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1、概述
    球磨機大型化是技術發展的方向，直徑中4m以上的球磨機，一般稱作大型球磨機。80年以來，中信重型機械公司通過與國外著名公司合作（技術引進和合作制造），自行設計制造和成套供貨并出口國外，使大型球磨機的設計制造和成套能力達到一個新水平。近幾年制造并已投產的球磨機中，∮5.5mx8.5m溢流型球磨機4臺是與美國Fuller公司合作制造，用于江西德興銅礦，是日前國內最大規格的球磨機。∮5.03mx6.4m溢流型球磨機3臺是由本公司總承包，成套設計制造和供貨（部分關鍵部件進口），用于巴基斯坦山達克銅礦。最近，公司又為贊比亞謙比希銅礦制造了∮4.27mx6.lm溢流型球磨機2臺，已成功投入使用。2003年又為安徽銅陵銅都銅業公司制造了中5.03mx8.3m溢流型球磨機2臺、中4mx6.7m溢流型球磨機2臺。
2、技術參數
    球磨機分干式和濕式、格子型和溢流型、開路和閉路等不同類型，處理物料的性質和人料出料粒度各異，因此其結構和技術參數都會有所變化，根據經驗，可按表I公式初步估算球磨機技術參數。
3、結構特點
    以∮5.03mx6.4m球磨機為倒，分析球磨機的結構特點。、
3.1簡體部件
    (1)筒體由鋼板焊接而成，為便于運輸，長度方向分為兩段，為保證鑄造質量，鑄鋼的端蓋和空心軸也是兩件（中小型球磨機為整體），靠法蘭止口定位，用高強度螺栓（配液壓扭矩搬手）將它們聯接成一個整體，由于加工過程中嚴格控制加工精度，保證了兩端空心軸的同心度。
    (2)簡體是球磨機關鍵部件，對其強度和剛度進行了計算機有限元分析，按照應力分布狀況，確定合理的壁厚，確定剖分部位和人孔位置，避開應力高峰區，對于應力集中區采取加強措施，使結構緊湊、合理、制造方便。
    (3)單個簡體包括兩端法蘭，最大為∮5500mmx3 300mm，重29t．法蘭采用I．型結構，使焊縫避開應力高峰區。
    (4)大型球磨機襯板應該具有耐磨、使用壽命長及良好磨礦性能，日前多采用波形金屬襯板。
    波形襯板有單波及雙波形兩種，對于中、小型磨機用于一段磨礦，多采用單波形襯板。但是大型球磨機實踐汪明，不管是銅礦石、鐵礦石，也不管用于一段或二段，多采用雙波形襯板。襯板采用新研制的低合金耐磨材料，代替傳統高錳鋼，延長了使用壽命。
3.2主軸承部件
    大型球磨機的軸承系統應能永受巨大的負載，其設計應遵循下列準則：無故障壽命運轉；低維護要求；易調整；易檢查與監控。
    主軸承采用高低壓滑動軸承（或稱靜動壓軸承），配置高低壓潤滑裝置。磨機啟動和停車時，高壓（靜壓）舉升，正常運轉時，低壓（動壓）工作，高低壓自動切換，磨機在任何工況下，中空軸軸頸和軸瓦間都保持0.1—0.2mm油膜，使轉動部件(包括鋼球和物料、總重約550t)運轉平衡，軸承工作正常。油腔尺寸和油流參數（壓力、流量、油膜厚度等）由專用計算程序汁算和設計。嚴格控制中空軸和軸瓦的加工精度，裝配時不刮瓦，確保靜壓油膜的形成和節省裝配工作量。
    軸瓦而為巴氏合金，下埋冷卻水管，通水冷卻。中空軸溫度，由RTD金屬溫度檢測器直接測量，數據準確，與電控系統聯鎖，有效防止軸瓦過熱引起燒瓦事故。兩個軸承，一側固定，一側游動，軸瓦和瓦座的支承面采用新結構，軸瓦腰鼓面，瓦座圓柱面，工作時呈窄帶狀接觸面，加工簡便，工作可靠（傳統球面結構，制造復雜，一旦缺油調心性能差）。因此，簡體由于溫度、載荷變化、安裝誤差等引起的變形（伸縮和彎曲）軸承能自動調正，保證工作rE常。扁寬型軸瓦結構，安裝檢修方便，只需用于斤頂將簡體頂起10mm，即可將軸瓦從一側抽出。
    該裝置可提供非常可靠的潤滑，且保證軸承運轉的安全性，在供電突然停止時，它們能提供臨時的動壓潤滑，還備有手動高壓油泵，在緊急情況下可人工臨時浮動。
3.3傳動部件
    驅動大型球磨機沒備需滿足下列要求，同時還應考慮投資成本以及特殊操作條件下各種速度的選擇方案。高操作可靠性；高效率；低維護要求；低投資成本。
    球磨機采用開式齒輪邊緣驅動，大齒輪和簡體連接，小齒輪通常有兩種傳動型式。低速同步電動機直接傳動或異步電動機經減速器傳動。前者為避免同步電動機啟動電流對電網的沖擊，一般要配置空氣離合器，實現分階段啟動。后者結構稍為復雜，一般采用平行軸硬齒面減速器（也可采用行星減速器），投資略低于前者，兩者各有其優缺點。
    大、小齒輪的結構尺寸和嚙合參數、齒輪按最新的ACMA2001標準設計每個細節，進行計算機優化設計。大齒輪、小齒輪為球磨機的關鍵件，按美國AGMA6004強度計算標準設計大、小齒輪。保證實際接觸強度服務系數Sn>1.5，實際彎曲強度服務系數Sr>2.25，選用最佳的材質和成熟的熱處理加工藝，確保齒輪嚙合精度和使用壽命。設計選用斜齒輪，增加嚙合平穩性和使用壽命。大齒輪材料選用Cr-Ni-Mo合金鋼，小齒輪選用低碳Cr-Ni-Mo合金鍛鋼，采用滲碳淬火+磨齒工藝，齒面硬度HRC57-61，精度等級7級。確保小齒輪使用壽命至少5年。可減少用戶更換備件的費用和停機檢修時間，達到零庫存的目標。
    大小齒輪采用噴霧潤滑裝置。壓氣將瀝青齒輪油霧化，定時定量噴射至嚙合表面。小齒輪軸的滾動軸承，采用稀油潤滑裝置（一般球磨機為干油潤滑）。齒輪罩采用半封閉八角形結構+剛性大、造型美觀、防塵性能好。
3.4配套部件
    (1)主電機采用無刷勵磁低速同步機，為加拿大通用電氣公司(CCE)產品。低速同步機簡化傳動系統，改善電網功率因素，無刷勵磁提高了電機的可靠性。按巴基斯坦山達克銅礦地理氣侯條件，修改了電機某些參數（溫度、過載系數、控制參數等）．使保護措施更加完善。轉子采用長軸式，定子就地橫移，不必吊起，即可檢修，操作簡便。
    (2)與主電機配套的高壓啟動器（高壓柜），配有269多功能繼電器。設有：縱聯差動、過載、單相接地、低電壓、非同期沖擊、失步、欠勵、定子繞組過熱、軸承過熱故障等十多項保護。
    (3)空氣離合器及配氣裝置，若沒有空氣離合器，球磨機直接啟動，同步電機的啟動轉矩為額定轉矩的1.7倍，啟動電流為額定電流的7倍，對電網沖擊很大。本磨機采用空氣離含器，實現分段啟動，啟動轉矩為額定轉矩的0.4倍，啟動電流為額定電流的4倍，大大減少電網的電壓降和機械損傷。正常運轉還能起到超負載保護作用。
    (4)主軸承高低壓潤滑裝置、小齒輪軸承潤滑裝置、大小齒輪噴霧潤滑裝置以及機旁控制柜，這些裝置具有下列功能：與主電機、空氣離合器電氣連鎖，啟動、停車時間自動控制，溫度、壓力、流量自動控制，故障聲光報警等。
    (5)必須配備微拖動裝置、千斤頂裝置、襯板機械手等輔助設備。這是縮短維修時間，提高磨機運轉率，發揮大型球磨機磨礦回路效率及經濟效益的必要措施。
    微拖動裝置用于磨機更換襯板和檢修時慢速轉動及長期停車后先行慢速轉動，松動鋼球與礦漿的固結狀態，保證主電機安全啟動。微拖動裝置可以數臺磨機共用一套。微拖動時簡體轉速在O.I~0.2r/min，不宜更高。
    襯板機械手用于搬運襯板進入磨機及在磨機內部拆卸與安裝襯板。由于大型球磨機襯板多、重量大，采用襯板機械手可以大大縮短更換時間和節省勞動力。
    液壓千斤頂裝置用于磨機主軸承、中空軸檢修，頂起磨機筒體。慢速轉動，消除鋼球偏載，松動鋼球與礦漿固結，保證安全啟動，避免空氣離合器過載，起到保護作用。
3.5控制系統
    (1)球磨機各控制單元（主電機、空氣離合器、各潤滑裝置、配氣裝置等）在工作現場都設有機旁控制柜，并與主控室的集中控制柜相連接，在主控室有“集中”、“就地”、“停止”三個位置的選擇開關，實現主控室“集中”和工作現場“就地”兩種控制制度，并有光字牌顯示。
    (2)系統對控制單元的多項參數進行檢測、顯示、連鎖、保護和控制。包括：主電機的電壓、電流、功率、功率因素、溫度；空氣離合器的氣壓、動作時間；各潤滑裝置的油壓、油流、油位、油溫、泵電機電壓、電流；主軸承、小齒輪軸承的溫度等。實現球磨機的順序啟動和停車，生產過程控制和安全保護。
    (3)在主控室，可與粉磨系統的其它設備如各給礦機、膠帶運輸機等方便地進行選擇和組合。
    (4)在主控室，有各種啟動條件和控制回路正常的指示信號。實行“詢問”和“現場允許”工作制。在工作現場設置能可靠切斷控制回路的“允許”、“不允許”開關，且為“切斷優先”。在設備和系統啟動之前，先發3—8秒（可設定）的音響信號，然后啟動。這些措施確保球磨機工作安全可靠，
4、質量保證措施
    為保證球磨機質量，進行下列檢測和測定。
    (1)簡體：簡體鋼板和焊接材料的檢驗；制造前鋼板100%超聲波探傷；所有焊縫磁粉和超聲波探傷結構的焊接圖要指明哪些焊接需有資格的焊工完成；按圖檢查尺寸；所有圓周形法蘭表面要用超聲波檢查，并記錄檢查結果。
    (2)帶中空軸的端蓋：對每個鑄件毛坯進行超聲波檢查，機械性能分析、化學性能分析、顯微結構分析、磁粉檢查；加工后最終超聲波檢查；按圖檢查尺寸。
    (3)齒圈：對鑄件毛坯的超聲波檢查、鑄件的顯微結構檢查、鑄件的機械性能檢查、鑄件的化學性能檢查；加工齒后的磁粉檢查；齒面的硬度檢查；按圖檢查尺寸；齒形檢查（周節距，齒形公差）；與小齒輪嚙合試驗。
    (4)小齒輪：鍛件材料化學性能和機械性能分析結果；鍛件加工齒面之前的超聲波檢查；加工齒面之后磁粉檢查；按圖檢查尺寸；齒形檢查（周節、齒形公差）；與齒圈嚙合試驗。
    (5)動靜壓主軸承、軸承座、給料溜槽小車、安裝底架、基礎板：材料證書、提交焊接工藝和質量合格證書；所有焊縫10%磁粉和超聲波探傷；按圖檢查尺寸。
5、特大件的運輸
    大型球磨機的簡體特大件，運輸成為關鍵之一，近年來隨著產品大型化，特大件增多，除了鐵路特種車運輸外，采用公路運輸或水陸聯運，事先對沿途橋梁、立交橋、涵洞進行實地考察，由專用拖車將特大件成功地運往全國各地及上海、天津港出口國外。例如中5,5mx8.5m球磨機4臺運往、江西德興銅礦(最大件中5.9mx2,9m．重33t)、∮5.03mx6.4m球磨機3臺運往巴基斯坦(最大件∮5.5mx3.3m，重29t)。
6、安裝調試
    球磨機出廠前在廠內總裝和空負荷試車，檢查齒輪嚙合、軸承溫度、軸承浮升量等，完全達到設計要求，保證在現場安裝后，一次試車成功。
    以巴基斯坦∮5.03mx6.4m球磨機為例，按合同要求，本公司派有經驗的技術專家赴巴基斯坦現場，進行安裝和調試的技術指導和服務。
    球磨機于1995年7月進行80小時100%負荷試車和72小時達標考核。產量平均每臺185.5t/h(要求產量174t/h)，為考核最大處理能力，還進行了6小時210t/h運行試驗。主電機工作正常(實際功率2 450~2 480kW)，空氣離合器工作正常（抱合時間5~6秒），主軸承、小齒輪軸承、主電機軸承和定子的溫度都低于許用值（室溫38qC，主軸承溫度≤43qC，小齒輪軸承溫度≤60qC，主電機軸承溫度s57C，主電機定子溫度≤85℃，球磨機運轉平穩，各潤滑裝置、電氣控制系統工作正常，經驗收認為球磨機達到設計指標。
7、結語
    公司具有設計制造和成套大型球磨機(∮4m—中6m級，特別是中5m左右球磨機)的能力和經驗，大型球磨機制造難度大、周期長，但由于采取有力措施，都按合同要求，及時交貨。在質量、價格、交貨期、服務等方面部獲得用戶好評。對于更大規格的球磨機，經過努力，如結構改進、設備改造、特殊配套件研制或進口及與國外公司合作等，也可以提供更大規格的球磨機（本公司曾制造過類似結構的大型產品，如冬瓜山工程與國外公司合作制造直徑∮8.53mx3.96m的礦用半自磨機等）。公司正以此為目標，使大型球磨機的設計、制造、成套水平再上一層樓。