φ4.0×13m水泥管磨机毕业设计.doc

中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 马元 学 号： 03101092 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 4.013m水泥管磨机的设计 专 题： 指导教师： 程延海 职 称： 副教授 二O一一四年 六 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 机电工程学院 专业年级 机械工程及自动化07级 学生姓名 马元 任务下达日期： 2014年3月23日毕业设计日期：2014年3月23日至2014年6月15日毕业设计题目：4.013m水泥管磨机的设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、原始资料：管磨机的设计规格4.013m其他主要技术参数：入磨物料粒度25mm，95%通过，填充率30%。磨机转速16.3r/min，产量80t/h，出磨成品面积3500cm2/g，研磨体装载量191t。2、设计技术要求：根据主要技术参数设计管磨机的结构；要求英文翻译忠实于原文；要求完成的设计能满足实际要求，图面及文字说明简洁、清晰、易读懂。图纸设计规范，符合制图标准。要求毕业论文叙述条理清楚，设计计算正确，论文格式规范。院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语(基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等)：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语(选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等)：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语(选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等)：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本课题主要设计用于粉磨水泥熟料的4.013m管磨机的总体设计。为了提高粉磨效率，满足生产工艺要求，根据主要技术参数，对磨机进行总体计算。再类比其它各类型管磨机的结构特点，确定该磨机为尾卸式中心单传动管磨机，选择滑履轴承支撑回转部分，从而便取消了中空轴和螺旋喂料装置，将进料装置设计为通冷风的自溜入磨的进料装置，并对其结构进行优化设计，使其更加满足生产工艺需求。磨机的回转部分设计为2仓，两仓之间用双层隔仓板分隔，对筒体进行设计并进行强度校核计算，确保其长期安全可靠。对磨内衬板进行了选型设计，同时合理地选择了磨内研磨体的级配，以保证整个粉磨系统的正常生产。还对出料装置进行了优化设计，使其通风效果更好，出料更加满足要求。关键词：管磨机；中心传动；进料装置；回转部分；出料装置ABSTRACTThe project is primarily designed for grinding cement clinker 4.013m tube mills overall design. In order to improve grinding efficiency, and to meet the requirements of the production process, we held the overall calculation of the mill according to the main technical parameters , and then analog other types of tube mills structural characteristics, to determine the tail of the mill as single driving removable center tube mill. We select the rotary part of the sliding shoe bearings, in order to abolish the hollow shaft and screw feeding device. Design the feed device as auto mill feeding device with cold wind moving through, and optimize the structure design to meet the needs of the production process. The turning part of the mill design for the two positions, separated between the two positions is a double diaphragm plate on the cylinder design and strength check calculation carried out to ensure its long-term safety and reliability. We carried out on the ground lined plate type design, and the rational choice of the mill grinding media grading as well, to ensure normal production of the grinding system. Also, a feeding device has been optimized to make it better ventilation, and to meet discharge requirements.Keywords： Tube mill ;Central transmission ; Feeding device ; Rotary part ; Discharge device目 录1 引言11.1概述11.2 磨机新技术动态11.2.1内选粉筛粉磨技术11.2.2生料烘干风扫磨技术21.3 粉磨工艺系统21.3.1粉磨21.3.2 粉磨系统流程31.4 球磨机的分类及工作原理41.4.1 球磨机分类41.4.2磨机的工作原理51.5 管磨机总体设计须考虑的问题72 磨机的主要工艺参数的确定102.1磨机的适宜转速102.1.1磨机的临界转速n0102.1.2 球磨机的理论适宜转速n102.1.3 转速比102.1.4 磨机的实际工作转速112.2 磨机的功率计算112.3 磨机的生产能力122.4磨机的中心高度的确定132.5磨机在运转时磨体的伸缩量计算132.6磨机的支撑装置132.6.1磨机的支撑装置可按下述方式分类133 进料装置和出料装置的选型设计153.1 简介153.2 进料装置的选型设计153.2.1物料自溜入磨的进料装置153.2.2强制性的进料装置163.2.3 通风的进料装置173.2.4 湿法磨机的进料装置173.3出料装置的选型设计174 管磨机回转部分的设计184.1筒体的设计184.1.1筒体的结构184.1.2磨门与人孔184.1.3筒体的基本要求和规定194.1.4筒体的计算204.2磨机衬板的设计254.2.1衬板的种类254.2.2衬板的作用以及一般衬板所选用的材料264.2.3衬板的安装264.3隔仓板的选型设计274.3.1隔仓板的作用274.3.2隔仓板的类型274.3.3隔仓蓖板及蓖孔的排列284.4传动接管的设计及强度校核305 研磨体的确定325.1研磨体的种类及作用325.2研磨体的运动分析335.3研磨体运动基本方程式345.4研磨体级配345.4.1研磨体填充率及其选择355.4.2研磨体级配的原则355.4.3本设计研磨体的计算设计36参考文献38翻译部分39英文原文39中文译文50致 谢571 引言1.1概述管磨机不仅在建材行业中大量应用，而且在冶金、选矿、化工等工业中也广泛采用，是水泥行业一直沿用至今的粉磨设备，它有如下优点：对各种性质的物料适应性强，如硬的、软的、脆的、韧性的等都能粉磨。由于可制成各种大小规格的管磨机，因而能适应各种生产能力的要求，粉碎比大，可达300以上，易于调整和控制物料细度，产品粒度均匀，混合作用好。可适应不同的情况进行操作，既可干法，也可湿法作业，还可以把干燥和粉磨合并在一起同时进行。结构简单、坚固、操作可靠、维护管理容易，易损件便于检查和更换，能长期连续运转。但是，球磨机的问世已有160多年的历史，管磨机的出现也有100多年之久。尽管人们进行了多方面的研究和改进，也取得了一定的效果，使其粉末效率和实用寿命等在原有基础上都有较大的提高。然而，终究取得突破性的进展，仍未拜托粉末效率低下的状况。筒式磨机的效率只有0.6%，大多数学者和专家认为最高也不过。而在耗能方面也是非常大的，在水泥厂中，每生产1t水泥，需要粉磨的各种物料就有34t之多，在总电耗中，粉磨生料，熟料和原料这三种物料磨机的电耗越占6570;它们的生产成本占水泥总成本的35左右。同时，磨机还需要消耗大量的钢材。因此，正确的选择粉磨工艺系统和磨机型式，合理的设计计算各个零部件，提高它们的使用寿命，对提高粉磨效率，提高运转率，降低电耗和金属消耗，减少维修费用等方面具有十分重大的意义。本课题来源于徐州中天仕名重型机械有限公司的实际生产需求，并相互综合比较各类管磨机的优点,经师生讨论而确定的。设计要求：1、规格：4.013m；2、入磨粒度：25mm；3、出磨成品面积：3500/g；产量：80t/h；填充率：30%；研磨体装载量：191t。技术要求：机械设计应保证其功能良好、使用可靠、维护方便；零件结构设计要选择合理的毛坯型式和材料，并尽可能的采用标准件和通用件，并具有良好的工艺性。由于我水平有限，学习和设计的时间仓促，设计中的不妥，错误之处在所难免，恳望批评指正。1.2 磨机新技术动态1.2.1内选粉筛粉磨技术目前，国内的部分高产、高细、筛分磨存在筛分装置中筛分板孔径大(2.53.5mm)、通料面积小(只有30%左右的通料面积)、筛板容易松动造成物料跑粗，蓖板蓖缝容易堵塞等弱点。致使用户在使用过程中产量提高不大，且质量波动很大，有时甚至要停下机来，处理筛板和清理蓖板蓖缝，给用户造成很大损失。经过对国内数十台高产、高细、筛分磨的分析和论证，创新开发的内选粉筛分磨技术，汇集了康必登磨高产、高细、筛分磨的技术，并针对上述缺点做了重大改进。该技术及设备是在磨机中采用新型筛分装置，以原有粉磨生产工艺为基础，考虑到生产系统中各个环节的工艺情况，如熟料粒度、温度、易磨性、混合材种类、水分等。通过内选分装置的作用，将磨机粉磨过程中的粗细粒度及时有效的分离。该技术有以下特性：筛分装置中的筛板孔径可根据用户实际情况在1.03.5mm范围内设计，筛板通料面积可达40%65%，使用过程中筛板不易松动，蓖板蓖缝不易堵塞。生产过程中可以在最短时间内将适合二仓研磨的颗粒从一仓分离出来，并使二仓内满足研磨要求的颗粒及时排出磨外。这样一仓的粉磨和二仓的研磨分工更加明确，并基本上杜绝了磨内过粉磨现象，提高了磨机的生产效率。对磨内的衬板结构，研磨体级配进行优化调整，使每台设备都能达到系统能力的最大化。由于通风能力加强，通料面积增大，粉磨高湿、高温料时，台时产量下降幅度大大低于普通高产、高细筛分磨。台时产量可以提高20%40%，比表面积可以控制在300450m2/kg范围内。一般三个月可收回投资，磨内改造12天可完成。本技术适合于闭路磨、开路磨、超细矿渣微粉改造。1.2.2生料烘干风扫磨技术改造的闭路生料磨在生料入磨水分高达3.5%时仍可达到较高产量，一台2.27m的生料磨机改造费用最低几千元即可，磨内改造时间一般不超过24小时，同等条件下台产可提高20%80%。1.3 粉磨工艺系统1.3.1粉磨(1)粉碎的意义及分类用机械方法或非机械方法克服固体物料内部的内聚力而将其分裂的过程称为粉碎。粉碎包括破碎和粉磨，大块物料破碎成小块物料称为破碎：小块物料磨成细粉称为粉磨。相应地完成这些作业的机械，称为破碎机械和粉磨机械，或统称为粉碎机械。粉碎作业的分类见表1-1。表1-1 粉碎作业的分类粉 碎破 碎破 碎 碎至100mm中 碎 碎至10030mm细 碎 碎至303mm粉 磨粗 磨 碎至30.1mm细 磨 碎至0.10.06mm超细磨 碎至205m物料经粉碎后，比表面积增加，可提高化学反应速度和物理作用效果；几种不同固体物料的混合，在细粉状态下易达到均匀的效果；物料经粉碎后，便于干燥、传热、贮存和运输；物料经粉碎后，还可用于材料科学，环境保护和选矿等部门。在建筑材料生产中，粉磨作业是很重要的过程。粉磨作业的情况直接关系着产品质量和产品成本。(2) 粉碎比及粒度表示粉碎比是指粉碎前后物料的平均粒径之比。它表示物料粒径在粉碎过程中的缩小程度，是评价粉碎过程的技术指标之一。对破碎而言，称为破碎比，它是确定破碎系统和设备选型的重要依据。由于各种粉碎设备的粉碎比各有一定的范围，若要求物料的粉碎比较大，一台粉碎机难以满足要求时，就要用几台粉碎机串联粉碎，这种粉碎过程称为多级粉碎。第一级的进料平均粒径与最后一级的出料平均粒径之比称为总破碎比。等于各级破碎比的乘积,由5= (1-1)粉碎过程中，各种粒径的物料组成了混合体，这种混合体称为颗粒群。颗粒群的平均粒径，通常用质量平均法测算。步骤如下：首先，取有代表性的试样，用套筛以筛分法把物料分成若干粒级，并用以下方法分别求出各粒级物料的平均粒径；设相邻两级筛子的孔径为 (大孔筛)和(小孔筛),则该两级筛之间颗粒群(既小于且大于的颗粒群)可用算术平均粒径表示为=( + )/2,得到、。其次，分别称出物料的质量，得到、。最后，求出颗粒群的平均粒径。由5 (1-2)筛分所得的粒度级数越多，算得的颗粒群平均粒径越准确。(3) 物料的易碎性和易磨性易碎性是表示物料被破碎难易程度的特性。它与其强度、硬度、密度、结构均匀性、含水率、粘性、裂痕、表面形状等有关。易碎性通常用易碎性系数表示，又称相对易碎性系数。某物料的易碎性系数是指用同一台粉碎机械在同一物料尺寸变化条件下，粉碎标准物料的单位产品电耗与粉碎该物料的单位产品电耗之比，由5 (1-3)水泥工业一般以中等易碎的回转窑熟料作为标准易碎性物料，并令其易碎性系数为1。易碎性系数大的物料易于粉碎。易磨性是表示物料本身被粉磨难易程度的特性。它与物料的种类和性能有关。矿渣比熟料难磨、熟料比石灰石难磨，是由它们的种类不同；种类相同时，脆性大的物料比脆性小的易磨，因此。水淬快冷矿渣比自然慢冷矿渣易磨，高饱和比熟料比低饱和比熟料易磨、地质年代短的石灰石比地质年代长的石灰石易磨。国家标准GB9964-88水泥原料易磨性试验方法规定了球磨机易磨性的试验方法。该法原理：物料经规定的球磨机研磨至平衡状态后，以磨机每转生成的成品量计算粉磨功指数，此指数定量地表明物料粉磨的难易程度。辊式磨易磨性一般用小型试验磨进行。易碎性和易磨性之间没有规律性的关系。1.3.2 粉磨系统流程按一定粉磨流程配量的主机及辅机组成的系统称作粉磨系统。粉磨系统可根据入磨物料的性能、产品种类、产品细度、产量、电耗、投资以及是否便于操作与维护等因素，通过比较选择适当的粉磨系统。水泥厂的粉磨作业有生料、水泥和煤粉三部分。(1) 开路流程及其特点在粉磨过程中，物料一次通过磨机后即为成品的流程为开路流程，如图3-1所示。其优点是：流程简单，设备少，投资省，操作简便。其缺点是：由于物料全部到达细度要求后才能出磨，已被磨好的物料会出现过粉磨现象，并形成缓冲大垫层，妨碍粗料进一步磨细，有时甚至出现细粉包球现象，从而降低了粉磨效率，增加了电耗。图1-1 粉磨系统流程(2) 圈路流程及其特点物料出磨后经过分级设备选出成品，合格的细粉为成品，而使粗粒返回磨内再粉磨的流程为圈路流程如图1-1。其优点是：可以及时将细粉排出、减少了过粉现象，使磨机产量提高，同时产品粒度均匀，并且可以用调节分级设备的方法改变的粒度。其缺点是：圈路流程复杂、设备多、投资大、厂房高、操作麻烦、维修工作量大。本课题选用的是开路流程。1.4 球磨机的分类及工作原理1.4.1 球磨机分类物料经过破碎机械破碎(粗、中、细破碎)的物料粒度在之间，为了达到生产工艺所需要的细度要求，破碎后的物料还必须经过粉磨机械磨细。粉磨是现代工业生产中的重要过程。在选矿、建材、水泥、煤炭、化工、电力、轻工和冶金等工业部门中，都需要磨碎作业，球磨机、振动磨机、气流磨机和其他磨机是这些工业部门的重要设备之一。而球磨机的应用最为广泛，这类粉磨机的主要部件都是一个缓慢旋转的筒体，筒体内装有磨碎介质，由于球磨机结构简单坚固、操作可靠、维护管理简单、能长期连续运转、对物料适应性强、破碎比大(可达300 以上)和生产能力大，所以能满足现代化大规模工业生产的需要。但球磨机的缺点也比较明显，其工作效率低、体型笨重、研磨体和衬板的消耗量大、操作时噪声大，因而在选用粉磨机械时，应综合物料的物性、物料磨碎的要求、操作条件、生产环境、机械能耗、工作效率及基建投资等多种因素，进行比较、筛选后才能决定。由于每一种粉磨机械都有其局限性及优缺点，在选用设备时必须按上述要求进行综合比较，选取最合理的粉磨机械。、按筒体的长度与直径之比分类(1)短磨机长径比在2以下时为短磨机，或称球磨机。一般为单仓，用于粗磨或一级磨，也可将23台球磨机串联使用。(2)中长磨机长径比在3左右时为中长磨机。(3)长磨机长径比在4 以上时为长磨机或称管磨机。中长磨和长磨，其内部一般分成24 个仓。在水泥厂中用得较多。、按磨内装入的研磨介质形状分类(1)球磨机磨内装入的研磨介质主要是钢球或钢段。这种磨机使用最普遍。(2)棒磨机磨内装入直径为的钢棒作研磨介质。棒磨机筒体长度与直径之比一般为棒球磨机这种磨机通常具有个仓。在第一仓内装入圆柱形钢棒作为研磨介质，以后各仓则装入钢球或钢段。(3)棒球磨机的长径比应在5左右为宜，棒仓长度与磨机有效直径之比应在之间，棒长比棒仓短左右，以利于钢棒平行排列，防止交叉和乱棒。(4)砾石磨磨内装入的研磨介质为砾石、卵石、瓷球等。用花岗岩、瓷料做衬板。用于白色或彩色水泥以及陶瓷生产。、按卸料方式分类(1)尾卸式磨机欲磨物料由磨机的一端喂入，由另一端卸出，称为尾卸式磨机。(2)中卸式磨机欲磨物料由磨机的两端喂入，由磨机筒体中部卸出，称为中卸式磨机。该类磨机相当于两台球磨机并联使用，这样设备紧凑，简化流程。按尾卸式磨机的排料方式有格子排料、溢流排料、周边排料和风力排料等多种类型、按传动方式分类()中心传动磨机电动机通过减速机带动磨机卸料端空心轴而驱动磨体回转。减速机的出轴与磨机的中心线同在一条直线上。()边缘传动磨机电动机通过减速机带动固定在卸料端筒体上的大齿轮而驱动磨机筒体回转。、其他分类根据工艺操作又可分为干法磨机、湿法磨机、间歇磨机和连续磨机。连续磨机与间隙磨机相比，前者产量高、单位重量产品的电耗低、机械化程度高和所需操作人员少。但基建投资费用大，操作维护较复杂。现在间歇式磨机极少使用，常用作化验室试验磨。1.4.2磨机的工作原理球磨机(如图所示)主要由圆柱形筒体、端盖、轴承和传动大齿圈、给料、出料装置等部件组成，筒体内装入直径为的钢球或钢棒，称为磨介，其装入量为整个筒体有较容积的。筒体两端有端盖，端盖利用螺钉与筒体端部法兰相连接，端盖的中部有孔，称为中空轴颈，中空轴颈支承在轴承上，筒体可以转动。筒体上还固定有大齿轮圈。在驱动系统中，电动机通过联轴器、减速器和小齿轮带动大齿轮圈和筒体，缓缓转动。当筒体转动时，磨介随筒壁上升至一定高度，然后呈抛物线落下或泻落而下，如图1-2中的右图所示。由于端盖上有中空轴颈，物料从左方的中空轴颈给入筒体，并逐渐向右方扩散移动，当物料自左向右的移动过程中，旋转筒体将钢球带至一定高度而落下将物料击碎，而一部分钢球在筒体成泻落状态对物料有研磨作用，整个移动过程也是物料的粉碎过程。图1-2的球磨机工作原理中，由于筒体的旋转和磨介的运动，物料逐渐向右方扩散，最后从右方的中空轴颈溢流排出，该类型的球磨机称为溢流型球磨机。另一种球磨机在右端(排料端)安设有格子板(见图1-3)，格子板由若干块扇形箅孔板组成，扇形板上的箅孔宽度为，一般以为宜，物料可以通过箅孔进入格子板与端盖之间的空间内，然后由举板，将物料向上提升，物料延着举板滑落经过锥形块面向右至中空轴颈，再由中空轴颈排出机外。图1-2球磨机的示意图1筒体；2端盖；3轴承；4大齿圈图1-3格子型球磨机1格子板；2举板第三种方式是采用风力排料，图1-5是风力排料球磨机。物料从给料口进入球磨机，随着磨机回转，磨机内磨介(钢球)对物料进行冲击与研磨，物料从磨机的左端(进口)逐惭向右端移动，在移动过程也即物料的破碎、粉磨过程。在球磨机的出口端与风管相连接，在管路系统中串接着选粉机、旋风分离器、除尘器及风机的进口。当风力系统开车时，球磨机机体内也处于低负压操作。当磨细的物料随着磨机的转动成松散状，并随着风力从出料口进入管道系统，由选粉器将粗颗粒分离后再送入球磨机进口，细粉由分离器分离回收，气体由风机排入大气。当钢球的充填率(全部钢球的容积占筒体内部容积的百分数)占，球磨机以不同转速回转时，筒体内的磨介可能出现三种基本运动状态。第一种情况如图，转速太高，离心力使钢球随着筒体一起旋转，整个钢球形成紧贴筒体内壁的一个圆环，称为“周转状态”，磨介对物料起不到冲击和研磨作用。第二种情况如图，转速太慢，物料和磨介沿磨机旋转才升高至度，在升高期间各层之间也有相对滑动，称滑落)，当磨介和物料与筒体的摩擦力等于动摩擦角时，摩介和物料就下滑，称为“泻落状态”。对物料有研磨作用，但对物料没有冲击作用，因而使粉磨效率差。第三种情况如图，磨机转速比较适中。磨介随筒体提升到一定高度后，离开圆形轨道而沿抛物钱轨迹是自由落体下落，称为“抛落状态”，沿抛物线轨迹下落的钢球，对筒体下部的钢球或筒体衬板产生冲击和研磨作用，使物料粉碎。通过综合分析，本设计采用中心单传动方式，如下图所示：图1-4 中心单传动方式1.5 管磨机总体设计须考虑的问题1.根据物料特性，入磨粒度、产品细度、矿石可磨性等确定磨机单位容积产率。在产品细度一定的条件下，减小入磨矿石粒度可提高磨机单位容积产率、降低单位产能电耗。新设计的磨机入磨粒度已从25mm0降到15mm0。同时要考虑物料的可磨性系数。2.根据单位容积产率选择合适的磨机参数，如磨机的直径D、长度L、长径比L/D ,仓位、衬板形式、配球、进出料口型式、转速等。3根据选定的磨机，确定运转率、选择合理的台数，运转率应大于70%为合理，运转三台磨时备用一台磨为好，不要设计成小磨群。如果磨机设备质量好，能达到计划检修的要求，也可不设备用磨。4.主电机的选择，磨机是一种重载、低速、恒转速的机械，重载功率为150-5000kw,低速为1525r/min(D=1.84.6m)。电机可采用同步电机，异步电机，减速比在3050，起动转矩要满足磨机起动静转矩+加速转矩。起动转矩约为1. 11. 5倍于正常的负载转矩。低于旧框框1.752.5的备用系数。起动时由于电机的容量大，要求以不显著影响电网电压为原则，否则由于起动电流过大势必造成电网电压下降，使其它联网设备“失压”造成停机事故。限制起动电流的途径是采用合适的启功方式，减轻磨机起动负荷、选择合适的电机类型。磨用电动机有三种:异步电机，同步电机，感应同步电机。1）、异步电机异步电机拖动的优缺点:a.装备简单、价格便宜。b.有足够的启动转矩，可直接起动磨机、起动转矩可通过接入转子绕组的串联电阻来控制。c.起动电流小，可控制在1. 5,用在容量小的电网中不致引起干扰电网中其它设备的正常运行。d.唯一的严重缺点是异步电机的功率因数较低且滞后。工厂中绝大多数设备都是采用异步电机，功率因数都是滞后的，这就使电网中存在着大量的无功功率损耗。异步电机的功率因数与额定转数有关，例如同样是1000kw的电机，1000r/min时，=0. 88； 250r/min时，=0.73所以从合理用电的观点出发，应优先选用高转速的电机。改善功率因数的方法有：采用大容量的高压静电电容器和应几近相机。近相机与主电机转子绕组相接，借改变电机的相位来改善功率因数，可使达到0.951.0。2)同步电机有二种，一种是普通低启动转矩同步电机，TD系列；一种是大型低速高转矩同步电机，TDQ系列。同步电机拖动的优缺点：a.最大的优点是超前的功率因数，（=0.9超前）可以给电网输送很大的无功能量、提高用电系统的经济性。b. TD系列的低转数电机和TDQ系列的电机均可直接拖动磨机，而TD系列的高转速电机则需通过减速机来拖动磨机。c.TDQ系列电机有足够大的起动转矩，足以满足满载起动磨机，但特大的起动电流仍不可避免。d.缺点：需采用专门的励磁机组，供其励磁绕组励磁，以及为此而需要的直流供电系统，且比相同容量，同转数的异步电机价格贵很多。TD系列的同步电机起动电流大，起动转矩很小，能引起电网电压的波动，为此必须配备适当的离合器，实现电机空载起动。3）、感应同步电机、由于异步电机正常运转中的功率因数低，同步电机起动时转矩小电流大。为解决上述问题综合其优点制造出了感应同步电机。感应同步电机的优缺点：a.起动时是异步电机，起动转矩大、电流小。b运转时是同步电机，功率因数超前(=0.9超前)，解决了工厂电网无功补偿问题。c.恒速运转。d.缺点:制造较为复杂、价格较贵。这种电机适用于要求起动转矩高，起动电流小，好的功率因数的连续作业的机械传动，作为大型磨机的传动电机是有发展前途的。综上所述，磨用电机的选择原则除需了解电机的基本特性外，尚需综合考虑下列间题：a.工厂中其它设一备的电机型式，暨全厂电源网路的功率因数情况。b.一次投资与运转费用必须统筹兼顾。c.电机额定电压的选定应照顾到工厂所在地区电网的变电电压情况、容量大小。d.电机选型必须和磨机的机械传动方案统一考虑，如磨机减速机的制造条件。总之选择电机是一项重要复杂的工作，防止孤立看问题。5. 辅助电机（慢转电机）的选择。慢转电机不要求调速，对起动和转差率都没有特殊要求。一股选交流鼠笼电机为宜，因为它不仅能满足要求且结构简单、造价低廉、控制设备简单、运转可靠，经济技术方面都是合理的。但要考虑周围环境，如温度、湿度、防腐蚀等要求。6.传动装置的布置，分边缘传动和中心传动两种。一般传动轴都比较长，这是因为在设计时要兼顾到磨机的排料及输送设备所占的空间及检修的要求。7.氧化铝生产的原料磨是采用湿磨、料浆温度较高、磨房内湿度大、卫生环境差，一般都将电机室和磨房用墙隔开，使电机室的环境育所改善。8.根据磨机台数、工艺要求、检修位置做出合理的配置。9.磨机中心高度既要照顾到清理、装球倒球方便、又要考虑土建的工程量。一般磨机中心高度H = 0.81.0D,最小也应保证磨皮距地面有0.8m的净高。10.磨机的转向，以出料端视向为准，标以顺时针和逆时针。喂料勺轮、阶梯衬板、进出料口螺旋等均需与转向相符，磨机不许倒转。辅助传动可正转和逆转，同房磨机转向必须一致，便于听清磨音。11.筒体部分的热伸长量。管磨机筒体较长，且停磨时与运转时有较大的温差，筒体要产生明显的伸长量。设计磨机轴承时必须给以热胀冷缩的伸长量。一般磨机卸料端靠近传动装置，为保证齿轮的正常啮合卸料端轴承不允许有任何轴向串动、伸缩的预留间隙设在进料端。该问题本是设备设计中应考虑的问题，但采用通用水泥磨机时，由于水泥生产原料磨比氧化铝生产原料磨的磨温低，这个问题应引起足够重视，且应认真核算。12.磨机内的通风。磨机内无论是干法磨和湿法磨都是致关重要的。实践证明磨内通风对生产影响很大，它能造成磨机下料口处为负压，减轻下料口处粉尘对环境的污染，延长清理栅极的周期，减轻检修工作量，使物料在磨内流动顺畅，提高磨机运转率和产能。对氧化铝厂采用石灰配料磨制生料浆的管磨机来说，由于石灰进磨并在磨内进行消化反应，放出大量的热量，产生大量蒸汽，磨内排风尤为重要。排风起到了排气降温、通栅板孔使磨内料浆流动顺畅，不倒料的作用。据资料介绍，干法磨内截面风速为814m/s，以不超过物料的悬浮速度为准，湿法磨开路为0.71.2m/s，闭路为0.30.7m/s。13.磨机的土建基础。这本是土建问题，但工艺设计者要有基本概念以防出现问题。基础设计除考虑静荷载外，还要考虑动荷载。动荷载系数为:磨体支点荷重40t时，取2. 5磨体支点荷重40t时，取2. 0最好将磨机的基础连成一体、防止由于基础的不均匀下沉而造成事故。磨体距基础边缘的最小距离不得小于50mm,螺栓中心距混凝上基础边缘不应小于5d (d为螺栓名义直径)。2 磨机的主要工艺参数的确定2.1磨机的适宜转速2.1.1磨机的临界转速n0当磨机筒体的转速达到摸某一数值时，研磨体产生的离心力等于它本身的重力，因而使研磨体升至脱离角=0，即研磨体将紧贴附在筒体上，随筒体一起回转而不会降落下来，这个转速就称为临界转速。当研磨体处于极限位置时，脱离角=0，将此值代入研磨体运动基本方程式，可得临界转速,由11 (2-1)式中：临界转速，r/min；筒体有效半径，m；磨机筒体有效直径, m。代入公式(2-1)： 以上公式是在几个假定的基础上推导出来的，事实上，研磨体与研磨体、研磨与筒体之间是存在相对滑动的，而且物料对研磨体也是有影响的。因此，实际的临界转速比计算的理论转速要高，且与磨机结构、衬板形状、研磨体填充率等因素有关。2.1.2 球磨机的理论适宜转速n使研磨体产生最大粉碎功时的筒体转速称作球磨机的理论适宜转速。当靠近筒壁的最外层研磨体的的脱离角=5444时,研磨体具有最大的降落高度,对物料产生粉碎功最大。将=5444代入式cos，可得理论适宜转速,由11 (2-2)代入公式(2-2) 2.1.3 转速比球磨机的理论适宜转速与临界转速之比，简称为转速比,由11 (2-3)上式说明理论适宜转速为临界转速的76%。一般磨机的实际转速为临界转速的7080%。2.1.4 磨机的实际工作转速 磨机理论适宜转速是根据最外层研磨体能够产生最大粉碎功观点推导出来的。这个观点没有考虑到研磨体随筒体内壁上升过程中，部分研磨体有下滑和滚动现象。根据水泥生产中磨机运转的经验及相关统计资料来确定磨机的实际工作转速。下面几个经验公式是对干法磨机的实际工作转速的确定方法,由11当m时： (2-4)当1.8m2.0m时： (2-5)当1.8m： (2-6)式中:磨机的实际工作转速，r/min；磨机的有效内径，m；磨机规格直径，m。代入公式(2-4) r/min2.2 磨机的功率计算影响磨机需用功率的因素很多，如磨机的直径、长度、转速、装载量、填充率、内部装置、粉磨方式以及传动形式等。计算功率的方法也很多，常用的计算磨机需用功率的计算式有以下三种,由5 (2-7) (2-8) (2-9)式中: 磨机需用功率，kW；磨机有效容积，m；磨机有效内径，m；磨机的适宜转速，r/min；研磨体装载量， t；磨机填充率(以小数表示)。选用公式(2-7)计算： kW磨机配套电动机功率计算=1.251.01984=2340kW式中: 与磨机结构、传动效率有关的系数，见表3-1；电动机储备系数，在1.01.1间选取。表2-1 与磨机结构、传动效率有关的系数磨机形式干法磨中卸磨边缘传动1.31.4中心传动1.251.352.3 磨机的生产能力1.磨机小时生产能力的计算影响磨机需用功率的因素很多，主要有以下几个方面：粉磨物料的种类、物理性质和产品细度；生产方法和流程；磨机及主要部件的性能；研磨体的填充率和级配；磨机的操作等。常用磨机生产能力经验计算式为,由5 (2-10)式中: 磨机生产能力，t/h；磨机所需功率，kg/kW；单位功率生产能力，kg/kW；流程系数，开路取1.0；闭路1.151.5。代入公式(2-10)：= 80 t/h将一起考虑，干法开路长磨粉磨系统，值为4560。2. 磨机的年生产能力,由5 =8760 (2-11)式中: 磨机的年生产能力，；磨机台时生产能力，；磨机的年利用率，生料开路磨80%，生料闭路磨78%，水泥开路磨85%,水泥闭路磨82%。所有系统的年利用率不得低于70%。代入公式(2-11)：=8760=876080%80=560640 t/y2.4磨机的中心高度的确定磨机的中心高度就是从磨机水平中心线至粉磨车间基准地面的距离，它的确定，既应考虑到磨机传动装置的特殊要求，又要考虑倒出和清理研磨体的方便。在满足上述原则下，磨机的中心高度应尽量降低。这样一方面可以减少基础混凝土量，降低造价；另一方面又可增加基础的稳定性和避免下沉的危险，同时对检修管理和其它设备的布置都有利。磨机的中心高度一般可取磨机直径的0.81.0倍，即H=(0.81.0)D，并且应保持磨机筒体的下外母线至基准地面的距离不小于0.8m。对个别小厂的小型磨机i，其中心高度还可以适当降低。对于边缘传动的磨机，应以大小齿轮罩下边缘露出基准地面h=250400mm为宜。一是方便于检修管理；二是有利于安装；三十对齿轮罩防尘条件较好。天津水泥厂的原2.24.4m磨机，其大小齿轮罩的下边缘都是在基准地面以下。在清扫地面时，大量的灰尘侵入到齿轮罩中，使齿轮寿命大大降低，小齿轮有时只能使用一个星期。当由于工艺布置要求，磨机的中心高度必须设置较高时，如湿法二级圈流粉磨系统，因耙式分级机得进出料要求而抬高磨机时，必须在磨旁设置能拆卸的操作走台。本磨机H取1.0D，即4m。2.5磨机在运转时磨体的伸缩量计算=21.9mm2.6磨机的支撑装置球磨机的支撑装置要承受整个磨机的回转部分、研磨体和物料在运动过程中或静止状态时的载荷，因此，对于球磨机支撑装置的选型和计算设计是相当关键的。支撑装置在工作过程中，一是所承受的载荷重，具有一定的振动；二是中空轴的转速低，一般中空轴的线速度在左右；三是磨机的工作环境恶劣，灰尘大。因此，在设计磨机支撑装置时，不但要考虑到磨机能够连续运转，设法降低中空轴和球形瓦之间由于摩擦而产生的功率消耗，还要防止灰尘进入其中。2.6.1磨机的支撑装置可按下述方式分类(1) 主轴承支撑主轴承支撑包括滚动轴承支撑和滑动轴承支撑。滑动主轴承的特点是工作平稳、无噪声，由于润滑油膜具有吸振能力，故能承受较大的冲击载荷；而滚动主轴承相对滑动主轴承来说，它的摩擦系数比较小且稳定，它不随轴承回转的变化而改变。因此，滚动主轴承比滑动主轴承的摩擦损失小，并且易启动，而能节省功率消耗。它的缺点是承受冲击载荷的能力较差，这对于具有冲击载荷的磨机来说是不利的。(2) 滑履支撑滑履支撑装置主要是用在大型磨机上，尤其是烘干仓的磨机，其优越性就显得更突出；由于滑履装置取消了中空轴及主轴承，磨机可以短一些，所以磨机筒体的弯曲应力减少了，因此磨机筒体可以采用较薄的钢板制造。但是，由于对滚圈和履瓦的加工精度和粗糙度要求较严，因而其成本较高。(3) 托轮支撑托轮支撑过去多用于小型磨机，现在不推荐实用。综合考虑，本磨机采用滑履支撑方式。滑履支撑装置主要是用于大型磨机上，具有如下优点：1.由于取消了中空轴及主轴承，磨机可以短些，尤其是磨机的进料端很明显的缩短了很多。2.因为磨机两端支撑点的距离缩短，所以磨机筒体的弯曲应力减小了。因此，磨机筒体可以采用较薄得钢板制造。尤其是烘干粉碎的磨机，烘干仓的筒体可以选用更薄的钢板，减轻了磨机的重量。3.对于烘干兼粉碎的磨机，由于取消了磨机的中空轴，进料口的横断面不受中空轴的约束，因此，可以更合理的设计进料口，便于使用粉磨的物料和大量热风通过。4.采用滑履支撑时，磨机筒体可以分成三段而通过法兰进行组装，这样便于运输筒体，尤其是对于大型磨机，此优点就显得更为突出。5.由于滚圈的线速度比中空轴颈高的多，对于润滑油膜的形成比较有利。3 进料装置和出料装置的选型设计3.1 简介磨机的进料装置和出料装置，对中心卸料的磨机都是装在磨体的两端。对周边卸料的磨机，进料装置仍装在磨体进料端的端部。出料装置，对中卸磨则装在磨体的中部左右；对端部周边卸料的磨机，则装在磨体得出料端附近。对中卸磨，由于物料从磨体中部卸出，经输送和提升设备等送入分选设备中进行分选，粗颗粒物料仍需从磨机的尾端喂入其细磨仓中，进行再次粉磨，经粉磨后的物料仍从磨体中部卸出。这种装在磨机尾端的装置，不是出料装置，而是进料装置。不过，它喂入磨内的物料不是新物料，而是经过分选设备选出的较粗颗粒的物料，称为“回料”。把这种装在磨机尾端将回料重新喂入磨内的装置，称为“回料装置”。回料装置实际上是一种进料装置。进料装置和出料装置是磨机与工艺管道或其它设备相连接的装置，同时又是静止部件和磨机相关转动部件相衔接的装置。它们一方面应把物料顺畅地喂入和卸出磨机，另一方面又要保证不漏料不漏风，有的还需要将磨渣妥善的排除。可见，设计难度是很大的。甚至有的水泥厂曾因煤磨进料装置不合理，不仅不能保证正常生产，而且还发生了人身事故，烧伤多人。还有的水泥厂经常造成物料堵塞，影响生产。据不完全调查了解，保证不漏料、不漏浆、少漏风的进料装置是不多的。因此，对进出料装置进行选型和结构优化设计，是具有非常重要的实际意义的。3.2 进料装置的选型设计现代水泥磨机所采用的进料装置大致有四种类型：(a)物料自溜入磨的进料装置；(b)强制性的进料装置；(c)通风的进料装置；(d)湿法磨机的进料装置3.2.1物料自溜入磨的进料装置自溜入磨的进料装置，物料经进料管溜入磨机中空轴内的锥形衬套并沿着旋转的筒壁自行滑入磨内。这种型式的结构简单。流管的喂料量目前尚无准确的计算方法，但是经过对某些磨机的实测，其喂料量相当大，所以，如果物料有良好的流动性并且磨机中空轴不太长、直径又不太小时，应优先考虑这种结构型式。由于自溜入磨的型式结构简单，通风阻力小，所以近年来，特别是对于大型磨机，多采用这种型式。对