石英
摘要
本论文设计了一种可以翻转90?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
[2] 能满足高纯度材料的要求。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
V石?m石?石
（2-1）
50?103??31.25?103cm3
1.6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=36cm。
3 V内?3.14?202?36?45216滚
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??7.9gcm3，屈服极限?s?177MPa，载荷系数KW?1.4，安
全系数S?1.5。[4]
许用应力
?p??sS （2-2）
?177?118MPa 1.5滚筒纵向截面的应力
??
m石g2L滚?滚 （2-3）
?工作应力
50?9.8681?Pa
2?0.36?滚?滚
?c?KW? （2-4）
?1.4?由?c??p得
681?滚Pa?953?滚Pa
953?滚?118?106
?滚?0.8?10-2mm
取侧面厚度?滚?3mm，并取底面厚度为8mm。 于是
V滚?3.14??20?0.3???36?0.8?-45216mm?2401.833
2??m滚?7.9?2401.83g?19kg
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??7.8gcm3，屈服极限?s?450MPa，载荷系数KW?1.4，安全系数S?1.2。[4]
许用应力
?p?滚筒纵向截面的应力
?sS?450?375MPa 1.2??工作应力
?m石?m滚?g2L箱?箱?69?9.8687?Pa
2?0.492?箱?箱??KW??1.4?由?c??p得
687?箱Pa?962?箱Pa
962?箱?375?106
?滚?0.3?10-2mm
取侧面厚度?滚?8mm，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 （2-5）[5] JZ滚?m滚?R滚
?19?0.22?0.76kg?m2
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
J‘Z石??2。 312m石R石 （2-6）[5] 21?50?0.22?1kg?m2 2
JZ石?2‘2JZ石?kg?m2 332.5 速度、角速度、角加速度
n?1000rmin
???n30?3.14?1000104.67rads 30v?R内??20?104.7?2093.33cms
??2.6 阻力
?104.7t335rads2
这里把溶剂视为水，进行估算。水的运动粘性系数为??1.14?10?6m2s。 雷诺数为
Re?vD内? （2-7）
2093.33?10?2?40.6?10?26?7.6?10 ? ?61.14?10由于Re??1，因此
22f?0.2?R内v （2-8）
?0.2?3.14?0.2032?20.93332?11N
2.7 转矩
由刚体绕定轴转动微分方程，得
JZ???MZ?F? （2-9）[5]
?JZ滚?JZ石???M2?0.203f
M2??0.76)?0.67??35?0.203?11?50N?m
T2?M2?50N?m