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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 管磨機(jī)的總體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
系 別 航空工程系
專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班級學(xué)號 05802446
學(xué)生姓名 周建文
指導(dǎo)教師 張曉榮
二O一O 年 五 月
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：管磨機(jī)的總體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：
1．原始資料：
①．管磨機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)格φ2.6×13m；
②．轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)的其它主要技術(shù)參數(shù)：入磨物料粒度：≤10mm; 填充率：30%;
磨機(jī)轉(zhuǎn)速：17.5r/min; 產(chǎn)量： 35t/h; 出料粒度：4900孔/平方厘米; 篩余量：≤12%
注：磨機(jī)的工作狀況：適用于大中型企業(yè)應(yīng)用，磨機(jī)的制造適用于中小型企業(yè)。
2．設(shè)計(jì)技術(shù)要求：
① 根據(jù)主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)管磨機(jī)的結(jié)構(gòu)。
② 要求英文資料翻譯忠實(shí)原文。
③ 要求完成的設(shè)計(jì)能滿足實(shí)際要求，圖面及文字說明表達(dá)簡潔、清晰、易讀懂，
圖紙?jiān)O(shè)計(jì)規(guī)范，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)。能用于指導(dǎo)實(shí)際的生產(chǎn)、裝配。
④ 要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設(shè)計(jì)計(jì)算正確，論文格式規(guī)范。
III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1．收集有關(guān)資料，寫出開題報(bào)告； （2周）
2．外文翻譯(6000字符以上)； （1周）
3．分析與研究：了解現(xiàn)有類似設(shè)備的工作原理，制訂設(shè)備工作原理圖。 (1.5周)
4．管磨機(jī)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)尺寸的計(jì)算。 （3.5周）
5．管磨機(jī)各主要配件圖和總裝圖的繪制。（以上合計(jì)A0圖3張，A1圖2張）。
（5周）
6．撰寫畢業(yè)論文一份 （2周）
7．畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯 （2周）
Ⅳ 、主 要參考資料：
［1］.王大康，盧頌峰.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2002.2。
［2］.汪愷. 機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.6。
［3］. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（新版）.第一卷、第二卷、第四卷、第五卷.北京：機(jī)械工
業(yè)出版社，2004.8。
［4］. 吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003.11。
［5］. 時鈞.化學(xué)工程手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.1。
［6］. 日本化學(xué)技術(shù).化工機(jī)械設(shè)計(jì)和保養(yǎng).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1985。
［7］. Calculation of the Dimensions Blades for Drum Dryers. V.F.Pershin, A.A. Koryagin,V.
L.Negrov, and A.G.Sidel'nikov. Khimicheskoe i Neftyanoe Mashinostroenie, No. 11,
pp. 21-22, November。
機(jī) 械 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 專業(yè)類 0681053 班
學(xué)生（簽名）：
日期： 自 2010 年 3 月 1 日至 2010 年 7 月 2 日
指導(dǎo)教師（簽名）：
助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：
機(jī)械制造工程 系（室）主任（簽名）：
學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名： 日期：
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
作者簽名： 日期：
導(dǎo)師簽名： 日期：
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院2010屆學(xué)士學(xué)位論文
管磨機(jī)動態(tài)特性及系統(tǒng)的測試分析
學(xué)生姓名：周建文 班級：05802446
指導(dǎo)老師：張曉榮
摘要：磨機(jī)是發(fā)電、選礦、化工和建材等重工業(yè)領(lǐng)域中最廣泛采用的粉磨機(jī)械，其主要機(jī)件有傳動裝置、支承裝置、回轉(zhuǎn)筒體。 本文建立了邊緣傳動式磨機(jī)系統(tǒng)的“小齒輪——傳動軸——減速機(jī)大齒輪”橫向振動的模型，分析計(jì)算了系統(tǒng)橫向振動的動態(tài)特性，對系統(tǒng)的載荷進(jìn)行了測試分析，同時，還建立了磨機(jī)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動模型，利用遞推計(jì)算法對系統(tǒng)進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)振動動態(tài)特性分析，驗(yàn)證了遞推計(jì)算法的通用性。最后，對Φ2.6×13m的磨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了動態(tài)特性的實(shí)例分析。 研究邊緣傳動磨機(jī)系統(tǒng)的動態(tài)特性，對避免由于激勵頻率接近或等于系統(tǒng)的固有頻率而導(dǎo)致共振及設(shè)備的失效，預(yù)測系統(tǒng)在可能激勵下的響應(yīng)特性，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等等都具有很重要的意義。 用傳遞矩陣法及通用計(jì)算程序可以簡便地分析邊緣傳動磨機(jī)系統(tǒng)橫向振動的固有特性，以及計(jì)算不同激勵情況下系統(tǒng)的響應(yīng)，為研究邊緣傳動磨機(jī)系統(tǒng)橫向振動的動態(tài)特性提供了一個方便有效的方法。 邊緣傳動磨機(jī)系統(tǒng)是一個模態(tài)偶合較緊的系統(tǒng)，因此，在磨機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行中，應(yīng)注意使激勵頻率避開系統(tǒng)的固有頻率，以免發(fā)生設(shè)備的早期失效。 邊緣傳動式磨機(jī)系統(tǒng)的傳動軸的設(shè)計(jì)是合理的。 系統(tǒng)阻尼對系統(tǒng)的動態(tài)特性影響很大，是系統(tǒng)的一個重要性能參數(shù)。 邊緣傳動磨機(jī)系統(tǒng)，可以通過實(shí)測低速軸的扭矩來確定系統(tǒng)中減速機(jī)的負(fù)載狀況。
關(guān)鍵詞：振動 載荷 響應(yīng)特性 扭矩
指導(dǎo)老師簽名：
Tube Mill and testing of the system Dynamic Analysis
Student name：zhoujianwen Class：05802446
Supervisor：zhangxiaorong
Abstract：Tube Mill is important rules that Research for Dynamic characteristics of the mill system of single -pinion drives in operation to prevent damage from the resonance between fix frequency and bestir frequency In this paper , the pattern of Pinion---Drive shaft---Decelerator gear vertical vibration in the mill system of single -pinion drives is established . Dynamic characteristics of vertical vibration is analyzed and calculated ,and its excitation loads are tested Simultaneously , the model of torsion vibration in system is also established, its dynamic characteristics is analyzed by using recurrence calculus method , thus , this methods current is verified . Finally, the paper studied the dynamic characteristics of 2.6x13m mill system. Mill system of single - pinion drives is lighten, so the design and run of mill system, bestir frequency must avoid inhesion.The design of drive shaft is rational in mill system of single - pinion drives. It is very large that damp of system effect to dynamic characteristics, so the damp is a important parameter. Load of gear box can be decided by measuring of low speed shaft contort. In mill system of single - pinion drives.
Key words：vibration response characteristics load torque
Signature of Supervisor：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題目 管磨機(jī)的總體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化
班 級 學(xué) 號 05802446
學(xué) 生 姓 名 周建文
指 導(dǎo) 教 師 張曉榮
填 表 日 期 2010 年 3 月 22 日
一、 選題的依據(jù)及課題的意義
我國是水泥大國,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，提高水泥廠粉磨工藝水平對企業(yè)綜合效益的影響是十分顯著的。降低能源消耗、減輕工人勞動強(qiáng)度以及延長管磨機(jī)的工作運(yùn)轉(zhuǎn)時間等問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),管磨機(jī)的出現(xiàn)也有100多年之久。管磨機(jī)在水泥行業(yè)中占有相當(dāng)重要的位置，在回轉(zhuǎn)窯水泥廠中，它與回轉(zhuǎn)窯并駕齊驅(qū)，是兩大主機(jī)設(shè)備。管磨機(jī)也是選礦生產(chǎn)中的一個重要工序，而在我國選礦生產(chǎn)中也有廣泛的使用，在選礦生產(chǎn)中只有極少數(shù)夠礦石經(jīng)過破碎、篩分之后即可直接送去冶煉，而大多數(shù)礦石還必須被磨細(xì)0.1~0.074mm甚至更細(xì)，使有用礦物達(dá)到單體解離，并經(jīng)過分選之后才能送去冶煉。還有就是在鋼鐵業(yè)。經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，鋼鐵業(yè)也逐漸顯現(xiàn)出自然資源不足、噸產(chǎn)量能耗過大、環(huán)境污染等矛盾。廢鋼資源作為鋼鐵工業(yè)的“第二礦業(yè)”，具有節(jié)約能源、減少污染、保護(hù)環(huán)境、循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，其影響將越來越大。近幾年廢鋼供應(yīng)逐年在攀升，其作用逐漸在擴(kuò)大，使資源得到了進(jìn)一步循環(huán)利用?那么對于廢鋼加工行業(yè)來說，破碎機(jī)的加工范圍更大，生產(chǎn)率更高，最重要最關(guān)鍵的是其能剔除雜物，若配以適當(dāng)?shù)姆诌x設(shè)備，則更能將對煉鋼有害的混在廢鋼里的有色金屬分選出來，得到非常純凈優(yōu)質(zhì)黑色金屬原料。
管磨機(jī)的核心原理就是利用錘子擊打的基本原理，在高速大扭矩電機(jī)的驅(qū)動下，主機(jī)轉(zhuǎn)子上的錘頭輪流擊打進(jìn)入容腔內(nèi)的待破碎物，通過襯板與錘頭之間形成的空間，將待破碎物撕裂成合乎規(guī)格的破碎物。根據(jù)破碎機(jī)的工作狀況，可分成干式系統(tǒng)、濕式系統(tǒng)。干式系統(tǒng)主要是指破碎物須經(jīng)過空氣回旋分揀系統(tǒng)，把金屬和非金屬分離開，另外整個系統(tǒng)裝有除塵裝置。濕式系統(tǒng)是指破碎的同時進(jìn)行噴水，并且在分揀同時進(jìn)行淋水清洗。半濕式系統(tǒng)只是在破碎需要時，進(jìn)行少量噴水，防止揚(yáng)塵，并無清洗。從而擴(kuò)大了破碎機(jī)的加工物料范圍。同時對提高破碎機(jī)的生產(chǎn)效率起著至關(guān)重要的作用。降低能源消耗、減輕工人勞動強(qiáng)度以及延長管磨機(jī)的工作運(yùn)轉(zhuǎn)時間等問題是目前和今后研究和從事生產(chǎn)工作的首要任務(wù)。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）
我國的磨礦設(shè)備制造工業(yè)是在解放后才發(fā)展起來的，最初是仿制，到1958年才開始進(jìn)入自行設(shè)計(jì)制造階段。而1966年才能進(jìn)行真正有效的系列設(shè)計(jì)。從20世紀(jì)70年代末以來，我國的磨礦設(shè)備開始逐步采用國外業(yè)已出現(xiàn)的新技術(shù)，如氣動離合器、動靜壓軸承、先進(jìn)潤滑方式、頂起裝置、加鉻耐磨鋼襯板和橡膠襯板、自動控制裝置等，同時增加了品種和擴(kuò)大了規(guī)格寸。
?國內(nèi)最早引進(jìn)的是美國紐維爾公司的4000馬力的破碎機(jī)，采用的是半濕式系統(tǒng)，于1996年投產(chǎn)，從目前的使用情況來看，其生產(chǎn)能力100噸/小時，有較多的富余，經(jīng)常處于停機(jī)等料狀態(tài)，設(shè)備的閑置率較高。而且一次性資金投入很大。立足于用戶使用要求，真正開始關(guān)鍵核心技術(shù)引進(jìn)，則是湖北力帝機(jī)床股份有限公司開始進(jìn)行的。他們一開始就認(rèn)真進(jìn)行市場調(diào)研，分析國內(nèi)外市場現(xiàn)狀，確定適合我國國情的、達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又滿足市場需求的機(jī)型。
在我國的選礦生產(chǎn)，用于磨礦作業(yè)的磨礦設(shè)備主要是管磨機(jī)、棒磨機(jī)和自磨機(jī)。另外，建材、化工、電力和陶瓷等工業(yè)部門亦廣泛使用各種型式的磨機(jī)，如管磨機(jī)用于水泥廠磨細(xì)原料和熟料；水泥工業(yè)用管磨機(jī)，目前較多的技術(shù)參數(shù)都是沿用五十年代國外的技術(shù)。隨著建材行業(yè)機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，粉磨工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，粉磨條件的不斷改善，在設(shè)計(jì)管磨機(jī)時的較多經(jīng)驗(yàn)公式及在粉磨作業(yè)中操作方法仍然套用老模式，已經(jīng)不能滿足發(fā)展的需要。那么，如何確定具有升級技術(shù)管磨機(jī)的設(shè)計(jì)公式和切實(shí)可行的磨機(jī)在運(yùn)行時工藝操作方法，是目前設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)單位急待解決的問題。科研部門和水泥企業(yè)目前使用的實(shí)驗(yàn)?zāi)C(jī)都是直徑比較小的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，所作出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中差距較大。
目前世界上流行和占主導(dǎo)地位的破碎機(jī)，大多數(shù)都是在美國紐維爾公司的基礎(chǔ)上衍生出來的，占有量近七成，如德國的林德曼、日本的富士車輛。破碎機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展，與廢鋼行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，最開始只為處理些輕薄料，隨著認(rèn)識的加深，以及破碎鋼的優(yōu)越性的顯現(xiàn)，各種規(guī)格的破碎機(jī)得到不斷開發(fā)，使用范圍也越來越廣。早在50年代，作為重要的工業(yè)資源，非金屬礦，金屬礦和燃料礦被稱為材料工業(yè)的支柱。由于三者獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，各種產(chǎn)品應(yīng)用于每一個工業(yè)部門，成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重心。而不管是金屬礦也好還是非金屬礦，它們利用都需要經(jīng)過一定的過程，如粉碎，加工，提純等等，然后才能用于工業(yè)中，其中最重要的一個步驟就是粉碎。因?yàn)橐M(jìn)行進(jìn)一步的加工，粉碎是先決條件。粉碎技術(shù)的發(fā)展對我國的礦產(chǎn)品的開發(fā)和利用提供了良好的基礎(chǔ)。
80年代以前，我國的粉碎設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)很少，有些規(guī)格根本就無法讓礦產(chǎn)物等的粉碎達(dá)到理想中的細(xì)度。所需的大部分設(shè)備依靠進(jìn)口，我國已在攻克粉碎技術(shù)難關(guān)上下足了工夫。并逐步向超細(xì)粉碎和精細(xì)粉碎機(jī)械設(shè)備發(fā)展，盡管研發(fā)過程中會面對很多難以預(yù)料的問題，但是可喜的是隨著我國在食品加工，生物工程研究與開發(fā)，保健品開發(fā)，新藥研制等行業(yè)的發(fā)展，其中粉碎機(jī)械作為紐帶與其密切聯(lián)系著。但這些行業(yè)的開發(fā)與生產(chǎn)所需要的環(huán)境條件非常苛刻，對固體的粉碎規(guī)定非常嚴(yán)格。簡言之，就是對粉碎機(jī)械提出更高的要求。超低溫粉碎技術(shù)剛好滿足所面臨的粉碎技術(shù)，在低溫的條件下粉碎成所需要的細(xì)度，并且原有的成分不會被破壞，實(shí)現(xiàn)了粉碎技術(shù)方面的飛躍。
管磨機(jī)作為傳統(tǒng)的粉磨設(shè)備，已經(jīng)有了100多年的歷史，它作為將固體物料細(xì)化制粉的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、水泥、陶瓷、建筑、電力、醫(yī)藥以及國防工業(yè)等部門。尤其是冶金工業(yè)中的選礦部門，磨礦作業(yè)更是具有十分重要的地位。近幾年來，由于能源費(fèi)用增長，礦石品位的下降，降低建設(shè)投資和生產(chǎn)費(fèi)用是世界各國礦石工業(yè)面臨的一個嚴(yán)峻問題，采用高效大型設(shè)備是現(xiàn)代選礦廠建設(shè)的主要傾向，管磨機(jī)的大型化已成為技術(shù)發(fā)展的方向。強(qiáng)度在高的礦石進(jìn)到大型磨機(jī)里，經(jīng)過研磨、粉碎都將成為粉末狀。只用這樣，低品位的礦石以及再利用才能夠?qū)崿F(xiàn)?！ ?0世級80年代國際上曾有預(yù)測，認(rèn)為管磨機(jī)合理的最大規(guī)格是直徑5米，原因是魔球工作時存在低效率的蠕動區(qū)，但實(shí)際上管磨機(jī)向大型化發(fā)展的步伐一直都未停止。 目前，世界上生產(chǎn)大型管磨機(jī)的主要生產(chǎn)廠家有丹麥福勒史密斯礦業(yè)公司(FFF Minerals)，芬蘭奧托昆普公司(Outokumpu)、芬蘭美卓礦業(yè)公司(Metso Minerals)，德國克虜伯公司(Krupp)和日本的川崎重工等。世界上最大的規(guī)格的濕式管磨機(jī)是南非Anglo Platinum鉑礦訂購的兩臺直徑7.92米*12.2米管磨機(jī)，裝機(jī)容量為 17500千瓦/臺。由丹麥福勒史密斯礦業(yè)公司制造，已于2007年投入使用。世界最大規(guī)格的干式管磨機(jī)是克虜伯公司直徑6.2米*25.5米的管磨機(jī)，安裝功率為11200千瓦，1994年用于美國的一家金礦，處理難選金礦石。 目前國內(nèi)的磨機(jī)大型化與國際水平還存在一定的差距，國外管磨機(jī)技術(shù)和設(shè)備一直在不斷地發(fā)展，國內(nèi)自20世級80年代中期以來的近20年間，基本處于停滯狀態(tài)，拉大了與世界先進(jìn)水平的差距，隨著改革開放的不斷深入，國內(nèi)管磨機(jī)行業(yè)近年來正在重新興起，中國在借鑒外國先進(jìn)水平的基礎(chǔ)上，也正朝著管磨機(jī)大型化的方向邁進(jìn)
三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案
本課題研究的是管磨機(jī)的總體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。當(dāng)然想要設(shè)計(jì)出良好的管磨機(jī)設(shè)備就要了解影響管磨機(jī)生產(chǎn)質(zhì)量的因素，包括：（1） 影響管磨機(jī)產(chǎn)質(zhì)量的工藝因素（如入磨物料粒度、入磨物料水分、入磨物料的特征與易磨性、粉磨工藝流程、對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（如磨機(jī)筒體內(nèi)的通風(fēng)、磨內(nèi)結(jié)構(gòu)、研磨體級配和填充率）。
（一）設(shè)計(jì)技術(shù)要求
1．管磨機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)格φ2.6×13m
2．轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)的其它主要技術(shù)參數(shù)：入磨物料粒度：≤10mm;
3．填充率：30%
4．磨機(jī)轉(zhuǎn)速：17.5r/min;
5．產(chǎn)量： 35t/h;
6．出料粒度：4900孔/平方厘米;
7．篩余量：≤12%；
8．功率1000kw
（二）設(shè)計(jì)內(nèi)容
1磨機(jī)的總體設(shè)計(jì)
（1）閉路循環(huán)系統(tǒng)與開流粉磨系統(tǒng)
（2）磨機(jī)的通風(fēng)方式和水冷卻
（3）磨機(jī)各倉長度的確定
（4）研磨體的裝載量
（5）磨內(nèi)研磨體運(yùn)動狀態(tài)分析
2 管磨機(jī)主要參數(shù)的確定
（1）磨機(jī)工作轉(zhuǎn)數(shù)的確定
（2）磨機(jī)功率的計(jì)算
（3）磨機(jī)生產(chǎn)率的確定
3 磨機(jī)主要機(jī)件的設(shè)計(jì)和計(jì)算
（1）磨機(jī)筒體部分
（2）中空軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（3）襯板
（4）隔倉板
4 提高磨機(jī)產(chǎn)量的途徑
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1、目標(biāo)
根據(jù)主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)管磨機(jī)的結(jié)構(gòu)了解現(xiàn)有類似設(shè)備的工作原理，制訂設(shè)備工作原理圖管磨機(jī)各主要配件圖和總裝圖的繪制，最終設(shè)計(jì)出一臺合格的管磨機(jī)
2、主要特色
a 生產(chǎn)使用方面
機(jī)器的生產(chǎn)效率高，動力消耗少，經(jīng)久耐用運(yùn)轉(zhuǎn)安全，操作事業(yè)簡便敏，外行尺寸小而美觀、成本低;
b 制造加工方面
結(jié)構(gòu)簡單易于加工，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，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)，所以在使用過程中應(yīng)揚(yáng)長避短，因地制宜地使用，發(fā)揮它的最佳效果，達(dá)到最好的市場效益才是根本。
3、工作進(jìn)度
1．收集有關(guān)資料，寫出開題報(bào)告； （2周）
2．外文翻譯(6000字符以上)； （1周）
3．分析與研究：了解現(xiàn)有類似設(shè)備的工作原理，制訂設(shè)備工作原理圖。 (1.5周)
4．管磨機(jī)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)尺寸的計(jì)算。 （3.5周）
5．管磨機(jī)各主要配件圖和總裝圖的繪制。 （5周）
6．撰寫畢業(yè)論文一份 （ 2周）
五、參考文獻(xiàn)
1 王大康，盧頌峰.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2002.2。
2 汪愷. 機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.6。
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9 鄭萬才.機(jī)械設(shè)備裝備監(jiān)測及故障診斷綜述.P125.煤礦機(jī)械.煤礦機(jī)械出版社,2004.3
10 Calculation of the Dimensions Blades for Drum Dryers. V.F.Pershin, A.A. Koryagin,V. L.Negrov, and A.G.Sidel'nikov. Khimicheskoe i Neftyanoe Mashinostroenie, No. 11,pp. 21-22, November。
1 引言 1
2 磨機(jī)的總體設(shè)計(jì) 2
2.1 閉路循環(huán)系統(tǒng)與開流粉磨系統(tǒng) 2
2.2 磨機(jī)的通風(fēng)方式和水冷卻 3
2.2.1 磨內(nèi)溫升原因及危害 3
2.2.2 磨機(jī)通風(fēng)方式 3
2.2.3 磨機(jī)的水冷卻 5
2.3 磨機(jī)各倉長度的確定 5
2.4 研磨體的裝載量 6
2.5 磨內(nèi)研磨體運(yùn)動狀態(tài)分析 11
2.5.1 研磨體運(yùn)動狀態(tài)的三種基本情況 11
2.5.2球磨機(jī)中研磨體的運(yùn)動分析 11
2.5.3 磨體運(yùn)動脫離點(diǎn)的軌跡 12
2.5.4最內(nèi)層研磨體的半徑 12
2.5.5 研磨體動態(tài)作用力： 12
3 球磨機(jī)主要參數(shù)的確定 13
3.1 磨機(jī)工作轉(zhuǎn)數(shù)的確定 13
3.2 磨機(jī)功率的計(jì)算 14
3.3磨機(jī)生產(chǎn)率的確定 15
3.3.1 影響磨機(jī)生產(chǎn)率的因素 15
3.3.2 磨機(jī)生產(chǎn)率的計(jì)算 15
4 磨機(jī)主要機(jī)件的設(shè)計(jì)和計(jì)算 15
4.1 磨機(jī)筒體部分 15
4.1.1筒體和筒體端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
4.1.2筒體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的注意事項(xiàng) 16
4.1.3筒體端蓋設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng) 17
4.2 中空軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
4.2.1中空軸的材料選擇 18
4.2.2 中空軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
4.3 襯板 22
4.3.1 襯板的作用 22
4.3.2 襯板材料的選擇 22
4.3.3襯板的表面形狀及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23
4.4 隔倉板 24
4.4.1隔倉板的作用： 24
4.4.2 隔倉板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
5 提高磨機(jī)產(chǎn)量的途徑 25
5.1 采用助磨劑 26
5.2 磨內(nèi)噴水 26
5.3磨尾噴漿 26
5.4 分別粉磨 26
5.5 控制并縮小入磨物料的粒度 27
5.6 合理選擇磨機(jī)襯板 27
5.7 開路粉磨改為閉路粉磨 27
結(jié) 論 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院2010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
我國是水泥大國,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，提高水泥廠粉磨工藝水平對企業(yè)綜合效益的影響是十分顯著的。降低能源消耗、減輕工人勞動強(qiáng)度以及延長球磨機(jī)的工作運(yùn)轉(zhuǎn)時間等問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、優(yōu)質(zhì)意識和環(huán)保意識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，各部門對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，無論是水泥的質(zhì)量，還是水泥的產(chǎn)量，都一時難以滿足廣大社會的需要。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：
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 研磨體級配和填充率 。
同時它存在著下列一些問題：
a 當(dāng)磨機(jī)結(jié)構(gòu)一定時，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，效果差，粉磨效率受到影響;
b 磨內(nèi)增設(shè)隔倉板。它不僅減少了粉磨空間，而且隔倉板附近粉磨效率很低，加劇了隔倉板的磨損;
c 由于研磨體運(yùn)動單調(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)與開流粉磨系統(tǒng)
對于開流系統(tǒng)，其流程簡單、投資省、操作簡便，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，已被磨細(xì)的物料將會產(chǎn)生過粉磨現(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)可以消除過粉磨現(xiàn)象，使磨機(jī)的產(chǎn)量提高、電耗降低，同時閉路系統(tǒng)的產(chǎn)品粒度均勻，尤其是生料粉顆粒均勻，對煅燒熟料有利。
在閉路系統(tǒng)粉磨時，由于要求出磨物料的細(xì)度較粗，一般采用球磨或中長磨與分級設(shè)備組成閉路系統(tǒng)，與二臺球磨機(jī)組成閉路時，稱為二級閉路系統(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、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。對長徑比L/D=4-6的磨機(jī)，根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)，選用開流水泥磨，我們設(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
對于干法原料磨及水泥磨而言，由于磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，沖擊和研磨物料的同時，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。對于沒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 對機(jī)械設(shè)備來說，由于磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中和停止運(yùn)轉(zhuǎn)時溫差很大，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，一般來說其風(fēng)速v<1m/sec.
對于開流磨的風(fēng)速：v=0.7-1.2m/sec
對于圈流磨的風(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 分倉通風(fēng)---在磨內(nèi)一或二倉單獨(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)力分倉通風(fēng)，這樣可以使一或二倉細(xì)料及時由風(fēng)管抽出，三倉仍延用自然通風(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，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)備簡單，耗水量大，效果不甚理想，特別是對于大直徑磨機(jī)，由于傳動不良，效果不佳，且水還會腐蝕筒體，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,不宜采用；
當(dāng)入磨熟料溫度〉80℃時，若第一倉隔倉板處的溫度保持在105--110℃左右，（要求一倉隔倉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)磨倉采用逆向或順向噴水冷卻；
當(dāng)入磨溫度〉100℃時，則可采用磨頭與磨尾同時噴水入磨冷卻，以保證出磨溫度〈115℃。
b 噴水壓力區(qū)噴水量
對于噴水壓力，通過實(shí)踐和控制在1.5kg/cm時,可得到較好的霧化效果，并使噴嘴耐用度提高
對于霧水量，一般不超過磨機(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，一般中小型工廠難于使用，故考慮采用磨外噴水冷卻。
2.3 磨機(jī)各倉長度的確定
磨機(jī)各倉長度的確定目前尚無理論計(jì)算公式，一般均根據(jù)產(chǎn)品細(xì)度曲線來決定，也可以結(jié)合入磨物料粒度和物料的物理機(jī)械性能來確定，如果被粉磨物料難碎易磨的，則一倉應(yīng)稍長一點(diǎn)，反之一倉應(yīng)短些。
本設(shè)計(jì)規(guī)格為Φ2.6×13m，三倉磨，粗磨倉長為3.9m，中磨倉長為3.25m，細(xì)磨倉長為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)各倉的研磨體填充率的算術(shù)平均值。
一般來講，水泥廠多倉磨的平均填充率在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，可避免過粉磨現(xiàn)象，但由于各倉填充率較小，故段與段之間不易滾動，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，而該方案對于圈流中長管磨機(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)，且由于后倉料位高于前倉料面，必須帶有揚(yáng)料板的雙倉層隔倉板，對于難磨的物料，細(xì)度要求較高的產(chǎn)品或磨機(jī)長徑比較小時（L/D=2—3.5）這類磨機(jī)上比較成熟的經(jīng)驗(yàn)是：水泥磨二倉比一倉高2-3%，生料磨二倉比一倉高1%或兩倉相等。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)研磨體的級配與補(bǔ)充
（1）研磨體的級配
在磨機(jī)的同一倉中，為了減少研磨體之間的空隙率，增加對物料的粉磨機(jī) 會，限制物料的流速不致過快，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，叫做研磨體的級配。
鋼球級配與填充率一樣，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)度等因素來確定。
物料在粉磨過程中，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.
各級鋼球的比例：可按二頭小中間大的原則配合。在滿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，前倉的最小球徑等于后倉的最大球徑。物料經(jīng)過長期的研磨后，研磨體的級配組合如下圖2-2所示：
圖2-2 使用后的鋼球級配組合
未使用過的研磨體加入球磨機(jī)前的形狀如下圖1-3所示：
圖2-3 新研磨體級配組合
??根據(jù)研磨體在各倉內(nèi)的大小組合情況，級配分配如下：
第一倉Dmax=70mm
一倉: 鋼球 Φ70 Φ60 Φ50
級配 25% 40% 35%
二倉: 鋼球 Φ50 Φ40 Φ30
級配 30% 40% 30%
三倉: 鋼球 Φ30 Φ20 Φ10
級配 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)
各倉有效容積:
一倉:v=65.84×3.9/13=19.75 (m)
二倉:v=65.84×3.25/13=16.46(m)
三倉:v=65.84×5.85/13=29.63(m)
一倉鋼球重量:
G=γvψ=4.5×19.75×0.3=26.66(T) （2-6）
各級球重:
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)
二倉鋼球重量:
G=γvψ=4.5×16.46×0.27=20(T)
各級球重:
Φ50: 20×30%=6(T)
Φ40: 20×40%=8(T)
Φ30: 20×30%=6(T)
二倉平均球徑:
D= (DG+DG+DG)/(G+G+G)=(50×6+40×8+30×6)/20
=40(mm)
三倉鋼球重量:
G=γvψ=4.5×9.63×0.24=32(T)
各級球重:
Φ30: 32×30%=9.6(T)
Φ20: 32×40%=12.8(T)
Φ10: 32×30%=9.6(T)
三倉平均球徑:
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配都發(fā)生了變化。為了維持正確合理的級配和裝載量，保持較高的粉磨效率，就得定期補(bǔ)充和更換研磨體，清倉和補(bǔ)球時間應(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。
按我國經(jīng)驗(yàn)，對水泥磨來說：第一倉通常5-7天從磨頭喂料口補(bǔ)球一次，每次補(bǔ)球量約為該倉球量的1-2%（一般只補(bǔ)入大球），第二倉每隔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
同時由于研磨體長期使用磨損，所以必須對鋼球進(jìn)行處理，大體清倉時間可參照下列時間而定：
粉磨礦渣水泥：一、二倉鋼球每月清理一次
生料磨：二倉鋼球每兩個月清理一次
重新配球時，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)動狀態(tài)分析
2.5.1 研磨體運(yùn)動狀態(tài)的三種基本情況
a 瀉落式運(yùn)動狀態(tài)
當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速過低，且研磨體太少時，研磨體順筒體旋轉(zhuǎn)一定的角度。當(dāng)研磨體超過自然休止角時，則象雪崩一樣瀉落下來，這樣不斷地反復(fù)循環(huán)，研磨體被提升的高度不高，只有滾動和滑動，基本上沒有沖擊作用，因而粉磨效果不佳。
b 拋落式運(yùn)動狀態(tài)
當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速適宜時，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，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，同時在筒體回轉(zhuǎn)的過程中，研磨體的滾動和滑動也對物料起到研磨作用。
c 離心力運(yùn)動狀態(tài)
當(dāng)筒體轉(zhuǎn)速過高時，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)動分析
球磨機(jī)的粉磨作用主要是研磨體對于物料的沖擊和研磨。為了確定磨機(jī)的主要工作參數(shù)，必須對研磨體的運(yùn)動狀態(tài)加以分析。
研磨體運(yùn)動的實(shí)際狀態(tài)是很復(fù)雜的，為了使分析問題簡化，作如下基本假設(shè)：
a磨機(jī)在正常操作時，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。在軸向各個不同的橫斷面上，研磨體的運(yùn)動狀況完全相似。
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，另一種是一層層地按拋物線軌跡降落下來。
c研磨體與磨機(jī)筒壁間及研磨體層與層之間的相對滑動極小，可忽略。
d磨機(jī)筒體內(nèi)物料對于研磨體運(yùn)動的影響略去不計(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象，研磨體在隨筒體作圓弧向上運(yùn)動過程中，當(dāng)達(dá)到某一位置時，其離心力Pc小于或等于本身重力的徑向分力，研磨體就開始離開圓弧軌跡，作拋射體運(yùn)動，即按拋物線軌跡運(yùn)動。由此可見，研磨體在脫離點(diǎn)開始脫離應(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)量無關(guān)。
2.5.3 磨體運(yùn)動脫離點(diǎn)的軌跡
當(dāng)磨機(jī)在一定的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行操作時，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，把上式改寫為：
R=900cosα/ n （2-9）
此式即為脫離點(diǎn)軌跡的曲線方程，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，否則就會使上升和下落的研磨體在中途相碰而互相干涉其運(yùn)動規(guī)律，只要降落點(diǎn)處于極限位置，此處即為由降落曲線求得的橫坐標(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，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會互相干擾、碰撞，損失其能量，降低粉磨效率。
2.5.5 研磨體動態(tài)作用力：
磨機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，研磨體所產(chǎn)生的動態(tài)作用力有以下三個方面：
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滑動時，最外層鋼球產(chǎn)生臨界運(yùn)轉(zhuǎn)時的理論臨界轉(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（微超或大些）理論臨界轉(zhuǎn)速
磨機(jī)可以超過理論臨界轉(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臨界運(yùn)行時，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)溢流卸流的二級磨機(jī)
（3）中等轉(zhuǎn)數(shù)的工作制度
對中等轉(zhuǎn)數(shù)適用范圍等二種不同意見：
a 當(dāng)球磨機(jī)工作轉(zhuǎn)數(shù)為0.76n時，磨機(jī)效率最高，也就是比生產(chǎn)效率高（每一馬力噸/小時），而工作轉(zhuǎn)數(shù)為臨界轉(zhuǎn)速的68%，絕對生產(chǎn)率提高，但電耗比前者大2-3倍，從經(jīng)濟(jì)觀點(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，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 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：長度、直徑、倉數(shù)、各不見形狀；
c 研磨體的種類、裝載量和級配；
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單，沒有車間工種間的反復(fù)和交錯
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，交變動載荷是處于低速長期運(yùn)行的機(jī)件，它是筒體的主要零件，故設(shè)計(jì)時要求它是不更換零件，以保證它在工作中安全可靠，長期使用，且在使用過程中，亦必須保證質(zhì)量，對于磨機(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號優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，和16Mn低合金結(jié)構(gòu)鋼。近年來，廣泛采用低合金高強(qiáng)度鋼16Mn，這類鋼易于施焊，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 必須滿足工藝提出的磨機(jī)規(guī)格要求的凈空長度，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
筒體的長度： L = L+δ+δ+δ （4-2）
δδδ分別為隔倉板、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，應(yīng)充分地選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的鋼板，避免余料或接長現(xiàn)象，力求降低邊角料的消耗，拼湊排列鋼板時應(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4條，各每節(jié)的焊縫應(yīng)交錯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)倍錯開。
c 筒體上固定的襯板與隔倉板的螺釘孔應(yīng)根據(jù)襯板尺寸等距開設(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，同時也便于襯板螺釘?shù)墓潭ā?
d 筒體上的人空應(yīng)避免開設(shè)在筒體的中央，而且又應(yīng)盡量開設(shè)倉室的中部這樣對調(diào)整隔倉板的位置有較大的余量，同時也便于裝卸研磨體和更換磨損零件，如襯板隔倉板等，人孔的開設(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。
為增強(qiáng)筒體人孔周圍應(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
人孔的開設(shè)有沿筒體母線方向單向開設(shè)和交錯開設(shè),單向開設(shè)時會由于人孔強(qiáng)板等重的離心、慣性力，增加筒體動載荷，但對裝卸研磨體有利，錯開開設(shè)時，剛好相反。本設(shè)計(jì)采用的格式如圖4-1所示:
圖4-1 人孔交錯開設(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a(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磨機(jī)的全部動載荷，故在工作中要求安全可靠，長期使用。
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度圓角應(yīng)力集中較大，故對材料要求具有一定的強(qiáng)度、塑性、硬度，且要求其對應(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)工廠長期經(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缺陷表面所在寬度的10%，切鑿面積總和不得超過各該表面總面積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，其不同心度對本磨機(jī)為小于等于0.25mm,法蘭止口圓端對軸頸軸心線不垂直度≤0.15mm。
C筒體、筒體端蓋、中空軸、磨頭法蘭、聯(lián)結(jié)螺栓及傳動接管的設(shè)計(jì)計(jì)算
a 筒體長徑比L/D=13/2.6=5，只能用計(jì)算應(yīng)力σ≤[σ]來初定δ。
b 三個粉磨倉之間都用雙層隔倉板，隔倉板層數(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研磨體的牽引力不同使研磨體獲得不同的運(yùn)動狀態(tài)，以適應(yīng)粉料粉磨工藝過程要求
c對某些具有一定幾何形狀的自動分級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 對于粗磨倉即一倉，沖擊破碎是該倉的主要工作形式，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 對于細(xì)磨機(jī)，即第二倉，研磨是該倉的主要工作形式，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)簡單，對同一層研磨體的提升高度均勻一致，還可以減少內(nèi)層球的滑動和磨損，且表面磨損均勻等顯著的優(yōu)點(diǎn)，適用于粗磨倉。
本設(shè)計(jì)粗磨倉用了四排階梯襯板，主要是作起導(dǎo)向用。
研磨體的運(yùn)動規(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變化
③ 對同一直徑的磨機(jī)，當(dāng)磨機(jī)轉(zhuǎn)速不同時，研磨體脫離角和磨機(jī)轉(zhuǎn)交相對應(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 制造簡單，價格便宜
③ 拆卸方便，易于更換
④ 襯板的穩(wěn)定性好，長期工作不致變形
⑤ 連接襯板螺釘孔數(shù)目應(yīng)該最少，以免削弱簡單的強(qiáng)度，同一磨機(jī)內(nèi)的襯板類型要盡量減少，以減少零件、便于管理、節(jié)約資金
1 襯板重量不易過大（≤35-60kg）以減輕更換時的勞動強(qiáng)度，尺寸要盡可能順利地通過人孔，一般設(shè)計(jì)時，可大致取為：
厚度：40-50mm左右，最小不小于20mm
長度：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環(huán)向縫排列法，按一般的經(jīng)驗(yàn)錯開的距離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，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)時在保證強(qiáng)度的前提下，盡量減少螺栓個數(shù)，一塊襯板最好有兩個螺栓固定，這樣當(dāng)一個折斷時，襯板也不致掉落，不過因襯板每半年或一年就換一次，因此，用一個螺栓也就可以。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，緊固螺栓時不會轉(zhuǎn)動，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要防松墊圈或雙螺母，此外，螺栓要用浸過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 隔倉板
4.4.1隔倉板的作用：
a分隔研磨體，以防止不同級配的研磨體，由一倉跑到另一倉，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 隔倉板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
按隔倉板的結(jié)構(gòu)可分為雙層隔倉板和單層隔倉板，單層隔倉板是由帶孔眼的篩板拼合而成，雙層隔倉板由一層篩板、一層盲板及二者之間的揚(yáng)料板組成，它有使物料強(qiáng)制通過的能力，而不受相鄰的兩倉物料面高度的影響，甚至在前倉料面低于后倉料面的情況下，物料仍能順利通過，但雙層隔倉板占磨機(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，同時也加劇了隔倉板的磨損。
單層隔倉板由扇形篦板組成，用中心圓板把這些扇形板連成一個整體，隔倉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，單層隔倉板使用于溢流式過料，前倉料位高于后倉料面以下的細(xì)料通過時阻力較大，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的尺寸，篩孔的排列和分布方式很多，可歸納為兩類：同心圓排列和放射形排列，前者物料通過的阻力小，流通量大，且不易堵塞，但通過的物料容易返回，磨損較大，幅射狀隔倉板物料的通過阻力較大，物料不易返回，由于篩板呈幅射狀，對研磨體的提升作用較強(qiáng)，易使大球集聚，在此，形成倉內(nèi)鋼球的反向分級，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，對于雙層隔倉板是“導(dǎo)料錐”，對于單層隔倉板則是“篩板法蘭”，它一則起聯(lián)接作用，一則是氣流的通路，磨門通風(fēng)對磨機(jī)的正常操作甚為重要，故應(yīng)盡量加大隔倉板總的通風(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，研磨體和物料不應(yīng)超過中心體外徑。
C 隔倉板設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
a隔倉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該道篩板的孔的寬度
c設(shè)計(jì)時應(yīng)注意磨頭襯板和盲板、隔倉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，倉的長度，研磨體的裝載量，物理性質(zhì)等都會影響磨機(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)號水泥，助磨劑的效果更為顯著。助磨劑的種類繁多，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，來源較為廣泛。
5.2 磨內(nèi)噴水
向水泥磨的粉磨倉內(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，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，入磨熟料溫度超過80℃時，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的磨頭喂入改為尾倉，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，因而使前倉研磨體加強(qiáng)了對物料的粉磨作用；其次，粘土不進(jìn)入磨倉可增加石灰石的處理量，因而使前倉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)有三級破碎設(shè)備的工廠應(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)動方向按大小次序進(jìn)行分級，改變襯板的表面形狀，還能改變磨內(nèi)每一段鋼球運(yùn)動的拋物線軌跡，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 開路粉磨改為閉路粉磨
a 增設(shè)選粉機(jī)，它分一級閉路系統(tǒng)和二級閉路系統(tǒng)，一級閉路系統(tǒng)用于長管磨和中長磨，二級閉路系統(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，各廠應(yīng)根據(jù)本廠原有的條件，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)過程中，我遵循以下幾個總體設(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，動力消耗少，經(jīng)久耐用運(yùn)轉(zhuǎn)安全，操作事業(yè)簡便靈敏，外行尺寸小而美觀、成本低;
b 制造加工方面
結(jié)構(gòu)簡單易于加工，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，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)，所以在使用過程中應(yīng)揚(yáng)長避短，因地制宜地使用，發(fā)揮它的最佳效果，達(dá)到最好的市場效益才是根本。
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