[发明专利]一种球磨机低速大转矩永磁电机中心传动直驱系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种球磨机中心传动系统，尤其设计一种球磨机中心传动直接驱动系统。

背景技术

球磨机是物料被破粹之后，再进行粉磨的关键设备，广泛用于选矿、建材、化工等需要对原材料进行粉磨加工的行业，是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一。球磨机包括水平的筒体、进出料空心轴以及磨头，筒体为长形圆筒，筒内装有研磨体，筒体为钢板制造，内壁由钢制耐磨衬板与筒体固定，研磨体一般为钢制圆球，并按不同直径和一定比例装入筒中。目前使用的球磨机大多是采用开式齿轮副的边缘传动，包括电机、平行减速机、小齿轮、大齿圈、球磨机筒体等，通过电机驱动，将驱动力传输到平行减速机输出轴的小齿轮上，再带动固定于球磨机滚筒边缘上的大齿圈，使球磨机筒体转动，筒体两端的中心轴是通过滑动轴承支撑。

这种异步电机-减速机-齿轮副的传动结构体积大、安装占地面积大、运行时噪声大，机械效率一般为0.6左右，存在耗能高、能量利用率低等问题，显然与我国现行节能减排的能源战略不符。同时，边缘传动的开式齿轮处于难以严格密封的齿轮罩，难以保持良好的润滑，暴露的齿轮副需要不断加油润滑，易污染，粉尘侵入后磨损相当剧烈，其寿命较短，且边缘传动的零件分散，供油点和检查点较大，操作、检查、维修困难。特别是在起动和运转时因要克服滑动轴承的相对较大的摩擦力，必然增大电机功率损耗。

为了解决解决上述边缘传动存在的不足，近年有多项专利均提出用中心传动取代边缘传动，如中国专利申请91212025“中心传动球磨机”采用主电机通过液力耦合器、行星齿轮减速器、中心传动轴带动筒体转动；专利96224895“中心传动圆锥球磨机”电动机通过液力耦合器、减速器、周边排料器沿轴向带动筒体；专利98204546“中心传动托辊式球磨机”筒体两端为中空端轴，分别与中空结构的进出料磨头连接，进出料磨头由托辊支撑，出料磨头通过出料器与减速机的输出轴相连接；等等。这些设计虽然都对球磨机的边缘传动系统做了不同程度相应的改进，但均不够完善，具体表现为提出的球磨机中心传动系统仍然需要液力耦合器、减速机等机械调速设备，都没能够彻底去掉减速机，实现真正意义上的直接驱动。上述专利所述球磨机中心传动系统中需要的液力耦合器造价高，减速机运行时会因齿轮啮合发出噪音，易磨损，并且减速机需要定期加润滑油，维护工作量大，最重要的是会使整个传动系统的效率大幅度降低，显然与节能减排和降低单位产品能耗不符；并且不同设备部件之间通过联轴器相连，很难保证连接的同心度，容易产生机械磨损，以至增大驱动装置的负载。

低速大转矩传动系统一般是指转速低于500 r/min，额定输出转矩大于500N.m的传动系统。这样的传动系统在许多工业传动领域中是常见的，球磨机传动系统就是典型的低速大转矩传动系统。在这些要求低速传动的系统中，目前主要采用传统的异步机－减速机的驱动模式。这种驱动模式的缺点主要体现在：第一，由于减速机齿轮等机械原因降低了系统的整体传动效率；第二，由于减速机的存在使传动系统的整体体积较大，或者说系统的传输功率密度较低；第三，以减速机和齿轮为主要调速设备的传动系统调速能力是有限的、固定的，很难根据球磨机所加工原料的不同来对筒体转速进行相应的控制和调整、适应工矿能力差。显然，传统的驱动模式己无法适应现代驱动的要求，存在着诸多理论和技术问题有待解决。

在电机及其传动系统供电、控制方面，为了减小控制电流，诸如球磨机此类大型机械装备的主驱动电机通常采用6kV以上的高压异步电机驱动，并且其主驱动电机都是按系统最大负荷选取的，而实际运行时大部分系统的平均负载率不足50%，此时感应电动机的效率和功率因数一般低于0.6。解决这种矛盾的一般方法是采用变频调速，但高压变频器性能和可靠性都远不及低压变频器，尤其是价格，相同功率的高压变频器几乎是低压的3~4倍。因此，这种电压等级即增加了制造成本，也增加了控制成本，整个传动系统存在造价高、效率低、可靠性差、对电网谐波污染等弊端。