陶瓷工业连续球磨机制造中的问题

陶瓷工业连续式球磨机研磨物料的基本原理与间歇式球磨机大致相同,只是进出料的方式及装载量的多少不同而已。正是由于进出料方式的改变及装载量的变化导致陶瓷工业连续式球磨机的设计制造与间歇式球磨机相比具有许多特殊性,现论述如下:

陶瓷工业连续式球磨机的主要优势是能实现加料、加水、研磨及卸料等生产全过程的自动控制,能连续式生产,并且筒体尺寸大,产量大,装载量特别大,功率消耗也特别大。同时考虑到陶瓷工业连续式球磨机正常工作时,筒体内研磨的料浆液位高度也低于筒体轴心线,为了简化陶瓷工业连续式球磨机功率消耗的设计计算,我们可近似地认为筒体内研磨的料浆液位高度低于筒体轴心线位置,同时也可近似地认为筒体内的料浆(包括待磨物料、研磨体、水和助磨剂等)组成一个均质半圆柱体,它绕其质心轴的转动惯量和质心的位置可通过理论力学和材料力学的相关知识求得。

众所周知,欲使筒体由静止至额定转速运动必须克服筒体装置(包括橡胶衬板等)的惯性阻力、待磨物料、水、研磨体和助磨剂等惯性阻力(即使正常起动时研磨腔内仅有研磨体,但考虑到运行过程中突然停电后的再次起动等)、筒体装置主轴承及传动装置的机械摩擦阻力等。所以陶瓷工业连续式球磨机的功率消耗主要由以下4部分组成,首先是克服筒体装置(包括橡胶衬板等)的惯性阻力所消耗的功率N1,第二是克服待磨物料、水、研磨体和助磨剂等所组成的半圆柱体的惯性阻力所消耗的功率N2,第三是克服筒体装置主轴承的机械摩擦阻力所消耗的功率N3,第四是克服传动装置的机械摩擦阻力所消耗的功率,这部分功率消耗的设计计算非常复杂,通常采用传动装置(主轴承除外)的总机械效率来弥补。

球磨机工作时,通常可近似地认为筒体是承受均布载荷的梁,根据理论力学及材料力学的相关知识可求得筒体在中断面产生更大弯矩,并获得更大弯曲应力;同时,筒体旋转又须克服筒体装置的惯性力矩及主轴承等机械摩擦阻力等,由此可见,筒体承受弯矩和扭矩的复合作用,通常可按第四强度理论对筒体的强度进行设计计算和校核。同时根据梁的弯矩与变形之间的关系,通过求解微分方程可求得筒体在中断面产生更大弯曲变形(即挠度),即可对筒体的刚度进行设计计算和校核。

但实践生产经验表明,按上述筒体的强度和刚度的设计计算方法所得的计算值与实测值相差较大,不便于正确地指导生产实践。事实上,无论是间歇式球磨机还是连续式球磨机,其筒体长度与其直径之比约为1∶(1～5),显然筒体的截面尺寸(筒体直径)与其轴向长度相差较小,因而将球磨机筒体简化为梁(轴向尺寸远大于截面尺寸的构件)必将产生较大的误差,所以说上述筒体强度和刚度的设计计算方法很难准确地反映筒体强度和刚度的影响因素。

无论是间歇式球磨机还是连续式球磨机,其筒体都是开有人孔的薄壁筒体,由于人孔的尺寸与筒体的直径及长度尺寸相比较小,因而球磨机工作时,我们可近似地认为筒体是一个承受均匀分布内压力作用的壳体———圆柱筒体。由于壳体的受力及其变形与传统的梁的受力及其变形有很大的区别,为此根据板壳力学的相关知识可知,圆柱筒体的横截面承受环向应力、弯曲应力和扭转剪切应力的共同作用。

陶瓷工业连续式球磨机产量大,装载量特别大,因此主轴承的受力特别大,显然主轴承发热量大,若不采取有效的润滑和冷却措施,将严重影响陶瓷工业连续式球磨机的功率消耗和主轴承的使用寿命。通常润滑和冷却轴承的更有效的方式是采用稀油润滑站自动润滑和冷却,其工作过程就是:润滑油通过网式过滤器(粗过滤器)过滤后由电动机驱动的油泵加压后,再经线隙式过滤器(精过滤器)过滤后通过油液调节阀(节流阀)注入主轴承盖顶部的油液通道,然后润滑和冷却主轴承滚动体及内外滚圈等偶合接触面后,更后通过主轴承座下部的回油通道流回油箱,实现润滑油的自动循环润滑和冷却功能。为了提高对主轴承的润滑冷却作用,稀油润滑站应设置油液加热和冷却装置,确保润滑油具有适宜的温度,有利于主轴承的充分润滑和冷却,从而延长主轴承的使用寿命。

由于主轴承采用稀油润和冷却,同时考虑到主轴承的承载能力及规格尺寸大等原因,为了便于主轴承的装拆,主轴承座通常采用剖分式结构,内外两侧采用压盖通过螺栓等可靠地固定在剖分式轴承座的两侧。考虑到筒体两端进出料端盖的中空轴分别是筒体加料和卸料的通道,须特别重视筒体两端主轴承座内外两侧压盖与中空轴外圆表面的密封结构形式,以免润滑油的泄漏,污染环境,浪费能源等。显然,主轴承座的外侧压盖与中空轴外圆表面可以采用螺旋弹簧预紧型骨架油封,安装合理及精心使用维护时,可取得优良的密封效果,并且油封密封件损坏后易于更换等。但因筒体结构特点的限制,内侧压盖与中空轴外圆表面不宜采用螺旋弹簧预紧型骨架油封,这是因为油封密封件损坏后更换非常困难,对于机械制造能力较差的墙地砖工厂来说几乎是不可能的。同时考虑到填料密封件(俗称