開題報告圓盤造球機設(shè)計

1、.開題報告1.選題目的與意義 由于高爐煉鐵對鐵礦石品位的要求日益提高，貧鐵礦資源被大量開發(fā)利用以及選礦工業(yè)的發(fā)展，提供了大量細磨鐵精礦粉。這樣的細磨精礦粉用于燒結(jié)不僅工藝技術(shù)困難，燒結(jié)生產(chǎn)指標惡化，而且能耗浪費，為了經(jīng)濟合理地利用這種精礦粉，早在20世紀20年代，瑞典就提出了生產(chǎn)球團礦的方法，20世紀40年代，美國開采出低品位鐵燧巖磁鐵礦，精選出的礦粉粒度極細，難于燒結(jié)。工業(yè)規(guī)模的球團生產(chǎn)于20世紀50年代逐漸換的應(yīng)用，并使高爐生產(chǎn)用原料結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。而從經(jīng)濟和實際冶煉效果上看，高爐全部使用燒結(jié)礦的爐料結(jié)構(gòu)未必合理，高爐使用部分球團礦對冶煉過程是有益的。全世界1980年初年產(chǎn)已達3億t，其中

2、北美占一半以上。 球團礦生產(chǎn)大致分三步(1)將細磨精礦粉、熔劑（添加劑）、燃料(1%2%，有時也可不加)和黏結(jié)劑(如皂土等約0.5%，有時也可不加)等原料進行配料與混合；(2)在造球機上加適當?shù)乃瑵L成1015mm的生球（即造球）；(3)生球在高溫焙燒機上進行高溫焙燒，焙燒好的球團礦經(jīng)冷卻、破碎、篩分得到成品球團礦。有關(guān)工藝流程圖見圖1圖1 造球機是球團礦生產(chǎn)工藝中的制造生球的重要設(shè)備之一，造球機的生產(chǎn)效率、生球質(zhì)量等直接影響之后的生球固結(jié)生產(chǎn)，圓盤造球機因其設(shè)備相對較小、成球均勻、成球可直接用于下步生產(chǎn)流程，相比于圓筒造球機具有動力消耗小、設(shè)備維護方便、工藝流程簡單等優(yōu)勢，在我國鋼鐵、建筑等

3、行業(yè)取得了廣泛的應(yīng)用。2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 鐵礦粉造球設(shè)備主要有圓盤造球機和圓筒造球機。我國廣泛采用圓盤造球機，而歐美較多地采用圓筒機。圓盤機的優(yōu)點是成球均勻，生產(chǎn)率高，基建和生產(chǎn)費用低；缺點是：操作不易穩(wěn)定，實現(xiàn)高度的全自動控制有困難。盤式造球機的工藝參數(shù)有：轉(zhuǎn)數(shù)、傾角、容積填充率等。 球團廠廣泛采用圓筒造球法和圓盤造球法。圓筒造球機在國外廣泛應(yīng)用，它主要由傳動裝置、筒體、滾圈、支撐托輪齒圈、止推擋輪和筒內(nèi)刮刀裝置（刮刀、刮刀粱和傳動裝置）以及鋼結(jié)構(gòu)等組成。筒內(nèi)刮刀可做往復(fù)運動，門形架上有灑水噴嘴，圓筒給料端內(nèi)部有環(huán)形擋圈，排料端開出卸生球的螺旋形切口。通常圓筒造球機的利用系數(shù)約為712 t生

4、球/dm2（造球面積）。圓筒造球機設(shè)備較為復(fù)雜，但造出的生球質(zhì)量較高（指9-16mm粒級所占比例和生球強度）。目前，國內(nèi)球團廠基本采用圓盤造球機，其結(jié)構(gòu)較為簡單，操作較容易。圓盤造球機由圓盤、齒圈、主軸、端蓋、傳動裝置、機座、刮刀裝置、灑水噴嘴（角度可調(diào)整）、液壓裝置以及支撐架和溜料板等組成；圓盤和刮刀裝置可以變頻調(diào)速。圓盤造球機的傾角在45°60°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；圓盤轉(zhuǎn)速由原料特性、生球粒度和圓盤直徑等決定。圓盤造球機的生產(chǎn)能力與圓盤直徑的2-2.5次方成正比。我國球團廠所使用的圓盤造球機直徑有：3.6m、4.2 m、5.5m、6.0m、7.0m、7.5m；新近投產(chǎn)的球團廠多

5、采用6.0m的圓盤造球機，結(jié)構(gòu)參見圖2.                                   圖2圓盤造球機是球團生產(chǎn)工藝中的制造生球的設(shè)備。其結(jié)構(gòu)組成為轉(zhuǎn)動心軸結(jié)構(gòu)，造球機圓盤支承在主軸上，主軸靠前端兩支點鉸接于設(shè)備底座的支承軸上，

6、主軸箱的末端通過傾角調(diào)整器于底座相連。其工作原理是，機體上周邊圓盤與水平成30-55度的傾斜角度，可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。電機通過齒輪減速機和一對圓錐齒輪來帶動圓盤轉(zhuǎn)動。盤上裝有噴水管及刮料板等裝置。粉料加進盤內(nèi)被水濕潤后，不斷翻滾形成料粒-小料球-大料球，當小球偏向盤的中部繼續(xù)滾大時，則滾向盤邊排出。 2011年，河北鋼鐵集團邯鋼貯運中心球團車間發(fā)明的一種改進的圓盤造球機排球球盤臺幫刮料器和一種改進的圓盤造球機排球溜球槽兩項創(chuàng)新成果，獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局專利授權(quán)。目前，這兩項專利技術(shù)都已成功應(yīng)用于該車間9臺造球機上，年創(chuàng)效益80萬元以上。    據(jù)悉，圓盤造球機

7、排球球盤臺幫刮料器和圓盤造球機排球溜球槽，都屬于球團生產(chǎn)使用的圓盤造球機排球系統(tǒng)配套系列專用設(shè)備。該車間發(fā)明的一種改進的圓盤造球機排球球盤臺幫刮料器，解決了以往使用普通刮料器裝置，在生產(chǎn)過程中球盤臺幫粘料和磨損嚴重、使用壽命短、球盤向外甩球掉料嚴重、崗位工人勞動強度大等問題；而一種改進的圓盤造球機排球溜球槽，解決了傳統(tǒng)溜槽粘料、磨損、掉料和壽命短、制約造球機出球量和生球質(zhì)量不能滿足生產(chǎn)實際需要等問題，使溜球槽使用壽命可延長1年以上。  造球設(shè)備主要有圓筒造球機和圓盤造球機兩類。(一）圓筒造球機圓筒造球機是球團廠采用最早的造球設(shè)備。其構(gòu)造與燒結(jié)廠用的圓筒混料機相似，圓筒內(nèi)安裝

8、與筒壁平行的刮刀，圓筒的前端安裝加水裝置。圓筒直徑為2.443.5m，長度通常為直徑的2.53.5倍。圓筒的圓周速度為0.351.35m/s。轉(zhuǎn)速范圍一般為816r/min，傾角6度左右。圓筒造球機結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備可靠，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，維護工作量小，原料適應(yīng)性強，單機產(chǎn)量大。但圓筒利用面積小，只有40%，設(shè)備重，電耗高。因本身無分級作用，排出的生球粒度不均勻，需要篩分。因此圓筒造球機循環(huán)負荷大，使生產(chǎn)率降低和增加運輸消耗，國內(nèi)尚未采用此種設(shè)備。(二）圓盤造球機圓盤造球機是目前國內(nèi)外廣泛使用的造球設(shè)備，我國球團廠都采用這種設(shè)備，從結(jié)構(gòu)上可分為傘齒輪傳動的圓盤造球機和內(nèi)齒輪圈傳動的圓盤造球機。傘齒輪傳動的

9、圓盤造球機主要由圓盤、刮刀、刮刀架、大傘齒輪、小圓錐齒輪、主軸、調(diào)傾角機構(gòu)、減速機、電動機、三角皮帶和底座等組成，見圖3。造球機的轉(zhuǎn)速可通過改變皮帶輪的直徑來調(diào)整，圓盤的傾角可以通過螺桿調(diào)節(jié)。傘齒輪傳動的圓盤造球機結(jié)構(gòu)圖圖31-刮刀架；2-刮刀；3-圓盤；4-傘齒輪；5-減速機；6-中心軸；7-調(diào)傾角螺桿；8-電動機；9-底座。內(nèi)齒輪圈傳動圓盤造球機結(jié)構(gòu)圖圖41-圓盤；2-刮刀；3-刮刀架；4-小齒輪；5-減速機；6-電動機；7-調(diào)傾角螺桿；8-底座；9-內(nèi)齒圈。4. 方案論證及方案設(shè)計本次設(shè)計主要是設(shè)計出直徑6m圓盤造球機的全部結(jié)構(gòu)以及配套設(shè)備、并對其刮刀軌跡進行優(yōu)化設(shè)計。圓盤造球機的設(shè)計主

10、要包括以下問題：1.圓盤造球機在國內(nèi)房帖、建筑行業(yè)已有多年的應(yīng)用經(jīng)驗，其設(shè)計已經(jīng)相對成熟，幾種加好的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定，本次設(shè)計需要綜合分析各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，并結(jié)合國外的先進設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計出符合國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀的圓盤造球機產(chǎn)品。2.圓盤造球機應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，參考設(shè)計資料非常豐富，但其中大多是圓盤和刮刀尺寸設(shè)計、功率計算以及刮刀軌跡設(shè)計優(yōu)化。缺乏結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度分析資料，需要參考其他結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，而且圓盤造球機制造工藝包含焊接變形，需要設(shè)計出符合剛度、強度以及穩(wěn)定性要求的機械產(chǎn)品。3.圓盤造球機需要符合實際的生產(chǎn)經(jīng)驗進行設(shè)計，實際生產(chǎn)中的成球狀況以及生產(chǎn)效率等不能由計算模擬得出，且生產(chǎn)過程中的影響因素

11、較多，故需要向經(jīng)驗豐富的現(xiàn)場人員或指導(dǎo)老師請教了解實際情況。5.方案比較及技術(shù)經(jīng)濟性評價圓盤造球機采用傘齒輪傳動的圓盤還是內(nèi)齒輪圈傳動，兩者進行比較傘齒輪傳送結(jié)構(gòu)簡單，投資少，上馬快，所以早期生產(chǎn)設(shè)備均采用這種傳動方式，但是當盤徑大時，其運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，且維護工作量大，所以正在逐漸淘汰，內(nèi)齒圈傳動，這種造球機全部為焊接結(jié)構(gòu)，整個圓盤用大型滾動軸承支撐,運行平穩(wěn);而且維護量小,易損件易于更換,現(xiàn)在國內(nèi)造球機多采用此傳動方式。圓盤造球機的傳動系統(tǒng)中內(nèi)齒圈傳動具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單的特點,所以確定造球機的傳動形式為:電機減速器小齒輪內(nèi)齒圈造球盤。且維修方便，維護量小，損件易更換。6. 研究步驟方法措施1.

12、 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計：圓盤、刮刀、刮刀架、機架、給水管結(jié)構(gòu)設(shè)計。重點設(shè)計內(nèi)容是圓盤尺寸、轉(zhuǎn)速、刮刀數(shù)量、布置方式、轉(zhuǎn)速的設(shè)計、計算刮刀軌跡方程，可根據(jù)已確定尺寸利用三維軟件solidworks軟件制作圓盤造球機簡易三維模型，設(shè)置運動仿真，觀察刮刀運動方式以及刮刀軌跡，分析刮刀的刮到性，最終確定各項參數(shù)，為之后的設(shè)計做準備2. 動力系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)執(zhí)行系統(tǒng)所得參數(shù)，計算圓盤工作消耗總功率、圓盤功率、刮刀功率。推導(dǎo)出主電機功率以及刮刀功率，結(jié)合實際經(jīng)驗選擇電機。3. 傳動系統(tǒng)設(shè)計4. 圓盤造球機傳動分為主齒輪減速裝置和減速器減速裝置，結(jié)合電機功率及電機輸出轉(zhuǎn)速和圓盤工作時轉(zhuǎn)速，選擇合理的減速器，這里選擇一級渦輪蝸桿減速器，同時對圓盤造球機主轉(zhuǎn)軸進行受力分析和強度校核，保證設(shè)備強度剛度壽命及穩(wěn)定性，滿足生產(chǎn)要求，可建立adsys模型對其結(jié)構(gòu)靜力分析，求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)。5. 操縱和控制系統(tǒng)設(shè)計：主要包括圓盤傾角調(diào)節(jié)裝置、刮刀架微調(diào)裝置、刮刀電機變頻裝置，從而滿足不同物