学士学位论文--石英砂清洗装置设计.doc

石英砂清洗装置摘要本论文设计了一种可以翻转的石英砂清洗装置在水平位置时，可完成石英砂的清洗工艺；在竖直位置时，可完成石英砂的烘干工艺本设计具有结构简单、可操作性强、生产效率高等优点，能大大降低企业的生产成本关键词：石英砂；清洗；清洗装置；电机第一章 绪论1.1课题的来源与背景1.1.1 课题的来源安徽凤阳拥有丰富的石英矿产资源，是全国著名的石英砂生产基地该地石英矿石中矿物成分简单，含有少量赤铁矿、绢云母、长石及粘土矿物，总计<2%凤阳县现有180多家企业生产石英砂，年产量是国内总产量的20%以上表1-1是部分企业的生产情况表1-1 部分石英岩矿山生产能力[1]近年来，由于凤阳县开采加工企业众多，规模小而分散，技术含量低，产生大量尾砂、砂泥和粉尘，占用土地，堵塞河道，毁坏农田造成严重的环境污染于是如何高效、少污染的生产出高品位的石英砂就成了一个问题由此产生了本课题：石英砂清洗装置的研制1.1.2 课题的背景多年来，对于高硬度石英砂的提纯没有一个好的装置，大都采用作坊式间歇式落后工艺，不但劳动强度大，效率低，更重要的是产品质量不能稳定控制，不能满足高纯度材料的要求[2] 现有技术中，对石英砂的清洗提纯通常是在开放系统下把砂放在容器中，用酸性洗液进行浸泡，是一种静态过程，其不足在于，被溶解于溶液中的杂质成分不能有效分离，去杂速度慢，残留在砂中的杂质多，该工艺不能生产出高纯度的石英砂。

[3] 基于此，本文设计了一种制造成本低，维护方便，可操作性强，清洗效果好的石英砂清洗装置1.2 课题研究的意义石英砂清洗装置是石英砂加工工艺流程中十分重要的机械设备之一，且我国石英矿产资源丰富，因此，研制出一款高效率清洗石英砂的装置是十分必要的此项研究如果实现应用，且能保证正常工作，可以大大节省人力机力，节约维修时间，减少对生产的延误，提高生产效率，也能大大提高安全系数第二章 参数的选定条件：滚筒最大转速为1000r/min，并在3s后达到最大转速石英砂质量为50kg，石英砂堆积密度为1.6g/cm3忽略轴承的摩擦和溶剂的转动惯量）2.1 滚筒容积 （2-1）取滚筒内径R内=20cm使石英砂充满滚筒容积的2/3，近似取滚筒长度L滚=36cm2.2 滚筒体积与质量考虑到清洗溶剂，选用不锈钢0Cr18Ni16Mo5[4]为滚筒材料由相关资料查得该材料的密度，屈服极限，载荷系数，安全系数[4]许用应力 （2-2） 滚筒纵向截面的应力 （2-3）工作应力 （2-4）由得 取侧面厚度，并取底面厚度为8mm。

于是2.3 箱体质量考虑到滚筒尺寸，取箱体内直径为472mm，长为492mm考虑到箱体的工作环境，选取铸钢ZG15Cr12[4]由相关资料查得，该材料的密度，屈服极限，载荷系数，安全系数[4]许用应力滚筒纵向截面的应力工作应力由得取侧面厚度，并取下底面厚度为10mm，上底面厚度为8mm则箱体质量为73kg2.4 转动惯量滚筒可视为一个薄壁圆筒 （2-5）[5]石英砂的转动惯量可先计算充满滚筒容积的石英砂转动惯量，然后取其 （2-6）[5]2.5 速度、角速度、角加速度2.6 阻力这里把溶剂视为水，进行估算水的运动粘性系数为雷诺数为 （2-7） 由于，因此 （2-8）2.7 转矩由刚体绕定轴转动微分方程，得 （2-9）[5]第三章 电动机的选择条件：滚筒直径，轴2转矩，电源为三相交流，电压380V。

3.1 选用电动机类型选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型3.2 选择电动机的容量工作机所需工作功率， （3-1）电动机所需工作功率 （3-2）由电动机至滚筒总效率为 （3-3）取，，，则选取电动机型号为Y132M-4[6]第四章 运动和动力参数的确定取圆锥齿轮传动比，则带传动比4.1 各轴转速4.2 各轴输入功率 （4-1） （4-2）4.3 各轴输入转矩 （4-3） （4-4）第五章 带传动的设计条件：电动机功率，转速，传动比，每天工作8小时5.1 确定计算功率由相关资料查得工作情况系数[7]，故 （5-1）5.2 选择V带的带型根据，，由相关资料选用A型 [7]5.3 确定带轮的基准直径并验算带速5.3.1 初选小带轮的基准直径资料，取小带轮的基准直径 [7]。

5.3.2 验算带速 （5-2）因为，故带速合适5.3.3 计算大带轮的直径 （5-3）根据相关资料，取 [7]5.4 确定V带的中心距和基准长度5.4.1 初定中心距 （5-4）取5.4.2 计算带所需的基准长度 （5-5）由相关资料选带的基准长度 [7]5.3.3 计算实际中心距 （5-6）中心距的变化范围为5.5 验算小带轮上的包角 （5-7）5.6 计算带的根数5.6.1 计算单根V带的额定功率根据和，由相关资料查得V带的基本额定功率 [7]根据，，由相关资料查得[7]由相关资料查得，，[7]，于是 （5-8）5.6.2 计算V带的根数 （5-9）取4根5.7 计算单根V带的初拉力的最小值由相关资料查得C型带的单位长度质量[7]，所以 （5-10）应使带的实际初拉力。

5.8 计算压轴力压轴力的最小值为 （5-11）第六章 齿轮传动的设计条件：输入功率，齿轮转速，齿数比，由电动机驱动，工作寿命15年（设每年工作300天）带式输送机工作平稳，转向不变6.1 选定齿轮精度等级、材料及齿数1）由相关资料选用7级精度，选择两齿轮材料为40（调质），硬度为280HBS[7]2）选两齿轮茶齿数6.2 按齿面疲劳强度计算 （6-1）6.2.1 确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数2）齿轮1传动的转矩3）由相关资料选取[7]4）由相关资料查得[7]5）由相关资料查得齿轮的接触疲劳极限 [7]6）计算应力循环次数 （6-2）7）由相关资料取接触疲劳寿命系数 [7]8）计算接触疲劳许用应力 取失效率为，安全系数 （6-3）6.2.2 计算1）试验算齿轮1分度圆直径2）计算圆周速度 （6-4）3）计算载荷系数根据相关资料查得动载荷系数 [7]，使用系数 [7]，齿间载荷分配系数 [7]，轴承系数 [7]，齿向载荷分布系， [7]，则 （6-5）4）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 （6-6）5）计算模数 （6-7）6.3 按齿根弯曲疲劳强度计算 （6-8）6.3.1 确定公式内的各计算数值1）由相关资料查得，齿轮弯曲疲劳强度极限[7]。

2）由相关资料取弯曲疲劳寿命系数[7]3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 （6-9）4）计算载荷系数K （6-10）5）由相关资料查得，齿形系数 [7]，应力校正系数 [7]6.3.2 设计计算 由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，取后者，并圆整为4mm，因此6.4 几何尺寸计算 分度圆直径 （6-11）中心距 （6-12）齿宽 （6-13）第七章 轴的设计7.1 轴1条件：轴功率上的，转速，，转矩，齿轮1的分度圆直径ⅣⅢⅡⅠ图7-1 轴1的示意图7.1.1 求作用在齿轮上的力滚筒和石英砂的重力为676圆周力 （7-1）径向力 （7-2）轴向力 （7-3）7.1.2 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理，由相关资料取 [7]，于是得 （7-4）7.1.3 轴的结构设计1）取带轮所在的轴段为Ⅰ-Ⅱ2）因轴承同时受轴向力和径向力，根据相关资料选用圆锥滚子轴承30209，尺寸为。

因此，Ⅱ-Ⅲ取Ⅱ-Ⅲ3）取轴承端盖的厚度为20，为便于装拆轴承盖及对轴承润滑，取轴承端盖外端面。