1、附件3：畢業論文（設計）開題報告題 目 球磨機冷卻筒體的設計 系（中心）機電工程系 年 級 2006機械二班 專 業 機械設計制造及其自動化 姓 名 學 號 200604105234 指導教師 教務處制表年 月 日一、文獻綜述（一）課題來源、項目名稱及論文題目課題來源： 自選課題項目名稱：球磨機冷卻筒體的設計論文題目：球磨機冷卻筒體的設計選題依據：目前，在橡膠工業中，橡膠都是在固體狀態下進行混煉的。但是，眾所周知，橡膠最初從橡膠樹上采集下來是液體的，即以膠乳形式存在。但是把膠乳變成固體橡膠的過程過度打斷橡膠分子鏈，從而大大降低了橡膠的物理機械性能。為了使橡膠保持良好的物理機械性能，我們考慮對膠

2、乳直接進行混煉，而在膠乳的混煉的過程中，炭黑的加入最為困難，即對膠乳進行直接補強是對膠乳進行混煉的最棘手的問題。對混煉膠的質量要求主要有兩個方面，一是膠料應具有良好的工藝加工性能，二是膠料能保證成品具有良好的使用性能。故混煉操作必須做到使配合劑均勻混合并分散到生膠中去，并達到一定的分散度；同時，膠料的可塑度要適當，適合后續工藝的加工。補強劑與生膠在相界面上應產生一定的結合作用，生成結合橡膠；另外還應力求混煉速度快，生產效率高，能耗低。本課題研究的目的及意義：1本課題研究的目的充分了解天然膠乳的組成結構及其物理化學性能，研究增大炭黑與橡膠分子直接接觸面積，保證填料粒子在膠乳中的高分散性，提高炭黑

3、分散體的質量，改善填料在膠乳中的直接補強效果；研究高壓均漿泵的工作原理、結構組成、設計參數，了解空化效應的原理，在此基礎上，研究設計膠乳炭黑附聚機，研制膠乳炭黑附聚機，實現膠乳和炭黑的共附聚，實現膠乳的炭黑補強，進而優化膠乳炭黑補強的效果。2本課題研究的意義根據膠乳的結構組成和性能，研究如何對膠乳進行炭黑補強，改善填料在膠乳中的直接補強效果，為膠乳炭黑補強奠定理論基礎。通過對高壓勻漿泵的研究，設計出共附聚實驗裝置，實現膠乳炭黑的直接接觸，提出一種新的橡膠混煉方法，為膠乳的炭黑補強投入生產打下基礎。通過對高壓勻漿泵和膠乳炭黑附聚機的研究，進一步探討實驗裝置中各方面對膠乳炭黑共附聚效果的影響，建立

4、相關數學模型，為改善膠乳補強效果和實現膠乳直接補強等方面提供理論上的依據和實驗數據。（二）與本課題相關研究領域的歷史、現狀和前沿發展情況分析球磨機其實是屬于粉碎機械的一種，根據入料粒度的大小將粉碎機械分為破碎機械和粉磨機械。球磨機正是屬于粉碎機械中的粉磨機械中的一種。關于粉碎機械的發展其實已經有很長的一段歷史了，但是對于球磨機等粉磨機械的出現和發展還是從19世紀才開始的。19世紀初期出現了用途廣泛的球磨機;1870年在球磨機的基礎上，發展出排料粒度均勻的棒磨機;1908年又創制出不用研磨介質的自磨機。二十世紀3050年代，美國和德國相繼研制出輥碗磨煤機、輥盤磨煤機等立軸式中速磨煤機。球磨機對于

5、大家來說不是一個陌生的產品，球磨機在中國已經快有百余年的歷史了，這樣長的歷史促進了球磨機不斷的更新和改進。隨著球磨機產品市場競爭的日益激烈，更加劇了各企業對產品技術水平的提升，隨著市場的成熟和完善，必將為球磨機買家帶去不少的實惠。 球磨機是物料被破碎之后，再進行粉碎的關鍵設備。被廣泛應用于水泥，硅酸鹽制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產行業，對各種礦石和其它可磨性物料進行干式或濕式粉磨。      球磨機產品種類多樣，因使用范圍、精度要求等參數不同，球磨機的價格也從幾千元到數萬元不等。隨著國家對節能環保要求的

6、不斷深入，各企業都摩拳擦掌，積極開發節能環保產品。希望做球磨機的企業加快球磨機的研發道路，對于目前形勢來說，國內生產大型磨機的技術尚不成熟。 主要參考文獻（資料）：1毛謙德,李振清.機械設計師手冊M.北京:機械工業出版社，2007.2濮良貴,紀名剛.機械設計M.北京：電子工業出版社,2006.3孫桓,陳作模,葛文杰.機械原理M.北京：高等教育出版社，2006.4劉鴻文.材料力學M.北京：高等教育出版社,2003.5呂廣庶,張遠明.工程材料及成形技術M.北京：高等教育出版社,2001.6韓進宏.互換性與技術測量M.北京：機械工業出版社,2007.7隋明陽.機械設計基礎M.北京：機械工業出版社,2

7、008.8朱孝錄.機械傳動設計手冊M.北京：電子工業出版社,2007.9毛凌嘉.簡明機械設計手冊M.北京：北京理工大學出版社,2008.10楊黎明.機械零件設計手冊M.第一版.國防工業出版社,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、研究內容1 學術構想與思路；主要研究內容及擬解決的關鍵問題（或技術）

8、主要研究內容：筒體是球磨機的工作主體，球磨機裝載后，筒體以適宜的轉速運轉時，在離心力和摩擦力的作用下，一部分物料和研磨體被筒體提升到一定高度，然后在重力的作用下沿近似拋物線軌跡向下運動沖擊和研磨底部的另一部分物料，從而達到破碎和粉磨物料的作用。由此可見，筒體主要承受周期性的沖擊和研磨作用，極易產生彎曲和磨損等疲勞破壞。所以積極研究和探討球磨機筒體的受力分析，推導其強度和剛度的設計計算公式，合理地設計球磨機筒體的剛度，能最大限度地延長球磨機筒體的使用壽命。 1傳統設計計算方法1.1  強度計算球磨機裝載后，通常可近似地認為筒體是承受均勻分布載荷的梁，據材料力學可知，筒體在中斷面處產生最

9、大彎矩，并在此截面產生最大彎曲應力。同時欲使筒體旋轉，必須克服筒體的慣性阻力及軸承摩擦阻力等。因此球磨機工作時，筒體必須承受扭矩的作用，并在筒體的各橫截面上產生扭轉剪切應力。筒體通常是由Q235-A等塑性材料滾彎后焊接而成的，因而我們可應用第四強度理論進行計算。1.2  剛度計算依據材料力學可知，承受均勻分布載荷梁的彎矩與其變形之間存在一定的關系，通過求解微分方程可得筒體在垂直方向所產生的最大變形2冷卻發動機的冷卻必須適度.若發動機冷卻不足,會使氣缸充氣量不足和出現早然和爆燃等燃燒不正常的現象,發動機功率將下降,且發動機零件也會因潤滑不良而加速磨損.但若冷卻過度,一方面由于熱量散失過

10、多,是轉變成有用功的熱量減少,另一方面由于混呼氣與冷缸壁接觸,使其中原已氣化的燃油又凝結并流到曲軸箱內,不僅增加了燃油消耗,且使機油變稀影響潤滑,結果也將使發動機功率下降,磨損加劇.因此,冷卻系的任務就是使工作中的發動機得到適度的冷卻,從而保持在最適宜的溫度范圍內工作.冷卻系統的功用是帶走引擎因燃燒所產生的熱量，使引擎維持在正常的運轉溫度范圍內。引擎依照冷卻的方式可分為氣冷式引擎及水冷式引擎，氣冷式引擎是靠引擎帶動風扇及車輛行駛時的氣流來冷卻引擎；水冷式引擎則是靠冷卻水在引擎中循環來冷卻引擎。不論采何種方式冷卻，正常的冷卻系統必須確保引擎在各樣行駛環境都不致過熱。球磨機冷卻的意義：（1）保證機

11、組在夏季高溫下正常運行。（2）調節潤滑油溫度，使其工作在最佳溫度，延長球磨機使用壽命擬解決的關鍵問題：1、球磨機運轉時，主軸承潤滑油的溫升不超過55。2、球磨機正常運轉時，傳動軸承和減速機的溫升不超過55，最高不超過60。3、電機電流應無異常波動2 擬采取的研究方法、技術路線、實施方案及可行性分析技術路線：確定總體方案，重點研究球磨機工作原理及結構組成，進而將其改造成冷卻筒體裝置。研究方法：利用計算機這一強有力的手段，運用數學、機械制圖、機械設計、機械原理、材料力學、工程材料及成形技術、互換性與技術測量、冷卻學,傳熱學、CAD、計算機輔助三維實體造型技術等多學科的知識進行設計。可行性分析假設球

12、磨機正常裝載后，可近似認為是一個均質圓柱體，其筒體的變形也很小。因此筒體所產生的應力與其應變成正比變化，并且服從筒體材料的彈性變形虎克定律。 假設筒體變形前垂直于圓柱筒體中性面（到圓柱筒體內、外表面等距離的點所組成的面）的法線線段在筒體受力變形后仍保持為直線線段，并垂直于變形后的圓柱筒體中性面，而且其長度保持不變。 假設平行于筒體中性面的所有應力遠小于其他方向的應力，并可忽略不計，因此我們可近似地認為球磨機筒體處于二向應力狀態。 由于球磨機工作時，物料及研磨體的一部分在筒體內主要是沿圓弧軌跡作上升運動，然后又沿近似拋物線軌跡向下運動沖擊和研磨筒體底部的另一部分物料。由此可見筒體的軸向力與其他方向的作用力相比較小，可忽略不計。四、論文（設計）進度安排起止時間主要內容預期目標20091201-2009123020100101-2010022720100301-201