干式振动磨总体与激振系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

企业目前使用的干式振动磨机不仅结构复杂、噪声大、效率低，且维修频次高，维修时须停产进行，严重影响了正常生产秩序，企业迫切要求进行磨机粉磨颗粒细化、降低能耗的改进设计, 把大粒度物料利用破碎机或磨碎机来破碎、磨碎至较小粒度的过程。粉碎的任务是提供具有一定粒度、粒度组成和充分解离而又不过粉碎的加工原料，以便于下一步的加工、处理和使用。针对上述问题，本课题拟采用双质体技术及非线性理论，对企业使用的振动磨机进行实验研究，设计具有主隔振系统的新型非线性振动磨机，达到提高系统效率，实现节能、降噪以及颗粒细化的目的。课题要求完成振动磨机总体及激振系统设计。

2. 课题关键问题和重难点

普通振动磨机采用线性结构，不仅体积大，而且能耗高，且激振电动机多为定速三相电机，固定的偏心转盘，只能得到简谐振动，振动频率不易调，振动效率低、维修频次高。本课题采用非线性理论，对振动磨机进行激振系统非线性设计，旨在使系统振子动力学参数得到改变，振动系统能耗降低、系统效率提高，以适应不同的振动作业工况。针对现有技术的不足，欲解决振动制备超硬粉体超微化问题，实现系统具有一定频次的高振动强度( 简称振强) 是一种有效的途径，须同时面对三个难题: 一是研制可产生具有一定频次的高振强、瞬态超高振强的激振器，二是研究系统对超高振强的有效控制，三是研究振动磨机结构及主隔振系统对高振强的适应; 对问题一二作者已发表数篇文章及公开多项专利进行探讨[8-9］，研究问题三的基本思路是: 将普通振动磨的单质体改造为双质体，形成主振与隔振两系统，主振系统采用非线性变节距硬特性线弹簧，形成具有储能节能功能的变刚度系统，使主振系统适应磨机变质量系统稳定工作的需求; 隔振系统将考虑采用可产生大阻尼的隔振弹簧，有效吸收瞬态超高振强引起的振动，以获得较为理想的隔振效果。

3. 国内外研究现状（文献综述）

人类利用资源的途径之一就是通过破碎和磨碎作业，将块状物料粉碎至要求的粒度,其广泛应用于冶金、建材、化工、食品、医药以及新材料等行业。粉碎是把大粒度物料利用破碎机或磨碎机来破碎、磨碎至较小粒度的过程。粉碎的任务是提供具有一定粒度、粒度组成和充分解离而又不过粉碎的加工原料，以便于下一步的加工、处理和使用。粉碎作业在国民经济的许多部门都占有重要的位置，如冶金、建筑、陶瓷、造纸、制药、化工、食品加工等都需要有效的粉碎技术。但需指出的是粉碎作业能耗极高，耗能总量占世界电力总消耗的15%[1]。以水泥生产中的破碎磨碎作业为例，每生产1吨水泥耗损于破磨作业的电能达80度，电费占产品成本的三成，它的高低成为决定水泥厂竞争力的决定性因素，2003年我国水泥产量达8亿吨，仅用于破磨作业的电耗总量达640亿度，因此，破碎磨碎作业进行节能改造的意义重大。

据统计，破碎段以总能耗的10%实现了约50的破碎比，而磨碎段以总能耗的90%仅实现了约200的破碎比[2]。常规破碎范围内能量随粒度减小的变化率是很小的，而磨碎范围随粒度减小所需单位能耗急剧增加。磨碎过程能耗高的原因在于磨碎力的无选择性[3]，破碎比的能耗远大于磨机本身及磨碎介质的电耗，特别是磨碎过程过磨现象严重。虽然物料从入料端进入磨机后，总趋势是向排料端运动，但从单个物料颗粒看，需要多加磨碎的粗颗粒可能得不到频繁的磨碎，而已成为产品的颗粒则未能及时排出，又继续遭到磨碎，增加能量的消耗，这些细颗粒的滞留还对粗颗粒的磨碎起到防护作用，严重阻碍磨碎过程合理进行。故增大破碎段的破碎比，降低磨碎段的破碎比，实现多碎少磨，或以碎代磨，使入磨粒度变小，范围变窄，在一定程度上防止过磨，可以大幅度提高磨机生产率，降低电耗，进而降低整个破磨流程的能耗。

实践证实[1]，在传统破磨流程的细碎破碎机与磨机之间，增加一级超细破碎机（或用超细破碎机替代细碎破碎机），将入磨物料的最大粒径由20~25 mm降至2~3mm，使破碎段的破碎比增至500，磨碎段的破碎比降至20左右，实现破磨流程的多碎少磨，或以碎代磨，将使整个破磨流程的产量提高30%以上、比能耗降低10%、钢耗显著降低。

4. 研究方案

在载荷计算和加载过程中,通过软件模拟实际工况,对振动磨机进行稳定性分析及非线性分析。

（1）通过查阅各种文献资料，对二级偏块振动磨总体与激振体的设计要求给予全面通透的理解和认知。

（2）利用振动磨的系统原理在原有基础上对振动磨的总体结构进行优化设计。

5. 工作计划

毕业设计前一学期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并准备开题报告。第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至毕业设计管理系统,译文封面用标准模板。查阅文献资料，撰写开题报告。第2周开题报告经指导老师批阅合格并确认后，开题报告封面用标准模板，上传至毕业设计管理系统。第3周完成开题报告审核。开始毕设课题的计算。第4周确定设计方案、系统总体设计；第5周总装配图初步设计计算；第6周中期检查，在毕业设计管理系统上完成中期检查报告的填写，指导老师完成中期任务的审核。第7周系统零件图设计；第8周激振系统分析设计计算；第9周确定总装配图全部设计内容；第10周完成毕业设计报告（论文）的撰写，并提交给指导老师批阅和确认。第11周用PDF格式，上传毕业设计报告（论文）和附件至毕业设计管理系统。封面用标准模板。第12周评阅、成果验收，规范化检查。第13周答辩评分