【正文】 當(dāng)?shù)姆勰ハ到y(tǒng)。水泥廠的粉磨作業(yè)有生料、水泥和煤粉三部分。 開路流程及其特點 在粉磨過程中，物 料一次通過磨機(jī)后即為成品的流程為開路流程，如圖 21 所示。其優(yōu)點是：流程簡單，設(shè)備少，投資省，操作簡便。其缺點是：由于物料 全部到達(dá)細(xì)度要求后才能出磨，已被磨好的物料會出現(xiàn)過粉磨現(xiàn)象，并形成緩沖大墊層，妨礙粗料進(jìn)一步磨細(xì)，有時甚至出現(xiàn)細(xì)粉包球現(xiàn)象，從而降低了粉磨效率，增加了電耗。 圖 21 粉磨系統(tǒng)流程 圈路流程及其特點 物料出磨后經(jīng)過分級設(shè)備選出成品，合格的細(xì)粉為成品，而使粗粒返回磨內(nèi)再粉磨的流程為圈路流程如圖 21。其優(yōu)點是：可以及時將細(xì)粉排出、減少 了過粉現(xiàn)象，使磨機(jī)產(chǎn)量提高，同時產(chǎn)品粒度均勻，并且可以用調(diào)節(jié)分級設(shè)備的方法改變的粒度。其缺點是：圈路流程復(fù)雜、設(shè)備多、投資大、廠房高、操作麻煩、維修工作量大。 本課題選用的是開路流程。 Φ 10m 球磨機(jī)筒體部分設(shè)計 10 3 球磨機(jī)的總體設(shè)計 球磨機(jī)的工作原理 球磨機(jī)的主要工作部分是一個裝在兩個大型軸承上水平放置的回轉(zhuǎn)筒體，筒體用隔倉板分為幾個倉室，在各倉內(nèi)裝有一定形狀和大小的研磨體。研磨體一般為鋼球、鋼段、鋼棒、卵石、礫石和瓷球等。為了防止 筒體被磨損，在筒體內(nèi)壁裝有襯板。 當(dāng)磨機(jī)回轉(zhuǎn)時，研磨體在離心力和與筒體內(nèi)壁的襯板面產(chǎn)生的摩擦力的作用下，貼附在筒體內(nèi)壁的襯板面上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)，并被帶到一定高度，在重力作用下自由下落，下落時研磨體像拋射體一樣，沖擊底部的物料把物料擊碎。研磨體上升、下落的循環(huán)運(yùn)動是周而復(fù)始的。此外，在磨機(jī)回轉(zhuǎn)的過程中，研磨體還產(chǎn)生滑動和滾動，因而研磨體、襯板與物料之間發(fā)生研磨作用，使物料磨細(xì)。由于進(jìn)料端不斷喂入新物料，使進(jìn)料與出料端物料之間存在著能強(qiáng)制物料流動，并且研磨體下落時沖擊物料產(chǎn)生軸向推力迫使物料流動，另磨內(nèi)氣流運(yùn) 動也幫助物料流動。因此，磨機(jī)筒體雖然是水平放置，但物料卻可以由進(jìn)料端緩慢流向出料端，完成粉磨作業(yè)。 球磨機(jī)的主要參數(shù)計算 球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速 0n 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 當(dāng)磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速達(dá)到摸某一數(shù)值時，研磨體產(chǎn)生的離心力等于它本身的重力，因而使研磨體升至脫離角 ? =0176。 ，即研磨體將緊貼附在筒體上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)而不會降落下來，這個轉(zhuǎn)速就稱為臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)研磨體處于極限位置時，脫離角 ? =0176。 ，將此值代入研磨體運(yùn)動基本方程式，可得臨界轉(zhuǎn)速 ,由 [11] 0 030 RD?? （ 31） 式中： 0n —— 臨界轉(zhuǎn)速， r/min； R —— 筒體有效半徑， m； 0D —— 磨 機(jī)筒體有效直徑 , m。 代入公式（ 31） 0 03 0 4 2 . 4 4 2 . 4 2 7 . 9 6 / m in2 . 3nrRD? ? ? ? 以上公式是在幾個假定的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的，事實上，研磨體與研磨體、研磨與筒體之間是存在相對滑動的，而且物料對研磨體也是有影響的。因此，實際的臨界轉(zhuǎn)速比計算的理論轉(zhuǎn)速要高，且與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、襯板形狀、研磨體填充率等 因素有關(guān)。 球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速 n 使研磨體產(chǎn)生最大粉碎功時的筒體轉(zhuǎn)速稱作球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速 n 。當(dāng)靠近筒壁的最外層研磨體的的脫離角 ? =54176。 44′時 ,研磨體具有最大的降落高度 ,對物料產(chǎn)生粉碎功最大。將 ? =54176。 44′代入式 cos? ≥ 9002Rn ，可得理論適宜轉(zhuǎn)速 ,由 [11] 0 DRn ?? （ 32） 代入公式（ 32） 03 2 . 2 3 2 . 2 2 1 . 2 3 / m in2 . 3nrD? ? ? 轉(zhuǎn)速比 ? 球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比，簡稱為轉(zhuǎn)速比 ,由 [11] 000???DDnn? （ 33） 上式說明理論適宜轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的 76%。一般磨機(jī)的實際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的70～ 80%。 Φ 10m 球磨機(jī)筒體部分設(shè)計 12 磨機(jī)的實際工作轉(zhuǎn)速 磨機(jī)理論適宜轉(zhuǎn)速是根據(jù)最外層研磨體能夠產(chǎn)生最大粉碎功觀點推導(dǎo)出來的。這個觀點沒有考 慮到研磨體隨筒體內(nèi)壁上升過程中，部分研磨體有下滑和滾動現(xiàn)象。根據(jù)水泥生產(chǎn)中磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)驗及相關(guān)統(tǒng)計資料來確定磨機(jī)的實際工作轉(zhuǎn)速。下面幾個經(jīng)驗公式是對干法磨機(jī)的實際工作轉(zhuǎn)速的確定方法 ,由 [11] 當(dāng) ?D m 時 0 ?? （ 34） 當(dāng) D ≤ 時 0 D? （ 35） 當(dāng) D ≤ 03 2 .2 (1 1 .5 )gn D??～ （ 36） 式中 : gn —— 磨機(jī)的實際工作轉(zhuǎn)速， r/min； 0D —— 磨機(jī)的有效內(nèi)徑， m； D —— 磨機(jī)規(guī)格直徑， m。 代入公式（ 34） 03 2 . 2 3 2 . 20 . 2 0 . 2 2 . 4 2 0 . 7 52 . 3gnDD? ? ? ? ? ? r/min 磨機(jī)的功率 影響磨機(jī)需用功率的因素很多，如磨機(jī)的直徑、長度、轉(zhuǎn)速、裝載量、填充率、內(nèi)部裝置、粉磨方式以及傳動形式等。計算功率的方法也很多，常用的計算磨機(jī)需用功率的計算式有以下三種 ,由 [5] 0 .8000 .2 ( )GN VD n V? （ 37） 0. D n? ?? （ 38） 84 6 5N V D n????（） （ 39） 式中 : 0N —— 磨機(jī)需用功率， kW； V —— 磨機(jī)有效容積， m3 ； 0D —— 磨機(jī)有效內(nèi)徑， m； n —— 磨機(jī)的適宜轉(zhuǎn)速， r/min； G —— 研磨體裝載量， t； ? —— 磨機(jī)填充率（以小數(shù)表示）。 選用公式（ 37）計算： 00 5 1 . 30 . 2 ( ) 0 . 2 4 0 . 9 2 . 3 2 0 . 7 5 4 4 24 0 . 9GN V D n V ??? ? ? ? ? ? ????? kW 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 磨機(jī)配套電動機(jī)功率計算 021 NKKN? = 442=632kW 式中 : 1K —— 與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、傳動效率有關(guān)的系數(shù)，見表 31； 2K —— 電動機(jī)儲備系數(shù)，在 ～ 。 表 31 與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、傳動效率有關(guān)的系數(shù) 1K 磨機(jī)形式 干法磨 中卸磨 邊緣傳動 中心傳動 磨機(jī)的生產(chǎn)能力 影響磨機(jī)需用功率的因素很多，主要有以下幾個方面：粉磨物料的種類、物理性質(zhì)和產(chǎn)品細(xì)度；生產(chǎn)方法和流程；磨機(jī)及主要部件的性能；研磨體的填充率和級配；磨機(jī)的操作等。常用磨機(jī)生產(chǎn)能力經(jīng)驗 計算式為 ,由 [5] 10000 ?qNQ? （ 310） 式中 : Q—— 磨機(jī)生產(chǎn)能力， t/h； 0N —— 磨機(jī)所需功率， kg/kW； q —— 單位功率生產(chǎn)能力， kg/kW； ?—— 流程系數(shù)，開路取 ；閉路 ～ 。 代入公式（ 310） 10000 ?qNQ? 476 551000?? = 24 t/h 將 ?q 一起考慮，干法開路長磨粉磨系統(tǒng)， ?q 值為 55～ 60。 B. 球磨機(jī)的年生產(chǎn)能力 ,由 [5] nQ =8760 n? Q （ 311） 式中 : nQ —— 磨機(jī)的年生產(chǎn)能力， yt/ ； Q —— 磨機(jī)臺時生產(chǎn)能力， ht/ ； n? —— 磨機(jī)的年利用率，生料開路磨 n? 80%，生料閉路磨 n? 78%，水泥開路磨 n? 85%,水泥閉路磨 n? 82%。所有系統(tǒng)的年利用率 n? 不得低于 70%。 代入公式（ 311） nQ =8760 n? Q =8760 80% 24=168192 t/y Φ 10m 球磨機(jī)筒體部分設(shè)計 14 4 球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)部分設(shè)計 筒體部分設(shè)計 筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 A．筒體的結(jié)構(gòu)形式 一般筒體都設(shè)計成整體式結(jié)構(gòu)，因為整體式結(jié)構(gòu)的制造綜合偏差相對較小。且加工費(fèi)用相對也低一些。 大規(guī)格的筒體則往往會受運(yùn)輸條件和制造加工能力的限制，而不得不將筒體設(shè)計成“分段式” 結(jié)構(gòu)。筒體段節(jié)之間一般采用帶定位止口的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)。筒體分段的另一種辦法是現(xiàn)場焊接：筒體在制造廠按運(yùn)輸條件分段，然后準(zhǔn)確地加工出帶止口的特殊焊縫坡口，連同專用的全套施焊設(shè)備運(yùn)到現(xiàn)場，由制造廠的焊接技師在現(xiàn)場進(jìn)行焊接和消除焊接應(yīng)力。這種方法 只有在該地區(qū)有幾臺磨機(jī)的筒體需要在現(xiàn)場焊接才比較合算，否則是不經(jīng)濟(jì)的。 B．筒體與端蓋的聯(lián)接形式 筒體與磨頭端蓋的聯(lián)接形式有以下三種： 在磨機(jī)規(guī)格大型化之前，筒體采用外接型法蘭與端蓋相聯(lián)接的結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用，其特點是與磨頭組裝比較方便，但筒體外形直徑大，切削加工面和材料消耗也比較大。 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 15 內(nèi)接型法蘭聯(lián)接是大中型磨體廣泛采用的結(jié)構(gòu)。其特點是原材料的利用率相當(dāng)高，結(jié)構(gòu)設(shè)計比較合理。 無法蘭聯(lián)接實際上是將筒體和磨頭端蓋直接焊為一體的結(jié)構(gòu)形式，焊接接頭都是對接焊結(jié) 構(gòu)。從端蓋結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢來看，這種無法蘭對接焊聯(lián)接的 形式，將通用于各種規(guī)格和各種類型的磨體，因為它具有結(jié)構(gòu)合理、制造簡便和使用可靠等特點。 本磨機(jī)選用的是內(nèi)接法蘭聯(lián)接。 磨門與人孔 磨門是為封閉人孔設(shè)置的，要求裝卸方便、固定牢固。 人孔的主要作用是：檢修和更換磨體內(nèi)的各種易損件，裝卸研磨體以及對磨內(nèi)物料的采樣。 磨門分“內(nèi)提式”和“外蓋式”兩種結(jié)構(gòu)類型。 內(nèi)提式磨門有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是把磨門和磨門襯板鑄造成一整體這種結(jié)構(gòu)只適用于韌性高的耐磨材料，因為造型大而復(fù)雜，脆 性材料容易斷裂。 另一種結(jié)構(gòu)是把磨門和磨門襯板分開制造。磨門襯板用螺栓固定在型鋼或鑄鋼制造的磨門上，然后用弓形架再把磨門固定在筒體上。 外蓋式磨門的突出優(yōu)點是磨門襯板和筒體襯板完全一樣。 本磨機(jī)選用的是外蓋式磨門。 B．人孔 內(nèi)提式磨門的人孔有帶補(bǔ)強(qiáng)板和不帶補(bǔ)強(qiáng)板之分。 外蓋式磨門的人孔，均須設(shè)置固定磨門的“人孔框”。人孔框同時也起到補(bǔ)強(qiáng)板的作用，與筒體的聯(lián)接均采用鉚釘鉚接。人孔的尺寸、孔口倒棱、孔面粗糙以及四個孔角的圓角半徑等，基本要求和內(nèi)提式磨 門的人孔相同。 筒體的基本要求和規(guī)定 筒體屬于不更換的零件，要保證工作中安全可靠，并能長期連續(xù)使用。所以要求制造筒體的材料的金屬材料的強(qiáng)度要高，塑性要好，且應(yīng)具有一定的抗沖擊性能。筒體是由鋼板卷制而成，要求可焊性要好。因此，一般用于制造筒體的材料是普通結(jié)構(gòu)鋼板 Q235，它的強(qiáng)度、塑性、可焊性都能滿足這些要求，且易購到。鋼板厚度采用 40mm。 Φ 10m 球磨機(jī)筒體部分設(shè)計 16 ,由 [5] 0 2 pDD ??? （ 41） 式中 :D —— 筒體的規(guī)格直徑， m； 0D —— 筒體的有效直徑， m； p? —— 襯板平均厚度， m；一般取 p? =。 代入公式（ 41） 2 ? ? ? 0 ? m 0 1 2 3LL ? ? ?? ? ? ? （ 42） 式中 : L —— 筒體的規(guī)定長度， m； 0L —— 筒體的有效長度， m； 1? 、 2? 、 3? —— 分別為隔倉板、端蓋襯板、揚(yáng)料裝置的厚度 ,m；取 。 代入公式 (42) 010 ?? 0 ? m ，使筒體的焊縫總長達(dá)到最短為原則來排列鋼板，厚鋼板與薄鋼板對接焊的過渡斜率不大于 1： 10 為宜。當(dāng)筒體縱、環(huán) 焊縫在排列中發(fā)生矛盾時，應(yīng)以減少縱焊縫為主來處理，這是基于