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        潤(rùn)磨機(jī)的性能設(shè)計(jì)與研究

        2017-05-09 21:09:51劉楠楠劉璞
        科學(xué)與財(cái)富 2017年10期

        劉楠楠++劉璞

        摘 要:我公司研制的潤(rùn)磨機(jī),主要是在球磨機(jī)的理論基礎(chǔ)上,充分吸收和借鑒國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn),自行開(kāi)發(fā)研制,形成完全國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)踐表明,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平,可以滿足球團(tuán)工藝流程中潤(rùn)磨精礦粉物料之用。

        本文概述了潤(rùn)磨機(jī)的用途、工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),介紹了潤(rùn)磨機(jī)的主要性能、技術(shù)參數(shù)及主要參數(shù)的確定依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:潤(rùn)式磨機(jī)、降低膨潤(rùn)土用量、提高成品球團(tuán)礦鐵品位

        一、概述

        潤(rùn)磨機(jī)用于鐵礦的潤(rùn)式粉磨,是豎爐球團(tuán)生產(chǎn)工藝流程中潤(rùn)磨工藝中主要配套設(shè)備。之所以成為潤(rùn)磨機(jī),是因?yàn)檫@種設(shè)備可處理含水量為7~9%的物料。一般在球團(tuán)生產(chǎn)工藝流程中,如果含鐵原料粒度較粗,為改善高爐指標(biāo),就要考慮在烘干混勻后增加潤(rùn)磨工藝。潤(rùn)磨機(jī)可有效降低膨潤(rùn)土添加量,提高生球強(qiáng)度,產(chǎn)出粒度均勻,粉末少,品位高,質(zhì)量基本穩(wěn)定的球團(tuán)礦。

        潤(rùn)磨機(jī)具有三大特點(diǎn):強(qiáng)制給料、橡膠襯板、周邊排礦

        二、工作原理

        本機(jī)為單倉(cāng)周邊排料潤(rùn)式磨機(jī),物料通過(guò)進(jìn)料部由給料端端蓋中心處進(jìn)入筒體內(nèi)部,電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器、減速器、大小齒輪裝置帶動(dòng)裝有介質(zhì)(鋼球)的筒體旋轉(zhuǎn),物料受到研磨介質(zhì)鋼球的沖擊,以及球與球之間和球與筒體襯板之間的粉磨,使物料充分暴露出新鮮表面,得到充分混合,最后經(jīng)排料端筒體圓周排料孔排出磨機(jī),完成潤(rùn)磨過(guò)程。

        三、主要結(jié)構(gòu)概述

        本機(jī)主要由主電機(jī)、減速機(jī)、大小齒輪裝置、主軸承、筒體部、排料罩、加球斗、螺旋輸料裝置、基礎(chǔ)部、頂起裝置、慢速驅(qū)動(dòng)裝置及潤(rùn)滑、電控等部分組成。(圖1)

        1.筒體

        筒體是潤(rùn)磨機(jī)的主要部件,由兩端的端蓋及圓筒組成,在端蓋和筒體內(nèi)部襯有橡膠襯板,排料口出采用錳鋼襯板和篦板。橡膠襯板具有重量輕、安裝方便、不粘料、使用壽命長(zhǎng)、可降低噪音及功率消耗等優(yōu)點(diǎn)。

        因?yàn)楸緳C(jī)的工況屬于干式但物料含有一定水分。磨機(jī)的實(shí)際裝球量在運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品要求情況,在最大裝球量的50~100%范圍內(nèi)調(diào)整。鋼球的直徑及尺寸配比按不同的物料選配。

        2. 主軸承

        本磨機(jī)選用一對(duì)動(dòng)靜壓主軸承,該軸承球面瓦襯采用巴氏合金,軸承背面腰鼓形成接觸調(diào)心結(jié)構(gòu),動(dòng)作靈活,調(diào)心好,可以補(bǔ)償兩端蓋及軸承蓋及軸承座的制造、安裝誤差。該軸承座在啟動(dòng)及停車(chē)是采用高壓潤(rùn)滑,用靜壓形成油膜,將軸頸頂起,防止滑動(dòng)面干摩擦,降低啟動(dòng)力矩,正常運(yùn)行給入低壓油,靠軸頸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成動(dòng)壓油膜,軸承襯內(nèi)設(shè)有蛇形冷卻水管,在必要時(shí)給入冷卻水,降低軸瓦溫度。

        軸承內(nèi)部裝有兩件銅熱測(cè)溫電阻。主軸承與主電機(jī)聯(lián)鎖,停機(jī)溫度和軸瓦在軸向尺寸相差15mm,允許軸頸在軸瓦上軸向竄動(dòng),以補(bǔ)償筒體的熱脹冷縮變形。

        3.大小齒輪裝置

        本磨機(jī)大小齒輪采用優(yōu)質(zhì)鋼或合金鋼制造,采用直齒傳動(dòng),工作平穩(wěn)、沖擊小、易調(diào)整、壽命長(zhǎng);采用稀油噴射潤(rùn)滑,定時(shí)定量自動(dòng)噴油,在大齒輪表面形成油膜。該潤(rùn)滑方式減輕了操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度,潤(rùn)滑效果好,減少了潤(rùn)滑油耗量。

        4. 減速器

        減速器采用了我公司專為磨機(jī)配套設(shè)計(jì)制造的平行軸減速器,該減速器為單級(jí)減速,該減速器采用油池自潤(rùn)滑。為了現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)整方便,該減速器配有底座,安裝時(shí)裝在底座上。

        5. 基礎(chǔ)部

        基礎(chǔ)部中給出了各部地腳螺栓的相互位置和基面標(biāo)高,給出了各部分負(fù)荷?;A(chǔ)部包括磨機(jī)地腳螺栓及相關(guān)的埋設(shè)件。

        6. 慢速驅(qū)動(dòng)裝置

        慢速驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、行星減速器組成,該裝置用于磨機(jī)檢修及更換襯板用。當(dāng)停機(jī)超過(guò)四小時(shí)以上,筒體的物料有可能結(jié)塊,啟動(dòng)主電機(jī)前用慢速驅(qū)動(dòng)裝置盤(pán)車(chē),可以達(dá)到松動(dòng)物料的目的,慢速驅(qū)動(dòng)裝置中牙嵌離合器具有單向性,在使用中應(yīng)防止筒體的偏心,重量超過(guò)上端極限位置,而依靠自重超速下滑回轉(zhuǎn),影響維修人員的安全。

        在啟動(dòng)慢速驅(qū)動(dòng)裝置時(shí),主電機(jī)不能接合,主電機(jī)工作時(shí),慢速驅(qū)動(dòng)裝置不得接合,在啟動(dòng)慢速驅(qū)動(dòng)裝置之前,必須先開(kāi)啟高壓潤(rùn)滑泵,是空心軸頂起,防止擦傷軸瓦。

        7. 螺旋輸料裝置

        由于物料粒度細(xì),且含有一定水分,因此采用螺旋輸送機(jī)給料,物料進(jìn)入給料箱內(nèi),由螺旋葉片向磨機(jī)內(nèi)輸料,螺旋葉片和外邊的管均采用耐磨鋼材制造。本螺旋輸送裝置的底座是移動(dòng)式的,即支架下邊是一個(gè)小車(chē),基礎(chǔ)上鋪有軌道,小車(chē)的下邊是車(chē)輪,當(dāng)需要檢修和更換易損件(螺旋葉片)時(shí),將小車(chē)延沿軌道拉出即可,磨機(jī)工作時(shí)將小車(chē)推回并加以定位,為了更換螺旋葉片方便,將螺旋葉片軸與傳動(dòng)軸的連接不用銷(xiāo)子而改為法蘭螺栓連接,這種連接方式方便于更換螺旋葉片。

        8. 頂起裝置

        頂起裝置由液壓油泵站、千斤頂和托架等組成,在停機(jī)檢修時(shí),可將頂起裝置安置在筒體下部,將筒體頂起方便檢查和維修主軸承軸瓦。在頂起完成檢修工作后需將筒體下落時(shí),應(yīng)注意不可迅速泄壓。應(yīng)緩步關(guān)停,使軸頸緩慢下落。

        10. 潤(rùn)滑部分

        本磨機(jī)選用一臺(tái)噴射潤(rùn)滑裝置,用于大小齒輪潤(rùn)滑,該裝置與主電機(jī)聯(lián)動(dòng),自動(dòng)周期性噴油。一臺(tái)高低壓潤(rùn)滑站,該潤(rùn)滑站用于潤(rùn)滑磨機(jī)主軸承,包括用于啟動(dòng)和停車(chē)時(shí)的高壓小流量潤(rùn)滑和一般運(yùn)行的低壓大流量潤(rùn)滑。減速器采用油池自潤(rùn)滑。

        11. 電控部分

        電控部分專門(mén)為潤(rùn)磨機(jī)而設(shè)計(jì),該電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高低壓潤(rùn)滑、噴射潤(rùn)滑、慢速傳動(dòng)、螺旋輸料部分的集中控制;電控柜中采用了PLC可編程控系統(tǒng)使其對(duì)機(jī)械設(shè)備操作方便,控制靈活;電控柜上的聲光電控元件儀表顯示了機(jī)械各部分的工作狀態(tài),并能作出聲光電控元件儀表顯示了機(jī)械各部分的工作狀態(tài),并能作出聲光預(yù)警及故障自動(dòng)停機(jī),柜門(mén)上的操作按鈕可以控制各部分機(jī)械設(shè)備的啟動(dòng)和停止;遠(yuǎn)、近程及手、自動(dòng)由柜門(mén)上的選擇開(kāi)關(guān)自由選擇。

        四、主要參數(shù)的確定

        (一)、填充率

        濕法球磨機(jī)一般采用較高的充填率,達(dá)40%以上,干法球磨機(jī)比濕法球磨機(jī)低。而潤(rùn)磨機(jī)除了具有一定的研磨作用外,更重要的是由于物料較細(xì),通過(guò)鋼球的撞擊,球與球之間以及球與襯板之間對(duì)物料的粉磨,物料暴露出新鮮表面,增強(qiáng)表面活力,提高塑性。當(dāng)介質(zhì)充填率低,物料充填率大時(shí),對(duì)物料的研磨和搓揉作用均會(huì)降低,而且造成介質(zhì)包裹上物料及潤(rùn)磨機(jī)粘料現(xiàn)象。當(dāng)充填率高時(shí),會(huì)使筒體內(nèi)空間變小,研磨體活動(dòng)范圍小,而物料處于潤(rùn)濕狀態(tài)、粒度細(xì)、流動(dòng)性差、同樣降低了粉磨作用,故合適的充填率至關(guān)重要。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們選擇的充填率為25%。

        (二)、轉(zhuǎn)速

        因?yàn)榉勰プ鳂I(yè)時(shí)筒體里裝的不是一個(gè)或一層研磨體,而是一個(gè)占筒體有效容積約20-45%的研磨體群。由于研磨體的堆積重力,在研磨體襯板表面產(chǎn)生了與磨體轉(zhuǎn)向相反的切向分立,當(dāng)這個(gè)切向分力大于由離心力和重力的徑向分力所產(chǎn)生的提升摩擦力時(shí),整個(gè)研磨體群將在其內(nèi)摩擦影響下作周期性的沿襯板表面滑落。

        為了阻止這種滑落,可采取兩個(gè)措施,一是提高臨界轉(zhuǎn)速比,二是將磨機(jī)的襯板表面設(shè)計(jì)成非平滑表面。

        由于平滑襯板與鋼球之間的自然摩擦系數(shù)值只有0.4左右,所以要求無(wú)滑落運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),臨界轉(zhuǎn)速比均需大于85%,而較高的臨界轉(zhuǎn)速比增加了能耗,對(duì)于潤(rùn)磨機(jī)又沒(méi)有太大的意義。由于潤(rùn)磨機(jī)的入粒度很細(xì),主要以粉磨為主,要求增大對(duì)物料的研磨和揉搓作用,不需要較大的沖擊破碎力,不需要將鋼球提升過(guò)高,而以瀉落狀態(tài)為主,因此不宜選擇過(guò)高的臨界轉(zhuǎn)速比。根據(jù)文獻(xiàn)介紹,當(dāng)充填率為25%時(shí),臨界轉(zhuǎn)速比應(yīng)為65%-70%。根據(jù)主電機(jī)轉(zhuǎn)速,減速器速比,大小齒輪齒數(shù),我們將磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速比定為67.7%,筒體工作轉(zhuǎn)速為15.47r/min。

        五、結(jié)束語(yǔ)

        以上介紹了潤(rùn)磨機(jī)的工作原理及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),及主要參數(shù)的確定,對(duì)設(shè)計(jì)潤(rùn)磨機(jī)設(shè)備有一定的參考作用。

        成鋼球團(tuán)混合料經(jīng)潤(rùn)磨后,效果明顯,各項(xiàng)球團(tuán)技術(shù)指標(biāo)均有改善,特別是降低膨潤(rùn)土用量,提高成品球團(tuán)礦鐵品位效果很明顯,達(dá)到了混合料的目的。

        實(shí)踐表明:在成鋼目前原料和生產(chǎn)規(guī)模條件下,采用潤(rùn)磨工序每年可獲得直接經(jīng)濟(jì)效益1432.65萬(wàn)元。因此,進(jìn)行潤(rùn)磨機(jī)的設(shè)計(jì)研究有很廣闊的市場(chǎng)前景。

        參考文獻(xiàn):

        [1]《選礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》——冶金工業(yè)出版社

        [2]《破碎粉磨機(jī)械》——機(jī)械工業(yè)出版社

        [3]《礦山機(jī)械》——冶金工業(yè)出版社

        [4]《管磨機(jī)》——中國(guó)建材工業(yè)出版社

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