畢業(yè)論文設(shè)計球磨機的設(shè)計論文

1、25 / 261前言 球磨機是水泥行業(yè)中用來粉磨原料與水泥的一種主要設(shè)備，在水泥行業(yè)中有著廣泛的使用。球磨機之所以一直沿用到今天是因為其有著突出的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在：對物料有著超強的適應(yīng)性，無論是軟的，還是硬的都能夠粉磨。此外，球磨機的生產(chǎn)能力大，可連續(xù)生產(chǎn)，滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求。粉粹比大，可達到300以上，產(chǎn)品細度易于控制；無論是干法生產(chǎn)，還是濕法生產(chǎn)都能正常操作，也可將干燥和粉磨同時進行。球磨機結(jié)構(gòu)相對簡單，堅固操作方便可靠，維修管理簡單，能長期連續(xù)地工作。球磨機本身也存在不足之處，如：工作效率低，筒體的有效利用率低，單位產(chǎn)品能耗大，每生產(chǎn)一噸水泥耗電超過70度，電能利用率相當?shù)?，能源浪費情

2、況嚴重因此，本設(shè)計從提高磨機的效率出發(fā)，側(cè)重改良與磨機效率有重要關(guān)聯(lián)的襯板，隔倉板進出料裝置，研磨體等，提高球磨機的性價比。本人設(shè)計的球磨機，突出設(shè)計了磨機的筒體與回轉(zhuǎn)部分，對選材進行比較分析，自主設(shè)計了一些零件的尺寸，并對主要零件的強度進行了計算。設(shè)計思路：在了解球磨機相關(guān)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進行總體上的設(shè)計，確定磨機主要的參數(shù)，回轉(zhuǎn)部分的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)并進行了強度校核，并進行創(chuàng)新設(shè)計。預(yù)期成果：達到技術(shù)性能要求，提高磨機粉磨效率與能量利用率，降低水泥粉磨能耗，提高水泥生產(chǎn)企業(yè)的效益，適應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與節(jié)約型社會建設(shè)的大局。2 球磨機的基本知識2.1粉磨工藝系統(tǒng)在水泥行業(yè)中粉粹定義為，用機械方法

3、或者是其它的非機械方法克服物料的聚力而將其分裂的過程。粉粹又可分為破粹和粉磨，破粹是指大塊物料破粹成小塊物料的過程；粉磨是指小塊物料磨成細粉的過程。相應(yīng)地，完成這些作業(yè)的機械則被稱為粉粹機械。通過粉粹物料，使其表面積增加，可提高物料的化學反應(yīng)速度和物理作用效果；不同物料在細粉狀態(tài)下混合效果更佳；經(jīng)粉粹的物料，在干燥，傳熱，運輸和儲存過程中更為方便。在建筑材料生產(chǎn)過程中，粉磨具有極其重要的作用，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的成本高低和質(zhì)量的優(yōu)劣。粉粹比是指粉粹前后物料的平均粒徑之比。它直接表示了物料粒徑在粉粹過程中的縮小程度，使粉粹過程中用以評價的技術(shù)指標。對物料粉粹比的要求決定著粉磨機械的選擇，不同機械有

4、著不同的粉粹比圍。若要求的粉粹比圍比較大，而一臺機器難以滿足要求時，就需要幾臺機器串聯(lián)起來粉粹，這一過程稱多級粉粹?？偟姆鄞獗鹊扔诟骷壏鄞獗戎e。物料的易脆性指的是物料被破粹的難易程度。物料的硬度，強度，密度，結(jié)構(gòu)，含水率，裂痕，表面形狀與粘性都影響著其易脆性。物料的易磨性是指物料被粉磨的難易特性，決定于物料的種類和性能。如熟料比礦渣好磨，石灰石比熟料好磨，這是由于種類不同；而一樣種類時，脆性大的物料較之脆性小的物料易磨。粉磨系統(tǒng)是指按一定粉磨流程配置的主機與輔助機械組成的系統(tǒng)，粉磨過程中需要根據(jù)物料的性能，產(chǎn)品種類與細度，產(chǎn)量，能耗以與可操作性等引述選擇合適的粉磨系統(tǒng)。開路流程是指物料一次通

5、過磨機就成為成品的流程。此流程具有：流程簡單，設(shè)備少，投資少，操作簡單的優(yōu)點。同樣的，容易出現(xiàn)過粉磨現(xiàn)象是其最大色缺點。圈路流程是相對開路流程而言的。不同之處在：圈路流程具有分級設(shè)備，可選出成品，使粗粒返回磨再粉磨，不易出現(xiàn)過粉磨現(xiàn)象。但流程復(fù)雜，設(shè)備多，投資高操作麻煩是其主要缺點。本設(shè)計的球磨機選用的是開路流程。目前，國的一些篩分磨中存在篩分裝置的篩分板孔徑大，通料面積小，篩分板易動搖等若點。使得客戶在使用過程中提高產(chǎn)量難度大，質(zhì)量波動大，清理過于頻繁，影響生產(chǎn)的連續(xù)性，給用戶帶來經(jīng)濟損失。通過對現(xiàn)有磨機的技術(shù)分析，創(chuàng)新設(shè)計選粉篩分技術(shù)，融合了最新世界先進選粉技術(shù)，在球磨機中采用新型選粉裝置

6、，在原有生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，充分考慮各環(huán)節(jié)的情況。生產(chǎn)中可以與時地將適合二倉研磨的物料從一倉中排出，并使二倉中的達到要求的物料與時排出球磨機外。這樣一來，一倉與二倉的研磨分工更為明確，有效地解決了過粉磨問題，使磨機效率有明顯的提高。通過對襯板結(jié)構(gòu)，研磨體級配進行優(yōu)化調(diào)整，使每臺磨機達到能力的最大應(yīng)用。由于通風能力的加強，通料面積的增大，臺時產(chǎn)量可撒幅度地提高，此技術(shù)全面使用于閉路磨，開路磨，超細礦渣微粉改造。2.2球磨機的工作原理球磨機是水泥工業(yè)中用以粉磨原料，燃料與水泥的主要設(shè)備。球磨機的主體是由一定厚度的鋼板卷制而成的筒體，筒體的二頭裝有帶中空軸的磨頭，中空軸放在二個大型軸承上。筒體裝有襯板

7、，隔倉板，不同的倉室有著不同的研磨體，研磨體主要為鋼球，鋼棒，卵石等。為防止筒體磨損，在筒體壁裝有襯板。當磨機回轉(zhuǎn)工作時，研磨體在離心力和與筒體壁的襯板面產(chǎn)生的磨擦力作用下，貼附在筒體壁的襯板上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)，被帶到一定高度，受重力作用自由下落，下落時的研磨體像被拋出的物體一樣沖擊底部的物料，把物料給擊粹。這一整個過程是周而復(fù)始的，循環(huán)運動。除此之外，球磨機回轉(zhuǎn)的過程中研磨體還產(chǎn)生滑動與滾動，使得研磨體，物料與襯板間發(fā)生研磨作用，使物料磨細。由于進料端的不間段喂入新物料，使進料端與出料端能強制物料流動并且研磨體下落的過程中沖擊物料產(chǎn)生軸向推力，使得物料流動。此外磨氣流運動也有利于物料流動。因

8、此，盡管球磨機筒體是水平放置，但物料卻可以從進料端慢慢流向出料端，完成粉磨作業(yè)。2.3球磨機的構(gòu)造與主要零部件球磨機作為一種重要的細磨設(shè)備，在水泥行業(yè)中有著廣泛的使用。本設(shè)計的球磨機由于筒題較長可使物料在筒體粉磨得時間較長，因此得到的成品的細度也較高。磨機的規(guī)格是以筒體的徑D（m）和筒體的長度L(m)的乘積來表示的。磨機由于生產(chǎn)方式，規(guī)格，卸料，支撐和傳動方式的不同而有所區(qū)別，但結(jié)構(gòu)上還是大體一樣的，主要有以下幾部分組成：（1）進料裝置，主要包括下料斗，螺旋進料筒，或者是進料錐筒。（2）支承裝置，一般采用滑動軸承支承。（3）回轉(zhuǎn)部分，包括筒體，中空軸，襯板，隔倉板等部件。（4）卸料裝置，主要有

9、邊緣卸料裝置，中心卸料裝置。（5）傳動部分，有邊緣傳動和中心傳動，包括主電機，輔助電機。減速機，傳動軸與大小齒輪等2.3.1回轉(zhuǎn)部分的構(gòu)造（1）回轉(zhuǎn)部分主要包括筒體，中空軸，隔倉板，襯板，出料板等部件。本設(shè)計采用邊緣傳動，因而還有傳動大齒輪。本設(shè)計為長筒型磨機，筒體由鋼板卷制而成磨機的端蓋采用鋼板焊接而成，與磨機筒體焊接在以起。中空軸分別鑄造，通過螺栓將中空軸與端蓋連接在一起。端蓋壁上固定有磨頭襯板，起到保護端蓋不被損壞的作用。進料中空軸上裝有螺旋筒，起到促進物料進入的作用。本磨機有進料部分，回轉(zhuǎn)部分，傳動部分等主要部件組成。中空軸由鑄鋼鑄造而成，大齒輪由鑄件滾齒加工而成，筒體安裝有襯板，具有

10、很好的耐磨性。本機器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。（2）筒體的主要零部件：筒體作為磨機的主體，是磨機的主要工作部件之一，物料的整個粉粹過程都在筒體完成，重要性不言而喻。筒體材料：筒體是一種薄壁圓筒，承受了交變載荷，且屬于不可更換的零件，因此要保證在工作中安全可靠，且可長期低速連續(xù)運轉(zhuǎn)，于是對金屬的強度要求高，要求塑性好，具有較好的抗沖擊能力，再加上筒體是由鋼板卷制焊接而成，因而要求有較好的可焊性。本設(shè)計選用Q235，其強度，塑性，可焊性都能滿足使用要求，且成本相對較低。筒體在制造過程中最關(guān)鍵的是要保證其圓度和焊接質(zhì)量。在實際生產(chǎn)過程中應(yīng)充分利用鋼板尺寸減低邊角的浪費，要避免軸向的焊縫在一條直線上。（3）磨們與

11、人孔為方便檢查與更換球磨機的易壞損部件需要在各倉開設(shè)磨門，同時也是進入磨機繪制篩析曲線，停機檢查機工作情況的需要。同理，磨門應(yīng)開在筒體的二側(cè)與各倉的中部位置，以便于裝卸研磨體。人孔的尺寸應(yīng)改方便人們自由的進出筒體作檢查之用，且能保證筒體的強度。一般人孔的尺寸不超過一米，且須與筒體軸線平行，這樣筒體的橫斷面積削弱的舊要少。人孔采用冷加工的方法支撐且在切削加工的過程中留有一定的加工余量。（4）磨頭磨頭包括中空軸與端蓋兩部分，是磨機的主要零部件之一。其承受著磨機的動載荷，要求高度的安全可靠性在設(shè)計的過程中是不考慮更換的零件。磨頭的結(jié)構(gòu)形式主要有以下兩種：一是使用于中小球磨機的，端蓋與中空軸成為一個整

12、體；另一種是適用于大中型球磨機的將端蓋與中空軸分別鑄造，再通過螺栓連接起來。磨頭的材料一般采用ZG270到ZG500，是因為需要較高的強度。本設(shè)計選用ZG270。（5）襯板與研磨體襯板主要是用來筒體不受研磨體與物料的磨損的。同時也可利用不同形狀的襯板來調(diào)整各倉研磨體的運動狀態(tài)。物料的粉末過程對襯板的性能提出了較高的要求如果襯板材料的硬度，耐磨性，與抗沖擊能力差，則其表面會很快改變原來的幾何形狀；同樣的，研磨體的幾配載磨機運轉(zhuǎn)過程中也是動態(tài)的不斷變化的，因此必須保證研磨體在一個相對合理的水平。因此，改善襯板與研磨體的材質(zhì)是磨機長期穩(wěn)定工作并提高其運轉(zhuǎn)效率和生產(chǎn)效率的根本保證。對襯板來說，要保證長

13、期穩(wěn)定的工作必須具備良好的材質(zhì)條件：具有整體均勻的硬度與組織結(jié)構(gòu)，高的疲勞強度，低磨損率，不變形，不斷裂，這些都是鋼材所難以具備的。高鉻白口鐵襯板硬度高，耐磨，但應(yīng)力集中明顯，高錳鋼襯板則能克服這些缺點，本設(shè)計選用高錳鋼襯板。研磨體的消耗可以說是水泥粉磨中的主要材料消耗，其中有研磨體之間的消耗以與物料之間的消耗，主要是由摩擦和自身的破裂導致的損耗。如果研磨體損耗過大則會影響磨機的粉磨能力，以與導致磨機工作性能的不穩(wěn)定。選用普通鋼球的實際費用比選用耐磨求得花費更大。選用耐磨球的優(yōu)異性能可彌補它的價格帶來的影響，提高了極其工作性能的穩(wěn)定性，帶來可觀的經(jīng)濟效益。襯板的作用是保護筒體使其免受研磨體和襯

14、板的作用是保護筒體使其免受研磨體和物料的直接沖擊和研磨，同時也可調(diào)整研磨體的運動狀態(tài)。一倉裝有提升能力強的襯板，以增強沖擊能量，細磨倉裝有波紋或平襯板，以增強研磨作用。球磨機襯板大多數(shù)用金屬材料制造，也有少量用非金屬材料制造。由于各倉研磨體運動狀態(tài)不同，為適應(yīng)這種工作狀態(tài)的要求，制造各倉襯板材料就不同。在粉碎倉，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。普遍采用高錳鋼（ZGMn13）作襯板材料。它具有一定的抗沖擊韌性，并且在受到一定的沖擊時，它的表面產(chǎn)生冷作硬化，表面變得堅硬耐磨，一般硬度在HB300350，韌性相當高，沖擊值可達700Nm/cm2。但在使用中，容易過早反凸彎曲變形

15、，拉斷固定螺栓，造成襯板脫落，使之壽命降低，一般平均壽命在50006000。高烙鑄鐵，耐磨性好，在耐磨材料中居首。硬度高，所以是一種脆性材料。但經(jīng)過適當?shù)奶幚?，可以制作粗磨倉襯板。磨機上結(jié)構(gòu)復(fù)雜與薄壁大件不宜采用高烙鑄鐵，如隔倉篦板，磨頭襯板等?，F(xiàn)在高烙鑄鐵已發(fā)展了四種牌號，為了提高韌性隨之而來的出現(xiàn)了高烙鑄鋼等材料。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、低合金高強度鋼等耐磨材料。 襯板的種類按工作表面形狀分類比較直觀，有以下類型：A. 平襯板 工作表面平整或鑄有花紋的襯板均稱平襯板。它對研磨體的摩擦力小，研磨體在它上面產(chǎn)生的滑動現(xiàn)象較大，對物料的研磨作用強，通常多與波

16、紋襯板配合用于用于細磨倉。B. 壓條襯板 由平襯板和壓條襯班組成。壓條上有螺栓孔，螺栓穿過螺孔將壓條和襯板（襯板上無孔）固定在筒體壁上。壓條高出襯板，可增大對研磨體的提升作用，使研磨體具有較大的沖擊研磨力。適用于一倉，特別是入磨物料粒度大的一倉。C. 階梯襯板 工作表面呈一傾角，安裝后出現(xiàn)階梯，可加大對研磨體的推力。對同一層鋼球的提升高度均勻一致，襯板表面均勻磨損，即磨損后表面變形不明顯。常用于球磨機的一倉。D. 小波紋襯板 此種襯板有較小的波峰和節(jié)距，提升系數(shù)小，開有錐形孔，適用于細磨倉。E. 端蓋襯板 襯板表面光滑，用螺栓固定于磨機端蓋，以保護端蓋免受研磨體和物料的磨損。F. 錐面分級襯板

17、 襯板斷面形狀和在磨倉的鋪設(shè)。錐面分級襯板形狀的主要特點是沿軸向有斜度。在向是大端向著磨尾，也就是靠近料端直徑大，出料端直徑小。因分級襯板沿軸向具有斜度，能使磨鋼球在粉磨過程中按物料粉磨規(guī)律發(fā)揮作用。因而可減少磨機倉數(shù)，可增加有效容積，降低通風阻力，提高產(chǎn)量，。G. 角螺旋襯板 由平襯板、圓角襯班和金屬襯架組合而成。在磨安裝后，使磨機的有效斷面呈圓角正方形。相鄰兩圈襯板的方圓角互相錯開一個角度，四個圓角分別構(gòu)成斷續(xù)螺旋。使研磨體在磨的循環(huán)次數(shù)增加，脫離角和降落區(qū)域得以改變，加強了研磨體和物料之間的沖擊效能，提高了粉磨效率。H. 溝槽襯板 普通式襯板從宏觀上看是一個大弧面，其半徑與該磨機空間的半

18、徑等值，從微觀上看是一個平面。它與磨球與物料的接觸為點接觸。溝槽式襯板的工作表面，是由許多等弧面組成，頭倉（粗磨倉）為直弧面。這些弧面半徑不依磨機直徑的大小而變化，而是與磨球的直徑有關(guān)，約R2555mm不等。磨球與襯板為弧線甚至弧面接觸。接觸的弧線長度可為整個磨球圓周長的1/41/3，弧度可達120°。與點接觸相比，其接觸面積即研磨面積增加了幾十倍。因此，整個磨機的研磨空間就擴大了數(shù)倍乃至數(shù)十倍。另外，鋼球在襯板上的排列為六方結(jié)構(gòu)堆積，該結(jié)構(gòu)配位數(shù)大，致密度高,球與球間的有效碰撞機會多。上述這一切為提高了粉磨效率,并節(jié)省電能奠定了基礎(chǔ)。本設(shè)計中，一倉選用階梯襯板，二倉選用平襯板。襯板

19、的固定方法A. 螺栓固定法 固定襯板時，螺栓應(yīng)加雙螺母或墊圈，以防磨機在運轉(zhuǎn)過程中研磨體沖擊使螺栓松動。筒體和墊圈之間配有帶錐的墊圈，錐形面填塞麻絲，以防物料流出。這種固定方法抗沖擊、耐振動。大中型磨機的一、倉的襯板通常用螺栓固定。B. 鑲砌法 鑲砌時襯板和筒體間要有一層水泥砂漿或石棉水泥，在環(huán)向縫隙中用鐵板楔緊，再灌入12的水泥砂漿（6）隔倉板隔倉板主要是用來分隔研磨體的，在粉磨的過程中物料的尺寸向磨尾遞減，研磨體在開始的時候主要是沖擊作用，在后面就過度到了研磨作用。由于物料尺寸變化的緣故，研磨體的尺寸也在變化，尺寸從磨頭到磨尾不斷遞減，因此，隔倉板的作用之一是分隔比同級配的研磨體。隔倉板的

20、另一個突出作用就是防止大顆粒物料竄向出料端，防止未經(jīng)磨細就出磨。此外隔倉板上開孔的尺寸也能決定磨物料的填充程度，控制著物料在粉磨時間，隔倉板可分為單層和雙層兩種，由于主要受研磨體的擠壓和摩擦作用，受沖擊力不大，一般選用高錳鋼或高碳鋼制造。且無需進行退火處理。（7）大齒輪邊緣傳動的大齒輪體型較大且重，通常采用兩個半齒輪組合而成，便于拆裝，齒數(shù)應(yīng)為偶數(shù)開口在齒槽上，準確地吻合。大齒圈的安裝，目前普遍采用的是用螺栓將齒圈固定在筒體或者是端蓋法蘭上，有的采用一排螺栓固定磨頭端蓋，筒體法蘭，大齒圈，這樣一來拆卸不方便。有的采用兩排螺栓將端蓋和齒圈固定在筒體法蘭盤的同一側(cè)，此法適用于大中型球磨機。大齒圈一

21、般安裝在卸料端，原因很明顯。我們可以將磨機筒體看作一根空心的簡支架，球磨機的熱脹冷縮量就可以由進料端自由伸縮，將大齒圈安裝在卸料端就不受這種伸縮產(chǎn)生的軸向竄動的影響。此外，如果安放在進料端，由于物料粒度較大，研磨體對筒體的沖擊作用也較大，對齒圈有著不可避免的影響，使得傳動效率降低，縮短了齒圈的壽命。而安裝在進料端則不會有這種問題的出現(xiàn)。本設(shè)計采用的是將大齒圈安裝在球磨機的出料端。對于邊緣傳動的大小齒圈來說，破壞失效的主要來源是齒面的磨損和彎曲折斷。因而，齒圈要求有足夠的強度，較高的耐磨性和良好的加工性，本設(shè)計的大齒圈采用ZG270，加工前經(jīng)過正火處理。齒圈的潤滑有以下幾種方式：一是油泵的噴油潤

22、滑，由油泵，閥門，油管和噴油嘴組成：二是大齒圈帶油潤滑;三是油輪帶油潤滑，此法克服了大齒圈帶油潤滑的弊端。3 球磨機的總體設(shè)計3.1球磨機的參數(shù)設(shè)計計算3.1.1 球磨機的臨界轉(zhuǎn)速當磨機筒體的轉(zhuǎn)速達到一定數(shù)值的時候，研磨體隨筒體運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力等于它本身的重力，使研磨體上升至脫離角=0°，即研磨體將緊貼附在筒體上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)而不會掉落下來，這一轉(zhuǎn)速就稱作臨界轉(zhuǎn)速。由于磨機在一定的轉(zhuǎn)速下工作的，部的各層研磨體的脫離角是不同的，一般取筒體的又效徑為基準來計算。當研磨體處于極限位置時，脫離角=0°，將此值代入研磨體運動基本方程式，可得臨界轉(zhuǎn)速， （3-1）式中：為臨界轉(zhuǎn)速，r

23、/min；為筒體有效半徑，m；為磨機筒體有效直徑, m。代入上面的公式（3-1） 從理論上講，當磨機轉(zhuǎn)速達到臨界轉(zhuǎn)速是，研磨體將隨筒體作緊貼筒壁得運動，而其不到研磨作用，因此，上面的公式是在幾個假設(shè)的基礎(chǔ)上推導出來的，事實上，研磨體與研磨體、研磨與筒體之間是有相對滑動的，并且物料對研磨體是有影響的。所以，實際的臨界轉(zhuǎn)速比計算的理論轉(zhuǎn)速要高，且跟磨機結(jié)構(gòu)、襯板形狀、研磨體填充率等有著緊密的聯(lián)系3.1.2 球磨機的理論適宜轉(zhuǎn)速由于當研磨體隨筒體一起運轉(zhuǎn)時幾乎沒有研磨作用，只有研磨體呈拋落狀態(tài)是才能具有較強的研磨效果，因此，在研磨體填充率一定得條件下，研磨體對物料的粉粹是磨機的函數(shù)。使研磨體產(chǎn)生最大

24、粉碎功時的筒體轉(zhuǎn)速叫作磨機的理論適宜轉(zhuǎn)速。當靠近筒壁的最外層研磨體開始脫落時,也就是此時研磨體具有最大的降落高度，對物料產(chǎn)生粉碎功最大。將脫離角=54°44代入公式，就可以得出理論適宜轉(zhuǎn)速，3.1.3 轉(zhuǎn)速比磨機理論上的適宜工作轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比，可簡稱為轉(zhuǎn)速比，即 （3-2）從這個式子可以看出理論適宜轉(zhuǎn)速相當于臨界轉(zhuǎn)速的76%。實際上，一般性能的球磨機的實際轉(zhuǎn)速食臨界轉(zhuǎn)速的70%到80%。3.1.4 磨機的實際工作轉(zhuǎn)速上面分析的是 磨機理論適宜轉(zhuǎn)速n是根據(jù)最外層研磨體能夠產(chǎn)生最大粉碎功這樣一個觀點推導而來的。缺少對研磨體隨筒體壁上升過程中，部分研磨體有下滑和滾動現(xiàn)象對工作中轉(zhuǎn)速地影

25、響的考慮。根據(jù)水泥生產(chǎn)中磨機運轉(zhuǎn)的經(jīng)驗與相關(guān)統(tǒng)計資料來確定磨機的實際工作轉(zhuǎn)速。下面幾個經(jīng)驗公式，是在生產(chǎn)過程中積累出來的，可用于干法磨機的實際工作轉(zhuǎn)速的確定，即當1.8m （3-3） 當1.8m<D2.0時 （3-4）當D>2.0時 （3-5）以上各式中:為磨機的實際工作轉(zhuǎn)速，r/min；為磨機的有效徑，m；為磨機直徑，m。由于本設(shè)計=2.3m,D=2.4m代入公式（3-5） r/min3.1.5 磨機的功率的計算實際生產(chǎn)中有著多種因素影響磨機需用功率，比如磨機的直徑、長度、轉(zhuǎn)速、裝載量、填充率、粉磨方式。部裝置以與傳動形式等。磨機的功率主要用于提升研磨體上，也稱作需用功率，此外，

26、還有一部分用于克服阻力，作了無用功。目前通用的計算方法是 （3-6）公式中: 為球磨機需用功率，kW；為球磨機有效容積，m；為球磨機有效徑，m；為球磨機的理論適宜轉(zhuǎn)速，r/min；為研磨體裝載量， t；將本設(shè)計的各數(shù)據(jù)代入公式：于是磨機上的主傳動電動機功率為：=1.3×1.0678=883kW式中: 為與磨機結(jié)構(gòu)、傳動效率有關(guān)的系數(shù)；為電動機儲備系數(shù)，在1.01.1間選取。其中邊緣傳動的干法生產(chǎn)的球磨機=1.3。3.1.6 磨機的生產(chǎn)能力實際生產(chǎn)中有著多種因素影響磨機需用功率，根據(jù)球磨機使用的實際情況，由下面的計算式 （3-7）公式中: 為球磨機單位功率生產(chǎn)能力；為磨機所需功率， k

27、g/kW；為流程系數(shù)，開路磨取1.0；為球磨機生產(chǎn)能力，t/h；代入公式（3-7） = 40.68 t/h將一起考慮，本設(shè)計為干法開路長磨球磨機，值為5560。 球磨機的年生產(chǎn)能力,=8760 （3-11）式中: 為球磨機的年生產(chǎn)能力，；為球磨機每臺每小時的生產(chǎn)能力，；是球磨機的年利用率，水泥開路磨<85%,。但粘利用率不低于70%。=285085t/y4主要零部件的計算4.1筒體部分設(shè)計4.1.1筒體的基本要求和規(guī)定 （1）.鋼板材質(zhì)和厚度的選擇筒體要保證工作中安全可靠，并能長期連續(xù)使用。要求制造筒體的金屬材料的強度要高，具有一定的抗沖擊性能，塑性要好。筒體由鋼板卷制而成，可焊性好。因

28、此，一般的材料是普通結(jié)構(gòu)鋼板Q235，它能滿足要求，且易購到。鋼板厚度采用50mm。（2）.筒體的有效徑和有效長度a.筒體有效徑 （4-1） 公式中:為筒體的直徑，m；為筒體的有效直徑，m； 為襯板厚度，m；一般取為0.5m代入公式（4-1）可得m b.球磨機筒體的有效長度 （4-2） 公式中: 為筒體的長度，m；為筒體的有效長度，m；、分別為隔倉板、端蓋襯板、揚料裝置的厚度,m；總計取0.3m。代入公式(4-2)mC.筒體鋼板的排列a.焊縫距各種孔邊的最小距離焊縫不許貫穿筒體上的任何開孔。焊縫坡口邊到孔邊的最小距離為筒體厚度的2倍且不小于80mm為宜。當焊縫必須通過人孔加強板下時，焊縫必須全

29、部磨平，磨平表面的粗糙度應(yīng)大于鋼板表面的相應(yīng)值。b.利用卷板機的最大能力和鋼板的規(guī)格尺寸，以使筒體的焊縫達到最短為原則來排列鋼板，薄厚鋼板對接焊的過渡斜率不大于1：10。當縱環(huán)焊縫在排列時發(fā)生矛盾，應(yīng)以減少縱焊縫為第一位來處理，這是出于焊接應(yīng)力場的矢向都平行于筒體素線，避免形成應(yīng)力疊加的。筒體段節(jié)間的縱向焊縫，應(yīng)按照100mm的整倍數(shù)錯開，這是基于筒體上的襯板螺栓孔的周向節(jié)距是按100mm考慮的，可使各段筒體上的螺栓孔，得到距焊縫最大的距離。4.1.2筒體的計算(1)筒體的總載荷Q球磨機運轉(zhuǎn)時，作用于筒體的總載荷Q有兩部分，一是磨機回轉(zhuǎn)部分的重力，二是動態(tài)研磨體（包括物料）所產(chǎn)生的力P。a.磨

30、機回轉(zhuǎn)部分的重力 （4-3） 式中: 為磨機回轉(zhuǎn)部分的重力，N；為磨機筒體的重力，N；為磨機磨頭的重力，N；為磨機磨尾的重力，N；為磨機襯板的重力，N；為磨機隔倉板的重力，N；為磨機大齒圈的重力，N. (4-4)代入公式(4-4)代入公式(4-3)可得：b.動態(tài)研磨體所產(chǎn)生的力P球磨機的研磨體處在拋落狀態(tài)運轉(zhuǎn)時,研磨體所產(chǎn)生的力,可分為瀉落部分面積的重力和拋落部分面積的沖擊力和部分的離心力三部分.一般情況下,動態(tài)研磨體由上述三部分力所產(chǎn)生的合力,只比靜態(tài)研磨體的自重G大2%,即: P=1.02G (4-5)上式中： P 動態(tài)研磨體產(chǎn)生的力,N.代入公式(4-5) P=1.02×79.

31、83××9.8=7.98×N c.粉磨物料的重力粉磨時物料和研磨體是混合在一起的,物料重量約為研磨體重量的14%。即:=1.14G (4-6)式中: 粉磨物料的重力,N.代入公式(4-6)=1.14×79.83××9.8=8.92×Nd.磨機運轉(zhuǎn)時,作用于筒體上的總載荷Q Q=+1.14P (4-7)代入公式(4-7) Q=1.12×+1.14×7.98×=1.92×NB.邊緣傳動時大齒圈的圓周力,由11 (4-8) 式中: 為圓周力,N;N為磨機需要的功率,kW;n為磨機筒體的轉(zhuǎn)速,

32、r/min;偉大齒圈的節(jié)圓半徑;m.代入公式(4-8)NC.筒體作用力的分布計算作用在筒體上的彎矩時,筒體上的作用力分布如圖4-1所示。 (4-9) 上式中:為單位長度的受力,;為筒體長度,.代入公式(4-9)=9.2b.動態(tài)研磨體產(chǎn)生的作用力1.14P,是沿筒體長度方向均勻分布.因為各倉球徑和研磨體裝載量是不同的,產(chǎn)生的作用力大小也不一樣,應(yīng)該分別計算。第一倉單位長度上的受力: (4-10)第二倉單位長度上的受力: (4-11)公式中: 、分別為一、二倉單位長度上受的力,;、分別為一、二倉動態(tài)研磨體的作用力,N;、分別為一、二倉的長度,. P=G= （4-12）代入公式（4-12）得據(jù)生產(chǎn)實

33、踐，一般干法開流生產(chǎn)磨機情況：本磨機，第一倉長為全長的40%，第二倉長為全長的60%。代入公式（4-10）=c.本磨機邊緣傳動大齒輪的重力為集中載荷。磨頭重力和磨尾重力也作集中載荷，其作用點在磨頭（或磨尾）和筒體接觸面到主軸承支反力作用點距離的1/3處。D.筒體彎曲強度a.進料端主軸承處的支反力（4-13）代入公式（4-13）得圖4-1 球磨機筒體作用力的分布情況b.出料端主軸承處的支反力 （4-14）代入式（4-14）d.球磨機筒體所受的最大彎矩 （4-15）令代入公式（4-15）可得： e.磨機筒體所受的扭矩 （4-16） 將公式（4-8）代入公式（4-16）中得（4-17）代入公式（4-

34、17）f.磨機筒體所受當量彎矩M （4-18）代入公式（4-18）得： 公式中: 為當量彎矩，；為最大彎矩，；為扭矩，；為折合系數(shù)，一般取為0.5。g.球磨機筒體抗彎斷面模數(shù)W （4-19）式中: 為筒體抗彎斷面模數(shù)，；為筒體的外半徑，；為筒體的半徑，。代入公式（4-19）可得 h.磨機筒體所受的彎曲應(yīng)力 （4-20）式中: 筒體所受的彎曲應(yīng)力，；筒體所受的當量彎矩，；筒體抗彎斷面模數(shù)，；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=0.80.9。代入公式（4-20） i.磨機筒體的許用彎曲應(yīng)力磨機筒體是在變載荷作用下長期連續(xù)工作，因此，筒體斷面許用應(yīng)力應(yīng)按筒體材料的疲勞極限來確定

35、。 （4-21）11 （4-22）11式中: 為許用彎曲應(yīng)力，；為材料的疲勞極限，；為材料的屈服極限，；為材料的抗拉強度極限，；為安全系數(shù)，。代入公式（4-22） 代入公式（4-21） j.驗算磨機筒體的彎曲強度4.2中空軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中空軸的尺寸如圖4-2所示：d0 為中空軸軸頸處的直徑，需滿足研磨體不能進入中空軸的要求。一般水泥磨= 0.300.36，取 =（0.40.5）D (筒體規(guī)格尺寸)；由于本設(shè)計D = 2400mm ，有mm ,取= 1000mm 。為中空軸軸頸寬，根據(jù)支座反力R、主軸瓦的許用壓力p和軸瓦包角通過計算確定： mm （4-13）圖4-2 中空軸尺寸式中 ，一般多取12

36、0°，是為了保持主軸瓦有必要的穩(wěn)定性和油膜的形成。取進料中空軸=500mm，出料中空軸mm，初定中空軸徑=840mm= +34cm,為 中空軸的軸肩直徑,取= 1040 mm 。r =(0.050.10),r 為 圓角半徑,取 r = 80mm 。為軸承中心到端蓋的距離，取 = 500mm 。 為 法蘭的外徑,取=1600mm。為法蘭的厚度，取80mm 。為 螺栓孔的直徑，取=60mm取= 1400mm ,為螺栓分布圓直徑5 研磨體的確定 5.1 研磨體的運動分析球磨機的作用的發(fā)揮主要靠研磨體對物料的沖擊和研磨。為了進一步了解球磨機運轉(zhuǎn)時研磨體對物料作用的實質(zhì)，便于計算磨機的主要參數(shù)

37、，如轉(zhuǎn)速、能量消耗和研磨體的最大裝載量與時掌握影響球磨機粉磨效率的各因數(shù)，與筒體受力情況并進行強度計算，都要對研磨體的運動情況進行分析。研磨體在磨體的運動是很復(fù)雜的，我們進行如下的假設(shè)：A. 研磨體在球磨機筒體的運動軌跡有兩種，一是一橫截面幾何中心為圓心，以同心圓弧的軌跡貼附于筒壁上作上升運動；二是貼附與筒壁上升至一定高度后按拋物線軌跡降落下來，這樣循環(huán)地一層一層地運動。研磨體跟筒壁與研磨體層和層間的滑動忽略不計；物料對于研磨體運動影響忽略不計。B. 研磨體開始離開圓弧軌跡而沿拋物線軌跡下落，此瞬時的研磨體中心稱為脫離點，而通過回轉(zhuǎn)半徑與磨機中心垂線之間的夾角稱作脫離角。5.2 研磨體級配5.

38、2.1 研磨體級配的原則 (1). 磨機直徑大，鋼球沖擊高度高，球徑可適當減??；磨機相對轉(zhuǎn)速高，鋼球提升得高，相應(yīng)平均球徑應(yīng)小些。(2).當入磨物料粒度大、硬度大時，需要加大沖擊力，鋼球直徑要增大，反之，則縮小。產(chǎn)品細度防粗，喂料量必須增大，應(yīng)加大球徑，以增加沖擊功，加大間隙、加快排料，減少緩沖；反之應(yīng)減少球徑。(3). 粉磨礦渣水泥時，當產(chǎn)品細度和普通水泥相近時，一倉球徑應(yīng)小些；在一樣的情況下，生料磨的球徑比水泥磨的球徑大些。(5). 一般采用四級球配（鍛倉為兩種鋼鍛），并且大球、小球應(yīng)少些，中間球應(yīng)些，即“兩頭小，中間大”。(4). 第二倉的最大球徑與第一倉的最小球徑相等或小一級?？傃b載量不應(yīng)超過設(shè)計允許的裝載量。 (5). 使