小型球磨机设计【4张CAD图纸和说明书】

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

目    录
摘    要 I
第1章 绪论 1
1.1 球磨机设计的目的和意义 1
1.2 球磨机的发展 1
1.2.1 球磨机的发展其中一项就是效率的提高 1
1.2.2 球磨机的另一项发展趋势就是节能 2
1.3 新型的球磨机 6
1.3.1 冷冻球磨机/振动研磨机 6
1.3.2 行星式球磨机 6
1.4 设计球磨机的基本构想 7
第2章 总体方案设计 8
2.1 球磨机设计概述 8
2.1.1 工作原理 8
2.1.2 本磨机在工业部门的作用 8
2.2 所设计的磨机的优缺点和工作特点 9
2.2.1 溢流型球磨机的优缺点 9
2.2.2 工作特点 10
2.3 各类磨机总体方案比较 10
2.3.1 磨机的分类 10
2.3.2 各类磨机的总体方案比较 11
2.3.3 所设计球磨机类型的选择 13
2.4 所设计的磨机部件方案比较 13
2.4.1 所设计的球磨机的结构组成 13
2.4.2 给矿部的比较选择 15
2.4.3 端盖的结构比较选择 16
2.4.4 进、排料管的选择 18
2.4.5 筒体部的选择 19
2.4.6 排矿部的选择 22
2.4.7 主轴承选择 22
2.4.8 润滑部分的选择 22
2.4.9 传动部分的选择 22
2.4.10 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 26
3.1 球磨机的自身参数 26
3.1.1 临界转速 26
3.1.2 工作转速 26
3.1.3 装球量 26
3.1.4 安装电机功率 27
3.1.5 球磨机装球尺寸 28
3.1.6 生产率的计算 28
3.2 球磨机传动系统的计算 29
3.2.1 选择电动机参数 29
3.2.2 传动系统速比的计算 30
3.2.3 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

第1章 绪论
1.1 球磨机设计的目的和意义
球磨机是矿山，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5％～10％，地下开采贫化率20％～25％。全国重点铁矿入选原矿中约有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350～0mm的大块矿石进行预选，抛废率为17％～20％，年节电670万kWh[11]。
武钢程潮铁矿选厂，入选矿石品位42.1％～44.3％，废石混入率16％～20％。采用了预选抛废流程，将中碎机排矿筛分成75mm～13mm∶13mm～3mm∶3mm～0三个粒级。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底部单缸液压圆锥破碎机用于四段破碎。使入磨粒度由20～0mm减至12～0mm， 3.2m×3.6m球磨机台时处理能力增加8t，每吨原矿电耗减少2.7kWh[9]。
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]。