浅谈球磨机冷却筒体的设计

附件3：毕业论文（设计）开题报告题 目 球磨机冷却筒体的设计 系（中心）机电工程系 年 级 2006机械二班 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 学 号 4 指导教师 教务处制表年 月 日一、文献综述（一）课题来源、项目名称及论文题目课题来源： 自选课题项目名称：球磨机冷却筒体的设计论文题目：球磨机冷却筒体的设计选题依据：目前，在橡胶工业中，橡胶都是在固体状态下进行混炼的。但是，众所周知，橡胶最初从橡胶树上采集下来是液体的，即以胶乳形式存在。但是把胶乳变成固体橡胶的过程过度打断橡胶分子链，从而大大降低了橡胶的物理机械性能。为了使橡胶保持良好的物理机械性能，我们考虑对胶乳直接进行混炼，而在胶乳的混炼的过程中，炭黑的加入最为困难，即对胶乳进行直接补强是对胶乳进行混炼的最棘手的问题。对混炼胶的质量要求主要有两个方面，一是胶料应具有良好的工艺加工性能，二是胶料能保证成品具有良好的使用性能。故混炼操作必须做到使配合剂均匀混合并分散到生胶中去，并达到一定的分散度；同时，胶料的可塑度要适当，适合后续工艺的加工。补强剂与生胶在相界面上应产生一定的结合作用，生成结合橡胶；另外还应力求混炼速度快，生产效率高，能耗低。本课题研究的目的及意义：1本课题研究的目的充分了解天然胶乳的组成结构及其物理化学性能，研究增大炭黑与橡胶分子直接接触面积，保证填料粒子在胶乳中的高分散性，提高炭黑分散体的质量，改善填料在胶乳中的直接补强效果；研究高压均浆泵的工作原理、结构组成、设计参数，了解空化效应的原理，在此基础上，研究设计胶乳炭黑附聚机，研制胶乳炭黑附聚机，实现胶乳和炭黑的共附聚，实现胶乳的炭黑补强，进而优化胶乳炭黑补强的效果。2本课题研究的意义根据胶乳的结构组成和性能，研究如何对胶乳进行炭黑补强，改善填料在胶乳中的直接补强效果，为胶乳炭黑补强奠定理论基础。通过对高压匀浆泵的研究，设计出共附聚实验装置，实现胶乳炭黑的直接接触，提出一种新的橡胶混炼方法，为胶乳的炭黑补强投入生产打下基础。通过对高压匀浆泵和胶乳炭黑附聚机的研究，进一步探讨实验装置中各方面对胶乳炭黑共附聚效果的影响，建立相关数学模型，为改善胶乳补强效果和实现胶乳直接补强等方面提供理论上的依据和实验数据。（二）与本课题相关研究领域的历史、现状和前沿发展情况分析球磨机其实是属于粉碎机械的一种，根据入料粒度的大小将粉碎机械分为破碎机械和粉磨机械。球磨机正是属于粉碎机械中的粉磨机械中的一种。关于粉碎机械的发展其实已经有很长的一段历史了，但是对于球磨机等粉磨机械的出现和发展还是从19世纪才开始的。19世纪初期出现了用途广泛的球磨机;1870年在球磨机的基础上，发展出排料粒度均匀的棒磨机;1908年又创制出不用研磨介质的自磨机。二十世纪3050年代，美国和德国相继研制出辊碗磨煤机、辊盘磨煤机等立轴式中速磨煤机。球磨机对于大家来说不是一个陌生的产品，球磨机在中国已经快有百余年的历史了，这样长的历史促进了球磨机不断的更新和改进。随着球磨机产品市场竞争的日益激烈，更加剧了各企业对产品技术水平的提升，随着市场的成熟和完善，必将为球磨机买家带去不少的实惠。 球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。被广泛应用于水泥，硅酸盐制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨。 球磨机产品种类多样，因使用范围、精度要求等参数不同，球磨机的价格也从几千元到数万元不等。随着国家对节能环保要求的不断深入，各企业都摩拳擦掌，积极开发节能环保产品。希望做球磨机的企业加快球磨机的研发道路，对于目前形势来说，国内生产大型磨机的技术尚不成熟。 主要参考文献（资料）：1毛谦德,李振清.机械设计师手册M.北京:机械工业出版社，2007.2濮良贵,纪名刚.机械设计M.北京：电子工业出版社,2006.3孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理M.北京：高等教育出版社，2006.4刘鸿文.材料力学M.北京：高等教育出版社,2003.5吕广庶,张远明.工程材料及成形技术M.北京：高等教育出版社,2001.6韩进宏.互换性与技术测量M.北京：机械工业出版社,2007.7隋明阳.机械设计基础M.北京：机械工业出版社,2008.8朱孝录.机械传动设计手册M.北京：电子工业出版社,2007.9毛凌嘉.简明机械设计手册M.北京：北京理工大学出版社,2008.10杨黎明.机械零件设计手册M.第一版.国防工业出版社,1986,12.11 Popov E P.Mechanics of materials 2 nd ed. New Jersey: Prentice -Hall Inc,1976.12Kuehnle MR, Toroidal Drive Combines Conceps. Product Engineering. Aug .1979.三、研究内容1 学术构想与思路；主要研究内容及拟解决的关键问题（或技术） 主要研究内容：筒体是球磨机的工作主体，球磨机装载后，筒体以适宜的转速运转时，在离心力和摩擦力的作用下，一部分物料和研磨体被筒体提升到一定高度，然后在重力的作用下沿近似抛物线轨迹向下运动冲击和研磨底部的另一部分物料，从而达到破碎和粉磨物料的作用。由此可见，筒体主要承受周期性的冲击和研磨作用，极易产生弯曲和磨损等疲劳破坏。所以积极研究和探讨球磨机筒体的受力分析，推导其强度和刚度的设计计算公式，合理地设计球磨机筒体的刚度，能最大限度地延长球磨机筒体的使用寿命。 1传统设计计算方法1.1 强度计算球磨机装载后，通常可近似地认为筒体是承受均匀分布载荷的梁，据材料力学可知，筒体在中断面处产生最大弯矩，并在此截面产生最大弯曲应力。同时欲使筒体旋转，必须克服筒体的惯性阻力及轴承摩擦阻力等。因此球磨机工作时，筒体必须承受扭矩的作用，并在筒体的各横截面上产生扭转剪切应力。筒体通常是由Q235-A等塑性材料滚弯后焊接而成的，因而我们可应用第四强度理论进行计算。1.2 刚度计算依据材料力学可知，承受均匀分布载荷梁的弯矩与其变形之间存在一定的关系，通过求解微分方程可得筒体在垂直方向所产生的最大变形2冷却发动机的冷却必须适度.若发动机冷却不足,会使气缸充气量不足和出现早然和爆燃等燃烧不正常的现象,发动机功率将下降,且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损.但若冷却过度,一方面由于热量散失过多,是转变成有用功的热量减少,另一方面由于混呼气与冷缸壁接触,使其中原已气化的燃油又凝结并流到曲轴箱内,不仅增加了燃油消耗,且使机油变稀影响润滑,结果也将使发动机功率下降,磨损加剧.因此,冷却系的任务就是使工作中的发动机得到适度的冷却,从而保持在最适宜的温度范围内工作.冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。球磨机冷却的意义：（1）保证机组在夏季高温下正常运行。（2）调节润滑油温度，使其工作在最佳温度，延长球磨机使用寿命拟解决的关键问题：1、球磨机运转时，主轴承润滑油的温升不超过55。2、球磨机正常运转时，传动轴承和减速机的温升不超过55，最高不超过60。3、电机电流应无异常波动2 拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析技术路线：确定总体方案，重点研究球磨机工作原理及结构组成，进而将其改造成冷却筒体装置。研究方法：利用计算机这一强有力的手段，运用数学、机械制图、机械设计、机械原理、材料力学、工程材料及成形技术、互换性与技术测量、冷却学,传热学、CAD、计算机辅助三维实体造型技术等多学科的知识进行设计。可行性分析假设球磨机正常装载后，可近似认为是一个均质圆柱体，其筒体的变形也很小。因此筒体所产生的应力与其应变成正比变化，并且服从筒体材料的弹性变形虎克定律。 假设筒体变形前垂直于圆柱筒体中性面（到圆柱筒体内、外表面等距离的点所组成的面）的法线线段在筒体受力变形后仍保持为直线线段，并垂直于变形后的圆柱筒体中性面，而且其长度保持不变。 假设平行于筒体中性面的所有应力远小于其他方向的应力，并可忽略不计，因此我们可近似地认为球磨机筒体处于二向应力状态。 由于球磨机工作时，物料及研磨体的一部分在筒体内主要是沿圆弧轨迹作上升运动，然后又沿近似抛物线轨迹向下运动冲击和研磨筒体底部的另一部分物料。由此可见筒体的轴向力与其他方向的作用力相比较小，可忽略不计。四、论文（设计）进度安排起止时间主要内容预期目标-调研、查阅文献资料、撰写开题报告开题完成球磨机冷却筒