藍(lán)天寶

（科達(dá)制造股份有限公司，佛山 528313）

1 新型高效節(jié)能間歇式球磨機(jī)簡(jiǎn)介

本機(jī)為濕法間歇式球磨機(jī),主要用于陶瓷工業(yè)中破碎粉磨和混合各種硬度的陶瓷原料,也可用于建筑、化工行業(yè)物料的細(xì)磨和混合。

球磨機(jī)主要由筒體、主軸承、鋼筋水泥支座、傳動(dòng)部分等組成。筒體與傳動(dòng)部分之間是通過(guò)一組強(qiáng)力三角V帶連接傳動(dòng)起來(lái)的，三角V帶一端是包在傳動(dòng)部分的小帶輪的槽坑上，另一端包在筒體表面上。主要技術(shù)參數(shù)如下：

容積：56 m3

裝料量：30 T

主機(jī)功率：132 kW

輔機(jī)功率：11 kW

工作轉(zhuǎn)速：12.5 r/min

輔助轉(zhuǎn)速：0.76 r/min

2 傳動(dòng)部分的組成

本機(jī)的傳動(dòng)部分主要由主電機(jī)、輔助電機(jī)、聯(lián)軸器、主減速器、輔減速器、離合器、末級(jí)皮帶組等組成。主電機(jī)和輔助電機(jī)用西門子電機(jī)（中國(guó)）有限公司的高效節(jié)能電機(jī)(2級(jí)能效），型號(hào)分別為：1TL0001-3AB23-3AA4-132kW，1TL0001-3DB23-3AA4-11kW；電機(jī)效率由原來(lái)的94.2%提高到95.4%。主減速箱用寧波東力傳動(dòng)設(shè)備股份有限公司的DLH2SH11-20模塊化高精度減速器；減速器效率由原來(lái)的93%提高到95%～96.5%。

傳動(dòng)部分分為主傳動(dòng)和輔傳動(dòng)兩部分。主傳動(dòng)用于實(shí)現(xiàn)筒體內(nèi)的物料粉磨；輔傳動(dòng)的作用是：當(dāng)下料或出料定位時(shí)，由輔助電機(jī)與小減速箱之間的制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于制動(dòng)器自身的自鎖功能，可以使筒體轉(zhuǎn)動(dòng)到需要的任何位置上停止并立即制動(dòng)。下料或出漿時(shí)，筒體不會(huì)產(chǎn)生由于重心變化等原因引起的晃動(dòng)，增加安全性。另外，鑲內(nèi)襯時(shí)也可使用輔助傳動(dòng)定位。

其中主傳動(dòng)和輔傳動(dòng)只能單獨(dú)進(jìn)行工作，它們用一剛性離合器分開(kāi)，并設(shè)有電器聯(lián)鎖裝置。主電機(jī)采用軟啟動(dòng)或變頻啟動(dòng)的方法啟動(dòng)。

3 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況分析，客戶現(xiàn)有的球磨機(jī)設(shè)備存在研磨效率低，能耗消耗大，安裝可擴(kuò)展空間不足等弊端。需要針對(duì)這些逐一升級(jí)設(shè)計(jì)。達(dá)到提高效率、降低能耗、節(jié)能減排的目的，同時(shí)也要滿足安裝空間的要求。

3.1 傳動(dòng)變頻控制

球磨機(jī)工作過(guò)程是以介質(zhì)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的，物料顆粒的粉磨過(guò)程發(fā)生在介質(zhì)與介質(zhì)間和介質(zhì)與襯板間。介質(zhì)運(yùn)動(dòng)分為拋落式（適應(yīng)粗磨），瀉落式（適應(yīng)細(xì)磨），離心式（失去粉磨作用）。

圖1 球磨機(jī)受力分析圖

圖2

根據(jù)以上三種運(yùn)動(dòng)方式及受力情況，為了提高球磨效率，球磨機(jī)節(jié)電器采用矢量控制計(jì)算，把力進(jìn)行縱向和橫向分解，使其成為轉(zhuǎn)軸中的標(biāo)量并加以控制，同時(shí)用模糊理論對(duì)球磨機(jī)進(jìn)行追蹤采樣，從而調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩和速度。使其用最經(jīng)濟(jì)的電量達(dá)到最佳的粉磨效果。如上圖所示。其綜合節(jié)電率達(dá)到8%～20%。

3.2 左移傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)

由于球磨機(jī)基礎(chǔ)中心線（即球磨機(jī)筒體中心線）離廠房立柱墻只有4.5m，根據(jù)陶瓷原料設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)劃的要求，需留有人工通道至少1m，則實(shí)際可用空間只有3.5m（見(jiàn)圖3）。按照30T球磨機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范以及廠房設(shè)備規(guī)劃規(guī)范，進(jìn)核算球磨機(jī)基礎(chǔ)中心線到傳動(dòng)部分基礎(chǔ)最右邊的距離為至少應(yīng)為4.1m，小帶輪的包角為180°-α=116.5°。在滿足使用要求的情況下，經(jīng)V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，V帶的數(shù)量應(yīng)為24根。因此根據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)滿足客戶現(xiàn)場(chǎng)的使用要求。傳動(dòng)部分需整體向左移動(dòng)，這樣必然會(huì)導(dǎo)致小輪的包角變小，傳動(dòng)效率降低，使用功率下降，對(duì)皮帶的壽命和設(shè)備的使用性能下降。為了克服這一弊端，滿足使用要求，左移后的小帶輪包角為180°-α=103.5°。經(jīng)V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)核算，V帶的數(shù)量應(yīng)增加為26根。保證輸出功率的有效傳遞。其中，縱向的變化不影響使用性能和安裝要求，可以忽略。

圖3 左移傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)

3.3 彈性柱銷聯(lián)軸器設(shè)計(jì)

連接兩軸或軸和回轉(zhuǎn)件，在傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過(guò)程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開(kāi)的一種裝置。球磨機(jī)傳功部分聯(lián)軸器主要包含電機(jī)聯(lián)軸器和帶輪聯(lián)軸器兩部分。電機(jī)聯(lián)軸器聯(lián)接電機(jī)輸出軸和減速器輸入軸，按照J(rèn)B/T7511-1994聯(lián)軸器的選用計(jì)算，電機(jī)聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為T=3499.3N·m。再按照GB/T5014-1985彈性柱銷聯(lián)軸器設(shè)計(jì)要求，確定柱銷中心分布圓直徑D=220mm，柱銷直徑d=30mm，柱銷長(zhǎng)度為l=60mm，柱銷數(shù)量為z=12件，柱銷材料選用尼龍6，聯(lián)軸器零件圖見(jiàn)圖4，組裝圖見(jiàn)圖5；同時(shí)經(jīng)核算尼龍6柱銷所受的切應(yīng)力小于尼龍材料的許用切應(yīng)力11MPa，尼龍6柱銷所受的壓強(qiáng)力小于尼龍材料的許用壓強(qiáng)力8MPa～11 MPa。故滿足現(xiàn)場(chǎng)工況的使用要求。

圖4 聯(lián)軸器零件圖

圖5 聯(lián)軸器組裝圖

帶輪聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為T=69986N·m。再按照GB/T5014-1985彈性柱銷聯(lián)軸器設(shè)計(jì)要求，確定柱銷中心分布圓直徑D=420mm，柱銷直徑d=50mm，柱銷長(zhǎng)度為l=100mm，柱銷數(shù)量為z=16件，柱銷材料選用尼龍6，同時(shí)經(jīng)核算尼龍6柱銷所受的切應(yīng)力小于尼龍材料的許用切應(yīng)力11MPa，尼龍6柱銷所受的壓強(qiáng)力小于尼龍材料的許用壓強(qiáng)力8～11 MPa。故滿足現(xiàn)場(chǎng)工況的使用要求。

聯(lián)軸器的有限元的分析，模擬校核聯(lián)軸器的應(yīng)力及剪切力的受力情況，如圖6所示。

圖6 聯(lián)軸器的有限元的分析

由于球磨機(jī)采用節(jié)能變頻控制，彈性柱銷聯(lián)軸器替代傳統(tǒng)的液力耦合器；第一、節(jié)省成本，制造方便；第二、減少功率的損失，提高傳遞效率，第三、后期維護(hù)方便。

3.4 聯(lián)組V帶傳動(dòng)

球磨機(jī)的功率是通過(guò)V帶傳動(dòng)傳遞到筒體上，從而帶動(dòng)筒體的工作運(yùn)轉(zhuǎn)；皮帶的傳動(dòng)效率決定了功率的傳遞效率，普通單根V帶的傳動(dòng)效率為92%～96%（繩芯結(jié)構(gòu)），在實(shí)際使用過(guò)程中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，單根V帶在配組時(shí)存在長(zhǎng)短不一，在工作時(shí)受力不均勻，或產(chǎn)生跳動(dòng)或產(chǎn)生翻帶的現(xiàn)象，使傳動(dòng)功率損失，降低了傳動(dòng)效率。聯(lián)組V帶是將幾根普通V帶的頂面用膠簾不等距粘結(jié)而成。使用聯(lián)組V帶在傳動(dòng)中各根V帶載荷均勻，結(jié)構(gòu)緊湊，可減少運(yùn)轉(zhuǎn)中振動(dòng)和橫轉(zhuǎn)，提高了傳動(dòng)效率，使用壽命周期長(zhǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

1)球磨機(jī)傳動(dòng)變頻控制，節(jié)省用電量，減少電量的損耗；傳動(dòng)部分采用節(jié)能電機(jī)，高精度減速器不僅保證了其使用要求，同時(shí)達(dá)到提高工作傳動(dòng)效率，節(jié)能降耗的目的。

2)球磨機(jī)傳動(dòng)部分左移保證了傳動(dòng)部分在有限的空間里滿足使用要求，確保其在生產(chǎn)過(guò)程中穩(wěn)定性與可靠性。

3)聯(lián)組V帶傳動(dòng)，提高傳動(dòng)效率，避免翻帶、跳帶現(xiàn)象，延長(zhǎng)使用壽命，降低客戶后期維護(hù)成本。