球磨机的构造原理

球磨机主要由装圆球的滚桶组成,滚桶通过传动装置由电机驱动,当滚桶转动时,由于球与桶壁以及球与球之间的撞击和研磨作用而使物料粉碎,达到混合的目的。

滚桶的常用材料有不锈钢、铁板、铸铝、铝板、皮革或硬木等。滚桶内所装的圆球通常由青铜或密度大的木材制成。

根据黑火药生产的特点,二料混合工序采用的是内装青铜球的铁制球磨机,如图5-3所示。滚桶用铁板经铆接或焊接制成,桶内壁沿轴向焊接6根筋条,桶的圆周面上设有一矩形装(出)料口,工作时,用密闭盖密封,出料时,换上带孔的铁网盖,以便物料通过并防止球漏出。滚桶的底部安装有机动筛,筛下为接料箱,出料时,机动筛开启,将二料粉筛入接料箱中。为了防止粉尘飞扬,在滚桶的外面罩有用木板或铝板制成的防尘罩。青铜球的直径为(25±5)mm,球的表面不允许有毛刺、裂纹、夹灰等疵病,允许有轻微的砂眼、气眼等。

图5-3　二料混合球磨机的结构

1—滚桶；2—机动筛；3—接料箱

由于三料粉具有燃烧、爆炸的危险,三料混合不允许在铁制球磨机内进行,工业上采用的是具有皮革内衬的木制球磨机,如图5-4所示。滚桶的框架用硬木制成,滚桶的内圆周面上安有22根筋条,全部用熟牛皮包钉起来。用隔板将滚桶分成两个等分的空间,球磨机的圆周面上设有两个矩形装(出)料口(每个空间一个口),其上盖有密闭盖,所以通常又叫双口机。装(出)料时,取下密闭盖,换上铝或铜质的网盖。滚桶的下面为一接料箱。滚桶外装有防尘罩。滚桶内木球直径为35～55mm。木球的表面应光滑,不许有裂口、裂缝等疵病。木球是用密度大于0.9g/cm3的木材制成的,实际生产中,一般采用密度为1.2g/cm3的紫金木,也可用枣木(密度为0.9g/cm3)、黄杨木(密度为1.04g/cm3)等,木球的水分含量应小于15%。

图5-4　三料混合球磨机的结构

1—机架；2—滚桶；3—减速箱；4—水泥机架；5—出料小车；6—自动对口装置

球磨机对药料的粉碎效果与滚桶转速、球体直径、球料比等参数有关。图5-5是不同转速下,球在桶内的运转情况。图5-5(a)表示转速过低:球因本身的重力作用,升不到有效位置就滚落下来,或沿着桶壁滑动,几乎没有因球落下而产生的撞击作用,物料主要是靠球的摩擦来粉碎,因而粉碎效果不好。图5-5(c)表示转速过高:由于离心力的作用,球不能脱离桶壁跌落下来,也没有粉碎作用。图5-5(b)表示转速恰当:球自高位(约80°处)降落,使料球间具有较大的撞击和研磨作用,粉碎效果好。

图5-5　不同转速下球在桶内的运转情况

(a)转速太慢；(b)转速合适；(c)转速太快

滚桶转速的理论计算公式为:(www.xing528.com)

式中　K——常数,一般情况下K＝23～28；

n——滚桶转速(r/min)；

D——滚桶直径(m)。

由于球对滚桶壁的滑动、球对球的滑动和球体形状及滚桶内壁结构等因素的影响,计算结果与实际稍有出入。此外,球体越重,球在滚桶内滑动越严重,所选用的常数就应越大,反之就应越小,滚桶的最佳转速应根据试验结果确定。二料球磨机滚桶的尺寸和转速如表5-1所示；三料球磨机滚桶尺寸和转速如表5-2所示。

表5-1　二料球磨机的尺寸与转速数据

表5-2　三料球磨机的尺寸与转速数据

粉碎效果与球体的材质、形状有密切关系:球的密度越大,降落时产生的冲击力越大,粉碎效果就越好,所以木球多是采用密度大而坚硬致密的木料来制造。另外,球体直径大,质量也大,虽然对粉碎效果有利,但是直径过大,当机内要求球体质量一定时,球的个数相对减少,而且球与球之间的空隙增大,反而会使粉碎效果降低。实践经验表明,球体直径应为滚桶直径的1/18～1/24。表5-3是三料球磨机中实际应用的木球数据。

表5-3　三料球磨机中木球的技术参数

球在球磨机中的装量要适当。装量过多,电能消耗大；装量过少,球在桶内的滑动明显,降低粉碎效果。一般球的堆积体积占滚桶体积的35%～45%,物料体积占滚桶体积的20%～30%。按质量计,物料与球的质量比要在1∶(1～1.5)范围内最佳。

滚桶内筋条的高度也影响粉碎的效果。滚桶内筋条的作用主要是为了增大球的上升角,避免球和料一起滑动,筋条的高度应使其能支撑住一排圆球为最佳。