確定選用Z型
（3）確定帶輪基準直徑
由表8-3和表8-7取主動輪基準直徑dd1=54mm
從動輪基準直徑
dd2=idd1=3<Object: word/embeddings/oleObject21.bin>54=162mm （2-6）
根據表8-7取dd2=162mm
驗證帶的速度
v=ndd1=(π<Object: word/embeddings/oleObject22.bin>54<Object: word/embeddings/oleObject23.bin>1390)/60<Object: word/embeddings/oleObject24.bin>1000=3.9<5m/s （2-7）
所以，帶的速度合適。
（4）確定V帶的基準長度和傳動中心距
根據0.7（dd1+ dd2）〈a。〈2（dd1+ dd2） （2-8）
初步確定中心距a。=200
根據式L/d≈dd1=（π/2）<Object: word/embeddings/oleObject25.bin>（dd1+ dd2）+ （dd2- dd1）2/4 a。 （2-9）
計算出帶所需長度
L/d=2<Object: word/embeddings/oleObject26.bin>200+π/2（54+162）+（162-54）2/4<Object: word/embeddings/oleObject27.bin>200
=753.7
由表8-2選帶所需長度Ld=900
所以，實際中心距a
a= a。+ （Ld- L/d）/2=200+（800-753.7）/2=270 （2-11）
（5）驗算主動輪上的包角α1
α1=180。-（dp1-dp2）<Object: word/embeddings/oleObject28.bin>180。/ a。π=180。-( dd2- dd1)<Object: word/embeddings/oleObject29.bin>57.5。/ a （2-12）
得α1=180。-（162-54）/270<Object: word/embeddings/oleObject30.bin>57.5。=157。〉120。
所以，主動輪上的包角合適
（6）計算V帶的根數z
z= Pca/（P。+ΔP。）<Object: word/embeddings/oleObject31.bin>Ka<Object: word/embeddings/oleObject32.bin>Kl （2-13）
由n=1390r/min dd1=54mm i=3查表8-5a和8-5b得
P。=0.16 kW ΔP。=0.03 kW
查表8-8得Ka=0.95
查表8-2得Kl=1.06
則
z=0.605/（0.16+0.03）<Object: word/embeddings/oleObject33.bin>0.95<Object: word/embeddings/oleObject34.bin>1.06=2.9
所以取z=3根
（7）計算預緊力F。
F。=500<Object: word/embeddings/oleObject35.bin> Pca/Vz(2.5/ Ka-1)+qv2 （2-14）
查表8-4取q=0.06kg/m
故
F。=500<Object: word/embeddings/oleObject36.bin>0.605/（3.9<Object: word/embeddings/oleObject37.bin>3）<Object: word/embeddings/oleObject38.bin>（2.5/0.95-1）+0.06<Object: word/embeddings/oleObject39.bin>3.92
≈43.2N
（8）計算作用在軸上的壓軸力Fp
Fp=2z F。sinα/2 （2-15）
=2<Object: word/embeddings/oleObject40.bin>3<Object: word/embeddings/oleObject41.bin>43.2<Object: word/embeddings/oleObject42.bin>sin161。/2
=255.6N
（9）帶輪結構設計
設計V帶輪時應滿足的要求有：質量小；結構工藝性好；無過大的鑄造內應力；質量分布均勻，轉速高時要經過動平衡；輪槽工作面要精細加工（表面粗糙度一般應為3.2），以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。
帶輪的材料主要採用鑄鐵，常用材料的型號為HT150或HT200；轉速較高時宜採用鑄鋼（或用鋼板衝壓後焊接而成）；小功率時可用鑄鋁或塑料。
a.小帶輪的結構設計
∵dd1〈2.5d ∴小帶輪採用實心式
b.大帶輪結構設計
∵dd2≤300mm ∴大帶輪採用腹板式
c.大小帶輪尺寸數據表
表2-3帶輪尺寸數據
Tab.2-3 Dimensional data of belt pulley
2.2.5主要零件的計算及校核
2.2.5.1軸的計算及校核
（一）軸的選擇及計算
（1）軸設計的主要內容
攪拌軸是攪拌設備的一個重要部件，它的設計的和加工的好壞對與之裝配
的攪拌器有一定的影響。
軸的計算主要是確定軸的最小截面尺寸，進行強度、剛度計算或校核、驗算軸的臨界轉速和撓度，以便保證軸能安全平穩的運轉。
對攪拌軸而言，承受扭轉和彎曲聯合作用，其中以扭轉為主，所以在工程
應用中常用近似的方法進行計算。它假定軸只承受扭矩的作用，然後用增加安全係數以降低材料的許用應力來彌補由於忽略受彎曲作用所引起的誤差。軸受扭轉時，其截面上產生剪應力。
軸的結構設計是根據軸上零件的安裝、定位以及軸的製造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結構形式和尺寸。軸的結構設計不合理會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的製造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結構設計是軸設計中的重要內容。
軸的工作能力計算是軸的長度、鋼度和震動穩定性等方面的計算。多數情況下，軸的工作能力主要取決於軸的強度。這時只需對軸進行強度計算，以防止斷裂或塑性變形。
（2）軸的材料
軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。
由於碳鋼比合金鋼價廉，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故採用碳鋼製造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。設計中採用軸的材料為45鋼。
（3）軸的形狀確定
根據上述確定軸的相關知識，在設計的球磨機中確定的攪拌軸的的形狀如圖2-3：
圖2-3 軸
（4）計算軸的受力情況
設定電動機輸出軸為Ⅰ軸，與大帶輪連接的軸為Ⅱ軸，攪拌軸為Ⅲ軸。
設定帶傳動的效率為η1=0.96，軸承傳動的效率為η2.η3=0.98，聯軸器傳動的效率η4=0.99。
Ⅰ軸 n1=1390r/min
Ⅱ軸 n2= n1/i=1390/3=463r/min
Ⅰ軸 P1=0.55kW
Ⅱ軸 P2= P1<Object: word/embeddings/oleObject43.bin>η1<Object: word/embeddings/oleObject44.bin>η2<Object: word/embeddings/oleObject45.bin>η3=0.55 kW<Object: word/embeddings/oleObject46.bin>0.96<Object: word/embeddings/oleObject47.bin>0.98<Object: word/embeddings/oleObject48.bin>0.98=0.507kW
由於沒有軸承，所以各軸的輸出功率與其各自的輸入功率相等。
Ⅰ軸 T1=9550P1/n1=9550<Object: word/embeddings/oleObject49.bin>0.55/1390=3.78N*m
Ⅱ軸 T2= T1<Object: word/embeddings/oleObject50.bin>i<Object: word/embeddings/oleObject51.bin>η1<Object: word/embeddings/oleObject52.bin>η2<Object: word/embeddings/oleObject53.bin>η3=3.78<Object: word/embeddings/oleObject54.bin>3<Object: word/embeddings/oleObject55.bin>0.96<Object: word/embeddings/oleObject56.bin>0.98<Object: word/embeddings/oleObject57.bin>0.98=10.47N*m
Ⅱ軸的輸出轉距為10.47N*m，所以兩個攪拌葉輪的輸出功率
P,= 10.47N*m/2=5.2 N*m。
（5）軸的校核
進行軸的強度計算時，應根據軸的具體受載及應力情況採取相應的計算方法並恰當的選取其許用應力，對於僅受扭矩的軸應該按扭轉強度計算；對與只承受彎曲的軸應該按彎曲強度條件計算；對於既承受彎矩又承受扭矩的軸應該按彎曲扭距合成強度條件進行計算。此外，對於瞬時過載很大或應力循環不對稱性較為嚴重的軸，還應按峰尖載荷校核其靜強度，以免產生過量的塑性變形。
2.2.5.2軸承的選擇及計算校核
（一）軸承的選擇
球磨機器工作中，攪拌軸工作轉速並不是特別的高，沒有特大的衝擊與振動，因此，採用滾動軸承支承。
滾動軸承是現代機器中廣泛應用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦力小，功率消耗小，啟動容易等特點。
滾動軸承很多，根據設計的攪拌軸的特點，我選用圓錐滾子軸承。
圓錐滾子軸承的特點：可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，外圈可分離，
安裝時可調整軸承的遊隙。一般都是成對使用，這樣使用可以抵消軸所承受的軸向力。
設計中選用的軸承型號為30205，e=0.37，
（二）軸承的校核
軸承的壽命與所受載荷的大小有關，工作載荷越大，引起的接觸應力也就越大，因而在發生點蝕破壞前所能經受的應變化次數也就越少，亦即軸承的壽命越短，所謂軸承的基本的額定動載荷，就是是軸承的基本額定壽命恰好為106r（轉）時，軸承所能承受的載荷值。這個基本額定動載荷，對向心軸承，指的是純徑向載荷，並稱為徑向基本額定動載荷；對角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，指的是使套圈間產生純徑向位移的載荷的徑向分量。
滾動軸承的基本額定動載荷是在一定的運轉條件下確定的，實際上，軸承在許多應用場合，常常同時承受徑向載荷和軸向載荷。因此，在進行軸承壽命計算時，必須把實際載荷轉換為與確定基本額定動載荷的載荷條件相一致的當量動載荷。這個當量動載荷，對於以承受徑向載荷為主的軸承，稱為徑向當量動載荷；對於以承受軸向載荷為主的軸承，稱為軸向當量動載荷。
實際上，在許多支承中還會出現一些附加載荷，如衝擊力、不平衡作用力、慣性力以及軸撓曲或軸承座變形產生的附加力等等，這些因素很難從理論上精確計算。為了計及這些影響，可對當量動載荷乘上一個根據經驗而定的載荷係數。
對軸承1進行校核
根據作用力與反作用力的關係可得：<Object: word/embeddings/oleObject58.bin>（方向與F2相反）
因此，<Object: word/embeddings/oleObject59.bin>
取x=0.4,y=1.6；查表選取fp=1.0
所以
P= fp<Object: word/embeddings/oleObject60.bin>(x<Object: word/embeddings/oleObject61.bin> Fr+y<Object: word/embeddings/oleObject62.bin> Fa) （2-18）
=1.0(0.4<Object: word/embeddings/oleObject63.bin>704.5+1.6<Object: word/embeddings/oleObject64.bin>2634)
=4496.76N
查表可得C=32.2<Object: word/embeddings/oleObject65.bin>103N
因為軸承為滾動軸承，所以ε=10/3
由軸承的計算公式 Lh=106<Object: word/embeddings/oleObject66.bin>(c/p)ε/60n得 （2-19）
Lh=106<Object: word/embeddings/oleObject67.bin>(32200/4496.76)10/3/60<Object: word/embeddings/oleObject68.bin>463
=25458.7h
所得的結果符合軸承的要求壽命，所以所選擇的軸承合格。
三.軸承的潤滑
潤滑對於滾動軸承具有重要意義，軸承中的潤滑劑，不僅可以降低摩擦阻力，還可以散熱、減少接觸應力、收振動、防止腐蝕等作用。
經過綜合分析，設計中軸承的潤滑採用脂潤滑。
2.2.5.3鍵的選擇計算及校核
（一）鍵的選擇
設計中採用的是普通平鍵聯接,平鍵聯接具有結構簡單、裝拆方便、對中性較好等優點，缺點是這中間不能用來承受軸向力，因而對軸上的零件不能起到軸向固定的作用。但是在球磨機的設計中，各軸上鍵的使用主要是為了起到固定的作用，因此都選用平鍵。
普通平鍵按照構造分，有圓頭平鍵、平頭平鍵及單圓頭平鍵三種。圓頭平鍵的優點是宜放在軸上用鍵槽銑刀銑出來的鍵槽中，鍵在鍵槽中的軸向固定良好。但它的缺點是鍵的頭部側面與輪轂上的鍵槽並不接觸，因而鍵的圓頭部分不能充分利用，而且鍵槽端部的應力集中較大。平頭平鍵是放在盤銑刀銑出來的鍵槽中，因而避免了上述缺點，但對於尺寸大的鍵，宜用緊定螺釘固定在軸上的鍵槽中，以防鬆動。單圓頭平鍵則常用於軸端與轂類零件的聯接。
中和各種鍵的優缺點，設計中採用圓頭平鍵。
Ⅰ軸鍵選擇為 鍵6<Object: word/embeddings/oleObject69.bin>30 GB1096-79圓頭普通平鍵（A型）b=6 h=6 l=30
Ⅱ軸 （1）鍵8<Object: word/embeddings/oleObject70.bin>30 GB1096-79圓頭普通平鍵（A型）b=8 h=7 l=30
（2）鍵6<Object: word/embeddings/oleObject71.bin>18 GB1096-79圓頭普通平鍵（A型）b=6 h=7 l=18
（3）鍵6<Object: word/embeddings/oleObject72.bin>18 GB1096-79圓頭普通平鍵（A型）b=6 h=7 l=18
（二）鍵的校核
平鍵聯接傳遞轉距時，聯接中鍵的受力主要有積壓應力和剪切應力。對於採用常見的材料組合和按標準選區尺寸的普通平鍵聯接，其主要失效形勢是工作面被壓潰。除非有嚴重的過載，一般不會出現鍵的剪斷。因此，通常只按工作面上的擠壓應力進行強度校核計算。
已知，鍵的材料選用45鋼，許用應力[<Object: word/embeddings/oleObject73.bin>]=60MPa，[σ]=100 MPa
（1）軸d=30mm,鍵b<Object: word/embeddings/oleObject74.bin>h<Object: word/embeddings/oleObject75.bin>l=8<Object: word/embeddings/oleObject76.bin>7<Object: word/embeddings/oleObject77.bin>30,傳遞的扭轉力偶距為Me=10.47N*m。
圖2-6 鍵受力圖
將鍵沿n-n界面分成兩部分，並把n-n以下部分和軸作為一個整體來考慮，因為假設在n-n截面上切應力均勻分布，故n-n截面上的剪力FS為FS=A<Object: word/embeddings/oleObject78.bin>=bl<Object: word/embeddings/oleObject79.bin>
對軸心取矩，有平衡方程∑M=0,得
FS<Object: word/embeddings/oleObject80.bin>d/2=bl<Object: word/embeddings/oleObject81.bin><Object: word/embeddings/oleObject82.bin>d/2=M
故有
<Object: word/embeddings/oleObject83.bin>=2M/bld=2<Object: word/embeddings/oleObject84.bin>10.47N*m/8<Object: word/embeddings/oleObject85.bin>30<Object: word/embeddings/oleObject86.bin>30<Object: word/embeddings/oleObject87.bin>10-9m3=2.9<Object: word/embeddings/oleObject88.bin>106Pa=2.9MPa<[<Object: word/embeddings/oleObject89.bin>]
可見平鍵滿足剪切強度條件。
考慮鍵在n-n截面以上的部分的平衡，在n-n截面上的剪力FS= bl<Object: word/embeddings/oleObject90.bin>，有側面上的擠壓力為
F=Abs=σbs=(h/2)lσbs
投影於水平方向，有平衡方程得：
FS= F或bl<Object: word/embeddings/oleObject91.bin>=(h/2)lσbs
由此求得：σbs=2b<Object: word/embeddings/oleObject92.bin>/h=(2<Object: word/embeddings/oleObject93.bin>8<Object: word/embeddings/oleObject94.bin>10-3<Object: word/embeddings/oleObject95.bin>2.9<Object: word/embeddings/oleObject96.bin>106Pa)/7<Object: word/embeddings/oleObject97.bin>10-3m=6.6<Object: word/embeddings/oleObject98.bin>106Pa
=6.6 MPa
<[σbs]
故平鍵也滿足擠壓強度的要求。
所以，所選的鍵合格。
同理，各個鍵的校核如下：
（2）攪拌器軸，d=20mm,鍵b<Object: word/embeddings/oleObject99.bin>h<Object: word/embeddings/oleObject100.bin>l=6<Object: word/embeddings/oleObject101.bin>6<Object: word/embeddings/oleObject102.bin>18,傳遞的扭轉力偶距為Me=5.2N*m。
<Object: word/embeddings/oleObject103.bin>=2M/bld=2<Object: word/embeddings/oleObject104.bin>5.5N*m/6<Object: word/embeddings/oleObject105.bin>18<Object: word/embeddings/oleObject106.bin>20<Object: word/embeddings/oleObject107.bin>10-9m3=4.8MPa<[<Object: word/embeddings/oleObject108.bin>]
可見平鍵滿足剪切強度條件。
σbs=2b<Object: word/embeddings/oleObject109.bin>/h=(2<Object: word/embeddings/oleObject110.bin>6<Object: word/embeddings/oleObject111.bin>10-3<Object: word/embeddings/oleObject112.bin>4.8<Object: word/embeddings/oleObject113.bin>106Pa)/7<Object: word/embeddings/oleObject114.bin>10-3m=9.6<Object: word/embeddings/oleObject115.bin>106Pa
=9.6 MPa <[σbs]
故平鍵也滿足擠壓強度的要求。
所以，所選的鍵合格。
攪拌器軸上的另一鍵也如此。
（3）電動機軸，d=19mm,鍵b<Object: word/embeddings/oleObject116.bin>h<Object: word/embeddings/oleObject117.bin>l=6<Object: word/embeddings/oleObject118.bin>6<Object: word/embeddings/oleObject119.bin>30,傳遞的扭轉力偶距為Me=3.78N*m。
<Object: word/embeddings/oleObject120.bin>=2M/bld=2<Object: word/embeddings/oleObject121.bin>3.78N*m/6<Object: word/embeddings/oleObject122.bin>30<Object: word/embeddings/oleObject123.bin>19<Object: word/embeddings/oleObject124.bin>10-9m3=2.2MPa<[<Object: word/embeddings/oleObject125.bin>]
可見平鍵滿足剪切強度條件。
σbs=2b<Object: word/embeddings/oleObject126.bin>/h=(2<Object: word/embeddings/oleObject127.bin>6<Object: word/embeddings/oleObject128.bin>10-3<Object: word/embeddings/oleObject129.bin>2.2<Object: word/embeddings/oleObject130.bin>106Pa)/6<Object: word/embeddings/oleObject131.bin>10-3m=4.4<Object: word/embeddings/oleObject132.bin>106Pa
=4.4 MPa <[σbs]
故平鍵也滿足擠壓強度的要求。
所以，所選的鍵合格。
2.2.6球磨機磨球的設計
一.服役條件和環境對球磨機磨損件性能的要求
球磨機使用廣泛,工況條件千差萬別,可以考慮的因素有:磨機參數(規格、轉速等);物料性質(硬度、粒度、腐蝕性等);磨介(形狀、級配、品質等) 。這些因素從以下三方面對材料流失產生影響。
（1）磨損
球磨機運轉時,磨球與物料相對運動而產生磨損。磨損量受磨機的規格、轉速、磨損件硬度、物料粒度和硬度的影響。其中較直觀的因素是磨損件的硬度與物料的硬度比Hm/ Ha 。一般認為,要防止材料的嚴重磨損應使Hm/ Ha >0. 8 。由於磨損是一個動態過程,在磨損中材料表面的組織性能都將發生變化,因而Hm 應當是變化後的硬度值,用Hm ′表示。這樣,從磨損角度考慮材料的性能應滿足如下的關係式:Hm ′/ Ha > 0. 8
（2）衝擊
要提高球磨機的粉碎效率,必定要增強磨球的衝擊。磨球每次受高能量衝擊的作用時間短、區域小、衝擊應力很大,易使磨球和襯板發生剝落、開裂或破碎(以下統稱「破碎」) 。磨球的破碎率受磨機大小、轉速、物料緩衝程度、磨損件的抗衝擊疲勞性和韌性、磨損件的質等因素影響, 尤以磨損件的抗衝擊疲勞性能和磨損件的質量影響較大。
為了突出材料韌性的重要,一些人提出用「磨損強度」來評價材料性能,即磨損強度= W-1K1 C(2)
式中:W -1為材料總損耗量;K1 C為材料靜態斷裂韌性。
由於材料在衝擊條件下的性能與靜態下的不同,因而這裡應當考慮動態斷裂韌性K1 d,而不是靜態斷裂韌性K1 C 。不管使用哪一個韌性指標,(2) 式的意義在於把材料韌性提高到與耐磨性同等重要的程度。事實上,考慮到磨損件破碎的嚴重危害性,人們往往在保證不顯著降低耐磨性的情況下更多地注意改善材料韌性。
磨損件質量與生產方式有關。對鍛鋼件來說會出現如鍛造裂紋、中空和摺疊、過熱或過燒等鍛造缺陷;對鑄鐵件來說會出現皮下氣孔、中心疏鬆、夾渣等鑄造缺陷;若熱處理不當,會出現淬火不足、未淬透、較大的殘餘應力和開裂等情況。這些質量因素往往更能使磨損件在衝擊作用下發生過早破壞。
（3）腐蝕
在溼磨情況下,磨損件與一定的酸鹼度的物料直接接觸,必然會產生腐蝕。溼磨條件下40 %～ 90 % 的鋼耗可能是由腐蝕造成的。溼磨條件下材料的流失可用下式描述:
W = Ww+Ws+ΔW （2-20）
式中: Ww 為無腐蝕作用時的磨損量,與材料硬度有關; W s 為無磨損時的腐蝕量,與材料的成分和組織結構有關,而與材料的機械性能(硬度、韌性等) 無直接聯繫;ΔW 為磨損、衝擊和腐蝕三者綜合作用的結果(包括因磨損而加劇的腐蝕、因腐蝕而加劇的磨損以及因衝擊而產生的應力腐蝕、腐蝕疲勞等),顯然它與材料機械性能是相關的。
二.球磨機磨損件的選材
球磨機磨損件的選材應綜合考慮工況條件、材料品質及材料價格三大因素,同時還注意襯板與磨球的匹配問題。一般情況下,磨球的硬度比襯板的大2～4HRC[2] 。