第一章第一章 绪论绪论1.1 课题研究的目标和意义课题研究的目标和意义球磨机是发电，选矿，化工和建材的中工业领域中最广泛采用的粉磨机械。它能粉磨各种硬度的物料。而且能在各种恶劣的环境下工作。根据许多厂家的反映：节能和耐磨型的球磨机在生产中需求巨大。球磨机是发电，选矿，化工和建材的中工业领域中最广泛采用的粉磨机械。它能粉磨各种硬度的物料。而且能在各种恶劣的环境下工作。根据许多厂家的反映：节能和耐磨型的球磨机在生产中需求巨大。通过对球磨机的学习和设计，解决实际生产中遇到的问题。培养个人积极，认真的工作态度，以及运用所学机械设计原理，力学原理，以及计算机辅助设计进行设计并解决实际情况。并根据实际情况在一些具体的结构上进行改进和部分更新，以及采用新的材料。选用合理的工作参数，以提高磨机的工作效率和降低使用成本。1.21.2 设计内容安排设计内容安排通过总体的构思和安排，将球磨机的设计分为回转部分和传动部分进行设计，并对重要的部件进行了强度计算和受力分析。将所有设计安排如下：（1） 绪论。主要介绍设计的目的，意义以及球磨机的工作原理等。（2） 球磨机的总体参数设计。包括转速、介质的装填量、钢球大小配比，以及磨机的功率和电动机的选择等。（3） 球磨机的回转部分的设计。介绍了球磨机回转部分的设计，主要介绍了进料和出料装置，以及重要的回转部分的设计计算。（4） 传动部分的设计。由于工作情况的关系，对传动部分的设计，主要以强度的计算为主要任务。个别的摩擦严重的部件进行了润滑和冷却设计。以保证正常的工作。1.31.3 球磨机的应用，原理和球磨机的应用，原理和类型类型1.3.1 球磨机的球磨机的应用应用球磨机，棒磨机，管磨机是发电，选矿，化工和建材等重工业领域中最广泛采用的粉磨机械。它能粉磨各种硬度的物料，在发电厂中用来磨制煤粉；在选矿厂中用来粉磨各种矿石；在水泥生产中，经过破碎的原料，熟料，煤和其他混合材料都需要在磨机中进行粉磨，入磨粒径在 20 毫米左右，而出料径可达 0.080 毫米孔筛筛余 515%1.3.2 球磨机的球磨机的原理原理球磨机筒体主体是一个水平装在两个大型轴承上的低速回转筒体，筒体内装有许多研磨体，研磨体的形状和材料有各种不同的形式，一般为钢球，也有用钢柱（钢段） ，钢棒，鹅卵石，砾石，瓷器等。为了防止筒体被磨损坏，在筒体内壁装有衬板。当球磨机回转时，研磨体由于惯性离心力的作用贴附在磨机筒体的衬板上，与筒体一起回转，并被带到一定的高度。在这样的高度下，接重力作用自由下落，下落时象抛射体一样，将筒体内的物料击碎，研磨体上升，下落时的循环运动是周而复始的。除此之外，在球磨机回转过程中，研磨体还产生滑动和滚动，因而研磨体，衬板与物料之间发生研磨而使物料磨细。物料在受到冲击击碎和研磨磨碎的同时，由于在进料端不断的强制进料，而物料又随筒体一起回转运动，再借进料端和出料端之间物料本身的料面高度差，因而磨机筒体虽然是水平放置，但物料却由进料端缓慢的流向出料端，完成粉磨作业。在球磨机筒体中研磨体装填的越少，筒体转速愈大（在极限范围之内） ，则研磨体滚动和滑动也愈小；当研磨体装填的数量很多时，分布在靠近球磨机筒体横断面中心部分的研磨体，不足以形成抛射运动，而产生较多的滑动和滚动，致使物料受到研磨作用而磨细。所以，在细磨粒径较大和较细的物料时，研磨的平均尺寸要大些，装填的数量要小些，这样就能保证研磨体抛射后具有足够的降落高度，冲击击碎物料的作用将会加大，对于小粒径物料的细磨是有益的。有此可见，研磨体的装填量，尺寸大小的配合都直接影响着球磨机操作的好坏。球磨机筒体回转速度对于粉磨物料的作用影响很大，当筒体具有不同的转速时，研磨体的运动就出现图 1 所示的三种基本情况：1转速过低（图 11a）所示。当筒体转速过低时，研磨体被提升的高度不够，研磨体呈现倾泻状态，只有滚动和滑动，而没有足够的冲击力去击碎物料,磨机的生产能力降低。2. 转速过高(图 11c)所示。当筒体转速过高时，由于惯性离心力的作用，研磨体贴附在筒体内壁上，与筒体共同回转而不下落，也就不能发挥冲击击碎物料的作用，磨机的工作效率很低。3. 转速适宜（图 11b）所示，当筒体转速适宜时，由于惯性离心力作用的影响，研磨体贴附在筒体内壁上，与筒体一起回转做圆弧上升运动，并被带到适宜的高度，然后象抛射体一样下降，研磨体呈瀑布状态，以最大的冲击力将物料击碎;同时在筒体回转过程中，研磨体的滑动和滚动，也给与物料以研磨磨碎作用。很显然，在图 11a 和图 11c 的情况是得不到理想的粉磨的，只有在图 1b 中的情况才能得到良好的粉磨效果。因此，在设计磨机时，正确的选择转速，对于球图图 1 筒体转速对研磨体运动的影响筒体转速对研磨体运动的影响图图 11 筒体转速对研磨体运动的影响筒体转速对研磨体运动的影响(a)低转速；（低转速；（b）适宜转速；（）适宜转速；（c）高转速）高转速磨机操作时有重大意义的。1.3.3 球磨机的球磨机的类型类型球磨机的具体类型很多，其共同点是:都是一个水平放置的回转筒体。差别在于筒体内装的研磨体，筒体的形状，操作的方法，卸料的方法，筒体支撑的方法，传动装置的形式生产的方法等不同而成为各种形式的球磨机。分类如下：1. 按筒体形状来区分。由于粉磨流程和物料被粉磨程度的不同，便出现了各种不同长径比（筒体长度 L 和直径 D 之比 L/D）的磨机。可分为短筒磨机，长筒磨机，中长筒磨机和圆锥磨机。2. 按所装研磨体来区分。筒体内装钢球或钢段的称为球磨机，筒体内装钢棒的称为帮磨机，可作为粗磨用，这种磨机的产品粒度比较均匀钢棒的长度为筒体直径的 1.52 倍。筒体内装砾石、鹅卵石、瓷球的称砾石磨。3. 按操作方式来区分。间歇操作式球磨机，连续操作式球磨机。其中连续操作式球磨机可分为开流式和圈流式。4. 按卸料方法来区分。周边卸料式磨机，边缘卸料式磨机，中间卸料式磨机和格子式磨机。5. 按球磨机筒体支撑的方法来区分。两端主轴承支撑和托轮支承。6. 按生产方式来区分。干法和湿法球磨机。7. 按传动方式来区分。边缘传动磨机，中心传动磨机，托轮传动磨机和无齿直接传动磨机。1.4.1.4. 球磨机的优缺点球磨机的优缺点1.4.1. 优点优点能适应各种性质物料的粉磨，如硬的，软的，脆的，韧性的等等。由于可制成各种大小类型的磨机，因而可以适应各种生产能力的要求，小至试验室每小时产量几百克；大至每小时产量一，二百吨，可适应各种规模工厂的需要。尤其是连续生产，生产能力很高，能够符合工业上大规模的生产的需要。球磨机的粉碎比大，例如入磨粒径为 30 毫米，出磨粒径为 30 微米，则粉碎比克达 1000。一般入磨粒径为 260 毫米，产品粒径在 0.10.3 毫米以下，粉磨比在 300 以上。何其它粉磨机械比较，球磨机能够迅速而准确地调整与控制物料的细度，产品粒度均匀，混合作用也很好。可适应各种操作条件。1.4.2. 缺点缺点球磨机的容积利用率一般在 50%以下，所以工作效率低，并且单位产量的动力消耗大。老式磨机的能量利用率只有 12%，近代新式磨机的能量利用率也只有 57%，因此，磨机 95%左右的电能被浪费掉，主要司转变成能够热能和嗓音而消失，所以工人的劳动操作条件较差。研磨体，衬板，隔仓板凳零件磨损严重。由于磨机转速低，就需要配备昂贵的减速器。1.5.1.5. 粉磨作业流程粉磨作业流程物料的粉磨作业的工艺流程主要有两种类型：开流式生产和圈流式生产。1. 开流式粉磨作业。物料通过磨机仅一次，所有的磨碎物料由磨机出来就是成品。这种流程的优点是：布置简单，所有设备较少，操作管理比较方便，基建费用也较少。缺点就是：容易产生过粉碎现象。使磨机的生产能力下降和电能的消耗增加。这种粉磨作业所得的成品的均齐性也较差。2. 圈流式粉磨流程。圈流式粉磨流程又称为闭路循环式，它的特点是：加入磨机内的物料不需要全部粉磨到合格即可出磨作为半成品，半成品经过分级设备分离成粗粉和细粉两部分，粗粉重新送回到磨机中继续进行粉磨。圈流式粉磨流程的优点：由于在圈流式粉磨流程中，被粉磨物料连续的通过磨机卸出半成品，这就加速了粉磨过程。时还减少了过分粉碎现象，因而提高了磨机的生产能力，降低了电能的消耗。圈流式粉磨流程缺点：这种流程布置复杂，所用设备多，要求较高的操作技术，引起操作管理复杂些，运转率稍低些，基建费用要多些。第二章第二章 球磨机总体参数设计球磨机总体参数设计2.1.1 球磨机转速的确定球磨机转速的确定磨机的规格为：干式格子球磨机1500 3000磨机的转速对磨碎机的生产率有很大的影响。转速过高时，研磨介质可能呈“离心”状态，(见图 a) 转速过低时，研磨介质可能呈“滚落”状态，(见图 b)，在这两种状态下，对物料的粉磨效果均较差，粉磨效率低。最适宜转速是使研磨介质呈“抛落”状态， （见图 c）对物料有较理想的冲击和磨剥作用，能够得到较好的粉磨效果。2.1.12.1.1 临界转速临界转速n0=34.6r/min (21)42.4 D式中 n0临界转速 r/min D筒体内径 m2.1.22.1.2 工作转速工作转速使磨碎机筒体内最外层研磨介质，在最高处跌落，亦即冲击能量最大时的转速 n1。n1= （22）32 D表表 21 破碎机转速选用表破碎机转速选用表磨机类型i工作转速球磨机76-88(0.760.88) n0棒磨机65-70(0.650.70) n0管磨机68-76(0.680.76) n0图图 21 磨机的工作状态磨机的工作状态（a）泻落状态）泻落状态 （b）抛落状态）抛落状态 （c）离心状态）离心状态取 n1=0.84 n0=0.8434.6=29 r/min2.1.2 研磨介质装载量研磨介质装载量装球量的多少对磨矿效率有一定的影响。装球少，磨矿效率底；装球量过多，在运转时，内层球又易产生干涉，破坏了球的正常循环，磨矿的效率也要降低。所以装球量须按实践要求进行选择。实践证明，合理的装球量可按下述关系确定。湿式格子型 ：=4045溢流型球磨机 棒磨机：=3540干式格子型球磨机和管磨机：=2535综上，取=33已知磨机的充填系数后，可按G球=vrt/m3 （23）求出磨机的装球总重量。其中 v=D20L4v筒的有效容积 m3D0筒的有效内径 mR研磨介质单位容积重 t/m3选用锻制刚球 则 r=4.8t/m3研磨介质充填率。 则 G0=54.833=8t粉磨体的总重量：G=G球+0.14G球 （24）（注：磨机中所加物料的重量，一般为装球量的 0.14 倍）即 G=8+0.148=9.12t2.2.3 钢球大小及配比钢球大小及配比d 球=28 （25）3d其中：d 为物块的大小 d25mm则：d 球=28=82mm3252.2.4 磨机的功率磨机的功率磨机所需要的功率与磨机的转速成比例的增长。因为转速大，球升的高，落差大，所需的功率亦大。但当转速超过一定的限度时，尤其达到临界转速时，球的落差反而减小，所以其所需功率亦小了下来。所以，在正常的情况下磨机所需要的功率为最大时，也就是磨机生产率达到最高的时刻。磨机的电动机功率，可按经验公式：N=CG （26）D进行计算。式中 N电动机的功率（KW） ；G装入的介质和物料量（t）D磨机的有效内径（m）C系数，可查表表表 2 22 2 C C 值值充填系数介质情况0.20.30.4大钢球119.98.5小钢球10.69.58.2求得：N=8.29.12=89