II前言 11粉磨工藝系統(tǒng) 31.1粉磨 31.1.1粉碎的意義及分類 31.1.2粉碎比及粒度表示 41.1.3物料的易碎性和易磨性 51.2粉磨系統(tǒng)流程 61.2.1開路流程及其特點(diǎn) 61.2.2圈路流程及其特點(diǎn) 71.3小結(jié) 72球磨機(jī)的總體設(shè)計(jì) 82.1球磨機(jī)的工作原理 82.2球磨機(jī)的主要參數(shù)計(jì)算 92.2.1球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速 92.2.2球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速 102.2.3轉(zhuǎn)速比 102.2.4磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速 102.2.5磨機(jī)的功率 112.2.6磨機(jī)的生產(chǎn)能力 122.3小結(jié) 133球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)部分設(shè)計(jì) 143.1筒體部分設(shè)計(jì) 153.1.1筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 153.1.2磨門與人孔 163.1.3筒體的基本要求和規(guī)定 173.1.4筒體的計(jì)算 193.2磨頭部分設(shè)計(jì) 273.2.1磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 273.2.2中空軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 293.2.3磨頭的計(jì)算 313.3襯板的選型設(shè)計(jì) 373.3.1襯板的作用 373.3.2襯板的材料 373.3.3襯板的種類 383.3.4襯板的安裝 403.4隔倉板的選型設(shè)計(jì) 413.4.1隔倉板的作用 413.4.2隔倉板的類型 423.4.3篦孔 443.5小結(jié) 464研磨體的確定 474.1研磨體的運(yùn)動分析 474.2研磨體運(yùn)動基本方程式 484.3研磨體級配 494.3.1研磨體級配的意義 494.3.2研磨體填充率及其選擇 504.3.3研磨體級配的原則 514.3.4本設(shè)計(jì)研磨體的計(jì)算設(shè)計(jì) 524.5小結(jié) 555結(jié)論 56經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 56致謝 58參考文獻(xiàn) 59附錄 60前言建材產(chǎn)品的生產(chǎn),從原料、燃料到半成品都需要進(jìn)行破碎和粉磨,其目的是使物料的比表面積增加,以提高物理作用的效果及化學(xué)反應(yīng)的速度,如促進(jìn)均勻混合,提高物料的流動性,便于貯存和運(yùn)輸,提高產(chǎn)量等。水泥熟料和石膏一起磨碎成最終產(chǎn)品,其磨碎的粒度越細(xì),比表面積越大,則水泥的標(biāo)號就越高。改善和提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量,減少動力消耗,降低生產(chǎn)成本,即達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗具有重要意義。球磨機(jī)不但在建材工業(yè)中廣泛應(yīng)用，而且在冶金、選礦、化工、電力等工業(yè)中也廣泛采用。它的優(yōu)點(diǎn)是∶物料適應(yīng)性強(qiáng)；粉碎比大；適應(yīng)強(qiáng)；結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固、操作可靠，維護(hù)管理方便，能長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)是∶工作效率低；體形笨重；磨機(jī)轉(zhuǎn)速低；研磨體和襯板的消耗量大；操作時噪聲大。本課題是結(jié)合市場上所使用的各類型號的球磨機(jī)及由廠家在使用過程中所反饋的信息,分析其問題的來源,并相互比較綜合各類球磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn),經(jīng)師生討論而確定的。設(shè)計(jì)要求:a、進(jìn)料粒度：20～25mm；b、出料粒度：4900孔/篩篩余量為8～10%；c、生產(chǎn)能力:24t/h。技術(shù)要求：機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)保證其功能良好、使用可靠、維護(hù)方便；零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要選擇合理的毛坯型式和材料，并盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，并具有良好的工藝性。本課題著重解決的問題是正確選擇粉磨工藝系統(tǒng)，合理地設(shè)計(jì)磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分，提高粉磨效率，最大幅度達(dá)到高細(xì)、高產(chǎn)和低能耗運(yùn)轉(zhuǎn)?？傮w設(shè)計(jì)思路∶設(shè)計(jì)應(yīng)用雙層隔倉板進(jìn)行磨內(nèi)自選粉,使開流形式的粉磨裝置系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圈流工藝，各倉研磨體尺寸、級配不同，各零部件盡可能選用通用件和新型材料，以提高粉磨效率，最大幅度達(dá)到高產(chǎn)、高細(xì)和低能耗運(yùn)轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)具有很大的實(shí)用價值。因?yàn)椴捎昧撕芏嘈碌慕Y(jié)構(gòu)，大大降低了制造和維護(hù)的費(fèi)用，減少了機(jī)器調(diào)整的次數(shù)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性,降低了生產(chǎn)成本，改善了產(chǎn)品性能，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。1粉磨工藝系統(tǒng)1.1粉磨1.1.1粉碎的意義及分類用機(jī)械方法或非機(jī)械方法克服固體物料內(nèi)部的內(nèi)聚力而將其分裂的過程稱為粉碎。粉碎包括破碎和粉磨，大塊物料破碎成小塊物料稱為破碎：小塊物料磨成細(xì)粉稱為粉磨。相應(yīng)地完成這些作業(yè)的機(jī)械，稱為破碎機(jī)械和粉磨機(jī)械，或統(tǒng)稱為粉碎機(jī)械。粉碎作業(yè)的分類見表1-1。表1-1粉碎作業(yè)的分類粉碎破碎破碎碎至100mm中碎碎至100～30mm細(xì)碎碎至30～3mm粉磨粗磨碎至3～0.1mm細(xì)磨碎至0.1～0.06mm超細(xì)磨碎至20～5μm物料經(jīng)粉碎后，比表面積增加，可提高化學(xué)反應(yīng)速度和物理作用效果；幾種不同固體物料的混合，在細(xì)粉狀態(tài)下易達(dá)到均勻的效果；物料經(jīng)粉碎后，便于干燥、傳熱、貯存和運(yùn)輸；物料經(jīng)粉碎后，還可用于材料科學(xué)，環(huán)境保護(hù)和選礦等部門。在建筑材料生產(chǎn)中，粉磨作業(yè)是很重要的過程。粉磨作業(yè)的情況直接關(guān)系著產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品成本。1.1.2粉碎比及粒度表示粉碎比是指粉碎前后物料的平均粒徑之比。它表示物料粒徑在粉碎過程中的縮小程度，是評價粉碎過程的技術(shù)指標(biāo)之一。對破碎而言，稱為破碎比，它是確定破碎系統(tǒng)和設(shè)備選型的重要依據(jù)。由于各種粉碎設(shè)備的粉碎比各有一定的范圍，若要求物料的粉碎比較大，一臺粉碎機(jī)難以滿足要求時，就要用幾臺粉碎機(jī)串聯(lián)粉碎，這種粉碎過程稱為多級粉碎。第一級的進(jìn)料平均粒徑與最后一級的出料平均粒徑之比稱為總破碎比。等于各級破碎比的乘積,由=··…(1-1)粉碎過程中，各種粒徑的物料組成了混合體，這種混合體稱為顆粒群。顆粒群的平均粒徑，通常用質(zhì)量平均法測算。步驟如下：首先，取有代表性的試樣，用套篩以篩分法把物料分成若干粒級，并用以下方法分別求出各粒級物料的平均粒徑；設(shè)相鄰兩級篩子的孔徑為(大孔篩)和（小孔篩）,則該兩級篩之間顆粒群（既小于且大于的顆粒群）可用算術(shù)平均粒徑表示為=(+)/2,得到、、、。其次，分別稱出物料的質(zhì)量，得到、、、。最后，求出顆粒群的平均粒徑。由（1-2）篩分所得的粒度級數(shù)越多，算得的顆粒群平均粒徑越準(zhǔn)確。1.1.3物料的易碎性和易磨性易碎性是表示物料被破碎難易程度的特性。它與其強(qiáng)度、硬度、密度、結(jié)構(gòu)均勻性、含水率、粘性、裂痕、表面形狀等有關(guān)。易碎性通常用易碎性系數(shù)表示，又稱相對易碎性系數(shù)。某物料的易碎性系數(shù)是指用同一臺粉碎機(jī)械在同一物料尺寸變化條件下，粉碎標(biāo)準(zhǔn)物料的單位產(chǎn)品電耗與粉碎該物料的單位產(chǎn)品電耗之比，由（1-3）水泥工業(yè)一般以中等易碎的回轉(zhuǎn)窯熟料作為標(biāo)準(zhǔn)易碎性物料，并令其易碎性系數(shù)為1。易碎性系數(shù)大的物料易于粉碎。易磨性是表示物料本身被粉磨難易程度的特性。它與物料的種類和性能有關(guān)。礦渣比熟料難磨、熟料比石灰石難磨，是由它們的種類不同；種類相同時，脆性大的物料比脆性小的易磨，因此。水淬快冷礦渣比自然慢冷礦渣易磨，高飽和比熟料比低飽和比熟料易磨、地質(zhì)年代短的石灰石比地質(zhì)年代長的石灰石易磨。國家標(biāo)準(zhǔn)GB9964-88《水泥原料易磨性試驗(yàn)方法》規(guī)定了球磨機(jī)易磨性的試驗(yàn)方法。該法原理：物料經(jīng)規(guī)定的球磨機(jī)研磨至平衡狀態(tài)后，以磨機(jī)每轉(zhuǎn)生成的成品量計(jì)算粉磨功指數(shù)，此指數(shù)定量地表明物料粉磨的難易程度。輥式磨易磨性一般用小型試驗(yàn)?zāi)ミM(jìn)行。易碎性和易磨性之間沒有規(guī)律性的關(guān)系。1.2粉磨系統(tǒng)流程按一定粉磨流程配量的主機(jī)及輔機(jī)組成的系統(tǒng)稱作粉磨系統(tǒng)。粉磨系統(tǒng)可根據(jù)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護(hù)等因素，通過比較選擇適當(dāng)?shù)姆勰ハ到y(tǒng)。水泥廠的粉磨作業(yè)有生料、水泥和煤粉三部分。1.2.1開路流程及其特點(diǎn)在粉磨過程中，物料一次通過磨機(jī)后即為成品的流程為開路流程，如圖1-1所示。其優(yōu)點(diǎn)是：流程簡單，設(shè)備少，投資省，操作簡便。其缺點(diǎn)是：由于物料全部到達(dá)細(xì)度要求后才能出磨，已被磨好的物料會出現(xiàn)過粉磨現(xiàn)象，并形成緩沖大墊層，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，從而降低了粉磨效率，增加了電耗。圖1.1粉磨系統(tǒng)流程1.2.2圈路流程及其特點(diǎn)物料出磨后經(jīng)過分級設(shè)備選出成品，合格的細(xì)粉為成品，而使粗粒返回磨內(nèi)再粉磨的流程為圈路流程如圖2-1。其優(yōu)點(diǎn)是：可以及時將細(xì)粉排出、減少了過粉現(xiàn)象，使磨機(jī)產(chǎn)量提高，同時產(chǎn)品粒度均勻，并且可以用調(diào)節(jié)分級設(shè)備的方法改變的粒度。其缺點(diǎn)是：圈路流程復(fù)雜、設(shè)備多、投資大、廠房高、操作麻煩、維修工作量大。本課題選用的是開路流程。1.3小結(jié)本章通過介紹粉磨的意義及分類，說明了粉磨作業(yè)很重要，它直接關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品成本。本章主要利用粉碎比來確定破碎系統(tǒng)和設(shè)備型號，在這過程中運(yùn)用質(zhì)量平均法測算顆粒群的平均粒徑，從而確定粒度級數(shù)，然后也對粉磨系統(tǒng)流程進(jìn)行了分析。2球磨機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1球磨機(jī)的工作原理球磨機(jī)的主要工作部分是一個裝在兩個大型軸承上水平放置的回轉(zhuǎn)筒體，筒體用隔倉板分為幾個倉室，在各倉內(nèi)裝有一定形狀和大小的研磨體。研磨體一般為鋼球、鋼段、鋼棒、卵石、礫石和瓷球等。為了防止筒體被磨損，在筒體內(nèi)壁裝有襯板。當(dāng)磨機(jī)回轉(zhuǎn)時，研磨體在離心力和與筒體內(nèi)壁的襯板面產(chǎn)生的摩擦力的作用下，貼附在筒體內(nèi)壁的襯板面上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)，并被帶到一定高度，在重力作用下自由下落，下落時研磨體像拋射體一樣，沖擊底部的物料把物料擊碎。研磨體上升、下落的循環(huán)運(yùn)動是周而復(fù)始的。此外，在磨機(jī)回轉(zhuǎn)的過程中，研磨體還產(chǎn)生滑動和滾動，因而研磨體、襯板與物料之間發(fā)生研磨作用，使物料磨細(xì)。由于進(jìn)料端不斷喂入新物料，使進(jìn)料與出料端物料之間存在著能強(qiáng)制物料流動，并且研磨體下落時沖擊物料產(chǎn)生軸向推力迫使物料流動，另磨內(nèi)氣流運(yùn)動也幫助物料流動。因此，磨機(jī)筒體雖然是水平放置，但物料卻可以由進(jìn)料端緩慢流向出料端，完成粉磨作業(yè)。 2.2球磨機(jī)的主要參數(shù)計(jì)算 2.2.1球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速當(dāng)磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時，研磨體產(chǎn)生的離心力等于它本身的重力，因而使研磨體升至脫離角=0°，即研磨體將緊貼附在筒體上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)而不會降落下來，這個轉(zhuǎn)速就稱為臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)研磨體處于極限位置時，脫離角=0°，將此值代入研磨體運(yùn)動基本方程式，可得臨界轉(zhuǎn)速,由（2-1）式中：——臨界轉(zhuǎn)速，r/min；——筒體有效半徑，m； ——磨機(jī)筒體有效直徑,m。代入公式（2-1）以上公式是在幾個假定的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的，事實(shí)上，研磨體與研磨體、研磨與筒體之間是存在相對滑動的，而且物料對研磨體也是有影響的。因此，實(shí)際的臨界轉(zhuǎn)速比計(jì)算的理論轉(zhuǎn)速要高，且與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、襯板形狀、研磨體填充率等因素有關(guān)。2.2.2球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速使研磨體產(chǎn)生最大粉碎功時的筒體轉(zhuǎn)速稱作球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速。當(dāng)靠近筒壁的最外層研磨體的的脫離角=54°44′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=54°44′代入式cos≥，可得理論適宜轉(zhuǎn)速,由[11]（2-2）代入公式（2-2）2.2.3轉(zhuǎn)速比球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比，簡稱為轉(zhuǎn)速比,由（2-3）上式說明理論適宜轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的76%。一般磨機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的70～80%。2.2.4磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速磨機(jī)理論適宜轉(zhuǎn)速是根據(jù)最外層研磨體能夠產(chǎn)生最大粉碎功觀點(diǎn)推導(dǎo)出來的。這個觀點(diǎn)沒有考慮到研磨體隨筒體內(nèi)壁上升過程中，部分研磨體有下滑和滾動現(xiàn)象。根據(jù)水泥生產(chǎn)中磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料來確定磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速。下面幾個經(jīng)驗(yàn)公式是對干法磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的確定方法,由當(dāng)時（2-4）當(dāng)1.8m<≤2.時（2-5）當(dāng)≤1.8時（2-6）式中:——磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，r/min；——磨機(jī)的有效內(nèi)徑，m；——磨機(jī)規(guī)格直徑，m。代入公式（2-4）r/min2.2.5磨機(jī)的功率影響磨機(jī)需用功率的因素很多，如磨機(jī)的直徑、長度、轉(zhuǎn)速、裝載量、填充率、內(nèi)部裝置、粉磨方式以及傳動形式等。計(jì)算功率的方法也很多，常用的計(jì)算磨機(jī)需用功率的計(jì)算式有以下三種,由[5]（2-7）（2-8）（2-9）式中:——磨機(jī)需用功率，kW；——磨機(jī)有效容積，m；——磨機(jī)有效內(nèi)徑，m；——磨機(jī)的適宜轉(zhuǎn)速，r/min；——研磨體裝載量，t；——磨機(jī)填充率（以小數(shù)表示）。選用公式（2-7）計(jì)算：kW磨機(jī)配套電動機(jī)功率計(jì)算=1.3×1.1×442=632kW式中:——與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、傳動效率有關(guān)的系數(shù)，見表2-1；——電動機(jī)儲備系數(shù)，在1.0～1.1間選取。表2-1與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、傳動效率有關(guān)的系數(shù)磨機(jī)形式干法磨中卸磨邊緣傳動1.31.4中心傳動1.251.352.2.6磨機(jī)的生產(chǎn)能力A.磨機(jī)小時生產(chǎn)能力的計(jì)算影響磨機(jī)需用功率的因素很多，主要有以下幾個方面：粉磨物料的種類、物理性質(zhì)和產(chǎn)品細(xì)度；生產(chǎn)方法和流程；磨機(jī)及主要部件的性能；研磨體的填充率和級配；磨機(jī)的操作等。常用磨機(jī)生產(chǎn)能力經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式為,由（2-10）式中:——磨機(jī)生產(chǎn)能力，t/h；——磨機(jī)所需功率，kg/kW；——單位功率生產(chǎn)能力，kg/kW；——流程系數(shù)，開路取1.0；閉路1.15～1.5。代入公式（2-10）=24t/h將一起考慮，干法開路長磨粉磨系統(tǒng)，值為55～60。B.球磨機(jī)的年生產(chǎn)能力,由[5]=8760（2-11）式中:——磨機(jī)的年生產(chǎn)能力，；——磨機(jī)臺時生產(chǎn)能力，；——磨機(jī)的年利用率，生料開路磨<80%，生料閉路磨<78%，水泥開路磨<85%,水泥閉路磨<82%。所有系統(tǒng)的年利用率不得低于70%。代入公式（2-11）=8760=8760×80%×24=168192t/y2.3小結(jié)本章介紹了球磨機(jī)的主要工作部分的結(jié)構(gòu)，包括回轉(zhuǎn)體、隔倉板、研磨體。接著引入球磨機(jī)的工作原理：研磨體在摩擦力的作用下，被帶到一定高度，然后自由下落并由擊碎物料。而且由于存在摩擦力，研磨體在上升的過程中也會使物料磨細(xì)。同時研磨體下落時會產(chǎn)生軸向推力，是物料向出料口流動，完成粉磨作業(yè)。通過查閱資料，了解了球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速，對球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算。再考慮球磨機(jī)的實(shí)際工作情況，計(jì)算球磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速、功率和磨機(jī)的生產(chǎn)能力。最終確定球磨機(jī)的主要參數(shù)，為球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)部分設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。 3球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)部分設(shè)計(jì)3.1筒體部分設(shè)計(jì)3.1.1筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)A．筒體的結(jié)構(gòu)形式一般筒體都設(shè)計(jì)成整體式結(jié)構(gòu)，因?yàn)檎w式結(jié)構(gòu)的制造綜合偏差相對較小。且加工費(fèi)用相對也低一些。大規(guī)格的筒體則往往會受運(yùn)輸條件和制造加工能力的限制，而不得不將筒體設(shè)計(jì)成“分段式”結(jié)構(gòu)。筒體段節(jié)之間一般采用帶定位止口的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)。筒體分段的另一種辦法是現(xiàn)場焊接：筒體在制造廠按運(yùn)輸條件分段，然后準(zhǔn)確地加工出帶止口的特殊焊縫坡口，連同專用的全套施焊設(shè)備運(yùn)到現(xiàn)場，由制造廠的焊接技師在現(xiàn)場進(jìn)行焊接和消除焊接應(yīng)力。這種方法只有在該地區(qū)有幾臺磨機(jī)的筒體需要在現(xiàn)場焊接才比較合算，否則是不經(jīng)濟(jì)的。B．筒體與端蓋的聯(lián)接形式筒體與磨頭端蓋的聯(lián)接形式有以下三種：a.外接型法蘭聯(lián)接在磨機(jī)規(guī)格大型化之前，筒體采用外接型法蘭與端蓋相聯(lián)接的結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用，其特點(diǎn)是與磨頭組裝比較方便，但筒體外形直徑大，切削加工面和材料消耗也比較大。b.內(nèi)接型法蘭聯(lián)接內(nèi)接型法蘭聯(lián)接是大中型磨體廣泛采用的結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是原材料的利用率相當(dāng)高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理。c.無法蘭聯(lián)接無法蘭聯(lián)接實(shí)際上是將筒體和磨頭端蓋直接焊為一體的結(jié)構(gòu)形式，焊接接頭都是對接焊結(jié)構(gòu)。從端蓋結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢來看，這種無法蘭對接焊聯(lián)接的形式，將通用于各種規(guī)格和各種類型的磨體，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)合理、制造簡便和使用可靠等特點(diǎn)。本磨機(jī)選用的是內(nèi)接法蘭聯(lián)接。3.1.2磨門與人孔磨門是為封閉人孔設(shè)置的，要求裝卸方便、固定牢固。人孔的主要作用是：檢修和更換磨體內(nèi)的各種易損件，裝卸研磨體以及對磨內(nèi)物料的采樣。A.磨門磨門分“內(nèi)提式”和“外蓋式”兩種結(jié)構(gòu)類型。a.內(nèi)提式磨門內(nèi)提式磨門有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是把磨門和磨門襯板鑄造成一整體這種結(jié)構(gòu)只適用于韌性高的耐磨材料，因?yàn)樵煨痛蠖鴱?fù)雜，脆性材料容易斷裂。另一種結(jié)構(gòu)是把磨門和磨門襯板分開制造。磨門襯板用螺栓固定在型鋼或鑄鋼制造的磨門上，然后用弓形架再把磨門固定在筒體上。b.外蓋式磨門外蓋式磨門的突出優(yōu)點(diǎn)是磨門襯板和筒體襯板完全一樣。本磨機(jī)選用的是外蓋式磨門。B．人孔a.內(nèi)提式磨門的人孔內(nèi)提式磨門的人孔有帶補(bǔ)強(qiáng)板和不帶補(bǔ)強(qiáng)板之分。b.外蓋式磨門的人孔外蓋式磨門的人孔，均須設(shè)置固定磨門的“人孔框”。人孔框同時也起到補(bǔ)強(qiáng)板的作用，與筒體的聯(lián)接均采用鉚釘鉚接。人孔的尺寸、孔口倒棱、孔面粗糙以及四個孔角的圓角半徑等，基本要求和內(nèi)提式磨門的人孔相同。3.1.3筒體的基本要求和規(guī)定A.鋼板材質(zhì)和厚度的選擇筒體屬于不更換的零件，要保證工作中安全可靠，并能長期連續(xù)使用。所以要求制造筒體的材料的金屬材料的強(qiáng)度要高，塑性要好，且應(yīng)具有一定的抗沖擊性能。筒體是由鋼板卷制而成，要求可焊性要好。因此，一般用于制造筒體的材料是普通結(jié)構(gòu)鋼板Q235，它的強(qiáng)度、塑性、可焊性都能滿足這些要求，且易購到。鋼板厚度采用40mm。B.筒體的有效內(nèi)徑和有效長度,由[5]a.筒體的有效內(nèi)徑（3-1）式中:——筒體的規(guī)格直徑，m；——筒體的有效直徑，m；——襯板平均厚度，m；一般取=0.05m。代入公式（3-1）mb.筒體的有效長度（3-2）式中:——筒體的規(guī)定長度，m；——筒體的有效長度，m；、、——分別為隔倉板、端蓋襯板、揚(yáng)料裝置的厚度,m；取0.32m。代入公式(3-2)mC.筒體鋼板的排列原則a.充分利用鋼板的規(guī)格尺寸和卷板機(jī)的最大能力，使筒體的焊縫總長達(dá)到最短為原則來排列鋼板，厚鋼板與薄鋼板對接焊的過渡斜率不大于1：10為宜。當(dāng)筒體縱、環(huán)焊縫在排列中發(fā)生矛盾時，應(yīng)以減少縱焊縫為主來處理，這是基于焊接應(yīng)力場的矢向都平行于筒體素線，避免形成應(yīng)力疊加來考慮的。筒體段節(jié)間的縱向焊縫，應(yīng)按100πmm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100πmm考慮的，這樣可使各段節(jié)筒體上的螺栓孔，得到距焊縫最大的距離。b.焊縫距各種孔邊的最小距離焊縫不許通過筒體上的任何開孔。焊縫坡口邊至孔邊的最小距離為筒體厚度的2倍且不小于75mm為宜。當(dāng)焊縫必須通過人孔加強(qiáng)板下面時，該焊縫必須全長磨平，磨平表面的粗糙度不應(yīng)低于鋼板表面的相應(yīng)值。3.1.4筒體的計(jì)算A．作用于筒體的總載荷Q,由[11]磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，作用于筒體的總載荷Q包括兩部分，一部分是磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分的重力，另一部分是動態(tài)研磨體（包括物料）所產(chǎn)生的力P。a.磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分的重力（3-3）式中:——磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分的重力，N；——磨機(jī)筒體的重力，N；——磨機(jī)磨頭的重力，N；——磨機(jī)磨尾的重力，N；——磨機(jī)襯板的重力，N；——磨機(jī)隔倉板的重力，N；——磨機(jī)大齒圈的重力，N.(3-4)代入公式(3-4)代入公式(3-3)b.動態(tài)研磨體所產(chǎn)生的力P磨機(jī)內(nèi)研磨體在拋落狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時,研磨體所產(chǎn)生的力,主要有瀉落部分面積的重力及部分的離心力和拋落部分面積的沖擊力等三部分.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(3-5)式中：P——動態(tài)研磨體產(chǎn)生的力，N.代入公式(3-5)P=1.02×51.3×103×9.8=5.13×105Nc.粉磨物料的重力粉磨時研磨體和物料是混合在一起的,這部分物料重量約為研磨體重量的14%。即:=1.14G(3-6)式中:——粉磨物料的重力,N.代入公式(3-6)=1.14×51.3××9.8=5.73×Nd.磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時,作用于筒體上的總載荷QQ=+1.14P(3-7)代入公式(3-7)Q=9.63×+1.14×5.13×=1.548×NB.邊緣傳動時大齒圈的圓周力,由[11](3-8)式中:——圓周力,N;N——磨機(jī)需要的功率,kW；n——磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速,r/min；——大齒圈的節(jié)圓半徑，m.代入公式(3-8)NC.筒體作用力的分布,由[11]計(jì)算作用在筒體上的彎矩時,筒體上的作用力分布如圖3-1所示。a.(3-9)式中:——單位長度上受力,；——筒體長度,.代入公式(3-9)=9.2b.動態(tài)研磨體所產(chǎn)生的作用力1.14P,也是沿筒體長度均勻分布.由于各倉平均球徑和研磨體裝載量不同,產(chǎn)生的作用力大小也不一樣,所以應(yīng)該分倉計(jì)算。一倉單位長度上受的力為:(3-10)二倉單位長度上受的力為:(3-11)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=（3-12）代入公式（3-12）根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，一般干法開流生產(chǎn)磨機(jī)：雙倉磨時，第一倉倉長為全長的30%～40%，第二倉倉長為全長的60%～70%。代入公式（3-10）==c.邊緣傳動大齒輪的重力作為集中載荷。磨頭重力和磨尾重力也作為集中載荷，其作用點(diǎn)在磨頭（或磨尾）和筒體接觸面至支座（主軸承）支反力作用點(diǎn)距離的1/3處。D.筒體彎曲強(qiáng)度,由[11]a.進(jìn)料端主軸承處的支反力（3-13）代入公式（3-13）圖3.1磨機(jī)筒體作用力的分布b.出料端主軸承處的支反力（3-14）代入公式（3-14）d.磨機(jī)筒體所受的最大彎矩（3-15）令代入公式（3-15）e.磨機(jī)筒體所受的扭矩（3-16）將式（3-8）代入（3-16）中得（3-17）代入公式（3-17）f.磨機(jī)筒體所受當(dāng)量彎矩M（3-18）代入公式（3-18）式中:——筒體所受當(dāng)量彎矩，；——筒體所受最大彎矩，；——筒體所受扭矩，；——折合系數(shù)，一般取為0.5～0.6。g.磨機(jī)筒體抗彎斷面模數(shù)W（3-19）式中:——筒體抗彎斷面模數(shù)，；——磨機(jī)筒體的外半徑，；——磨機(jī)筒體的內(nèi)半徑，。代入公式（3-19）h.磨機(jī)筒體所受的彎曲應(yīng)力（3-20）式中:——筒體所受的彎曲應(yīng)力，；——筒體所受的當(dāng)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=0.8～0.9。代入公式（3-20）i.磨機(jī)筒體的許用彎曲應(yīng)力磨機(jī)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。（3-21）（3-22）式中:——許用彎曲應(yīng)力，；——筒體材料的疲勞極限，；——筒體材料的屈服極限，；——筒體材料的抗拉強(qiáng)度極限，；——安全系數(shù)，。代入公式（4-22）j.代入公式（4-21）驗(yàn)算磨機(jī)筒體的彎曲強(qiáng)度

E．筒體徑向剛度的計(jì)算磨機(jī)筒體是一個大直徑的薄壁圓筒，容易產(chǎn)生徑向變形。徑向變形如果超過一定數(shù)植將會影響磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須對筒體徑向變形加以限制。對于圓柱形的客體，一般用來控制，是經(jīng)驗(yàn)值。在磨機(jī)筒體上，根據(jù)目前的經(jīng)驗(yàn)一般取=150。筒體縱向撓度，一般控制在0.3/1000以內(nèi)，而這樣小的撓度反映到具有球面支承的主軸承上，是不足為慮的。3.2磨頭部分設(shè)計(jì)3.2.1磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)磨頭是筒體端蓋和中空軸的統(tǒng)稱。它承受著整個磨體及研磨體的運(yùn)轉(zhuǎn)動載荷，在交變應(yīng)力的作用下連續(xù)運(yùn)行，是磨機(jī)本體最薄弱的環(huán)節(jié)，也是最難控制制造質(zhì)量的機(jī)件，使用中要求長期安全可靠，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮是不更換的零件磨頭的結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種是端蓋與中空軸鑄成一整體式，這種形式結(jié)構(gòu)簡單，安裝較方便，適用于中小型磨機(jī)。對于較大直徑的磨機(jī)，易產(chǎn)生鑄造缺陷，因磨頭端蓋占有較大的平展面積且又較薄，即使采用較多的澆冒口澆鑄，其冷卻收縮也是不均勻的，從而使中空軸與端蓋的過渡曲面產(chǎn)生較大的應(yīng)力和組織疏松，這種缺陷有時在切削加工到一定程度才會發(fā)現(xiàn)，造成不應(yīng)有的返工浪費(fèi)，有時這種缺陷處于隱蔽狀態(tài)，不能及時發(fā)現(xiàn)，由于該部位在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，承受著交變應(yīng)力，并且有較大的應(yīng)力集中，在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后便產(chǎn)生斷裂，這時造成的損失就更大；另一種磨頭是將端蓋和中空軸分成兩部分再組合在一起，把端蓋和中空軸分別鑄造，加工后用螺栓組裝到一起，這種結(jié)構(gòu)，避免了上述的鑄造缺陷。這樣雖可解決一些問題，但在原材料消耗和加工工作量上都比較多，并增加了安裝工作量；端蓋采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)件制造工藝程序簡單，切削加工程序和切削加工面較少，原材料消耗少，端蓋質(zhì)量可得到保證，不存在鑄件的鑄造缺陷。端蓋與筒體焊接在一起，連接牢靠省工，避免了要求較高的螺栓或鉚釘連接。此種中空軸是鑄件與端蓋止口圓定位用螺栓連接成磨頭整體。焊接端蓋，其鋼板厚度一般為筒體鋼板厚度的1.5～2.5倍，且焊接端蓋的焊縫不宜與筒體焊縫重合，也要避免與筒體上襯板螺栓孔重合。從“等強(qiáng)度”觀點(diǎn)出發(fā)，端蓋也應(yīng)設(shè)置中部增強(qiáng)板，其厚度在滿足強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)需要的原則下，盡量使端蓋鋼板厚度減小。端蓋與中心軸對心配合止口，一般設(shè)在端蓋增強(qiáng)板上，即用中心軸法蘭外圓對心定位，此種多用于大型磨機(jī)。筒體兩端的法蘭止口圓與磨頭要同心，端蓋與筒體結(jié)合面要精加工，兩端法蘭止口要彼此平行，并與筒體縱向中心線垂直。磨頭和法蘭螺栓孔要精確重合，并有不少于15%的絞孔螺栓起定位作用。螺栓要用一種牌號的鋼制造，螺栓要均勻擰緊，若達(dá)不到上述要求，則在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生螺栓斷裂，引起停車事故。一般大中型磨機(jī)中空軸多采用ZG270～500，而小型磨機(jī)因受力較小，考慮到成本和取材容易，一般采用鑄鐵或球墨鑄鐵。本磨機(jī)選用的是鋼板焊接端蓋，中空軸與端蓋止口圓用螺栓連接。3.2.2中空軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中空軸的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸如圖3-2所示：d0—中空軸軸頸部位的直徑，根據(jù)磨筒體內(nèi)研磨體的最大裝載量來確定必須滿足研磨體不能進(jìn)入中空軸的要求。一般水泥磨φ=0.30～0.36，取d0=（0.4～0.5）D(筒體規(guī)格尺寸)；已知D=2400mm，則d0=9601200mm,取d0=1100mm。b0—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θ通過計(jì)算確定：mm（3-23）圖3.2中空軸的結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸式中，θ一般多取120°，0.2d0是為了保持主軸瓦有必要的穩(wěn)定性和油膜的形成。取進(jìn)料中空軸=345mm，出料中空軸mm，初定中空軸內(nèi)徑=925mmd1=d0+3～4cm,d1—中空軸的軸肩直徑,取d1=1130mm。r=(0.05～0.10)d0,r—軸根圓角半徑,取r=100mm。當(dāng)а=90°時，+1.0～1.5cmLt—由主軸承中心至法蘭端面的距離，取Lt=408mm。=(1.51.7)d0，則=16501870mm—法蘭外徑,取=1700mm。hf—法蘭厚度，一般不應(yīng)小于端蓋法蘭部位的厚度，hf＝70mm。db—螺栓孔直徑，由螺栓直徑?jīng)Q定，應(yīng)使db≤0.7hf,db=36mm，則=15561613.6mm;取dt=1600mm,df—螺栓分布圓直徑.3.2.3磨頭的計(jì)算磨頭的結(jié)構(gòu)形式和尺寸如圖3-3所示,支座反力N,筒體轉(zhuǎn)速n=20r/min,傳動需用功率,支承中心至法蘭端面的距離mm.筒體材料為Q235，當(dāng)鋼板厚度為16～40mm時，其，，，=0.28。端蓋材料應(yīng)與筒體相同。端蓋外徑D=2400mm,補(bǔ)強(qiáng)板外徑=1930mm,端蓋法蘭直徑d=1700mm,端蓋鋼板厚度h=40mm,補(bǔ)強(qiáng)板厚度=35mm.A．端蓋的計(jì)算a.系數(shù)k的計(jì)算:,,.b.端蓋軸線轉(zhuǎn)角的計(jì)算:（3-24）代入公式（3-24）0.0038°,此值為滿載運(yùn)轉(zhuǎn)時的全轉(zhuǎn)角。c.端蓋外徑D處的應(yīng)力計(jì)算:(3-25)代入公式(3-25)d.端蓋內(nèi)徑d處的應(yīng)力計(jì)算:(3-26)代入公式(3-26)此處是法蘭止口,應(yīng)考慮1.5倍的應(yīng)力集中系數(shù),即<.圖3.3磨頭的結(jié)構(gòu)形式及相關(guān)尺寸e.補(bǔ)強(qiáng)板外徑處的應(yīng)力（3-27）代入公式（3-27）此處是補(bǔ)強(qiáng)板與端蓋的過渡交接部位，周邊的焊縫應(yīng)考慮1.5倍的應(yīng)力集中系數(shù)，即1.5。B．中空軸計(jì)算中空軸材料是ZG270,其σ-1=270Mpa.a.中空軸所受的彎矩MWMW=RA（N·m）（3-28）式中:RA—進(jìn)料端主軸承處的支點(diǎn)反力,N；—主軸承中心線到軸頸由小到大過渡區(qū)的長度,m。代入公式（3-28）N·mb.中空軸的當(dāng)量彎矩M（3-29）式中:α——折合系數(shù),一般取0.5～0.6.（3-30）式中:N—球磨機(jī)所需要的功率,KW;n—筒體轉(zhuǎn)速,r/min。代入公式（3-30）代入公式（3-29）c.中空軸環(huán)狀斷面模數(shù)W為：（3-31）式中：d1—中空軸外徑，m；d2—中空軸內(nèi)徑，m。代入公式（3-31）得=0.036d.中空軸所受彎曲應(yīng)力σσ=（3-32）代入公式（3-32）σ==24.6MPa式中：K—應(yīng)力集中系數(shù)，可查表（3-1）。表3-1應(yīng)力集中系數(shù)r/d10.30.20.10.05K1.52.02.253.0注：表中r為交接面處的過渡圓半徑（m）。=95/1130≈0.1取K=2.25e.驗(yàn)算中空軸的彎曲強(qiáng)度σ〔σ〕〔σ〕=σ-1/n（3-33）式中:〔σ〕—中空軸的許用彎曲應(yīng)力，Pa；σ-1—中空軸材料的疲勞極限，Pa；n—安全系數(shù)，一般取5-8。取n=8。代入公式（3-33）,故材料足夠.C．法蘭聯(lián)接螺栓的計(jì)算螺栓規(guī)格為M36×130，材料為Q235，其，許用應(yīng)力，剪切應(yīng)力=。a.抗拉強(qiáng)度計(jì)算（3-34）式中:——法蘭外徑，=1700mm；——外圈螺栓分布圓直徑，=1600mm；——內(nèi)圈螺栓分布圓直徑，=1470mm；——外圈分布的螺栓數(shù)量，=28；——內(nèi)圈分布的螺栓數(shù)量，=14；——螺栓的有效截面積，=10.17。代入公式（3-34）b.抗剪接強(qiáng)度計(jì)算（3-35）式中:——螺栓抗剪截面積,=；——外圈分布圓上的鉸孔螺栓數(shù),=8；——內(nèi)圈分布圓上的鉸孔螺栓數(shù),=4.代入公式(3-35)c.擠壓強(qiáng)度計(jì)算(3-36)式中:——螺栓伸入鉸孔的有效配合長度,=60mm;——鉸孔螺栓的配合直徑,=38mm.代入公式(3-36),ZG270的=，=,.3.3襯板的選型設(shè)計(jì)3.3.1襯板的作用襯板的作用是保護(hù)筒體使其免受研磨體和襯板的作用是保護(hù)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(yùn)動狀態(tài)。一倉裝有提升能力強(qiáng)的襯板，以增強(qiáng)沖擊能量，細(xì)磨倉裝有波紋或平襯板，以增強(qiáng)研磨作用。3.3.2襯板的材料球磨機(jī)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。由于各倉內(nèi)研磨體運(yùn)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(jiān)硬耐磨，一般硬度在HB300～350，韌性相當(dāng)高，沖擊值可達(dá)700。但在使用中，容易過早反凸彎曲變形，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5000～6000。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(dāng)?shù)奶幚恚梢灾谱鞔帜}襯板。磨機(jī)上結(jié)構(gòu)復(fù)雜及薄壁大件不宜采用高烙鑄鐵，如隔倉篦板，磨頭襯板等。現(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(qiáng)度鋼等耐磨材料。3.3.3襯板的種類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(qiáng)，通常多與波紋襯板配合用于用于細(xì)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）固定在筒體內(nèi)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.階梯襯板它的工作表面呈一傾角，安裝后出現(xiàn)很多階梯，可以加大對研磨體的推力。對同一層鋼球的提升高度均勻一致，襯板表面磨損均勻，即磨損后表面形狀改變不明顯。適用于管磨機(jī)的一倉。D.小波紋襯板小波紋襯板具有較小的波峰和節(jié)距，提升系數(shù)小，開有錐形孔，適用于細(xì)磨倉。E.端蓋襯板襯板表面是光滑的，用螺栓固定在磨機(jī)端蓋上，以保護(hù)端蓋免受研磨體和物料的磨損。F.錐面分級襯板襯板斷面形狀和在磨倉內(nèi)的鋪設(shè)所示。錐面分級襯板形狀的主要特點(diǎn)是沿軸向具有斜度。在磨內(nèi)安裝方向是大端向著磨尾，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，能自動的使磨內(nèi)鋼球在粉磨過程中按物料粉磨規(guī)律發(fā)揮其作用。因而可減少磨機(jī)倉數(shù)，增加有效容積，減少通風(fēng)阻力，提高產(chǎn)量，降低電耗。G.角螺旋襯板一般是由平襯板、圓角襯班和金屬襯架組合而成。在磨內(nèi)安裝后，使磨機(jī)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)內(nèi)螺旋。使研磨體在磨內(nèi)的循環(huán)次數(shù)增加，脫離角和降落區(qū)域得以改變，加強(qiáng)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(jī)內(nèi)空間的半徑等值，從微觀上看是一個平面。它與磨球及物料的接觸為點(diǎn)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(jī)直徑的大小而變化，而是與磨球的直徑有關(guān)，約R25～55mm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1/4～1/3，弧度可達(dá)120°。與點(diǎn)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(jī)內(nèi)的研磨空間就擴(kuò)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(jī)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(jì)中，一倉選用階梯襯板，二倉選用小波紋襯板。3.3.4襯板的安裝A.螺栓固定法如圖3-4所示，在固定襯板時，螺栓應(yīng)加雙螺母或防松墊圈，以防磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中因研磨體沖擊使螺栓松動。在筒體和墊圈之間配有帶錐形面的墊圈，錐形面內(nèi)填塞麻絲，以防物料從螺栓孔流出。這種固定方法抗沖擊、耐振動。大型磨機(jī)和中小型磨機(jī)的一、二倉的襯板一般都用螺栓固定。B.鑲砌法鑲砌時襯板和筒體之間家一層1∶2的的水泥砂漿或石棉水泥，在襯板的環(huán)向縫隙中用鐵板楔緊，再灌以1∶2的水泥砂漿。將襯板互相交錯地鑲砌在筒體內(nèi)。一般用于細(xì)磨倉的襯板固定。圖3.4金屬襯板的固定方式（a）角錐形（b）圓錐形（c）橢圓錐形3.4隔倉板的選型設(shè)計(jì)3.4.1隔倉板的作用A.分隔研磨體使各倉研磨體的平均尺寸保持由粗磨倉向細(xì)磨逐步縮小，以適應(yīng)物料粉磨過程中粗粒級用大球，細(xì)粒級用小球的合理原則。B.篩析物料隔倉板的篦縫可把較大顆粒的物料阻留于粗磨倉內(nèi)，使其繼續(xù)受到?jīng)_擊粉碎。C.控制物料和氣流在磨內(nèi)的流速隔倉板的篦縫寬度、長度、面積、開縫最低位置及篦縫排列方式，對磨內(nèi)物料填充程度、物料和氣流在磨內(nèi)的流速及球料比有較大影響。隔倉板應(yīng)盡量消除對通風(fēng)的不利影響。3.4.2隔倉板的類型A.單層隔倉板一般由若干塊扇形篦板組成。單隔倉一般由若干扇型篦板組成。大端用螺栓固定在磨機(jī)筒體上，小端用中心圓板與其他篦板連接在一起。已磨至小于篦孔的物料，在新喂入物料的推動下，穿過篦縫進(jìn)入下一倉。B.雙層隔倉板一般由前篦板和后盲板組成，中間設(shè)有提升揚(yáng)料裝置。物料通過篦板進(jìn)入兩板中間，由提升揚(yáng)料裝置將物料提到中心圓錐上，進(jìn)入下一倉。系強(qiáng)制排料，流速較快，不受隔倉板前后填充率的影響，便于填充率和配球，適于一倉。雙層隔倉板種類有過渡式雙隔倉、提升式雙隔倉和選粉式雙隔倉。本課題設(shè)計(jì)了選粉式雙層隔倉板如圖3-5所示.圖3.5選粉式雙層隔倉板選粉式的雙層隔倉裝置在進(jìn)料端和出料端均裝帶有孔眼的篦板，在篦板中心位置裝有帶隙孔的雙向倒料錐。一倉內(nèi)已磨好的物料通過雙層隔倉裝置進(jìn)料端篦板的篦孔進(jìn)入兩個篦板之間的空間，被收集到螺旋形的導(dǎo)料板上，然后隨著磨機(jī)的回轉(zhuǎn)便被導(dǎo)料板提升導(dǎo)向。合乎要求的部分物料被導(dǎo)料板導(dǎo)向雙層隔倉裝置出料端篦板，再經(jīng)過篦板的篦孔流入第二倉；另一部分物料從導(dǎo)料板落到導(dǎo)料錐帶有孔隙的外錐上，其中較細(xì)的物料通過外錐上的孔隙落到導(dǎo)料錐的內(nèi)錐上，靠內(nèi)錐上的斜面作用進(jìn)入第二倉；其中較粗的物料通不過外錐上的孔隙，因此只有沿著外錐表面返流回第一倉內(nèi)，進(jìn)行重新粉磨?？梢娺@種雙層隔倉裝置除了有加快磨內(nèi)物料流速的作用以外，還有篩析選粉作用。3.4.3篦孔A.篦孔排列篦孔的排列主要可分為同心圓狀和放射狀，當(dāng)然也有介于兩者之間的如圖3-6所示。同心圓狀排列的篦孔是平行于研磨體物料的運(yùn)動路線。物料容易通過，但也易返回，不易堵塞；放射狀與其相反。B.篦孔形狀干法生料磨和水泥磨的篦孔形狀和幾何尺寸如圖3-6所示。篦孔的幾何形狀有放射形如圖3-7和切線形如圖3-7,篦孔寬度b有8、10、12、14、16等幾種，間距為40mm，a為5mm。篦板厚度有40、50mm兩種。隔倉板上所有篦孔總面積（指小孔面積）與隔倉板總面積之比的百分?jǐn)?shù)稱為通空率，干法磨機(jī)通孔率不小于7%～9%。若要調(diào)小通孔率可以先堵外外圈篦孔。安裝篦板時，應(yīng)使篦孔的大端朝向出料端，不可裝反。圖3.6隔倉板篦孔排列形式圖3.7干法生料磨和水泥磨的篦孔3.5小結(jié)本章是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，即球磨體的回轉(zhuǎn)體部分的設(shè)計(jì)。由筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，因?yàn)檎w式結(jié)構(gòu)的綜合優(yōu)勢，本設(shè)計(jì)選擇整體式，并通過三種連接形式的優(yōu)缺點(diǎn)德比較選擇內(nèi)接法蘭聯(lián)接。綜合考慮回轉(zhuǎn)體部分的裝卸和維護(hù)的可行性來選擇磨門和人孔的類型。筒體屬于不可更換零件，要保證工作中安全可靠，并能長期使用，則選取強(qiáng)度較高，塑性較好，并具有一定是的抗沖擊性能的結(jié)構(gòu)鋼（Q235），然后計(jì)算筒體的內(nèi)徑和長度，而且要遵守筒體鋼板的排列原則。筒體的計(jì)算包括作用于筒體的總載荷Q、邊緣傳動時大齒輪的圓周力、筒體作用力的分布、筒體彎曲強(qiáng)度和筒體的徑向剛度。其次，磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，磨頭由筒體端蓋和中空軸組成，它承受著整個磨體及研磨體的運(yùn)轉(zhuǎn)動載荷，也是磨機(jī)本體最薄弱的部分，即要著重考慮其安全可靠性，綜合考慮后本磨機(jī)選用鋼板焊接端蓋、中空軸端蓋止口用螺栓連接，然后是中空軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和磨頭的計(jì)算。最后對襯板和隔倉板的選型設(shè)計(jì)，完成球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)體部分的設(shè)計(jì)。 4研磨體的確定4.1研磨體的運(yùn)動分析球磨機(jī)的粉磨作用，主要靠研磨體對物料的沖擊和研磨。為了進(jìn)一步了解球磨機(jī)操作時研磨體對物料作用的實(shí)質(zhì)，以便計(jì)算球磨機(jī)的一些主要參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、能量消耗和研磨體的最大裝載量；掌握影響球磨機(jī)粉磨效率的各項(xiàng)因數(shù)，以及筒體受力情況與強(qiáng)度計(jì)算，都須對研磨體的運(yùn)動情況加以分析。研磨體在磨體內(nèi)的運(yùn)動是很復(fù)雜的，為便于分析，特作如下的假使：A.研磨體在筒體內(nèi)的運(yùn)動軌跡只有兩種，如圖4-1所示。一種是以筒體橫截面幾何中心為圓心，按同心圓弧的軌跡貼附在筒壁上作上升運(yùn)動；另一種是貼附筒壁上升至一定高度后以拋物線軌跡降落下來，如此往復(fù)循環(huán)一層一層地運(yùn)動。研磨體與筒壁及研磨體層與層間的滑動略去不計(jì)；筒體內(nèi)物料對于研磨體運(yùn)動影響略去不計(jì)。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（A點(diǎn)）稱為脫離點(diǎn)，而通過A點(diǎn)的回轉(zhuǎn)半徑R與磨機(jī)中心的垂線之間的夾角稱作脫離角。各層研磨體脫離點(diǎn)的連線AB稱為脫離點(diǎn)軌跡。圖4.1研磨體層示意圖圖4.2筒體內(nèi)研體所受作用力4.2研磨體運(yùn)動基本方程式取緊貼筒體襯板內(nèi)壁的最外層研磨體(質(zhì)點(diǎn)A)作為研究對象,如圖4-2所示,研磨體所受的力為慣性離心力及重力在直徑方向的分力Gcos,當(dāng)研磨體隨筒體提升到A點(diǎn)時,若在此瞬時研磨體的慣性離心力P小于Gcos,研磨體就離開圓弧軌跡,開始拋射出去,按拋物線軌跡運(yùn)動。由此可見，研磨體在脫離點(diǎn)開始脫離的條件為,由[5]≤cos（4-1）由圓周公式，及代入上式得·≤Gcos 因而得≤Gcos（4-2）又：，由于1cos≥（4-3）式中：——慣性離心力，N；——研磨體的重力，N；——研磨體運(yùn)動的線速度，m/s；——研磨體層距磨機(jī)筒體中心的距離，m；——研磨體脫離角；——重力加速度，m/s2。公式（4-3）為研磨體運(yùn)動基本方程式，由此方程式可以看出：研磨體脫離角（或降落高度）與筒體轉(zhuǎn)速及研磨體所在層半徑（或筒體有效半徑）有關(guān)，而與研磨體質(zhì)量無關(guān)。4.3研磨體級配4.3.1研磨體級配的意義正確地選擇研磨體、合理地確定填充率及級配，對提高粉磨效率、降低金屬消耗和成本、保證整個粉磨系統(tǒng)的正常生產(chǎn)等具有重要的作用。將不同規(guī)格的研磨體按一定比例配合裝入同一倉中，稱為級配。物料在粉磨過程中，較大物塊需要研磨體的沖擊力大，這就要求大尺寸的研磨體；而較小塊的物料需要研磨體的研磨作用強(qiáng)，尺寸小的研磨體數(shù)量可多些，與物料接觸面積大，研磨作用強(qiáng)。所以為了適應(yīng)各種不同物料的沖擊和研磨體作用的要求，增加研磨體對物料的沖擊和研磨作用。4.3.2研磨體填充率及其選擇研磨體填充率是指研磨體在磨內(nèi)的堆積體積占磨機(jī)有效容積的百分?jǐn)?shù)，也即研磨體斷面積占磨機(jī)有效面積的百分?jǐn)?shù),由或（4-4）式中:——研磨體所占面積，m3；——磨機(jī)有效容積，m3；——研磨體裝載量，t；——磨機(jī)有效內(nèi)徑，m；——磨機(jī)或倉的有效長度，m；——研磨體的堆積密度，一般取4.5t/m3；——研磨體所占面積，m2；——磨機(jī)有效斷面積，m2。表4-1各種磨機(jī)的研磨體填充率磨機(jī)類型填充率（%）開路長磨或中長磨25～35閉路雙倉磨30～32一級閉路長磨30～36二級閉路短磨40～45中卸或尾卸烘干磨25～28選粉烘干短球磨35～38管磨機(jī)的鍛倉25～33填充率直接影響沖擊次數(shù)、研磨面積，反映各倉球面高低，還影響研磨體的沖擊高度（沖擊力），其范圍一般在25%～35%之間，以28%～31%者居多，見表4-1。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可按下述原則選?。簩τ诙鄠}長磨或閉路磨機(jī)的填充率應(yīng)是前倉高于后倉，依次遞減；長徑比較?。?.0～3.5）的小型磨機(jī)，磨生料時，兩倉持平或二倉稍高，磨水泥時，后倉比前倉高2%～3%；當(dāng)物料易磨性較好時，或出磨產(chǎn)品的細(xì)度要求較粗時，可適當(dāng)提高一倉的填充率（取30%或更多），以提高產(chǎn)量。當(dāng)物料易磨性較差時，或出磨產(chǎn)品的細(xì)度要求較細(xì)時一倉填充率應(yīng)低些，以不高于28%為宜；磨機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，或襯板的提升能力較強(qiáng)時，磨機(jī)的填充率應(yīng)低些，反之應(yīng)高些；生產(chǎn)低級水泥時，一倉填充率宜高些，反之宜低些。生產(chǎn)火山灰質(zhì)水泥時，一倉填充率宜高些；生產(chǎn)礦渣水泥時，一倉填充率宜低些。鍛倉的填充率不宜太高。4.3.3研磨體級配的原則(1)當(dāng)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(xì)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。(2)磨機(jī)直徑大，鋼球沖擊高度高，球徑可適當(dāng)減??；磨機(jī)相對轉(zhuǎn)速高，鋼球提升得高，相應(yīng)平均球徑應(yīng)小些。(3)粉磨礦渣水泥時，當(dāng)產(chǎn)品細(xì)度和普通水泥相近時，一倉球徑應(yīng)小些；在相同的情況下，生料磨的球徑比水泥磨的球徑大些。(4)使用雙層隔倉板時，球徑應(yīng)比同樣排料斷面單層隔倉板時小些，選用的襯板的帶球能力不足時，應(yīng)增加球徑。(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”。(6)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(jì)允許的裝載量。4.3.4本設(shè)計(jì)研磨體的計(jì)算設(shè)計(jì)(1)研磨體裝載量的計(jì)算(4-5)ttt(2)研磨體的級配設(shè)計(jì)A.求出入磨物料的平均粒度和最大粒度?。簃m，mma.平均球徑：mm其中，為相對易磨性系數(shù)，查表硬質(zhì)石灰石??；為單位容積物料通過量影響系數(shù)，根據(jù)每小時的單位通過量t/h·m3查表得到,取值為1.02。b.最大球徑：mm表4-2物料各粒度級別質(zhì)量百分?jǐn)?shù)粒度范圍mm>2525～1818～11<11Σ百分含量據(jù)mm，確定90mm球?yàn)樽畲蠹変撉?，該磨為二倉開路磨，一倉鋼球級數(shù)取4級，依次遞減選φ90mm、φ80mm、φ70mm、φ60mm四種鋼球級配。每一級比例按“各種規(guī)格鋼球質(zhì)量百分比等于物料相應(yīng)各粒度級別質(zhì)量”的原則確定為：φ90mm球鋼球重量21.1×18%=3.79t鋼球個數(shù)n=3.79×334=1266個φ80mm球鋼球重量21.1×42%=8.86t鋼球個數(shù)n=8.86×474=4199個φ70mm球鋼球重量21.1×26%=5.49t鋼球個數(shù)n=5.49×709=3889個φ60mm球鋼球重量21.1×14%=2.96t鋼球個數(shù)n=2.96×1125=3330個按個數(shù)平均球徑算法:=72.68mm，恰符合平均球徑=72.1mm。B.二倉鋼球級配根據(jù)研磨體級配原則，二倉最大球徑與一倉最小球徑相等，且球的配比為“兩頭小中間大”的原則配，球的級數(shù)可選為3～4級，取3級。以φ60mm求25%，φ50mm球50%和φ40mm球25%進(jìn)行配合：即φ60mm球：30.2×25%=7.55tφ50mm球：30.2×50%=15.1tφ40mm球：30.2×25%=7.55t得本課題設(shè)計(jì)的φ2.4×10m生料磨級配方案見表（4-3）表4-3φ2.4×10m生料磨級配方案一倉二倉鋼球(mm)重量(t)鋼球(mm)重量(t)φ903.79φ607.55φ808.86φ5015.1φ705.49φ407.55φ602.964.5小結(jié)本章是研磨體的確定，包括研磨體的運(yùn)動分析、研磨體運(yùn)動基本方程式、研磨體級配，從而確定研磨體。5結(jié)論水泥粉磨過程的高效率、低能耗運(yùn)行，一直是生產(chǎn)完企業(yè)追求的目標(biāo)。本課題主要從開流磨機(jī)的基礎(chǔ)上針對開流粉磨及設(shè)備作了一些設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)應(yīng)用雙層隔倉板進(jìn)行磨內(nèi)自選粉，各倉研磨體尺寸、級配不同，各零部件盡可能選用通用件和新型材料，以提高粉磨效率，最大幅度達(dá)到高產(chǎn)、高細(xì)和低能耗運(yùn)轉(zhuǎn)。一般地，開流粉磨在近代的水泥廠設(shè)計(jì)中雖然已經(jīng)很少采用，這是因?yàn)樵谙嗤瑮l件下，圈流磨磨機(jī)產(chǎn)量能提高15～20%，電耗降低10%。此外襯板球耗均降低。成品溫度降低20～40，產(chǎn)品細(xì)度也易于調(diào)整。但圈流磨設(shè)備環(huán)節(jié)多，投資大、廠房高、操作復(fù)雜。本設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)是在現(xiàn)有開流磨機(jī)的粉磨系統(tǒng)上，選型設(shè)計(jì)了磨內(nèi)分級選粉裝置，既保持了開流系統(tǒng)流程簡單，設(shè)備少，投資少，操作簡便的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揮了圈流工藝的優(yōu)點(diǎn)，提高了粉磨效率。6技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析在球磨機(jī)大型化發(fā)展的同時，中小型球磨機(jī)在我國礦山生產(chǎn)中占有很大比例。在磨選生產(chǎn)工藝流程中，磨礦作業(yè)主要是對礦物進(jìn)行單體分離，以便于選別，由此可見，磨礦作業(yè)在選礦生產(chǎn)中占有非常重要的作用，所以。作為選礦廠磨礦作業(yè)的主體設(shè)備-球磨機(jī)，其技術(shù)情況、設(shè)備完好率和運(yùn)行率直接影響選礦作業(yè)的各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著近幾年來生產(chǎn)任務(wù)的連年增加，球磨機(jī)的作業(yè)率連續(xù)保持在百分之九十七以上。隨著我國繼續(xù)加強(qiáng)對公路、高鐵建設(shè)規(guī)劃項(xiàng)目，城鎮(zhèn)化步伐加快及基建的快速發(fā)展，必定會帶動球磨機(jī)行業(yè)發(fā)展。由于球磨機(jī)設(shè)備還在水利和化工等方面應(yīng)用廣泛，未來球磨機(jī)的增長，將保持快速增長態(tài)勢。如今，磨粉行業(yè)發(fā)展迅速，更新?lián)Q代是行業(yè)發(fā)展到一定時期的必然也是給球磨機(jī)發(fā)展帶來了契機(jī)，球磨機(jī)工藝的提高，壽命的延長將直接影響著未來球磨機(jī)的行業(yè)發(fā)展。致謝為期一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)基本結(jié)束了,回顧整個設(shè)計(jì)過程,我覺得受益匪淺。畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對大學(xué)學(xué)習(xí)狀況的綜合檢測。本次設(shè)計(jì)主要經(jīng)過三個階段。第一階段是實(shí)習(xí)即資料收集階段，第二階段是整理資料,第三階段是正式設(shè)計(jì)階段。在第一階段我們?nèi)スS實(shí)習(xí)，主要是了解本課題的具體情況，對課題有一個感性的認(rèn)識，取得本課題的第一手資料。第二階段重點(diǎn)整理分析所收集的資料，了解國內(nèi)外本課題的發(fā)展?fàn)顩r，確定課題的具體方向。第三階段進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制草圖和計(jì)算機(jī)圖樣，編寫說明書。設(shè)計(jì)中本人系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了相關(guān)的專業(yè)知識，學(xué)會了如何根據(jù)原始數(shù)據(jù)構(gòu)思具體的設(shè)計(jì)方案，并對方案進(jìn)行理論上的論證，又根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)繪制出零件圖。除了學(xué)習(xí)到本設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的大量知識外，應(yīng)特別提出的是:本次設(shè)計(jì)的完成，極大地鍛煉了我的實(shí)際動手能力，包括機(jī)械設(shè)計(jì)的基本步驟，方案的確定，工具書的查找，機(jī)械制圖能力的強(qiáng)化，計(jì)算機(jī)繪圖能力的加強(qiáng)等等。感謝我的指導(dǎo)教師王老師，王老師給了我充分的發(fā)揮空間，在我設(shè)計(jì)中有困難的時候指明了方向，給予了極大的幫助。感謝機(jī)械教研室老師們的熱情關(guān)心，也感謝我的同學(xué)們幫助我順利完成了設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]葉偉昌主編.機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊(上冊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