[发明专利]重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法

说明书

一种重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法，包括驱动电机，根据球磨机的种类、依据平衡式设计原理对包括筒体结构、进料口、出料口结构以及衬板结构进行改进，具体方法是：将球磨机单筒改为多筒结构，消除被加工物料重力形成的阻力矩；用多个小直径筒体进行组合，用多个相同尺寸的小筒结构代替单筒结构，利用每个筒的重心作用形成整体的平衡；将单筒等分设计成多空间结构；用大小双筒结构等分；连续进料的球磨机进料口上加装逆止器；在筒体的前后部分的分界处加装有隔网。本方法设计的筒体结构保证了各个等分区域空间被加工物料产生的重力阻力矩为零，而只有摩擦阻力矩。致使平衡式球磨机或烘干机具有良好的节能效果；具有更好的运行平衡性。

技术领域

本发明涉及一种球磨机的设计方法，特别是涉及一种重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法。

背景技术

水泥行业应用的连续式球磨机和烘干机以及陶瓷行业应用的间歇式陶瓷球磨机等设备，其原理都是卧式筒型结构，其筒体为单筒结构，并利用底部周边托辊支撑或中心轴支撑，同时使筒体采用回转运动的旋转形式，达到其工作过程。工作时电机产生的主动力主要克服两方面的阻力，一是克服由于被加工物料的重力在筒体旋转过程中产生的阻力矩，二是克服由于设备重量和加工物料的重量同时对曳引传动轮下压产生的摩擦力。

以图1间歇式陶瓷球磨机为例说明其工作过程中的受力情况：

图1中，W1为筒体重量，O1为筒体重心，W2为被加工物料的重量，O2为被加工物料的重心，ｒ为中心轴半径，H为被加工物料的重心到回转中心的距离，ｕ为轴承的摩擦系数。

当筒体旋转做功时，被加工物料重量W2与物料重心到回转中心的距离H的乘积W2×H构成了由被加工物料产生的旋转阻力矩；由于筒体重量W1和被加工物料重量W2的和（W1+W2）同时作用在转轴的两端，其旋转过程中与滚动轴承或滑动轴承产生的摩擦阻力为（W1+W2）×ｕ，因此其重力由于轴承摩擦系数产生的阻力矩为（W1+W2）×ｕ×ｒ。

总阻力矩M=被加工物料重力阻力矩（W2×H）+总重力摩擦阻力矩[（W1+W2）×ｕ×ｒ]

对于上面两部分阻力矩，第一部分的被加工物料重力旋转阻力矩（简称重力阻力矩）是与被加工量呈正比的，是耗能的主要部分，理论上讲是可以消除的；而第二部分的总重力旋转摩擦阻力矩（简称摩擦阻力矩），是不可能消除的，由于结果是与摩擦系数的乘积，因此和轴承的形式有关，也是耗能的相对次之部分。

对于摩擦系数而言，有滚动摩擦系数和滑动摩擦系数，滚动摩擦系数与滚动轴承的形式有关，一般圆柱滚子轴承和普通调心球轴承的摩擦系数较小，范围在（0.0008～0.0012）；带保持架滚针轴承摩擦系数范围在（0.0020～0.0030）；满装型滚针轴承摩擦系数范围在（0.0025～0.0035）。对于滑动轴承的摩擦系数一般范围在（0.01～0.02），有时可达（0.1～0.2）。一般具有两种以上运动结构的复合轴承摩擦系数范围在（0.03～0.18）。

因此可以看出，总重力摩擦阻力矩[（W1+W2）×ｕ×ｒ]，（W1+W2）虽重量大，但和摩擦系数ｕ相乘后，由于μ在（0.0008～0.18）的范围，理论上讲其数值至少下降了80%，实际数值范围在（0.1～20）%。

由于总重力旋转摩擦阻力矩（简称摩擦阻力矩），是不可能消除，而可用平衡法消除的是被加工物料重力阻力矩（W2×H）,这也是球磨机和烘干机目前存在的一个主要耗能指标,因而致使现有的球磨机耗能高。

发明内容

为了解决现有球磨机重力阻力矩、摩擦阻力矩耗能高的问题，提供一种采用滚动摩擦代替滑动摩擦来减小系统阻力，并采用回转支撑点两侧的重力平衡结构方式来降低能量消耗的重心分散力矩平衡式球磨机的设计方法。

解决上述问题采用以下技术方案：