无机非金属材料机械及设备讲稿3.ppt
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1、第七章第七章 球磨机球磨机 7-1 工作原理及类型工作原理及类型构造:构造:球磨机由球磨机由筒体筒体及带有中空轴颈的及带有中空轴颈的端盖端盖构构成回转部分,球磨机回转部分被支承在主轴上。成回转部分,球磨机回转部分被支承在主轴上。球磨机筒体内装有不同直径的球磨机筒体内装有不同直径的研磨介质研磨介质(钢球、钢棒、钢段、砾石)。筒体由电动机、(钢球、钢棒、钢段、砾石)。筒体由电动机、减速器、周边传动齿轮等拖动旋转。减速器、周边传动齿轮等拖动旋转。需粉碎的物料由给料器经中空轴送入球磨需粉碎的物料由给料器经中空轴送入球磨机内。机内。工作原理工作原理:物料经过喂料:物料经过喂料空心轴空心轴加入到筒体内,加
2、入到筒体内,当磨机回转时,物料与粉磨介质混合,介质在当磨机回转时,物料与粉磨介质混合,介质在惯性离心力惯性离心力和筒体内壁产生的和筒体内壁产生的摩擦力摩擦力的作用下,的作用下,贴附在筒体内壁与筒体一起回转,并被带到一贴附在筒体内壁与筒体一起回转,并被带到一定的高度,由于介质本身定的高度,由于介质本身质量质量的作用,产生的作用,产生自自由泻落或抛落由泻落或抛落,冲击冲击筒体底部物料,同时在磨筒体底部物料,同时在磨机筒体回转过程中,粉磨介质还有机筒体回转过程中,粉磨介质还有滑动滑动和和滚动滚动,使介于其间物料受到磨剥作用,这样不断地冲使介于其间物料受到磨剥作用,这样不断地冲击和磨剥而将物料粉磨成细
3、粉。击和磨剥而将物料粉磨成细粉。电动机借助于减速传动装置电动机借助于减速传动装置,通过装在筒体一通过装在筒体一端的大齿环端的大齿环5,使筒体回转。使筒体回转。由于进料端不断加入物料,进料端和出料端之由于进料端不断加入物料,进料端和出料端之间存在间存在料位高差料位高差,并且介质下落时,冲击物料,并且介质下落时,冲击物料所造成的所造成的轴向推力轴向推力。因此,磨机筒体虽然是。因此,磨机筒体虽然是水水平放置平放置,但物料却由进料端缓慢地流向出料端,但物料却由进料端缓慢地流向出料端,完成粉磨作业。完成粉磨作业。为了保护筒体及端盖为了保护筒体及端盖,在其内表面均镶有在其内表面均镶有衬板衬板。筒体上开有筒
4、体上开有磨门磨门6。停机时可以打开磨门。停机时可以打开磨门,装卸装卸粉磨介质及入内进行检修。粉磨介质及入内进行检修。球磨机的类型很多球磨机的类型很多,主要类型如图主要类型如图7-2所示。所示。共同点共同点:都有一个都有一个水平放置水平放置的回转筒体。的回转筒体。差别差别在于筒体的形状、装载的粉磨介质、在于筒体的形状、装载的粉磨介质、进卸料的方法、支承与传动方式、操作与进卸料的方法、支承与传动方式、操作与生产方法的不同。生产方法的不同。球磨机的分类球磨机的分类1.按筒体形状来分按筒体形状来分(1)短磨机短磨机 筒体的长径比筒体的长径比L/D4时为时为长磨机长磨机。中长磨。中长磨和长磨又统称为和长
5、磨又统称为管磨机管磨机,如图如图7-2e及及f所示。其所示。其内部一般用内部一般用隔仓板隔仓板分隔成分隔成24个仓室。个仓室。短磨机短磨机的筒身短的筒身短,物料在磨内停留时间短,物料在磨内停留时间短,有些粗大颗粒还未经粉碎就从末端排出,故很有些粗大颗粒还未经粉碎就从末端排出,故很难保证产品粒度的均匀性,产品中难免夹杂有难保证产品粒度的均匀性,产品中难免夹杂有不合格的颗粒。短磨机一般配上不合格的颗粒。短磨机一般配上分级设备分级设备,组,组成圈流粉磨系统。成圈流粉磨系统。物料在物料在管磨机管磨机内经历的时间较长内经历的时间较长,能获得能获得较大的粉碎度较大的粉碎度,生产能力也较高生产能力也较高,适
6、用于对物适用于对物料进行料进行细磨细磨。2.按筒内仓室数目来分按筒内仓室数目来分 分为分为单仓单仓球磨机球磨机(图图7-2ae)和和多仓多仓球磨机球磨机(图图7-2f)两种两种 在单仓磨机内,同样的粉磨介质既用来粉磨靠在单仓磨机内,同样的粉磨介质既用来粉磨靠近喂料端处的近喂料端处的粗料粗料,又用来粉磨卸料端附近,又用来粉磨卸料端附近较细较细的的物料,这就降低了物料,这就降低了粉磨介质粉磨介质的工作效率。的工作效率。为了消除这缺点为了消除这缺点,将单仓管磨机用将单仓管磨机用隔仓板隔仓板分隔分隔成好几个仓室成好几个仓室,构成多仓管磨机。构成多仓管磨机。从喂料端开始从喂料端开始,各个仓装入的粉磨介质
7、的尺寸各个仓装入的粉磨介质的尺寸依次缩小依次缩小,以与物料粒度的变化相适应。以与物料粒度的变化相适应。头几仓头几仓使用使用钢球钢球,以以冲击冲击兼磨剥方式粉碎物兼磨剥方式粉碎物料。料。最后一仓最后一仓使用使用钢段钢段,扩大与物料接触面扩大与物料接触面积积,以以磨剥磨剥兼冲击的方式进一步将物料磨碎。兼冲击的方式进一步将物料磨碎。多仓管磨机除了具有单仓管磨机的优点多仓管磨机除了具有单仓管磨机的优点外,还具有能使粉磨介质合理分布的优点,外,还具有能使粉磨介质合理分布的优点,能提高单位电耗的产量。能提高单位电耗的产量。3.按筒体形状来分按筒体形状来分 分为分为圆筒圆筒球磨机和球磨机和圆锥圆锥球磨机球磨
8、机(图图7-2d)两种两种 圆锥圆锥球磨机筒体的两端做成圆锥状。球磨机筒体的两端做成圆锥状。圆锥的斜度在圆锥的斜度在喂料端喂料端比较陡直,在比较陡直,在卸料端卸料端比比较平缓。较平缓。如果筒体内装进大小不同的粉磨介质如果筒体内装进大小不同的粉磨介质,圆锥圆锥球磨机回转时球磨机回转时,由于质量的不同由于质量的不同,大的介质大的介质将会集将会集中在中在喂料端喂料端,小的小的将会集中在将会集中在卸料端卸料端。介质这样分布能与物料的粒度变化相适应。介质这样分布能与物料的粒度变化相适应。故这种磨机较同样长度的短筒磨产量较高故这种磨机较同样长度的短筒磨产量较高,单位电耗较低单位电耗较低,产品粒度也比较均匀
9、。产品粒度也比较均匀。4.按筒体数目来分分为单筒球磨和多筒球磨机两种分为单筒球磨和多筒球磨机两种(图图7-3)单筒球磨机单筒球磨机存在着存在着严重缺点严重缺点:效率低效率低,单位电单位电耗高耗高,噪音大噪音大,卸出粉磨产品温度高卸出粉磨产品温度高(大型磨机大型磨机更是如此更是如此)等。等。多筒球磨机多筒球磨机主要是把单一筒体改为均衡配置的主要是把单一筒体改为均衡配置的多个筒体。它一般由多个筒体。它一般由413个筒体个筒体组合而成组合而成,并并使各个筒体内的使各个筒体内的负载均衡负载均衡。由于将磨内介质偏。由于将磨内介质偏向一边的运动改变为分散到各个筒体的均衡运向一边的运动改变为分散到各个筒体的
10、均衡运动。它具有较高的粉磨效率。动。它具有较高的粉磨效率。从图从图7-4明显看出明显看出,两种磨机的容积和介质两种磨机的容积和介质的填充率相同时的填充率相同时,多筒磨机内介质和物料对多筒磨机内介质和物料对磨机中心的磨机中心的合成转矩合成转矩小于小于单筒磨机。单筒磨机。多筒磨机的多筒磨机的转速和介质填充率转速和介质填充率都比单筒都比单筒磨机磨机高高,可以提高粉磨细度和产量可以提高粉磨细度和产量,降低磨降低磨机的拖动功率机的拖动功率4550%;降低粉磨温度降低粉磨温度4060,减少单位产品钢球消耗量减少单位产品钢球消耗量20%;而且可大大降低噪声。而且可大大降低噪声。5.按装入粉磨介质种类来分按装
11、入粉磨介质种类来分球磨机球磨机:粉磨介质采用:粉磨介质采用钢球和钢段钢球和钢段的磨机。最的磨机。最为普遍为普遍棒磨机棒磨机:在短筒磨机中,采用长度较筒体长度:在短筒磨机中,采用长度较筒体长度短短50100mm左右的左右的棍棒棍棒作介质作介质棒球磨机棒球磨机:管磨机的第一仓改装:管磨机的第一仓改装钢棒钢棒,以后各,以后各仓仍装入仓仍装入钢球或钢段钢球或钢段砾石磨机砾石磨机:介质采用砾石、卵石、瓷球等的磨:介质采用砾石、卵石、瓷球等的磨机。机。用花岗岩或瓷料等做用花岗岩或瓷料等做衬板衬板,用于生产白色,用于生产白色或彩色水泥以及陶瓷工业。或彩色水泥以及陶瓷工业。棒磨机的粉磨过程,是利用筒体内棒与棒
12、棒磨机的粉磨过程,是利用筒体内棒与棒之间的之间的线接触线接触来进行。钢棒的来进行。钢棒的冲击冲击作用较作用较钢球强烈,而且钢棒兼起钢球强烈,而且钢棒兼起篦条篦条作用,对物作用,对物料进行料进行选择性选择性粉磨。先粉磨大块物料,然粉磨。先粉磨大块物料,然后逐步将物料按粒度的大小依次粉磨。后逐步将物料按粒度的大小依次粉磨。因此因此,过粉碎现象较小,而且产品粒度过粉碎现象较小,而且产品粒度比较均匀。比较均匀。棒磨机用在将棒磨机用在将25mm左右的物料粉碎到左右的物料粉碎到1mm左右的时候左右的时候,细碎效率高细碎效率高,电耗低。电耗低。6.按卸料方式来分按卸料方式来分(1)尾卸式磨机尾卸式磨机 物料
13、由磨机的一端喂入物料由磨机的一端喂入,由另由另一端卸出。一端卸出。分为分为边缘卸料式边缘卸料式磨机磨机(图图7-5a)和和中心卸料中心卸料式式磨机磨机(图图7-2bf)两种。两种。中心卸料式又可分中心卸料式又可分溢流卸料式溢流卸料式(图图7-2b)和和篦板卸料式篦板卸料式(图图7-2c、e及及f)两种。两种。在在溢流型溢流型球磨机中,物料通过喂料机或溜球磨机中,物料通过喂料机或溜槽从左方的空心轴喂入筒体,由于筒体的槽从左方的空心轴喂入筒体,由于筒体的旋转和介质的运动,堆积于左端的物料向旋转和介质的运动,堆积于左端的物料向右端扩散,最后从右方的空心轴溢流排出。右端扩散,最后从右方的空心轴溢流排出
14、。用用排代法排代法卸料卸料,磨中料面要磨中料面要高高出空心轴出空心轴才能使物料溢流排出。才能使物料溢流排出。料面过高料面过高,削弱了粉削弱了粉磨介质在磨内的磨介质在磨内的冲击效应冲击效应,故粉磨效率较低。故粉磨效率较低。篦板卸料式磨机又称篦板卸料式磨机又称格子型格子型磨机磨机,如图如图7-6所示。所示。在靠近卸料端装有一套卸料篦板在靠近卸料端装有一套卸料篦板1。卸料篦板卸料篦板由由若干块扇形板组成,板上有若干块扇形板组成,板上有筛孔或筛缝筛孔或筛缝,篦板背面,篦板背面有辐射状布置的有辐射状布置的扬料板扬料板2。篦板随着筒体旋转,篦板。篦板随着筒体旋转,篦板阻隔着介质,磨细的物料通过筛缝,进入背
15、面扬料阻隔着介质,磨细的物料通过筛缝,进入背面扬料板之间的空间,被随同筒体一起旋转的板之间的空间,被随同筒体一起旋转的扬料板扬料板带起带起,倒落在倒落在导料锥导料锥3上上,从而引入从而引入卸料空心轴卸料空心轴中卸出。中卸出。筒内卸料端排料较快筒内卸料端排料较快,料面较低料面较低,对于提高粉磨对于提高粉磨效率和产量都有利。效率和产量都有利。(2)中卸式磨机中卸式磨机 如图如图7-5b所示。物料由磨机的两端所示。物料由磨机的两端喂入喂入,在筒体中部的周壁开孔卸出。它相当于两台边在筒体中部的周壁开孔卸出。它相当于两台边缘卸料式磨机缘卸料式磨机联接联接使用使用,设备紧凑设备紧凑,简化流程。简化流程。7
16、.按筒体支承方式来分按筒体支承方式来分(1)中空轴支承式磨机中空轴支承式磨机 磨机筒体两端的磨机筒体两端的空心轴空心轴支承在两端的主轴支承在两端的主轴承上,如图承上,如图7-7a所示。这种支承方式使用比较所示。这种支承方式使用比较普遍。普遍。(2)托轮支承式磨机托轮支承式磨机 两个两个轮带轮带套装在筒体上套装在筒体上,并为并为两对托轮两对托轮所所支承,如图支承,如图7-7b所示。较少采用。所示。较少采用。8.按传动方式来分按传动方式来分(1)中心传动式中心传动式磨机磨机 见图见图7-49所示所示,这种磨这种磨机的传动装置是电动机经过减速器驱动传机的传动装置是电动机经过减速器驱动传动轴动轴,传动
17、轴的轴心与磨机筒体的中心线一传动轴的轴心与磨机筒体的中心线一致。致。(2)边缘传动式边缘传动式磨机磨机 见图见图7-44所示所示,这种磨这种磨机的传动装置是电动机经过减速器驱动与机的传动装置是电动机经过减速器驱动与磨机筒体中心线平行的传动轴磨机筒体中心线平行的传动轴,再通过这根再通过这根轴上的齿轮带动固装在磨机筒体端盖上的轴上的齿轮带动固装在磨机筒体端盖上的大齿环大齿环,使磨机筒体回转。使磨机筒体回转。(3)行星传动行星传动式磨机式磨机工作原理工作原理如图如图7-9所示。圆筒绕中心所示。圆筒绕中心O2自转自转,与此同与此同时整个磨机绕中心时整个磨机绕中心O1进行进行公转公转。磨内装填物受到磨。
18、磨内装填物受到磨筒围筒围绕主轴绕主轴回转产生的回转产生的惯性离心力惯性离心力以及磨筒以及磨筒绕本身绕本身轴回转产生的轴回转产生的惯性离心力惯性离心力的共同作用。的共同作用。因此,粉磨介质在离心力场内产生的惯性离心因此,粉磨介质在离心力场内产生的惯性离心力较其重力大得多,就可使筒体和介质的尺寸大为力较其重力大得多,就可使筒体和介质的尺寸大为缩小。缩小。优点:优点:粉磨介质可比普通球磨机的小四倍粉磨介质可比普通球磨机的小四倍,磨机质量磨机质量小小,制造和安装费用低制造和安装费用低,调节转速可以方便地控制产调节转速可以方便地控制产品细度。品细度。缺点缺点:粉磨介质和磨机衬板磨损较大,粉磨水泥时粉磨介
19、质和磨机衬板磨损较大,粉磨水泥时磨机的粉磨温度往往过高,需进行强制冷却。磨机的粉磨温度往往过高,需进行强制冷却。(4)无齿轮传动式磨机无齿轮传动式磨机 将同步变速电动机的转子直接安装在磨机筒体上,将同步变速电动机的转子直接安装在磨机筒体上,筒体本身相当于电动机的转子部分,中间不必经筒体本身相当于电动机的转子部分,中间不必经由减速器或齿轮减速由减速器或齿轮减速,即可达到磨机要求的转速。即可达到磨机要求的转速。由于由于取消了减速传动装置取消了减速传动装置,磨机占地面积小,磨机占地面积小,运转与维修费用小。这种磨机的转速是运转与维修费用小。这种磨机的转速是可变可变的,的,故可以不要辅助传动,且有利于
20、实现工艺过程最故可以不要辅助传动,且有利于实现工艺过程最佳化操作。佳化操作。但这种磨机的制造但这种磨机的制造精度精度要求高,电动机结构要求高,电动机结构及控制系统及控制系统复杂复杂,制造费用,制造费用高高。9.按操作方式来分按操作方式来分有间歇操作式磨机(图有间歇操作式磨机(图7-2a)和连续操作)和连续操作式磨机两类。式磨机两类。间歇式间歇式球磨机构造单球磨机构造单,装卸料是间歇进行。装卸料是间歇进行。因此因此,粉磨效率和生产能力都较低,在粉磨效率和生产能力都较低,在大规模生产部门已很少使用。但在陶瓷工大规模生产部门已很少使用。但在陶瓷工业还是普遍用来粉磨业还是普遍用来粉磨坯料和釉料坯料和釉
21、料。因为它。因为它投资费用较省,而且在间歇操作条件下能投资费用较省,而且在间歇操作条件下能够够准确配料准确配料。装卸料连续进行的称为装卸料连续进行的称为连续式连续式球磨机。球磨机。10.按生产方式来分按生产方式来分分为干法磨机和湿法磨机两种。分为干法磨机和湿法磨机两种。干法粉磨干法粉磨时时,喂入物料的水分不能高,否则物料发生喂入物料的水分不能高,否则物料发生粘结,排料不畅粘结,排料不畅,干法粉磨的产品为粉料。干法粉磨的产品为粉料。湿法粉磨湿法粉磨时,物料与水混合一起粉磨时,物料与水混合一起粉磨,粉磨产品为料粉磨产品为料浆。湿磨时物料容易流动,水能及时将细粒冲走,浆。湿磨时物料容易流动,水能及时
22、将细粒冲走,防止过粉碎现象。防止过粉碎现象。水水和溶解在水中的和溶解在水中的表面活性表面活性物质,渗入物料显微物质,渗入物料显微裂缝中起裂缝中起楔楔作用,有助于物料的细磨。因比,作用,有助于物料的细磨。因比,湿磨湿磨较干磨生产能力高,单位电耗低,但介质磨耗较高较干磨生产能力高,单位电耗低,但介质磨耗较高。目前球磨机的规格已标准化目前球磨机的规格已标准化,一般用不带磨机衬一般用不带磨机衬板的板的筒体内径筒体内径和和筒体有效长度筒体有效长度(D L)来表示来表示球磨机的球磨机的优点优点:构造简单,工作安全可靠,维:构造简单,工作安全可靠,维修方便;对生产的适应性强,可干磨或湿磨,修方便;对生产的适
23、应性强,可干磨或湿磨,可间歇或连续操作,也可干燥和粉磨同时进行,可间歇或连续操作,也可干燥和粉磨同时进行,能适应各种性质物料的粉磨,如硬的、软的、能适应各种性质物料的粉磨,如硬的、软的、脆的、韧性的物料等,可制成各种大小磨机适脆的、韧性的物料等,可制成各种大小磨机适应各种生产规模的需要,可以获得较高的粉磨应各种生产规模的需要,可以获得较高的粉磨细度,能将入磨粒径为细度,能将入磨粒径为2540mm的物料粉磨的物料粉磨到到1.50.07mm以下以下,而且细度比较稳定和容而且细度比较稳定和容易调节易调节.球磨机的球磨机的缺点缺点:机身庞大、笨重;启动力矩大,:机身庞大、笨重;启动力矩大,粉磨效率低,
24、电耗大,介质和衬板磨耗大,能粉磨效率低,电耗大,介质和衬板磨耗大,能量利用率一般只有量利用率一般只有12%,近代球磨机也只提,近代球磨机也只提高到高到57%左右。左右。7-2 构造构造一、间歇式球磨机一、间歇式球磨机(一一)构造构造 筒体内筒体内壁衬以壁衬以石石板、瓷板板、瓷板或橡胶板或橡胶板,并使用并使用砾砾石或瓷球石或瓷球作粉磨介作粉磨介质质 离合器离合器由操纵杆由操纵杆9控制控制(二)主要工作部件1.筒体如图如图7-11所示,它由所示,它由筒身、磨头、衬板、筒身、磨头、衬板、磨门磨门等组成。等组成。筒身筒身1主要承受筒体主要承受筒体自重、粉磨介质、物自重、粉磨介质、物料的重量以及其在运料
25、的重量以及其在运动时产生的惯性离心动时产生的惯性离心力。力。小型磨机用小型磨机用整体式整体式(图图7-12)大型磨机采用大型磨机采用组合式组合式(图图7-13),由由端盖端盖和和轴盘轴盘装配而装配而成。端盖和轴盘、端盖和筒身都采用成。端盖和轴盘、端盖和筒身都采用双头螺栓双头螺栓紧固联紧固联接。接。衬板的作用是衬板的作用是保护筒身和防止污染原料保护筒身和防止污染原料。衬板。衬板的材料有燧石、瓷砖和橡胶等的材料有燧石、瓷砖和橡胶等石板石板的形状和大小以搬动方便和砌筑牢靠为宜,的形状和大小以搬动方便和砌筑牢靠为宜,厚约厚约100150mm,通常用标号,通常用标号42.5以上的快以上的快硬水泥砌筑,硬
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