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中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述
系 別： 工程技術(shù)系
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
姓 名： 劉萌萌
學(xué) 號： 05208326
2012年3月1日
1 引言
如今的球磨機(jī)大致可分為立式和臥式兩種。立式攪拌球磨機(jī)，由于采用新式設(shè)計(jì)，與滾筒式球磨機(jī)相比，具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它是通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)立式減速度，通過聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子研磨裝置旋轉(zhuǎn)，使介質(zhì)球、磨料、水混合液懸浮研磨。設(shè)備運(yùn)行過程中，桶體固定不動(dòng)，僅僅攪拌器發(fā)揮強(qiáng)有力的作用，故可在不停機(jī)的情況下進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)和添加磨料。球磨機(jī)底部的過濾系統(tǒng)能夠檢驗(yàn)?zāi)チＪ欠穹弦?guī)格，以便于大顆粒的再次研磨，以達(dá)到研磨和分散的需要。
2 球磨機(jī)的攪拌設(shè)備
攪拌可以使用兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相分散，從而達(dá)到均勻混合；也可以加速傳熱和傳質(zhì)過程。攪拌操作的例子頗為常見，例如在化驗(yàn)室里制備某種鹽類的水溶液時(shí)，為了加速溶解，常常用玻璃棒將燒杯中的液體進(jìn)行攪拌。又如為了制備某種懸浮液，就要用玻璃棒不斷的攪動(dòng)容器中的液體，使固體顆粒不致沉下，而保持它在液體中的懸浮狀態(tài)。在工業(yè)生產(chǎn)中，攪拌操作是從化學(xué)工業(yè)開始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等，作為工業(yè)過程的一部分而被廣泛應(yīng)用。
在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)的攪拌操作均系機(jī)械攪拌，攪拌設(shè)備主要由攪拌裝置、軸封、和攪拌罐三大部分組成。其中，攪拌設(shè)備分為：傳動(dòng)裝置、攪拌器、攪拌軸；攪拌罐又分為：罐體和附件兩種。
攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍很廣，尤其是化學(xué)工業(yè)中，很多的化學(xué)生產(chǎn)都或多或少的應(yīng)用著攪拌操作?；瘜W(xué)工藝過程的種種化學(xué)變化，是以參加反應(yīng)物質(zhì)的充分混合為前提的，對于加熱，冷卻和液體萃取以及氣體吸收等物理變化過程，也往往要采用攪拌操作才能得到好的效果。攪拌設(shè)備在許多場合是作為反應(yīng)釜來應(yīng)用的[12]。攪拌設(shè)備的應(yīng)用范圍之所以這樣廣泛，還因攪拌設(shè)備操作條件（如濃度、溫度、停留時(shí)間等）的可控范圍較廣，又能適應(yīng)多樣化的生產(chǎn)。使物料均勻混合。使氣體在液相中很好的分散。使固體粒子在液相中均勻的懸浮。使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化。強(qiáng)化相間的傳質(zhì)。強(qiáng)化傳熱。對于均勻相反應(yīng)，混合的快慢，均勻程度和傳熱情況的好壞，都會(huì)影響效果。至于非均勻相系統(tǒng)，則還影響到相界面的大小和相間的傳質(zhì)速度，情況就更復(fù)雜，所以攪拌情況的改變，常很敏感的影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。如果攪拌情況不好，就會(huì)造成傳熱系數(shù)下降或局部過熱，使物料分散不均勻，影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，也容易導(dǎo)致物料粘壁，使反應(yīng)不能很好的進(jìn)行下去。
攪拌設(shè)備使用歷史悠久，應(yīng)用范圍廣，但對攪拌操作的科學(xué)研究還很不夠。攪拌操作看起來似乎簡單，但實(shí)際上，它所涉及的因素卻極為復(fù)雜。對于攪拌器形式的選擇，從工藝的觀點(diǎn)以及力學(xué)觀點(diǎn)來說，迄今都是研究得不夠的。
過去有很多文獻(xiàn)論述了攪拌設(shè)備的動(dòng)力消耗，并給出了不少情況下的計(jì)算公式，但是由于介質(zhì)操作條件的不同，物理化學(xué)性能的差異，容器形狀及內(nèi)部設(shè)施的不同以及各種攪拌器性質(zhì)上的區(qū)別，正確確定攪拌功率并適當(dāng)?shù)倪x擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)是十分困難的。在沒有模擬試驗(yàn)的情況下,設(shè)計(jì)新的攪拌設(shè)備時(shí)，常采用現(xiàn)有的設(shè)備數(shù)據(jù)的方法，寧大勿小，結(jié)果造成了不少浪費(fèi)。國內(nèi)有些單位對一些生產(chǎn)中的攪拌設(shè)備進(jìn)行了功率測試，從測試的結(jié)果可以看到，由于功率消耗難以計(jì)算準(zhǔn)確，電動(dòng)機(jī)選用過大，造成了負(fù)荷率很低的的不合理的現(xiàn)象。
對于攪拌設(shè)備的研究，除功率問題外，有關(guān)攪拌的流體力學(xué)研究具有重要意義。這方面已做了許多工作，但尚需擴(kuò)大和深入。在液體中進(jìn)行攪拌時(shí)，攪拌器的功能不僅引起液體的整個(gè)運(yùn)動(dòng)，而且要在液體中產(chǎn)生湍動(dòng)，湍動(dòng)的程度與攪拌器使液體旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的旋渦現(xiàn)象有密切關(guān)系。這些旋渦因經(jīng)常的互相撞擊和破裂，使液體受到劇烈的攪拌。由此可見在攪拌操作中，對于流體力學(xué)理論的研究是極其重要的。
關(guān)于攪拌器，除非遇有特殊的任務(wù)，需要特殊設(shè)計(jì)之外，現(xiàn)有的各種攪拌器，尤其是常用的框式、平槳式、推進(jìn)式和渦輪式等已足夠應(yīng)用。而且這些攪拌器已有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，所以對已有攪拌器性能的深刻了解，應(yīng)予以更多地注意，以便使他們在使用中能夠充分的發(fā)揮作用。渦輪式攪拌器現(xiàn)正被廣泛使用，因?yàn)檫@種攪拌器在工業(yè)上適應(yīng)性是很大的，它幾乎能有效的完成所有的攪拌任務(wù)，并能處理那些特別是化學(xué)工業(yè)中經(jīng)常遇到的各種粘度的物料。
攪拌設(shè)備可以從各種不同的角度進(jìn)行分類，如按工藝用途分、按攪拌器結(jié)構(gòu)型式分或按攪拌裝置的安裝型式分等等。從按攪拌裝置的安裝型式分，可以分為（1）立式容器中心攪拌（2）偏心式攪拌（3）傾斜式攪拌（4）底攪拌（5）臥式容器攪拌（6）旁入式攪拌六種，其中旁入式攪拌又可以分為角度固定的旁入式攪拌和角度可變的旁入式攪拌兩種。
設(shè)計(jì)中選用立式容器中心攪拌。這種攪拌裝置安裝在立式設(shè)備筒體的中心線上，驅(qū)動(dòng)方式采用皮帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，用普通電機(jī)直接連接或與減速機(jī)直接連接。
3 主要技術(shù)介紹
在選擇電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，攪拌器上常用的減速裝置是裝在設(shè)備上的齒輪減速機(jī)、渦輪減速機(jī)、三角皮帶以及擺線針齒行星減速機(jī)等。其中最常的是固定和可移動(dòng)的齒輪減速攪拌器，這是由于他們加工費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)簡單、裝配檢修方便。有時(shí)由于設(shè)備條件的限制或其他情況必須采用臥式減速機(jī)時(shí)，也可利用一對傘齒輪來改變方向，但須注意由于只有一個(gè)軸承所以必須設(shè)置底軸承。這種結(jié)構(gòu)因?yàn)閭泯X輪不是浸在油箱內(nèi)，故不能應(yīng)用在有防火，防爆要求的場合。
減速機(jī)價(jià)格較貴，制造困難，因此，如果速比不大，可采用三角皮帶減速，但不要在有爆炸危險(xiǎn)場合使用。我們所設(shè)計(jì)的設(shè)備是為實(shí)驗(yàn)所用，因此選用三角皮帶減速。
當(dāng)攪拌器由靜止啟動(dòng)時(shí)，槳葉要克服自身的慣性，還要克服槳葉所推動(dòng)的液體的慣性以及液體的摩擦力。這時(shí)槳葉與液體的相對速度很大，槳葉受液體阻力的作用面積最大，因而所需的功率值必然較大，這就是所謂的攪拌器的啟動(dòng)功率。
攪拌過程進(jìn)行時(shí)需要?jiǎng)恿Γ\統(tǒng)地稱這動(dòng)力時(shí)就可叫做攪拌功率。但仔細(xì)進(jìn)行分析時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)所謂攪拌功率實(shí)際上包含了兩個(gè)不同的而又有兩系的概念，這就是攪拌器功率和攪拌作業(yè)功率。
具有一定結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)備中裝有一定物性的液體，其中用一定形式的攪拌器以一定轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌時(shí)，將對液體做功并使之發(fā)生流動(dòng)，這時(shí)為使攪拌器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的功率就是攪拌器功率。顯然攪拌器功率是攪拌器的幾何參數(shù)、攪拌槽的幾何參數(shù)、物料的物性參數(shù)和攪拌器的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)等的函數(shù)。這里所指的攪拌器功率不包括機(jī)械傳動(dòng)和軸封部分所消耗的動(dòng)力。
被攪拌的介質(zhì)在流動(dòng)狀態(tài)下都要進(jìn)行一定的物理過程或化學(xué)反應(yīng)過程，即都有一定的目的，其中有的混合，有的分，有的傳熱，有的溶解等等。不同的攪拌過程不同的物性、物料量在完成其過程時(shí)所需要的動(dòng)力不同，這是由工藝過程的特性所決定的。這個(gè)動(dòng)力的大小是被攪拌的介質(zhì)的物理、化學(xué)性能以及各種攪拌過程所要求的最終結(jié)果的函數(shù)。我們把攪拌器使攪拌槽中的液體以最佳方式完成攪拌過程所需要的功率叫做攪拌作業(yè)功率。
在處理攪拌過程的功率的問題時(shí)，最好是能夠知道為了達(dá)到攪拌過程所要求的結(jié)果而必須用于被攪拌介質(zhì)的功率即攪拌作業(yè)功率，同時(shí)運(yùn)用攪拌器的功率的概念，來提供一套能向被攪拌介質(zhì)中輸入足夠功率的攪拌裝置。最理想的狀況當(dāng)然是腳板其功率正好就等于攪拌作業(yè)功率，這就可使攪拌過程以最佳方式完成。攪拌器功率小于攪拌作業(yè)功率時(shí)，可能使過程無法完成，也可能拖長操作時(shí)間而得不到最佳方式。而攪拌器的功率過分大于攪拌作業(yè)功率時(shí)，只能浪費(fèi)動(dòng)力而于過程無益。遺憾的是目前無論攪拌器的功率也好，攪拌作業(yè)功率也好，都還沒有很準(zhǔn)確的求法，當(dāng)然也很難評價(jià)最佳方式是否達(dá)到的問題。生產(chǎn)實(shí)踐中攪拌器功率不足的問題易于察覺，而攪拌器功率過大造成浪費(fèi)的問題則容易被忽視。
帶傳動(dòng)是由固連于主動(dòng)輪上的帶輪，固連于從動(dòng)輪上的帶輪和緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶組成的。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的摩擦，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞一定動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用。
在帶傳動(dòng)中，常用的有平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)等。平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)最簡單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的情況下應(yīng)用較多。常用的平帶有帆布芯平帶、編織平帶、錦綸片復(fù)合平帶等數(shù)種，其中以帆布芯平帶應(yīng)用最廣。
在一般機(jī)械傳動(dòng)中，應(yīng)用最廣的是V帶傳動(dòng)。V帶截面成等腰梯形，帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。傳動(dòng)時(shí)，V帶只和輪槽的兩個(gè)面接觸，即以兩側(cè)面為工作面。根據(jù)槽面摩擦原理，在同樣的張緊力下，V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。這是V帶傳動(dòng)性能上的最主要的優(yōu)點(diǎn)。再加上V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)較緊湊，以及V帶多以標(biāo)準(zhǔn)化并大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因而V帶傳動(dòng)的應(yīng)用逼平帶傳動(dòng)廣泛的多。
多楔帶兼有平帶和V帶的優(yōu)點(diǎn)：柔性好，摩擦力大，能傳遞的功率較大，并解決了多根V帶長短不一而使帶受力不均的問題。多楔帶主要用于傳遞功率較大而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合。
綜合上面各種帶的優(yōu)缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中選擇的帶傳動(dòng)為V帶傳動(dòng)。
4 發(fā)展趨勢
球磨機(jī)作為傳統(tǒng)的粉磨設(shè)備，已經(jīng)有了100多年的歷史。它作為將固體物料細(xì)化制粉的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、水泥、陶瓷、建筑、電力、醫(yī)藥以及國防工業(yè)等部門。尤其是冶金工業(yè)中的選礦部門，磨礦作業(yè)更是具有十分重要的地位。由于球磨機(jī)處理能力和粉磨后的粒度對后續(xù)作業(yè)的效率和整體生產(chǎn)流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響顯著，所以，有關(guān)球磨機(jī)的研究在國內(nèi)外一直受到廣泛關(guān)注和高度重視。近幾年來，由于能源費(fèi)用增長，礦石品位的下降，降低建設(shè)投資和生產(chǎn)費(fèi)用是世界各國礦山工業(yè)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題，采用高效大型設(shè)備是現(xiàn)代選礦廠建設(shè)的主要傾向，球磨機(jī)的大型化已成為技術(shù)發(fā)展的方向。強(qiáng)度再高的礦石進(jìn)到大型磨機(jī)里，經(jīng)過研磨、粉碎都將成為粉末狀。只有這樣，低品位的礦石以及礦石再利用才能夠?qū)崿F(xiàn)。20世紀(jì)八十年代國際上曾有預(yù)測，認(rèn)為球磨機(jī)合理的最大規(guī)格是直徑5米，原因是磨球工作時(shí)存在低效率的蠕動(dòng)區(qū)，但實(shí)際上球磨機(jī)向大型化發(fā)展的步伐一直都未停止。
隨著球磨機(jī)的大型化，軸承作為球磨機(jī)的關(guān)鍵部件，其工作的穩(wěn)定性將直接影響球磨機(jī)生產(chǎn)能否正常運(yùn)行。從傳統(tǒng)的小型球磨機(jī)發(fā)展到目前筒體直徑能達(dá)到7米以上的大型球磨機(jī)，其主軸承的使用主要有普通滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、動(dòng)壓軸承、靜-動(dòng)壓軸承、靜壓軸承。目前靜壓軸承以其可靠性高、使用壽命長、能耗小、承載能力大等特點(diǎn)，在大型球磨機(jī)中應(yīng)用比較廣泛。球磨機(jī)無論是靜止還是轉(zhuǎn)動(dòng)，都是靠外界的高壓油作用下在軸瓦和中空軸之間形成一層較厚的油膜實(shí)現(xiàn)全液體潤滑。靜壓軸承的潤滑狀態(tài)和油膜壓力與中空軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系很小，球磨機(jī)起動(dòng)與工作時(shí)，軸瓦與中空軸間始終處于純液體摩擦潤滑狀態(tài)，不易擦傷軸瓦。而且靜壓軸承的承載能力主要與油壓有關(guān)，提高油壓可以提高油膜的承載能力。由于液體靜壓軸承在純液體潤滑狀態(tài)下工作，其摩擦副表面不直接接觸，因而磨損極小，壽命長，理論上可以稱為無限壽命。
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