浅析球磨机的种类与工作原理
摘要： 本文主要介绍了球磨机的种类、工作原理及其未来的发展前景。
Abstract： This paper mainly introduces the kinds， operating principles and the development prospect in the future of the ball mill.
关键词： 球磨机;球磨作业;摩擦;工作原理;种类
Key words： ball mills;ball mill operation;friction;operating principle;kind
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）02-0042-02
1 球磨机的种类
球磨机作为一种常见的粉磨设备，被广泛应用至电力、化工、矿山、水泥等加工部门。目前，市场上流行的球磨机种类繁多、功能多样、价格不一，因此企业在进行选购时面对眼花缭乱的球磨机，常常无从选择。一般地，企业在进行球磨机选用时，必须综合物料性质、磨料要求、生产环境、能耗情况等因素，科学比较和筛选，最终选出最适合其使用要求的球磨机。
1.1 按筒体的形状分类（按长度与直径之比） ①短筒球磨机：筒体长度L小于筒体直径D的2倍，即L？芨2D的球磨机为短筒球磨机，其通常为单仓结构，主要用于粗磨作业或一级磨作业，其作业效率较高，可以实现2-3台球磨机同时串联使用，其使用范围较广。②中长筒球磨机：筒体长度L=3D时为中长球磨机。③长筒球磨机：筒体长度L？芏4D时为长球磨机。其一般分为2-4个仓。
1.2 按磨机装入的研磨介质形状分类 ①钢球磨机内装入的研磨介质主要为钢段或钢球，此类磨机的研磨力度较大，且结构轻便，转速平稳。②棒磨机主要用于钢棒介质的研磨，钢棒的直径多在50-100mm之间，研磨时间较长。棒磨机的仓数一般为两到四个不等，且各倉装入的研磨介质存在一定差异。为保证其研磨的最终效果，工作人员会将圆柱形的钢棒放在第一个仓内，而将钢球或钢段放在其他几个仓内。③砾石磨机内的研磨介质主要包括卵石、砾石、砂石、瓷球等。砾石磨机多采用瓷料或花岗岩作为衬板，被广泛应用于彩色水泥、白色水泥、陶瓷等生产领域。
1.3 按卸料方式进行分类 ①尾卸式磨机：尾卸式磨机分别以其首尾作为其磨料的入口和出口。磨机在工作时，工作人员从入口端将磨料喂入，再由另一端将其卸出。②中卸式磨机：中卸式磨机的入口在两端，出口在磨机中部。工作人员通常从两端喂入磨料，再由筒体中部卸出。
1.4 按排矿方式进行分类 ①溢流型：通过中空轴排矿。②格子型：通过格子板排矿。③周边型：通过筒体周边排矿。
1.5 按传动方式分类 ①中心传动球磨机：此类磨机的传动动力端在机身中心，电动机通过减速机实现了球磨机的运转。在运转时，球磨机中心的空心轴在动力系统的驱动下带动磨体回转。②边缘传动球磨机：电动机通过减速机带动筒体边缘的齿轮从而驱动筒体运动。
1.6 按作业特点分类 ①湿式磨机：给料的同时加入水，排料成一定浓度的料浆而排出，在闭路系统中与水力分级设备组成闭路作业。②干式磨机：排料有的用风流抽出，磨机与风力分级装置组成闭路，如水泥磨采用自流排料。
2 球磨机的工作原理
2.1 球磨机的组成结构 球磨机的内部结构较为复杂，组成部分较多。近年来，随着节能减排理念的深入人心，球磨机也逐渐向节能化方向发展。球磨机的主要组成结构包括磨机筒体、端盖、轴承、以及传动部件等。其中，球磨机的传动部件有三角带、电机、减速机、皮带轮几部分。
为保证筒体的研磨效率，工作人员常会在筒体内装入直径在25-150mm的钢棒或钢球以增加研磨速率，装入量通常占筒体容积的25%-50%。另外，筒体内还镶有内衬板。
端盖位于筒体的两端，通过螺丝与筒体底部的法兰连接起来，中部有小孔，保证了废气的顺利排出。
轴承支撑着中空轴径，有效减小了筒体间的摩擦，延长了筒体的人使用寿命。
大齿轮圈：在筒体上固定。
2.2 磨料过程介绍 磨料作业是在球磨机筒体内进行的，电动机通过连轴器、减速器和小齿轮带动筒体和齿轮圈的转动。物料通过磨机的入口端进入进料装置，随中空螺旋的运动匀速进入磨机的第一仓。该仓内附有波纹衬板，能够有效地减轻物料间的摩擦，同时衬板内还装有不同规格尺寸的磨球，由工作人员根据实际工作需要进行选择。当筒体转动时，钢球会在磨机旋转作用力和反向作用力的影响下做匀速直线运动，一直向下滑动。此外，在上述两种作用力的影响下，钢球会与筒体产生一定的摩擦力，钢球随筒体轴心作公转运动，使它帖附近筒体衬板上被筒体带走，当上升至一定高度时后，介质由于自重而呈抛物线落下或泄落而下从而将筒体内的物料磨碎。物料在完成粗磨后，便由第一仓转入第二仓，该仓的摩擦力较第一仓更小，能够将物料磨得更碎、更精细。第二仓内镶有平衬板，当研磨结束后，由卸料箅板排出粉状物料。
2.3 球磨机的分型 溢流型球磨机：此类磨机在筒体的旋转作用下将磨碎后的物料洒向机体右侧，最后使成品从空轴颈溢流而出。其磨料加工过程较为紧凑，实现了分级作业，有效减少了磨矿循环负荷量。
格子型球磨机：这种球磨机的排料口端设有专门的格子板，由若干扇形孔板组合而成，其上下端的宽度略有差异。其中，上端的宽度较大，一般为7mm-20mm。在实际加工过程中，工作人员通过格子板之间的空隙将加工料放入，然后借助物料的上举作用力将物料、提升至空中，再经过锥形块而向右至中空轴颈排出机外。
风力排料球磨机：物料从入料口喂入球磨机后，先随着磨机做回转运动进入第一仓，经过一系列冲击与摩擦后向右移至物料磨损的其他仓内，进行进一步深加工。管路系统中主要包括除尘器、风机进口、选粉机等。当风力系统处于工作状态时，球磨机的机体内部气压也随之降至，最后达到低负压状态。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。
2.4 磨介的運动状态 当钢球的填充率达到40%-50%时，球磨机的回转速度也会发生相应的变化，同时研磨介质会出现以下三种基本运动状态，实现了多碎少磨、减小了入磨力度，大幅度地提高了生产效率，降低了电耗。第一种运动状态的转速较高，在机身离心力的作用下，钢球会连同筒身一起做旋转运动，即匀速圆周运动，此时研磨介质无法有效发挥其研磨和冲击作用，研磨效果较差。第二种运转状态的转速过低，物料和磨介间的摩擦力较小，研磨作用不明显，研磨效果同样有限。第三种研磨状态下，磨机的转速较为平稳，磨介在随筒体上升至一定高度后，就会以匀速下落状态落回筒内，研磨作用较充分，有效降低了产品的粒度，磨粒处理能力较高。
3 球磨机的发展前景
我国现阶段大多数球磨机还处于人工手动控制的状态，造成磨机内物料变化大、粉磨效率低、单位电耗大、钢球和衬板损耗大等现象。而且，由于粉磨状态变化大，导致了物料细度的均匀度也难以保证。行星式球磨机是针对粉碎、研磨、分散粉体设计的，被广泛应用于实验室研究当中。其工作原理为利用磨机磨罐中的高速运转作用力将物料磨碎，在翻转过程中物料经过一系列剪切、冲击、碾压、分散等最终完成粉磨作业。行星式球磨机一个转盘上有四个磨球罐，它们在工作时随着磨轴做自转运动，即行星式运动。在运动过程中，四个罐体通过相互摩擦碰撞将物料磨碎。该磨机可以根据物料磨粒大小的不同选择相应的摩擦方法，其最终磨粒直径可至0.1微米。能很好的实现各种工艺参数要求，是进行粉碎工艺、新材料、涂料研究的首选设备。
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作者简介：朱鹏（1984-），男，天津人，本科，讲师，研究方向为机械制造及其自动化。