[工学]球磨机

1、 学号： 大学毕业设计题 目： 姓 名： 专 业： 学 院： 指导教师： 成绩：年 月 日毕业设计任务书班级： 学生姓名： 毕业设计题目： 球磨机数据：1.大端1000mm; 2.小端 90mm 3.l=2000mm; 4.把煅烧过的白云石（简称“煅白”）研磨成100目的粉状； 5.两班制工作，每班可研磨“煅白”15吨毕业设计内容及要求：1.设计内容：电机选型；减速器设计；球磨机设计；总装图设计。2.设计要求：a.总装配图 1张； b.部件图 1张； c.另件图 34张； d.设计计算说明书 1份毕业设计专题部分：1.电机选型；2.减速器设计； 2.球磨机设计； 3总装图设计。 指导教师： 年

2、 月 日摘 要 自1893年第一台球磨机问世以来，它就一直被广泛的应用于矿业、冶金、建材、化工及电力部门等若干基础行业的原料粉碎中。在矿山建设时期，球磨机的设备及基建投资约占选矿厂破磨设备总投资的50%，在矿山生产期间, 球磨机的能耗(电耗和材料) 同样占全部破磨作业的50%以上。同时, 在矿山生产中, 球磨机作为主要的生产设备，其运转率和效率常常决定了全厂(系列) 的生产效率和指标，成为全厂生产的“咽喉”环节。因此，无论设计院在设计阶段对球磨机的选择还是矿山企业在生产阶段对球磨机的管理都十分重视。同时许多球磨机的设计研究单位和生产厂家也对球磨机进行了很多研究工作，取得了很大进展，出现了多方面

3、的研究方向。本次设计主要针对实验室应用的小型球磨机，通过对大量参考文献及对大型磨机的结构的研究，研发出一种适合实验室应用便于学生掌握其结构的小型磨机，该球磨机有结构比较简单，比较轻便，转速平稳，噪声较小等特点。具体的研究方法是通过对球磨机不同结构的研究，计算找到最适合的结构和材料，组合成本次所设计的球磨机。具体设计方法过程见说明书。关键词：电动机；球磨机；破磨作业 iii 目 录摘 要i第1章 绪论11.1 球磨机设计的目的和意义11.2 球磨机的发展11.2.1 球磨机的发展其中一项就是效率的提高11.2.2 球磨机的另一项发展趋势就是节能21.3 新型的球磨机61.3.1 冷冻球磨机/振动

4、研磨机61.3.2 行星式球磨机61.4 设计球磨机的基本构想7第2章 总体方案设计82.1 球磨机设计概述82.1.1 工作原理82.1.2 本磨机在工业部门的作用82.2 所设计的磨机的优缺点和工作特点92.2.1 溢流型球磨机的优缺点92.2.2 工作特点102.3 各类磨机总体方案比较102.3.1 磨机的分类102.3.2 各类磨机的总体方案比较112.3.3 所设计球磨机类型的选择132.4 所设计的磨机部件方案比较132.4.1 所设计的球磨机的结构组成132.4.2 给矿部的比较选择152.4.3 端盖的结构比较选择162.4.4 进、排料管的选择182.4.5 筒体部的选择1

5、92.4.6 排矿部的选择222.4.7 主轴承选择222.4.8 润滑部分的选择222.4.9 传动部分的选择222.4.10 各部件密封形式的选择24第3章 球磨机工作参数的计算与选择263.1 球磨机的自身参数263.1.1 临界转速263.1.2 工作转速263.1.3 装球量263.1.4 安装电机功率273.1.5 球磨机装球尺寸283.1.6 生产率的计算283.2 球磨机传动系统的计算293.2.1 选择电动机参数293.2.2 传动系统速比的计算303.2.3 皮带轮小轮直径的选择30第4章 结论31参考文献32致谢34 v第1章 绪论1.1 球磨机设计的目的和意义 球磨机是

6、矿山，水泥，化工和电力等工业部门广泛使用的一种粉磨设备，主要工作机构是装有研磨介质的筒体，依靠筒体回转时介质的冲击和剥磨等作用使物料粉碎1。自1893年球磨机出现100多年来，它在金属矿及非金属矿选矿厂、冶金、建材、华工急电力部门等若干基础行业的矿料粉碎中得到广泛的应用。球磨机在工业上应用及发展中经历了如此长时间而未被淘汰的这个事实本身就说明它从结构到工作原理基本上是可靠的，合理的，性能也是比较好的，虽然它也有些缺点，但要将它从矿料粉碎中淘汰出去是相当困难的。球磨机在今后相当长的时期内仍是十分必要的及有价值的2。未来在破碎粉磨作业上，球磨机依然有着很大的发展空间，一段时间都不会被淘汰掉的。所以

7、对于球磨机的设计是有很大意义的。1.2 球磨机的发展1.2.1 球磨机的发展其中一项就是效率的提高（1）保证适当的筒体转速，使原料和研磨体形成抛落运动。转速过慢，离心力就小，摩擦力也小，研磨体不能随筒壁上升，也就不可能形成抛落运动，反之，转速过快，离心力就大，摩擦力也大，研磨体紧贴筒体内壁转动，也不能形成抛落运动，没有抛落运动，研磨体就没有对原料形成碰撞，而只有研磨作用，效率降低，故筒体转速过慢或过快都是不可取的3。（2）选择合适的内衬和研磨体。内衬有两方面的作用，一方面是保护筒体不被磨坏，另一方面防止物料与铁接触、避免物料污染。一般选用较耐磨和规则的内衬，保证坚固耐用。同时增加有效容积、在配

8、方、入料量不变的前提下，应选择密度大、硬度高、大小配比合理的研磨体，以缩短球磨时间，同时减少研磨体的磨损率3。 （3）确定适当的料、球、水比例。研磨体的装载量对球磨效率的提高有重大影响，装载量过少，对物料的碰击和研磨作用小，装载量过多，入料量减少，研磨体相互作用增加，对物料作的功和研磨作用降低。在研磨体装载量一定的时候，每球入料量不同其球磨是不一样的，入料量过少，虽能缩短球磨时间，但日产量却降低了，入料量过多，筒体内剩余空间少，研磨体的碰击作用减少，球磨效率低4。物料与水的比例要适当，最终要看泥浆的含水率、流动性而定入水量，水太少，浆料过于稠厚，物料的分散性差，对研磨体的运动阻力加大，削弱了对

9、物料的粉碎作用，反之，水分太多，则必然要减少加料量，而且浆料过于稀薄，研磨体之间直接碰击和研磨的机会多，既损失了能量又增大了研磨体的磨损率，一般情况下，料、球、水的比例为1：18：6，但总量料、球、水混合后的体积应是有效容积的90左右5。 此外，还可以调整配方，减少硬质原料的种类，控制粗颗粒物料的最大直径，选用适当的添加剂等方法以达到提高球磨机的效率。 1.2.2 球磨机的另一项发展趋势就是节能（1）预选抛废，减少入磨量随着金属矿石需求量的增加，贫矿石开采日益扩大，高强度采矿方法和大型采掘设备的应用，矿石贫化日趋严重。据统计，露天开采贫化率510，地下开采贫化率2025。全国重点铁矿入选原矿中

10、约有1000万吨以上废石，既影响选矿生产能力的提高，又增加了电耗11。预选可以抛弃大量混入矿石中的废石，目前全国已有30多个磁选厂增加了预选，主要采用大块磁选机和电磁感应辊式强磁选机。弱磁性铁矿和有色金属矿预选主要用跳汰机等重力选矿法。通过预选可减少入磨矿量，降低废石在磨、选过程中电耗，减少钢耗和选别材料的消耗，增加生产能力，提高企业经济效益6。马鞍山矿山研究院研制的ctdg系统永磁大块磁选机已在全国大小磁选厂应用。如漓渚铁矿使用的ctdg1210型大块磁选机在自磨机前对3500mm的大块矿石进行预选，抛废率为1720，年节电670万kwh11。武钢程潮铁矿选厂，入选矿石品位42.144.3，

11、废石混入率1620。采用了预选抛废流程，将中碎机排矿筛分成75mm13mm13mm3mm3mm0三个粒级。前两个粒级用干选抛废，后一级用湿式抛废，抛废率分别为27和4.09，合计31.09。每年抛除废石62万吨，约占入磨量45.1，可节电500万kwh/a，成为全国铁矿厂耗电最少的选厂。重选法预选抛废也是降低磨矿电耗的有效方法。马鞍山矿山研究院研制的am-30、ltc-50和ymt-75等型跳汰机用于马鞍山黄梅山铁矿选厂、洒钢桦树沟等铁矿选厂，抛废率在90以上，对降低磨矿电耗收到显著效果。广西长坡锡选厂用重介质预选法，抛废率40，节电7.7kwh/t原矿。目前国内有10多个选厂采用跳汰机预选均

12、收到明显的技术经济效果7。（2）多碎少磨、降低入磨粒度确定合理的最终产品粒度十分重要，它直接影响磨机处理能力、电耗和破磨作业的综合成本。通过改变破碎产品性质，降低产品粒度，增加细粒级含量以及提高磨机处理能力，降低电耗，增加经济效益8。物料破碎是靠破碎设备的挤压和冲击作用，而磨矿则靠离心力、摩擦力作用，使矿石不断受到冲击、挤压、剪切和研磨而粉碎。常规破碎范围内能量随粒度减小的变化率很小，而磨矿范围内能量随粒度减小急剧增加，破碎比磨矿能耗低是选矿界公认的观念。因此实现多碎少磨，减小入磨粒度，可以大幅度提高生产能力，降低电耗6。鞍钢东鞍山选矿厂为降低入磨粒度，引进美国ac公司2133.6mm底部单缸

13、液压圆锥破碎机用于四段破碎。使入磨粒度由200mm减至120mm， 3.2m×3.6m球磨机台时处理能力增加8t，每吨原矿电耗减少2.7kwh9。德兴铜矿选厂三期扩建工程，破碎作业采用三段闭路流程，细碎设备为re×nord公司sxhd型西蒙斯圆锥破碎机。使入磨粒度由20mm降为12mm，使磨矿单位电耗下降6.88。（3）实现多碎少磨的主要措施根据矿石硬度、最大粒度及其组成和矿石含水、含泥量等矿石性质以及选矿厂生产规模和磨矿工艺等确定破碎工艺流程。以山东某选厂生产实际为例进行各种流程分析对比结果表明：三段闭路破碎流程的最终产品粒度最小，又比较均匀。从单位矿石电耗来看，两段开路

14、破碎流程是两段闭路破碎流程的1.26倍，是三段闭路破碎流程的1.39倍。因此三段闭路的破碎流程可以获得较小的破碎产品粒度、较低的电耗。对某些选厂特殊要求，也可采用四段闭路流程10。高效节能破碎设备不仅本身有较低的电耗，而且由于其产品粒度较小，更深层次作用在于对破碎流程的影响，如减少作业段数，将闭路简化为开路，可减少设备数量，节省基建投资，降低运营成本。随着这些新设备的使用，可以得到更小的产品粒度，降低粉碎原矿的单位电耗，从而获得全流程的效率。近年来，在改进传统圆锥破碎机的基础上美国ac公司推出高能圆锥破碎机、俄罗斯乌拉尔重型机器厂推出惯性圆锥破碎机、德国的krupp polgsius公司等推出

15、辊压机以及各国推出的新型腭式破碎机等高效节能破碎设备，大幅度降低了破碎产品粒度，提高了磨机产量，降低了单位原矿的电耗。从1985年辊压机问世以来，首先在水泥工业推广应用，其增产节电所带来的经济效益引起国际水泥行业极大兴趣和关注11。（4）强化分级，降低磨矿循环负荷过磨是磨矿中能耗损失主要原因之一，导致过磨涂磨机本身原因之外，主要是分级效率低。目前我国大部分选矿厂分级作业采用螺旋分级机，分级效率低，因而在返砂中夹杂相当数量的合格产品粒度；尽管有些选厂用水力旋流器代替螺旋分级机，要达到高的分级效率也比较困难,致使大量合格产品粒度返回磨机再磨，既影响产量又使矿物过磨增加电耗。芬兰海诺宁教授研究表明：

16、分级效率从51提高到80，可使磨矿效率提高25，电耗减少20。强化分级作业，提高分级效率，减少磨矿循环负荷是降低电耗的重要措施12。细筛在我国取代螺旋分级机进行粗粒分级得到发展。首钢大石河铁矿选厂一段磨矿回路中用kbx1856a型双轴直线振动筛取代2400mm双螺旋分极机，分级效率提高12.69，台时处理能力增加19.79t，磨一吨原矿电耗下降1.9kwh。当前，因内外已经出现水力圆锥分级机、高频振动细筛、直线振动细筛、旋流细筛、立式圆筒筛及双涡流水力旋流器等新型分级设备以及两段分级工艺的应用，为我国强化分级作业创造了条件。对粗粒分级用细筛取代螺旋分级机；细粒分级以水力旋流品为主，以水力圆锥分

17、级机或高频细筛、旋流细筛、立式圆筒筛为辅的二次二段分级。但要迅速解决好水力旋流器的结构、参数、材质和自动控制等问题，以保持其工艺指标的稳定。（5）选用新型高效衬板，降低电耗磨机衬板结构、材质的优劣，直接影响磨矿的电耗。目前我国金属矿选厂球磨机仍以高锰钢为主，存在问题是钢耗大，为0.25kg/t；电耗大，磨碎每吨矿石耗820kwh的电能，约占选矿厂总电耗的4565；寿命短，在一段球磨机中为68个月，二段为1218个月，重量大，噪音高，在湿磨中抵抗矿浆化学腐蚀性磨损能力差。近年研制成功橡胶衬板、圆角方型衬板和磁性衬板等，在球磨机上应用取得明显地节能效果8。海南钢铁公司橡胶衬板厂引进瑞典司克嘉公司橡

18、胶衬板制造技术，生产直径0.9m5.5m(长度不限)球磨机的整套衬板已在国内许多选厂应用。橡胶衬板具有独特的弹性和突出的抗腐蚀性能。受冲击时可以变形，寿命高，重量轻，节电效果显著。一般可降低电耗101513。圆角方形衬板即角螺旋衬板，由于这种衬板相互错开一定角度沿磨机排列，因而筒体内的物料与磨机轴线形成了相垂直的剪切面，对物料产生附加的剪切作用，显著地降低了电耗。马鞍山矿山研究院开发的圆角方形衬板，在马钢凹山选矿厂2.7m×3.6m的二段球磨机使用，降低电耗22.6614。金属磁性衬板靠磁力紧紧吸附在球磨机筒体上，其表面吸附磨碎的钢球和不同粒度的磁性物料形成2050mm厚的滚动保护层

19、，呈波纹状对入磨矿石有提升作用。细粒易磁化物料稳定的固结在最底层，能有效消除衬板磨损。其特点是使用寿命长，比高锰纲衬板高68倍。厚度薄、重量轻、钢耗少，可以降低球磨机电耗67。目前已在我国选矿厂百余台球磨机上应用。磁性衬板的问世是球磨机衬板史上一次重大突破15。（6）改进现有球磨机，发展高效节能设备球磨机是选厂耗电最高的设备，为降低电耗在改进现有球磨机的基础上，要发展新型节能设备。近年，球磨机的发展是从降低电耗和钢耗的角度来改善磨机性能，大型磨机普遍采用液压动力和静压轴承、气胎离合器、齿轮润滑使用喷油装置等新技术，使磨机整体技术水平和经济效益得到较大提高，单位电耗平均下降20，生产能力增加10

20、，钢耗下降40161.3 新型的球磨机1.3.1 冷冻球磨机/振动研磨机德国fritsch公司的pulverisette 0(简称p0) 冷冻球磨机/振动研磨机，通过研磨球的冲击和摩擦来粉碎实验室样品。 适用于分析化学、x射线和光谱分析、电子显微镜、红外分光光度测定、核研究、痕量分析、矿物学、微生物学。 该冷冻球磨机/振动研磨机还可以对欧盟“rohs”指令中的电子产品进行常温及冷冻的研磨，达到分析级别的研磨效果13。1.3.2 行星式球磨机kqm-x4型系列行星式球磨机是实验室、小批量生产用高效超细研磨、混合设备。该机美观新颖，结构紧凑，操作方便，工作效率高，磨细粒度均匀。可广泛在电子材料、磁

21、性材料、生物医药、陶瓷釉浆、非金属矿、新型材料等行业使用9。该机的行星轮传动采用全自动涨紧装置涨紧传动带新技术，传动扭巨大，运转平稳，不用维护,免除了因传动带磨损而频繁调整、更换传动带麻烦。型号有： kqm-x4y(3.2升)、kqm-x4(6升) 、kqm-x4a(12升) 、kqm-x4b(20升) 、kqm-x4c（40升) 、ckqm-x4d（80升) 6。 随着现代科技的飞跃发展，新材料的开发与应用在各高校、研究所乃至各行各业正引起人们的日益重视。然而，无论是提高材料的性能还是分析材料的成份，均需要制备更细、更均匀的材料样本。常规的机械制取方法是采用普通球磨机方式，通过球磨机的旋转，

22、机内磨球与材料之间高能撞击，达到粉碎、研磨、混合材料的目的17。     普通球磨机的研磨罐体是滚筒式，筒内装有若干磨球，当电机旋转时，带动滚筒旋转，筒内磨球和材料在作竖直圆周运动过程中，互相撞击，研磨材料。我们知道：物体作竖直圆周运动，必须满足一定条件：否则起不到良好的研磨作用；另一方面，由于筒体和筒内磨球与材料均匀同方向旋转，这就使得球与球，球与材料之间的碰撞能量与碰撞几率大大降低，其研磨效果和研磨效率也随之下降；当转速0时，由于离心力的作用，磨球和材料均贴在滚筒内壁上跟随旋转，失去相互之间的碰撞，同样起不到研磨作用。所以，要想通过普通球磨机获取粒度

23、很小的材料，混合均匀的物料，是不容易的18。     行星式球磨机不同于普通球磨机的最大特点是该球磨机中的物料和磨球是在一个二维旋转空间作高能运动，其运动方式见原理图。在一个转盘上对称装有四个球磨罐，当转盘旋转时（公转），球磨罐围绕各自的中心轴作旋转（自转），罐中磨球在高速运动中研磨和混合样品。在某一确定的时刻，大转盘所产生的较强的离心力使所磨材料与球从罐的内壁分开，并在自转的高速条件下，球和材料从罐的一侧飞越到另一侧，相互撞击，使得被磨材料的颗粒更小、更细。由于公转与自转两个离心力同时作用在磨球和物料上，而且合力的方向在不断变化，这就使得磨球与物料在球

24、磨罐中的运动轨迹是杂乱无序的，这样，就可以通过提高转速，使磨球与材料获取足够的碰撞能量，达到高效研磨的作用。1.4 设计球磨机的基本构想本设计设计的球磨机是小型球磨机，主要面向实验室，属于实验室型。它占地面积很小，功率小，排料量小。不是面对工厂的大规模作业。单独零件的生产不必规模化。所以在选择零件上会偏向易于单件加工，生产简单，容易维修的零件。第2章 总体方案设计2.1 球磨机设计概述2.1.1 工作原理磨机正常工作时，则破碎介质（即钢球）在高速旋转的筒体中运动，任何一层介质的运动轨迹都可以分为两段（图2-2）：上升时，介质从落回点a1到脱离点a5是绕圆形轨迹a1a5运动，但从脱离点a5到落回

25、点a1，则按抛物线轨迹a5a1下落，以后又沿圆形轨迹运动，反复循环。在筒体内壁（衬板）与最外层介质之间的摩擦力作用下，外层介质沿圆形轨迹运动。在相邻各层介质之间也有摩擦力，因此，内部各层介质也沿同心圆的圆形轨迹运动，它们好象是一个整体，一起随筒体回转。摩擦力取决于摩擦系数及作用在筒体内壁（或相邻介质层）上的正压力。正压力是由重力的径向分为n和离心力c产生。重力的切向分力t对筒体中心的力矩使介质产生与筒体旋转方向相反的转动趋势，如果摩擦力对筒体中心的力矩大于切向分力t对筒体中心的力矩，那么介质与筒壁或介质层之间便不产生相对滑动，反之则存在相对滑动13。摩擦系数决定于矿石的性质，筒体内表面（衬板）

26、的特点和矿浆浓度。当摩擦系数一定时，若筒体内破碎介质不多而筒体转速也低时，由于正压力小而使摩擦力很小时，则将出现介质沿筒壁相对滑动，而介质层之间也有相对滑动。这时介质（钢球）同时也绕其本身的几何轴线转动19。在任何一层介质中，每个介质之所以沿圆形轨迹运动，并不是单靠这个介质受到的摩擦力而孤立地运动，而是依靠全部介质的摩擦力，这个介质只作为所有回转介质群中的一个组成部分而被带动，并被后面同一层的介质“托住”。物料主要靠介质群下落时产生的冲击力而粉碎，同时也靠部分研磨作用。磨机就同采用此种工作状态而工作的。2.1.2 本磨机在工业部门的作用磨机在近代的选矿工业，化学工业和建材工业等中，都占有极其重

27、要的地 图2-1介质运动状态 图2-2在抛落式工作状态下球的运动迹 位，并发挥着巨大作用。在选矿厂中，磨机的被用来对矿石进行粉磨，使其达到单体分离或下一段磨机所需的给矿粒度。在水泥厂中，磨机被用于将厂灰石、粘土及石膏等物料进行粉磨，并且同时将其均匀混合。在化学工业中，通过对物料粉磨，可增加其表面积，为缩短物料化学所应的时间创造有利条件。2.2 所设计的磨机的优缺点和工作特点2.2.1 溢流型球磨机的优缺点溢流型球磨机的优点是：构造简单，管理和维修方便，与同规格的格子型球磨机相此，检修量小，故障少，因而其作业率高，并且价格较低，用于细磨时比格子型好。但其也存在着一些缺点：如排矿口矿浆面高，产量较

28、格子型低，而产生过粉碎现象。2.2.2 工作特点采用联合给矿器给矿，即可处理细筛返回矿同时又可处理分级机返回的矿砂。磨机由带齿轮减速器的电动机，通过一对大小皮带轮传动，制造容易维修简单。2.3 各类磨机总体方案比较2.3.1 磨机的分类工业中所用的磨机类型很多，由于它们的特征不同，而有以下几种分类方法：（1） 根据破碎介质不同可分为球磨机：介质为钢球或铸铁球。棒磨机：介质为钢棒。自磨机：介质为矿物本身。砾磨机：介质为砾石。（2）按筒体形状分类短筒磨机：筒体长度l不大于筒体直径d，即l ，如图2-3（a）,（b）,（c）所示，其中（a），（b）磨机在选矿厂中被广泛采用。长筒磨机：筒体长度l=（1

29、.53）d，如图2-3（e）所示。管磨机：筒体长度l=（2.56）d，如图2-3（f）所示，在水泥厂被广泛采用。圆锥型磨机：筒体长度l=（0.3251）d，如图2-3（c）所示，由于该种磨机介质填充率低，磨机利用率不充分，磨料效率较低，所以目前只在少数工业部门应用。（3）根据排矿方式可分为溢流型：通过中空轴排矿如图2-3（a）。格子型：通过格子板排矿。周边型：通过筒体周边排矿。（4）按作业特点分类湿式磨机：给料的同时加入水，排料成一定浓度的料浆而排出，在闭路系统中与水力分级设备组成闭路作业。干示磨机：排料有的用风流抽出，磨机与风力分级装置组成闭路，如水泥磨采用自流排料。 （a）溢流形球磨机（短

30、筒型） （b）格子型球磨机（短筒型）（c）圆锥型球磨机（短筒型） （d）周边排料球磨机（e）长筒型球磨机（溢流型） （f）多仓管磨机图2-3 球磨机分类简图2.3.2 各类磨机的总体方案比较(1) 根据破碎介质不同的分析比较球磨机：可处理各种硬度的矿石，其破碎比大，通常为200300。它的给矿粒度最大为65mm，最适宜的粒度在6mm以下，它的产品粒度在1.50.0075mm之间，因此，在选矿厂被广泛地用来磨碎各种矿石，热电站用来粉磨煤和油母页岩；此外，它还用于化学工业，硅酸盐工业，水泥工业和其它工业部门粉磨各种物料。棒磨机：多在球磨机之前用来进行粗磨。给矿粒度一般不超过2025mm，产品粒度一

31、般多在3mm以下。其主要优点是：能进行选择性破碎，产品粒度均匀，泥化作用小，不而产生过粉碎现象，磨矿效率高，能耗较低，而且能按需要产出一种立方体形颗粒产品。其缺点是：由于给矿的影响，棒群在筒体中往往处于倾余状态，倾余严重时则造成棒两端运动的不一致性，从而产生棒在筒体内的干扰现象，使磨矿效率隐藏低。另外，添加钢棒时须停车，这样就降低了磨机作业率，增加了工人的劳动强度11。自磨机：适于破碎各种硬度的矿石，给矿粒度可达300400mm，排矿粒度在0.1mm以下，破碎比高达30004000mm。自磨机的粉碎原理和工作过程是粉磨作业中的一项重大技术革命，采用此种磨机可减少破碎、粉磨和运输等设备，因此工艺

32、流程简单，投资少，占地面积小，并可减少操作工人，节约钢球和钢棒。其缺点是：干磨时总动力消耗大，系统辅助设备多，密封困难，风机和管路磨损快。湿磨时机内衬板磨损快，实际应用仍需向磨机内加部分破碎介质（球）5。砾磨机：稀有金属选矿厂和负选厂采用砾磨机最普遍。国外一些铁选厂已将球磨机改为砾磨机，用于二段磨矿，它的最大给矿粒度为1022mm，一般在0.80.2mm，排矿粒度在0.075mm时处理能力高（0.075mm的颗粒占产品的95%）。其优点是：由于介质是硅质卵石，故减少钢耗；生产费用低；过磨现象少；对于稀有金属选矿厂、铀选厂、化学工业、玻璃工业及硅酸盐工业采用砾磨机可以避免受铁的污染。其缺点是：与

33、同样处理能力的球磨机比较，砾磨机尺寸大，重量大，并需从矿石中提取足够数量的砾石介质。与同规格的球磨机相比处理能力低1/21/33。(2)根据筒体形状不同的分析比较短筒型球磨机：通常所用磨机的均属短筒型。其优点是物料在筒体中停留时间短，过粉碎现象少。管磨机：广泛应用在水泥工业和硅酸盐工业中，选矿厂却很少应用它粉磨矿石。它的缺点是易使物料过粉碎，而使动力的金属非生产消耗增多，只有需要极细粒度的场合才应用它。圆锥型球磨机：给矿端是圆筒形，排矿端是圆锥形，磨机运转时大球移向有粗物料的给矿端。有效地防止了过磨现象，适用于产品粒级控制很严的选分场合。但其制造复杂，且总载荷偏向给矿一端，这样主轴承就得设计成

34、两种规格。(3) 根据排矿方式不同的分析比较溢流型球磨机：靠矿浆自流排矿，只有当矿浆面超过出料口底面时，矿浆才能溢流排出。与格子型球磨机相比：具有构造简单，管理和检修都较方便，作业率高的特点。有的选厂将格子型改为溢流型以后，由于磨机实际有效容积增大和作业率的提高，因此实际处理能力并没有降低。格子型球磨机：它的出料端装有格子板，其优点是：可强制排矿，处理量较大，过粉碎现象少。其缺点是：构造复杂，并且格子板紧固螺栓经常由于振动和冲击而松动，造成格子板脱落故障，因而检修频繁，作业率低。有的选厂已将其改为溢流型。周边排矿球磨机：此种排矿方式落后，生产率低，早已在金属选厂看不见了。2.3.3 所设计球磨

35、机类型的选择通过以上分析比较和选矿厂的实际使用情况表明，决定选短筒溢流型球磨机作为设计对象。该机要用于实验室等地方，不需要大规模生产。其给矿粒度为0.5350mm，排矿粒度为0.10.075mm。传动支承方式采用皮带轮，自带齿轮减速器的电动机，角接触球轴承支承，此方案制造容易，维修简单。2.4 所设计的磨机部件方案比较2.4.1 所设计的球磨机的结构组成所设计的磨机为300×300mm溢流型球磨机。它由以下六个部分组成（如图2-4）：筒体部3、给矿部1、排矿部5、轴承部2、传动部4组成。 图2-4 球磨机的主要部分磨机的圆形筒体是由四块10mm厚q235a钢板焊接而成，同时在它的两端

36、焊有带有止口的法兰盘，利用它和端盖联接。为了保护筒体内表面不受磨缶和控制钢球在筒体内的运动轨迹，筒体内铺有衬板。为了使衬板与筒体内壁紧密接触和缓冲钢球对筒体的冲击，在衬板与筒体内壁之间敷有胶合板。每块衬板用方头螺栓固定在筒体内壁上，为了防止矿浆沿螺栓孔漏出，在螺母下垫有带有环槽的金属垫圈和橡胶圈。为了便于更换衬板和检查磨机内部情况，在筒体上开有人孔20。给矿部是由带中空轴颈的端盖，联合给矿器，扇形衬板和进料管等组成。联合给矿器是用螺栓固定在进料管法兰盘上，进料管又通过中间法兰与端盖的中空轴端面固接在一起。端盖的内壁铺有q235a钢制成的扇形衬板，衬板与内壁接触处同样敷设胶合板11。排矿部是由带

37、中空轴颈的端盖，扇形衬板和排料管组成。其装配关系与给矿部基本相同。磨机的中空轴颈支承在角接触球轴承上。轴承基本是由轴承座，前后轴承盖，加上轴承组成。球磨机筒体是通过传动装置由电动机带动回转的。传动装置由装在筒体的大皮带大轮和电机前端安装的小皮带轮组成。2.4.2 给矿部的比较选择(1) 鼓型给矿器（如图2-5（a）：这种给矿器只能在给料位置高于磨机轴线水平的情况下使用，一般用在开路（或干法）的磨机上，它的构造是：一个两端口的鼓型体，里面有螺旋形躯体，当给矿器随磨机旋转时，矿石则沿着螺旋孔道被送入磨机内。(2) 蜗形给矿器（如图2-5（b）：它是由勺头、勺体、躯体组成。这种给矿器能将矿浆从低于磨

38、机轴线的地方舀起，送入磨机中，用于磨机和分级机组成闭路二段磨矿中。(3) 联合给矿器（如图2-5（c）：此种给矿器是上述两种给矿器组合而成，可同时将原矿和分级机返矿输入磨机。它的最大优点是：大块物料可以不经蜗形勺子的给料槽而直接送入磨机。综上所述和实际需要选用联合给矿器最佳。 (a) 鼓型给矿器 (b ) 蜗形给矿器(c) 联合给矿器 图 2-5给矿器2.4.3 端盖的结构比较选择端盖是球磨机的重要零件之一，它的结构对其使用寿命影响很大。由于进、排料管与中空轴靠近筒体端的圆柱面配合处，间隙过小则不易装折，间隙过大又易使矿浆进入中空轴与进、排料管的之间的空隙处，这样进入空隙内的矿浆随磨机的旋转而

39、不断地磨损中空轴内壁，而使带中空轴的端盖过早报废。使用选厂也曾想过一些办法，现在一直用的办法是：装配后用不锈钢焊条将端盖与进（或排）料管靠近筒体端沿配合缝隙焊合。但由于焊缝赤经处理，存在着焊接引起的应力集中，磨机运转时又受到振动和冲击及交变应力等影响，焊缝经常开裂，不能达到预期愿望。折卸时还要切割焊缝，加重了检修工人的劳动强度和延长了检修时间16。 为了适应本次设计的结构，将端盖设计成图2-6所示，与进料口装配的外表面设计的台阶是为了可以在轴向定住角接触球轴承，起固定作用。在直径126mm与直径120mm两圆柱两之间形成的圆环面的中径位置车一截面为半圆形的环槽，同时在与其配合的进、排料管的相应

40、位置也车出与之对应的环槽。装配进，排料管时，先将尺寸合适的o型橡胶密封环套在中120的圆柱面上，然后推入槽中，即可安装。待进、排料管与端盖联接螺栓紧固后，橡胶密封环即被紧紧夹于槽中，以实现密封的目的。 图2-6 端盖 2.4.4 进、排料管的选择(1) 进料管的选择：进料管一般有如图2-7(a)、(b)两种形式，(b)种可以帮助给矿，但螺旋的旋向应与磨机的转向相同，其制造复杂，一般在湿式磨机上其优越性并不显著。(a)种用于湿式第二段球磨机上效果较好且易于制造。 （a） （b）图2-7 进料口本次在设计中选用入图2-7（a）的进料口。(2) 排料管的选择：溢流型球磨机的排料管一般都选如图2-8的

41、形式，其螺旋可导回向处溢出的小球，螺旋的旋向与磨机的转向相反，并且为双头螺旋。图2-8 排料口2.4.5 筒体部的选择筒体是磨机的主要部分，它是由筒体法兰，筒体，人孔，衬板等组成。(1) 筒体法兰它是筒体上重要零件之一（如图2-9所示），通常用q235a钢制造，然后焊在筒体上，经过机械加工，与带有中空轴的两个端盖装配，为保证两中空轴的同轴度，法兰制成带止口型的，并在互成120°角的螺栓孔位置加工出供定位用的三个铰制孔。(2) 筒体材料及壁厚筒体一般由q235a钢板卷制焊接而成，钢板的厚度一般为8-50mm。根据现场实际调查：决定用4块厚度为10mm的q235a钢板卷制焊接筒体。(3)

42、 人孔形状人孔是用来检查和更换衬板，以及停机检修时供清除机内破碎介质和矿物用。常用人孔形状有椭圆形和矩形两种。人孔的形状对筒体的强度影响很大，椭圆形和带圆角的矩形人孔都可以减小应力集中，对筒体强削弱较小。但更换衬板时椭圆形就显得不如带圆角的矩形人孔方便。因此铁选厂所用球磨机筒体人孔形状多采用带圆角的矩形人孔。分别设置在互成180º角的筒体两侧，且分别靠近两端盖的地方14。 图2-9 筒体 1 筒体法兰 2 人孔形状(4) 衬板的选择：筒体的衬板选择：衬板的作用在于防止筒体磨损，提升破碎介质和矿物。衬板的结构应便于安装和更换，常用的形状有如图2-10所示几种。（a）条形组合衬板 （b）

43、波形衬板 （c）舵形衬板（d）楔形衬板 （e）平凸形衬板（f）齿形衬板图2-10 衬板波形衬板（如图2-10 b）：具有波峰，可减少介质向下滑动，但由于波举凹起是逐渐的，故介质仍有一些滑动。它既减少了像平板形衬板那样介质的向下滑动，又避免了部分介质提升过高产生过大的冲击。因此，磨剥作用显著，用细磨效果好7。其它几种突棱衬板，如图（a）、（c）、（e）、（f），与波形衬板相比较更能降低介质的向下滑动，提升高度大适于粗磨。本球磨机使用条形组合衬板，它加工方便，便于安装。端面的衬板选择：目前一般的铁选厂端面衬板都采用扇形衬板。2.4.6 排矿部的选择 目前温式球磨机的排矿方式有两种：即溢流型和格子型

44、。由于溢流型比格子型有独特的优点，故选溢流型排矿。2.4.7 主轴承选择磨机主轴承是支承磨机转动部分的重要部件，应能承受来自磨机的低速重载及冲击载荷，滚动轴承效率高，选择做为我所设计的小型球磨机的主轴承。由于磨机有轴向力。所以我们选用角接触球轴承，可以保证轴向的推力，效率还比较高16。2.4.8 润滑部分的选择球磨机的主要润滑点是主轴承。主轴承润滑：主轴承的润滑极其重要，润滑不良将导致机体损坏。中小型球磨机的润滑方式一般有如下两种：（1）自动循环油润滑这种润滑是用油泵将油从油箱中吸出，通过油管送至润滑点，然后经回油管流入油箱。其优点是油量充足，并可起到冷却作用。但由于供油系统很难保证所要求的密

45、封程度，而屡次发生回油管阻塞现象，造成润滑油处泄，而使检修频繁，浪费严重。因此，一些铁选厂已把自动循环润滑改为毛线润滑5。（2）毛线润滑此种润滑结构简单，克服了自动润滑的弊病，工作可靠，维护容易，还可节约润滑油，但增加了加油次数。现场使用证明此种润滑效果较好。因此采用毛线润滑主轴承。润滑油冬用hj-3d，夏用hj-4d。我所选用的球磨机的利用稀油润滑，直接加入轴承部，润滑油用挡板中的密封圈密封于轴承作用部位10。2.4.9 传动部分的选择球磨机的工作特点是转速较低，最常见的传动方式有如图2-11所示三种：（1）同步电动机齿轮传动（如图2-11（a）其特点是结构紧凑且简单，传动效率高。同步电动机

46、具有起动转矩大，功率因数高并可提高网路的功率因数的特点，而球磨却经常在有载善下起动，因此选用此种传动方式是合适的。此种传动的缺点是同步电动机的体积大，造价高，检修较复杂。（2）异步电动机、减速机、齿轮传动（如图2-11（b）其结构较紧凑，价格较低，但检修量大，传动效率较低。由于减速机通常用稀油润滑，这样就会由于密封不良，而增加了泄漏点。（3）三角皮带、齿轮传动（如图2-11（c）其优点是制造容易维修简单。其缺点是传动效率低，占地面积大，且皮带需定期张紧，张紧时还需停机。因此，此种传动只适于小型磨机。图2-11 传动部分（a） 同步电动机齿轮传动（b） 异步电动机、减速机、齿轮传动（c） 三角皮

47、带、齿轮传动本次所设计的球磨机属于小型磨机选用不带齿轮的皮带传动，将大皮带轮直接固定于筒体，小皮带轮可直接安装在电机轴上。这样的设计制造简单，维修容易，成本比较低8。本设计球磨机的传动方式如图2-12所示：图2-12 皮带轮传动2.4.10 各部件密封形式的选择球磨机的密封点有：主轴承，衬板螺栓孔。（1）主轴的密封主轴密封质量的优劣，直接影响到主轴承的寿命和润滑油的清洁程度。密封的方法很多，但根据现场使用情况表明，采用毡圈密封已可满足要求，而且制作简单，更换容易，造价低廉。其结构为：压紧端盖、开口毡圈及紧固螺栓组。如还嫌密封效果差，可在中空轴靠端盖一侧安设挡环。（2）衬板螺栓孔的密封工作中，由

48、于钢球的不断冲击，致使衬板螺栓联接很容易松动，造成矿浆从螺栓孔处处溢。所以要注意衬板螺栓孔的密封，其结构为：锪平的筒体螺栓孔、o型橡胶环、带环槽的垫圈及紧固螺栓组。此种结构密封可靠，更换容易。第3章 球磨机工作参数的计算与选择3.1 球磨机的自身参数3.1.1 临界转速根据磨机的临界转速公式1 （5-1）计算得到。式中：d球磨机筒体内径，单位m；d=0.3m。3.1.2 工作转速根据球磨机最有利的工作转速1： (5-2）计算得到58.868.1rpm，所以转速选择：60rpm。3.1.3 装球量根据球磨机的破碎介质装载量计算公式1： （5-3）式中：d，l分别为筒体的内径和长度，单位m； d=

49、0.3m l=0.3m破碎介质懂的松散比重，选择铸造铁球，=434.6，计算时取4.3； 破碎介质的充填率，根据资料，对于溢流型球磨机=0.350.4，选择充填率取 =0.35；所以，取g=0.030t。3.1.4 安装电机功率根据资料球磨机的有用功率可按下式计算1：（5-4）式中：l，d磨机筒体的长度和内径，单位m； 铸造铁球的松散比重=4.34.6t/m3，取t/m； 破碎介质的充填率，同上取=0.39； 球磨机的转速率，； k随值和值而变化的系数； （5-5）所以=0.127kw。安装电机功率1 （5-6）其中磨机机械传动效率；根据资料对周边传动球磨机=0.860.9，取=0.89。计算得到kw，故安装电机功率可取n=140w。3.1.5 球磨机装球尺寸从球磨机的装球尺寸与给矿粒度之间的关系计算钢球尺寸1： （5-7）式中 d95%的过筛度的给矿粒度，mm。以上公式是采用优选数选择处理的办法并依靠拉苏莫夫球径经验公式求解推导后提出的经验公式，95%的过筛度选择符合我国情