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洛阳理工学院毕业设计(论文)开题报告院(部):机械工程学院 2015 年 4 月 20 日 (学生填表)课题名称0.9x3m四筒平衡节能磨机的设计学生姓名张鹏月专业班级B110205课题类型四筒平衡节能球磨机指导教师刘建寿职称教授课题来源科研综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义1. 目前球磨机在节能降耗提高粉末效率的现状1.1 球磨机结构方面的节能改进(1)磨机筒径越大,就能耗而言,大型球磨机的单位能耗比中小磨机的高,球磨机直径超过5.1时,经济技术指标不好,能耗较高,衬板磨损较快,故建议球磨机直径不超过5m(2)中心传动节能球磨机采用了大型滚动轴承代替传统的滑动轴承,轴承体采用润滑脂润滑,大大减少了磨擦阻力,且油耗极低、操作极为方便(3)优化磨机衬板,将格子型球磨衬板改为螺旋状衬板,取消联合给矿器,采用鼓式给矿器,通过对衬板、给矿器的改进,能耗节省在17%以上。另外应用不同材料制造衬板获得较好的耐磨等性能。1.2 球磨机在工艺方面的改进(1)在磨矿回路中,采用高效的分级设备,提高分级效率,将合格产品及时排除,减少过磨现象,可以降低磨矿单位能耗。在磨矿分级闭路环节中,通常采用的分级方式有螺旋分级机和水力旋流器。在以往的选厂设计中,螺旋分级机因其处理能力大,维护量小而被广泛采用,但其分级效率低,循环负荷大,越来越多地被水力旋流器所替代。(2)在磨矿分级过程中采用自动控制系统,其目标是在确保生产过程稳定安全运行的前提下,将产品的各项指标控制在工艺要求的范围内,同时最大限度地提高设备的效率、降低单耗。1.3 磨矿介质的节能研究(1)磨矿的主要介质是钢球和钢棒,其中钢球的应用比钢棒更广泛。钢耗高是球磨机能耗高的一个主要原因,介质的尺寸、形状及材质对磨矿有着重大影响,对增产节能降耗有显著的作用。(2)合理的装球和补球方法是提高磨机生产能力和降低磨机消耗的有效途径。 1.4 其他方面对磨矿影响因素的分析(1)根据不同型号的磨机通过临界转速算出合适的转速率再确定装球量的多少之后选择合适的钢球配比可提高磨矿效果(2)给水量的的大与小也会对球磨机的磨矿效果产生影响直接关系到磨矿浓度矿浆浓时粘性大矿粒易粘在介质上,矿浆中的矿粒也教多,矿浆流动慢,被磨时间长。(3)还有很多机械或者人为因素比如说给矿器的选择、排料端格子板、排矿筛的选择、衬板的更换、钢球的补充,还有工艺上阶段磨阶段选都会影响磨矿效果综合以上各种方式方法对球磨机进行节能增产的提高改进都是从一些细枝末节方面的考虑改进,并没有从实质上的大跃进的节能和提高粉磨效率,目前, 在水泥工业中采用的都是单筒球磨机, 尽管在结构及工艺和其他方面做了努力但电耗依然较高。主要原因是磨机在运转中研磨体的重心偏离回转中心, 因而产生了很大的回转力矩, 为了克服这个力矩就需要很大的动力。而在多筒球磨机研磨体所占的截面积与单筒球磨机相等的情况下, 多筒球磨机研磨体重心偏离回转中心的距离要比单筒球磨机小, 因此就能减少动力, 节约电耗。2. 多筒磨机发展动态 2.1 杨树森译自苏联水泥1 9 7 6年3 期,文章中指出目前在水泥工业中应用的管磨机是不经济的, 磨制一吨水泥需耗30 一35 度电能。电耗大的主要原因是, 物料和研磨体偏心地分布在磨机中, 使磨机运转时产生很大的阻力矩, 因此就必须用相当的能量克服之。苏联奥尔格水泥工业设计院, 研制了一种均衡式多筒球磨机, 经过试验得到了满意的结果。多筒式球磨机( 见图) 是由10 一13个筒体组成: 一个中心筒体, 用于粗碎物料, 三个(或四个) 均衡用的筒体, 起着继续破碎作用; 还有六个( 或八个) 筒体成对地分布在外围, 用来最后细磨水泥 图一 均衡式多筒球磨机 1中心筒体 2均衡筒体 3外围筒体试验表明,当把熟料磨到R0.008=9.95%和比表面积S=3419厘米“/克时,单位电耗为19.3度/吨水泥。它比目前采用的开流管磨机单位产品电耗低一倍。就是磨熟料时,出磨水泥温度也不超过100。采用这种磨,磨制比表面积为45005000厘米“/克的水泥并不困难。这种磨的生产率由其规格决定,产量可达100一200吨/时。杨树森译自苏联水泥1976年3期 2.2 文献胜永斌多筒磨机的运行经验文章提出多筒磨机与行星式磨机不同,其滚筒不自转。因此, 多筒磨机比行星式磨机简单得多, 而与单筒磨机相比仅仅是筒体结构不同。在不同工作制度下进行试验的四台磨机,其主要参数列于表1 表一物料棒的指数筒体个数筒体尺寸(米产量(吨/时)粉磨细度(%)比表面积(厘米2/克)单位电耗(度/吨)拆合成熟料的能耗(度)长度中心筒体直径周围筒体直径水泥熟料1.0091.00.60.30.255360020.014.8水泥熟料1.0092.01.20.62.707342020.017.0高炉矿渣0.5545.0-1.13.006.0010303000205041.233.022.722.7磷矿石1.2843.8-1.612.0020.002104700300023.515.019.219.2实验表明从九筒磨机的运行情况可以看出, 只要研磨体的选择是正确的, 就完全不必扩大筒体直径以便对熟料进行预破碎。当中心筒体直径为0 .6米, 带球高度为0.4米时, 熟料可以顺利地磨细到在筛孔为10 毫米的筛子上筛余为30 %。另外这类磨机的实验表明, 水泥的粉磨细度取决于物料通过的总路程, 然而物料从一个筒体转入另一筒体是通过最简单的撒料装置- 一溜子实现的, 它不需采用任何新结构, 也不降低磨机运转的安全性 表二磨机尺寸(米)工作容积(米3)筒体重量(吨)研磨体装载量(吨)产量(吨/时)单位耗电(度/吨)水泥温度(C)单筒2.0x51412195.55895四筒2.6x51412190.33355。 表2 所列数据为四筒磨机同卢斯塔夫水泥厂所用的单筒磨机的比较每吨研磨体粉磨矿液3 0 公斤/ 时。两种磨机粉磨这种矿浓的细度都低, 这与矿渣的水分大有关系。四筒磨机(表1) 安装在沃斯克列谢斯克生产联合体, 从19 7 6 年开始使用, 同现有的桥磨磷矿石的管磨机相比,可节电51 % , 并提高了粉磨细度, 产品温度从1 1 0 降低到4 0 5 0 。 表三。磨机应力值(兆帕)筒体厚度(毫米)筒体中心固定挡板轴颈区单筒磨机直径20.510(5.10)0.3(3.0)0.490(1.90)2540.600(6.00)0.35(3.5)0.310(3.10)50四筒磨机直径20.140(1.40)0.90(0.9)0.151(1.51)1240.177(1.77)0.13(1.3)0.113(1.13)20 多筒磨机的筒体强度计算表明, 一比结构确实比传统单筒磨机简体的刚度好。为了迸行比较, 例举了一些公司的几种现代单筒磨机与多筒磨机有关筒体应力的平均数据( 表三 )。胜永斌多筒磨机的运行经验 2.3 以上这些资料是基于国外苏联水泥期刊的多筒磨机研究现状及其特点,对于我们国内国家建材局合肥水泥研究设计院对多筒球磨机开展了研究工作, 分别进行了从筒体直径1 64 至9 0 毫米的6 种规格的多筒磨及对比的单筒磨的模型试验。对不同流程、不同物料进行了间歇和连续的对比粉磨试验。试验结果表明: 多筒球磨机在细磨阶段具有很大的优越性, 它可比普通球磨机提高粉磨效率一倍左右, 其粉磨原理相似于普通球磨机, 其产品特性、磨损性能和其它性能也优于普通球磨机。在模型试验的基础上, 准备进行工业性试验。可以预计, 在工业性试验中多筒球磨机可比同规格的单筒球磨机节能30 % , 增产30 % 以上。多筒球磨机既可应用于新建厂矿又可对在线球磨机进行改造, 其工艺流程简单、操作方便、设备制造容易, 具有较大的发展前途。 2.4 四筒球磨机最佳工作转速的研究 文献许林发在多筒球磨机最佳工作转速的研究中分析出 图二 四筒球磨机小圆筒的述动可以分解为两个简单运动:牵连运动为其小圆筒沿大圆筒圆周作平动, 相对运动为小圆筒绕其中心的转动。研磨体在各点( 即不同 和) 脱离后运动轨迹坐标, 然后绘制成曲线图。图三为四筒球磨机研磨体运动轨迹图。 图三 四筒球磨机研磨体的运动轨迹计算出最大值时四筒磨=0,=60。说明如果研磨体在这样坐标点上脱离,则研磨体粉碎物料所作功最大。四筒磨机最佳转速 2.5 多筒球磨机功率的探讨 武汉工业大学 许林发在发表的多筒球磨机功率的探讨中研究提出目前,在水泥工业中采用的多数是单筒式球磨机,这种磨机电耗较高,其主要原因是磨机在运转中研磨体重心偏离回转中心,因此产生了很大回转力矩,为了克服这个力炬需要很大动力,而在多筒球磨机研磨体所占的截面积与单筒球磨机相等情况下,多筒球磨机研磨体重心偏离回转中心距离要比单筒球磨机小,这就可减少动力,也就节约电耗。” 图四 偏心距与转速比的关系研究结果表明四筒磨机与单筒磨机功率之比为0.55,节约电耗45%2.6 多筒磨机的应用1 9 82 年巴拉科沃化工厂为发展重过磷酸钙的生产, 采用水泥工业的球磨机粉碎磷酸盐矿石。该厂对一台球磨机进行了改造, 将磨机筒体改为多筒。规格为必1.5 X 10 米四筒磨机是在必2.0X1.05 米单筒磨机基础上安装的。附表中记了两种磨机的平均工作指标。改造后的磨机传动装置与原来的相同, 然而, 生产率提高了1.7倍, 同时, 粉磨细度也得到显著提高。细磨是多筒磨机的主要优点之一, 用于物料的再粉磨阶段尤为有效。在最佳粉磨机制度下用于预破碎的能耗占总能耗的4 6 %。预破碎不宜同细磨混在一个机组内进行, 因为不可能使各仓的工作都达到最佳化。磨机工作参数单筒多筒生产率(吨/时) 11 300074筛,筛余(%) 10 4.5传动装置的功率(千瓦) 500 500筒体质量(吨) 97.1 146.2机组价格(卢布) 8.32 9.895单位金属用量(吨金属/吨产品) 8.83 4.87折合剩余10%时的单位电耗(千瓦.时/吨) 31.0 10.0多筒磨机可用来粉磨水泥熟料, 它能以最低消耗生产活性水泥, 排除物料过热和粘结及其它用普通磨机粉磨到相应细度时出现的不良现象。【胜永斌摘译自苏联水泥1 9 8 3年第9 期】3. 选题依据 根据目前多方研究资料及工业应用情况来看,一方面多筒磨机已经形成了相对成熟且较全面的理论依据,其偏心距的减小和空间体积利用率增加并且多筒磨机比单筒磨机重量轻, 强度高,在生产条件下运行结果证明,它具有高度可靠性及操作方便的优点体现出其具有可行性。另一方面多筒磨机用在开路循环系统中能够获得高质量的粉磨效果, 并且避免水泥过热,多筒磨机细磨阶段尤为有效,在最佳粉磨机制度下用于预破碎的能耗占总能耗的4 6 %。预破碎不宜同细磨混在一个机组内进行, 因为不可能使各仓的工作都达到最佳化,所以多筒在细磨阶段更加优化,并且它能以最低消耗生产活性水泥, 排除物料过热和粘结及其它用普通磨机粉磨到相应细度时出现的不良现象。在电耗方面多简磨机的单位电耗比单筒磨机降低50 6 0%,所以多筒磨机同时也具有有效性。 4. 选题意义4.1 水泥工业是一个大量消耗电能部门, 其中7 0% 的电能消耗在粉磨上, 因此研制省能型粉磨方法和粉磨设备, 对约能源、降低水泥成本和提高工厂经济效益有十分重要意义。它与单筒球磨机相比, 通过改变筒体结构从而减小偏心距使得电耗可降低一半。4.2 较之于单筒磨机多筒磨机能够使细磨仓运行最佳化, 并且筒体结构的改变使得筒体空间体积利用率提高,小筒的转速较之于大筒转速相对减小使得物料充分研磨同时保证生产出高细度水泥提高粉磨效率。 研究的基本内容,拟解决的主要问题1、总体方案的确定。2、工作参数的选择计算与确定。3、筒体的结构设计。4、总体结构的设计与计算。5、主要零部件的设计与计算。 研究步骤、方法及措施1 查找阅读大量相关文献资料2 综合分析四筒球磨机的理论依据及现实生产中的应用现状得出其优缺点3 与目前大量使用的单筒球磨机进行比较分析四筒球磨机的实际应用价值4 数据收集,理论计算相关重要参数5 结合相关软件绘图研究工作进度第13周:设计前的准备工作,接受任务、生产调研等。第4周:查阅资料、文献检索,写出开题报告。第56周:收集图纸及文字资料、查阅图书、期刊、网络期刊、英文翻译,修改译文。第78周:设计计算、绘制草图。第912周:手工绘图及计算机绘图。第1314周:编写设计说明书。第15周:毕业答辩。 主要参考文献 1、吴宗义. 机械零件设计手册. 机械工业出版社, 2004.1.1 2、王继杰.球磨机的研究进展及实用技术综述.中国粉体工程,2006.083、陈剑锋,肖飞凤.球磨机的发展方向综述.中国矿业,2006.084、应灵灵.球磨机介质运动规律的实验研究.昆明理工大学,2009.025、(胜永斌摘译自苏联水泥1 9 8 3年第9 期) 6、杨树森译自苏联1976年3期7、多筒球磨机功率计算探讨(许林发)8、多筒球磨机工转速的研究(许林发)9、节能增产多筒球磨机(马玉民)10、胜永斌译自苏联水泥 1 9 8 2 年第6 期6一9 页, 11、欧树坚编译自苏联水泥1 9 8 7 年第6 期)12、均衡式多筒球磨机 (杨树森)13、关于影响球磨机磨矿效果因素的研究(北方重工集团有限公司矿山机械分公司 张海涛 张仁博)教学系意见系主任签字: 年 月 日
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