重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法技术

一种重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法，包括驱动电机，根据球磨机的种类、依据平衡式设计原理对包括筒体结构、进料口、出料口结构以及衬板结构进行改进，具体方法是：将球磨机单筒改为多筒结构，消除被加工物料重力形成的阻力矩；用多个小直径筒体进行组合，用多个相同尺寸的小筒结构代替单筒结构，利用每个筒的重心作用形成整体的平衡；将单筒等分设计成多空间结构；用大小双筒结构等分；连续进料的球磨机进料口上加装逆止器；在筒体的前后部分的分界处加装有隔网。本方法设计的筒体结构保证了各个等分区域空间被加工物料产生的重力阻力矩为零，而只有摩擦阻力矩。致使平衡式球磨机或烘干机具有良好的节能效果；具有更好的运行平衡性。

Design method of ball mill with gravity center dispersed moment balance

A design method of decentralized gravity moment balance type ball mill, which comprises a driving motor, according to the ball mill type, according to the balance principle of the design including cylinder structure, feed inlet and outlet structure and lining structure was improved, the specific method is: the ball mill single cylinder to multi cylinder structure, eliminate the resistance moment the processed materials are combined with gravity is formed; a plurality of small diameter cylinder, instead of a single tube structure with small cylinder structure of a plurality of the same size, form the overall balance of the gravity effect of each cylinder will be divided into single cylinder design; space structure; size with double cylinder structure parts; ball mill continuous feeding the inlet with non-return device; boundary in the cylinder part before and after the installation of a net. The cylinder structure designed by the method guarantees that the gravity resistance moment produced by the processed material in the equal area is zero, but only the friction resistance moment. The balance type ball mill or dryer has good energy saving effect, and has better running balance.

【技术实现步骤摘要】
重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法
本专利技术涉及一种球磨机的设计方法，特别是涉及一种重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法。
技术介绍
水泥行业应用的连续式球磨机和烘干机以及陶瓷行业应用的间歇式陶瓷球磨机等设备，其原理都是卧式筒型结构，其筒体为单筒结构，并利用底部周边托辊支撑或中心轴支撑，同时使筒体采用回转运动的旋转形式，达到其工作过程。工作时电机产生的主动力主要克服两方面的阻力，一是克服由于被加工物料的重力在筒体旋转过程中产生的阻力矩，二是克服由于设备重量和加工物料的重量同时对曳引传动轮下压产生的摩擦力。以图1间歇式陶瓷球磨机为例说明其工作过程中的受力情况：图1中，W1为筒体重量，O1为筒体重心，W2为被加工物料的重量，O2为被加工物料的重心，ｒ为中心轴半径，H为被加工物料的重心到回转中心的距离，ｕ为轴承的摩擦系数。当筒体旋转做功时，被加工物料重量W2与物料重心到回转中心的距离H的乘积W2×H构成了由被加工物料产生的旋转阻力矩；由于筒体重量W1和被加工物料重量W2的和（W1+W2）同时作用在转轴的两端，其旋转过程中与滚动轴承或滑动轴承产生的摩擦阻力为（W1+W2）×ｕ，因此其重力由于轴承摩擦系数产生的阻力矩为（W1+W2）×ｕ×ｒ。总阻力矩M=被加工物料重力阻力矩（W2×H）+总重力摩擦阻力矩[（W1+W2）×ｕ×ｒ]对于上面两部分阻力矩，第一部分的被加工物料重力旋转阻力矩（简称重力阻力矩）是与被加工量呈正比的，是耗能的主要部分，理论上讲是可以消除的；而第二部分的总重力旋转摩擦阻力矩（简称摩擦阻力矩），是不可能消除的，由于结果是与摩擦系数的乘积，因此和轴承的形式有关，也是耗能的相对次之部分。对于摩擦系数而言，有滚动摩擦系数和滑动摩擦系数，滚动摩擦系数与滚动轴承的形式有关，一般圆柱滚子轴承和普通调心球轴承的摩擦系数较小，范围在（0.0008～0.0012）；带保持架滚针轴承摩擦系数范围在（0.0020～0.0030）；满装型滚针轴承摩擦系数范围在（0.0025～0.0035）。对于滑动轴承的摩擦系数一般范围在（0.01～0.02），有时可达（0.1～0.2）。一般具有两种以上运动结构的复合轴承摩擦系数范围在（0.03～0.18）。因此可以看出，总重力摩擦阻力矩[（W1+W2）×ｕ×ｒ]，（W1+W2）虽重量大，但和摩擦系数ｕ相乘后，由于μ在（0.0008～0.18）的范围，理论上讲其数值至少下降了80%，实际数值范围在（0.1～20）%。由于总重力旋转摩擦阻力矩（简称摩擦阻力矩），是不可能消除，而可用平衡法消除的是被加工物料重力阻力矩（W2×H）,这也是球磨机和烘干机目前存在的一个主要耗能指标,因而致使现有的球磨机耗能高。
技术实现思路
为了解决现有球磨机重力阻力矩、摩擦阻力矩耗能高的问题，提供一种采用滚动摩擦代替滑动摩擦来减小系统阻力，并采用回转支撑点两侧的重力平衡结构方式来降低能量消耗的重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法。解决上述问题采用以下技术方案：一种重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法，包括驱动电机，其特征在于，所述的设计方法根据球磨机的种类、依据平衡式设计原理对包括筒体结构、进料口、出料口结构以及衬板结构进行设计，具体方法是：A.将球磨机单筒体改为多筒结构，消除被加工物料重力形成的阻力矩；B.球磨机节能结构设计具有以下几种剖面形式：a.用多个小直径筒体进行组合，用多个相同尺寸的小筒结构代替单筒结构，利用每个筒的重心作用形成整体的平衡；b.将单筒等分设计成多空间结构，保证各个等分区域空间被加工物料产生的重力阻力矩为零，只有摩擦阻力矩；c.用大小双筒结构等分；C.球磨机进料口连续进料的球磨机进料口上加装有逆止器；D.球磨机出料口在筒体的前后部分的分界处加装有隔网，保证气流分布均匀。作为优选，用三个或三个以上小直径筒体进行组合，用三个或三个以上相同尺寸的小筒结构代替单筒结构。作为优选，所述的等分空间大于等于三等分。作为优选，间歇式陶瓷球磨机采用力矩平衡结构时，在陶瓷球磨机上增加上下料的驱动装置。作为优选，球磨机进料口上加装有逆止器。作为优选，所加逆止器的数量与筒体直径成正比。作为优选，球磨机筒体及进出料口旋转定位的驱动电机分别采用变频调速控制电机。本专利技术的有益效果本专利技术提供的重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法，其核心是将筒体采用等分为多个的方法设置，将单筒结构改为多筒结构，保证了各个等分区域空间被加工物料产生的重力阻力矩为零，而只有摩擦阻力矩。致使平衡式球磨机或烘干机具有良好的节能效果；具有更好的运行平衡性。由于平衡式球磨机或烘干机是由小筒（小空间）组合成的大筒，强度结构更好。这种设计方法科学、简单、实用，可最大限度地降低能耗。附图说明图1是现有技术中心轴式单筒球磨机工作时受力状态图。图2-图6是本专利技术筒体为三筒结构工作时的受力状态图，其中图2是三个筒体等边设置结构示意图，图3-图6是在0º、90º、180º、270º等旋转角度各个筒的物料重心与转轴中心形成对称平衡力矩示意图。图7-图9是本专利技术筒体截面组合示意图。图10-图12是本专利技术将单筒直接等分的结构示意图。图13-图15是本专利技术用大小双筒结构等分示意图。图16是间歇式陶瓷球磨机加装的驱动装置主视示意图。图17是图16的侧视图。图18、19是本专利技术进料口结构示意图。图20是本专利技术烘干机进料口结构示意图。图21是本专利技术出料口结构示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，未说明的条件为常规实验中的条件。实施例1A.将球磨机单筒体改为多筒结构，消除被加工物料重力形成的阻力矩；本实施例将球磨机单筒改成三筒,其工作时的受力状态将会发生变化,如图2所示，将单筒改成等边固定放置的三个小筒，并和单筒工作状态相同也利用中心轴旋转。如果球磨机筒体总重量为W1，被加工物料总重量为W2，而每个筒内物料重量为W2/3，此时使球磨机旋转的阻力矩，主要是总重力产生的摩擦力与轴径形成的阻力矩（W1+W2）μr；而三个筒内物料重量产生的阻力矩，此时由于物料分成了三份，形成了三个等边三角形的重心受力点O1、O2、03，由于各个筒的物料重心与转轴中心O形成对称平衡力距，以四个特殊角度为例可以很容易看出并说明其平衡性成立，如图3-图6，图3表示0°、图4表示90°、图5表示180°、图6表示270°时顺时针旋转位置所示，因而各个重力阻力距之和为0,因此总阻力距就是摩擦阻力矩M=（W1+W2）μr。将单筒截面结构的球磨机改成多筒（多空间）截面结构后，其球磨机的重力形成的旋转阻力矩结构发生了变化，重力阻力矩为零，而只有摩擦阻力矩，形成的筒体结构具有重力分散力矩平衡的特点，也就是所说的形成了重心分散力矩平衡式球磨机（简称平衡式球磨机）。水泥球磨机和水泥烘干机的受力分析与耗能过程其原理与陶瓷球磨机是相同的，都是把筒体的中心作为周边滚动运动的旋转平衡中心点。实施例2球磨机节能结构设计球磨机节能结构具有以下几种剖面形式：水泥球磨机和水泥烘干机及陶瓷球磨机等设备的节能结构设计方案陶瓷厂使用的间歇式球磨机大都是中心回转方式，其工作过程包括加料、回转研磨、出料等三个过程；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法，包括驱动电机，其特征在于，所述的设计方法根据球磨机的种类、依据平衡式设计原理对包括筒体结构、进料口、出料口结构以及衬板结构进行设计，具体方法是：A.将球磨机单筒体改为多筒结构，消除被加工物料重力形成的阻力矩；B.球磨机节能结构设计具有以下几种剖面形式：a.用多个小直径筒体进行组合，用多个相同尺寸的小筒结构代替单筒结构，利用每个筒的重心作用形成整体的平衡；b.将单筒等分设计成多空间结构，保证各个等分区域空间被加工物料产生的重力阻力矩为零，只有摩擦阻力矩；c.用大小双筒结构等分；C.球磨机进料口连续进料的球磨机进料口上加装有逆止器；D.球磨机出料口在筒体的前后部分的分界处加装有隔网，保证气流分布均匀。

【技术特征摘要】
1.一种重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法，包括驱动电机，其特征在于，所述的设计方法根据球磨机的种类、依据平衡式设计原理对包括筒体结构、进料口、出料口结构以及衬板结构进行设计，具体方法是：A.将球磨机单筒体改为多筒结构，消除被加工物料重力形成的阻力矩；B.球磨机节能结构设计具有以下几种剖面形式：a.用多个小直径筒体进行组合，用多个相同尺寸的小筒结构代替单筒结构，利用每个筒的重心作用形成整体的平衡；b.将单筒等分设计成多空间结构，保证各个等分区域空间被加工物料产生的重力阻力矩为零，只有摩擦阻力矩；c.用大小双筒结构等分；C.球磨机进料口连续进料的球磨机进料口上加装有逆止器；D.球磨机出料口在筒体的前后部分的分界处加装有隔网，保证气流分布均匀。2.根据权利要求1所述的重心分散力矩平衡式球磨机的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷鑫磊，冷更新，张雨新，
申请(专利权)人：冷鑫磊，
类型：发明
国别省市：天津,12