球磨机的主要零部件

球磨机的主要零部件
前面介绍了几种类型磨机的整体结构组成。

下面将分别介绍磨机基本结构的主要零部件。

（一）回转部分
回转部分主要包括：筒体、磨头（端盖和中空轴）、衬板、隔仓板、挡球圈等零部件。

（1）筒体
筒体是磨机的主体，是磨机主要工作部件之一，物料是在简体内被研磨体冲击和研磨而磨成细粉的。

1.筒体材料
筒体工作时，除受研磨体的静载荷作用外，还受到研磨体的冲击作用。

筒体是薄壁圆筒，承受交变重载荷，并长期低速连续运转。

筒体属于不更换的零件，要保证工作中安全可靠，并能长期连续使用，所以要求制造筒体的金属材料的强度要高，塑性要好，且应具有一定的抗冲击性能。

筒体是由钢板卷制焊接而成的，要求可焊性要好。

因此，一般用于制造筒体的材料是普通结构钢板Q235，它的强度、塑性、可焊性都能满足这些要求。

还可选用锅炉钢板20g和20号优质结构钢。

由于我国低合金高强度钢的迅速发展，近年来新设计的大型磨机的筒体多采用16Mn钢板制造，其弹性强度极限x比Q235约高50%，耐蚀能力也比Q235 高50%，冲击韧性（尤其在低温时）比Q235 高。

而且16Mn 还具有良好的切削加工性、可焊性、耐磨性和耐疲劳性。

所以，16Mn 是当前制造简体的较优先采用的材料。

2. 筒体制造加工
筒体是薄壁圆筒，筒体上开有入孔（磨门）和螺栓孔。

在制造中关键是保证它的圆度和焊接质量。

在排列筒体钢板时，应充分利用钢板尺寸，力求降低边、角料的消耗，但要把预留整边余量和卷板咬入及退出所需尺寸计算在内。

根据卷板设备的能力，应尽可能选用大尺寸钢板，力求使筒体上的纵环焊缝最少，这样既省工又省料。

同时对长径比较大的管磨机筒体，在其中部有焊缝时，可按等强度原理，把中部钢板适当选厚些，因焊缝附近有较大的应力集中的影响，同时也便于螺栓的固定。

3. 磨门与人孔
筒体上每一仓应开设一个人孔，其作用是检修和更换磨体内的各种易损件（镶换衬板、隔仓板）；装卸研磨体以及为绘制磨机筛析曲线时到磨机里取样；停磨检查磨机的操作情况等。

筒体上的人孔应开在各仓的中部位置，这样对调整隔合板位置有较大的裕度，同时也便于装卸研磨体。

为了使零件和人能自由进出筒体，便于检修并能保证筒体强度，故要求人孔尺寸要适宜。

如太大则筒体横断面积削弱过多，使筒体应力增加。

一般人孔尺寸，长轴为500-800mm，短轴为300-400mm，人孔的形状为具有大圆角的矩形或椭圆形，并与筒体纵轴线平行，这样筒体的横断面积削弱得少些。

人孔处的补强措施：一种是用带法兰的铸钢框式结构铆贴在人孔上，铆钉孔距人孔较远，应力集中影响较小。

磨门盖多采用外盖式。

另一种是在人孔处补强一层钢板，然后一同开设人孔，适用于内提式人孔盖。

这种人孔盖本身就是一种带吊孔的特殊衬板，其人孔周围的几块衬板往往是非标准结构，使衬板种类增加2-3 种，这不仅不利于制造和备件储备的经济性，而且由于其工作表面不同于其他标准衬板，而影响研磨体运动的一致性。

人孔只宜用冷加工方法开设。

如用热熔切割，必须根据钢板厚度预留必要的机械加工余量，加工余量应随钢板厚度的增加而增加，一般预留10-25 mm 的加工余量，机械加工的最后工序是精铣或细砂轮磨削。

否则，使用过程中沿人孔产生裂缝难以补救。

磨门（又称人孔盖）是封闭人孔的，要求装卸方便、固定牢靠。

磨门分“外盖式”和“内提式”两种类型。

外盖式磨门如图7-21(a) 所示。

外盖式磨门突出的优点是磨门衬板和筒体衬板完全一样。

外盖式，人孔沿周围的筒体衬板悬出人孔11-12mm ，即使磨门盖板与衬板悬出部分不接触，对衬板强度也无影响。

一般只需拆下磨门就可以检修和装卸研磨体，必要时可将人孔周围衬板拆去。

人孔便是最大尺寸。

图7-21（a）所示结构的磨门是用螺栓直接固定的，这种结构装卸磨门时需把螺栓全部拧开，费时不方便。

图7-21 磨门的结构形式
（a）外盖式；（b）内提式
另一种固定磨门方法是在人孔框外周设置T形槽，用T形头螺栓固定磨门，这样只拧转几扣螺母就可把螺栓拧紧或松开卸下。

内提式磨门如图7-21（b）所示。

内提式磨门有两种结构：一种是将磨门和磨门衬板铸成一体，这种结构只适用于韧性高的耐磨材料（ZGMn13 等）。

另一种结构是把磨门和磨门衬板分开制造，如图7-21（b）所示。

磨门衬板用螺栓固定在型钢或铸钢制造的磨门上，然后用弓形架再把磨门固定在简体上。

内提式多用于椭圆形人孔上。

4. 筒体轴向热变形
磨机运转与长期停机时，筒体的长度是不一样的。

由于简体工作和停机时温度的变化而引起热胀冷缩现象。

磨机功率的87% 转化为热能，使筒体温度升高；水泥磨有时进磨熟料温度较高，其热量也传给了简体；烘干兼粉磨的球磨机，用于烘干物料的热气流的热量也有相当大的一部分传给筒体。

因此在设计、安装与维护时都必须考虑筒体的热胀冷缩现象。

一般磨机的卸料端靠近传动装置，为了保证齿轮的正常啮合，因而在卸料端是不允许有任何轴向窜动的，故都是进料端设有适应轴向热变形的结构。

磨机结构上考虑筒体轴向热变形有两种方法：一种是用中空轴颈的轴肩与轴承间的预留间隙来考虑，如图7-22 所示a、b为预留间隙。

此种结构目前应用广泛。

图7-22 球磨机筒体轴向热变形的预留间隙
式中
△L———筒体轴向伸缩量，m；
α———钢的线膨胀系数，α=1.2×10 -5 m/0C；
t1———磨机运转时可能达到的最高温度，对于水泥磨可取t1=1200C；
t2———磨机可能达到的最低环境温度，一般取t2=-200C；
L ———磨机两端主轴承间的跨距，m。

在图7-22 中，筒体轴向热变形的预留间隙 a 不应小于伸缩量△L，在安装时应保证这个间隙。

为了考虑安装误差等不利因素，应取b=0.005-0.008m。

例如：图7-20 所示φ3×11 水泥磨机，其跨距L=12.683m，总的预留间隙为△
L+b=1.2×10-5×[120-(-20)]×12.683+0.005=0.0263m
考虑筒体热变形的另一种方法是在主轴承座与底座之间，水平安装数根滚柱（钢辊），如图7-23所示，轴承底座1固定在进料端基础上，在轴承座4与底座1之间装有四根滚柱，用连接板12将四根滚柱连在一起。

当筒体热胀冷缩时，筒体带动进料端主轴承座4可沿滚柱2移动。

用螺栓将密封压板紧固，防止漏油或进料。

此种结构目前较少使用。

图7-23 磨机进料端活动式轴承
1—轴承底座；2—滚柱；3—密封板；4—轴承座；5—球形瓦；6—轴承盖；
7—压板；8—刮油杆；9—油圈；10—检查门；11—定位螺栓；12—连接板
（2）磨头
磨头由端盖和中空轴两部分组成，它是磨机的主要零件之一，承受整个磨机的动载荷，使用中要求长期安全可靠，所以在设计中应该考虑是不更换的零件。

磨头的结构形式有两种：一种是端盖与中空轴铸成一整体式，如图7-24（a）所示，这种形式结构简单，安装较方便，适用于中小型磨机。

对于较大直径的磨机，易产生铸造缺陷，这是因为磨头端盖占有较大的平展面积且又较薄，即使采用较多的浇冒口浇铸，其冷却收缩也是不均匀的，从而使中空轴与端盖的过渡曲面产生较大的应力和组织疏松，这种缺陷有时在切削加工到一定程度才会发现，造成不应有的返工浪费，有时这种缺陷处于隐蔽状态，不能及时发现，由于该部位在磨机运转时，承受着交变应力，并且有较大的应力集中，在运转一段时间后便产生断裂，这时造成的损失就更大。

另一种磨头是将端盖和中空轴分成两部分再组合在一起，如图7-24（b）所示，把端盖和中空部分别铸造，粉工后用螺栓组装到一起，这种给路，避免了上述的铸造缺陷，这样虽可解决一些问题，但在原材料消耗和加工工作量上都比较大，并增加了安装工作量。

图7-24（c）所示端盖采用钢板焊接结构，其优点是机件制造工艺程序简单，切削加工程序和切削加工面较少，原材料消耗少，端盖质量可得到保证，不存在铸件的铸造缺陷。

端盖与简体焊接在一起，连接牢靠省工，避免了要求较高的螺栓或铆钉连接。

此种中空轴是铸件与端盖止口圆定位，然后再用螺栓连接成磨头整体。

焊接端盖，其钢板厚度一般为筒体钢板厚度的1.5-2.5倍，且焊接端盖的焊缝不宜与筒体焊缝重合，也要避免与筒体上衬板螺栓孔重合。

从“等强度”观点出发，端盖也应设置中部增强板，其厚度在满足强度和结构需要的原则下，尽量使端盖与筒体钢板一致，这样可减少钢板厚度规格种类。

另外，端盖内应设置加强筋，这样可使端盖钢板厚度减小。

端盖与中心轴对心配合止口，一般设在端盖增强板上，即用中心轴法兰外圆对心定位，此种方式多用于大型磨机。

图7-24 磨头结构形式
（a）整体结构；（b）两部分组成；（c）钢板焊接
筒体两端的法兰止口圆与磨头要同心，端盖与筒体结合面要精加工，两端法兰止口要彼此平行，并与筒体纵向中心线垂直。

磨头和法兰螺栓孔要精确重合，并有不少于15% 的绞孔螺栓起定位作用。

螺栓要用一种牌号的钢制造，螺栓要均匀拧紧，若达不到上述要求，则在磨机运转中可能发生螺栓断裂，引起停车事故。

一般大中型磨机的中空轴多采用ZG270-500，而小型磨机因受力较小，考虑到成本低和取材容易，一般用铸铁或球墨铸铁。