【正文】 3 球磨機(jī)的總體設(shè)計(jì) 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。 44′時(shí) ,研磨體具有最大的降落高度 ,對(duì)物料產(chǎn)生粉碎功最大。 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(jì) 14 4 球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)部分設(shè)計(jì) 筒體部分設(shè)計(jì) 筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A．筒體的結(jié)構(gòu)形式 一般筒體都設(shè)計(jì)成整體式結(jié)構(gòu)，因?yàn)檎w式結(jié)構(gòu)的制造綜合偏差相對(duì)較小。 另一種結(jié)構(gòu)是把磨門和磨門襯板分開制造。當(dāng)筒體縱、環(huán) 焊縫在排列中發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)以減少縱焊縫為主來(lái)處理，這是基于焊接應(yīng)力場(chǎng)的矢向都平行于筒體素線，避免形成應(yīng)力疊加來(lái)考慮的。 1l 、 2l —— 分別為一、二倉(cāng)的長(zhǎng)度 ,m . P=G=mg （ 412） 代入公式（ 412） 351 1 1 2 1 .1 1 0 9 .8 2 .0 6 1 0P G m g N? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 3 0 .2 1 0 9 .8 2 .9 6 1 0P G m g N? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，一般干法開流生產(chǎn)磨機(jī)：雙倉(cāng)磨時(shí)，第 一倉(cāng)倉(cāng)長(zhǎng)為全長(zhǎng)的 30%～40%，第二倉(cāng)倉(cāng)長(zhǎng)為全長(zhǎng)的 60%～ 70%。這樣雖可解決一些問題，但在原材料消耗和加工工作量上都比較多，并增加了安裝工作量；端蓋采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)件制造工藝程序簡(jiǎn)單，切削加工程序和切削加工面較少，原材料消耗少，端蓋質(zhì)量可得到保證，不存在鑄件的鑄造缺陷 。 r =(～ )d0 ,r — 軸根圓角半徑 ,取 r = 100mm 。 代入公式（ 430） 10kM N m? ? ? 代入公式（ 429） 10M N m? ? ? W 為： 44121224 2ddW d? ??? ? ? ????? ? ? ?? ? ? ???? （ 431） 式中： d1— 中空軸外徑， m； d2— 中空軸內(nèi)徑， m。 在粉碎倉(cāng)，研磨體以沖擊作用為主，要求襯板應(yīng)具有抗沖擊和耐磨特性。 C. 階梯襯板 它的工作表面呈一傾角，安裝后出現(xiàn)很多階梯，可以加大對(duì)研磨體的推力。溝槽式襯板的工作表面，是由許多等弧面組成，頭倉(cāng)（粗磨倉(cāng)）為直弧面。 隔倉(cāng)板的選型設(shè)計(jì) 隔倉(cāng)板的作用 A. 分隔研磨體 使各倉(cāng)研磨體的平均尺寸保持由粗磨倉(cāng)向細(xì)磨逐步縮小，以適應(yīng)物料粉磨過程中粗粒級(jí)用大球，細(xì)粒級(jí)用 小球的合理原則。 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 31 圖 45 選粉式雙層隔倉(cāng)板 篦孔 A. 篦孔排列 篦孔的排列主要可分為同心圓狀和放射狀，當(dāng)然也有介于兩者之間的如圖 46所示。 圖 51 研磨體層示意圖 圖 52 磨機(jī)筒體內(nèi)研磨體所受作用力 研磨體運(yùn)動(dòng)基本方程式 取緊貼筒體襯板內(nèi)壁的最外層研磨體 (質(zhì)點(diǎn) A)作為研究對(duì)象 ,如圖 52所示 ,研磨體所受的力為慣性離心力 P 及重力 G 在直徑方向的分力 Gcos? ,當(dāng)研磨體隨筒體提升到 A點(diǎn)時(shí) ,若在此瞬時(shí)研磨 體的慣性離心力 P小于 Gcos? ,研磨體就離開圓弧軌跡 ,開始拋射出去 ,按拋物線軌跡運(yùn)動(dòng)。 B. 磨機(jī)直徑大，鋼球沖擊高度高，球徑可適當(dāng)減??；磨機(jī)相對(duì)轉(zhuǎn)速高，鋼球提升得高，相應(yīng)平均球徑應(yīng)小些。生產(chǎn)火山灰質(zhì)水泥時(shí)，一倉(cāng)填充率宜高些；生產(chǎn)礦渣水泥時(shí)，一倉(cāng)填充率宜低些。一種是以筒體橫截面鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 33 幾何中心為圓心，按同心圓弧的軌跡貼附在筒壁上作上升運(yùn)動(dòng)；另一種是貼附筒壁上升至一定高度后以拋物線軌跡降落下來(lái)，如此往復(fù)循環(huán)一層一層地運(yùn)動(dòng)。 本課題設(shè)計(jì)了選粉式雙層隔倉(cāng)板如圖 45所示 . 選粉式的雙層隔倉(cāng)裝置在進(jìn)料端和出料端均裝帶有孔眼的篦板，在篦板中心位置裝有帶隙孔的雙向倒料錐。大型磨機(jī)和中小型磨機(jī)的一、二倉(cāng)的襯板一般都用螺栓固定。相鄰兩圈襯板的方圓角互相錯(cuò)開一個(gè)角度，四個(gè)圓角分別構(gòu)成斷續(xù)內(nèi)螺旋。 B. 壓條襯板 由平襯板和壓條襯班組成。 Bd —— 鉸孔螺栓 的配合直徑 , Bd =38mm. 代入公式 (436) 71. 05 10P Pa? ?? ? ? SP??? ,ZG270 的 s? = 10 Pa? ， ? ? SP??? = 10 Pa? , ? ?P P??? . 襯板的選型設(shè)計(jì) 襯板的作用 襯板的作用是保護(hù)筒體使其免受研磨體和襯板的作用是保護(hù)筒體使其免受研磨體和物料的直接沖擊和研磨，同時(shí)也可調(diào)整研磨體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 m） （ 428） 式中 : RA— 進(jìn)料端主軸承處的支點(diǎn)反力 ,N； tl — 主軸承中心線到軸頸由小到大過渡區(qū)的長(zhǎng)度 ,m 。一般水泥磨 φ = ～ ，取 d0 = （ ～ ） D (筒體規(guī)格尺寸 )； 已知 D = 2400mm ，則 0 960 1200d ? ～ mm ,取 d0 = 1100 mm 。 筒體縱向撓度，一般控制在 ，而這樣小的撓度反映到具有球面支承的主軸承上，是不足為慮的。 a. 1 4 5G G Gq l??? (49) 式中 : q —— 單位長(zhǎng)度上受力 , /Nm。鋼板厚度采用 40mm。 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。常用磨機(jī)生產(chǎn)能力經(jīng)驗(yàn) 計(jì)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（ 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(gè)假定的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來(lái)的，事實(shí)上，研磨體與研磨體、研磨與筒體之間是存在相對(duì)滑動(dòng)的，而且物料對(duì)研磨體也是有影響的。 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。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。 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。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 system。 表 21 粉碎作業(yè)的分類 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。 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。 開路流程及其特點(diǎn) 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。 ，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。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）。 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)。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。 n—— 磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速 ,r/min。徑向變形如果超過一定數(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。 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。 ,此值為滿載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的全轉(zhuǎn)角。 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 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? ??。 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。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。 襯板的安裝 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 29 A. 螺栓固定法 如圖 44 所示，在固定襯板時(shí)，螺栓應(yīng)加雙螺母或防松墊圈，以防磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中因研磨體沖擊使螺栓松 動(dòng)。物料通過篦板進(jìn)入兩板中間，由提升揚(yáng)料裝置將物料提到中心圓錐上，進(jìn)入下一倉(cāng)。 圖 46 隔倉(cāng)板篦孔排列形式 Φ 10m 球磨機(jī)筒體部分設(shè)計(jì) 32 圖 47 干法生料磨和水泥磨的篦孔 5 研磨體的確定 研磨體的運(yùn)動(dòng)分析 球磨機(jī)的粉磨作用，主要靠研磨體對(duì)物料的沖擊和研磨。 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 35 表 51 各種磨機(jī)的研磨體填充率 磨機(jī)類 型 填充率（ %） 開路長(zhǎng)磨或中長(zhǎng)磨 25～ 35 閉路雙倉(cāng)磨 30～ 32 一級(jí)閉路長(zhǎng)磨 30～ 36 二級(jí)閉路短磨 40～ 45 中卸或尾卸烘干磨 25～ 28 選粉烘干短球磨 35～ 38 管磨機(jī)的鍛倉(cāng) 25～ 33 填充率直接影響沖擊次數(shù)、研磨面積，反映各倉(cāng)球面高低，還影響研磨體的沖擊高度（沖擊力），其范圍一般在 25%～ 35%之間，以 28%～ 31%者居多，見表 51。 E. 一般采用四級(jí)球配（鍛倉(cāng)為 兩種鋼鍛），并且大球、小球應(yīng)少些，中間球應(yīng)些，即“兩頭小，中間大”。 公式（ 53）為研磨體運(yùn)動(dòng)基本方程式，由此方程式可以看出：研磨體脫離角 ?（或降落高度）與筒體轉(zhuǎn)速 n 及研磨體所在層半徑 R （或筒體有效半徑）有關(guān)，而與研磨體質(zhì)量無(wú)關(guān)。 B. 篦孔形狀 干法生料磨和水泥磨的篦孔形狀和幾何尺寸如圖 46 所示。隔倉(cāng)板應(yīng)盡量消除 圖 44 金屬襯板的固定方式 （ a）角錐形 （ b）圓錐形 （ c）橢圓錐形 對(duì)通風(fēng)的不利影響。接觸的弧線長(zhǎng)度可為整個(gè)磨球圓周長(zhǎng)的 1/4～ 1/