【正文】 球磨機(jī)的工作原理 球磨機(jī)的主要工作部分是一個(gè)裝在兩個(gè)大型軸承上水平放置的回轉(zhuǎn)筒體，筒體用隔倉(cāng)板分為幾個(gè)倉(cāng)室，在各倉(cāng)內(nèi)裝有一定形狀和大小的研磨體。 圖 21 粉磨系統(tǒng)流程 圈路流程及其特點(diǎn) 物料出磨后經(jīng)過(guò)分級(jí)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。水泥廠的粉磨作業(yè)有生料、水泥和煤粉三部分。輥式磨易磨性一般用小型試驗(yàn)?zāi)ミM(jìn)行。礦渣比熟料難磨、熟料比石灰石難磨，是由它們的種類(lèi)不同；種類(lèi)相同時(shí)，脆性大鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 的物料比脆性小的易磨，因此。某物料的易碎性系數(shù) mk 是指用同一臺(tái)粉碎機(jī)械在同一物料尺寸變化條件下，粉碎標(biāo)準(zhǔn)物料的單位產(chǎn)品電耗 bE 與粉碎該物料的單位產(chǎn)品電耗 E 之比 ，由 [5] EEk bm ? （ 23） 水泥工業(yè)一般以中等易碎的回轉(zhuǎn)窯熟料作為標(biāo)準(zhǔn)易碎性物料，并令其易碎性系數(shù)為 1。 由 [5] n mnmm GGG GndGdGdmD ??? ???? 21 21 21 （ 22） 篩分所得的粒度級(jí)數(shù)越多，算得的顆粒群平均粒徑越準(zhǔn)確。顆粒群的平均粒徑，通常用質(zhì)量平均法測(cè)算。第一級(jí)的進(jìn)料平均粒徑與最后一級(jí)的出料平均粒徑之比稱為總破碎比 i 。 粉碎比及粒度表示 粉碎比是指粉碎前后物料的平均粒徑之比。粉碎作業(yè)的分類(lèi)見(jiàn)表 21。 總體設(shè)計(jì)思路∶ 設(shè)計(jì)應(yīng)用雙層隔倉(cāng)板進(jìn)行磨內(nèi)自選粉 ,使開(kāi)流形式的粉磨裝置系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圈流工藝，各倉(cāng)研磨體尺寸 、 級(jí)配不同，各零部件盡可能選用通用件和新型材料，以提高粉磨效率，最大幅度達(dá)到高產(chǎn) 、 高細(xì)和低能耗運(yùn)轉(zhuǎn) . 本設(shè)計(jì)具有很大的實(shí)用價(jià)值。 本課題是結(jié)合市場(chǎng)上所使用的各類(lèi)型號(hào)的球磨機(jī)及由廠家在使用過(guò)程中所反饋的信息 ,分析其問(wèn)題的來(lái)源 ,并相互比較綜合各類(lèi)球磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ,經(jīng)師生討論而確定的。改善和提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量 ,減少動(dòng)力消耗 ,降低生產(chǎn)成本 ,即達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗具有重要意義。 grinding efficiency 。 設(shè)計(jì)了一種開(kāi)流形式能實(shí)現(xiàn)圈流工藝的粉磨工藝系統(tǒng)，選定了具有選粉作用的雙層隔倉(cāng)板，物料通過(guò)篦板進(jìn)入雙隔倉(cāng)中間的空間，由揚(yáng)料板收集到導(dǎo)料錐上，合乎要求的物料進(jìn)入下一倉(cāng)，粗料返回一倉(cāng)繼續(xù)粉磨，實(shí)現(xiàn)磨內(nèi)自選粉的工藝過(guò)程。設(shè)計(jì)了筒體、中空軸、端蓋的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了強(qiáng)度 校核計(jì)算，確保其長(zhǎng)期安全可靠。 grinding system。 球磨機(jī)不但在建材工業(yè)中廣泛應(yīng)用，而且在冶金、選礦、化工、電力等工業(yè)中也廣泛采用。 設(shè)計(jì)要求 :a、進(jìn)料粒度： 20～ 25mm； b、出料粒度： 4900 孔 / 2cm 篩篩余量為 8～鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 10%； c、生產(chǎn)能力 : 24t/h。因?yàn)椴捎昧撕芏嘈碌慕Y(jié)構(gòu)，大大降低了制造和維護(hù)的費(fèi)用，減少了機(jī)器調(diào)整的次數(shù)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性 ,降低了生產(chǎn)成本，改善了產(chǎn)品性能，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益 . 2 粉磨工藝系統(tǒng) 粉磨 粉碎的意義及分類(lèi) 用機(jī)械方法或非機(jī)械方法克服固體物料內(nèi)部的內(nèi)聚力而將其分裂的過(guò)程稱為粉碎。 表 21 粉碎作業(yè)的分類(lèi) 粉 碎 破 碎 破 碎 碎至 100mm 中 碎 碎至 100～ 30mm 細(xì) 碎 碎至 30～ 3mm 粗 磨 碎至 3～ Φ 10m 球磨機(jī)筒體部分設(shè)計(jì) 8 粉 磨 細(xì) 磨 碎至 ～ 超細(xì)磨 碎至 20～ 5μ m 物料經(jīng)粉碎后，比表面積增加，可提高化學(xué)反應(yīng)速度和物 理作用效果；幾種不同固體物料的混合，在細(xì)粉狀態(tài)下易達(dá)到均勻的效果；物料經(jīng)粉碎后，便于干燥、傳熱、貯存和運(yùn)輸；物料經(jīng)粉碎后，還可用于材料科學(xué)，環(huán)境保護(hù)和選礦等部門(mén)。它表示物料粒徑在粉碎過(guò)程中的縮小程度，是評(píng)價(jià)粉碎過(guò)程的技術(shù)指標(biāo)之一。 i 等于各級(jí)破碎比 ni 的乘積 ,由 [5] i =1i 步驟如下： 首先，取有代表性的試樣，用套篩以篩分法把物料分成若干粒級(jí)，并用以下方法分別求出各粒級(jí)物料的平均粒徑 md ；設(shè)相鄰兩級(jí)篩子的孔徑為 id (大孔篩 )和 1?id（小孔篩） ,則該兩級(jí)篩之間顆粒群（既小于 id 且大于 1?id 的顆粒群）可用算術(shù)平均粒徑表示為 md =( id + 1?id )/2,得到 1md 、 2md 、 3md 、 mnd 。 物料的易碎性和易磨性 易碎性是表 示物料被破碎難易程度的特性。易碎性系數(shù)大的物料易于粉碎。水淬快冷礦渣比自然慢冷礦渣易磨，高飽和比熟料比低飽和比熟料易磨、地質(zhì)年代短的石灰石比地質(zhì)年代長(zhǎng)的石灰石易磨。 易碎性和易磨性之間沒(méi)有規(guī)律性的關(guān)系。 開(kāi)路流程及其特點(diǎn) 在粉磨過(guò)程中，物 料一次通過(guò)磨機(jī)后即為成品的流程為開(kāi)路流程，如圖 21 所示。其優(yōu)點(diǎn)是：可以及時(shí)將細(xì)粉排出、減少 了過(guò)粉現(xiàn)象，使磨機(jī)產(chǎn)量提高，同時(shí)產(chǎn)品粒度均勻，并且可以用調(diào)節(jié)分級(jí)設(shè)備的方法改變的粒度。研磨體一般為鋼球、鋼段、鋼棒、卵石、礫石和瓷球等。此外，在磨機(jī)回轉(zhuǎn)的過(guò)程中，研磨體還產(chǎn)生滑動(dòng)和滾動(dòng)，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)。 ，即研磨體將緊貼附在筒體上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)而不會(huì)降落下來(lái)，這個(gè)轉(zhuǎn)速就稱為臨界轉(zhuǎn)速。因此，實(shí)際的臨界轉(zhuǎn)速比計(jì)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)。將 ? =54176。這個(gè)觀點(diǎn)沒(méi)有考 慮到研磨體隨筒體內(nèi)壁上升過(guò)程中，部分研磨體有下滑和滾動(dòng)現(xiàn)象。計(jì)算功率的方法也很多，常用的計(jì)算磨機(jī)需用功率的計(jì)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）。 代入公式（ 310） 10000 ?qNQ? 476 551000?? = 24 t/h 將 ?q 一起考慮，干法開(kāi)路長(zhǎng)磨粉磨系統(tǒng)， ?q 值為 55～ 60。且加工費(fèi)用相對(duì)也低一些。這種方法 只有在該地區(qū)有幾臺(tái)磨機(jī)的筒體需要在現(xiàn)場(chǎng)焊接才比較合算，否則是不經(jīng)濟(jì)的。 無(wú)法蘭聯(lián)接實(shí)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(duì)接焊結(jié) 構(gòu)。 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(duì)磨內(nèi)物料的采樣。磨門(mén)襯板用螺栓固定在型鋼或鑄鋼制造的磨門(mén)上，然后用弓形架再把磨門(mén)固定在筒體上。 外蓋式磨門(mén)的人孔，均須設(shè)置固定磨門(mén)的“人孔框”。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。 Φ 10m 球磨機(jī)筒體部分設(shè)計(jì) 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? =。筒體段節(jié)間的縱向焊縫，應(yīng)按 100π mm的整倍數(shù)錯(cuò)開(kāi)，這是基于筒體上的襯板螺栓孔的周向節(jié)距是按 100π mm考慮的，這樣可使各段節(jié)筒體上的螺栓孔，得到距焊縫最大的距離。 筒體的計(jì)算 A．作用于筒體的總載荷 Q,由 [11] 磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作用于筒體的總載荷 Q 包括兩部分，一部分是磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分的重力 mG ，另一部分是動(dòng)態(tài)研磨體（包括物料）所產(chǎn)生的力 P。 n—— 磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速 ,r/min。 l —— 筒體長(zhǎng)度 ,m . 代入公式 (49) 1 4 5G G Gq l??? = 410? /Nm ,也是沿筒體長(zhǎng)度 l 均勻分布 .由于各倉(cāng)平均球徑和研磨體裝載量不同 ,產(chǎn)生的作用力大小也不一樣 ,所以應(yīng)該分倉(cāng)計(jì)算。 1 0 .4 9 .6 8 3 .8 7 2lm? ? ? 2 0 .6 9 .6 8 5 .8 0 8? ? ? 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 代入公式（ 410） 11 l?= 10 /Nm? 222 l? = 10 /Nm? 6G 作為集中載荷。 代入公式（ 419） ? ?44 21 . 2 1 . 1 6 0 . 1 7 24 1 . 2Wm? ???? ? MCW?? （ 420） 式中 : ? —— 筒體所受的彎曲應(yīng)力， Pa ； M —— 筒體所受的當(dāng)量彎矩， Nm? ； W —— 筒體抗彎斷面模數(shù)， 3m ； C —— 筒體斷面消弱系數(shù)，是由人孔和襯板螺栓孔所引起的，一般取C=～ 。徑向變形如果超過(guò)一定數(shù)植將會(huì)影響磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須對(duì)筒體徑向變形加以限制。 磨頭部分設(shè)計(jì) 磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 磨頭是筒體端蓋和中空軸的統(tǒng) 稱。端蓋與筒體焊接在一起，連接牢靠省工，避免了要求較高的螺栓或鉚釘連接。端蓋與中心軸對(duì)心配合止口，一般設(shè)在端蓋增強(qiáng)板上，即用中心軸法蘭外圓對(duì)心定位，此種多用于大型磨機(jī)。 一般大中型磨機(jī)中空軸多采用 ZG270～ 500，而小型磨機(jī)因受力較小，考慮到成本和取材容易，一般采用鑄鐵或球墨鑄鐵。 b0 — 中空軸軸頸寬，根據(jù)支座反力 R、主軸瓦的許用壓力 [p]和軸瓦包角θ通過(guò)計(jì)算確定： ? ?000 220si n 2ARbdPd ?? ? ?mm （ 423） 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 r圖 42 中空軸的結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸 式中 ? ? MPa? ， θ 一般多取 120176。 當(dāng) а =90176。 db — 螺栓孔直徑，由螺栓直徑?jīng)Q定，應(yīng)使 db≤ ,db = 36 mm ( 4)t f bd d d?? ～ ，則 t =1556～ 。 ,此值為滿載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的全轉(zhuǎn)角。 代入公式（ 428） 10wM ??N 代入公式（ 431）得 Φ 10m 球磨機(jī)筒體部分設(shè)計(jì) 26 441 .1 3 0 .9 2 5221 .1 342W? ??? ? ? ????? ? ? ?? ? ? ???? = 3m σ σ =KMW （ 432） 代入公式（ 432） σ = ??= 式中： K— 應(yīng)力集中系數(shù)，可查表（ 41）。 n — 安全系數(shù)，一般取 58。 代入公式（ 434） ? ?72. 16 10t tPa??? ? ? 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 ? ? ? ?220 002t t Kg g g g g t g tR d MF n n F n d n d? ??? ? （ 435） 式中 : gF—— 螺栓抗剪截面積 , gF= 2236 10174 mm? ??。一倉(cāng)裝有提升能力強(qiáng)的襯板，以增強(qiáng)沖擊能量，細(xì)磨倉(cāng)裝有波紋或平襯板，以增強(qiáng)研磨作用。普遍采用高錳鋼（ ZGMn13）作襯板材料。硬度高，所以是一種脆性材料。 目前耐磨材料還可選用低烙鑄鐵、 12 硅錳烙鉬鋼、低碳硅錳合金鋼、低合金高Φ 10m 球磨機(jī)筒體部分設(shè)計(jì) 28 強(qiáng)度鋼等耐磨材料。壓條上有螺栓孔，螺栓穿過(guò)螺孔將壓條和襯板（襯板上無(wú)孔）固定在筒體內(nèi)壁上。對(duì)同一層鋼球的提升高度均勻一致，襯板表面磨損均勻，即磨損后表面形狀改變不明顯。 F. 錐面分級(jí)襯板 襯板斷面形狀和在磨倉(cāng)內(nèi)的鋪設(shè)所示。因而可減少磨機(jī)倉(cāng)數(shù)，增加有效容積，減少通風(fēng)阻力，提高產(chǎn)量，降低電耗。使研磨體在磨內(nèi)的循環(huán)次數(shù)增加，脫離角和降落區(qū)域得以改變，加強(qiáng)了研磨體和物料之間的沖擊效能，提高了粉磨效率。這些弧面半徑不依磨機(jī)直徑的大小而變化，而是與磨球的直徑有關(guān)，約 R25～ 55mm 不等。因此，整個(gè)磨機(jī)內(nèi)的研磨空間就擴(kuò)大了數(shù)倍乃至數(shù)十倍。 襯板的安裝 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 29 A. 螺栓固定法 如圖 44 所示，在固定襯板時(shí)，螺栓