磨机专业培训材料.ppt

,磨机专业培训材料,1.1.1球磨机,1.1.1.1概述球磨机的主要工作部分为一回转圆筒，靠筒内装入的钢球、钢段或瓷球、刚玉球等研磨介质（或称研磨体）的冲击和研磨作用将物料粉碎和磨细。球磨机的规格用筒体的直径和长度（m）来表示，如φ2.27m、φ2.413m、φ311m等。,球磨机的优点1对物料的适应性强，能连续生产，且生产能力大，可满足现代大规模工业生产的需要；2粉碎比大，可达300以上，并易于调整产品的细度；3结构简单，坚固，操作可靠，维护管理简单，能长期连续运转；4密封性好，可负压操作，防止粉尘飞扬。,缺点工作效率低，其有效电能利用率仅为2左右，其余大部分电能都转变为热量而损失；机体笨重，大型磨机重达几百吨，投资大；筒体转速较低，一般为15～20r/min，若用普通电机驱动，则需配置昂贵的减速装置；研磨体和衬板的消耗量大，如普通研磨体粉磨1t水泥的磨耗达500～1000g；工作时噪音大。,1球磨机的类型,按筒体的长度与直径之比长径比分为短磨机长径比小于2的球磨机，一般称球磨机。多为单仓。中长磨机长径比为3左右。长磨机长径比大于4时称为长磨机或管磨机。中长磨和长磨机内部一般分成2～4个仓。按是否连续操作可分为连续磨机和间歇磨机。按传动方式分为中心传动磨机电动机通过减速机带动磨机卸料端空心轴而驱动磨体回转。减速机输出轴与磨机的中心线在同一直线上。边缘传动磨机电动机通过减速机带动固定在卸料端筒体上的大齿轮而驱动磨体回转。,按卸料方式分为尾卸式磨机被粉磨物料从磨机的一端喂入，从另一端卸出。中卸式磨机被粉磨物料从磨机两端喂入，从磨机中部卸出。按磨内研磨介质的形状可分为球磨机磨内研磨介质主要为钢球或钢段，此磨机最为普遍。棒球磨机这种磨机通常有2～4个仓，在第一仓内装入圆柱形钢棒作为研磨介质，后面几个仓装入钢球或钢段。砾石磨磨内装入的研磨介质为砾石、卵石、瓷球和刚玉球等，用花岗岩或瓷质材料作衬板。这种磨机主要用于物料对金属污染较严格的粉磨作业。按操作工艺可分为干法磨机和湿法磨机。,2研磨体粉碎物料的基本作用,磨内研磨体可能出现的三种基本运动状态“周转状态”转速太快时，研磨体与物料贴附筒体与之一起转动，此情形时研磨体对物料无任何冲击和研磨作用。“泻落状态”转速太慢时，研磨体和物料因摩擦力被筒体带至等于动摩擦角的高度，然后在重力作用下下滑。此情形时对物料有较强的研磨作用，但无冲击作用，对大块物料的粉碎效果不好。“抛落状态”转速适中时，研磨体被提升至一定高度后以近抛物线轨迹抛落下来。此时研磨体对物料有较大的冲击作用，粉碎效果较好。,此外，还有绕自身轴线的自转运动和滚动等。研磨体对物料的基本作用是各种运动对物料综合作用的结果，其中以冲击和研磨作用为主。,图6.66研磨体的运动状态（a）周转状态；b泻落状态；c抛落状态,分析研磨体粉碎物料的基本作用的目的根据磨内物料的粒度大小和装填情况确定合理的研磨体运动状态。为正确选择和计算磨机工作转速、需用功率、生产能力以及磨机机械设计计算提供依据。,1.1.1.2构造,1筒体1）材料金属材料强度要高，塑性要好。可焊性好。多为普通结构钢A3。大型磨机的筒体一般用16Mn钢制造，其弹性强度极限比A3高约50，耐蚀能力强，冲击韧性也强得多（低温时尤其如此），且具有良好的切削加工性、可焊性、耐磨性和耐疲劳性。2）轴向热变形磨机运转与长期静止时筒体的长度不同。原因筒体温度不同引起热胀冷缩。卸料端靠近传动装置，为保证齿轮的正常啮合，不允许有任何轴向窜动，故在进料端有适应轴向热变形的结构。,两种轴向变形调节结构a.在中空轴颈的轴肩与轴承间预留间隙；b.在轴承座与底板之间水平安装数根钢辊，当筒体胀缩时，进料端主轴承底座可沿辊子移动。3）磨门筒体上的每一个仓都开设一个磨门（又称人孔）。磨门的作用便于镶换衬板、装填或倒出研磨体、停磨检查磨机的情况等。,2衬板,1）作用a.保护筒体，使筒体免受研磨体和物料的直接冲击和摩擦；b.利用不同形式的衬板可调整磨内各仓研磨体的运动状态。物料进入磨内之初粒度较大，要求研磨体以冲击粉碎为主，故研磨体应呈抛落状态运动；后续各仓内物料的粒度逐渐减小。为了使粉磨达到较细的产品细度，研磨体应逐渐增强研磨作用，加强泻落状态。粉磨过程要求各仓内研磨体呈不同运动状态与整个磨机筒体具有同一转速相矛盾。解决此矛盾的有效方法就是利用不同表面形状的衬板使之与研磨体之间产生不同的摩擦系数来改变研磨体的运动状态，以适应各仓内物料粉磨过程的要求，从而有效提高粉磨效率，增加产量，降低金属消耗。,2）材料,球磨机的衬板大多为金属材料，也有少量用非金属材料制造（如前述砾石磨情形）。各仓内研磨体工作状态不同，对材料的要求也不同。在粉碎仓，衬板应具有良好的抗冲击性能。高锰钢抗冲击韧性好，且在受到冲击时其表面可冷作硬化，变得愈加坚硬耐磨。因此，大多数磨机粉碎仓的衬板都采用高锰钢制造。在细磨仓，要求衬板具有良好的耐磨性能。磨衬材料多为耐磨的冷硬铸铁、合金钢等。,3）类型,a）平衬板不论是完全光滑的表面还是花纹表面，对研磨体的作用基本上都是依赖衬板与研磨体之间的静摩擦力。湿法粉磨时它们之间的摩擦系数为0.35，干法粉磨时为0.40。比实际提升研磨体需要的摩擦系数小得多，譬如直径3M的磨机，欲使研磨体不在衬板上滑动，按理论计算摩擦系数应为0.68。必然出现滑动现象，因而降低了研磨体的上升速度和提升高度。但也正因为如此，增加研磨体的研磨作用。因此，平衬板宜用于细磨仓。,图6.67衬板类型,a平衬板；b压条衬板；c凸棱衬板；d波形衬板；e阶梯衬板；f半球形衬板；g小波纹衬板；h端盖衬板,b）压条衬板由压条和平衬板组成，压条上有螺栓，通过压条将衬板固定。平衬板部分与研磨体间的摩擦力和压条侧面对研磨体的直接推力的联合作用带动研磨体，研磨体升得较高，冲击动能较大。因压条衬板是组合件，可根据其磨损情况和使用寿命进行分别更换，降低钢材的消耗。压条衬板的缺点提升能力不均匀，压条前侧附近的研磨体被带得高，但远离压条处的研磨体会类似于平衬板情形出现局部滑动。当磨机转速较高时，被压条前侧带得过高的研磨体甚至会抛落到对面的衬板上面，不但打不着物料，浪费了能量，反而加速了衬板和研磨体的磨损。所以，转速较高的磨机不宜安装压条衬板。,压条衬板宜用于粗磨仓，尤其适合物料粒度大，硬度高的情形。压条衬板结构的主要参数高度、角度和安装密度。高度一般不超过本仓最大球半径；角度为400～450；两压条之间的距离应为该仓最大球径的三倍左右。c）凸棱衬板在平衬板上铸成断面为半圆或梯形的凸棱。凸棱的作用与压条相同，其结构参数与压条衬板类似。由于是一体的，当凸棱磨损后需更换时，平衬板部分也随之报废。比压条衬板的刚性好，因而可用延展性较大的材料制作。,d）波形衬板使凸棱衬板的凸棱平缓化即成为波形衬板。在一个波节的上升部分对研磨体的提升是相当有效的，而下降部分却有不利作用。衬板的揽提升钢球能力较凸棱衬板低得多。e）阶梯衬板平衬板的最大缺点是摩擦力不足，即构成摩擦力因素之一的摩擦系数（为摩擦角）太小致使研磨体沿其表面滑动。若使衬板表面形成一个倾角（见图6.68），使之与原有的摩擦角合成，则牵制系数K为Ktg（696）,理论分析证明，阶梯衬板工作表面呈阿基米德对数螺线形式时可均匀地增加提升研磨体的能力。因为衬板表面的倾角均相同，所以沿整个衬板表面的牵制系数也相等。,图6.68阶梯衬板的表面曲线,对数阿基米德螺线衬板的优点使同一研磨体层的研磨体被提升的高度均匀一致；衬板表面磨损均匀，即磨损后其表面形状基本不变；衬板的牵制能力可作用到其它研磨体层，原因是它们的排列也形成相当于的倾角。如此不仅减少了衬板与最外层研磨体之间的滑动和磨损，而且还防止了不同层次的研磨体之间的滑动和磨损。,阶梯衬板适用于磨机的粉碎仓。,f）半球形衬板半球衬板可避免在衬板上产生环向磨损沟槽，能显著降低研磨体和衬板的消耗；比表面光滑的衬板可提高产量10左右；半球体应为该仓最大球径的2/3，半球中心距不大于该仓平均球径的两倍，半球应呈三角形排列以阻止钢球沿筒体滑动。g）小波纹衬板适合于细磨仓装设的无螺栓衬板，其波峰和节距都较小。h）分级衬板安装特点沿轴向方向具有斜度，在磨内的安装方向是大端朝向磨尾，即靠近进料端直径大，出料端直径小。作用自动地将钢球沿磨机轴向由大到小地排列，即自动分级，符合物料粉磨过程的要求，因而可减少磨机仓数，增大磨机有效容积，减小通风阻力，提高粉磨效率。,图6.69分级衬板铺设示意图1磨端盖；2平衬板；3筒体；4分级衬板；5隔仓板,分级衬板一般安装在磨机的一、二仓内，钢球被分级后，对物料的粉碎作用较强。,为避免进料端大球大料堆积过多可在过料端装两排平衬板。为防止出料端小球或物料堵塞出料篦板，可在靠近出料端处装一圈方向相反的衬板。,i）端盖衬板表面平整，用螺栓固定在磨机的端盖上。作用保护端盖不受研磨体和物料的磨损。j）沟槽衬板沟槽衬板最初于1968年在奥地利试验功，1982年在世界各地广泛使用。,,沟槽衬板的结构特点使钢球在衬板上以最密六方结构堆积，该结构钢球配位数大，球之间的有效碰撞几率大。由于沟槽的作用，由原来钢球与衬板的点接触变为1200弧线接触，增大了研磨面积，且球与衬板之间有一层不易脱离的物料层，充分利用了球与衬板之间的滑动摩擦功，有助于提高粉磨效率。此外，磨机有效容积增大，可组合成分级作用的排列方式，使钢球在轴向和径向的运动状态发生变化，球层错动有利于增强研磨作用。,钢球的脱离角由550增大为600，因此，磨内钢球上升高度降低，使扭矩减小，降低驱动功率约18。由于钢球与衬板之间的料层作用，减小了球击和磨削衬板的几率，从而降低钢球和衬板的磨耗。细磨仓使用螺旋沟槽衬板，可使磨机旋转过程中对大球产生向前的推力，小球向磨尾移动，因而产生钢球的分级。与其它衬板相比，使用沟槽衬板可增产5～15，节电10～20，在产量不变的情况下，仅因驱动功率的降低即可节电6～8；可降低钢球消耗30～40。,k）圆角方形衬板（又称角螺旋衬板）20世纪60年代初，奥地利的艾格纳华格纳比鲁公司首先试用磨内形成四圆角方形断面的衬板，70年代初，把该衬板的每一圈相互错开360角安装，形成了圆角方形角螺旋衬板。与普通衬板相比，它有三个特点1）磨机的工作断面为带圆角的方形断面；2）相邻两圈衬板相错360角；3）衬板的工作表面形成一个一个截头圆角方形空间。由于衬板沿磨筒体周向的曲率不同，研磨体可以不同的脱离角被抛出，这种多变的脱离角增强了研磨体与物料的穿透和混合；交替的研磨体降落点使研磨体交差降落充分与物料接触研磨。角螺旋形和分级衬板增强了钢球的自动分级，并使研磨体循环次数增加。效果使磨机产量提高10～14，电耗降低20～25。,图6.71圆角方形衬板,4）规格、排列及固定,规格衬板尺寸已基本统一，其宽度为314mm，整块衬板长度500mm，半块衬板长度250mm，平均厚度为50mm左右。排列衬板排列时环向缝不能贯通，应相互错开，以防止研磨体残骸及物料对筒体内壁的冲刷作用。为此，衬板分为整块和半块两种。固定方式螺栓连接和镶砌。一、二仓衬板用螺栓固定，所用螺栓有圆头、方头和椭圆头等。安装时，要使衬板紧贴在筒体内壁上，无空隙。为防止料浆或料粉进入冲刷筒体，衬板与筒体间加设衬垫。为防止料浆顺螺栓孔流出，在固定衬板上配有带锥形面的垫圈。在锥形面内填塞麻圈，拧紧螺帽时麻圈被紧紧压在锥形垫圈内，以消除螺栓与筒体螺栓孔之间的间隙。,图6.72衬板排列示意图,衬板的螺栓联接,1衬板；2衬垫；3筒体；4螺栓及螺帽；5弹簧垫圈；6密封垫圈；7锥面垫圈,为了防止螺栓松动，螺栓要求带双螺帽或防松垫圈。螺栓连接固定的优点抗冲击、耐振动，比较可靠。缺点需在筒体上钻孔，因而使筒体强度削弱，还增加了漏料的可能。磨尾仓内的小波纹衬板等一般都交错地镶砌在筒体内，彼此挤紧时形成“拱”的结构，再加上衬板与筒体之间的水泥砂浆的胶结，一般较牢固。为了能够挤紧，在衬板的环向用铁板楔紧。无螺栓衬板，两侧均带有半圆形销孔，当衬板彼此挤紧时，在销孔内打入楔形销钉。在每圈首尾衬板相接处的销钉孔内打入一特殊楔形销钉。在衬板和筒体间加衬垫。铸石衬板的安装应交错环砌，不宜用螺栓固定。一般镶砌在10毫米左右厚的粘合料上。,3隔仓板,1）作用分隔研磨体物料粒度向磨尾方向逐渐减小，要求研磨体开始以冲击作用为主，向磨尾方向逐渐过渡到以研磨作用为主，因而从磨头至磨尾各仓内研磨体的尺寸依次减小。加设隔仓板可将不同大小的研磨体加以分隔，以防止它们窜仓。防止大颗粒物料窜向出料端隔仓板对物料有筛析作用，防止过大的颗粒进入冲击力较弱的细磨仓。否则，未粉碎细的颗粒堆积起来会严重影响粉磨效果，或者未经磨细出磨造成产品细度不合格。控制磨内物料流速隔仓板的篦板孔的大小及开孔率决定了磨内物料的流动速度，从而影响物料在磨内经受粉磨的时间。,2）类型,a.单层隔仓板由扇形篦板组成，用中心圆板将这些扇形板连接成一个整体。隔仓板外圈篦板用螺栓固定在磨机筒体的内壁上。内圈篦板装在外圈篦板的止口中。中心圆板和环形固定圈用螺栓与内圈篦板固定在一起。b.过渡仓式双层隔仓板由一组盲板和一组篦板组成，隔仓板朝进料方向的一面是盲板，当一仓内料浆面高于环形固定圈时，流进双层隔仓板中间，然后再经篦板进入二仓。大块物料和碎研磨体被阻留在双层板之间，定时停磨清除。仓板座用螺栓固定在磨体贴筒体上，盲板装在仓板座上，环形固定圈装在盲板上，篦板装在仓板座上，盲板与篦板中间有定距管用螺栓拧紧，在篦板上装有中心圆板。,图6.74单层隔仓板,1筒体；2外圈篦板；3内圈篦板；4环形固定圈；5中心圆板,图6.75过渡仓式双层隔仓板1环形固定圈；2盲板；3仓板座；4固定螺栓；5磨机筒体；6定距管；7篦板；8螺栓；9中心圆板,c.提升式双层隔仓板,构造物料通过篦板进入双层隔仓板中间，由扬料板4将物料提升至圆锥体内，随着磨机回转进入下一仓。盲板和扬料板用螺栓固定在隔仓板架上，隔仓板座及木块用螺栓固定在磨机筒体的内壁上，篦板及盲板装在隔仓板座上，圆锥体装大双层板中间，在圆锥体上装有中心板。特点强制物料流通，即通过的物料量不受相邻两仓物料水平面的限制，甚至前仓的物料面低于后仓的情况下仍可通过物料，可控制其前后两仓的适宜球料比（该仓内研磨体与物料的质量比）。适合于安装在干法磨机的粉碎仓内。缺点磨机的有效容积减小；在其两侧的存料较少，此区域粉碎效率降低，同时也加剧了隔仓板的磨损；较单层隔仓板结构复杂，通风阻力较大。,图6.76提升式双层隔仓板1中心圆板；2圆锥体；3篦板；4扬料板；5衬板；6隔仓板座；7木块；8盲板；9筒体；10隔仓板架,d.分级隔仓板,,近年来，分级隔仓板应用日益广泛，尤其在开路磨中使用效果更好。由于开路磨系统中无选粉装置，所以，出磨物料细度控制不方便，通常都是通过增大磨尾仓研磨体填充率抬高物料水平面来限制物料流速，但出磨物料细度仍随入磨物料量的变化而大幅波动。物料跑粗是常见的现象。如果严格控制出磨物料细度，则由于磨内物料的过粉磨现象而导致磨机产量降低，粉磨电耗提高。分级隔仓板可实现磨内选粉，保证出磨物料的粒度。,3）隔仓板的篦孔,篦板孔的排列方式同心圆和辐射状排列两大类应用较多。同心圆排列篦孔平行于研磨体和物料的运动路线，因此对物料的通过阻力小，且不易堵塞，但通过的物料容易返回。辐射状排列篦孔的特点与之相反。双层隔仓板由于不存在物料返回问题，其篦孔通常都是同心圆排列的。同心圆排列常以多边形排列代之。辐射状篦板对研磨体有牵制作用，使靠近篦板附近的研磨体有较大的提升高度，便有不同的球载内径R1。因隔仓板附近的R1较大，在空腔中出现了较大的高差，因而使聚集于球载轮廓中部为数较多的大研磨体移向隔仓板，同时将小研磨体陆续排挤到另一端。,图6.77篦孔排列形式,隔仓板附近球载的半径,远离隔仓板处球载的半径,篦孔的形状放射形和切线形两种。篦孔形状要使物料易通过，且篦板有一定磨损后篦孔的有效宽度不变。篦孔宽度有8、10、12、14、16mm等规格，篦孔间距一般为40mm。篦板厚度一般有40mm和50mm两种。篦孔宽度决定物料的通过量和最大颗粒尺寸，第一道隔仓板尤其重要。篦孔不能过大。如干法水泥开路磨机第一道隔仓板篦孔宽度一般为8mm，闭路磨机的稍大些，可达10～12mm。湿法磨机由于料浆流动性较好，篦孔可小些。隔仓板上所有篦孔面积之和与其整个面积之比的百分数称为隔仓板的通孔率。在保证篦板有足够机械强度的条件下，应尽可能增大通孔率，以利于物料通过和通风。干法磨机的通孔率一般不小于7～9。安装隔仓板时须使篦孔大端朝向出料端，不得装反。,图6.79篦孔的几何形状,放射形,切线形,4主轴承,主轴承的组成轴瓦、轴承座、轴承盖、润滑及冷却系统。球面瓦的底面呈球面形，装轴承座的凹面上，在球面瓦的内表面浇注一层瓦衬，一般多用铅基轴承合金制成。轴承座用螺栓固装在磨机两端的基础上。轴承座上装有用钢板焊成的轴承盖，其上设的视孔供观察供油及中空轴、轴瓦的运转情况。为了测量轴瓦温度，装有温度计。中空轴与轴承盖、轴承座间的缝隙用压板3将毡垫压紧加以密封，以防止漏料。,图6.80φ2.413M球磨机主轴承,1轴承盖；2刮油板；3压板；4视孔；5温度计；6轴承座；7球面瓦；8油位孔,轴承的润滑方式动压润滑和静压润滑。动压润滑润滑油从进油管进入轴承内，经刮油板将油分布到轴颈和轴瓦衬的表面上。轴承座内的润滑油从回油管流回，构成闭路循环润滑。油位孔供检查油箱中的油量。由于磨机转速低，所以由动压润滑形成的油膜很薄，达不到液体摩擦润滑，而是半液体润滑，这不但易于擦伤轴衬，缩短轴衬使用寿命，还会增加磨机传动功率消耗，起动也较困难。静压润滑轴轴瓦的内表面上成对称布置开设数对油囊，由专设的高压油泵往油囊供高压油，靠油的压力形成一层较厚的油膜将油浮起，这样轴承在工作时处于纯液体摩擦润滑状态，克服了动压润滑的缺点。但静压润滑要求的压力高达数十兆帕，油泵及管道常会出现故障。,图6.81主轴承的静压润滑,（a）油囊布置示意图（b）静压润滑油膜示意图,油圈带油润滑作用在磨机筒体上的全部载荷通过两端轴颈传递给球面瓦，再传递给轴承座。磨机在制造和安装过程中可能出现误差，因而轴颈和轴承衬可能发生局部接触，造成局部压力过大，引起局部加速磨损及过热。将轴瓦制成球面，它可以在轴承座的球窝里自由转动，这样可使轴衬表面均匀地承受载荷，消除上述不良现象。,磨机主轴承在工作时，磨内的热物料及热气体会不断向轴承传热，轴颈与轴衬接触表面的摩擦也会产生热量，虽轴承表面也同时向周围空间散热，但其散热速度不及前者的传热速度，因而热量的不断积累必然导致轴承的温升。轴承衬的允许工作温度一般低于70℃，否则烧瓦，影响磨机的正常运转。故须及时排走热量，降低温度。常用的方法是水冷却，直接引水入轴瓦的内部，或间接水冷却润滑油，或二者同时使用。,5进料、卸料装置,1）进料装置a.溜管进料物料经溜管（或称进料漏斗）进入位于磨机中空轴颈内的锥形套筒，沿着旋转的筒壁自行滑入磨内。溜管断面呈椭圆形。溜管的倾角必须大于物料的休止角，以确保物料的畅通。优点结构简单。缺点喂料量小较小。应用适用于中空轴颈的直径较大长度又较短的情况。,图6.82溜管进料装置,1溜管；2锥形套筒；3中空轴颈,b.螺旋进料物料由进料漏斗滑落到勺轮后，回转的勺轮将物料提升上去，再由轮叶直接倒在位于中空轴内的螺旋套筒内，内螺旋叶片将物料送到磨内。为防止在固定的进料漏斗与回转的勺轮之间漏料，要求勺轮入口半径与勺轮半径的差值H大于物料的堆积高度，并在环形间隙处用毛毡片或浸油麻绳密封。为避免较热的物料和气流对主轴承传热过剧，在中空轴和螺旋套筒之间预留一定间隙，使之形成空气隔热层。螺旋进料装置是强制性喂料，喂料量较大，但结构复杂，钢板焊接件易磨损。它适用于喂料量大而中空轴的直径较小，长度较大的情形。,图6.83螺旋进料装置,1进料漏斗；2勺轮；3中空轴；4螺旋套筒,c.勺轮进料物料由进料漏斗1进入勺轮内，勺轮轮叶将其提升至中心卸下进入锥形套内，然后溜入磨内。为避免物料从进料漏斗与勺轮之间的缝隙漏出，同样要求勺轮入口半径与勺轮半径之差值H须大于物料的堆积高度，并在环形间隙处加设密封。,,为保护进料漏斗底部不被物料磨损，底部呈直角形，使在此处堆积一些物料作保护层。由于锥形套可使物料有较大落差，所以在规格相同时其喂料量比溜管大。采用铸件结构因而较耐磨。,图6.84勺轮进料装置,1进料漏斗；2勺轮；3锥形套；4中空轴,2）卸料装置,物料由尾仓通过出料篦板后，在出料篦板上的扬料板作用下将物料提升至一定高度，然后滑到锥形卸料体上，再溜到出料螺旋大筒内（锥形套筒），靠内螺旋叶片将物料排出磨外。物料由卸料端中空轴排出后进入出料装置。传动接管用螺栓与磨机卸端中空轴联接，另一端与中心传动轴法兰盘联接。圆筒筛随传动接管一同旋转。圆筒筛外面有一安装在支架上的出料罩。传动接管上有六个卸料孔，当磨机工作时物料由卸料孔进到圆筒筛内进行筛分，细小物料通过筛孔后汇集于出料罩漏斗，然后通过闪动阀进入输送设备。未通过筛孔的粗颗粒物料及研磨体残骸在锥形套和乔板的作用下溜入漏斗，其下部有插板，定期打开插板即可排出收集物。,图6.86磨机出料装置,1传动接管；2压圈；3圆筒筛；4出料罩；5锥形套；6滑块；7刮板；8堵板；9漏斗；10插板；11支架；12十字架,圆筒筛常用筛板作筛面，筛板通常用薄钢板制造，筛孔多为长条形，长轴与旋转方向一致，宽度为3.5～5mm。为防止筛孔被物料堵塞，筛筒内装有振打装置，在十字架上装有四个滑块，滑块在重力作用下沿十字架滑动，每个滑块在每圈中冲击振打两次。筛面上有厚钢保护垫板。为使物料由出料罩漏斗能顺利流出，漏斗倾角应大于450。为避免漏料及漏风，在出料罩与传动接管间用压圈压紧毛毡密封圈进行密封，并在出料罩漏斗下面装翻板式闪动阀进行锁风。物料靠自重启闭闪动阀，当少料或无料时，翻板即受重锤作用而自锁。,图6.87翻板式闪动阀,1重锤；2壳体；3翻板,6传动系统,1）传动型式a.边缘传动采用高速电动机的边缘单传动高速电机驱动主减速机，再由小齿轮带动安装在磨机上的大齿轮。对于大型磨机，有的在电机的另一端安装辅助电机和辅助减速机。采用低速电动机的边缘单传动省去了主减速机，但电动机的造价较高。两种传动方式均可用高转矩电动机直接与减速机或齿轮轴联接，也可用低转矩电动机，此时在电动机与减速机或电动机与小齿轮轴之间使用离合器，使电动机能够空载启动。常用的离合器电磁离合器和空气离合器。,图6.88采用高速电动机的边缘单传动,1辅助电动机；2辅助减速机；3高速减速机；4主减速机；5小齿轮；6大齿轮；7磨机筒体,图6.89采用低速电动机的边缘单传动,1低速电动机；2离合器；3小齿轮；4大齿轮；5磨机筒体,对于边缘单传动的磨机，小齿轮的布置角β常为200左右，相当于齿形压力角，此时小齿轮的正压力P1的方向垂直朝上，使传动轴受到垂直向下的压力，对小齿轮轴承的联接螺栓和地角螺栓的工作有利，运转平稳；同时，由于P1垂直向上，减小了磨机传动端主轴承的受力，从而减轻该主轴承轴衬的磨损。另外，减小磨机横向占地面积，可使传动轴承与磨机主轴在的基础表面处在同一平面上，便于更换小齿轮。注意转向不可与图示方向相反，以免传动轴承受拉力。联接螺栓松脱和折断。,6.90小齿轮安装角,图6.91采用高速电动机的边缘双传动图6.92采用低速电动机的边缘双传动1电动机；2减速机；3小齿轮；1电动机；2离合器；3小齿轮；4大齿轮；5磨机筒体4大齿轮；5磨机筒体,边缘双传动磨机边缘双传动可采用高速电动机与低速电动机两型式。两种传动型式的优缺点与单传动相同。,b.中心传动,中心传动分为单传动和双传动。在中心传动中，如采用低转矩电动机，在电机与减速机之间必须用离合器联接，否则要用高转矩电机。我国中心传动的磨机通常只用高转矩电机。,图6.93磨机中心单传动图6.94磨机中心双传动1主电动机；2联轴节；3辅助电动机；1辅助电动机；2辅助减4主减速机；5联轴节；6磨机筒体速机；3主电动机；,4主减速机；5磨机筒体,2）传动型式的比较,a.边缘传动与中心传动的比较边缘传动磨机的大齿轮直径较大，制造困难，占地多，但齿轮精度要求较低。中心传动结构紧凑，占地面积小，但制造精度要求较高，对材质和热处理的要求也高。中心传动较边缘传动装置总质量小，加工精度高，一般情况下，中心传动较边缘传动的造价高。中心传动的机械效率一般为0.92～0.94，最高可达0.99；边缘传动的机械效率一般约为0.86～0.90，二者相差5左右。对大型磨机，机械效率的差异导致电耗相差很大。如功率为1000kw的磨机，若电能相差50kwh，则一年可差300000kwh。边缘传动较中心传动的零部件分散，供油点多，检查点多，操作及检查不方便，磨损快，寿命短。,总之，中心传动较先进，在磨机功率较小（2500kw以下）时，两种传动型式均可选择。而功率大于2500kw时，应尽可能选用中心方式。,b.单传动与双传动的比较双传动的优点传动装置是按磨机功率的一半设计的，因此传动部件较小，制造方便，并有可能选用通用零部件。双传动的大齿轮同时与相互错开为1/2节距的两个小齿轮啮合，传力点多，运转平稳。双传动的缺点零部件较多，安装找正较复杂，检修及维护工作量大；使两个主动小齿轮同时平均分配负荷较困难。,1.1.1.3研磨体运动分析,根据研磨体的实际运动状态，作如下假设（1）当磨机正常工作时，筒体内的研磨体按其所在位置一层一层地循环运动，如图6.95所示。图中弧AB、BC等封闭曲线代表各层研磨体中心的运动轨迹。（2）研磨体在磨机筒体内的运动规律只有两种一种是一层一层地以磨机筒体横断面几何中心为圆心按同心圆弧的轨迹随磨机筒体作向上的运动；另一种是一层一层地按抛物线轨迹降落下来。按此假设，各层研磨体在循环运动过程中互不干涉。（3）研磨体与磨机筒体壁面间及研磨体层与层之间的相对滑动极小，计算时可忽略不计。（4）磨机筒体内的物料对研磨体运动的影响忽略不计。,图6.95研磨体示意图,（1）研磨体运动的基本方程式,将磨机筒体内的研磨体看成是一个“质点系”，并假设质点间无摩擦。取其最外层的一个研磨体A作质点。因钢球直径与磨机有效内径（筒体内径减去衬板厚度的两倍）相比小得多，故可认为研磨体中心与筒体内壁的圆周线速度相同。,运转过程中，作用在研磨体A上的力有研磨体的重力G，磨机筒体对研磨体法向力N及其对研磨体的摩擦力F。,图6.96动态研磨体运动分析,研磨体A随着磨机筒体作圆周运动，根据牛顿第二定律，有NGcosαman（697）式中，α研磨体A的中心与磨机中心的连线与铅垂线之间的夹角，假设在A点脱离筒体，则称之为脱离角；m研磨体A的质量；an研磨体A的向心加速度（即作圆周运动时的法向加速度），其值为an（698）式中，D0磨机筒体的有效内径（m）；ω磨机筒体的转动角速度（rad/s），当转速为n时，则ω2πn/60πn/30（699）,,在研磨体运动的过程中，摩擦力不断变化，显然，当它运动至A点的摩擦力F恰好为零（反力N0）时，研磨体A即脱离圆弧轨迹开始抛物线运动。由此可得到研磨体在脱离点应具备的条件是GcosαmanGω2R0/gcosαω2R0/g（6100）或cosα由于π2/g≈1，则上式可写为cosαR0n2/900（6101）此式称为磨机内研磨体运动的基本方程式。由此式可见，研磨体脱离角与筒体转速和筒体有效内径有关，而与研磨体质量无关。,2研磨体运动的脱离点轨迹曲线,式（6100）和（6101）即脱离点轨迹曲线的方程。将A点用图所示的直角坐标表示，则曲线的一般形式为xrsinαyrcosα设2ρg/ω2,并将式（6100）两边乘以gr，则有r2ω2grcosα因x2y2r2故x2y22ρy整理可得x2yρ22ρy（6102）式（6102）表示脱离点轨迹曲线是以（0，ρ）为圆心，ρ为半径的一段圆弧。若磨机转速n一定，则ρ450/n2,可据式（6102）绘出脱离点轨迹曲线。结论研磨体脱离点轨迹是圆的一部分，该圆弧在圆心位于y轴上，半径为ρy450/n2，且圆周通过坐标原点的圆上。,,3研磨体运动降落点轨迹,研磨体自脱离点抛出后以抛物线形式抛落。根据上面的假设，其降落点的位置仍在原来研磨体层的圆弧轨迹上。求降落点的轨迹曲线，只需列出抛物线及圆的方程，解这两个方程，所得结果即表明降落点的位置。,,图6.97脱离点和降落点轨迹,最外层研磨体自脱离点A（x0，y0）抛出的抛物线方程为xx0vx0tR0sinα0R0ωcosα0tyy0vy0tgt2/2R0cosα0R0ωsinα0tgt2/2（6.103）降落点所在圆的方程为x2y2R02将式（6103）代入圆的方程，并考虑式（6100），化简整理可得gt3R0ωsinα0gt/40此方程中，只有t4R0ωsinα0/g时才有实际意义。此解表示最外层研磨体自A点抛出，经ttB4R0ωsinα0/g的时间降落至B点，将tB代入式（6103）可得降落点B的坐标为xBx04R0cos2α0sinα04R0sin2θ0cosθ0（6.104）yBy04R0sin2α0cosα04R0cos2θ0sinθ06.105,对于图6.96中任意一层研磨体体G，其降落点的坐标为xrsinα4rcos2αsinαrcosθ4rsin2θcosθr4cos3θ3cosθrcos3θ（6106）yrcosα4rsin2αcosαrsinθ4rcos2θsinθr4sin3θ3sinθrsin3θ（6107）根据图6.96所示的几何关系，显然有xrcosπλrcosλ（6108）比较式（6106）和式（6108）可得λ3θ（6109）根据式（6109）和图6.97所示的夹角关系，可按如下方法求得降落点的轨迹从脱离点轨迹曲线上任取一点G，连接OG，得脱离角α及θ，再作λ3θ的射线OH与脱离点G对于O点这圆弧交于H，即为G点的降落点轨迹。以皮类推，便可得降落点轨迹曲线。,4研磨体最内层轨迹,若要求各层研磨体恒在其同一轨迹线上作循环周转运动而双不产生相互干扰，须先确定弧至O点的最小距离Rmin，否则上升和下落的研磨体在中途相碰而相互影响其运动规律。当降落点轨迹线的切线垂直于x轴时，就是内层研磨体不受干扰的极限条件。因此，可根据x的极小值来确定最内层半径。根据图6.97所示的几何关系，显然有r2ρcosα将上式代入式（6106）得x2ρcosαcos3θ2ρcosαsin3αρsin4αsin2α令dx/dα0，即dx/dαρ4cos4α2cos2α2ρ4cos22αcos2α20求得cos2α1/8,,,因为要求xmin，故取cos2α1/80.8401则2α147024ˊαα1≈73050ˊ（6110）故R12ρcosα1≈250/n2（6111）因此，在确定研磨体的装填量时，必须使研磨体最内层半径不小于R1250/n2，否则，研磨体在降落时发生相互干扰和碰撞，会导致能量损失，粉磨效率降低。,5研磨体在磨机筒体横断面上的分布,研磨体在磨机正常操作过程中是连续不断地运动的，在筒体横断面上可分为两种运动状态一种是贴随磨机筒体一起回转部分，如图中的F1；另一种是研磨体抛落状态部分，如图中的F2。dF1θλrdr因r2ρcosαλ3θ故dr2ρcosθdθ，代入上式并积分得F12ρ2[2θcos2θsin2θ]（6112）处于抛落状态部分的研磨体的横断面积F2按通过脱离点轨迹曲线AC各层研磨体分别以线速度Vωr，在时间t4ωrcosθ/g内抛出的面积来表示。在时间t内抛出的微面积dF2为dF2vtdr,考虑到r2ρsinθ及ω2rgsinθ，得dF22ρ2[1cos4θ]dθ积分得F22ρ2[θsin2θ/4]（6113）式（6112）与式（6113）中的θ1、θ0分别为磨机内研磨体的最内层与最外层脱离角的余角（θπ/2α）。当磨机筒体有效内径及转速一定时，θ0右确定；θ1则与研磨体的填充率有关。设为研磨体的填充率，则有F1F2πR02将式（6112）和（6113）代入上式得[2θ12cos2θsin2θ2cos2θ]4πsin2θ0（6114）,当n32.2/时，由式（6101）知α054040ˊ；而磨机内研磨体达到最大填充率，由式（6110）知α173050ˊ。将θ0900α035020ˊ及θ1900α116010ˊ代入式（6114），便可求出最大填充率为max0.42由于磨机的类型和规格不同，磨机实际转速并非都是n32.2/，因而max值存在一个变化范围，如在水泥厂的管磨机中，一般为0.25～0.35，而在单仓球磨机中，0.45～0.50。总之，合理的填充率必须与磨机转速、衬板形式、粉磨工艺特点等相适应，才能获得最佳的技术经济指标。,1.1.1.4磨机主要参数,1磨机转速1）磨机的临界转速n0临界转速磨内、外层两个研磨体恰好开始贴随磨机筒体作周转状态运转时的磨机转速。如图6.96所示，当研磨体处于极限位置E点（α00）时，恰好贴随磨机筒体随磨同一起回转面而不落下，此即为临界条件。以α00代入研磨体运动的基本方程式（6101）可得磨机临界转速n0为n030≈42.4/r/min（6115）式中，D0为磨机筒体的有效内径，即磨机内径减衬板厚度的两倍，量纲为米。,,,从理论上讲，当磨机转速达到临界转速时，研磨体将贴紧筒体作周转状态运转，不能起任何粉磨作用。但实际上并非如此。这是因为在推导研磨体基本方程时，忽略了研磨体的滑动以及物料对研磨体运动的影响等因素，同时，在推导时是针对紧贴筒壁的最外层研磨体，而对其余各层研磨体并未达到临界转速，越接近筒体中心的研磨体层其临界转速也越高。因此，球磨机的实际临界转速比上述理论计算值更高些。,2）磨机的理论适宜转速n,理论适宜转速研磨体产生最大粉碎功的磨机转速。分析的出发点使最外层研磨体具有最大的降落高度，此时研磨体对物料产生最大的冲击粉碎功。研磨体自A点抛射，脱离角为α，其抛物线轨迹方程式如式（6103）。为求质点A的最大降落高度H，须求出抛物线顶点M的位置。在抛物线顶点处，有vydy/dtR0ωsinαgt0解得ttMR0ωsinα/g（6116）将tM代入式（6103）得yMy0R02ω2sin2α/2g（6117）,将式（6100）代入上式得yMy0R0sin2αcosα/2（6118）将抛物线顶点M的纵坐标减去降落点B的比坐标，即式（6118）（6105）可得质点降落高度的计算式HyMyB4.5R0sin2αcosα（6119）可见，研磨体降落高度H是其脱离角α的函数，欲求H的最大值，可令dH/dα0，即dH/dα4.5R0sin2α2cos2αsin2α0由研磨体脱离条件知，α不为零，因此，2cos2αsin2α0或tg2α2解得α054040ˊ（6120）,结论当磨机内最外层研磨体的脱离角为α54040ˊ时，可获得最大的降落高度。将α54040ˊ代入式（6101），可得出最外层研磨体获得最大冲击粉碎功时的转速即理论适宜转速为n22.8/≈32.2/