大型球磨機總體及筒體畢業(yè)設計

1、1前言建材產(chǎn)品的生產(chǎn)，從原料、燃料到半成品都需要進行破碎和粉磨，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反應的速度，如促進均勻混合，提高物料的流動性，便丁貯存和運輸，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,比表面積越大，則水泥的標號就越高。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，即達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗具有重要意義。球磨機不但在建材工業(yè)中廣泛應用，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)點是：物料適應性強；粉碎比大；適應強；結(jié)構(gòu)簡單、堅固、操作可靠，維護管理方便，能長期連續(xù)運轉(zhuǎn)。缺點是：工作效率低；體形笨重；磨機轉(zhuǎn)速低；研磨

2、體和襯板的消耗量大；操作時噪聲大。本課題源丁大志環(huán)?？萍加邢薰荆n題為2.4x11m球磨機，本人主要承擔2.4x11m球磨機的總體及筒體部分的設計。技術性能：生產(chǎn)能力達到42t/h。技術要求：機械設計應保證其功能良好、使用可靠、維護方便；零件結(jié)構(gòu)設計要選擇合理的毛坯型式和材料，并盡可能的采用標準件和通用件，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)，合理設計磨機的回轉(zhuǎn)部分，提高粉磨效率，最大幅度達到高細、高產(chǎn)和低能耗運轉(zhuǎn)。設計思路：首先進行總體設計，確定磨機主要參數(shù)、磨機回轉(zhuǎn)部件各主要部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)并進行強度校核，改進型高效篩分隔倉板，改進型磨尾出料裝置，擋料裝置。預期成

3、果：達到所要求的技術性能，解決磨機粉磨效率低下，能量利用率低等各種問題，降低水泥的粉磨電耗，提高水泥企業(yè)效益，同時也符合國家對水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求，即節(jié)能利廢。2粉磨工藝系統(tǒng)2.1粉磨2.1.1粉碎的意義及分類用機械方法或非機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：小塊物料磨成細粉稱為粉磨。相應地完成這些作業(yè)的機械，稱為破碎機械和粉磨機械，或統(tǒng)稱為粉碎機械。粉碎作業(yè)的分類見表2-1。表2-1粉碎作業(yè)的分類粉碎破碎破碎碎至100mm中碎碎至10030mm細碎碎至303mm粉磨粗磨碎至30.1mm細磨碎至0.10.06mm超細磨

4、碎至2051m物料經(jīng)粉碎后，比表面積增加，可提高化學反應速度和物理作用效果；幾種不同固體物料的混合，在細粉狀態(tài)下易達到均勻的效果；物料經(jīng)粉碎后，便丁干燥、傳熱、貯存和運輸；物料經(jīng)粉碎后，還可用丁材料科學，環(huán)境保護和選礦等部門。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)的情況直接關系著產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品成本。2.1.2粉碎比及粒度表小粉碎比是指粉碎前后物料的平均粒徑之比。它表小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指標之一。對破碎而言，稱為破碎比，它是確定破碎系統(tǒng)和設備選型的重要依據(jù)。由丁各種粉碎設備的粉碎比各有一定的范圍，若要求物料的粉碎比較大，一臺粉碎機難以滿足要求時，就要

5、用幾臺粉碎機申聯(lián)粉碎，這種粉碎過程稱為多級粉碎。第一級的進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i。i等丁各級破碎比in的乘積i=i1i2,in（2-1）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dm;設相鄰兩級篩子的孔徑為di（大孔篩）和di+（小孔篩），則該兩級篩之間顆粒群（既小丁di且大丁di的顆粒群）可用算術平均粒徑表示為dm=（di+df）/2,得到dm1、dm2、dm3、dmn。其次，分別稱出物料的質(zhì)量，

6、得到G1、G2、G3、Gn。最后，求出顆粒群的平均粒徑Dm°篩分所得的粒度級數(shù)越多，算得的顆粒群平均粒徑越準確。2.1.3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。易碎性通常用易碎性系數(shù)表示,乂稱相對易碎性系數(shù)。某物料的易碎性系數(shù)原是指用同一臺粉碎機械在同一物料尺寸變化條件下，粉碎標準物料的單位產(chǎn)品電耗Eb與粉碎該物料的單位產(chǎn)品電耗E之比(2-2)水泥工業(yè)一般以中等易碎的回轉(zhuǎn)窯熟料作為標準易碎性物料，并令其易碎性系數(shù)為1。易碎性系數(shù)大的物料易丁粉碎。易磨性是表示物料本身被粉磨難易程度的特性。它與物

7、料的種類和性能有關。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準GB9964-88水泥原料易磨性試驗方法規(guī)定了球磨機易磨性的試驗方法。該法原理：物料經(jīng)規(guī)定的球磨機研磨至平衡狀態(tài)后，以磨機每轉(zhuǎn)生成的成品量計算粉磨功指數(shù)Wi,此指數(shù)定量地表明物料粉磨的難易程度。輾式磨易磨性一般用小型試驗磨進行。易碎性和易磨性之間沒有規(guī)律性的關系。2.2粉磨系統(tǒng)流程按一定粉磨流程配量的主機及輔機組成的系統(tǒng)稱作粉磨系統(tǒng)。粉磨系統(tǒng)可根據(jù)入磨物料的性能、

8、產(chǎn)品種類、產(chǎn)品細度、產(chǎn)量、電耗、投資以及是否便丁操作與維護等因素，通過比較選擇適當?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。2.2.1開路流程及其特點在粉磨過程中，物料一次通過磨機后即為成品的流程為開路流程，如圖2-1所示。其優(yōu)點是：流程簡單，設備少，投資省，操作簡便。其缺點是：由丁物料全部到達細度要求后才能出磨，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，妨礙粗料進一步磨細，有時甚至出現(xiàn)細粉包球現(xiàn)象，從而降低了粉磨效率，增加了電耗。圈路瀉程圖2-1粉磨系統(tǒng)流程2.2.2圈路流程及其特點物料出磨后經(jīng)過分級設備選出成品，合格的細粉為成品，而使粗粒返回磨內(nèi)再粉磨的流程為圈路流程如

9、圖2-1。其優(yōu)點是：可以及時將細粉排出、減少了過粉現(xiàn)象，使磨機產(chǎn)量提高，同時產(chǎn)品粒度均勻，并且可以用調(diào)節(jié)分級設備的方法改變的粒度。其缺點是：圈路流程復雜、設備多、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。3球磨機的總體設計3.1球磨機的工作原理球磨機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。當磨機回轉(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

10、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)運動是周而復始的。此外，在磨機回轉(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。由丁進料端不斷喂入新物料，使進料與出料端物料之間存在著能強制物料流動，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)氣流運動也幫助物料流動。因此，磨機筒體雖然是水平放置，但物料卻可以由進料端緩慢流向出料端，完成粉磨作業(yè)。3.2球磨機的主要參數(shù)計算3.2.1球磨機的臨界轉(zhuǎn)速n°當磨機筒體的轉(zhuǎn)速達到摸某一數(shù)值時，研磨體產(chǎn)生的離心力等丁它本身的重力，因而使

11、研磨體升至脫離角a=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。當研磨體處丁極限位置時，脫離角：=0°,將此值代入研磨體運動基本方程式，可得臨界轉(zhuǎn)速，由4(3-1)3042.4n0:=七一=,RD。式中：n0臨界轉(zhuǎn)速，r/min；R筒體有效半徑，m；D。一一磨機筒體有效直徑，m。代入公式（3-1）n°=顰土竺=27.96r/min.RD02.3以上公式是在幾個假定的基礎上推導出來的，事實上，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，實際的臨界轉(zhuǎn)速比計算的理論轉(zhuǎn)速要高，且與磨機結(jié)構(gòu)、

12、襯板形狀、研磨體填充率等因素有關。3.2.2球磨機的理論適宜轉(zhuǎn)速n使研磨體產(chǎn)生最大粉碎功時的筒體轉(zhuǎn)速稱作球磨機的理論適宜轉(zhuǎn)速n。當靠近筒壁的最外層研磨體的的脫離角a=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a=5444代入式COSa四，可得理論適宜轉(zhuǎn)900速,422.832.2n=.R.Do(3-2)代入公式（3-2）32.232.2n=21.23r/min,Do.2.33.2.3轉(zhuǎn)速比*球磨機的理論適宜轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比，簡稱為轉(zhuǎn)速比，由432.2nDo=0.76n042.4(3-3)上式說明理論適宜轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的76%一般磨機的實際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的7080%3.2.4磨機的實際工作轉(zhuǎn)速磨機理論適宜轉(zhuǎn)速是根據(jù)最外層研磨體能夠產(chǎn)生最大粉碎功觀點推導出來的。這個觀點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