φ2.4×11m球磨机总体及筒体设计
定性和油膜的形成。
取进料中空轴b0进=345mm，出料中空轴b0出?320mm，初定中空轴内径d2=925mm
d1= d0+3～4cm,d1— 中空轴的轴肩直径,取d1= 1130 mm 。
r =(0.05～0.10)d0,r — 轴根圆角半径,取 r = 100mm 。 当?=90°时，Lt?Lz?r+1.0～1.5cm
Lt— 由主轴承中心至法兰端面的距离，取 Lt = 408 mm 。
df??1.5?1.7?d0，则df?1650?1870mm df — 法兰外径,取df=1700mm。
hf— 法兰厚度，一般不应小于端盖法兰部位的厚度，hf＝70mm 。 db— 螺栓孔直径，由螺栓直径决定，应使db≤0.7hf,db=36mm
dt?df?(2.4～4)db，则dt=1556～1613.6mm; 取dt = 1600mm ,df—螺栓分布圆直径 4.2.3磨头的计算
参考文献由[10]磨头的结构形式和尺寸如图4-3所示
支座反力RA?7.42?105N,筒体转速n=20r/min,传动需用功率Ns?442kW, 支承中心至法兰端面的距离Lt?408mm.
8筒体材料为Q235，当钢板厚度为16～40mm时，其?b?4.5?10N?m，?s?2.25?108N?m，E?2?1011N/m，?=0.28。端盖材料应与筒体相同。
端盖外径D=2400mm,补强板外径dk=1930mm,端盖法兰直径d=1700mm, 端盖钢板厚度h=40mm,补强板厚度hk=35mm.
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图4-3磨头的结构形式及相关尺寸
A.中空轴计算
中空轴材料是ZG270,其??1= 270 Mpa. a.中空轴所受的弯矩Mw Mw=RAlt（N·m） 式中:RA— 进料端主轴承处的支点反力,N；
lt— 主轴承中心线到轴颈由小到大过渡区的长度,m 。代入公式（4-14） Mw?3.83?105N·m b.中空轴的当量弯矩M M?M2???M2wk? 式中:?—— 折合系数,一般取0.5～0.6.
M?9559Nkn 式中: N—球磨机所需要的功率,KW;
n—筒体转速,r/min。
代入公式（4-16） Mk?2.11?105N?m 代入公式（4-15） M?3.94?105N?m c. 中空轴所受弯曲应力?
?=KMW
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4-14）4-15）4-16）4-17）
（ （ （
（ φ2.4×11m球磨机总体及筒体设计
代入公式（4-17）
2.25?3.94?105=24.6MPa ?=
0.036式中：K—应力集中系数，可查表（4-1）。
表4-1 应力集中系数 r/ d1 K 0.3 1.5 0.2 2.0 0.1 2.25 0.05 3.0 注：表中r为交接面处的过渡圆半径（m）。
r/ d1 = 95/1130≈ 0.1 取K=2.25
e.验算中空轴的弯曲强度 ??〔?〕
〔?〕=??1 /n （4-18）
式中: 〔?〕— 中空轴的许用弯曲应力，Pa;
??1 — 中空轴材料的疲劳极限， Pa; n — 安全系数，一般取5-8。取n=8。 代入公式（4-18） ????32.75MPa??,故材料足够. 4.3 衬板的选型设计 4.3.1 衬板的作用
衬板的作用是保护筒体使其免受研磨体和衬板的作用是保护筒体使其免受研磨体和物料的直接冲击和研磨，同时也可调整研磨体的运动状态。一仓装有提升能力强的衬板，以增强冲击能量，细磨仓装有波纹或平衬板，以增强研磨作用。 4.3.2 衬板的材料
球磨机衬板大多数用金属材料制造，也有少量用非金属材料制造。由于各仓内研磨体运动状态不同，为适应这种工作状态的要求，制造各仓衬板材料就不同。
在粉碎仓，研磨体以冲击作用为主，要求衬板应具有抗冲击和耐磨特性。普遍采用高锰钢（ZGMn13）作衬板材料。它具有一定的抗冲击韧性，并且在受到一定的冲击时，它的表面产生冷作硬化，表面变得坚硬耐磨，一般硬度在HB300～350，韧性相当高，冲击值可达700Nm/cm2。但在使用中，容易过早反凸弯曲变形，拉断固定螺栓，造成衬板脱落，使之寿命降低，一般平均寿命在5000～6000h。 高烙铸铁，耐磨性好，在耐磨材料中居首。硬度高，所以是一种脆性材料。但经过适当的处理，可以制作粗磨仓衬板。磨机上结构复杂及薄壁大件不宜采用高烙铸铁，如隔仓篦板，磨头衬板等。现在高烙铸铁已发展了四种牌号，为了提高韧性随之而来的出现了高烙铸钢等材料。
目前耐磨材料还可选用低烙铸铁、12硅锰烙钼钢、低碳硅锰合金钢、低合金高强度钢等耐磨材料。
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4.3.3 衬板的种类
衬板的种类按工作表面形状分类比较直观，有以下类型：
A. 平衬板 工作表面平整或铸有花纹的衬板均称平衬板。它对研磨体的摩擦力小，研磨体在它上面产生的滑动现象较大，对物料的研磨作用强，通常多与波纹衬板配合用于用于细磨仓。
B. 压条衬板 由平衬板和压条衬班组成。压条上有螺栓孔，螺栓穿过螺孔将压条和衬板（衬板上无孔）固定在筒体内壁上。压条高出衬板，可增大对研磨体的提升作用，使研磨体具有较大的冲击研磨力。适用于一仓，特别是入磨物料粒度大的一仓。
C. 阶梯衬板 它的工作表面呈一倾角，安装后出现很多阶梯，可以加大对研磨体的推力。对同一层钢球的提升高度均匀一致，衬板表面磨损均匀，即磨损后表面形状改变不明显。适用于管磨机的一仓。
D. 小波纹衬板 小波纹衬板具有较小的波峰和节距，提升系数小，开有锥形孔，适用于细磨仓。
E. 端盖衬板 衬板表面是光滑的，用螺栓固定在磨机端盖上，以保护端盖免受研磨体和物料的磨损。
F. 锥面分级衬板 衬板断面形状和在磨仓内的铺设所示。锥面分级衬板形状的主要特点是沿轴向具有斜度。在磨内安装方向是大端向着磨尾，也就是靠近料端直径大，出料端直径小。因分级衬板沿轴向具有斜度，能自动的使磨内钢球在粉磨过程中按物料粉磨规律发挥其作用。因而可减少磨机仓数，增加有效容积，减少通风阻力，提高产量，降低电耗。
G. 角螺旋衬板 一般是由平衬板、圆角衬班和金属衬架组合而成。在磨内安装后，使磨机的有效断面呈圆角正方形。相邻两圈衬板的方圆角互相错开一个角度，四个圆角分别构成断续内螺旋。使研磨体在磨内的循环次数增加，脱离角和降落区域得以改变，加强了研磨体和物料之间的冲击效能，提高了粉磨效率。
H. 沟槽衬板 普通式衬板从宏观上看是一个大弧面，其半径与该磨机内空间的半径等值，从微观上看是一个平面。它与磨球及物料的接触为点接触。沟槽式衬板的工作表面，是由许多等弧面组成，头仓（粗磨仓）为直弧面。这些弧面半径不依磨机直径的大小而变化，而是与磨球的直径有关，约R25～55mm不等。磨球与衬板为弧线甚至弧面接触。接触的弧线长度可为整个磨球圆周长的1/4～1/3，弧度可达120°。与点接触相比，其接触面积即研磨面积增加了几十倍。因此，整个磨机内的研磨空间就扩大了数倍乃至数十倍。另外，钢球在衬板上的排列为六方结构堆积，该结构配位数大，致密度高,球与球间的有效碰撞机会多。上述这一切为提高了粉磨效率,并节省电能奠定了基础。
本设计中，一仓选用阶梯衬板，二仓选用小波纹衬板。 4.3.4 衬板的安装
A. 螺栓固定法
在固定衬板时，螺栓应加双螺母或防松垫圈，以防磨机在运转过程中因研磨
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体冲击使螺栓松动。在筒体和垫圈之间配有带锥形面的垫圈，锥形面内填塞麻丝，以防物料从螺栓孔流出。这种固定方法抗冲击、耐振动。大型磨机和中小型磨机的一、二仓的衬板一般都用螺栓固定。
B. 镶砌法
镶砌时衬板和筒体之间家一层1∶2的的水泥砂浆或石棉水泥，在衬板的环向缝隙中用铁板楔紧，再灌以1∶2的水泥砂浆。将衬板互相交错地镶砌在筒体内。一般用于细磨仓的衬板固定。
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