研究生实践总结内容(2)

球磨机具有较突出的优点：

　　1)对物料的适应性强、生产能力大、可满足现代化大工业生产的要求，目前世界上最大的球磨机已达φ6.5×9.95m;

　　2)粉碎比大，可达到300以上，并易于调整粉磨产品的细度;

　　3)可适应不同情况下的操作，既可干法作业也可湿法作业，还可以把干法和湿法合并一起同时进行;

　　4)结构简单、坚固、操作可靠、维护管理方便、能进行长时间运转;

　　5)有很好的密封性，可以负压操作，防止灰尘的飞扬;

　　6)易于操作调整，便于实现自动控制。

　　所以球磨机在工业应用及发展中经历了如此长的时间仍未被淘汰，而且球磨机在今后相当长的时间内仍将是物料粉碎的主要设备，对它的工作理论进行深入研究仍是十分必要的和价值的。

　　虽然球磨机在磨矿设备中具有非常特殊的优越性，但同时也存在一些缺陷，主要是电耗和钢耗高、能量利用率低、产品粒度不均匀等。根据相关资料统计显示，用于粉磨作业的电耗占全世界总发电量的3%-4%;工作效率低，用于密度为2.2-3.2g/cm的耐磨的中硬物料粉磨作业中的电量约占全厂用电量的三分之二，而用于粉磨的电能有效利用率只有2%-7%左右，其余绝大部分电能转变为热量消耗掉;磨介质和衬板的钢耗极高，达0.4～3.0kg/t;体型笨重，大型磨机总重可达几百吨。

　　据统计，选矿厂中碎矿与磨矿作业的生产费用大约占选厂全部费用的40%以上，碎矿与磨矿的投资约占选矿厂总投资的60%左右。碎矿和磨矿工段的设计与操作好坏，直接影响到选矿厂的经济指标。例如：四川凉山矿业集团1500吨/日车间，采用φ1.5m×3m的球磨机，磨矿阶段的耗电量占到整体耗电量的36%，处理矿量达11.5t/h，细度在52%左右。

　　随着日趋贫化、低品位矿产资源的开发，球磨过程消耗的能耗和钢耗越来越高。在全球能源日趋紧张、资源价格不断上涨的情况下，球磨作业的优劣直接影响到选矿厂的经济指标。有效提高球磨机粉磨效率、减少球磨机粉磨过程的钢耗，不但能提高选矿厂经济效益，而且也符合当下节能和环保的要求。积极地研究球磨机的工作情况，改进球磨工作参数，对提高球磨机粉磨效率意义重大。

　　球磨机工作过程中，大量的能量浪费在与粉磨无关的机械设备消耗上。真正地用于粉碎，用于生成新表面积的能不到输入功的1%，节能潜力巨大。从破碎原理来看，在颗粒受载而破裂时，外界输入颗粒的能量一部分用来生成新的破裂面;一部分能量消耗于非弹性变形、碎块动能和碎块之间的摩擦损失，从机械输入的原理来看，这些能耗是不可避免的，在评价实际工作过程的能量效率时，也将它归于破碎必须的能耗。

　　另外，球磨机等粉碎设备由于机器制造与工艺要求的原因不能实现具有高能量利用效率的单粒施载条件，而是许多颗粒聚集在一起条件下受到外界载荷，把这种情况称为粒间粉碎，在这种施载情况下，外界输入颗粒群的能并未完全用于颗粒粉碎，有一部分能量不可避免地消耗在颗粒间的摩擦，未碎颗粒的非弹性变形、颗粒之间的介质流动能耗上。将这些因素归到粉磨过程中必须的能量消耗上，Schonert认为球磨机的节能极限应是50%较为合理。

　　球磨机在磨矿过程中由于参变数众多，问题错综复杂，研究起来十分困难。长期以来，选矿及粉碎工作者们对磨机磨矿介质进行了大量研究，也取得了不少成就。但对球磨机介质工作而言，仅能对球介质作抛落运动的特殊状态进行定量的数学描述;对球介质的泻落运动状态只能进行定性的描述。

　　50年代后兴起的自磨机，虽然已有40多年历史，但对自磨机的工作原理仍在争议中，有的认为以冲击为主，有的认为以磨削为主。因此，即使是出现上百年而且研究比较多的球磨机，其工作理论也仍然是研究得很不透彻，甚至连球的尺寸确定这样基本的问题也得借助经验与经验公式来解决。

　　本次实践内容所要接触的章动球磨机是一种新型磨机。章动磨(Nutating mill)是一种新设计的、单位磨机容积具有很高的粉碎速率的紧凑磨机。由于是在极大的加速度场中工作，产生了强烈的磨碎作用，且可适用于硬物料的自磨与细磨的广泛领域。

　　章动磨可认为是一种克服了机械方面缺点及给料、排料困难的离心磨或行星磨。但其单位磨机容积的粉碎速率很高，为常规的筒形磨机的50-100倍。磨机具有尺寸小、磨矿作用强等特点，因而章动磨有广泛的工业用途，诸如用于硬物料的细磨及细粒与中等粒度物料的高速自磨。若干半工业试验磨机正在使用中，可以预期工业型章动磨不久即将出现。

　　首先我了解了章动球磨机的主要结构组成和原理：它主要是由电动机、章动机底座、章动法兰、章动轴承、章动腔体等几个主要部分组成，其中章动腔体主要由章动上腔体、章动下腔体、章动腔内帽等组成。

　　由于章动法兰的法兰盘轴线与主轴轴线有一定的夹角(章动角)，且章动法兰与轴固连，因此当主轴带动章动法兰旋转时，章动法兰面在随主轴旋转的过程中，形成一个斜面绕主轴的旋转运动，该斜面通过章动轴承把上下摆动传递给章动腔体，同时由于章动角的存在，使章动腔体与水平面形成一个夹角，章动腔体会有缓慢的自转，从而实现了章动运动。

　　对球磨机进行拆解，对各个零部件进行测绘，并在solidworks软件中进行三维模型的建立。建立好各个零部件以后对整个球磨机进行装配，这样章动球磨机的三维模型就建立好了。应用SolidWorks建模的方式克服了在ADAMS软件中建模的繁琐，特别是对复杂模型的构建如果采用ADAMS需要浪费大量的精力。如果利用SolidWorks的设计结果，就能省去大量重复无用的工作，加快仿真的进程。因此，首先应用SolidWorks建立章动球磨机的三维实体模型。

　　为了模拟仿真钢球在球磨机腔体中的运动形态，需要在ADAMS软件中建立球磨机的虚拟样机模型。在进行仿真建模时，为了提高计算机处理速度，需要对模型进行简化，在这里去除了电动机到章动体的传动部分。为方便将模型导入ADAMS软件中，首先需要在SolidWorks软件中将章动球磨机模型另存为parasolid(*.x_t)格式。为方便观察钢球在章动腔体中的运动形态，把章动上腔体部分设置为透明状态。

　　当把球磨机模型导入到ADAMS软件以后，先前在SolidWorks中定义的约束及零件材料属性均是处于失效状态，因此需要对所有零件重新定义材料属性和添加约束。