裝配圖管磨機(jī)的總體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 張攀

裝配圖管磨機(jī)的總體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 張攀,裝配圖管磨機(jī)的總體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),張攀,裝配,圖管磨機(jī),總體,整體,以及,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院2011屆學(xué)士學(xué)位論文 管磨機(jī)的總體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1引言 我國(guó)是水泥大國(guó),而水泥粉磨技術(shù)又直接影響到水泥工業(yè)的振興和發(fā)展。顯而易見(jiàn)，提高水泥廠(chǎng)粉磨工藝水平對(duì)企業(yè)綜合效益的影響是十分顯著的。降低能源消耗、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度以及延長(zhǎng)球磨機(jī)的工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間等問(wèn)題是目前和今后研究和從事水泥生產(chǎn)工作者的首要任務(wù)。 顯然，全面增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)、優(yōu)質(zhì)意識(shí)和環(huán)保意識(shí)已成為廣大水泥企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。隨著體制的改革，企業(yè)內(nèi)部的經(jīng)濟(jì)搞活，各部門(mén)對(duì)水泥的需求量在逐漸增多。由于建材行業(yè)起步較晚、歷史較晚，無(wú)論是水泥的質(zhì)量，還是水泥的產(chǎn)量，都一時(shí)難以滿(mǎn)足廣大社會(huì)的需要。為此，就影響提高水泥的產(chǎn)量、降低能源消耗、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的因素很多，一般可分為工藝因素和機(jī)械因素兩大類(lèi)： 1 影響球磨機(jī)產(chǎn)質(zhì)量的工藝因素 a 入磨物料粒度 b 入磨物料水分 c 入磨物料的特征與易磨性 d 粉磨工藝流程 e 對(duì)粉磨成品的比表面積要求 2 影響磨機(jī)產(chǎn)質(zhì)量的機(jī)械因素 a 磨機(jī)筒體內(nèi)的通風(fēng) b 磨內(nèi)結(jié)構(gòu) c 研磨體級(jí)配和填充率 。 同時(shí)它存在著下列一些問(wèn)題： a 當(dāng)磨機(jī)結(jié)構(gòu)一定時(shí)，轉(zhuǎn)速不變的情況下，同層物料之脫離角不變，物料在磨內(nèi)被攪動(dòng)，效果差，粉磨效率受到影響; b 磨內(nèi)增設(shè)隔倉(cāng)板。它不僅減少了粉磨空間，而且隔倉(cāng)板附近粉磨效率很低，加劇了隔倉(cāng)板的磨損; c 由于研磨體運(yùn)動(dòng)單調(diào)性，粉磨效率較低，裝載磨體量大，而且球徑也大，這樣功能大大地增加; d 一般開(kāi)流磨機(jī)被廣泛地應(yīng)用而存在欠粉磨現(xiàn)象，不僅降低了粉磨效率，增加電耗，而且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是參照徐州力大集團(tuán)的生產(chǎn)情況，得到張曉榮老師與其他同學(xué)的大力支持，在此一并致謝。 2 磨機(jī)的總體設(shè)計(jì) 2．1 閉路循環(huán)系統(tǒng)與開(kāi)流粉磨系統(tǒng) 對(duì)于開(kāi)流系統(tǒng)，其流程簡(jiǎn)單、投資省、操作簡(jiǎn)便，但物料必須全部達(dá)到成品細(xì)度后才能出磨，因此要求產(chǎn)品細(xì)度較細(xì)時(shí)，已被磨細(xì)的物料將會(huì)產(chǎn)生過(guò)粉磨現(xiàn)象，并在磨內(nèi)形成緩沖層，妨礙粗料進(jìn)一步磨細(xì)。有時(shí)甚至出現(xiàn)細(xì)粉包球現(xiàn)象，從而降低粉磨效率，提高了電耗，采用閉路系統(tǒng)可以消除過(guò)粉磨現(xiàn)象，使磨機(jī)的產(chǎn)量提高、電耗降低，同時(shí)閉路系統(tǒng)的產(chǎn)品粒度均勻，尤其是生料粉顆粒均勻，對(duì)煅燒熟料有利。 在閉路系統(tǒng)粉磨時(shí)，由于要求出磨物料的細(xì)度較粗，一般采用球磨或中長(zhǎng)磨與分級(jí)設(shè)備組成閉路系統(tǒng)，與二臺(tái)球磨機(jī)組成閉路時(shí)，稱(chēng)為二級(jí)閉路系統(tǒng)。 粉磨系統(tǒng)的選擇應(yīng)考慮入磨物料的性能產(chǎn)品種類(lèi)、產(chǎn)品細(xì)度、產(chǎn)量、電耗、投資以及是否便于操作與維修等因素。對(duì)長(zhǎng)徑比L/D=4-6的磨機(jī)，根據(jù)工廠(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，選用開(kāi)流水泥磨，我們?cè)O(shè)計(jì)的水泥磨規(guī)格為Φ2.6×13mm,L/D=13/2.6=5,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用圈流水泥磨。 圈流系統(tǒng)流程圖如圖2-1所示： 圖2-1 圈流系統(tǒng)流程圖 2.2 磨機(jī)的通風(fēng)方式和水冷卻 2.2.1 磨內(nèi)溫升原因及危害 　　對(duì)于干法原料磨及水泥磨而言，由于磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，沖擊和研磨物料的同時(shí)，大部分的電耗轉(zhuǎn)換為熱能，必然要引起磨機(jī)本身研磨體及物料溫度的升高，一般可使溫度升高幾十度。對(duì)于沒(méi)有冷卻措施的干法磨機(jī)內(nèi)的物料出磨溫度可達(dá)１００℃，其危害如下： a 對(duì)機(jī)械設(shè)備來(lái)說(shuō)，由于磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中和停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫差很大，可使磨機(jī)產(chǎn)生顯著的熱變形及熱應(yīng)力，引起機(jī)體的損傷，如：襯板的幾何變形、襯板螺栓的折斷、主軸承維護(hù)要求要易燒毀等。 b物料的易磨性隨溫度的升高而降低，因?yàn)殡S著溫度的升高,細(xì)小微粒的靜電作用增強(qiáng)，使之易于凝聚和粘附，造成糊球現(xiàn)象嚴(yán)重，并使水泥質(zhì)量降低（易造成水泥的速凝）。 為了降低磨溫，提高粉磨效率減少電耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量，通常采用加強(qiáng)磨內(nèi)通風(fēng)或磨內(nèi)噴水冷卻措施，均可提高磨機(jī)產(chǎn)量5—15%。 2.2.2 磨機(jī)通風(fēng)方式 A 磨機(jī)的通風(fēng)方式有三種： a 自然通風(fēng)---僅只有磨機(jī)卸料端裝設(shè)拔氣筒，磨內(nèi)風(fēng)速（常指磨機(jī)最后一倉(cāng)的風(fēng)速，一般≤0.3mm/sec）要求入磨物料含水〈1-1.5%。 b 強(qiáng)力通風(fēng)---在磨內(nèi)卸料端裝設(shè)排風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)磨內(nèi)的強(qiáng)力通風(fēng)，以除去磨內(nèi)的水蒸氣，改善粉磨條件，降低磨內(nèi)溫度，提高效率，一般來(lái)說(shuō)其風(fēng)速v<1m/sec. 對(duì)于開(kāi)流磨的風(fēng)速：v=0.7-1.2m/sec 對(duì)于圈流磨的風(fēng)速：v=0.3-0.7m/sec 常用的風(fēng)速： v=0.7m/sec 由于強(qiáng)力通風(fēng)必須在磨機(jī)出口加收塵設(shè)備，通常用二級(jí)收塵設(shè)備：旋風(fēng)收塵器與布袋收塵器或旋風(fēng)收塵器與電收塵器的組合。 c 分倉(cāng)通風(fēng)---在磨內(nèi)一或二倉(cāng)單獨(dú)接出通風(fēng)管，從磨尾空心軸穿出實(shí)現(xiàn)排風(fēng)機(jī)強(qiáng)力分倉(cāng)通風(fēng)，這樣可以使一或二倉(cāng)細(xì)料及時(shí)由風(fēng)管抽出，三倉(cāng)仍延用自然通風(fēng)，以降低磨內(nèi)物料的流速，提高粉磨效率。 本設(shè)計(jì)Φ2.6X13m磨機(jī)，選用自然通風(fēng)。 B 磨機(jī)通風(fēng)量的計(jì)算： 自然通風(fēng)時(shí)，需要從磨內(nèi)抽出的風(fēng)量，一般按每分鐘抽出相當(dāng)于磨機(jī)有效容積三倍的量，可用下式計(jì)算： v=πDL(1-φ) ×60×3/4 （2-1） 式中：v-從磨內(nèi)抽出的風(fēng)量， m/h； D -磨機(jī)有效內(nèi)徑， m； Φ-鋼球填充率， 以小數(shù)表示； L -磨機(jī)的有效長(zhǎng)度， m ； 則 v=π×(2.6-2×0.03) ×13×(1-0.27) ×60×3/4=3406 m/h 通風(fēng)管的斜度不小于50度，管道的風(fēng)速為12-16m/sec,通風(fēng)管道后的風(fēng)量還應(yīng)考慮30-40%的漏風(fēng)系數(shù)，即：v=130-140%v . 式中：v- 通過(guò)管道后的風(fēng)量 m/h； v - 從磨內(nèi)抽出的風(fēng)量 m/h； 風(fēng)管的直徑可按下式計(jì)算： d =1000(mm) （2-2） 式中：d-風(fēng)管的直徑， （mm） v-管道內(nèi)的風(fēng)速 m/sec， 取v=14m/sec； 則 d=1000=341(mm) 圓整取d=340mm 2.2.3 磨機(jī)的水冷卻 1磨機(jī)筒體外部淋水冷卻，設(shè)備簡(jiǎn)單，耗水量大，效果不甚理想，特別是對(duì)于大直徑磨機(jī)，由于傳動(dòng)不良，效果不佳，且水還會(huì)腐蝕筒體，有礙衛(wèi)生等，已日趨減少。 2噴水入磨冷卻 水與高壓空氣經(jīng)充分混合霧化后，噴入磨內(nèi)，利用水蒸發(fā)時(shí)所需的熱量而將磨內(nèi)的熱量帶走，所以水又是表面活性物質(zhì)，容易使微粒的聚結(jié)破壞解體，起到助磨作用。為此適當(dāng)?shù)膰娝肽ゲ粌H可以降低必要的冷卻，還可以提高磨機(jī)的產(chǎn)量5-10%，降低磨機(jī)電耗，但噴水入磨裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 a 采用噴水入磨冷卻的溫度界限 當(dāng)入磨熟料溫度〈50℃時(shí),不宜采用； 當(dāng)入磨熟料溫度〉80℃時(shí)，若第一倉(cāng)隔倉(cāng)板處的溫度保持在105--110℃左右，（要求一倉(cāng)隔倉(cāng)板處的溫度不低于此值，以防止游離水使水泥水化，降低水泥強(qiáng)度，則可在細(xì)磨倉(cāng)采用逆向或順向噴水冷卻； 當(dāng)入磨溫度〉100℃時(shí)，則可采用磨頭與磨尾同時(shí)噴水入磨冷卻，以保證出磨溫度〈115℃。 b 噴水壓力區(qū)噴水量 對(duì)于噴水壓力，通過(guò)實(shí)踐和控制在1.5kg/cm時(shí),可得到較好的霧化效果，并使噴嘴耐用度提高 對(duì)于霧水量，一般不超過(guò)磨機(jī)產(chǎn)量的2%，霧化水所需的壓縮空氣量為50升每公斤水，噴嘴直徑可按300—350m/sec風(fēng)速計(jì)算，由于噴水裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不方便，維修較困難，一般中小型工廠(chǎng)難于使用，故考慮采用磨外噴水冷卻。 2.3 磨機(jī)各倉(cāng)長(zhǎng)度的確定 磨機(jī)各倉(cāng)長(zhǎng)度的確定目前尚無(wú)理論計(jì)算公式，一般均根據(jù)產(chǎn)品細(xì)度曲線(xiàn)來(lái)決定，也可以結(jié)合入磨物料粒度和物料的物理機(jī)械性能來(lái)確定，如果被粉磨物料難碎易磨的，則一倉(cāng)應(yīng)稍長(zhǎng)一點(diǎn)，反之一倉(cāng)應(yīng)短些。 本設(shè)計(jì)規(guī)格為Φ2.6×13m，三倉(cāng)磨，粗磨倉(cāng)長(zhǎng)為3.9m，中磨倉(cāng)長(zhǎng)為3.25m，細(xì)磨倉(cāng)長(zhǎng)為5.85m. 2.4 研磨體的裝載量 1．磨內(nèi)磨料的平均填充率---指磨內(nèi)各倉(cāng)的研磨體填充率的算術(shù)平均值。 一般來(lái)講，水泥廠(chǎng)多倉(cāng)磨的平均填充率在0.25-0.35之間，其中以0.25-0.32最多。 關(guān)于各倉(cāng)研磨體填充率的分配，目前可有兩種分配方案： a 從磨機(jī)進(jìn)料端向出料端，各倉(cāng)研磨體填充率遞減的方案，即ψ〉ψ>ψ； 該方案可以人為的形成各倉(cāng)間的料位高差，使之由進(jìn)料端向出料端遞減，以加快料流速度，且不易返料，可避免過(guò)粉磨現(xiàn)象，但由于各倉(cāng)填充率較小，故段與段之間不易滾動(dòng)，堆積緊密，以引起較大的偏心力矩，故粉磨效率受到一定的影響，而該方案對(duì)于圈流中長(zhǎng)管磨機(jī)亦是經(jīng)常采用的。 b 磨機(jī)進(jìn)料端到出料端，各倉(cāng)研磨體填充率遞減的方案，即ψ〈ψ〈ψ； 該方案具有限制磨內(nèi)物料流速的缺點(diǎn)，且由于后倉(cāng)料位高于前倉(cāng)料面，必須帶有揚(yáng)料板的雙倉(cāng)層隔倉(cāng)板，對(duì)于難磨的物料，細(xì)度要求較高的產(chǎn)品或磨機(jī)長(zhǎng)徑比較小時(shí)（L/D=2—3.5）這類(lèi)磨機(jī)上比較成熟的經(jīng)驗(yàn)是：水泥磨二倉(cāng)比一倉(cāng)高2-3%，生料磨二倉(cāng)比一倉(cāng)高1%或兩倉(cāng)相等。這一方案也使用于強(qiáng)力通風(fēng)的圈流磨機(jī)。 本設(shè)計(jì)磨?2.6X13m采用第一種方案，即ψ〉ψ>ψ。 查管磨機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料,取ψ=0.3,ψ=0.27,ψ=0.24。 2 磨內(nèi)研磨體的裝載量G G=πDLψγ/4 （2-3） 式中：G---磨內(nèi)研磨體裝載量， T； D---磨機(jī)有效內(nèi)徑， m； L---磨機(jī)有效長(zhǎng)度， m； ψ--磨內(nèi)研磨體填充率； γ—研磨體容重，一般可取4.5T/ m； G=π×(2.6-2×0.03) ×13×0.27=27.99(T) 3 磨內(nèi)研磨體的級(jí)配與補(bǔ)充 （1）研磨體的級(jí)配 在磨機(jī)的同一倉(cāng)中，為了減少研磨體之間的空隙率，增加對(duì)物料的粉磨機(jī) 會(huì)，限制物料的流速不致過(guò)快，常采用不同規(guī)格的研磨體按比例配合使用，幾種規(guī)格的研磨體的配合比例，叫做研磨體的級(jí)配。 鋼球級(jí)配與填充率一樣，直接影響到磨機(jī)產(chǎn)量，產(chǎn)品的質(zhì)量和研磨體的磨損，鋼球級(jí)配的合理選擇，主要根據(jù)被粉磨物料的物理化學(xué)性能，磨機(jī)構(gòu)造以及需求的產(chǎn)品細(xì)度等因素來(lái)確定。 物料在粉磨過(guò)程中，一方面受沖擊作用，另一方面受研磨作用，在研磨體裝載量不變的情況下，小鋼球比大鋼球的總面積大，與物料的接觸機(jī)會(huì)多，故增加小鋼球的數(shù)量有助于提高粉磨能力，但從另一方面需要將大塊的物料擊碎才能進(jìn)行有效的粉磨，此所以就必須增大鋼球的直徑，提高破碎效率。 所以，鋼球的分配從進(jìn)料端向出料端球徑逐漸遞減，磨機(jī)的最大鋼球直徑 參考建材部水泥工業(yè)技校發(fā)行的《粉磨工藝與設(shè)備》拉珠費(fèi)夫經(jīng)驗(yàn)公式 D=28× （2-4） 式中：d —進(jìn)料物料的最大粒徑，根據(jù)要求d=10mm 所以D=28×=28×=60.132mm 圓整取D=70mm. 各級(jí)鋼球的比例：可按二頭小中間大的原則配合。在滿(mǎn)足物料粒度要求的前提下，平均球徑應(yīng)該小些，以增加接觸面積，提高粉磨效率，前倉(cāng)的最小球徑等于后倉(cāng)的最大球徑。物料經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研磨后，研磨體的級(jí)配組合如下圖2-2所示： 圖2-2 使用后的鋼球級(jí)配組合 未使用過(guò)的研磨體加入球磨機(jī)前的形狀如下圖1-3所示： 圖2-3 新研磨體級(jí)配組合 ??根據(jù)研磨體在各倉(cāng)內(nèi)的大小組合情況，級(jí)配分配如下： 第一倉(cāng)Dmax=70mm 一倉(cāng): 鋼球 Φ70 Φ60 Φ50 級(jí)配 25% 40% 35% 二倉(cāng): 鋼球 Φ50 Φ40 Φ30 級(jí)配 30% 40% 30% 三倉(cāng): 鋼球 Φ30 Φ20 Φ10 級(jí)配 30% 40% 30% 磨機(jī)有效容積 V = π DL/4 （2-5） = π×(2.6-2×0.03) ×13/4 =65.84(m) 各倉(cāng)有效容積: 一倉(cāng):v=65.84×3.9/13=19.75 (m) 二倉(cāng):v=65.84×3.25/13=16.46(m) 三倉(cāng):v=65.84×5.85/13=29.63(m) 一倉(cāng)鋼球重量: G=γvψ=4.5×19.75×0.3=26.66(T) （2-6） 各級(jí)球重: Φ70: 26.66×25%=6.67(T) Φ60: 26.66×35%=9.33(T) Φ50: 26.66×40%=10.66(T) 一倉(cāng)平均球徑: D= (DG+DG+DG)/(G+G+G) （2-7） =(70×6.67+60×9.33+50×10.66)/(6.67+9.33+10.66) =58.5(mm) 二倉(cāng)鋼球重量: G=γvψ=4.5×16.46×0.27=20(T) 各級(jí)球重: Φ50: 20×30%=6(T) Φ40: 20×40%=8(T) Φ30: 20×30%=6(T) 二倉(cāng)平均球徑: D= (DG+DG+DG)/(G+G+G)=(50×6+40×8+30×6)/20 =40(mm) 三倉(cāng)鋼球重量: G=γvψ=4.5×9.63×0.24=32(T) 各級(jí)球重: Φ30: 32×30%=9.6(T) Φ20: 32×40%=12.8(T) Φ10: 32×30%=9.6(T) 三倉(cāng)平均球徑: D= (DG+DG+DG)/(G+G+G) =(30×9.6+20×12.8+10×9.6)/32 =20(mm) （2）研磨體的補(bǔ)充 磨機(jī)中運(yùn)行的研磨體被逐漸磨損，體積減小，形狀變異，研磨體的裝載量和級(jí)配都發(fā)生了變化。為了維持正確合理的級(jí)配和裝載量，保持較高的粉磨效率，就得定期補(bǔ)充和更換研磨體，清倉(cāng)和補(bǔ)球時(shí)間應(yīng)視研磨體的機(jī)械性能（形狀、硬度和韌性、物料的物理機(jī)械性能、易磨性、溫度水分等）和磨機(jī)的運(yùn)行狀況而定。例如，鋼球比鋼鍛消耗快，比鋼棒也消耗大些，磨水泥比磨生料消耗快，而磨生料的鋼鍛消耗卻大于磨水泥的鋼鍛消耗。 按我國(guó)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水泥磨來(lái)說(shuō)：第一倉(cāng)通常5-7天從磨頭喂料口補(bǔ)球一次，每次補(bǔ)球量約為該倉(cāng)球量的1-2%（一般只補(bǔ)入大球），第二倉(cāng)每隔10-15天補(bǔ)球一次，補(bǔ)充量約為2%，每次補(bǔ)球的數(shù)量應(yīng)結(jié)合具體情況而酌情確定。一般每粉磨一噸的物料，研磨體的消耗大致如表（2-1）所示： 表2-1 粉磨一噸物料研磨體的消耗量 同時(shí)由于研磨體長(zhǎng)期使用磨損，所以必須對(duì)鋼球進(jìn)行處理，大體清倉(cāng)時(shí)間可參照下列時(shí)間而定： 粉磨礦渣水泥：一、二倉(cāng)鋼球每月清理一次 生料磨：二倉(cāng)鋼球每?jī)蓚€(gè)月清理一次 重新配球時(shí)，表面被磨光、尺寸變小的研磨體可選作相應(yīng)規(guī)格磨體繼續(xù)使用。 2.5 磨內(nèi)研磨體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 2.5.1 研磨體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的三種基本情況 a 瀉落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速過(guò)低，且研磨體太少時(shí)，研磨體順筒體旋轉(zhuǎn)一定的角度。當(dāng)研磨體超過(guò)自然休止角時(shí)，則象雪崩一樣瀉落下來(lái)，這樣不斷地反復(fù)循環(huán)，研磨體被提升的高度不高，只有滾動(dòng)和滑動(dòng)，基本上沒(méi)有沖擊作用，因而粉磨效果不佳。 b 拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速適宜時(shí)，由于離心力作用的影響，研磨體貼附在筒體內(nèi)壁上，與筒體作圓弧上升運(yùn)動(dòng)，并被帶到適宜的高度，然后象拋射體一樣降落，研磨體呈瀑布狀態(tài)以最大沖擊力將物料擊碎，同時(shí)在筒體回轉(zhuǎn)的過(guò)程中，研磨體的滾動(dòng)和滑動(dòng)也對(duì)物料起到研磨作用。 c 離心力運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)筒體轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，由于離心力作用的影響，研磨體貼附在筒體內(nèi)壁上與筒體一起回轉(zhuǎn)，而不降落則研磨體不發(fā)揮沖擊和研磨作用，也就不能粉磨物料。 2.5.2球磨機(jī)中研磨體的運(yùn)動(dòng)分析 球磨機(jī)的粉磨作用主要是研磨體對(duì)于物料的沖擊和研磨。為了確定磨機(jī)的主要工作參數(shù)，必須對(duì)研磨體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)加以分析。 研磨體運(yùn)動(dòng)的實(shí)際狀態(tài)是很復(fù)雜的，為了使分析問(wèn)題簡(jiǎn)化，作如下基本假設(shè)： a磨機(jī)在正常操作時(shí)，研磨體在筒體內(nèi)按其所在位置是一層一層地進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)。在軸向各個(gè)不同的橫斷面上，研磨體的運(yùn)動(dòng)狀況完全相似。 b研磨體在磨機(jī)筒體內(nèi)在工作軌跡只有兩種，一種是一層層地以磨機(jī)筒體橫斷面的幾何中心為圓心，按同心圓弧軌跡隨著筒體回轉(zhuǎn)作向上運(yùn)動(dòng)，另一種是一層層地按拋物線(xiàn)軌跡降落下來(lái)。 c研磨體與磨機(jī)筒壁間及研磨體層與層之間的相對(duì)滑動(dòng)極小，可忽略。 d磨機(jī)筒體內(nèi)物料對(duì)于研磨體運(yùn)動(dòng)的影響略去不計(jì)。 e略去研磨體直徑不計(jì) 取緊貼筒體襯板內(nèi)壁的最外層研磨體作為研究對(duì)象，研磨體在隨筒體作圓弧向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)達(dá)到某一位置時(shí)，其離心力Pc小于或等于本身重力的徑向分力，研磨體就開(kāi)始離開(kāi)圓弧軌跡，作拋射體運(yùn)動(dòng)，即按拋物線(xiàn)軌跡運(yùn)動(dòng)。由此可見(jiàn)，研磨體在脫離點(diǎn)開(kāi)始脫離應(yīng)具備的條件為： cosα ≥Rn/900 （2-8） 以上的公式為研磨體運(yùn)動(dòng)的基本方程式，研磨體的脫離角與筒體的轉(zhuǎn)速和有效半徑有關(guān)，而與研磨體的質(zhì)量無(wú)關(guān)。 2.5.3 磨體運(yùn)動(dòng)脫離點(diǎn)的軌跡 當(dāng)磨機(jī)在一定的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行操作時(shí)，研磨體的基本方程式代表任一層脫離點(diǎn)諸因素之間的關(guān)系，它有著普遍意義，把上式改寫(xiě)為： R=900cosα/ n （2-9） 此式即為脫離點(diǎn)軌跡的曲線(xiàn)方程，它是一段圓弧。 2.5.4最內(nèi)層研磨體的半徑 若要求各層研磨體恒在同一軌跡上做循環(huán)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而又不產(chǎn)生互相干涉，就必須確定最內(nèi)層研磨體的半徑R2，否則就會(huì)使上升和下落的研磨體在中途相碰而互相干涉其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，只要降落點(diǎn)處于極限位置，此處即為由降落曲線(xiàn)求得的橫坐標(biāo)X的最小值，根據(jù)代數(shù)公式解得X為最小值時(shí)的脫離角為α =73 °441 與此脫離角相當(dāng)?shù)淖顑?nèi)層研磨體的半徑為： R=900cosα/ n=252/ n 因此在確定研磨體的裝載量時(shí)，務(wù)必使最內(nèi)層研磨體的半徑比252/n要大，否則研磨體在降落時(shí)會(huì)互相干擾、碰撞，損失其能量，降低粉磨效率。 2.5.5 研磨體動(dòng)態(tài)作用力： 磨機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，研磨體所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)作用力有以下三個(gè)方面： a 與筒體一起回轉(zhuǎn)上升部分研磨體產(chǎn)生的離心力Pc b 與筒體一起回轉(zhuǎn)上升的那部分研磨體的重力G c 作拋落運(yùn)動(dòng)那部分研磨體產(chǎn)生的沖擊力Ps 3 球磨機(jī)主要參數(shù)的確定 3.1 磨機(jī)工作轉(zhuǎn)數(shù)的確定 1磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速n 假定鋼球與研磨體無(wú)滑動(dòng)時(shí)，最外層鋼球產(chǎn)生臨界運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的理論臨界轉(zhuǎn)數(shù)公式: n=42.4/(rpm) （3-1） 式中：n---磨機(jī)的理論臨界轉(zhuǎn)數(shù)，(rpm)； D---磨機(jī)的凈空直徑，(m)； 故 n=42.4/=26.6（rpm） 2 球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)數(shù)n 最外層鋼球具有最大降落高度時(shí)的理論最適宜轉(zhuǎn)數(shù)公式(即為列文松公式)： n =32.2/=32.2/= 20.2(rpm) （3-2） 式中：Ψ =n/ n=20.2/26.30=0.76 n--磨機(jī)理論適宜轉(zhuǎn)數(shù)，(rpm)； Ψ-轉(zhuǎn)數(shù)比； 3球磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速n 確定磨機(jī)合理的工作轉(zhuǎn)數(shù)，它與襯板形狀、研磨體的裝載量，被磨物料的物理性質(zhì)磨機(jī)的生產(chǎn)工藝流程等均有著密切的關(guān)系，且直接影響到提高磨機(jī)產(chǎn)量，降低電耗和減少鋼球和襯板的損耗磨機(jī)的工作轉(zhuǎn)數(shù)有三種工作制度： （1）高轉(zhuǎn)數(shù)的工作制度--n接近或超過(guò)（微超或大些）理論臨界轉(zhuǎn)速 磨機(jī)可以超過(guò)理論臨界轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行而不發(fā)生臨界現(xiàn)象，即使最外層鋼球接近或超過(guò)臨界運(yùn)行時(shí)，其各層鋼球仍能正常運(yùn)行，且由于轉(zhuǎn)速的提高， 研磨體的周轉(zhuǎn)率提高，故粉磨效率提高。 （2）低轉(zhuǎn)速工作制度 n=（0.58-0.62）n，它使用于濕法生產(chǎn)溢流卸流的二級(jí)磨機(jī) （3）中等轉(zhuǎn)數(shù)的工作制度 對(duì)中等轉(zhuǎn)數(shù)適用范圍等二種不同意見(jiàn)： a 當(dāng)球磨機(jī)工作轉(zhuǎn)數(shù)為0.76n時(shí)，磨機(jī)效率最高，也就是比生產(chǎn)效率高（每一馬力噸/小時(shí)），而工作轉(zhuǎn)數(shù)為臨界轉(zhuǎn)速的68%，絕對(duì)生產(chǎn)率提高，但電耗比前者大2-3倍，從經(jīng)濟(jì)觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，推薦采用 n=0.76n b在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，生產(chǎn)率隨轉(zhuǎn)數(shù)的增加功率并不快，為提高磨機(jī)生產(chǎn)率可以采用n=0.88 n。 確定磨機(jī)實(shí)際工作轉(zhuǎn)數(shù)原則：當(dāng)D>2m時(shí)，n=32.2/-0.2D 本設(shè)計(jì)為Ф2.6X13m磨機(jī)，所以 n=32.2/-0.2D （3-3） = 32.2/-0.2×2.6 =19.45(rpm) 取n=19.5（rpm）。 3.2 磨機(jī)功率的計(jì)算 磨內(nèi)研磨體呈瀑布狀態(tài)，工作時(shí)的功率計(jì)算磨機(jī)需用功率可用下式計(jì)算： N=0.2vD n(G/v) (kw) （3-4） 式中：N---磨機(jī)需用功率； v---磨機(jī)有效容積； D---磨機(jī)有效內(nèi)徑； n---磨機(jī)工作轉(zhuǎn)數(shù)； G ---研磨體總裝載量； N=0.2×65×(2.6-2×0.03) ×19.5×(27.99/65) (kw) =327 (kw) 磨機(jī)電機(jī)功率可用下式計(jì)算: N = kkN=1.3×1.1×327=467.6(kw) （3-5） 故取N = 470(kw)。 3.3磨機(jī)生產(chǎn)率的確定 3.3.1 影響磨機(jī)生產(chǎn)率的因素 a 粉磨物料的種類(lèi) 它的物理性質(zhì)（水分、溫度、易磨性等）入磨前的粘度，欲磨細(xì)的程度； b 磨機(jī)的形式：長(zhǎng)度、直徑、倉(cāng)數(shù)、各不見(jiàn)形狀； c 研磨體的種類(lèi)、裝載量和級(jí)配； d 被粉磨物料的加料均勻程度、喂料量大小及助磨劑的應(yīng)用等。 3.3.2 磨機(jī)生產(chǎn)率的計(jì)算 《建筑材料機(jī)械設(shè)計(jì)》介紹的常用的球磨機(jī)產(chǎn)量計(jì)算公式如下： Ψ = 0.2vDn(m/v)k （3-6） Ψ= 0.2×65×2.54×19.5×(78.93/65)0.055 =41.37(t/h) 由上式可知,磨機(jī)產(chǎn)量在42t/h左右,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 4 磨機(jī)主要機(jī)件的設(shè)計(jì)和計(jì)算 如前所述，磨機(jī)總體設(shè)計(jì)中，著重從工藝方面考慮，主要是如何提高粉磨效率和降低電耗，而磨機(jī)機(jī)件的設(shè)計(jì)，則是保證上述條件下，如何提高機(jī)械制造和降低原材料的消耗，為此，磨機(jī)各機(jī)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要有足夠的強(qiáng)度，又要加工工藝性好，重量輕堅(jiān)固耐用。 4.1 磨機(jī)筒體部分 磨機(jī)筒體部分是磨機(jī)的主體，包括磨機(jī)筒體，筒體端蓋，中空軸，磨內(nèi)的襯板，隔倉(cāng)板及揚(yáng)料板等。 4.1.1筒體和筒體端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 筒體和筒體端蓋有整體結(jié)構(gòu)兩部分組成，端蓋分焊接和鑄造兩種結(jié)構(gòu)，焊接的端蓋是將鋼板直接焊在筒體上，再經(jīng)車(chē)削加工出端面及安裝中空軸出口，這樣能夠保證端蓋與筒體的同心度及端蓋的端面與筒體中心線(xiàn)的垂直度。 筒體和端蓋目前廣泛采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，它在制造方面具有下列優(yōu)點(diǎn)： a 機(jī)件的制造工藝程度簡(jiǎn)單，沒(méi)有車(chē)間工種間的反復(fù)和交錯(cuò) b 切削加工工序及切削加工面積少 c 避免了大型整體鑄造產(chǎn)生的缺陷，材料消耗少 d 加工容易，無(wú)特殊設(shè)備要求 筒體是用鋼板卷削焊接而成的薄壁件，兩端焊有相同材料鋼板制成的端蓋，筒體是承受重載，交變動(dòng)載荷是處于低速長(zhǎng)期運(yùn)行的機(jī)件，它是筒體的主要零件，故設(shè)計(jì)時(shí)要求它是不更換零件，以保證它在工作中安全可靠，長(zhǎng)期使用，且在使用過(guò)程中，亦必須保證質(zhì)量，對(duì)于磨機(jī)的壽命一般要求大于25年。 鋼板材質(zhì)的選擇：制造筒體的材料有普通結(jié)構(gòu)鋼A3，鍋爐鋼板20g、20號(hào)優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，和16Mn低合金結(jié)構(gòu)鋼。近年來(lái)，廣泛采用低合金高強(qiáng)度鋼16Mn，這類(lèi)鋼易于施焊，韌性較好，而16Mn可焊性綜合機(jī)械性能如耐磨性、耐疲勞性，腐蝕性及切削加工均化比 Q235A為好，故應(yīng)優(yōu)先采用，本設(shè)計(jì)Q235-A、GB700-88 4.1.2筒體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的注意事項(xiàng) a 必須滿(mǎn)足工藝提出的磨機(jī)規(guī)格要求的凈空長(zhǎng)度，為此，筒體的內(nèi)徑 D = D+2 δ （4-1） δ為襯板的平均厚度，一般取δ=0.05mm 筒體的長(zhǎng)度： L = L+δ+δ+δ （4-2） δδδ分別為隔倉(cāng)板、磨頭襯板、出料端揚(yáng)料裝置等的厚度。 b 筒體鋼板排列拼湊原則 排列筒體鋼板時(shí)，應(yīng)充分地選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的鋼板，避免余料或接長(zhǎng)現(xiàn)象，力求降低邊角料的消耗，拼湊排列鋼板時(shí)應(yīng)盡可能的減少筒體焊縫數(shù)目，使筒體上的縱環(huán)焊縫最少，且應(yīng)避免在筒體中出現(xiàn)環(huán)的焊縫。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，磨機(jī)鋼板的厚度約為磨機(jī)直徑的1-1.5%。本規(guī)格磨可取δ=30m。 筒體的縱向焊縫最多不超過(guò)4條，各每節(jié)的焊縫應(yīng)交錯(cuò)90 度以上，避免“十”字形接縫，每節(jié)間縱向焊縫應(yīng)按襯板寬度的整數(shù)倍錯(cuò)開(kāi)。 c 筒體上固定的襯板與隔倉(cāng)板的螺釘孔應(yīng)根據(jù)襯板尺寸等距開(kāi)設(shè)、縱橫成行，以便于統(tǒng)一襯板規(guī)格和便于調(diào)整隔倉(cāng)板位置，襯板螺孔距筒體焊縫距筒體焊縫距離δ≥2.5d(d為螺釘孔直徑)這是因?yàn)楹缚p附近有較大的應(yīng)力集中，同時(shí)也便于襯板螺釘?shù)墓潭ā? d 筒體上的人空應(yīng)避免開(kāi)設(shè)在筒體的中央，而且又應(yīng)盡量開(kāi)設(shè)倉(cāng)室的中部這樣對(duì)調(diào)整隔倉(cāng)板的位置有較大的余量，同時(shí)也便于裝卸研磨體和更換磨損零件，如襯板隔倉(cāng)板等，人孔的開(kāi)設(shè)應(yīng)在保證人能進(jìn)出筒體的前提下，越小越好，盡量減少筒體強(qiáng)度的削弱，且人孔形狀應(yīng)使筒體產(chǎn)生最小的應(yīng)力集中，使筒體斷面模數(shù)削弱最小，還要盡可能減少襯板的種類(lèi)。 為增強(qiáng)筒體人孔周?chē)鷳?yīng)設(shè)置整塊的加強(qiáng)板，加強(qiáng)板面不得壓縮筒體焊縫，加強(qiáng)板與筒體結(jié)合采用鉚接較可靠，加強(qiáng)板厚度S≥1.1δ。 取S ≥1.1×30=33mm 人孔的開(kāi)設(shè)有沿筒體母線(xiàn)方向單向開(kāi)設(shè)和交錯(cuò)開(kāi)設(shè),單向開(kāi)設(shè)時(shí)會(huì)由于人孔強(qiáng)板等重的離心、慣性力，增加筒體動(dòng)載荷，但對(duì)裝卸研磨體有利，錯(cuò)開(kāi)開(kāi)設(shè)時(shí)，剛好相反。本設(shè)計(jì)采用的格式如圖4-1所示: 圖4-1 人孔交錯(cuò)開(kāi)設(shè) 本設(shè)計(jì)采用矩形，人孔口尺寸為309×510mm, 圓角半徑為R60,人孔開(kāi)設(shè)宜用機(jī)械加工方法，而不宜用任何火焰氣割，因?yàn)榛鹧鏆飧顣?huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，若不得以用氣割則最好采用退火處理。 4.1.3筒體端蓋設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng) a 平面端蓋的鋼板厚度根據(jù)計(jì)算決定，一般可按下式計(jì)算選取δ=（1.5-2.5）×30=45-75mm,一般根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，取δ=50mm 拼焊的端蓋，其焊縫應(yīng)避免與筒體焊縫重合，也要避免它與筒體焊縫重合也要避免與螺栓孔重合。 b 從等強(qiáng)度觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，端蓋應(yīng)設(shè)計(jì)中部補(bǔ)強(qiáng)板其厚度在滿(mǎn)足強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)需要的原則下，應(yīng)與筒體鋼板厚度相等。 c 端蓋內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)筋，其作用為：可用較薄的加強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)端蓋，使端蓋鋼板厚度減小，保護(hù)用于固定中空軸的螺栓頭，筋板的厚度可取為筒體鋼板厚度，寬度可酌情取為端蓋厚的兩倍。 d 端蓋與筒體的焊接形式 由于筒體在此部分的應(yīng)力較小，計(jì)算結(jié)果證明切應(yīng)力都在100ks/cm 以下，而彎曲應(yīng)力就更小了，故在正常情況下，這些情況均能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 4.2 中空軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中空軸是由鑄鋼制造帶有法蘭的空心圓柱體，裝在筒體兩端承受整個(gè)磨機(jī)的全部動(dòng)載荷，故在工作中要求安全可靠，長(zhǎng)期使用。 4.2.1中空軸的材料選擇 中空軸承受彎扭，切交變載荷還有一定的摩擦損耗，且中空軸與法蘭的過(guò)度圓角應(yīng)力集中較大，故對(duì)材料要求具有一定的強(qiáng)度、塑性、硬度，且要求其對(duì)應(yīng)力集中的敏感性不得太大。 本設(shè)計(jì)磨機(jī)的中空軸材料采用ZG45。 4.2.2 中空軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A中空軸的軸頸部分 對(duì)一般圈流磨 d = 0.4D （4-3） l= (0.3-0.4)d （4-4） 所以d=1040mm,根據(jù)工廠(chǎng)長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)，取d=1040mm l=(0.3-0.4) ×1040=312-416mm B中空軸的技術(shù)要求 a 為保證中空軸有良好的機(jī)械性能，故對(duì)鑄件和焊件均需進(jìn)行退火處理; b 粗加工之后切鑿寬度不得超過(guò)缺陷表面所在寬度的10%，切鑿面積總和不得超過(guò)各該表面總面積2%，但連同毛坯件的切鑿面積在內(nèi)，其總和不得超過(guò)各該表面總面積的4%; c法蘭端口的止口圓必須與軸頸同心，其不同心度對(duì)本磨機(jī)為小于等于0.25mm,法蘭止口圓端對(duì)軸頸軸心線(xiàn)不垂直度≤0.15mm。 C筒體、筒體端蓋、中空軸、磨頭法蘭、聯(lián)結(jié)螺栓及傳動(dòng)接管的設(shè)計(jì)計(jì)算 a 筒體長(zhǎng)徑比L/D=13/2.6=5，只能用計(jì)算應(yīng)力σ≤[σ]來(lái)初定δ。 b 三個(gè)粉磨倉(cāng)之間都用雙層隔倉(cāng)板，隔倉(cāng)板層數(shù)Z=2+2=4層 磨體部分重量 G=D[3+L(1+5/D)/D+(2+Z)/D]/4ζ （4-5） =2.6×[3+13(1+5/2.6)/2.6+(2+4)/2.6]/4×1.0 =87.5(t) c 總載荷G G = G+1.37G=87.5+1.37×87.5=209(t) （4-6） d 計(jì)算筒體厚度δ 取計(jì)算應(yīng)力σ=0.95[σ],筒體材料為A3，鋼板厚度在20～40mm的強(qiáng)度極限σ=402～421Mpa, [σ]=0.0717σ， σ= 0.95[σ] （4-7） =0.95×0.0717×(402～421) =2.74～2.87×10(N/cm) 取其平均值：σ=2.8×10N/cm, 筒體截面模數(shù)： W=π Dδ/4　　　　　　　　　　 （4-8） =π×260δ/4 =1.69×10πδ 筒體最大彎矩： M= LG/8 （4-9） = 1460×2.09×10/8 = 3.65×10(Ncm) 計(jì)算應(yīng)力： σ = M/WC （4-10） = 3.65×10/1.69×10πδ×0.9 =7639/δ=2.8×10 δ= 7639/2.8×10=2.73(cm) 故筒體厚度δ應(yīng)在28～30范圍內(nèi)選定。 D 筒體彎矩與當(dāng)量彎矩 M= G (L+ 2×L) （4-11） = 2.09×10(1460+2×50)/8 =4.08×10(Ncm) x= x+a/2 =336+52/2=362(cm) M= G[x-( x- L)/( L-2L)]/2 （4-12） =2.09×10[362-(362-45)/(1460–2×45)]/2 =3.02×10(Ncm) M= 955N10/n （4-13） = 955×1000×10/17.5 = 5.46 ×10(Ncm) M= 955N10×(x/ L)/n = 955×1000×10×(362/1460)/17.5 = 1.35×10(Ncm) M= （4-14） = = 4.9×10(Ncm) M= （4-15） = = 3.1 ×10(Ncm) E 筒體截面系數(shù)W 筒體中部： W= πDδ/4 （4-16） =π(260) ×3/4 =1.59 ×10(cm) 人孔部位： W=πDδ(π-2b/D)/4+δ(D+2δ)(B-b)/2 =3π260 (π-2×31/260)/4+3 (260+2×3)(76.5-30.9)/2 =1.65 ×10( cm) F 筒體應(yīng)力 a 彎曲應(yīng)力: σ=M/WC≤[σ] （4-17） 筒體中部: σ= M/W C = 4.08×10/1.69×10πδ×0.9 = 2.8×10(N/ cm) 故計(jì)算應(yīng)力σ=2.8×10=0.95[σ]=0.95×2.95×10，筒體厚度δ=3cm比較適中。 人孔部位: σ= M/ W C =3.02×10/1.69×10πδ×0.9 = 2.03×10(N/ cm) 故σ<σ，安全。 b 剪切應(yīng)力τ= Q/FC≤[τ], Q= G/2 = 2.09×10/2 = 1.05×10N F = πDδ = π×260×3 = 2449 cm τ= Q/πDδC=1.05×10/(2449×0.9)=470(N/ cm) [τ]=0.5×2.95×10=1.475×10>τ=470(N/ cm) 因?yàn)棣?[τ]=470/1475=32%,故一般可不驗(yàn)算。 G 筒體變形位移量的計(jì)算 E=2×10 N/ cm I=πDδ/8=π2603/8=2.07×10(cm) L=L+2×L=1460-2×45=1370(cm) 驗(yàn)算最大撓度 f=G L[8-4(L/ L)+(L/ L)]/384E I = 2.09×10×1460 [8-4( 1370/1460)+(1370/1460)]/384×2×10×2.07×10 =0.105 (mm) 4.3 襯板 4.3.1 襯板的作用 a 保護(hù)筒體，使筒體免受研磨體和物料的直接沖擊和研磨 b將磨機(jī)的能量傳遞給研磨體,并利用襯板不同的幾何形狀的表面對(duì)研磨體的牽引力不同使研磨體獲得不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以適應(yīng)粉料粉磨工藝過(guò)程要求 c對(duì)某些具有一定幾何形狀的自動(dòng)分級(jí)襯板還可以使研磨體按球徑大小沿磨體由進(jìn)料端向出料端自動(dòng)按大小順序排列，使各種不同的研磨體均能發(fā)揮其特有功能 4.3.2 襯板材料的選擇 因?yàn)槟C(jī)主要是以沖擊和研磨體粉磨物料的，故對(duì)襯板材料必須要求具有一定的強(qiáng)度，抗沖擊韌性，和良好的耐磨性 a 對(duì)于粗磨倉(cāng)即一倉(cāng)，沖擊破碎是該倉(cāng)的主要工作形式，要求材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和抗沖擊韌性，常用ZGMn13耐磨白口鑄鐵，中錳稀土球墨鑄鐵 性質(zhì)比較：高猛鑄鋼ZGMn13需經(jīng)1000-1100 ℃水淬及回火處理，HB≤220， 得到不含奧氏體的金相組織，具有很高的沖擊韌性，襯板使用后，在磨內(nèi)鋼球沖擊和延壓一段時(shí)間后，其表面在局部應(yīng)用作用下，將發(fā)生塑性變形，引起奧氏體組織逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕葮O高的馬氏體組織使之具有特高的耐磨性，此乃高錳鑄鐵的冷卻硬化性，對(duì)于磨機(jī)內(nèi)的高錳鑄鐵襯板，其冷作硬化后的硬度一般可達(dá)HB450-550，且硬度隨鋼球的沖擊力的增大而提高，使壽命可達(dá)半年至一年。 白口鑄鐵：不需熱處理，其壽命比錳鋼襯板高0.4-0.5倍，但對(duì)大直徑磨機(jī)，其沖擊力大，該材料的韌性及強(qiáng)度不能適應(yīng) 中錳球墨鑄鐵：HB 500耐磨性比高錳鋼好，成本低，但沖擊韌性較差 本設(shè)計(jì)采用ZGMn13（含Mn12-14%，含碳0.9-1.3%） b 對(duì)于細(xì)磨機(jī)，即第二倉(cāng)，研磨是該倉(cāng)的主要工作形式，故要求材料應(yīng)具有足夠的硬度，常用材料：ZGMn13耐磨白口鑄鐵，冷硬鑄鐵，中錳稀土球墨鑄鐵，橡膠鑄口；性能比較：冷硬鑄鐵、硬度HRC47-50，成本低廉，而壽命高，可使用沖擊韌性目前正改善；中錳稀土球墨鑄鐵HB>500, 耐磨性比高錳鋼好，成本也很低，但沖擊韌性較低，故本設(shè)計(jì)用ZGMn13。 4.3.3襯板的表面形狀及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 襯板的形式:平襯板、壓條襯板、波形襯板、階梯襯板、圓角方形襯板 a 選形 目前廣泛采用階梯襯板，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)同一層研磨體的提升高度均勻一致，還可以減少內(nèi)層球的滑動(dòng)和磨損，且表面磨損均勻等顯著的優(yōu)點(diǎn)，適用于粗磨倉(cāng)。 本設(shè)計(jì)粗磨倉(cāng)用了四排階梯襯板，主要是作起導(dǎo)向用。 研磨體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律： ①　研磨體脫離角呈周期變化，磨機(jī)每轉(zhuǎn)一周，往返變化四次， ②　研磨體脫離角在圓角段隨磨機(jī)轉(zhuǎn)角的改變而從大到小成曲線(xiàn)變化 ③　對(duì)同一直徑的磨機(jī)，當(dāng)磨機(jī)轉(zhuǎn)速不同時(shí)，研磨體脫離角和磨機(jī)轉(zhuǎn)交相對(duì)應(yīng)的位置，其變化規(guī)律不變 ④ 研磨體脫離角隨磨機(jī)轉(zhuǎn)速不同的增加而減小，但是脫離角的變化范圍不變 b 設(shè)計(jì)襯板的原則 ① 襯板形狀能促進(jìn)物料的粉磨作用，且能均勻磨損 ② 制造簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜 ③ 拆卸方便，易于更換 ④ 襯板的穩(wěn)定性好，長(zhǎng)期工作不致變形 ⑤ 連接襯板螺釘孔數(shù)目應(yīng)該最少，以免削弱簡(jiǎn)單的強(qiáng)度，同一磨機(jī)內(nèi)的襯板類(lèi)型要盡量減少，以減少零件、便于管理、節(jié)約資金 1 襯板重量不易過(guò)大（≤35-60kg）以減輕更換時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，尺寸要盡可能順利地通過(guò)人孔，一般設(shè)計(jì)時(shí)，可大致取為： 厚度：40-50mm左右，最小不小于20mm 長(zhǎng)度：350-500mm一般尺寸取50mm整數(shù)倍 寬度：300-400mm左右或等于100Π mm c 計(jì)算法設(shè)計(jì)階梯襯板 在磨機(jī)正常工作中，由于研磨體之間有內(nèi)摩擦存在，研磨體力求形成一個(gè)整體與磨機(jī)同轉(zhuǎn),外層研磨體與襯板之間的摩擦力大小,取決于摩擦系數(shù)及貼隨筒體同轉(zhuǎn)的研磨體。 d 襯板的排列與固定 ①襯板的排列 常用排列型式為折線(xiàn)環(huán)向縫排列法，按一般的經(jīng)驗(yàn)錯(cuò)開(kāi)的距離b≥ 20-40mm以補(bǔ)償鑄造誤差，沖擊和變形及熱脹冷縮，余量一般a取≥10-15mm,對(duì)白口鑄鐵襯板間隙至少要留5-8mm ② 襯板的固定一般有兩種方式： 螺栓連接，其優(yōu)點(diǎn)是抗沖擊，耐振動(dòng)，聯(lián)結(jié)可靠，其缺點(diǎn)是需要在筒體上鉆孔，耗費(fèi)人力、財(cái)力、物力，削弱了筒體的強(qiáng)度，且可能漏料，故設(shè)計(jì)時(shí)在保證強(qiáng)度的前提下，盡量減少螺栓個(gè)數(shù)，一塊襯板最好有兩個(gè)螺栓固定，這樣當(dāng)一個(gè)折斷時(shí)，襯板也不致掉落，不過(guò)因襯板每半年或一年就換一次，因此，用一個(gè)螺栓也就可以。本設(shè)計(jì)采用與襯板接觸的螺栓頭及相應(yīng)的襯板凹坑形狀要保證以下條件，緊固螺栓時(shí)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，襯板孔的應(yīng)力集中系數(shù)最小，加工制造方便，螺栓頭必須埋入襯板中，不得突出。目前常用的螺栓頭形狀有角錐形，圓錐形，橢圓錐形三種，本設(shè)計(jì)采用橢圓錐形，圓錐角度取60度；螺栓規(guī)格是根據(jù)襯板的熱應(yīng)力及變形應(yīng)力來(lái)確定的，通常有d≥M30左右，為提高螺栓的壽命，采取下列措施，選用較大塑性的低碳鋼（如Q235-A）制造，螺紋選用細(xì)牙型，為的是增加強(qiáng)度，并利用防松螺桿上預(yù)留長(zhǎng)度 l，以減少應(yīng)力集中，l=11mm，一般取l≥0.7d。為了防松螺栓固定時(shí)要防松墊圈或雙螺母，此外，螺栓要用浸過(guò)鉛油的麻絲纏繞在螺栓上用錐形墊圈、彈簧墊圈及螺母壓緊密封。 4.4 隔倉(cāng)板 4.4.1隔倉(cāng)板的作用： a分隔研磨體，以防止不同級(jí)配的研磨體，由一倉(cāng)跑到另一倉(cāng)，適應(yīng)粉磨工藝要求， b阻止大塊物料竄向卸料端，控制物料在粉磨過(guò)程中的流速 c利用篦孔尺寸和排列方式，以協(xié)調(diào)物料在磨內(nèi)的顆粒分布和出料細(xì)度 4.4.2 隔倉(cāng)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按隔倉(cāng)板的結(jié)構(gòu)可分為雙層隔倉(cāng)板和單層隔倉(cāng)板，單層隔倉(cāng)板是由帶孔眼的篩板拼合而成，雙層隔倉(cāng)板由一層篩板、一層盲板及二者之間的揚(yáng)料板組成，它有使物料強(qiáng)制通過(guò)的能力，而不受相鄰的兩倉(cāng)物料面高度的影響，甚至在前倉(cāng)料面低于后倉(cāng)料面的情況下，物料仍能順利通過(guò)，但雙層隔倉(cāng)板占磨機(jī)的有效容積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通風(fēng)條件差，在雙層隔倉(cāng)板的兩側(cè)（前面和后面）存料都很少，故此區(qū)域粉磨效率降低，同時(shí)也加劇了隔倉(cāng)板的磨損。 單層隔倉(cāng)板由扇形篦板組成，用中心圓板把這些扇形板連成一個(gè)整體，隔倉(cāng)板的外圈篦板用螺栓固定在磨機(jī)筒體上，中心圓板和環(huán)形固定圈用螺栓與內(nèi)圈篦板固定在一起，單層隔倉(cāng)板使用于溢流式過(guò)料，前倉(cāng)料位高于后倉(cāng)料面以下的細(xì)料通過(guò)時(shí)阻力較大，但占磨腔有效容積最少，且通風(fēng)阻力小，本設(shè)計(jì)采用雙層隔倉(cāng)板。 A 篩板（篦板） 為了安裝及維修的方便，篩板是由若干塊拼合而成，其形狀有弓形和扇形兩種，外形尺寸取決于磨門(mén)的尺寸，篩孔的排列和分布方式很多，可歸納為兩類(lèi)：同心圓排列和放射形排列，前者物料通過(guò)的阻力小，流通量大，且不易堵塞，但通過(guò)的物料容易返回，磨損較大，幅射狀隔倉(cāng)板物料的通過(guò)阻力較大，物料不易返回，由于篩板呈幅射狀，對(duì)研磨體的提升作用較強(qiáng)，易使大球集聚，在此，形成倉(cāng)內(nèi)鋼球的反向分級(jí)，影響粉磨效率，一般在出料端不宜采用幅射狀篩孔。 B 中心體 所謂中心體，對(duì)于雙層隔倉(cāng)板是“導(dǎo)料錐”，對(duì)于單層隔倉(cāng)板則是“篩板法蘭”，它一則起聯(lián)接作用，一則是氣流的通路，磨門(mén)通風(fēng)對(duì)磨機(jī)的正常操作甚為重要，故應(yīng)盡量加大隔倉(cāng)板總的通風(fēng)面積，以減少阻力，為此，中心體的外徑應(yīng)盡量加大，以被研磨體經(jīng)常沖擊、磨削為限，當(dāng)磨機(jī)停止時(shí)，研磨體和物料不應(yīng)超過(guò)中心體外徑。 C 隔倉(cāng)板設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題 a隔倉(cāng)板底座寬度必須根據(jù)筒體內(nèi)襯板安裝情況而定，一般為襯板長(zhǎng)的一半，且聯(lián)接螺栓直徑應(yīng)與筒體襯板的固定螺栓圈相同，其縱向和橫向的孔距也應(yīng)和筒體的襯板一致 b篩板與篩板之間縫隙寬度不能超過(guò)該道篩板的孔的寬度 c設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意磨頭襯板和盲板、隔倉(cāng)板篩板與出料篦板應(yīng)力求通用互換 ①揚(yáng)料板裝在卸料篦板和端蓋之間，在卸料空間的中心部分，固定著錐形卸料體上，再由錐形卸料體向尾部推進(jìn)，最后靠中空軸內(nèi)的卸料螺旋筒，將物料推出卸料出口，再入卸料漏斗中，完成卸料，揚(yáng)料板的材料是焊接件:Q235-A ②揚(yáng)料篦板的作用：一是篩板物料作用；二是控制物料在磨內(nèi)的流速。揚(yáng)料篦板材料的選擇主要是磨損嚴(yán)重，要求堅(jiān)固耐磨，所以根據(jù)材料的性能，采用ZGMn13。 5 提高磨機(jī)產(chǎn)量的途徑 影響磨機(jī)產(chǎn)量的途徑很多，諸如像磨機(jī)結(jié)構(gòu)，襯板形式，倉(cāng)的長(zhǎng)度，研磨體的裝載量，物理性質(zhì)等都會(huì)影響磨機(jī)的產(chǎn)量。在生產(chǎn)中，只要認(rèn)真分析找出影響因素，并采取相應(yīng)措施就能提高磨機(jī)產(chǎn)量，除此之外，還可根據(jù)生產(chǎn)情況采取以下措施來(lái)提高磨機(jī)粉磨效率，從而提高磨機(jī)產(chǎn)量。 5.1 采用助磨劑 水泥助磨劑是水泥粉磨過(guò)程中添加的一種提高粉磨效率的外加劑，它能消除研磨體和襯板表面細(xì)粉物料的粘附和顆粒聚結(jié)成塊的現(xiàn)象，強(qiáng)化研磨作用，減少過(guò)粉磨現(xiàn)象，從而可以提高粉磨效率，尤其是粉磨細(xì)度很細(xì)的高標(biāo)號(hào)水泥，助磨劑的效果更為顯著。助磨劑的種類(lèi)繁多，其中有機(jī)表面活性物質(zhì)占大多數(shù)，如乙醇、丁醇、丁醇油、雜醇油、乙二醇、三乙醇胺等，助磨效果較好，來(lái)源較為廣泛。 5.2 磨內(nèi)噴水 向水泥磨的粉磨倉(cāng)內(nèi)噴入少量的霧狀水，能夠降低磨內(nèi)的溫度，限制細(xì)顆粒的靜電作用，減少研磨體的包層和襯板的粘附現(xiàn)象，是加強(qiáng)粉磨的有效方法，尤其是粉磨純熟料水泥時(shí)，磨內(nèi)噴水的效果更加顯著。 實(shí)踐證明，當(dāng)粉磨純熟料水泥時(shí)，入磨熟料溫度超過(guò)80℃時(shí)，向磨內(nèi)噴入1-1.5%的霧狀水，可降低出磨，物料溫度15-20℃，磨機(jī)小時(shí)產(chǎn)量可提高8%以上。 5.3磨尾噴漿 濕法生料磨磨尾噴漿就是把粘土漿由原來(lái)的磨頭喂入改為尾倉(cāng)，采用這種方法后，能提高磨機(jī)產(chǎn)量，降低電耗和研磨體消耗。磨機(jī)噴漿增加的主要原因是：首先，減少了磨頭喂水量后，磨內(nèi)的物料流速減慢，增加了物料在磨內(nèi)的停留時(shí)間，而且消除了粘性大的料漿粘附在研磨體和襯板上的現(xiàn)象，因而使前倉(cāng)研磨體加強(qiáng)了對(duì)物料的粉磨作用；其次，粘土不進(jìn)入磨倉(cāng)可增加石灰石的處理量，因而使前倉(cāng)的粉磨能力得到提高。 5.4 分別粉磨 生產(chǎn)水泥的原料和半成品都是按一定的比例混合粉磨而成水泥的，由于這些原料和半成品的易磨性都不相同，若在同一磨內(nèi)粉磨，則細(xì)度的變化也不一致，易磨性好的物料磨得細(xì)些，而它們又必須同時(shí)出磨，因而粉磨效率低，分別粉磨就是將這些物料分別粉磨，然后混合均勻。 分別粉磨具有如下的優(yōu)點(diǎn)： a 便于根據(jù)不同性質(zhì)的物料，選擇不同的粉磨條件 b 消除了由于各種物料的易磨性的不同而引起的相互影響 c 各種物料可以根據(jù)要求磨出不同的細(xì)度,可提高產(chǎn)量10%左右。 5.5 控制并縮小入磨物料的粒度 生料磨的入磨石灰石粒度一般都應(yīng)控制在25mm以下，設(shè)有三級(jí)破碎設(shè)備的工廠(chǎng)應(yīng)控制在15mm以下。 5.6 合理選擇磨機(jī)襯板 選擇合適的襯板形式，其目的是調(diào)整磨內(nèi)鋼球的運(yùn)動(dòng)形式，使鋼球產(chǎn)生的沖擊力和研磨體得到合理分配和調(diào)整，并避免磨內(nèi)鋼球大小分布的逆分離，盡可能使鋼球沿磨內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)方向按大小次序進(jìn)行分級(jí)，改變襯板的表面形狀，還能改變磨內(nèi)每一段鋼球運(yùn)動(dòng)的拋物線(xiàn)軌跡，使脫離點(diǎn)位置多變，形成交叉配合的鋼球拋物狀態(tài)，本設(shè)計(jì)采用了階梯襯板，利于提高磨機(jī)效率和降低電耗。 5.7 開(kāi)路粉磨改為閉路粉磨 a 增設(shè)選粉機(jī)，它分一級(jí)閉路系統(tǒng)和二級(jí)閉路系統(tǒng)，一級(jí)閉路系統(tǒng)用于長(zhǎng)管磨和中長(zhǎng)磨，二級(jí)閉路系統(tǒng)用于短磨，干法磨加設(shè)選粉機(jī)后，生料磨可提高產(chǎn)量30-50%，水泥磨可提高15%左右。 b使用弧形篩 使用弧形篩能提高粉磨效率，較大幅度地提高磨機(jī)產(chǎn)量，降低產(chǎn)品單位電耗。 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是參照徐州力大集團(tuán)以及中天仕名的生產(chǎn)情況，得到張曉榮老師及其他同學(xué)的大力支持，在此一并致謝。 另外，各廠(chǎng)應(yīng)根據(jù)本廠(chǎng)原有的條件，靈活地取其工藝精髓，因地制宜地改造管磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遵循以下幾個(gè)總體設(shè)計(jì)的基本原則和要求: a 生產(chǎn)使用方面 機(jī)器的生產(chǎn)效率高，動(dòng)力消耗少，經(jīng)久耐用運(yùn)轉(zhuǎn)安全，操作事業(yè)簡(jiǎn)便靈敏，外行尺寸小而美觀(guān)、成本低; b 制造加工方面 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于加工，機(jī)加工量盡量減少，且加工工藝性能良好，材料成本低易購(gòu)，盡量少用有色金屬和稀有金屬; c 安裝運(yùn)輸方面 總之，每項(xiàng)技術(shù)都有此缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，所以在使用過(guò)程中應(yīng)揚(yáng)長(zhǎng)避短，因地制宜地使用，發(fā)揮它的最佳效果，達(dá)到最好的市場(chǎng)效益才是根本。 參考文獻(xiàn) 1 江旭昌．管磨機(jī)．中國(guó)建材工業(yè)出版社，1992.12 2 金容容．水泥廠(chǎng)工藝設(shè)計(jì)概論．武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1995.8 3　倪文龍．機(jī)械立窯．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1995.8 4　姜煜林．水泥熱工機(jī)械設(shè)備．武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1996.12 5　許林發(fā)．建筑材料機(jī)械設(shè)計(jì)(一)．武漢工業(yè)大學(xué)出版