球磨機磨球工況及受力分析

球磨機是冶金、礦山、電力和建材等工業范疇廣泛用于破碎物料和制粉的關鍵設備。磨球是球磨機中耗費最大的易損件。其質量和使用性能不只直接影響球磨機作業的資料費用,  且影響球磨機的作業功率和制粉質量。因此,  磨球的研討和制作得到了廣泛的重視。經多年的經歷對球磨機鋼球做出以下受力剖析。

1磨球的工況及受力剖析

1.1工況剖析

磨球在滾筒式球磨機內的運動、受力狀況可用示意圖 1 進行描繪。磨球作業于球磨機中, 球磨機旋轉時, 磨球和物料在沖突力、離心力和村板凸峰的 “帶著”效果下被提升到必定高度后, 與襯板脫離觸摸, 以先升高、后下降的拋物線軌道落下。一方面磨球隨滾筒作圓周運動;  另一方面磨球與磨球、磨球與磨粒之間發生磕碰和輾磨, 即作隨機的相對運動。當磨球到達必定高度時被拋落碰擊并輾碎物料為一個作業循環。在這個雜亂的運動過程中, 磨球承受著沖擊(拋落時的較大沖擊和磕碰時的較小沖擊)、法向壓力、切向力及磨粒的磨削效果而被磨損直至失效。球磨機作業時物料得以被損壞的原因是: 研磨體 (磨球、襯板)對物料的沖擊、碾壓、研磨效果, 物料自身相互的沖擊、沖突效果。

1.2受力剖析 磨球受力剖析如圖 2 所示。對磨球作業時的受力剖析, 往往不可全面、準確。在經簡化的典型辦法下,  磨球作業時受 4 個力的效果:  重力 G=mg, 圓周運動發生的離心力 Q,磨球與襯板以及磨球與磨球之間相對滑動的沖突力 F,  筒體旋轉時內襯對磨球的法向反力 N。磨球在正常狀況下的運動可分為兩個階段:  隨筒體的圓周運動和脫離筒體的拋落運動。球磨機在旋轉時, 磨球先借助于沖突力 F 做上升運動,  當磨球上升到必定點時,如磨球的重力重量 mg·cosα ( α為磨球的脫離點與垂直方向所夾銳角) 大于磨球作圓周運動時的離心力, 如磨球將脫離筒體, 以拋物線軌道呈瀑瀉狀況落下,  借助于磨球的沖擊力將物料破碎。此外, 磨球在上升過程中, 物料、磨球與襯板之間還將發生翻滾和滑動, 這樣, 在磨球、物料、襯板之間發生輥軋、碾壓的效果, 從而將物料磨細。依據磨球在筒體內的運動和作業狀況,  可把筒體內的磨球群分為兩個區, 拋落區和研磨破碎區。

拋落區:  磨球脫離滾動的筒體,  呈拋物線下落, 此過程中球與球、襯板、物料基本上不觸摸。

研磨破碎區: 跟著筒體滾動, 球與球、球與物 料、襯板以不同速度滾動, 因為有相對運動 , 導致 相互沖突, 引起物料的碾碎研磨。球與球、物料和襯板發生沖擊, 導致物料的沖擊破碎。

2磨球的首要失效辦法

磨球失效的首要辦法是磨損、破碎和失圓。破碎和失圓降低了研磨功率,  一同又加快了磨球的磨損。一般狀況下, 磨損是失效的首要原因。在物料、襯板給予的效果力、磨球之間的相互揉捏下,磨球磨損的首要機制[2]有四種辦法。

2.1切削和鑿削磨損

磨球外表效果力可分解為法向效果力和切向效果力, 與磨球相對運動的尖利物料( 磨粒) , 在法向力效果下嵌入外表, 切向力則推進磨粒沿外表運動。低硬度磨粒使磨球外表發生淺劃痕, 高硬度磨粒則形成切削溝。劃痕和切削溝中的金屬發生塑性變形而堆積在兩邊和前端。高應變率使已發生塑性變形的金屬內部位錯塞積、構成胞狀結構, 性質變硬變脆。再經過重復輾壓、發生應變疲倦裂紋, 擴展至外表, 導致磨屑掉落。當磨粒效果于磨球外表的法向力很大時, 發生鑿削效果, 構成鑿削坑, 金屬被直接鑿掉或發生塑性變形, 畢竟因應變疲倦而構成磨屑。

2.2疲倦磨損

在重復改動的沖擊應力、觸摸壓應力和切應力的效果下, 磨球受到重復碰擊, 相互之間揉捏與滑動,在交變的壓力和剪切力效果下,引起交變的赫茲觸摸應力,  在資料的亞表層發生最大交變切應力、觸摸區邊沿發生峰值拉應力, 導致在亞表層的脆性相、攙雜物或孔洞處發生疲倦裂紋, 裂紋擴展與交織, 畢竟使磨球表皮掉落及磨損。若裂紋發生于較深部位, 并沿脆性相和缺點向內部擴展, 使構成較大的縱深裂紋。裂紋會兼并延及外表, 就會使磨球