專利名稱：一種亞臨速變速球磨機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及陶瓷、礦選、水泥等各技術(shù)領(lǐng)域，尤其特指是一種亞臨速變速球磨機。
技術(shù)背景目前陶瓷行業(yè)常采用球磨的方法來獲得精細的原料。球磨的基本原理是在一個空心筒體內(nèi)加入混合原料(包括多種硬質(zhì)石塊和泥料)、水和大小等級不同的研磨體俗稱球石，交流電機帶動筒體以恒定的速度轉(zhuǎn)動，通過球石和原料的相互撞擊和摩擦來粉碎研磨原料，最終獲得符合粒度及粒度分布要求的陶瓷漿料。球磨的實踐生產(chǎn)經(jīng)驗表明在球磨機型號一定，加入的原料和水一定，球石的數(shù)量和球石大小比例一定的情況下，球磨機筒體的轉(zhuǎn)速對粉碎研磨效率有著至關(guān)重要的影響。球磨機筒體轉(zhuǎn)速的選擇至關(guān)重要，因為球磨機筒體具有一個臨界轉(zhuǎn)速，此時顆粒料和球石緊貼筒體內(nèi)襯表面上升到最高點在離心力平衡重力的情況下不跌落下來。根據(jù)F = mv2/r(F為離心力，ν為圓周運動的線速度，r為筒體內(nèi)半徑)V= ωΓ(ω為筒體旋轉(zhuǎn)的角速度)η = ω/2 π (η 為轉(zhuǎn)速)當(dāng)F = mg時可推出nt=晉(nk(r/min)為筒體的臨界轉(zhuǎn)速，D為筒體內(nèi)直徑)。下文中所提到的nk均指球磨機的臨界轉(zhuǎn)速，η均指球磨機的實際轉(zhuǎn)速。為獲得球磨機的最佳破碎研磨狀態(tài)我們對不同恒定轉(zhuǎn)速情況下球磨機筒體內(nèi)球石的運動和受力以及其工作狀況進行以下四種典型狀態(tài)分析。1.當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速η 0. 5nk時球石沿圓弧軌跡上升過程中也沿自身的重心旋轉(zhuǎn)， 到球石能達到的相對高點(但不是最高點)后球石因動能不足立即跌入上升的球石群中 (如圖la)。這種狀態(tài)下球石對物料的沖擊碰撞和研磨作用差。主要是通過球石的上升和滾落所產(chǎn)生的擠壓和摩擦力實現(xiàn)對物料的破碎研磨。如果用這種方式，原料中的硬質(zhì)料研磨則需要較長的時間。2.當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速為η 0. 75nk時球石沿圓弧軌跡上升，通過較高的圓弧軌跡脫離點后進入近似的拋物運動最后撞擊物料，同時筒體底部和處于上升過程中的球石因做圓周運動具有離心力，離心力的大小由F = mv2/r, V= ωΓ, η = ω/2 τι 得ω = 2η π , V = 2η π r 得F = m4 π 2n2r因為η = nk時F = mg，根據(jù)以上推導(dǎo)結(jié)果可算出當(dāng)η = 0. 75nk時F = 0. 752mg此時球石獲得了 0. 56倍左右自身重力的離心力，他們相互之間的擠壓力和摩擦力增大有利于物料的研磨(如圖lb)，綜合考慮物料自身慣性和能耗等多方面因素，這是現(xiàn)在球磨機最常用的狀態(tài)但并不是最佳狀態(tài)。3.當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速為η = nk時，最靠近筒體內(nèi)側(cè)的球石始終沿筒壁作圓周運動，不再下落，而靠近中心的球石因離心力不足以支撐其圓周運動，而重復(fù)圖l_b的運動。這時雖然球石的總體動能增加，離心力接近自身重力，相互的擠壓和摩擦力也增大，但最外側(cè)的球石沒起到粉碎研磨的作用，整體的研磨破碎效率并沒有增加(如圖Ic)。4.當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速11約> 1.3nk(球石的堆積體積約占筒體內(nèi)腔體積的35%)時筒體內(nèi)的球石始終沿筒壁作圓周運動，不再下落，同時雖然球石之間的相互作用力很大，但它們相對運動很小幾乎不對物料起到研磨破碎作用(如圖Id)。經(jīng)上述分析，球磨機的筒體轉(zhuǎn)動狀態(tài)最理想是控制筒體轉(zhuǎn)動速度處于η = 0. 5nk Ink之間不斷地改變轉(zhuǎn)速，更為理想的是η = 0. 75nk Ink之間，在這個轉(zhuǎn)速區(qū)間變速轉(zhuǎn)動的筒體，其內(nèi)部的物料會以最快的速度被磨碎，而且磨碎效果非常理想。目前市場上缺少這種專門的變速球磨機。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種研磨破碎效率高、 球磨時間短、節(jié)能的亞臨速變速球磨機。本實用新型的實用新型目的可以通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)一種亞臨速變速球磨機，包括有基座、球磨機筒體、電機和液力耦合器，電機受控制電路控制，電機的主軸依次連接有離合器-液力耦合器-減速箱，減速箱的輸出軸與球磨機筒體成機械傳動連接。在基座上設(shè)有驅(qū)使球磨機筒體減速轉(zhuǎn)動的減速機構(gòu)。減速機構(gòu)為剎車器。減速箱的輸出軸與球磨機筒體由傳動帶連接傳動。 減速箱的輸出軸與球磨機筒體由齒輪連接傳動。減速箱的輸出軸與球磨機筒體由軸直聯(lián)傳動。在電機、減速箱或者球磨機筒體的傳動軸上設(shè)有扭矩傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下的優(yōu)點突破了傳統(tǒng)球磨機臨界轉(zhuǎn)速的限制，能很好、很準(zhǔn)確地使球磨機作轉(zhuǎn)速為0. 5nk Ink之間的變速運動，消除了傳統(tǒng)球磨機恒速轉(zhuǎn)動時物料和球石由于慣性運動相對速差小研磨距離短的缺點，增加了原料與球石的接觸頻率，提高了球磨機破碎研磨的效率；縮短了球磨時間，節(jié)約了電能，比不能變速的球磨機節(jié)能30% 50%，球磨機啟動和變速平穩(wěn)不會給電網(wǎng)帶來沖擊等優(yōu)點。

圖Ia為球磨機筒體轉(zhuǎn)速處于0. 5nk時內(nèi)部物料的狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖；圖Ib為球磨機筒體轉(zhuǎn)速處于0. 75nk時內(nèi)部物料的狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖；圖Ic為球磨機筒體轉(zhuǎn)速處于Ink時內(nèi)部物料的狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖；圖Id為球磨機筒體轉(zhuǎn)速大于1. 3nk時內(nèi)部物料的狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型球磨機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型球磨機運轉(zhuǎn)過程中的球石運動狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖詳細闡述本實用新型下面以直流變速球磨機為例作進一步說明，包括有基座1、球磨機筒體2、電機和液力耦合器3，電機為受控制電路控制的直流電機4，控制電路已經(jīng)預(yù)先輸入數(shù)據(jù)控制直流電機4的轉(zhuǎn)動，直流電機4的主軸依次連接有氣動式離合器5-液力耦合器3-減速箱6，液力耦合器3是為了降低直流電機4啟動和變速時產(chǎn)生的沖擊，減速箱6的輸出軸與球磨機筒體2由傳動帶7連接，使動力從減速箱6傳遞給球磨機筒體2，在基座1上球磨機筒體2 的一端設(shè)有驅(qū)使球磨機筒體2減速轉(zhuǎn)動的機械式剎車器8，另一端設(shè)有電子測速反饋儀9， 電子測速反饋儀9與控制電路連接，在液力耦合器3與氣動式離合器5之間的傳動軸上設(shè)有扭矩傳感器10，在對陶瓷物料進行研磨的過程中，隨著物料逐漸被磨碎，驅(qū)動球磨機筒體 2繼續(xù)轉(zhuǎn)動的扭力會越來越小，只要測算出物料被最終粉碎時的扭矩，就可以利用扭矩傳感器10監(jiān)控球磨機筒體2的即時扭矩，當(dāng)球磨機筒體2的扭矩下降到上述測算扭矩，就可以斷定研磨完成，可以進入出漿程序，球磨機筒體2進行一段時間的低速研磨，最后出漿。
以下結(jié)合附圖2和附圖3以陶瓷行業(yè)常用的40噸中型濕法球磨機為例對實用新型專利作進一步說明。首先將球石a、要破碎研磨的混合物料和水按一定的比例加入到球磨機筒體2內(nèi)，直流電機4先帶動筒體2低速轉(zhuǎn)動數(shù)圈即球磨機的啟動(注若球磨機采用交流電機驅(qū)動，如果直接啟動，瞬間電流會達到自身額定電流的7-8倍，加變頻調(diào)速后電流也在自身額定電流的2倍左右，給電機本身和電網(wǎng)帶來嚴重的沖擊，而直流電機4可直接通過改變電壓來調(diào)速而且其輸出力矩大可直接啟動球磨機，直流電機的動態(tài)扭矩遠遠大于交流電機的動態(tài)扭矩，而扭矩只與電流有關(guān)，與負載無關(guān))。球磨機啟動后，直流電機4對筒體2加速使其達到臨界轉(zhuǎn)速nk。因為球磨機筒體 2和球石a之間沒有硬性連接，筒體2和球石a，球石與球石之間主要靠摩擦力來傳遞能量， 所以球石a要達到筒體2的轉(zhuǎn)速需要一個過程，此過程中因為相對速度差大，球石間的相對摩擦運動也大，對球石之間的物料研磨效果更好。經(jīng)過一段時間后，球石a獲得了較大的動能接近臨界轉(zhuǎn)速nk時(如圖3中的A筒體)，氣動式離合器5脫離，球磨機筒體2在物料偏心荷載和機械式剎車器8的作用下減速。此時球石a和大顆粒硬質(zhì)物料不再獲得球磨機筒體2的加速，但由于自身動能，沿原軌跡運行一段距離后以較大的速度大面積瀑落(如圖3 中的B筒體)球石a劇烈的撞擊物料使硬質(zhì)大顆粒物料得到了很好的破碎。同時根據(jù)F = mv2/r可以知道此時的球石具有較大的離心力，處于球磨機筒體2底部和處于上升階段的球石a與物料之間的壓力增大，筒體2減速，球石a和物料的相對運動量增大，增加了對物料的研磨。此時電子測速反饋儀9把筒體2轉(zhuǎn)速反饋給控制電路，當(dāng)筒體2轉(zhuǎn)速降到為0. 75 倍臨界轉(zhuǎn)速時，氣動式離合器5自動連接，直流電機4帶動筒體2以0. 75倍臨界轉(zhuǎn)速的速度進行恒速轉(zhuǎn)動，在氣動式離合器5結(jié)合時液力耦合器3對直流電機4起到緩沖作用，實現(xiàn)零負荷接入消除了連接時對直流電機4的瞬間沖擊力。經(jīng)過較短的周期當(dāng)球石的運動軌跡接近如圖3中的C筒體所示狀態(tài)時，直流電機4再次加速作如圖3所示的周期循環(huán)運動。最后在出漿前一段時間，筒體2再以0. 5nk的速度旋轉(zhuǎn)使?jié){料中的瘠性料和塑性料得到充分的研磨和混合，如圖3的D筒體這樣有利于陶瓷坯體的成型與脫水干燥。(注此時硬質(zhì)料已完全破碎，降低轉(zhuǎn)速減少不必要的能耗。)在上述實施例中，電機可以改為交流電機，而氣動式離合器可改為電控離合器，同樣可以達到相同的效果。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。故凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型之形狀、構(gòu)造及原理所作的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種亞臨速變速球磨機，包括有基座、球磨機筒體、電機和液力耦合器，其特征在于電機受控制電路控制，電機的主軸依次連接有離合器-液力耦合器-減速箱，減速箱的輸出軸與球磨機筒體成機械傳動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨速變速球磨機，其特征在于在基座上設(shè)有驅(qū)使球磨機筒體減速轉(zhuǎn)動的減速機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種亞臨速變速球磨機，其特征在于減速機構(gòu)為剎車器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨速變速球磨機，其特征在于減速箱的輸出軸與球磨機筒體由傳動帶連接傳動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨速變速球磨機，其特征在于減速箱的輸出軸與球磨機筒體由齒輪連接傳動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨速變速球磨機，其特征在于減速箱的輸出軸與球磨機筒體由軸直聯(lián)傳動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞臨速變速球磨機，其特征在于在電機、減速箱或者球磨機筒體的傳動軸上設(shè)有扭矩傳感器。
專利摘要本實用新型公開一種亞臨速變速球磨機，包括有基座、球磨機筒體、電機和液力耦合器，電機受控制電路控制，電機的主軸依次連接有離合器-液力耦合器-減速箱，減速箱的輸出軸與球磨機筒體成機械傳動連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下的優(yōu)點突破了傳統(tǒng)球磨機臨界轉(zhuǎn)速的限制，能很好、很準(zhǔn)確地使球磨機作轉(zhuǎn)速為0.5nk～1nk之間的變速運動，消除了傳統(tǒng)球磨機恒速轉(zhuǎn)動時物料和球石由于慣性運動相對速差小研磨距離短的缺點，增加了原料與球石的接觸頻率，提高了球磨機破碎研磨的效率；縮短了球磨時間，節(jié)約了電能，比不能變速的球磨機節(jié)能30％～50％，球磨機啟動和變速平穩(wěn)不會給電網(wǎng)帶來沖擊等優(yōu)點。
文檔編號B02C17/24GK202316044SQ20112043179
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者毛新, 程松林, 管火金 申請人:廣東摩德娜科技股份有限公司