球磨机磨球工况及受力分析

球磨机是冶金、矿山、电力和建材等工业范畴广泛用于破碎物料和制粉的关键设备。磨球是球磨机中耗费最大的易损件。其质量和使用性能不只直接影响球磨机作业的资料费用,  且影响球磨机的作业功率和制粉质量。因此,  磨球的研讨和制作得到了广泛的重视。经多年的经历对球磨机钢球做出以下受力剖析。

1磨球的工况及受力剖析

1.1工况剖析

磨球在滚筒式球磨机内的运动、受力状况可用示意图 1 进行描绘。磨球作业于球磨机中, 球磨机旋转时, 磨球和物料在冲突力、离心力和村板凸峰的 “带着”效果下被提升到必定高度后, 与衬板脱离触摸, 以先升高、后下降的抛物线轨道落下。一方面磨球随滚筒作圆周运动;  另一方面磨球与磨球、磨球与磨粒之间发生磕碰和辗磨, 即作随机的相对运动。当磨球到达必定高度时被抛落碰击并辗碎物料为一个作业循环。在这个杂乱的运动过程中, 磨球承受着冲击(抛落时的较大冲击和磕碰时的较小冲击)、法向压力、切向力及磨粒的磨削效果而被磨损直至失效。球磨机作业时物料得以被损坏的原因是: 研磨体 (磨球、衬板)对物料的冲击、碾压、研磨效果, 物料自身相互的冲击、冲突效果。

1.2受力剖析 磨球受力剖析如图 2 所示。对磨球作业时的受力剖析, 往往不可全面、准确。在经简化的典型办法下,  磨球作业时受 4 个力的效果:  重力 G=mg, 圆周运动发生的离心力 Q,磨球与衬板以及磨球与磨球之间相对滑动的冲突力 F,  筒体旋转时内衬对磨球的法向反力 N。磨球在正常状况下的运动可分为两个阶段:  随筒体的圆周运动和脱离筒体的抛落运动。球磨机在旋转时, 磨球先借助于冲突力 F 做上升运动,  当磨球上升到必定点时,如磨球的重力重量 mg·cosα ( α为磨球的脱离点与垂直方向所夹锐角) 大于磨球作圆周运动时的离心力, 如磨球将脱离筒体, 以抛物线轨道呈瀑泻状况落下,  借助于磨球的冲击力将物料破碎。此外, 磨球在上升过程中, 物料、磨球与衬板之间还将发生翻滚和滑动, 这样, 在磨球、物料、衬板之间发生辊轧、碾压的效果, 从而将物料磨细。依据磨球在筒体内的运动和作业状况,  可把筒体内的磨球群分为两个区, 抛落区和研磨破碎区。

抛落区:  磨球脱离滚动的筒体,  呈抛物线下落, 此过程中球与球、衬板、物料基本上不触摸。

研磨破碎区: 跟着筒体滚动, 球与球、球与物 料、衬板以不同速度滚动, 因为有相对运动 , 导致 相互冲突, 引起物料的碾碎研磨。球与球、物料和衬板发生冲击, 导致物料的冲击破碎。

2磨球的首要失效办法

磨球失效的首要办法是磨损、破碎和失圆。破碎和失圆降低了研磨功率,  一同又加快了磨球的磨损。一般状况下, 磨损是失效的首要原因。在物料、衬板给予的效果力、磨球之间的相互揉捏下,磨球磨损的首要机制[2]有四种办法。

2.1切削和凿削磨损

磨球外表效果力可分解为法向效果力和切向效果力, 与磨球相对运动的尖利物料( 磨粒) , 在法向力效果下嵌入外表, 切向力则推进磨粒沿外表运动。低硬度磨粒使磨球外表发生浅划痕, 高硬度磨粒则形成切削沟。划痕和切削沟中的金属发生塑性变形而堆积在两边和前端。高应变率使已发生塑性变形的金属内部位错塞积、构成胞状结构, 性质变硬变脆。再经过重复辗压、发生应变疲倦裂纹, 扩展至外表, 导致磨屑掉落。当磨粒效果于磨球外表的法向力很大时, 发生凿削效果, 构成凿削坑, 金属被直接凿掉或发生塑性变形, 毕竟因应变疲倦而构成磨屑。

2.2疲倦磨损

在重复改动的冲击应力、触摸压应力和切应力的效果下, 磨球受到重复碰击, 相互之间揉捏与滑动,在交变的压力和剪切力效果下,引起交变的赫兹触摸应力,  在资料的亚表层发生最大交变切应力、触摸区边沿发生峰值拉应力, 导致在亚表层的脆性相、搀杂物或孔洞处发生疲倦裂纹, 裂纹扩展与交织, 毕竟使磨球表皮掉落及磨损。若裂纹发生于较深部位, 并沿脆性相和缺点向内部扩展, 使构成较大的纵深裂纹。裂纹会兼并延及外表, 就会使磨球