一种对称组合式螺旋形磨矿筒体及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种对称组合式螺旋形磨矿筒体及其设计方法，包括筒体、分别与所述筒体端部连通的进料喉管、出料喉管以及传动齿轮，所述进料喉管与出料喉管的中部外壁上分别套装有机架左支撑与机架右支撑，所述筒体由若干个偏心筒对接组合而成；所述偏心筒包括内柱面、外柱面，所述内柱面的轴线与外柱面的轴线之间存在偏心距。本发明专利技术在磨矿过程中物料与磨介之间可以获得更高的相对速度和更大的碎磨力，具有更高的磨矿效率；同时由于采用分段式的组合结构，可以降低大型组合磨矿筒体的生产制造、运输和拆装维修的难度。

A Symmetrical Combined Spiral Grinding Cylinder and Its Design Method

The invention relates to a symmetrical combined spiral grinding barrel and its design method, which comprises a barrel, a feed throat pipe connected with the end of the barrel, a discharge throat pipe and a transmission gear. The feed throat pipe and the middle outer wall of the discharge throat pipe are respectively provided with a left support of the frame and a right support of the frame. The barrel is composed of several eccentric barrels butted and combined. The utility model comprises an inner cylinder and an outer cylinder, and there is an eccentricity between the axes of the inner cylinder and the axes of the outer cylinder. The invention can obtain higher relative speed and grinding force between the material and the grinding medium in the grinding process, and has higher grinding efficiency. At the same time, the difficulty of manufacturing, transportation, disassembly and maintenance of the large combined grinding cylinder can be reduced by adopting the sectional combined structure.

【技术实现步骤摘要】
一种对称组合式螺旋形磨矿筒体及其设计方法
本专利技术涉及矿山机械机器设备
，尤其涉及一种对称组合式螺旋形磨矿筒体及其设计方法。
技术介绍
球磨机广泛用于金属和非金属选矿、水泥厂、发电厂、陶瓷等行业，是矿山矿石粉磨的一种重要的设备。球磨机的工作原理是当筒体绕水平轴线按规定的转速旋转时，筒内的物料和磨介在离心力、摩擦力的作用下，随筒内衬板上升到一定高度，然后脱离衬板。物料是靠磨介在自由落下或抛落过程中产生的冲击力、摩擦力以及磨介之间、物料之间、物料与磨介之间的相对运动，使物料得到挤压、碰撞、剥磨而粉碎。球磨机筒体内物料与磨介之间的相对速度越高，物料被剥磨的速度就越高、也越充分，因而磨碎的效果就越好。目前常见的球磨机筒体大多采用单一轴线、等截面形状、同腔型结构的圆柱形筒体，且筒体的回转轴线与其几何轴线重合。这种结构的磨机筒体在磨矿过程中，在磨矿区内部会出现一个较大部分的“死区”，即所谓的物料间相对速度较小，甚至相对速度为零的区域，在该区域的物料就很难得到磨碎。“死区”面积越大，磨机的磨矿越低。与本技术有关的专利主要有：一种球磨机筒体和具有该筒体的球磨机及制造方法(ZL201510607347.7)，公开了一种单一轴线的正六边形、正八边形或正十二边形的筒体和磨矿仓结构。这种结构的筒体相对于圆柱形筒体在旋转一周范围内，筒体内部物料沿圆周方向的速度变化较大，但沿轴线方向的不同横截面中，同一角度位置上的磨介、物料的速度大小和方向相同；且这种正多边形结构腔型内部存在的“死区”面积仍然较大。因此，采用这种正多边形状的腔型结构难于显著提高磨矿效率。一种筒体内腔壁为非圆筒状的球磨机(ZL201510022261.8)，公开了一种圆形截面和椭圆截面组成的分段式组合筒体结构的球磨机。在磨机筒体的中间位置，有一段沿轴线方向变径的圆形截面筒体；在其两端分别有两段以上，且长轴互相垂直的椭圆形截面的筒体段拼接而成，在各筒体段内壁衬上橡胶。相对传统单一轴线的圆柱形筒体，物料和磨介在这种多段组合式结构的磨机筒体的旋转过程中可以获得更大的圆周速度差，在各筒体端分界面上的物料和磨介也能获得不同的速度差，因此物料可以受到更为强烈的挤压、磨碎作用。但因磨机筒体直径有限，各段椭圆筒体的长轴与短轴尺寸相近，物料和磨介的速度差也是有限，因而，以这种分段式、非圆截面的组合筒体结构也难于显著提高磨矿效率。偏心式搅拌球磨机(ZL201510194133.1)，公开了一种磨机筒体几何中心线与回转中心线存在一偏心结构，且筒体的回转轴线与主轴轴线同轴。在磨矿过程中，物料和磨介随筒体绕主轴公转，相对传统的单一圆柱形筒体磨机，这种偏心结构的磨机可以大幅减少筒内“死区”面积。此外，由于安装在主轴上的若干搅拌器，可以对筒内的物料和磨介进行搅拌，因而可以显著提高磨矿效果。但因这种偏心结构筒体在回转过程中产生的离心载荷，将影响支撑轴承的寿命，这种结构较为适应于小型磨机；因主轴上的搅拌器将减少筒体的填充率，也影响磨机效能；此外，搅拌器的更换、维护难度大。正是基于上述考虑，本专利技术设计了一种对称组合式螺旋形磨矿筒体及其设计方法，既有传统磨机结构简单、性能稳定和维护使用方便等优点，又能够较明显提升磨矿效能的新型磨机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对称组合式螺旋形磨矿筒体及其设计方法。为了实现本专利技术的目的,本专利技术采用的技术方案为：本专利技术公开了一种对称组合式螺旋形磨矿筒体，包括筒体、分别与所述筒体端部连通的进料喉管、出料喉管以及传动齿轮，所述进料喉管与出料喉管的中部外壁上分别套装有机架左支撑与机架右支撑，所述筒体由若干个偏心筒对接组合而成；所述偏心筒包括内柱面、外柱面，所述内柱面的轴线与外柱面的轴线之间存在偏心距。所述若干偏心筒的外柱面的横截面为等半径的圆形，所述外柱面轴线为回转轴线；所述若干偏心筒的内柱面的轴线关于所述回转轴线轴对称分布构成空间螺旋轴线。所述内柱面的横截面呈椭圆形结构或椭多边形结构或弧线-直线段椭多边形结构。所述相邻偏心筒的内柱面横截面的长轴之间形成一定夹角。所述偏心筒为n个，所述偏心筒以从左向右的顺序，偏心筒的内柱面横截面的长轴之间夹角依次同向偏转360/n度。所述偏心筒以从左向右的顺序，最左侧偏心筒的左端、最右侧偏心筒的右端分别与所述进料喉管的右端、出料喉管的左端通过法兰连接。一种设计对称组合式螺旋形磨矿筒体的方法，包括以下步骤：第一步，测定筒体的结构尺寸、工作转数、进料粒级分布、磨介配比、填充率、磨矿门槛速度值，标定磨介—衬板、磨介—磨介、物料—衬板、物料—磨介、物料—物料之间的恢复系数、动态摩擦系数和静态摩擦系数；第二步，利用MATLAB、ADAMS、EDEM相结合的方法，模拟筒体的磨矿过程；第三步，测定偏心筒的内柱面轴线与外柱面轴线之间的最佳偏心距、偏心筒内柱面的最佳截面形状、偏心筒的数量以及各偏心筒轴线沿回转轴线方向构成的最佳螺旋轴线。还包括验证步骤：分别设计对称组合式螺旋形磨矿筒体和传统球磨机结构筒体，以采用相同的工艺参数和工作参数，分别开展磨矿过程仿真分析和实验分析；通过对比其内部的物料与磨介之间的相对速度、切向摩擦力和法向挤压力以及该筒体内部处于低速状态的物料与磨介数目的统计结果，验证本专利技术的合理性。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术通过偏心筒内柱面的横截面在一周范围内的形状不规则，可以使物料和磨介在依次经过提升区、泄落区、抛落区时的运动状态和速度矢量更加多样化，从而获得更大的速度差；同时，因在一周范围内的半径发生变化，还能使物料和磨介的径向力发生周期性变化，强化了对物料和磨介的扰动，从而提高磨矿效率；2.本专利技术通过偏心筒的内柱面轴线与组合筒体的轴线存在一定偏心距，因此各偏心筒带动物料和磨介绕回转轴线做公转，一方面筒内“死区”面积(即处于低速状态的物料和磨介数量)的减少与偏心距呈正比，另一方面筒内物料可以沿径向受到更大正压力的挤压作用，从而可以增强研磨作用；3.本专利技术通过相邻偏心筒的内柱面轴线之间存在偏心距，各内柱面横截面的长轴沿圆周方向又存在角度差，因此在相邻偏心筒交接面附近的物料和磨介将出现不同的速度矢量，从而可以大幅提高交接面上附近磨介对物料的研磨效果；4.本专利技术通过相邻偏心筒内柱面的横截面长轴的依次同向偏转同一夹角，如果将相邻偏心筒内柱面横截面长轴的偏转方向与组合筒体的旋转方向进行合理匹配，可以加快物料沿轴线方向移动速度，从而能够大幅减少物料的过磨比例；5.本专利技术采用n段偏心筒，其内柱面轴线沿周向按等角度间隔均匀布置，使组合式异型筒体成为关于回转轴线的轴对称结构，形成的组合式异型磨矿筒体既可实现静平衡，也不会因偏心筒体结构在旋转过程中出现动不平衡，因而不影响组合筒体支撑轴承的使用寿命。附图说明图1为对称组合式螺旋形磨矿筒体的结构示意图；图2为进料喉管法兰结构示意图；图3为偏心筒内柱面横截面结构图；图4(a)为若干偏心筒内柱面组合结构示意图；图4(b)为图4(a)的另一视角结构示意图；图5为偏心筒内部提升区物料速度分析图；图6为偏心筒内物料与磨介的偏心距-动能提升率曲线；图7为偏心筒在不同偏心距条件下，物料与磨介的时间-相对速度曲线；图8(a)为偏心筒体内物料的时间-切向摩擦力分布曲线；图8(b)为偏心筒体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对称组合式螺旋形磨矿筒体，包括筒体(3)、分别与所述筒体(3)端部连通的进料喉管(1)、出料喉管(6)以及传动齿轮(4)，所述进料喉管(1)与出料喉管(7)的中部外壁上分别套装有机架左支撑(2)与机架右支撑(5)，其特征在于：所述筒体(3)由若干个偏心筒(31)对接组合而成；所述偏心筒(31)包括内柱面(32)、外柱面(33)，所述内柱面(32)的轴线与外柱面(33)的轴线之间存在偏心距。

【技术特征摘要】
1.一种对称组合式螺旋形磨矿筒体，包括筒体(3)、分别与所述筒体(3)端部连通的进料喉管(1)、出料喉管(6)以及传动齿轮(4)，所述进料喉管(1)与出料喉管(7)的中部外壁上分别套装有机架左支撑(2)与机架右支撑(5)，其特征在于：所述筒体(3)由若干个偏心筒(31)对接组合而成；所述偏心筒(31)包括内柱面(32)、外柱面(33)，所述内柱面(32)的轴线与外柱面(33)的轴线之间存在偏心距。2.根据权利要求1所述的一种对称组合式螺旋形磨矿筒体，其特征在于：所述若干偏心筒(31)的外柱面(33)的横截面为等半径的圆形，所述外柱面(33)轴线为回转轴线(7)；所述若干偏心筒(31)的内柱面(32)的轴线关于所述回转轴线(7)轴对称分布构成空间螺旋轴线(8)。3.根据权利要求2所述的一种对称组合式螺旋形磨矿筒体，其特征在于：所述内柱面(32)的横截面呈椭圆形结构或椭多边形结构或弧线-直线段椭多边形结构。4.根据权利要求3所述的一种对称组合式螺旋形磨矿筒体，其特征在于：所述相邻偏心筒(31)的内柱面横截面的长轴(34)之间形成一定夹角。5.根据权利要求4所述的一种对称组合式螺旋形磨矿筒体，其特征在于：所述偏心筒(3)为n个，所述偏心筒(3)以从左向右的顺序，偏心筒(3)的内柱面横截面的长轴(34)之间夹角依次同向偏转360/n度。...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡改贫，郭晋，刘鑫，陈昱文，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36