简析球磨机的结构特征

彭宇 李卓 李建维 胡延涛 韩菲

【摘 要】当前球磨机总的发展趋势是采用新技术和新的耐磨材料，不断完善设备的各种技术性能。本文综合介绍和分析了球磨机的工作原理和结构特征、所采用的静动压油膜轴承、高低压润滑油站、喷射润滑装置、慢速传动装置、气动离合器、PLC和触摸屏等新技术和配套设备，最后简要介绍了安装调试要点。

【关键词】结构特征 动静压轴承 喷射润滑 气动离合器 PLC及触摸屏

1 概述

磨机属于选矿设备中的磨矿设备。磨矿是碎矿的后续作业，是生产细粒产品的阶段，其目的仍然是使有用矿物与脉石矿物实现完全单体分离。其中，溢流型球磨机和格子型球磨机是目前使用最为普遍的两种球磨机，它们的主要零部件有：给矿装置、中空轴颈、端盖、筒体、衬板、传动装置等。它们的工作原理是在摩擦力、离心力作用下，磨矿介质（钢球）以一定线速度抛落，靠撞击、附加压碎磨削作用粉碎待磨矿石，并借助于水的冲力将物料送出。溢流型球磨机用于细磨时比格子型球磨机要好，其缺点是矿浆在磨机内停留的时间较长，单位生产能力较低，排矿粒度不均匀，易于产生过细碎现象。格子型球磨机的特点是矿浆面比溢流型球磨机低，装球量多，由于这种磨机具有强制排矿作用，加快了排矿速度，因此待磨矿石不易过细碎和泥化并且生产率高。它的缺点是结构复杂、重量大。它与溢流型球磨机的主要区别是排矿端有格栅。

2 球磨机的结构特征、技术特性以及配套设备

2.1 给料部

采用溜管式或双勺式，底部衬以10 mm厚的锰钢衬板。

2.2 端盖及中空轴

材质为铸钢件或合金钢件，其中大型球磨机的端盖和中空轴各单独制造，采用分体式；小型球磨机的端盖和中空轴铸在一起，采用整体式。

2.3 筒体部

筒体壳由钢板辊卷而成，衬板采用耐磨材料，材质为ZGMn13-2，铸成波浪形断面，与筒体内壁之间垫有橡胶垫板，此垫板起缓冲、贴紧作用。筒体外面螺母下垫密封圈和锥形垫圈，防止渗漏。

2.4 主轴承座

主轴承座采用密封式结构，内部装设120度摇杆式轴瓦，钨金层预埋蛇形冷却水管，并埋设测温点，即埋设测温铂热电阻或电偶。轴承衬与中空轴的包角呈120度，摩擦面上铸有巴氏轴承合金，轴承衬与轴承座之间呈鼓形面接触，可以自动调心，每个主轴承上装有两个铂热电偶，温升超过规定值时，自动停机。

2.5 静动压轴承

这种静动压轴承，是一种既有动压润滑又有静压浮升作用的轴承。为实现上述功能，为此配置了高低压液压站。在球磨机启动前及停止磨破时，高压泵供入压力为30MPa的高压油，回转部浮起，形成约0.1mm～0.25mm的油膜，此时实现静压顶起，能降低启动负荷和冲击，避免擦伤轴瓦，

2.6 传动部

采用开式的大、小斜齿轮传动副，材质为合金钢，传动平稳、噪音小、效率高。根据开式传动、低速重载、连续工作的特点，采用喷射润滑装置，以电动泵为动力，将微粒呈高粘度（N1000极压工业齿轮油）的润滑油超越一定距离、定时定量均匀地喷到齿轮表面。可采用PLC自动进行，也可采用继电器手动操作，与传统的飞溅式润滑或手动润滑相比较，齿轮寿命增加一倍，润滑油消耗量降低50%。喷射润滑装置技术参数：公称油压：0.4～0.6MPa；公称气压：0.4～0.8MPa；喷射距离：220±20mm；喷射宽度：240～48mm；喷油量：8g/s/油嘴；系统供油能力：6L/min；润滑油牌号：冬季N460，夏季N680。

2.7 慢速传动装置

慢速传动装置由电机、行星摆线减速器、爪型离合器、棘爪棘轮组成。检修或更换备件时可以使球磨机筒体慢速转动，但停机时间超过4小时以上时，物料可能结成块状，在启动主电机前用慢速传动装置盘车，松动物料。慢速传动装置与主电机被互锁控制，启动慢速传动装置时，主电机必须断电停机。筒体可以获得0.1～0.2rpm的转速，方便地停在任意位置，用棘爪卡住。

2.8 气动离合器

球磨机启动前，同步电机先空载启动，待达到同步转速后，由PLC控制气动离合器投入运行，带动球磨机满负荷运转，实现了电机、主机分段启动。气动离合器具体优点：（1）实现主电机无负荷启动，缩短了启动时间，降低电流对电网的冲击；（2）启动平稳，实现无冲击啮合；（3）在球磨机暂短间歇停机时，可以允许主电机不停机，保护了启动控制设备。

2.9 励磁柜

采用全数字式励磁调节，能实现闭环调节和控制，具有失步保护和不减载自动同步性能等。

2.10 PLC及触摸屏

PLC及触摸屏能对高低压泵站、轴温、油温、气动离合器、慢速传动装置、喷射润滑等部件进行相互联锁控制，对一般性故障可以自行调整运行状态并发出报警信号，指示故障部位。若发生严重故障，PLC发出命令停机，此外还可记录运行时间，统计故障次数。

3 安装调试要点

（1） 球磨机出厂前，用有效期为12个月的防锈油品进行防腐处理；（2）两轴承座中心距按图纸尺寸安装，但进出料口、筒体组装后如果实际尺寸存在偏差，按实际尺寸施工；（3）两轴承座相对标高允差为0.5mm，并应保证进料端高于出料端；（4）安装内衬橡胶板3～4个星期前，打开橡胶板卷，使其自由伸长，使用时先粘贴在端盖和筒体内壁上并冲孔。打磨平整后，并视情况垫加薄钢板，衬板间隙不得大于12mm，否则用碎钢球填充。

4 结语

通过对球磨机的基本知识以及广泛应用的深入学习认识，借鉴和吸收国外先进技术的同时，积极的加以创新，大力发展我国自身的球磨机技术；加大在材料科学、机械制造科学及金属冶炼科学等相关学科上的研究投入，以促进我国球磨机及其相关技术的研发；球磨机的发展应重视能源利用效率与环境保护，新型球磨机的研制必须在满足工艺要求的基础上重点考虑降低能耗，并把对环境造成的影响降到最低。

参考文献：

[1] 中国冶金设备总公司.国际冶金机电设备手册[S].北京知识出版社，1990.

[2] 中国重型机械工业协会.重型机械标准.铸钢件.JB/T5000.云南科技出版社，2007.11.