畢業(yè)設計（論文）開題報告院（部）：機械工程學院 年 4 月 20 日 （學生填表）課題名稱 0.9x3m 四筒平衡節(jié)能磨機的設計學生姓名 專業(yè)班級 課題類型 四筒平衡節(jié)能 球磨機指導教師 職稱 課題來源 科研綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義1. 目前球磨機在節(jié)能降耗提高粉末效率的現(xiàn)狀1.1 球磨機結構方面的節(jié)能改進（1）磨機筒徑越大，就能耗而言,大型球磨機的單位能耗比中小磨機的高，球磨機直徑超過Φ5.1時,經(jīng)濟技術指標不好,能耗較高,襯板磨損較快,故建議球磨機直徑不超過5m（2）中心傳動節(jié)能球磨機采用了大型滾動軸承代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滑動軸承,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,通過對襯板、給礦器的改進,能耗節(jié)省在17%以上。另外應用不同材料制造襯板獲得較好的耐磨等性能。1.2 球磨機在工藝方面的改進（1）在磨礦回路中,采用高效的分級設備,提高分級效率,將合格產(chǎn)品及時排除,減少過磨現(xiàn)象,可以降低磨礦單位能耗。在磨礦分級閉路環(huán)節(jié)中,通常采用的分級方式有螺旋分級機和水力旋流器。在以往的選廠設計中,螺旋分級機因其處理能力大,維護量小而被廣泛采用,但其分級效率低,循環(huán)負荷大,越來越多地被水力旋流器所替代。（2）在磨礦分級過程中采用自動控制系統(tǒng),其目標是在確保生產(chǎn)過程穩(wěn)定安全運行的前提下,將產(chǎn)品的各項指標控制在工藝要求的范圍內,同時最大限度地提高設備的效率、降低單耗。1.3 磨礦介質的節(jié)能研究（1）磨礦的主要介質是鋼球和鋼棒,其中鋼球的應用比鋼棒更廣泛。鋼耗高是球磨機能耗高的一個主要原因，介質的尺寸、形狀及材質對磨礦有著重大影響,對增產(chǎn)節(jié)能降耗有顯著的作用。（2）合理的裝球和補球方法是提高磨機生產(chǎn)能力和降低磨機消耗的有效途徑。1.4 其他方面對磨礦影響因素的分析（1）根據(jù)不同型號的磨機．通過臨界轉速算出合適的轉速率．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對球磨機的磨礦效果產(chǎn)生影響．直接關系到磨礦濃度．礦漿濃時粘性大．礦粒易粘在介質上，礦漿中的礦粒也教多，礦漿流動慢，被磨時間長。（3）還有很多機械或者人為因素．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、鋼球的補充，還有工藝上階段磨階段選都會影響磨礦效果綜合以上各種方式方法對球磨機進行節(jié)能增產(chǎn)的提高改進都是從一些細枝末節(jié)方面的考慮改進，并沒有從實質上的大躍進的節(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, 盡管在結構及工藝和其他方面做了努力但電耗依然較高。主要原因是磨機在運轉中研磨體的重心偏離回轉中心, 因而產(chǎn)生了很大的回轉力矩, 為了克服這個力矩就需要很大的動力。而在多筒球磨機研磨體所占的截面積與單筒球磨機相等的情況下, 多筒球磨機研磨體重心偏離回轉中心的距離要比單筒球磨機小, 因此就能減少動力, 節(jié)約電耗。2. 多筒磨機發(fā)展動態(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)中應用的管磨機是不經(jīng)濟的, 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中, 使磨機運轉時產(chǎn)生很大的阻力矩, 因此就必須用相當?shù)哪芰靠朔?。蘇聯(lián)奧爾格水泥工業(yè)設計院, 研制了一種均衡式多筒球磨機, 經(jīng)過試驗得到了滿意的結果。多筒式球磨機( 見圖) 是由10 一13個筒體組成: 一個中心筒體, 用于粗碎物料, 三個(或四個) 均衡用的筒體, 起著繼續(xù)破碎作用; 還有六個( 或八個) 筒體成對地分布在外圍, 用來最后細磨水泥圖一 均衡式多筒球磨機1—中心筒體 2—均衡筒體 3—外圍筒體試驗表明,當把熟料磨到R 0.008 =9.95%和比表面積S=3419厘米“/克Rgw840.?時,單位電耗為19.3度/噸水泥。它比目前采用的開流管磨機單位產(chǎn)品電耗低一倍。就是磨熟料時,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100 一 200 噸/時。[楊樹森譯自蘇聯(lián)《水泥》1976 年 3 期] 2.2 文獻勝永斌《多筒磨機的運行經(jīng)驗》文章提出多筒磨機與行星式磨機不同, 其滾筒不自轉。因此, 多筒磨機比行星式磨機簡單得多, 而與單筒磨機相比僅僅是筒體結構不同。在不同工作制度下進行試驗的四臺磨機,其主要參數(shù)列于表1表一筒體尺寸（米物料 棒的指數(shù)筒體個數(shù) 長度 中心筒體直徑周圍筒體直徑產(chǎn)量（噸/時）粉磨細度（%）比表面積（厘米 2/克）單位電耗（度/噸）拆合成熟料的能耗（度）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 3.006.0010303000205041.233.022.722.7磷礦石1.28 4 3.8 - 1.6 12.0020.002104700300023.515.019.219.2實驗表明從九筒磨機的運行情況可以看出, 只要研磨體的選擇是正確的, 就完全不必擴大筒體直徑以便對熟料進行預破碎。當中心筒體直徑為0 .6米, 帶球高度為0.4米時, 熟料可以順利地磨細到在篩孔為10 毫米的篩子上篩余為30 %。另外這類磨機的實驗表明, 水泥的粉磨細度取決于物料通過的總路程, 然而物料從一個筒體轉入另一筒體是通過最簡單的撒料裝置- 一溜子實現(xiàn)的, 它不需采用任何新結構, 也不降低磨機運轉的安全性表二磨機 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）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)為四筒磨機同盧斯塔夫水泥廠所用的單筒磨機的比較每噸研磨體粉磨礦液3 0 公斤/ 時。兩種磨機粉磨這種礦濃的細度都低, 這與礦渣的水分大有關系。四筒磨機(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相比,可節(jié)電51 % , 并提高了粉磨細度, 產(chǎn)品溫度從1 1 0 ℃ 降低到4 0~ 5 0℃ 。表三。應力值（兆帕）磨機筒體中心 固定擋板 軸頸區(qū)筒體厚度（毫米）2 0.510(5.10)0.3(3.0)0.490(1.90)25單筒磨機直徑 4 0.600(6.00)0.35(3.5)0.310(3.10)502 0.140(1.40)0.90(0.9)0.151(1.51)12四筒磨機直徑 4 0.177(1.77)0.13(1.3)0.113(1.13)20多筒磨機的筒體強度計算表明, 一比結構確實比傳統(tǒng)單筒磨機簡體的剛度好。為了迸行比較, 例舉了一些公司的幾種現(xiàn)代單筒磨機與多筒磨機有關筒體應力的平均數(shù)據(jù)( 表三 )。[勝永斌《多筒磨機的運行經(jīng)驗》]2.3 以上這些資料是基于國外蘇聯(lián)《水泥》期刊的多筒磨機研究現(xiàn)狀及其特點，對于我們國內國家建材局合肥水泥研究設計院對多筒球磨機開展了研究工作, 分別進行了從筒體直徑1 64 至9 0 毫米的6 種規(guī)格的多筒磨及對比的單筒磨的模型試驗。對不同流程、不同物料進行了間歇和連續(xù)的對比粉磨試驗。試驗結果表明: 多筒球磨機在細磨階段具有很大的優(yōu)越性, 它可比普通球磨機提高粉磨效率一倍左右, 其粉磨原理相似于普通球磨機, 其產(chǎn)品特性、磨損性能和其它性能也優(yōu)于普通球磨機。在模型試驗的基礎上, 準備進行工業(yè)性試驗?？梢灶A計, 在工業(yè)性試驗中多筒球磨機可比同規(guī)格的單筒球磨機節(jié)能30 % , 增產(chǎn)30 % 以上。多筒球磨機既可應用于新建廠礦又可對在線球磨機進行改造, 其工藝流程簡單、操作方便、設備制造容易, 具有較大的發(fā)展前途。2.4 四筒球磨機最佳工作轉速的研究文獻許林發(fā)在《多筒球磨機最佳工作轉速的研究》中分析出圖二 四筒球磨機小圓筒的述動可以分解為兩個簡單運動:牽連運動為其小圓筒沿大圓筒圓周作平動, 相對運動為小圓筒繞其中心的轉動。研磨體在各點( 即不同α 和Ψ) 脫離后運動軌跡坐標, 然后繪制成曲線圖。圖三為四筒球磨機研磨體運動軌跡圖。圖三 四筒球磨機研磨體的運動軌跡計算出最大值時四筒磨Ψ=0°，α=60°。說明如果研磨體在這樣坐標點上脫離,則研磨體粉碎物料所作功最大。四筒磨機最佳轉速 Rgw840.?2.5 多筒球磨機功率的探討武漢工業(yè)大學 許林發(fā)在發(fā)表的《多筒球磨機功率的探討》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,這種磨機電耗較高,其主要原因是磨機在運轉中研磨體重心偏離回轉中心,因此產(chǎn)生了很大回轉力矩,為了克服這個力炬需要很大動力,而在多筒球磨機研磨體所占的截面積與單筒球磨機相等情況下,多筒球磨機研磨體重心偏離回轉中心距離要比單筒球磨機小,這就可減少動力,也就節(jié)約電耗。0.20.40.60.820 40 60偏 心 距 (T)轉 速 比 （ X)” 圖四 偏心距與轉速比的關系研究結果表明四筒磨機與單筒磨機功率之比為 0.55，節(jié)約電耗 45%2.6 多筒磨機的應用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)的球磨機粉碎磷酸鹽礦石。該廠對一臺球磨機進行了改造, 將磨機筒體改為多筒。規(guī)格為必1.5 X 10 米四筒磨機是在必2.0X1.05 米單筒磨機基礎上安裝的。附表中記了兩種磨機的平均工作指標。改造后的磨機傳動裝置與原來的相同, 然而, 生產(chǎn)率提高了1.7倍, 同時, 粉磨細度也得到顯著提高。細磨是多筒磨機的主要優(yōu)點之一, 用于物料的再粉磨階段尤為有效。在最佳粉磨機制度下用于預破碎的能耗占總能耗的4 ~ 6 %。預破碎不宜同細磨混在一個機組內進行, 因為不可能使各倉的工作都達到最佳化。磨機工作參數(shù) 單筒 多筒生產(chǎn)率（噸/時） 11 300074篩，篩余（%） 10 4.5傳動裝置的功率(千瓦) 500 500筒體質量（噸） 97.1 146.2機組價格（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%時的單位電耗（千瓦.時/噸） 31.0 10.0多筒磨機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及其它用普通磨機粉磨到相應細度時出現(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)應用情況來看，一方面多筒磨機已經(jīng)形成了相對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比單筒磨機重量輕, 強度高，在生產(chǎn)條件下運行結果證明,它具有高度可靠性及操作方便的優(yōu)點體現(xiàn)出其具有可行性。另一方面多筒磨機用在開路循環(huán)系統(tǒng)中能夠獲得高質量的粉磨效果, 并且避免水泥過熱，多筒磨機細磨階段尤為有效，在最佳粉磨機制度下用于預破碎的能耗占總能耗的 4 ~ 6 %。預破碎不宜同細磨混在一個機組內進行, 因為不可能使各倉的工作都達到最佳化，所以多筒在細磨階段更加優(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及其它用普通磨機粉磨到相應細度時出現(xiàn)的不良現(xiàn)象。在電耗方面多簡磨機的單位電耗比單筒磨機降低 50~ 6 0%，所以多筒磨機同時也具有有效性。4. 選題意義4.1 水泥工業(yè)是一個大量消耗電能部門, 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備, 對約能源、降低水泥成本和提高工廠經(jīng)濟效益有十分重要意義。它與單筒球磨機相比, 通過改變筒體結構從而減小偏心距使得電耗可降低一半。4.2 較之于單筒磨機多筒磨機能夠使細磨倉運行最佳化, 并且筒體結構的改變使得筒體空間體積利用率提高，小筒的轉速較之于大筒轉速相對減小使得物料充分研磨同時保證生產(chǎn)出高細度水泥提高粉磨效率。研究的基本內容，擬解決的主要問題1、總體方案的確定。2、工作參數(shù)的選擇計算與確定。3、筒體的結構設計。4、總體結構的設計與計算。5、主要零部件的設計與計算。研究步驟、方法及措施1 查找閱讀大量相關文獻資料2 綜合分析四筒球磨機的理論依據(jù)及現(xiàn)實生產(chǎn)中的應用現(xiàn)狀得出其優(yōu)缺點3 與目前大量使用的單筒球磨機進行比較分析四筒球磨機的實際應用價值4 數(shù)據(jù)收集，理論計算相關重要參數(shù)5 結合相關軟件繪圖研究工作進度第 1～3 周：設計前的準備工作，接受任務、生產(chǎn)調研等。第 4 周：查閱資料、文獻檢索，寫出開題報告。第 5～6 周：收集圖紙及文字資料、查閱圖書、期刊、網(wǎng)絡期刊、英文翻譯，修改譯文。第 7～8 周：設計計算、繪制草圖。第 9～12 周：手工繪圖及計算機繪圖。第 13～14 周：編寫設計說明書。第 15 周：畢業(yè)答辯。主要參考文獻[1]、吳宗義 . 《機械零件設計手冊》. 機械工業(yè)出版社, 2004.1.1 [2]、王繼杰. 球磨機的研究進展及實用技術綜述.中國粉體工程，2006.08[3]、陳劍鋒，肖飛鳳.球磨機的發(fā)展方向綜述.中國礦業(yè)，2006.08[4]、應靈靈. 球磨機介質運動規(guī)律的實驗研究.昆明理工大學，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]、 《多筒球磨機功率計算探討》 （許林發(fā)）[8]、 《多筒球磨機工轉速的研究》 （許林發(fā)）[9]、 《節(jié)能增產(chǎn)多筒球磨機》 （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》 （楊樹森）[13]、 《關于影響球磨機磨礦效果因素的研究》(北方重工集團有限公司礦山機械分公司 張海濤 張仁博)教學系意見系主任簽字： 年 月 日