國(guó)外球磨機(jī)的研究熱點(diǎn)

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(duì)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(guó)內(nèi)外專家、企業(yè)對(duì)它的研究從未終止過(guò)。

近年來(lái)，由于能源費(fèi)用的增長(zhǎng)、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(shì)。隨著球磨機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸的增大，其所需要的驅(qū)動(dòng)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(dòng)要求，對(duì)其傳動(dòng)方式的研究和改進(jìn)成為球磨機(jī)研究的一個(gè)重要方向。傳統(tǒng)的球磨機(jī)傳動(dòng)方式主要有兩種，即齒輪周邊傳動(dòng)和齒輪中心動(dòng)。

(1)齒輪周邊傳動(dòng)

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

圖1 齒輪周邊傳動(dòng)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(dòng)機(jī);8一大齒圈;9一減速器

圖2齒輪中心傳動(dòng)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(dòng)機(jī)

(2)齒輪中心傳動(dòng)

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

對(duì)比這兩種傳動(dòng)方式可知，齒輪周邊傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音小、壽命長(zhǎng)、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)具有傳遞功率大、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)和齒輪中心傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)要求，當(dāng)額定功率大于7500kw時(shí)則需要采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)方式。但實(shí)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(dòng)，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(wú)齒輪磨機(jī)驅(qū)動(dòng)(GMD)的概念，并于1969年為法國(guó)拉法基集團(tuán)設(shè)計(jì)制造了世界上第一臺(tái)無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)。最初的無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)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(jì)制造了世界上第一臺(tái)適用于采礦工業(yè)的無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)磨機(jī)，其功率為6MkW、轉(zhuǎn)速為17.2rpm。

無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)是根據(jù)同步電機(jī)的原理設(shè)計(jì)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(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中去掉了所有的齒輪嚙合傳動(dòng)，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(duì)應(yīng)，兩者之間留有一定的氣隙，這樣便組成了一個(gè)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。

圖3無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)示意圖

在無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中，球磨機(jī)所需要的驅(qū)動(dòng)力矩是由定子與轉(zhuǎn)子氣隙間的電磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力提供的。以這種方式驅(qū)動(dòng)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(lái)說(shuō)，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(shí)際工程應(yīng)用中，磁極數(shù)的選取范圍常為48一72之間。

無(wú)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)方式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(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(guò)程中，定子與轉(zhuǎn)子并不發(fā)生接觸，無(wú)機(jī)械磨損，不需要其它傳動(dòng)方式那樣停止驅(qū)動(dòng)，更換損耗件；

(3)可以實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)的變速傳動(dòng)，且啟動(dòng)性能良好；

(4)無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)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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