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=36cm。

2.2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QUOTE，屈服极限，载荷系数QUOTE，安全系数。[4]
许用应力
（2-2）
QUOTE

滚筒纵向截面的应力
QUOTE
（2-3）

工作应力
QUOTE
（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73kg。
2.4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QUOTE，，，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QUOTE，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