張鴻川

（河北鋼鐵集團(tuán)灤縣司家營(yíng)鐵礦有限公司，河北 唐山 063000）

磨球機(jī)在礦山生產(chǎn)中具有重要作用，礦石小球加工工藝主要為光磨、熱處理、硬磨等，磨球機(jī)作為硬磨所用到的主要設(shè)備，是降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)。磨球機(jī)工作原理較為簡(jiǎn)單，將泵供給的液壓力，作用在活塞桿和油缸上，推動(dòng)磨球機(jī)的固定盤(pán)，使其在一定壓力作用下，沿著軸線(xiàn)反復(fù)移動(dòng)，逐漸靠近砂輪盤(pán)，使固定盤(pán)和砂輪盤(pán)的溝槽保持在合適深度，對(duì)礦石進(jìn)行磨削，同時(shí)壓緊磨削的礦石，令泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得持久的磨削力[1]?，F(xiàn)階段，礦石小球加工具有充分的利潤(rùn)空間，礦山開(kāi)采行業(yè)對(duì)小球加工工藝提出了較高要求，但由于磨球機(jī)普遍采用單溝循環(huán)加工方式，加工技術(shù)較難、礦石用量較少，導(dǎo)致成品球壁厚不均勻，產(chǎn)品合格率較低，針對(duì)這一問(wèn)題，提出礦用磨球機(jī)的選型及安裝工藝設(shè)計(jì)，優(yōu)化礦石加工流程，提高礦石成品球品質(zhì)。

1 礦用磨球機(jī)的選型及安裝工藝設(shè)計(jì)

1.1 選擇礦用磨球機(jī)部件型號(hào)

選擇磨球機(jī)部件型號(hào)，包括驅(qū)動(dòng)裝置、砂輪等。磨球機(jī)機(jī)架尺寸大小選擇1100mm×900mm×700mm，板徑為420mm，為保證礦石往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，驅(qū)動(dòng)裝置選擇液壓式，應(yīng)具有運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的特性，其中液控單向閥選擇IY-288型，壓力表選擇YX180型電接點(diǎn)彈簧管，電磁滑閥換向選擇15E12B型，溢流閥選擇Y-14B型，通過(guò)2臺(tái)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)液壓裝置，電機(jī)型號(hào)分別為Y726M-7型、Y726Lz-4型。操作調(diào)節(jié)裝置選擇KP-2型遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，油缸選擇M8897型拉緊式油缸，直徑尺寸為55mm，使用Y型密封圈，軸承采用推力式，修正器選擇JR3型金剛石條，固定盤(pán)選擇YU839型號(hào)，偏心量和直徑分別為26mm、790mm，磨球砂輪選擇T173CYAP型號(hào)，砂輪外徑周長(zhǎng)和修正量最大，內(nèi)徑和外徑分別為440mm和790mm。至此完成礦用磨球機(jī)部件型號(hào)的選擇。

1.2 優(yōu)化礦用磨球機(jī)安裝施工工藝

優(yōu)化磨球機(jī)安裝施工工藝，安裝選擇的各磨球機(jī)部件。將機(jī)架作為基礎(chǔ)件，連接主軸、料盤(pán)、電液管線(xiàn)等，利用電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，令主軸隨之旋轉(zhuǎn)，使用固定板，加工得到進(jìn)出球口，磨削礦石時(shí)，保持砂輪和固定板之間的壓力不變，當(dāng)小球循環(huán)一周后，利用修正器，帶動(dòng)砂輪修正和礦石磨削同步工作。

在液壓裝置的壓緊腔內(nèi)，串聯(lián)單向閥和彈簧管壓力表，帶動(dòng)小球進(jìn)入磨板和砂輪之間，連接壓力表和油泵電機(jī)電源，將料盤(pán)作為礦石的盛料部件，接通驅(qū)動(dòng)裝置的壓緊腔和油箱，用牛皮碗密封油缸活塞，在油缸和活塞之間留下0.04mm～0.10mm的間隙，避免密封圈后部被擠入間隙中，確保小球進(jìn)入固定的物料盤(pán)。增加主軸徑向支承點(diǎn)，令砂輪遠(yuǎn)離固定盤(pán)，合并操作調(diào)節(jié)裝置和油箱于一體，將修整器安裝在缺口中間，把油箱置于磨球機(jī)的機(jī)床內(nèi)部，把按鈕、調(diào)節(jié)閥等置于操縱箱的面板上，將調(diào)節(jié)閥與溢流閥相連接，調(diào)節(jié)主閥壓力略高于磨削壓力，令液控單向閥與調(diào)節(jié)閥并聯(lián)，使導(dǎo)輪通過(guò)多個(gè)長(zhǎng)軸進(jìn)行擺動(dòng)，同時(shí)保證管路垂直伸展，不能過(guò)長(zhǎng)或彎曲，集中驅(qū)動(dòng)面板各個(gè)閥門(mén)和按鈕[2]。

選取發(fā)光二極管、脈沖繼電器，組成液壓裝置的控制線(xiàn)路，通過(guò)一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)電位器，獨(dú)立調(diào)整液壓裝置的通電時(shí)間、斷電時(shí)間，在機(jī)床底部配置液壓油箱，保持機(jī)床油壓恒定，連接驅(qū)動(dòng)裝置和流球槽，使礦石小球經(jīng)過(guò)流球槽進(jìn)入固定板，調(diào)整繼電器的電位器，控制礦石滑動(dòng)磨削和修整的停頓時(shí)間[3]。將液壓驅(qū)動(dòng)裝置固定在法蘭盤(pán)上，減小機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)的球徑，在傳動(dòng)部位增加卸荷裝置和減振裝置，采用變頻調(diào)速，選擇合適的磨板轉(zhuǎn)速和料盤(pán)轉(zhuǎn)速，消除皮帶產(chǎn)生的徑向力，從而解決小球進(jìn)球時(shí)的壓力不平衡問(wèn)題，滿(mǎn)足多種工藝要求，達(dá)到的技術(shù)參數(shù)如下：主軸轉(zhuǎn)速為50rpm～100rpm、料盤(pán)轉(zhuǎn)速為0.01mm～0.3mm、最大工作壓力為90kN、一次裝球量為220kg～450kg、主電機(jī)功率為15kW、砂輪一次修正量為0.7um左右、加工范圍為1.2mm～3mm。在物料盤(pán)、進(jìn)球槽、出球槽、轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)的聯(lián)結(jié)處，按照加工小球的直徑變動(dòng)量，增大球板內(nèi)徑，令金剛石條緊貼砂輪平面，減小聯(lián)結(jié)處的配合間隙，防止出現(xiàn)卡球和擠球等現(xiàn)象，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)處安裝驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輪，配置減速機(jī)，使其垂直于砂輪主軸軸線(xiàn)，聯(lián)合控制傳動(dòng)皮帶輪、導(dǎo)輪、砂輪的轉(zhuǎn)速，利用推力軸承，代替磨球機(jī)原有的平面軸承，在保證軸承徑向精度的基礎(chǔ)上，提高砂輪線(xiàn)速度。改造磨球間的空間布置，擴(kuò)大磨球間尺寸，使其更為寬敞，用渡塊或滑塊夾住，在活動(dòng)罩內(nèi)增加3個(gè)接砂箱和2個(gè)欄簧，選擇可調(diào)節(jié)的活動(dòng)固定架，作為接砂箱的插軸，解決磨球清砂困難的問(wèn)題。至此完成礦用磨球機(jī)安裝施工工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)礦用磨球機(jī)的選型及安裝工藝設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

將此次設(shè)計(jì)的選型安裝工藝，與兩種常規(guī)磨球機(jī)選型安裝工藝，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

三種工藝分別選型和安裝磨球機(jī)，礦石選擇銅礦石，在不同工況下移動(dòng)金剛石條，控制往復(fù)移動(dòng)時(shí)間在20s內(nèi)，將其統(tǒng)一磨削成7.935mm鋼球。將磨球機(jī)砂輪轉(zhuǎn)速作為測(cè)試條件，控制在60r/min～96 r/min，每種轉(zhuǎn)速下產(chǎn)量1500個(gè)，統(tǒng)計(jì)各轉(zhuǎn)速下的鋼球表面平均粗糙度，結(jié)果如表1所示。

表1 鋼球表面平均粗糙度統(tǒng)計(jì)（um）

由上表可知，針對(duì)不同轉(zhuǎn)速下生產(chǎn)的鋼球，設(shè)計(jì)工藝平均粗糙度為6.08um，常規(guī)工藝1平均粗糙度為10.04um，常規(guī)工藝2平均粗糙度為10.97um，設(shè)計(jì)工藝生產(chǎn)鋼球的表面粗糙度要低于兩種常規(guī)工藝。根據(jù)規(guī)定的鋼球表面標(biāo)準(zhǔn)粗糙度，將超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)粗糙度的鋼球作為不合格成品球，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的鋼球作為合格成品球，不同轉(zhuǎn)速下的合格率對(duì)比結(jié)果如下圖所示：

圖1 成品球合格率實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

由上圖可知，設(shè)計(jì)工藝作用下，磨球機(jī)生產(chǎn)鋼球的平均合格率為96.8%，常規(guī)工藝1平均合格率為92.6%，常規(guī)工藝2平均合格率為88.7%，相比兩種常規(guī)工藝，設(shè)計(jì)工藝生產(chǎn)鋼球的合格率分別提高了4.2%、8.1%，鋼球表面更加平整，充分滿(mǎn)足了金剛石加工的生產(chǎn)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

此次研究設(shè)計(jì)了一種磨球機(jī)選型安裝工藝，降低了表面粗糙度，提高了礦石小球的加工合格率。但此次研究仍存在一定不足，在今后的研究中，會(huì)進(jìn)一步劃分大型磨球機(jī)、小型磨球機(jī)，在礦石小球生產(chǎn)加工中的應(yīng)用，進(jìn)一步適應(yīng)市場(chǎng)需求。