球磨机毕业设计.doc

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目次

目　　次

摘　　要 III

Abstract IV

插图或附表清单 V

引　　言 1

1磨机概述 2

1.1粉磨的意义 2

1.2磨机的分类及工作特点 2

1.2.1磨机的种类 2

1.2.2磨机工作的特点 3

1.2.3磨机粉磨系统 3

1.3球磨机的分类及性能 4

1.3.1球磨机的种类 4

1.3.2球磨机的优缺点 6

1.4球磨机的主要构造 7

1.4.1球磨机的基本结构 7

1.4.2球磨机的主要部件 9

2球磨机进料装置的优化设计 15

2.1磨机的进料形式 15

2.2磨机进料口的改进设计 17

2.2.1磨机进料口存在的问题 17

2.2.2对进料口的改进 18

2.2.3进料端材质的选择 19

2.3合理选取磨机进料点 19

2.3.1球磨机的工作原理 19

2.3.2实际生产中的进料方式 20

2.3.3研磨体的运动轨迹 22

2.3.4研磨体及物料的受力分析 24

2.3.5影响研磨的原因 28

2.3.6对进料点的选取 28

2.3.7球磨机进料方式的改进 30

3进料装置相关参数及计算 31

3.1磨机作业的技术条件和工艺技术指标 32

3.2主要参数 34

3.3磨机填充率 35

3.4磨机的适应转速 36

3.5磨机功率计算 39

4结论 42

致谢 43

参考文献 44

Contents

Contents

Abstract……………………………………………………………………………………Ⅲ

Chartlisting………………………………………………………………………………..Ⅴ

Millintroduction…………………………………………………………………………...1

1Summarize……………………………………………………………………………...2

1.1Themeaningofmill………………………………………………………………2

1.2Mill’ssortandgrindingtrait……………………………………………………....2

1.2.1Mill’ssort………………………….……………………………………..2

1.2.2Grindingtrait…………………………………………………………….3

1.2.3Grindingsystem………………………………………………………….3

1.3Ballmill’ssortandopinion……………………………………………………….4

1.3.1Ballmill’ssort…………………………………………………………..4

1.3.2Ballmill’sopinion………………………………………………………6

1.4Ballmill’sstructure………………………………………………………………7

1.4.1Ballmill’sbasicstructure………………………………………………7

1.4.2Ballmill’simportancestructure……………………………………….9

2Ballmill’sfeed-partdesigningoptimize…………………………………………….15

2.1Mill’sfeedform………………………………………………………………...15

2.2Mill’sfeedinletdesigningoptimize……………………………………………17

2.2.1Theproblemofmill’sfeedinlet………………………………………17

2.2.2Feedinletimproving……………………………………………………18

2.2.3Choosematerial…………………………………………………………19

2.3Choosefeed-inpoint……………………………………………………….…….19

2.3.1Ballmill’sworkprinciple……………………………………………….19

2.3.2Feed-infashioninfact………………………………………………...20

2.3.3Grinder’smovement…………………………………………………..22

2.3.4Grinderandmateriel’sforceanalysis…………………………………24

2.3.5Grindreasonsummarize………………………………………………28

2.3.6Selectfeed-inpoint……………………………………………………28

2.3.7Improveballmill’sfeed-infashion……………………………………30

3Ballmill’sfeed-partparameterandaccount…………………………………………31

3.1Grindingtraitandtechniqueindex……………………………………………..32

3.2Importantparamerer……………………………………………………………34

3.3Millfillingvelocity……………………………………………………………..35

3.4Millcondignrotatespeed……………………………………………………….36

3.5Millpoweraccount……………………………………………………………..39

Conclusion……………………………………………………………………………….42

Compliment………………………………………………………………………………43

Reference……………………………………………………………………………….44

-II-

摘要

摘　　要

在工业生产中，磨矿是常见的工作。

例如发电厂，就需要先用一系列磨煤机械将原煤粉碎。

炼铁时，可以直接送入高炉冶炼的富铁矿，必须先粉磨筛分成合格的粒级。

即使筑路，也要粉磨出合用的碎石。

因此，在许多基础工业部门里，破磨物料常常是重要工序，所用的机器大都属于主要设备。

几乎没有一个先矿厂不设置磨矿机，而且都认真地进行这项工作，因为这是和先矿的工作性质密切相关的。

大家知道，任何一种选矿方法，都是根矿石内部的有用矿物和脉石的性质不同来进行的。

但是，如果它们紧密连生着，尽管它们的性质有很大差别，就不可能进行分选。

因此，让有用矿物和脉石充分解离，是采用任何选矿方法的先决条件。

磨矿的目的正在这里。

在选矿厂里，分级磨矿为选别准备矿料，所以它们通常是领头的几个工序，但又必须符合以后的作业提出的要求。

一切选矿方法都受到粒度的限制。

过粗的不能分选，因为矿石中的有用矿物和脉石还没有解离；过于细的也难以回收，因为接近胶体细度的微粒用现在的选矿方法还难以控制。

例如重力选矿难以回收小于19微米的矿粒，浮选对5-10微米以下的粒度也难以回收。

粉磨矿石的目的，就是为了使矿石中紧密连生着的有用矿物和脉石充分地解离。

，但是，只要粉磨矿石，就有产生微粒，出现过粉碎的可能。

没有充分的解离和发生了严重的过粉碎，都使选矿回收率和精矿品位低，这就不难理解磨矿是怎样地决定着选矿厂的技术指标了。

因此，磨矿就是要为选别准备好解离充分但过粉碎轻的入选物料，这就是磨矿的基本的任务。

选矿厂中碎矿与磨矿作业的生产费用大约占选厂全部费用的40%以上，碎矿和磨矿的投资约占选矿厂总投资的60%左右。

碎矿和磨矿工段的设计和操作的好坏，直接影响到选矿厂的经济指标。

因此，经济而且合理地完成上面提出的基本任务，是每个选矿厂工作者的职责。

正是由于上面讲的这些原因，选矿厂的技术指标高低和经济指标好坏，其根源常常是在碎矿和磨矿上，所以做选矿工作必须认真对待这些工序和所用的设备。

球磨机是通过圆筒内的钢球在材料之上作用来碾磨材料的，是一种能有效的碾磨多种材料的工具。

其被广泛地被用于建材、化工、选矿等行业。

球磨机的能量利用率很低，这和物料在磨内分布情况有极大的关系。

越靠近筒体的外层运动轨迹，研磨作用越大。

而磨机实际生产时，物料进入筒体就直接落入内层，内层的物料要经过较长时间才能进入外层充分碾磨，从而损失了大量能量。

为了使物料合理地分布，对磨机进料部分进行改进。

将旧式的直角下料溜改为倾角式下料溜，使物料溜角大于休止角，物料顺畅进给。

合理的选取进料点，使物料直接进入筒体外层。

最后通过计算和一些经验数据，确定进料装置的材质，物料填充率，筒体适应转速和磨机功率等相关参数。

关键词：

球磨机；进料装置；进料口；进料点

-VI-

Abstract

Abstract

Ballmillwinchgrindsmaterialbyrotatingacylinderwithsteelgrindingballs,isanefficienttoolforgrindingmanymaterialsintofinepowder.Itiswidelyusedinbuildingmaterial,chemicalindustry,etc.ABallMill

Theballmillenergyusefactorislow,thedistributionsituationhastheenormousrelationswiththematerialingrinding.Thereforediscoveredmoreapproachedthegrindingmachineouterlayer,theabrasiveactionisbigger.Whengrindingmachineactualproduction,thematerialsenteredthemilltofalldirectlytheinnerlayer,theprocessdynamicsanalysis,theinnerlayermaterialhadtothroughthelongtimetoentertheouterlayer,reducedtheproductionefficiencygreatly.

Inordertocausethematerialtobequicklyeven,ithasmadetheimprovementtogrindingmachinefeeding.Firsttheold-stylerightanglefeedingchangetheinclinationangletype,thenslidetheangletobebiggerthanstopstheangle,willcausethematerialfastsmoothlytoenter.Thenreasonableselectionfeedingspot,causesthematerialtoenterthetubebodyouterlayerdirectly.Finallythroughthecomputationandempiricaldates,haddeterminedthedevicematerial,thematerialfeedingrate,themilltherotationalspeedandthegrindingmachinepowerandsoon.

KeyWords：

Ballmill;feed-in;feedinlet

插图或附附表清单

插图或附表清单

图1磨机的分类方式 3

图2球磨机按筒体形状及卸料方式分类 4

图3磨机按传动装置分类 5

图4中心传动和边缘传动球磨机 8

图5球磨机的构造 8

图6球磨机筒体断面 9

图7衬板的主要类型 10

图8中心传动中心卸料装置 11

图9中心传动边缘卸料装置 12

图10边缘传动磨机的卸料端 12

图11调心球面在壳体外的主轴承 13

图12调心球面在壳体内的主轴承 14

图13截头圆锥漏斗进料端 15

图14螺旋叶片进料端 16

图15加料螺旋进料端 16

图16原进料口设计方式 17

图17改进后的进料口下料溜子 18

图18磨机磨碎物料的作用 20

图19磨机转速对粉磨工作的影响 20

图20N区域内富集大量粗颗粒物料 21

图21锥体进料方式和螺旋进料方式 21

图22滑履磨进料方式 22

图23研磨体运动轨迹 23

图24研磨体运动轨迹内的受力情况 25

图25粗颗粒物料运动轨迹 29

图26滑履磨进料方式的改进简视图 29

表1不同品种水泥的细度要求 33

表2各种物料的含水量 33

表3磨机主要性能参数 35

图27研磨体填充率 35

图28球的运动轨迹 37

引言

引　　言

随着现代科技发展，提高生产效率成了机械行业追求的目标。

因此对机械设备的改进优化就相当重要。

本文主要研究的是球磨机进料装置，并对其进行优化改进。

进料装置是球磨机中一个不可缺少的部分，进料部分的设计结构直接影响着磨机的生产效率，因此它的结构设计对磨机整体十分重要。

这里通过对磨机整体的深入理解和探索，总结出进料部分对整体的影响因素，通过对以前图纸的分析和现场的观察记录，确定以前磨机进料部分存在的问题。

最终结合相关文献资料和计算参数，完成磨机进料部分的改进设计。

磨机进料部分的改进将大大提高进料速率，从而提高生产效率。

-30-

1磨机概述

1磨机概述

1.1粉磨的意义

磨机是发电、选矿、化工和建材等许多工业部门广泛采用的粉磨机械。

磨机能粉碎各种硬度的材料，在选矿场中被广泛的用来细磨各种矿石；在发电厂用来制备煤粉；在水泥厂经过破碎的原料、熟料和其它混合材料都需要在磨机中进行粉碎。

归纳起来，粉碎的目的是：

1.增加物料的暴露面积。

保证生料在窑中得到充分的化学反应，使能够充分完成燃烧，水泥完全水化，产生较高的强度。

为此目的，对水泥生料的细度应控制在0.08毫米方孔筛的筛余为10%以下，水泥应控制在8%以下，煤粉应控制在14%以下。

2.使用各种物料混合均匀。

水泥生料里的石灰石、粘土和铁粉，水泥中的矿渣、石膏和熟料等经过磨机粉磨以后不但能将其粉碎，还能使之混合均匀，以保证水泥的质量。

1.2磨机的分类及工作特点

1.2.1磨机的种类

由于物料被磨碎的方式不同，是否采用研磨介质，磨机运动方式以及磨机结构等不同，粉磨设备也就有各种形式，有的彼此差别也很大。

建材工业中一般能见到的磨机有球磨机、棒磨、环辊磨（中速磨）、自磨磨机（无介质磨）等。

有时候生产和科研工作中还使用振动磨，气力磨等超细磨设备。

就上述的几种磨机设备归类如图1。

图1中a、b、c、d类磨是靠允许磨介质的冲击和压研作用磨碎；e则靠压研粉碎；f、g借锤与料，料与料间撞击摩擦来粉碎。

同时a、b、c类磨装有研磨介质，d则无研磨介质，称自磨机。

在结构上，a、b、c为圆筒形。

建材工业中以球磨（包括棒磨）应用最多，最普通、环辊式中速磨也常用粉碎煤，这两种磨的历史较长，其他型式磨机都是生产中逐步发展起来的。

图1磨机的分类方式

1.2.2磨机工作的特点

在建筑材料、冶金和化工生产中有大量经过破碎到一定粒度的物料：

如水泥原料里的石灰石、矿渣、石膏等，选矿场里的矿石颗粒，根据工艺要求，都还要进行细磨作业。

但是细磨作业的工作量是相当大的，这项繁重的工作，目前都是在磨机里进行的。

可是磨机的工作效率非常低（15%～30%），所以耗用的电能比较多，能量损失严重，碾磨中金属的消耗量也比较大。

为了降低生产成本，就必须在了解磨机这些作业特点的前提下，根据物料的性质（硬度、含水分多少），如物料粒度和出磨成品的细度要求，合理选择粉磨工艺流程和细磨设备。

而且对现有的设备进行与生产相适应的改进。

1.3球磨机的分类及性能

1.3.1球磨机的种类

球磨机主要的工作部分是回转圆筒，一般是两端支承，一端出料并由电动机经过传动装置变速后带动，另一端喂料。

筒中装有球、段、棒等研磨介质，与物料一起被回转筒体不断带起抛落冲击、研磨将物料磨碎。

球磨机具体类型很多，其差别在于所装载的研磨介质、进出料方法、传动与支承方式的不同。

各种型式球磨机，现归纳如下：

（一）按所装研磨介质的不同来分:

1.球磨机：

筒体内装钢球或钢段，这种磨机使用最普通。

2.棒磨机：

简体内装钢棒作为粗磨机介质，这种磨机产品粒度均匀。

3.砾磨机：

用砾石、卵石、瓷球为研磨介质，花岗岩、瓷料等衬板，用于生产白色或色彩水泥以及陶瓷工业用。

（二）按筒体的形状分:

1.短筒形磨机：

筒体长度与直径之比L/D£1.0～1.5（图2中a、c），一般用于粗磨或一级磨。

2.长筒形磨机：

筒体长度和直径之比L/D>1.5（图2中b、d），当L/D之值增加至3～7则称为管磨机,管磨机内部分隔为几个仓，称为仓式管磨机，这种磨机在水泥厂用的较多。

3.圆锥形磨机。

筒体仍为圆筒形，两端盖成圆锥形，其L/D=0.25～1.0，如图2中（c）所示。

图2球磨机按筒体形状及卸料方式分类

（三）按卸料方式分

1.中心卸料。

这种磨机出料口是在磨机中心轴孔，其中又分为：

（1）溢流式中心卸料：

如图2中a、c，这种磨机在粉磨时，磨内料面必须高出卸料口，而使物料溢流而出，工作时料球装的多，磨内结构简单，而操作不灵活，粉磨过程不宜调整。

（2）格子式卸料磨机：

为克服上述缺陷在磨尾装有格子式提升板以帮助卸料，如图2中b,这类磨机在水泥厂最多。

2.周边卸料。

这种磨机的卸料是在筒体的周壁，如图表2中d，实际上它相当于两台端部周边卸料磨机的合体，而使设备紧凑，材料省，单位动力产量高，为新的一种磨机，多用于有选粉机的圈流系统。

（四）按传动方式分

1.中心传动。

由卸料端经空心轴直接与减速机出轴联接，由电动机带动，传动轴的中心与简体中心线一致（图3.a）。

2边缘传动磨机。

这种磨机的传动装置是将电动机的动力经过减速机后，传到与磨机筒体中心线相平行的传动轴上，在经过这根轴上的齿轮带动装在磨机筒体上的大齿轮，使磨机回转（图3.b）。

3.摩擦传动。

仍属于边缘传动磨机，它是由安装在筒体上的轮带与主动轴上的拖轮相摩擦而传动（图3.c）。

图3磨机按传动装置分类

（五）其他分类

其他还可以按支承方式分为轴承支承与托锟支承，或两者混合支承等。

按工艺和操作又分为干法磨和湿法磨，间歇磨和连续式磨，其中间歇磨多作为化验室的试验磨，工业生产都用大型连续式磨。

1.3.2球磨机的优缺点

由于球磨机有许多优点，所以在许多部门中受到重现，得到了广泛的应用，它的主要特点如下：

（一）优点

1.对于各种物料都能适应，能连续生产，生产能力大，可满足较大规模生产的需要。

2.粉碎比大，可达到300以上，并易于调整产品的细度。

3.可适度各种不同情况下工作，能干法生产，也可湿法生产，还可以把干燥的粉磨工序合并在一起同时进行。

4.设备本身操作可靠，能够长时间连续运转。

5.维护管理简单易进行。

6.有很好的密封装置，防止粉尘飞扬。

（二）缺点

1.工作效率低：

在生产水泥的过程中，用于粉碎作业的电量约占全厂的2/3，据统计，每生产一吨水泥的耗电量不低于70千瓦小时，但这部分电能的有效利用率却很低，据分析，磨机输入的功率用于粉碎物料（做有用功）的功率消耗只占一小部分，约5%～7%，而绝大部分电能消耗于其他方面，主要是转变为热能和声能而消失掉，这是一项很大的浪费。

2.体型笨重：

大型磨机的总重量可大几百吨以上，这样一次性投资必然很大。

3.配置昂贵：

由于磨机筒体转速和很低（每分钟15～25转），如用普通电动机驱动，则需配置昂贵的减速装置。

4.生产成本高：

研磨体在冲击和研磨物料的同时，本身也要受到磨剥，筒体内的衬板等零件也被磨剥，因此在整个水泥生产过程中，粉碎作业（生料制备、磨水泥）所消耗的铁板量是很多的，据分析，大约每生产一吨水泥的钢铁消耗为1公斤左右。

1.4球磨机的主要构造

1.4.1球磨机的基本结构

球磨机是一种重要的细磨设备，这种设备在水泥工业中应用很广泛。

这种磨机，由于筒体较长，可使物料在磨机中被粉磨的时间较长，得到成品的细度和品质也较高。

球磨机的规格是以筒体的内径和筒体的长度的乘式来表示的，如F2.2×13m磨机。

如图4中（a）、（b）分别是F2.2×13m中心传动中心卸料和边缘传动中心卸料球磨机的构造图，这两种磨机除传动装置外，其他部分的构造基本相同。

如图5所示是中心传动的球磨机。

出料端盖与带有出料孔的传动接管相联接。

出料端部设有格子板、扬料板和出料螺旋。

螺旋线的方向与磨机的转向相同，在传动接管上装有一个圆筒筛。

筛内装有振打装置，防止筛孔堵塞。

这些装置都被密封在出料罩内。

出料罩上部用管路通向收尘器，下部通过成品输送设备将物料运走。

传动接管的另一端从出料罩伸出来通过齿形联轴节与减速机出来的低速轴相连接。

在传动系统中还设有慢速驱动装置，以备检修时可用它将筒体上的人孔门随时转到所需要的位置，以及在启动磨机时应用。

图4中心传动和边缘传动球磨机

（a）中心传动磨机；（b）边缘传动磨机

图5球磨机的构造

在多仓室的球磨机内，各仓室之间用隔仓板将它们隔开避免不同规格的研磨体互相串通。

整个磨机筒体部分的重量由两端的主轴承支撑，并在其上转动。

图6是球磨机筒体的断面。

为了更好地适应粉磨工作的需要，各仓室要安装一定形状的衬板：

一般在一、二仓铺设阶梯衬板或压条衬板，后面的细磨仓铺设波形衬板。

图6球磨机筒体断面

1－Ⅰ仓室衬板；2－Ⅱ仓室衬板；3—Ⅰ、Ⅱ仓室隔仓板；4－扬料板

1.4.2球磨机的主要部件

（一）筒体

磨机筒体是用钢板卷制焊接而成的圆筒形薄壁壳体，筒体内装设有不同形状的衬板和隔仓板，在筒体本身还开有人孔，以便检修和装填研磨体。

筒体是一种承受交变动载荷并处于低速而长期运转的构件，而且又是磨机的主体。

因此在设计中必须考虑它是不是更换零件，即要保证工作中安全可靠，长期使用。

在制造中的关键就是保证筒体的圆度和焊接质量。

（球磨机筒体断面如图6）

筒体的设计原则有：

1．钢板材质的选择；

2．排列筒体钢板的原则；

3．对于直径比较大的球磨机筒体，在其中部如有环向焊缝，可按等强度理论，把中部的钢板选的适当厚些，但筒体的内表面应保证光滑。

4．筒体上固定衬板和隔仓板的螺栓孔应根据衬板尺寸等距离开设，纵横成行，以便于加工。

5．筒体上的人孔应开在各仓的中部位置，各仓的人孔还要沿筒体母线对称错开，这样对调整仓板位置有较大的余度，对筒体强度也有好处，也便