國外球磨機(jī)的研究熱點

球磨機(jī)作為粉磨作業(yè)的重要設(shè)備之一，從1893年出現(xiàn)至今已在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于其處理能力和粉磨后的粒度對后續(xù)作業(yè)的效率和整體生產(chǎn)流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響顯著，國內(nèi)外專家、企業(yè)對它的研究從未終止過。

近年來，由于能源費(fèi)用的增長、礦石品位的下降，球磨機(jī)的大型化、高效化已成為必然的發(fā)展趨勢。隨著球磨機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸的增大，其所需要的驅(qū)動功率也必然隨之增大。為了滿足這些大型球磨機(jī)的正常驅(qū)動要求，對其傳動方式的研究和改進(jìn)成為球磨機(jī)研究的一個重要方向。傳統(tǒng)的球磨機(jī)傳動方式主要有兩種，即齒輪周邊傳動和齒輪中心動。

(1)齒輪周邊傳動

齒輪周邊傳動是球磨機(jī)最常用的一種傳動方式，其結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。從圖中可以看出，這種傳動方式主要是通過由螺栓固聯(lián)在筒體法蘭上的大齒圈與一個或者兩個小齒輪嚙合，從而將驅(qū)動力由電動機(jī)傳導(dǎo)至回轉(zhuǎn)體上，實現(xiàn)球磨機(jī)的正常工作。

圖1 齒輪周邊傳動示意圖

1一主軸承;2一球磨機(jī)筒體;3一小齒輪;4一膠板彈性聯(lián)軸器;5一中間軸;6一齒輪聯(lián)軸器;7一電動機(jī);8一大齒圈;9一減速器

圖2齒輪中心傳動示意圖

1一主軸承;2一球磨機(jī)筒體;3一聯(lián)軸器;4一減速器;5一電動機(jī)

(2)齒輪中心傳動

齒輪中心傳動是將球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)體通過聯(lián)軸器直接連接在齒輪減速器的輸出軸，電動機(jī)輸出的驅(qū)動力通過減速器直接傳導(dǎo)至球磨機(jī)，帶動回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

對比這兩種傳動方式可知，齒輪周邊傳動具有傳動平穩(wěn)、噪音小、壽命長、費(fèi)用低等優(yōu)點，但由于大齒輪制造加工能力等原因影響，其筒體最大外徑受到一定限制;而齒輪中心傳動具有傳遞功率大、傳動效率高等優(yōu)點，但由于經(jīng)常發(fā)生減速器故障，故增加了維修的工作量。

由圖1和圖2可以看到，齒輪周邊傳動和齒輪中心傳動都可以根據(jù)球磨機(jī)額定功率的大小，選用單電機(jī)或雙電機(jī)兩種不同的驅(qū)動方式。額定功率在75O0kW以內(nèi)的球磨機(jī)使用單電機(jī)就可以滿足驅(qū)動要求，當(dāng)額定功率大于7500kw時則需要采用雙電機(jī)驅(qū)動的傳動方式。但實踐證明，以現(xiàn)有技術(shù)水平制造的球磨機(jī)，即便是使用了雙電機(jī)驅(qū)動，其功率極限也被限制在15O00kW以內(nèi)。瑞士的ABB公司為了攻克這一技術(shù)難關(guān)創(chuàng)造性地提出了無齒輪磨機(jī)驅(qū)動(GMD)的概念，并于1969年為法國拉法基集團(tuán)設(shè)計制造了世界上第一臺無齒輪驅(qū)動球磨機(jī)。最初的無齒輪驅(qū)動球磨機(jī)只被應(yīng)用于水泥工業(yè)中，直到1985年，該公司又設(shè)計制造了世界上第一臺適用于采礦工業(yè)的無齒輪驅(qū)動磨機(jī)，其功率為6MkW、轉(zhuǎn)速為17.2rpm。

無齒輪驅(qū)動球磨機(jī)是根據(jù)同步電機(jī)的原理設(shè)計的，主要由球磨機(jī)回轉(zhuǎn)體、定子、轉(zhuǎn)子和基座構(gòu)成，如圖3所示。在無齒輪驅(qū)動球磨機(jī)的傳動系統(tǒng)中去掉了所有的齒輪嚙合傳動，而是將轉(zhuǎn)子代替大齒圈安裝在筒體的法蘭上。定子則安裝在球磨機(jī)的基座上，與筒體上的轉(zhuǎn)子相對應(yīng)，兩者之間留有一定的氣隙，這樣便組成了一個電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。

圖3無齒輪驅(qū)動球磨機(jī)示意圖

在無齒輪驅(qū)動的系統(tǒng)中，球磨機(jī)所需要的驅(qū)動力矩是由定子與轉(zhuǎn)子氣隙間的電磁場產(chǎn)生的磁力提供的。以這種方式驅(qū)動球磨機(jī)的理論是將球磨機(jī)回轉(zhuǎn)體作為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的一部分，并在其上安裝磁極，磁極數(shù)的數(shù)量與球磨機(jī)所需的工作轉(zhuǎn)速有關(guān)。一般來說，球磨機(jī)直徑越大，臨界轉(zhuǎn)速越低。因此，隨著球機(jī)直徑的增大，磁極數(shù)也將隨之增加，在實際工程應(yīng)用中，磁極數(shù)的選取范圍常為48一72之間。

無齒輪傳動系統(tǒng)與傳統(tǒng)的齒輪傳動方式相比具有以下優(yōu)點：

(1)使用最少的機(jī)械部件，極大的降低了機(jī)械故障率，可靠性高；

(2)工作過程中，定子與轉(zhuǎn)子并不發(fā)生接觸，無機(jī)械磨損，不需要其它傳動方式那樣停止驅(qū)動，更換損耗件；

(3)可以實現(xiàn)球磨機(jī)的變速傳動，且啟動性能良好；

(4)無齒輪驅(qū)動系統(tǒng)理論上沒有最大功率的限制，為球磨機(jī)的大型發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

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