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洛陽理工學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
院（部）：機(jī)械工程學(xué)院 2015 年 4 月 20 日 （學(xué)生填表）
課題名稱
0.9x3m四筒平衡節(jié)能磨機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
張鵬月
專業(yè)班級(jí)
B110205
課題類型
四筒平衡節(jié)能球磨機(jī)
指導(dǎo)教師
劉建壽
職稱
教授
課題來源
科研
綜述本課題國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義
1. 目前球磨機(jī)在節(jié)能降耗提高粉末效率的現(xiàn)狀
1.1 球磨機(jī)結(jié)構(gòu)方面的節(jié)能改進(jìn)
（1）磨機(jī)筒徑越大，就能耗而言,大型球磨機(jī)的單位能耗比中小磨機(jī)的高，球磨機(jī)直徑超過Φ5.1時(shí),經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)不好,能耗較高,襯板磨損較快,故建議球磨機(jī)直徑不超過5m
（2）中心傳動(dòng)節(jié)能球磨機(jī)采用了大型滾動(dòng)軸承代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滑動(dòng)軸承,軸承體采用潤滑脂潤滑,大大減少了磨擦阻力,且油耗極低、操作極為方便
（3）優(yōu)化磨機(jī)襯板，將格子型球磨襯板改為螺旋狀襯板,取消聯(lián)合給礦器,采用鼓式給礦器,通過對(duì)襯板、給礦器的改進(jìn),能耗節(jié)省在17%以上。另外應(yīng)用不同材料制造襯板獲得較好的耐磨等性能。
1.2 球磨機(jī)在工藝方面的改進(jìn)
（1）在磨礦回路中,采用高效的分級(jí)設(shè)備,提高分級(jí)效率,將合格產(chǎn)品及時(shí)排除,減少過磨現(xiàn)象,可以降低磨礦單位能耗。在磨礦分級(jí)閉路環(huán)節(jié)中,通常采用的分級(jí)方式有螺旋分級(jí)機(jī)和水力旋流器。在以往的選廠設(shè)計(jì)中,螺旋分級(jí)機(jī)因其處理能力大,維護(hù)量小而被廣泛采用,但其分級(jí)效率低,循環(huán)負(fù)荷大,越來越多地被水力旋流器所替代。
（2）在磨礦分級(jí)過程中采用自動(dòng)控制系統(tǒng),其目標(biāo)是在確保生產(chǎn)過程穩(wěn)定安全運(yùn)行的前提下,將產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)控制在工藝要求的范圍內(nèi),同時(shí)最大限度地提高設(shè)備的效率、降低單耗。
1.3 磨礦介質(zhì)的節(jié)能研究
（1）磨礦的主要介質(zhì)是鋼球和鋼棒,其中鋼球的應(yīng)用比鋼棒更廣泛。鋼耗高是球
磨機(jī)能耗高的一個(gè)主要原因，介質(zhì)的尺寸、形狀及材質(zhì)對(duì)磨礦有著重大影響,對(duì)增產(chǎn)節(jié)能降耗有顯著的作用。
（2）合理的裝球和補(bǔ)球方法是提高磨機(jī)生產(chǎn)能力和降低磨機(jī)消耗的有效途徑。
1.4 其他方面對(duì)磨礦影響因素的分析
（1）根據(jù)不同型號(hào)的磨機(jī)．通過臨界轉(zhuǎn)速算出合適的轉(zhuǎn)速率．再確定
裝球量的多少．之后選擇合適的鋼球配比可提高磨礦效果
（2）給水量的的大與小也會(huì)對(duì)球磨機(jī)的磨礦效果產(chǎn)生影響．直接關(guān)系到磨礦濃度．礦漿濃時(shí)粘性大．礦粒易粘在介質(zhì)上，礦漿中的礦粒也教多，礦漿流動(dòng)慢，被磨時(shí)間長。
（3）還有很多機(jī)械或者人為因素．比如說給礦器的選擇、排料端格子板、排礦篩的選擇、襯板的更換、鋼球的補(bǔ)充，還有工藝上階段磨階段選都會(huì)影響磨礦效果
綜合以上各種方式方法對(duì)球磨機(jī)進(jìn)行節(jié)能增產(chǎn)的提高改進(jìn)都是從一些細(xì)枝末節(jié)方面的考慮改進(jìn)，并沒有從實(shí)質(zhì)上的大躍進(jìn)的節(jié)能和提高粉磨效率，目前, 在水泥工業(yè)中采用的都是單筒球磨機(jī), 盡管在結(jié)構(gòu)及工藝和其他方面做了努力但電耗依然較高。主要原因是磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中研磨體的重心偏離回轉(zhuǎn)中心, 因而產(chǎn)生了很大的回轉(zhuǎn)力矩, 為了克服這個(gè)力矩就需要很大的動(dòng)力。而在多筒球磨機(jī)研磨體所占的截面積與單筒球磨機(jī)相等的情況下, 多筒球磨機(jī)研磨體重心偏離回轉(zhuǎn)中心的距離要比單筒球磨機(jī)小, 因此就能減少動(dòng)力, 節(jié)約電耗
。
2. 多筒磨機(jī)發(fā)展動(dòng)態(tài)
2.1 楊樹森譯自蘇聯(lián)《水泥》1 9 7 6年3 期，文章中指出目前在水泥工業(yè)中應(yīng)用的管磨機(jī)是不經(jīng)濟(jì)的, 磨制一噸水泥需耗30 一35 度電能。電耗大的主要原因是, 物料和研磨體偏心地分布在磨機(jī)中, 使磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生很大的阻力矩, 因此就必須用相當(dāng)?shù)哪芰靠朔?。蘇聯(lián)奧爾格水泥工業(yè)設(shè)計(jì)院, 研制了一種均衡式多筒球磨機(jī), 經(jīng)過試驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。多筒式球磨機(jī)( 見圖) 是由10 一13個(gè)筒體組成: 一個(gè)中心筒體, 用于粗碎物料, 三個(gè)(或四個(gè)) 均衡用的筒體, 起著繼續(xù)破碎作用; 還有六個(gè)( 或八個(gè)) 筒體成對(duì)地分布在外圍, 用來最后細(xì)磨水泥
圖一 均衡式多筒球磨機(jī)
1—中心筒體 2—均衡筒體 3—外圍筒體
試驗(yàn)表明,當(dāng)把熟料磨到R0.008=9.95%和比表面積S=3419厘米“/克時(shí),單位電耗為19.3度/噸水泥。它比目前采用的開流管磨機(jī)單位產(chǎn)品電耗低一倍。就是磨熟料時(shí),出磨水泥溫度也不超過100℃。采用這種磨,磨制比表面積為
4500~5000厘米“/克的水泥并不困難。這種磨的生產(chǎn)率由其規(guī)格決定,產(chǎn)量可達(dá)100一200噸/時(shí)。[楊樹森譯自蘇聯(lián)《水泥》1976年3期]
2.2 文獻(xiàn)勝永斌《多筒磨機(jī)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)》文章提出多筒磨機(jī)與行星式磨機(jī)不同,其滾筒不自轉(zhuǎn)。因此, 多筒磨機(jī)比行星式磨機(jī)簡單得多, 而與單筒磨機(jī)相比僅僅是筒體結(jié)構(gòu)不同。在不同工作制度下進(jìn)行試驗(yàn)的四臺(tái)磨機(jī),其主要參數(shù)列于表1
表一
物料
棒的指數(shù)
筒體個(gè)數(shù)
筒體尺寸（米
產(chǎn)量
（噸/時(shí)）
粉磨細(xì)度（%）
比表面積（厘米2/克）
單位電耗（度/噸）
拆合成熟料的能耗（度）
長度
中心筒體直徑
周圍筒體直徑
水泥熟料
1.00
9
1.0
0.6
0.3
0.25
5
3600
20.0
14.8
水泥熟料
1.00
9
2.0
1.2
0.6
2.70
7
3420
20.0
17.0
高爐礦渣
0.55
4
5.0
---
1.1
3.00
6.00
10
30
3000
2050
41.2
33.0
22.7
22.7
磷礦石
1.28
4
3.8
-
1.6
12.00
20.00
2
10
4700
3000
23.5
15.0
19.2
19.2
實(shí)驗(yàn)表明從九筒磨機(jī)的運(yùn)行情況可以看出, 只要研磨體的選擇是正確的, 就完全不必?cái)U(kuò)大筒體直徑以便對(duì)熟料進(jìn)行預(yù)破碎。當(dāng)中心筒體直徑為0 .6米, 帶球高度為0.4米時(shí), 熟料可以順利地磨細(xì)到在篩孔為10 毫米的篩子上篩余為30 %。另外這類磨機(jī)的實(shí)驗(yàn)表明, 水泥的粉磨細(xì)度取決于物料通過的總路程, 然而物料從一個(gè)筒體轉(zhuǎn)入另一筒體是通過最簡單的撒料裝置- 一溜子實(shí)現(xiàn)的, 它不需采用任何新結(jié)構(gòu), 也不降低磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性
表二
磨機(jī)
尺寸（米）
工作容積（米3）
筒體重量（噸）
研磨體裝載量（噸）
產(chǎn)量（噸/時(shí)）
單位耗電（度/噸）
水泥溫度（°C）
單筒
2.0x5
14
12
19
5.5
58
95
四筒
2.6x5
14
12
19
0.3
33
55
。
。
表2 所列數(shù)據(jù)為四筒磨機(jī)同盧斯塔夫水泥廠所用的單筒磨機(jī)的比較每噸研磨體粉磨礦液3 0 公斤/ 時(shí)。兩種磨機(jī)粉磨這種礦濃的細(xì)度都低, 這與礦渣的水分
大有關(guān)系。
四筒磨機(jī)(表1) 安裝在沃斯克列謝斯克生產(chǎn)聯(lián)合體, 從19 7 6 年開始使用, 同現(xiàn)有的橋磨磷礦石的管磨機(jī)相比,可節(jié)電51 % , 并提高了粉磨細(xì)度, 產(chǎn)品溫度從1 1 0 ℃ 降低到4 0~ 5 0℃ 。
表三
。
磨機(jī)
應(yīng)力值（兆帕）
筒體厚度（毫米）
筒體中心
固定擋板
軸頸區(qū)
單筒磨機(jī)直徑
2
0.510
(5.10)
0.3
(3.0)
0.490
(1.90)
25
4
0.600
(6.00)
0.35
(3.5)
0.310
(3.10)
50
四筒磨機(jī)直徑
2
0.140
(1.40)
0.90
(0.9)
0.151
(1.51)
12
4
0.177
(1.77)
0.13
(1.3)
0.113
(1.13)
20
多筒磨機(jī)的筒體強(qiáng)度計(jì)算表明, 一比結(jié)構(gòu)確實(shí)比傳統(tǒng)單筒磨機(jī)簡體的剛度好。為了迸行比較, 例舉了一些公司的幾種現(xiàn)代單筒磨機(jī)與多筒磨機(jī)有關(guān)筒體應(yīng)力的平均數(shù)據(jù)( 表三 )。[勝永斌《多筒磨機(jī)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)》]
2.3 以上這些資料是基于國外蘇聯(lián)《水泥》期刊的多筒磨機(jī)研究現(xiàn)狀及其特點(diǎn)，對(duì)于我們國內(nèi)國家建材局合肥水泥研究設(shè)計(jì)院對(duì)多筒球磨機(jī)開展了研究工作, 分別進(jìn)行了從筒體直徑1 64 至9 0 毫米的6 種規(guī)格的多筒磨及對(duì)比的單筒磨的模型試驗(yàn)。對(duì)不同流程、不同物料進(jìn)行了間歇和連續(xù)的對(duì)比粉磨試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果表明: 多筒球磨機(jī)在細(xì)磨階段具有很大的優(yōu)越性, 它可比普通球磨機(jī)提高粉磨效率一倍左右, 其粉磨原理相似于普通球磨機(jī), 其產(chǎn)品特性、磨損性能和其它性能也優(yōu)于普通球磨機(jī)。在模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 準(zhǔn)備進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)?？梢灶A(yù)計(jì), 在工業(yè)性試驗(yàn)中多筒球磨機(jī)可比同規(guī)格的單筒球磨機(jī)節(jié)能30 % , 增產(chǎn)30 % 以上。多筒球磨機(jī)既可應(yīng)用于新建廠礦又可對(duì)在線球磨機(jī)進(jìn)行改造, 其工藝流程簡單、操作方便、設(shè)備制造容易, 具有較大的發(fā)展前途。
2.4 四筒球磨機(jī)最佳工作轉(zhuǎn)速的研究
文獻(xiàn)許林發(fā)在《多筒球磨機(jī)最佳工作轉(zhuǎn)速的研究》中分析出
圖二 四筒球磨機(jī)
小圓筒的述動(dòng)可以分解為兩個(gè)簡單運(yùn)動(dòng):牽連運(yùn)動(dòng)為其小圓筒沿大圓筒圓周作平動(dòng), 相對(duì)運(yùn)動(dòng)為小圓筒繞其中心的轉(zhuǎn)動(dòng)。研磨體在各點(diǎn)( 即不同α 和Ψ) 脫離后運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo), 然后繪制成曲線圖。圖三為四筒球磨機(jī)研磨體運(yùn)動(dòng)軌跡圖
。
圖三 四筒球磨機(jī)研磨體的運(yùn)動(dòng)軌跡
計(jì)算出最大值時(shí)四筒磨Ψ=0°，α=60°。說明如果研磨體在這樣坐標(biāo)點(diǎn)上脫離,
則研磨體粉碎物料所作功最大。四筒磨機(jī)最佳轉(zhuǎn)速
2.5 多筒球磨機(jī)功率的探討
武漢工業(yè)大學(xué) 許林發(fā)在發(fā)表的《多筒球磨機(jī)功率的探討》中研究提出目前,在水泥工業(yè)中采用的多數(shù)是單筒式球磨機(jī),這種磨機(jī)電耗較高,其主要原因是磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中研磨體重心偏離回轉(zhuǎn)中心,因此產(chǎn)生了很大回轉(zhuǎn)力矩,為了克服這個(gè)力炬需要很大動(dòng)力,而在多筒球磨機(jī)研磨體所占的截面積與單筒球磨機(jī)相等情況下,多筒球磨機(jī)研磨體重心偏離回轉(zhuǎn)中心距離要比單筒球磨機(jī)小,這就可減少動(dòng)力,也就節(jié)約電耗。
” 圖四 偏心距與轉(zhuǎn)速比的關(guān)系
研究結(jié)果表明四筒磨機(jī)與單筒磨機(jī)功率之比為0.55，節(jié)約電耗45%
2.6 多筒磨機(jī)的應(yīng)用
1 9 82 年巴拉科沃化工廠為發(fā)展重過磷酸鈣的生產(chǎn), 采用水泥工業(yè)的球磨機(jī)粉碎磷酸鹽礦石。該廠對(duì)一臺(tái)球磨機(jī)進(jìn)行了改造, 將磨機(jī)筒體改為多筒。規(guī)格為必
1.5 X 10 米四筒磨機(jī)是在必2.0X1.05 米單筒磨機(jī)基礎(chǔ)上安裝的。附表中記了兩種磨機(jī)的平均工作指標(biāo)。改造后的磨機(jī)傳動(dòng)裝置與原來的相同, 然而, 生產(chǎn)率提高了1.7倍, 同時(shí), 粉磨細(xì)度也得到顯著提高。細(xì)磨是多筒磨機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)之一, 用于物料的再粉磨階段尤為有效。在最佳粉磨機(jī)制度下用于預(yù)破碎的能耗占總能耗的4 ~ 6 %。預(yù)破碎不宜同細(xì)磨混在一個(gè)機(jī)組內(nèi)進(jìn)行, 因?yàn)椴豢赡苁垢鱾}的工作都達(dá)到最佳化。
磨機(jī)工作參數(shù)
單筒
多筒
生產(chǎn)率（噸/時(shí)）
11
30
0074篩，篩余（%）
10
4.5
傳動(dòng)裝置的功率(千瓦)
500
500
筒體質(zhì)量（噸）
97.1
146.2
機(jī)組價(jià)格（盧布）
8.32
9.895
單位金屬用量（噸金屬/噸產(chǎn)品）
8.83
4.87
折合剩余10%時(shí)的單位電耗（千瓦.時(shí)/噸）
31.0
10.0
多筒磨機(jī)可用來粉磨水泥熟料, 它能以最低消耗生產(chǎn)活性水泥, 排除物料過熱和粘結(jié)及其它用普通磨機(jī)粉磨到相應(yīng)細(xì)度時(shí)出現(xiàn)的不良現(xiàn)象?！緞儆辣笳g自蘇聯(lián)《水泥》1 9 8 3年第9 期】
3. 選題依據(jù)
根據(jù)目前多方研究資料及工業(yè)應(yīng)用情況來看，一方面多筒磨機(jī)已經(jīng)形成了相對(duì)成熟且較全面的理論依據(jù)，其偏心距的減小和空間體積利用率增加并且多筒磨機(jī)比單筒磨機(jī)重量輕, 強(qiáng)度高，在生產(chǎn)條件下運(yùn)行結(jié)果證明,它具有高度可靠性及操作方便的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)出其具有可行性。另一方面多筒磨機(jī)用在開路循環(huán)系統(tǒng)中能夠獲得高質(zhì)量的粉磨效果, 并且避免水泥過熱，多筒磨機(jī)細(xì)磨階段尤為有效，在最佳粉磨機(jī)制度下用于預(yù)破碎的能耗占總能耗的4 ~ 6 %。預(yù)破碎不宜同細(xì)磨混在一個(gè)機(jī)組內(nèi)進(jìn)行, 因?yàn)椴豢赡苁垢鱾}的工作都達(dá)到最佳化，所以多筒在細(xì)磨階段更加優(yōu)化，并且它能以最低消耗生產(chǎn)活性水泥, 排除物料過熱和粘結(jié)及其它用普通磨機(jī)粉磨到相應(yīng)細(xì)度時(shí)出現(xiàn)的不良現(xiàn)象。在電耗方面多簡磨機(jī)的單位電耗比單筒磨機(jī)降低50~ 6 0%，所以多筒磨機(jī)同時(shí)也具有有效性。
4. 選題意義
4.1 水泥工業(yè)是一個(gè)大量消耗電能部門, 其中7 0% 的電能消耗在粉磨上, 因此研制省能型粉磨方法和粉磨設(shè)備, 對(duì)約能源、降低水泥成本和提高工廠經(jīng)濟(jì)效益有十分重要意義。它與單筒球磨機(jī)相比, 通過改變筒體結(jié)構(gòu)從而減小偏心距使得電耗可降低一半。
4.2 較之于單筒磨機(jī)多筒磨機(jī)能夠使細(xì)磨倉運(yùn)行最佳化, 并且筒體結(jié)構(gòu)的改變使得筒體空間體積利用率提高，小筒的轉(zhuǎn)速較之于大筒轉(zhuǎn)速相對(duì)減小使得物料充分研磨同時(shí)保證生產(chǎn)出高細(xì)度水泥提高粉磨效率。
研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題
1、總體方案的確定。
2、工作參數(shù)的選擇計(jì)算與確定。
3、筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4、總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
5、主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
研究步驟、方法及措施
1 查找閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)資料
2 綜合分析四筒球磨機(jī)的理論依據(jù)及現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀得出其優(yōu)缺點(diǎn)
3 與目前大量使用的單筒球磨機(jī)進(jìn)行比較分析四筒球磨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值
4 數(shù)據(jù)收集，理論計(jì)算相關(guān)重要參數(shù)
5 結(jié)合相關(guān)軟件繪圖
研究工作進(jìn)度
第1～3周：設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作，接受任務(wù)、生產(chǎn)調(diào)研等。
第4周：查閱資料、文獻(xiàn)檢索，寫出開題報(bào)告。
第5～6周：收集圖紙及文字資料、查閱圖書、期刊、網(wǎng)絡(luò)期刊、英文翻譯，修改譯文。
第7～8周：設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制草圖。
第9～12周：手工繪圖及計(jì)算機(jī)繪圖。
第13～14周：編寫設(shè)計(jì)說明書。
第15周：畢業(yè)答辯。
主要參考文獻(xiàn)
[1]、吳宗義. 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.1.1
[2]、王繼杰.球磨機(jī)的研究進(jìn)展及實(shí)用技術(shù)綜述.中國粉體工程，2006.08
[3]、陳劍鋒，肖飛鳳.球磨機(jī)的發(fā)展方向綜述.中國礦業(yè)，2006.08
[4]、應(yīng)靈靈.球磨機(jī)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究.昆明理工大學(xué)，2009.02
[5]、(勝永斌摘譯自蘇聯(lián)《水泥》1 9 8 3年第9 期)
[6]、楊樹森譯自蘇聯(lián)1976年3期
[7]、《多筒球磨機(jī)功率計(jì)算探討》（許林發(fā)）
[8]、《多筒球磨機(jī)工轉(zhuǎn)速的研究》（許林發(fā)）
[9]、《節(jié)能增產(chǎn)多筒球磨機(jī)》（馬玉民）
[10]、勝永斌譯自蘇聯(lián)《水泥 》1 9 8 2 年第6 期6一9 頁,
[11]、歐樹堅(jiān)編譯自蘇聯(lián)《水泥》1 9 8 7 年第6 期)
[12]、《均衡式多筒球磨機(jī)》 （楊樹森）
[13]、《關(guān)于影響球磨機(jī)磨礦效果因素的研究》(北方重工集團(tuán)有限公司礦山機(jī)械分公司 張海濤 張仁博)
教學(xué)系意見
系主任簽字： 年 月 日
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