中心传动2.5吨球磨机的设计和计算

    根据球磨机的研磨机理，球磨机工作时一般采用两种工作转速，即先装硬质料，取临界转速的90%，当研磨8小时之后，再装软质料，取临界转速的70%，这样可以提前2小时出磨。该机的两种工作转速是通过减速机构的变速装置实现的。

    临界转速可按下式计算：

    D－筒体的有效内径　　　D＝2.16米。

    工作转速分别是：

    取n₁=25转/分。

      n₂＝20转/分

    目前，多数陶瓷生产厂家在球磨时，一般都采用硬质和软质料一起入磨的工艺。根据这种情况，该机的工作转速定为n=21转/分，即n=32/

    二、电机功率的确定

    众所周知，输入球磨机的能量消耗在球石的提升、运动和克服有害的磨擦阻力上。在粉碎物料时，仅用了球石提升的能量。

    单位周期内提升磨机内全部球石所用的功等于球石运动的高度与所有球石重量的平均值的乘积。

    即：A₁＝mgh

    式中：m=球石的质量（kg）

    　　　g－重力加速度（9.8米/秒²）

    　　　h－球石上升的高度（米）

    实践证明，球石上升的高度h等于0.4R，R为球磨的有效半径。所以，提升球石所的功（J）为：

    A₁＝0.4×9.8・m・R=3.92mR       (J)

    使球石获得动能所需要的功（J）为：

    A₂＝

    式中：m－球石的质量（kg）

    　　　V_o－惯性半径为R_o时，球石运动的平均速度（米/秒），R_o=0.785R

         N－球磨机转速（取n＝32

        整理得：A₂＝1.73mR　　　　　　　　　　　（J）

    单位运动周期内消耗于球石上升和使球石获得动能所需的总功为：

    　A＝A₁＋A₂＝3.92mR＋1.73                     (J)

    　　　即：A＝5.65mR                          (J)

      实践证明，球磨机筒体转动一周，球石层则转动1.795周。因此，球磨机每分钟转动n次，所需要的功为Ain，即消耗的功率为：

    球磨机所需电机功率为：

    三、减速机降噪措施

    减速机的选用基于标准化，通用化，确定选用ZQH50－50Ⅱ型减速机。为了达到设计的转速，减速机的传动比较大，相应带来了噪声大的问题，噪声大约为95分贝。为了降低噪声对齿轮进行阻尼处理，即在齿轮的端面切一宽为4mm，深为5mm的圆槽，然后，沿园槽装入4×5mm的方形像胶条，经这样处理后，噪声可下降5分贝。

    四、改善球磨机焊接结构

    影响中心传动球磨机强度的关键部位是轴头与端盖的焊接处，此处扭矩大，易开，（见图1）。引起开裂的主要原因是端盖结构不合理，在球磨同的运转过程中，研磨体与磨料之间磨擦生热产生内压，使端盖产生弹性变形。在长期的交变应力作用下，焊接部位将出现开裂。为了避免焊缝开裂，笔者采用了图2结构把筋板焊在筒体里边，这样就提高了端盖的刚度，减少了弹性变形。图3也是一处有效结构。这种结构分散了内压，提高了刚度，同样可以避免关盖开裂。

    五、液力偶合器的选择

    中心传动2.5吨球磨机是采用液力偶合器来联接电机和减速机实现功率传递的。生产实践证明，液力偶合器具有空载起动，隔离扭振，防护动力过载等优点。其选择依据见图4。该机选用的是D＝420型。

    六、结构分析对比

    国内传统球磨机是由筒体（筒体上装有大齿圈），减速箱和电机三大部分组成。其动力的传递过程为：电机→皮带轮→离合器→减速箱→筒体（大齿轮）。筒体两端轴头与轴之间为滑动摩擦，因而机械效率低，电机功率为30千瓦。筒体端盖采用60mm厚的铸件，并装有

    M15Ф2010mm的大齿圈，因这个大齿圈裸露在外，润滑条件差，故平均二年就需要更换一次，更换一个大齿圈耗资约1600～1700元，这样不仅提高了陶瓷产品成本，增加工人的劳动强度，而且影响正常生产。另外传动控制机构采用磨擦离合器，其结构复杂，磨擦片又是易损件，给用户带来许多不便。整机过重，消耗功率也大。为了解决这些问题，在设计中采取了以下措施：去掉焊筒上的大齿圈，采用中心传动，起动装置由原来的磨擦离合器（全速起动）改为液力偶合器（挠性起动）。这样，中心传动2.5吨球磨机的结构就成为电机→液力偶合器→减速箱→球磨机转动（图5）。两轴头的支承由原来的轴瓦改为轴承，摩擦系数由0.05降为0.0015。

    由于采用了以上措施，整个筒体重量降低了5吨，电机功率由原来的30千瓦，降为18.5千瓦，设备大修的周期由原来的二年延长到7年以上。