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陶瓷球磨机选题背景与研究意义

湖南五菱集团公司的陶瓷球磨机是陶瓷物料间歇湿法细磨设备,对于中碎状态物料细磨有较高的效率,在筒体内加入一定配比的原料、研磨体和水,调节所需的粉碎周期达到理想颗粒细度的料浆。特别适合于大型建筑陶瓷、日用陶瓷、卫生陶瓷、电瓷等需将物料研细的行业使用。其主要结构是由驱动装置、筒体、电气控制等部分组成,具有工作平稳、安全可靠、生产效率高、产量大、占地面积小、能耗低等优点,经湖南省轻工厅组织鉴定,其性能达到国内先进水平。

该球磨机是目前陶瓷工业大型的球磨机,市场需求量大,但据用户反馈的意见表明,该球磨机曾部分的出现过盖板与筋板焊接处开裂,轴颈发生断裂,盖板与轴焊接处开裂等现象,由于该公司设计采用的是简单的将球磨机作为简支梁的方法,因而无法判断球磨机的问题是由于设计的原因还是由于焊接工艺上的原因,亦或是用户使用的原因。受湖南五菱公司的委托,对该球磨机进行整机的有限元计算,分析其强度是否不足,并在强度校核的基础上对一些关键尺寸进行优先改进,本研究课题对提高该大型陶瓷球磨机的工作性能、节约制造成本、拓宽产品市场以及新产品的开发都具有积极的意义。

传统的球磨机设计多采用了简支梁的假设,并不能得到如球磨机的三维有限元计算模型的准确结果。而且,随着球磨机大型化的趋势,实际试验变得困难,有限元的计算机模拟克服这一点,代替一定程度的实际试验,从而大大降低开发成本,缩短开发周期,以及加快产品的变形设计等。另外,球磨机的大型化也使得优化设计有了更加重要的意义,大型球磨机需要的钢材多,尤其是最近几年,钢材价格上涨,优化球磨机结构尺寸,最大限度的减少球磨机钢材使用量,可以大大节约成本,增加市场竞争力。再者,随着球磨机规格的增多,球磨机产品的系列化逐渐形成,对于同类产品只是具体几何尺寸上的差别,这里首次建立球磨机的参数化有限元模型,采用这一模型只需要修改一定的参数就可以进行分析,不必进行大量重复的建模准备工作,便于产品的系列化设计。最后,考虑到广大工程技术人员使用方便,开发一个基于ANSYS并适合TCM陶瓷球磨机系列的仿真专用模块,对于推广有限元方法在球磨机结构分析中的应用具有重要的工程价值。

有限元分析作为工程设计中的一种先进手段已毋庸置疑,我国的球磨机设计制造水平仍然落后于国外的一个重要原因就是采取的研究设计手段,如何将这种手段应用到我国球磨机的设计实际中去,充分发挥它的功效,已是当务之急,相信文本的研究对加快有限元分析在球磨机结构设计上的应用能起到一定的推动作用。

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