球磨機(jī)內(nèi)鋼球的運(yùn)動狀態(tài)和受力情況分析

河南紅星機(jī)械制造有限公司對球磨機(jī)內(nèi)鋼球的運(yùn)動狀態(tài)和受力分析如下。

當(dāng)磨礦機(jī)按規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，磨礦介質(zhì)與礦石一起，在離心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度后，由于重力作用而脫離筒壁沿拋物線軌跡下降。然后，它們又被提升一定高度，再又沿拋物線軌跡下落，臺此周而復(fù)始，使處于磨礦介質(zhì)之間的礦石受壓力與磨剝作用而被磨碎。

磨礦機(jī)的轉(zhuǎn)速大小直接決定著筒體內(nèi)磨礦介質(zhì)的運(yùn)動狀態(tài)和磨礦作業(yè)的效果。當(dāng)轉(zhuǎn)速較小時，全部球荷被提升的高度較小，只向上偏轉(zhuǎn)一定角度，其中每個鋼球都繞自已的軸線轉(zhuǎn)動。當(dāng)球荷的傾斜角超過鋼球在球荷表面上的自然休止角時，鋼球即沿此斜坡滾下。鋼球的這種動動狀態(tài)，叫做瀉落。在瀉澆式狀態(tài)工作的磨機(jī)中，礦料在鋼球間主要受到磨剝作用，沖擊作用很小，故磨礦效率不高。如果磨機(jī)的轉(zhuǎn)速足夠高，鋼球邊自轉(zhuǎn)邊種植筒體內(nèi)壁作圓曲線運(yùn)動上升至一定的高度，然后紛紛作拋物線下落。這種運(yùn)動狀態(tài)中拋落式。在拋落式狀態(tài)工作的磨機(jī)中，礦料在圓曲線運(yùn)動區(qū)受到鋼球的磨剝作用，在鋼球落下的地方，礦料受到落下鋼球的沖擊和強(qiáng)烈翻滾著的鋼球的磨剝。此種運(yùn)動狀態(tài)，磨礦效率最高。當(dāng)磨礦機(jī)的轉(zhuǎn)速超過某一限度時，鋼球就貼在筒壁上而不再下落，這種狀態(tài)叫離心運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)生離心運(yùn)轉(zhuǎn)時，礦料也隨筒體一起運(yùn)轉(zhuǎn)，既無鋼球的沖擊作用，磨剝作用也很弱，磨礦作用幾乎停止。

鋼球作瀉澆式運(yùn)動的力學(xué)尚缺乏研究，下面就以研究拋落式運(yùn)動狀態(tài)的戴維斯理論討論鋼球的受力情況。由于該理論沿用時間較長，而且生產(chǎn)中絕大多數(shù)磨機(jī)的工作狀態(tài)與戴維斯理論相符合，因此它仍然是有關(guān)磨機(jī)計(jì)算和開展的理論研究的基礎(chǔ)。

在球荷中任意取一鋼球A1，它除受本身的重力G外，還有離心力C。重力G的切向分力T（T=Gsina）使鋼球A1沿切線方向運(yùn)動，G的法向分力N（N=Gcosx）在第III和第IV象限與離心力C的方向相同，而在第II象限與離心力C方向相反。摩擦力F的方向與T相反，阻止鋼球受T力沿切線方向運(yùn)動。當(dāng)鋼球與筒壁沒有相對運(yùn)動的情況，T和F力是相等的。鋼球在力C和N的作用下緊貼筒壁，隨磨機(jī)以同樣的線速度V作圓曲線運(yùn)動上升至A3點(diǎn)，在此處，力C和N大小相等方向相反，F(xiàn)=0，切線分力T為后面鋼球上升時的推力所抵消。于是，鋼球脫離筒壁，在自身質(zhì)量的作用下作拋物線下落。

當(dāng)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速過高時，球上升到頂點(diǎn)Z，因離心力C大于鋼球的質(zhì)量G，鋼球就不會下落而發(fā)生離心運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速較低時，鋼球上升達(dá)不到A3點(diǎn)，N力和C力就已經(jīng)相等，鋼球作瀉落滑下。鋼球能夠上升到的高度決定于球荷質(zhì)量及磨機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。鋼球在磨機(jī)內(nèi)運(yùn)動時，球荷中和每一個球，都受到大小相等方向相反的T力T和F力所形成的力偶的作用，因此，都是圍繞著自身的軸轉(zhuǎn)動的。

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