1、河北理工大学材料学院水泥机械设备水泥机械设备第二章：粉磨设备第二章：粉磨设备-球磨机球磨机第二章：粉磨设备第二章：粉磨设备-球磨机球磨机第一节：概述球磨机的优点球磨机的优点l1）对物料的适应性强，能适应各种性质物料的粉磨，如硬的，软的、脆的、韧性的物料等；且生产能力大；l2）粉碎比大，可达300以上，能将入磨粒径为2540mm的物料粉磨到1.50.07mm以下，产品细度比较稳定，且容易调节；l3）可在多种条件下操作，既可干法作业也可湿法作业，既可间歇操作也可连续操作，还可以实现粉磨兼烘干；l4）结构简单、坚固，操作可靠，维护方便；l5）有很好的密封性，可以负压操作，防止灰尘的飞扬。球磨机的主要
2、缺点球磨机的主要缺点 l1）工作效率低，耗电大。电能利用率低，其能源有效利用率只有27%左右；l2）机体笨重，大型磨机可达几百吨，初次投资巨大；l3）由于筒体转速很低，如用普通电动机驱动，则需配置昂贵的减速装置；l4）粉磨介质和衬板消耗量很大；l5）操作时噪音大。球磨机的工作原理l球磨机是水平放置在两个大型轴承上的低速回转的筒体，它工作时依靠电动机经减速装置驱动筒体以一定的工作转速旋转。筒体内装有各种型式的衬板，用以保护筒体并将磨内粉磨介质提升到一定的高度；由于介质本身质量的作用，产生抛落或泻落，冲击筒体底部的物料，同时在磨机筒体回转过程中，粉磨介质还有滑动和滚动，使介于其间物料受到磨剥作用，
3、这样不断地冲击和磨剥而将物料粉磨成细粉。磨内物料在承受粉磨介质冲击与研磨的同时，又由于筒体相邻两个横断面上的料面高差所形成的粉体动压力，物料缓慢地向磨机卸料端移动，直至卸出磨外，完成粉磨作业。l球磨机的规格一般用不带磨机衬板的筒体内径和筒体长度（DL）来表示。有时间歇式球磨机以装填物料的吨数来表示。球磨机的分类球磨机的种类很多，分类也极不统一，主要的分类方法有：（1）按筒体的长度与直径之比分：l1）短磨机：长径比在2以下时为短磨机。一般为单仓，用于粗磨或一级磨，或将23台球磨机串联使用。l2）中长磨机：长径比在3左右时为中长磨机。l3）长磨机；长径比在4以上时为长磨机或称管磨机。中长磨和长磨，
4、其内部一般分成24个仓。l磨机的筒身越短，物料在磨内停留时间越短，有些粗大颗粒还未经粉碎就从卸料端排出，产品粒度的均匀性差。短磨机一般配有分级设备，组成圈流粉磨系统。球磨机的分类（2）按筒内仓室数目分：l1）单仓球磨机：在单仓磨机内，粉磨介质在筒体内分布与物料粉磨过程不相适应。l2）多仓球磨机：多仓球磨机是将单仓管磨机用隔仓板分隔成几个仓室，从喂料端开始，各个仓装入的粉磨介质的尺寸依次缩小，以适应磨内物料粒度的变化，这样，头仓以冲击为主粉碎物料，最后一仓以磨剥方式为主进一步将物料磨细。球磨机的分类l（3）按磨内的粉磨介质形状分：l1）球磨机：磨内装入的粉磨介质主要是钢球或钢段。这种磨机使用最普
5、遍。使用钢段，增加粉磨介质与物料接触面积，以增强粉磨介质对物料的磨剥作用。l2）棒球磨机：这种磨机通常具有24个仓。在第一仓内装入圆柱形钢棒作为粉磨介质，以后各仓则装入钢球或钢段，也称棒球磨机。l棒球磨的长径比L/D5为宜，棒仓长度与磨机有效直径之比应在1.21.5之间，棒长较棒仓长度应短100mm左右为宜，以利于钢棒平行排列，防止交叉和乱棒。l3）砾石磨：磨内装入的粉磨介质为砾石、卵石、瓷球等。用花岗岩、瓷料等作衬板，用于生产白色或彩色水泥以及陶瓷工业。球磨机的分类l（4）按卸料方式分；l1）尾卸式磨机：物料由磨机的一端喂入，由另一端卸出，称为尾卸式磨机。l2）中卸式磨机：物料由磨机的两端喂
6、入，由磨体中部卸出，称为中卸式磨机。相当于两台球磨机串联使用，这种磨机设备紧凑，流程简化。球磨机的分类（5）按传动方式分：l1）中心传动式磨机：这种磨机的传动装置是电动机经过减速器驱动传动轴，传动轴的轴心与磨机筒体的中心线一致。l2）边缘传动式磨机：这种磨机的传动装置是电动机经过减速器驱动与磨机筒体中心线平行的传动轴，再通过这根轴上的齿轮带动固装在磨机筒体端盖上的大齿环，使磨机筒体回转。球磨机的分类l（6）按操作方式分：l1）间歇操作式磨机：间歇式球磨机构造简单，装料卸料是不能同时进行。粉磨效率和生产能力都较低，在陶瓷工业普遍用来粉磨坯料和釉料。l2）连续操作式磨机：装料、卸料连续进行，生产能
7、力大。球磨机的分类l（7）按生产方式分：l1）干法磨机：干法粉磨喂入物料的水分不能高，否则物料发生粘结，排料不畅，干法粉磨的产品为粉料。l2）湿法磨机：湿法粉磨物料与水混合一起粉磨，粉磨产品为料浆。湿磨时物料容易流动，水能及时将细粒冲走，防止过粉碎现象。另外，水和溶解在水中的表面活性物质，渗入物料显微裂缝，有助于物料的细磨。因此，湿磨较干磨生产能力高，单位电耗低，但介质磨耗较高。第二节第二节 球磨机的构造球磨机的构造l球磨机的类型和规格较多，但是它们的结构基本相同，主要由筒体，衬板，隔仓板、轴承、进卸料装置和传动装置等组成。3m11m的球磨机（中心传动）一、筒体l筒体工作时，除受静载荷作用外，
8、还受到研磨体的冲击作用。筒体是薄壁圆筒，承受交变重载荷，并长期低速连续运转。筒体l筒体属于不更换的零件，要保证工作中安全可靠，并能长期连续使用，所以要求制造筒体的金属材料的强度要高，塑性要好，且应具有一定的抗冲击性能。筒体是由钢板卷制焊接而成的，要求可焊性要好。l16Mn 是当前制造简体的较优先采用的材料。筒体筒体l筒体上的每一个仓都应开设一个磨门（又称人孔门）。各仓磨门的位置应在筒体两边的直线上交错排列，平衡磨门重量产生的惯性离心力。为保证筒体强度，磨门的形状一般是圆形、椭圆形或圆角方形，避免应力集中产生裂纹，引起筒体的破坏。人孔盖（磨门）类型人孔盖（磨门）类型l外盖式：磨门衬板和筒体衬板完
9、全一样。l内提式：多用于椭圆形人孔上。磨门的结构形式（a）外盖式；（b）内提式二、衬板l衬板的作用：衬板是用来保护筒体，使筒体免受粉磨介质和物料的直接冲击和摩擦，同时也可利用不同形式的衬板来调整各仓粉磨介质的运动状态。l物料在进入磨机时颗粒较大，这要求有较大的粉磨介质以冲击作用为主，以后物料粒度逐渐递减，要粉磨到要求的产品细度，粉磨介质尺寸应相应减小，研磨作用增加。但由于磨机转速是恒定的，这就要利用不同表面形状的衬板，使之与粉磨介质产生不同的摩擦系数，来改变粉磨介质的运动状态，以满足物料粉磨过程的要求。衬板衬板l球磨机的衬板大多数采用金属材料制造，粗磨仓的衬板应具有良好的抗冲击性。多数采用高锰
10、钢制造，亦有采用镍硬质合金钢，高铬硬质合金钢或铬，锰，硅合金钢制造，它们的强度和耐磨性更好。细磨仓的衬板应具有良好的耐磨性，可采用耐磨白口铁、冷硬铸铁，中锰稀土球墨铸铁等材料制造。l衬板也可用非金属材料制造，如橡胶衬、石衬等，但应用较少。衬板的主要类型衬板的主要类型衬板的主要类型衬板的主要类型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-沟槽衬板，i-端盖衬板abcdefghi衬板的主要类型衬板的主要类型l1）平衬板l图6-1a为平衬板。平衬板不论是弯曲光滑的表面，还是在表面上铸有一些花纹，它对粉磨介质的作用基本上都是依靠衬板与粉磨介质
11、之间的静摩擦力。容易出现滑动现象，降低粉磨介质的上升速度和提升高度，但也正因为有滑动现象，才增加了粉磨介质的研磨作用。因此，平衬板用于细磨仓较为适宜。衬板的主要类型衬板的主要类型l2）压条衬板l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。l压条衬板对粉磨介质的作用不仅包括平衬板部分和粉磨介质的摩擦力，还有压条侧面对粉磨介质的直接推力，因而，使粉磨介质升得较高，具有较大的冲击能量。所以压条衬板适合于作为头仓的衬板，尤其是对物料粒度大、硬度高的情况更是合适。因压条衬板是组合件，可根据不同的磨损状况及使用寿命进行更换。压条衬板最大的缺点是提升能量的不均匀，压条前侧面附近的粉磨介质被
12、带得很高，但在远离压条的地方又相似于平衬板那样出现了局部滑动。当磨机转速过高时，被压条前侧带得过高的粉磨介质抛落到对面衬板上面，冲击不着物料，反而加速了衬板与粉磨介质的磨损。所以，对于转速较高的磨机不适于安装压条衬板。衬板的主要类型衬板的主要类型l3）凸棱衬板l图6-1c为凸棱衬板。它是在平衬板上铸成断面为半圆的或梯形的凸棱。凸棱的作用与压条相同。由于是一体的，所以当凸棱磨损后需更换时，平衬板部分也随之报废。凸棱衬板的优点是衬板的刚性大，不易变形。衬板的主要类型衬板的主要类型l4）波形衬板l图6-1d为波形衬板。使凸棱衬板的凸棱平缓化就形成了波形衬板。对于一个波节，上升部分对提升粉磨介质是很有
13、效的，而下降部分却有些不利的作用。这种衬板的带球能力较凸棱衬板显著减少。使粉磨介质产生一些滑动，避免将某些粉磨介质抛起过高，防止产生过大的冲击力而损伤衬板。衬板的主要类型衬板的主要类型l5）阶梯衬板l阶梯衬板由于表面有一个倾角，加大了其对粉磨介质的带动能力。阶梯衬板工作表面做成阿基米德对数螺线，能够均匀地增加提升介质。沿衬板表面均形成相同的倾角，对同一球层被提升的高度均匀一致，衬板表面磨损均匀，磨损后不致显著地改变其表面形状。各层介质会按倾角排列，这不仅减少了衬板与最外层介质之间的滑动和磨损，而且还防止了不同层次的介质之间的滑动和磨损。阶梯衬板常用于磨机的粗磨仓。安装阶梯衬板这种衬板时，应使薄
14、端处于磨机转向的前方。衬板的主要类型衬板的主要类型l6）半球形衬板l图6-1f为半球形衬板。应用半球形衬板可以完全避免在衬板上产生环向磨损沟槽，能大大降低粉磨介质及衬板的磨损，介质和衬板的使用寿命延长，磨机产量提高。半球体的直径一般为该仓最大球径的左右，半球的中心距不大于该仓平均球径的两倍，半球成三角形排列，以利阻止钢球沿筒体滑动。衬板的主要类型衬板的主要类型l7）小波纹衬板l图6-1g为小波纹衬板。这是一种适合细磨仓装设的无螺栓衬板，其波峰和节距都较小。l8）槽沟衬板l图6-1（h）为槽沟衬板。在粉磨介质与磨机衬板之间的滑动摩擦是使衬板磨损并产生环向槽沟的主要原因，但使得粉磨介质在槽沟衬板上
15、进行特定运动，就会有利于磨体的粉磨过程，减少衬板的磨损。粉磨介质由槽沟衬板规定的特定运动，使得衬板或者螺栓不会发生断裂现象，避免粉磨介质对磨机衬板暴露面的无效撞击。l9）端盖衬板l图6-1h为端盖衬板。其表面都是平的，用螺栓固定在磨机的端盖上，以保护端盖不受粉磨介质和物料的磨损。衬板的规格衬板的规格l确定衬板的规格时应该考虑到装卸和进出磨门时方便。通常衬板的宽度约为314mm，整块衬板长为500mm，半块衬板长为250mm，平均厚度为50mm左右。l衬板排列时环向缝不能贯通，要互相交错，以防止粉磨介质残骸及物料对筒体内壁的冲刷作用l考虑到衬板的整形误差，衬板四周都预留510mm间隙。衬板铺设示
16、意图衬板铺设示意图衬板的固定衬板的固定l衬板的固定有用螺栓连接和镶砌两种方式。l螺栓连接应加双螺母或防松垫圈，以防磨机在运转中因研磨体冲击使螺栓松动。在筒体与垫圈之间配有带锥形面的垫圈，锥形面内填塞麻丝，以防物料或料浆从螺栓孔流出。l所用螺栓有圆头，方头或椭圆头多种。l螺栓连接固定的优点是：抗冲击、耐振动，比较可靠。其缺点是：需要在筒体上钻孔，削弱了筒体强度，且可能导致漏料。l大型磨机和中小型磨机的一、二仓的衬板一般都用螺栓固定，l 镶砌法 镶砌时衬板与筒体之间加一层l：2的水泥砂浆或石棉水泥，在衬板的环向缝隙中用铁板楔紧，再灌以1：2的水泥砂浆。将衬板相互交错地镶砌在筒体内，彼此挤紧时就形成
17、“拱”的结构，再加上水泥砂浆的凝结硬化，在衬板的环向方向用铁板楔紧，一般是十分牢固的。l一般用于细粉仓的衬板固定。无螺栓衬板的固定方法1-楔形销钉；2-特殊楔形销钉；3-衬板；4-磨机筒体；5-衬垫 三、隔仓板隔仓板的作用l1）分隔研磨体（分仓）l使磨内不同直径的钢球分开，以适应物料粉磨过程中粗粒级用大球、细粒级用小球的合理原则。同时卡住粗颗粒，防止它从头仓窜向后仓。一旦过粗颗粒跑到后仓，则因后仓没有大球，无法粉碎而将造成跑粗。l2）筛析物料 l隔仓板利用篦孔尺寸或排列方式，对物料有筛析作用，可把较大颗粒的物料阻留于粗磨仓内，使其继续受到冲击粉碎。防止大颗粒物料进入冲击力较弱的区域。l3）控制
18、物料流速。l使各仓料位相互适应、球料比适当，以满足不同的粉磨过程和操作制度的变动。隔仓板的排料结构和篦孔宽度、篦孔形状的联合作用，保证不阻塞和合理的流速，使物料在磨内有合适的停留时间。l4）有利磨内通风。l作为烘干兼粉磨磨，需要通入大量热风以烘干物料。作为水泥磨则需通过通风来散去热量以冷却水泥。通风的另一个目的是及时快速的移出粉磨细粒减少过粉磨。隔仓板能起到调节通风的作用。如果隔仓板有效断面太小，压力降上升，能耗将会增加。隔仓板的分类隔仓板的分类l隔仓板可分为单层隔仓板和双层隔仓板。1）单层隔仓板l单层隔仓板有弓形隔仓板和扇形隔仓板两种。弓形隔仓板由弓形篦板组成，每块弓形板都用螺栓固装在筒体上
19、，在中心的两侧用盖板以螺栓加固。弓形篦板用在小型磨机上。单层隔仓板单层隔仓板a-弓形隔仓板，b-扇形隔仓板（a）（b）l扇形隔仓板是由扇形篦板组成的，用中心圆板把这些扇形板连成一个整体。隔仓板的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齿口里。中心圆板和环形固定圈用螺栓与内圈篦板固定在一起。l扇形单层隔仓板的牢固程度较弓形的差些，但安装较方便。l单层隔仓板结构简单，在磨内所占容积少，但料流速度慢，物料前进时受下一仓料面高度的影响。双层隔仓板双层隔仓板l双层隔仓板有过渡仓式和提升式。l过渡仓式双层隔仓板，由一组盲板和一组篦板组成。隔仓板靠头仓的一面（进料方向）是盲板，当头仓内物
20、料高于环形固定圈时，物料就流进双层隔仓板中间，然后再经过篦板进入后仓。通不过去的大块料和碎粉磨介质被阻留在双层板中间，定时停磨清除。仓板座用螺栓固定在磨机筒上，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牢，在篦板上装有中心圆板。过渡仓式双层隔仓板过渡仓式双层隔仓板AAl提升式双层隔仓板，盲板和扬料板用螺栓固定在隔仓板架上，隔仓板座固定在磨机筒体内壁上，篦板及盲板装在隔仓板座上，导料锥装在双层板中间，其上装有中心圆板。物料通过篦板进入双层隔仓板中间，由扬料板将物料提升倒入导料锥上，随着磨机回转进入下一仓。提升式双层隔仓板提升式双层隔仓板l提升式双层隔
21、仓板，因在隔仓板间装有扬料板，具有强迫物料流通的功能，通过的物料量不受相邻两仓物料面的限制，甚至头仓的物料面比后仓物料面稍低的情况下仍可通过物料，可以控制其前后两仓的适宜的“球料比。因此，它适合安装在干法磨机的粉碎仓。因为在粉碎仓，冲击是主要工作形式，要求该仓有较少的存料，有利于冲击力的发挥。但它减少了磨机的有效容积；在其两侧的存料都很少，在此区域粉碎效果降低，同时也加剧了隔仓板的磨损；另外，它还较单层隔仓板构造复杂，通风阻力较大 隔仓板的篦孔隔仓板的篦孔l隔仓板篦孔的排列方式很多，主要是同心圆和辐射状排列两类。隔仓板篦孔排列形式图（a）同心圆形；（b）多边形；（c）放射形；（d）斜线形；（e
22、）八字形 l同心圆排列的孔平行于粉磨介质和物料的运动线路。因此，对物料的通过阻力小，通过量较多，且不易堵塞，但通过的物料容易返回。l双层隔仓板上的篦板由于不存在物料返回问题，从而消除了同心圆排列的缺点，而保留其优点。因此，双层隔仓板的篦孔通常都是同心圆排列的。为便于制造，同心圆排列常以其近似形状代替，形成多边形排列。l辐射状篦板对粉磨介质有牵制作用，使靠近篦板附近的粉磨介质有较大的提升高度，使大的粉磨介质优先移向隔仓板，而同时将小粉磨介质逐渐排挤到另一端。所以，卸料篦板不宜采用辐射状篦孔。l篦孔的宽度控制着物料的通过量和最大颗粒尺寸，尤其是第一道隔仓板篦孔的宽度。因物料的粉碎是在第一仓进行的，
23、大于10mm的颗粒是很难在后面的仓内得到粉碎。干法开流磨机第一道隔仓板篦孔一般为8mm；干法闭流磨机第一道隔仓板篦孔要稍大些，达1012mm；其余各仓的篦孔较第一仓可以适当放大。l篦孔的几何形状有放射形和切线形两种。l篦孔宽度b 有 8mm、10mm、12mm、14mm、16mm 五种。干法生料磨和水泥磨的篦孔（a）放射形；（b）切线形 l隔仓板上所用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条件下，应尽可能多开些孔。在生产时如发现不适时，可以堵塞部分篦孔，首先堵塞外圈篦孔，以进行调节。干法磨机的通孔率应不小于79。l安装隔仓板时一定要使篦孔大端朝向出料端
24、，不可装反。l磨损问题隔合板在不同直径上的磨损程度是不同的，由于接近磨机衬板处的研磨体受到衬板的牵制，滑动较小，越向中心滑动越大，在与磨机筒体一起作圆周运动部分研磨体的内半径处为磨损区中心，磨损区宽度约 250-300mm。为避免迅速磨损而过早报废，设计时可增加磨损区厚度，或按磨损程度将零件制成两三块，以减少报废零件的质量。隔仓板磨损断面 四、进料、卸料装置l磨机进料、卸料装置是磨机整体中的一个组成部分。物料和水（湿法磨）或气流（干法磨）通过进料装置进入磨内，通过卸料装置排出磨外。根据生产工艺要求，磨机的进、出料装置有不同的类型，主要的是通过磨机中空轴进出。（1）溜管进料装置）溜管进料装置l物
25、料经溜管（或称进料漏斗）进入位于磨机中空轴颈里面的锥形套筒，沿着旋转的筒壁自行滑入磨机内。溜管断面呈椭圆形。由于物料靠自溜作用向前移动，所以溜管的倾角必须大于物料的休止角，才能确保物料的畅通。l此种进料装置的优点是结构简单，其缺点是喂料量较小，适用于中空轴颈的直径较大而其长度又较短的情况。溜管进料装置溜管进料装置1-溜管，2-锥形套管，3-中空轴颈312物料物料1-加料溜子；2-锥形漏斗；3-刮油板；4-肋板；5-钢环；6-轴瓦；7-油圈；8-支座；9-密封（2）螺旋进料装置）螺旋进料装置l螺旋进料装置，空心轴颈内装有套筒，套筒内焊有螺旋叶片。当磨机旋转时，由进料漏斗进入接管的物料，在螺旋叶的
26、推动下进入隔板中，并由隔板带起流入套筒中，进入套筒的物料在螺旋叶片的作用下被推入磨筒中。在进料漏斗和接管之间，装有毛毡密封圈以防止漏料。124657398图图6-9.螺旋进料装置螺旋进料装置1-进料漏斗，2-装料接管，3-螺旋叶，4-隔板，5-套筒，6-螺旋叶片，7-磨头，8-球面轴承，9-油毛毡（3）勺轮进料装置）勺轮进料装置l勺轮进料装置，物料由进料漏斗进入勺轮内，由勺轮轮叶提升，转由中心卸下进到锥形套内，然后溜入磨内。由于锥形套可使物料有很大落差，所以在相同规格下，勺轮进料比溜管进料喂料量大。l利用铸造锥形衬套的锥角使物料流入磨内，从而避免了由于螺旋叶片强制推动物料而产生的磨损。但是，前
27、面有一个喂料勺轮，增加了通风阻力，这对于要求风量较大，尤其是通热风的磨机，将是不利的因素。l为了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，用物料本身作防护层。图图6-10.勺轮进料装置勺轮进料装置1-进料漏斗，2-勺轮，3-锥形套管，4-中空轴312物物料料垫垫4卸料装置l（1）中心传动磨机的卸料装置中心传动l物料由尾仓通过卸料篦板后，扬料板将物料提升并倒落到导料锥上，再滑落到空心轴内的锥形套筒内（也有采用螺旋套筒），从传动接管上的椭圆孔落到圆筒筛上。圆筒筛用螺栓固装在传动接管上一起旋转。细小物料通过筛孔，汇集于卸料罩底部漏斗卸出。未通过筛的难磨粗颗粒及粉磨介质残渣，沿
28、筛面滑下从孔卸出。中心传动磨机的卸料装置中心传动磨机的卸料装置1-卸料篦板，2-磨尾，3-导料锥，4-扬料板，5-螺栓，6-出料套简，7-传动接管，8-圆筒筛，9-卸料罩，10-传动轴，11-粗渣管4152387116910中心传动磨机的卸料装置（2）边缘传动磨机的卸料装置）边缘传动磨机的卸料装置l边缘传动磨机的卸料装置l卸料篦板和磨头之间有扬料板，篦板中部装有螺旋桨叶，扬料板将物料提升并撤落在桨叶上，通过桨叶和装在套筒里的螺旋桨叶将物料从空心轴中卸出，进入固定装在空心轴端面上的扩大管，落到圆筒筛上。卸料罩上的抽风管与抽风机和收尘系统联结。磨内排出的含尘气体和水汽经抽风管送至收尘系统，净化后排
29、到大气中。132657984图图6-12.边缘传动磨机的卸料装置边缘传动磨机的卸料装置1-卸料篦板，2-磨尾，3-扬料板，4-螺旋桨叶，5-中空轴，6-中空轴内桨叶，7-扩大管，8-圆筒筛，9-卸料罩 边缘传动磨机的卸料装置 五、支承装置支承装置l磨机支承装置的工作特点：l一是所承受的载荷重，并且具有一定的振动（冲击载荷）；l二是中空轴的转速低，一般中空轴的线速度在1m/s左右；l三是磨机的工作环境恶劣，灰尘大。l磨机的支承装置主要有：主轴承支承、滑履支承l一般磨机主轴承支承有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承应用于小型磨机上是可以的，而大型磨机不采用滚动轴承的原因是其单件加工费用高，与轴承配合
30、部分加工精度要求也高，滚动轴承的安装维修较困难，并且滚动轴承的使用寿命有限，且要求有过滤和冷却用的循环供油系统。因此，一般较大磨机不采用这种轴承而采用滑动轴承。l主轴承是由轴瓦、轴承底座、轴承盖、润滑和冷却系统所组成。l球面瓦的底面呈球面形，装在轴承座的凹面上。在球面瓦的内表面浇铸一层瓦衬，一般多用铅基轴承合金制成。轴承座用螺栓牢固地安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，并有视孔供观察、供油。为了测量轴瓦温度，装有温度计。中空轴与轴承盖、轴承座的缝隙用压板将毡垫压紧加以密封，以防漏油漏料。图图6-13.磨机主轴承结构磨机主轴承结构1-轴承盖，2-刮油板，3-压板，4-视孔，5
31、-温度计，6-轴承座，7-球面瓦，8-油位孔12348出油出油出水出水进水进水进油进油756磨机主轴承的结构特点磨机主轴承的结构特点l一是主轴承尺寸大、重量重、承受重载。l二是采用自位调心球面轴承，以保证磨机的直线度。l三是主轴承只有下瓦而无上瓦l四是主轴承的球面瓦为双金属结构，球面瓦体为铸铁材料，而瓦衬为巴氏合金。l五是轴瓦设置有循环冷却水系统。l轴承的润滑通常采用油泵供油和油圈带油两种方式。l磨机主轴承在工作时，磨内的热物料及热气体（干法磨）不断向轴承传热，以及轴颈与轴承衬接触表面摩擦而产生热量，虽轴承表面同时也向周围空间散发热量，但不足以抵消前者。热量的累积导致轴承的温升。轴承衬的允许温
32、度一般70，如果轴承温度超过此值就要发生烧瓦，影响磨机的正常运转。因此，必须排走热量，降低温度。一般常用的方法是用水冷却，水直接引入轴瓦的内部，或间接冷却润滑油，或两种方法同时使用，直接引入轴瓦内部效果较明显。l由于磨机工作时发热，导致筒体伸长造成的。为避免中空轴凸肩与轴瓦一个端面之间产生摩擦，在设计中空轴时将两端中空轴的凸肩距离作成不等的，其中一端中空轴轴颈宽度等于轴瓦宽度，另一端中空轴的轴颈宽度稍大于轴瓦的宽度。这样，当简体热伸长后，中空轴颈的凸肩不致碰触轴瓦。滑履支承滑履支承l磨机的两端或一端不用通常的主轴承支承，而是采用滑履支承。l由于磨机向大型化发展，其轴承负荷也愈来愈大，另外烘干兼
33、粉磨的磨机，其进料口要大，而且热气流温度又高，主轴承就不适应，采用滑履支承较为合适。l滑履轴承的磨机是通过固装在磨机筒体上的轮带支承在滑履上运转混合支承装置混合支承装置1静压润滑装置；2进料装置；3滑履支承装置；4筒体；5大齿轮；6动压滑动主轴承；7出料管；8传动轴 三履瓦的滑履支承装置三履瓦的滑履支承装置1滚圈；2滚圈罩；3履瓦；4滚圈罩支座 两履瓦的滑履支承装置两履瓦的滑履支承装置 滑履支承装置滑履支承装置1轮带；2履瓦；3凸球面支块；4凹球面支块；5底座；6托轮；7高压输油管；8高压油泵；9轮带罩 滑履轴承的优点：滑履轴承的优点：l1.支承磨机轮带的滑履可以有两个、三个或四个，其结构不仅
34、完全适用于中小型磨机，还可以在特大型磨机上采用。l2.采用滑履支承结构，可取消大型磨机上易于损坏的磨头（包括中空轴）和主轴承，运转比较安全，并可以缩短磨机的长度，尤其是磨机的进料端很明显地缩短了很多，减少占地面积。l3.对于烘干兼粉磨的磨机，由于取消了中空轴，进料口的断面积不受中空轴的约束，可以更合理地设计进料口，有利于粉磨物料和热气流通过，并减少通风阻力。l4.磨机两端支承间距缩短，所以磨筒体的弯矩和应力相应地减小了，因此，磨筒体钢板厚度可以减薄。尤其是烘干兼粉磨的磨机，烘干仓的筒体可以选用更薄的钢板，减轻了磨机的重量。l5.轮带的线速度比中空轴颈高得多，对于润滑油膜的形成比较有利。l不足：
35、滑履轴承由于对轮带和履瓦的加工精度和粗糙度要求较严，因而比用主轴承支承磨机的成本高。滑履轴承的结构和维护比较复杂，一旦系统中某个环节出现故障，要求及时发现和修复，否则将影响整个磨机的正常运转，因此，要求装设相应监测和自控仪表。六、传动装置l最早使用的磨机多用托轮皮带传动。随着磨机规格的不断大型化，为了提高传动效率，磨机的传动一般采用有齿传动，传动形式主要有边缘传动和中心传动 边缘传动边缘传动l边缘传动有边缘单传动和边缘双传动。边缘单传动分为采用高速电动机和低速电动机的边缘单传动。高速电动机驱动主减速机，再由小齿轮带动安装在磨机上的大齿轮。l对于大型磨机，在电动机的另一端还安装有辅助电动机和辅助
36、减速器。磨机启动时，先开辅助传动系统，带动磨机缓慢转动，然后再启动主电动机，以减少主电动机的启动功率，同时使齿面预先很好地啮合，避免由于齿隙而产生冲击，具有保护齿轮的作用。另外，装填粉磨介质和检修更换零件，可以方便地把磨机转到需要的方位上。23457616-14.高速电动机的边缘单传动高速电动机的边缘单传动1-辅助电动机，2-辅助减速机，3-高速电动机，4-主减速机，5-小齿轮，6-大齿轮，7-磨机筒体l边缘单传动的磨机的小齿轮布置角和转向，布置角常取20左右，相当于齿形压力角。这时小齿轮的正压力P1的方向垂直向上，使传动轴承受垂直向下的压力，对小齿轮轴承的联接螺栓和地脚螺栓的工作有利，运转平
37、稳，同时，减小了磨机传动端主轴承的受力，减小主轴承轴衬的磨损。另外，减小磨机横向占地面积，可使传动轴承与磨机主轴承的基础表面在同一平面上，便于更换小齿轮。磨机不宜反转，以免传动轴承受拉力，联接螺栓松脱和折断，同时，避免粉磨介质抛落的冲击区在齿轮啮合一边，运转不平稳。磨机小齿轮安装角度和转向磨机小齿轮安装角度和转向P1P1P2Pnl采用低速电动机时，可省去主减速机，但电动机的造价较高。l以上两种传动方式都可以用高转矩电动机直接与减速机或齿轮轴联接，也可以用低转矩电动机，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，常用的离合器有电磁离合器和空气离合器两种。l磨机边缘
38、双传动也可采用高速电动机与低速电动机两种型式。l双传动优点：由于双传动的传动装置是按磨机功率的一半设计的，因此传动部件较小，制造较易，便于选用通用零部件，双传动的大齿轮同时与相互错开的两个小齿轮啮合，传力点增多，运转平稳。l双传动的缺点：零件较多，安装找正较难，维修工作量较大。另外，要使两个主动小齿轮平均分配负荷比较困难。因此，只有在大功率磨机上，当采用单传动比较困难时，才考虑采用双传动方式。中心传动中心传动l磨机中心传动也分单传动和双传动两种。l大型球磨机的转速，根据工艺要求一般为1020rpm，但低速电机生产难度大、投资大。通常选用的电机转速为650990rpm，因此应配以适宜的减速机。l
39、减速机从结构上分有行星式和平行轴式两种。平行轴式减速机体积大、效率较低，因而多采用行星式减速机，该减速机的优点有：结构紧凑、重量轻，方便了运输和安装；齿轮在有效长度内为100的啮合，所有轴承均为静压精密轴承，运转平稳，无需磨合，维修工作量小；对安装基础要求低，可与各种中心驱动球磨机配套。边缘传动与中心传动相比较：边缘传动与中心传动相比较：l边缘传动磨机的大齿轮直径较大，占地大，但齿轮精度要求较低。边缘传动的机械效率低，一般为0.860.90，一般边缘传动的造价要低些，边缘传动的零部件分散，供油点和检查点多，操作及维修不便，磨损快，寿命短。l中心传动磨机，结构紧凑，占地小，但制造精度要求较高，对
40、材质和热处理的要求也高。中心传动的机械效率高，一般为0.920.94，一般中心传动的造价要高些；l小型磨机多数采用边缘传动，而大于2500kW的大型磨机则较多地采用中心传动。对于更大型磨机，则采用双传动，或采用无齿轮由电动机直接传动的方式。第三节第三节 球磨机的工作参数球磨机的工作参数 磨机的主要工作参数有磨机转速、粉磨介质装填量、生产能力及需用功率等。1.磨机转速l当筒体具有不同转速和筒体内有不同的粉磨介质填充率时，粉磨介质的运动状态不同：转速和填充率对研磨体的运动状态的影响转速和填充率对研磨体的运动状态的影响磨机转速比磨机转速比20%40%60%70%80%90%研研磨磨介介质质填填充充率
41、率10%20%30%40%l当磨机转动时，内层则与外层分离，l如果磨机运转速度较高，磨介质填充率选择适当，粉磨介质就会形成“大瀑布”式运动，物体随粉磨介质被提升到一定高度，并在此期间受到挤压和剪切作用，但更主要的是在下落时受到冲击和撞击。在下落区域集中着落下粉磨介质的所有能量。这种冲击和撞击得粉碎作用对于磨机中相对较粗物料的初粉碎是尤其有效的。l如果磨机运转速度较低，磨介质填充率相对较高，粉磨介质将以“小瀑布”形式运动，粉磨介质内层与外层分开，而外层返回到已分开的介质中，并向下运动。l“小瀑布”中粉磨介质向下运动时是流下或滚下，而不是落下。这样下落的能量并不集中，而是分布在较大范围上。l“小瀑
42、布”运动不适合粗物料的粉碎，但对细粉磨非常有效。（1）磨内研磨体的运动状态）磨内研磨体的运动状态（a）（b）（c）磨内研磨体的运动状态磨内研磨体的运动状态a-泻落式，b-抛落式，c-离心式 球磨机筒体具有不同转速时，粉磨介质的运动状态不同，粉磨介质的运动状态可归纳为三种基本情况：l1）泻落式运动状态（倾泻）l当筒体转速低时，粉磨介质顺筒体旋转方向转一定的角度，当粉磨介质超过自然休止角后，则象雪崩似地泻落下来，这样不断地反复循环。粉磨介质被提升的高度不高，只有滚动和滑动，冲击作用小，这时物料主要是由于介质互相滑滚运动产生的磨剥作用而粉碎。l2）抛落式运动状态l当筒体转速适宜时，由于离心力作用的影
43、响，粉磨介质贴附在筒体内壁上，与筒体作圆弧上升运动，并被带到适宜的高度，然后象抛射体一样降落，粉磨介质呈瀑布状态，以最大冲击力将物料击碎，同时，在筒体回转的过程中，粉磨介质的滚动和滑动，也对物料起到磨剥作用。通常球磨机以这种运动状态工作。l3）离心式运动状态（周转）l当筒体转速过高时，由于离心力作用的影响，粉磨介质贴附在筒体内壁上与筒体一起回转，这时，介质既不抛落，介质之间又无相对运动，对物料不起任何粉磨作用。因此，球磨机转速不能太高，有一定限制。（2）临界转速）临界转速 磨机转速有临界转速、实际工作转速。l临界转速：是指磨内最外层粉磨介质刚好开始贴随磨机筒体作周转运动，粉磨介质开始呈现离心式
44、运动状态，这一瞬时的磨机转速。（3）适宜工作转速）适宜工作转速l降落高度H：研磨体从脱离点上抛到最高点后，从最高点到降落点之间的垂直距离。l磨机工作时，希望钢球处于抛落式工作状态，并且，钢球的降落高度H最大l分析钢球的运动轨迹可知，降落高度H是钢球脱离角的函数。磨内研磨体的受力分析磨内研磨体的受力分析影响工作转速的因素影响工作转速的因素l上式只是针对最外一层钢球而言的，在确定磨机的实际工作转速时，应考虑到磨机的规格、生产方式、衬板形式、粉磨介质种类、填充率、物料的物理化学性质、入磨物料的粒度、要求的粉磨细度等的影响，简要地分析这些因素的影响情况。1）磨机直径l磨机直径愈大，工作转速可相应低些。
45、反之则应高些。对于相同球径的粉磨介质，磨机直径愈大，它的粉碎功（即动能）也愈大。影响工作转速的因素影响工作转速的因素2）生产方式l在湿法生产中，由于水的润滑作用，从而降低了粉磨介质之间、粉磨介质与衬板之间的摩擦系数，产生较大的相对滑动。因此在相同的条件下湿法磨机应比干法的转速高5%左右。l磨机在圈流条件下操作时，由于磨内物料的流速加快，生产能力较高，因此圈流操作可比开流操作的磨机转速高些。影响工作转速的因素影响工作转速的因素3）衬板的表面形状l带有凸棱的衬板表面，能减少粉磨介质的相对滑动量，增加其提升高度，故其工作转速应比比平滑形衬板时低些。4）粉磨介质的填充系数和粉磨介质种类l磨机内粉磨介质
46、的填充系数愈小，相对滑动愈大，则转速应高些，反之则低些。影响工作转速的因素影响工作转速的因素5）物料性质、进料粒度和粉磨细度l粉磨小块软物料，要比在相同条件下粉磨大块硬物料时，转速可低些。粉磨粒度较细时，主要是研磨作用，而不是冲击粉碎，转速可低些。l能够比较全面地反映这些因素的影响，应通过实验来确定磨机的实际工作转速。实际工作转速实际工作转速对于干法磨机的实际工作转速l当 Do 2m 时：l当 1.8 Do 2m 时：l当 Do 1.8m 时：l式中 ng 球磨机的实际工作转速，r/min；l D磨机筒体的规格直径，m。ng02.32D0.2D ngn02.32D ng02.32D十（11.5
47、）l磨机的实际工作转速计算还有资料推荐：l式中：ng磨机的实际工作转速（rpm）；D磨机筒体的规格直径（m）。ng57.034D ng=36.4-40lgD 转速率（转速比）转速率（转速比）l通常把磨机的工作转速与临界转速的比值称为磨机的转速率。l球磨机的工作转数大约为理论临界转数的76。l(注意公式！)0nng002.422.32DD0.76 l磨机的实际工作转速随着磨机规格的不同与理论适宜转速是有些差异的。一般进磨物料粒度相差不大，对于大直径的磨机没有必要将粉磨介质提升到具有最大降落高度，因为块状物料的粉磨过程中，在满足冲击粉碎的条件下还应加强对于细小物料的研磨作用，才能得到更好的粉磨效果
48、。而对于小直径的磨机，应使粉磨介质具有必要的冲击力，故其实际工作转速比大磨机的略高。2.粉磨介质的装填量和级配l物料在磨内被磨成细粉，是通过粉磨介质的冲击和研磨作用的结果，因此，粉磨介质的形状、大小、装填量和级配是球磨机的重要工作参数。能否正确选用粉磨介质，对磨机的粉磨细度、生产能力及单位产品能耗影响很大。（1）粉磨介质的种类）粉磨介质的种类l粉磨介质也称研磨体，目前普遍使用的粉磨介质有钢球、钢段和钢棒等三种。l钢球：点接触，应力集中-粗磨l钢段：线接触，接触面积较大-粉磨 l对研磨体的要求：具有较高的耐磨性和耐冲击性。研磨体表面不允许有毛刺和裂缝，钢球的不圆度不得超过其直径的2%。l研磨体材
49、质，不仅影响到磨机的粉磨效率，而且关系到磨机的运转率。球磨机用的研磨体材质有：研磨体材质研磨体材质l1）.高铬铸铁：含铬量高的合金白口铸铁，其特性是耐磨、耐热、耐腐蚀，并具有相当的韧性。耐磨性为普通碳素钢球的 8-12 倍。l2）.低铬铸铁：含有少量的铬元素，可保持马氏体金相。低铬铸铁韧性比高铬铸铁差，但有良好的耐磨特性，用作小球、铁锻。l3）.锻造轴承钢：可以制造各种直径的钢球，含碳量为1.0%左右，含铬量为 1.5%左右。球耗比高铬铸铁球高，但由于合金元素含量低，仍有较广阔的使用市场。（2）粉磨介质的装填量）粉磨介质的装填量l球磨机内介质的装填量可用填充率表示。l研磨体的填充率：磨机内研磨
50、体填充的容积与磨机有效容积之比的百分数l填充率也被称为负荷百分率或磨机研磨体负荷。l如果磨机静止时，筒体截面上介质的填充面积为A，筒体的内半径为R，则填充率为：2RAl填充率也可用磨机实际装入的介质质量与磨机完全装满时的介质质量之比来确定，即：l式中：m一磨机装入介质的质量（t）；R一磨机的内半径（m）；L一磨机的有效长度（m）；s介质的堆积密度（t/m3），对于钢球和段，s=4.5 t/m3。sLRm2实测磨内球面高度计算填充率实测磨内球面高度计算填充率 l在磨内没有物料或只有少量物料的情况下，先用尺测量磨机的有效内径Di；再通过磨机中心测量从研磨体面到顶部衬板的垂直距离H 磨内研磨体填充面
