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中國地質(zhì)大學長城學院
本科畢業(yè)設計（論文）文獻綜述
系 別： 工程技術系
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
姓 名： 劉萌萌
學 號： 05208326
2012年3月1日
1 引言
如今的球磨機大致可分為立式和臥式兩種。立式攪拌球磨機，由于采用新式設計，與滾筒式球磨機相比，具有自己獨特的優(yōu)點。它是通過電機驅(qū)動立式減速度，通過聯(lián)軸節(jié)帶動內(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。設備運行過程中，桶體固定不動，僅僅攪拌器發(fā)揮強有力的作用，故可在不停機的情況下進行抽樣檢驗和添加磨料。球磨機底部的過濾系統(tǒng)能夠檢驗磨粒是否符合規(guī)格，以便于大顆粒的再次研磨，以達到研磨和分散的需要。
2 球磨機的攪拌設備
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，例如在化驗室里制備某種鹽類的水溶液時，為了加速溶解，常常用玻璃棒將燒杯中的液體進行攪拌。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用。
在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)的攪拌操作均系機械攪拌，攪拌設備主要由攪拌裝置、軸封、和攪拌罐三大部分組成。其中，攪拌設備分為：傳動裝置、攪拌器、攪拌軸；攪拌罐又分為：罐體和附件兩種。
攪拌設備在工業(yè)生產(chǎn)中的應用范圍很廣，尤其是化學工業(yè)中，很多的化學生產(chǎn)都或多或少的應用著攪拌操作?；瘜W工藝過程的種種化學變化，是以參加反應物質(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。攪拌設備在許多場合是作為反應釜來應用的[12]。攪拌設備的應用范圍之所以這樣廣泛，還因攪拌設備操作條件（如濃度、溫度、停留時間等）的可控范圍較廣，又能適應多樣化的生產(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。強化相間的傳質(zhì)。強化傳熱。對于均勻相反應，混合的快慢，均勻程度和傳熱情況的好壞，都會影響效果。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，也容易導致物料粘壁，使反應不能很好的進行下去。
攪拌設備使用歷史悠久，應用范圍廣，但對攪拌操作的科學研究還很不夠。攪拌操作看起來似乎簡單，但實際上，它所涉及的因素卻極為復雜。對于攪拌器形式的選擇，從工藝的觀點以及力學觀點來說，迄今都是研究得不夠的。
過去有很多文獻論述了攪拌設備的動力消耗，并給出了不少情況下的計算公式，但是由于介質(zhì)操作條件的不同，物理化學性能的差異，容器形狀及內(nèi)部設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?shù)倪x擇驅(qū)動電機是十分困難的。在沒有模擬試驗的情況下,設計新的攪拌設備時，常采用現(xiàn)有的設備數(shù)據(jù)的方法，寧大勿小，結(jié)果造成了不少浪費。國內(nèi)有些單位對一些生產(chǎn)中的攪拌設備進行了功率測試，從測試的結(jié)果可以看到，由于功率消耗難以計算準確，電動機選用過大，造成了負荷率很低的的不合理的現(xiàn)象。
對于攪拌設備的研究，除功率問題外，有關攪拌的流體力學研究具有重要意義。這方面已做了許多工作，但尚需擴大和深入。在液體中進行攪拌時，攪拌器的功能不僅引起液體的整個運動，而且要在液體中產(chǎn)生湍動，湍動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，對于流體力學理論的研究是極其重要的。
關于攪拌器，除非遇有特殊的任務，需要特殊設計之外，現(xiàn)有的各種攪拌器，尤其是常用的框式、平槳式、推進式和渦輪式等已足夠應用。而且這些攪拌器已有相應的標準，所以對已有攪拌器性能的深刻了解，應予以更多地注意，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，因為這種攪拌器在工業(yè)上適應性是很大的，它幾乎能有效的完成所有的攪拌任務，并能處理那些特別是化學工業(yè)中經(jīng)常遇到的各種粘度的物料。
攪拌設備可以從各種不同的角度進行分類，如按工藝用途分、按攪拌器結(jié)構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。
設計中選用立式容器中心攪拌。這種攪拌裝置安裝在立式設備筒體的中心線上，驅(qū)動方式采用皮帶傳動和齒輪傳動，用普通電機直接連接或與減速機直接連接。
3 主要技術介紹
在選擇電動機的時候，攪拌器上常用的減速裝置是裝在設備上的齒輪減速機、渦輪減速機、三角皮帶以及擺線針齒行星減速機等。其中最常的是固定和可移動的齒輪減速攪拌器，這是由于他們加工費用低、結(jié)構簡單、裝配檢修方便。有時由于設備條件的限制或其他情況必須采用臥式減速機時，也可利用一對傘齒輪來改變方向，但須注意由于只有一個軸承所以必須設置底軸承。這種結(jié)構因為傘齒輪不是浸在油箱內(nèi)，故不能應用在有防火，防爆要求的場合。
減速機價格較貴，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場合使用。我們所設計的設備是為實驗所用，因此選用三角皮帶減速。
當攪拌器由靜止啟動時，槳葉要克服自身的慣性，還要克服槳葉所推動的液體的慣性以及液體的摩擦力。這時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功率。
攪拌過程進行時需要動力，籠統(tǒng)地稱這動力時就可叫做攪拌功率。但仔細進行分析時，就會發(fā)現(xiàn)所謂攪拌功率實際上包含了兩個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)構形狀的設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)速進行攪拌時，將對液體做功并使之發(fā)生流動，這時為使攪拌器連續(xù)運轉(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)和攪拌器的運轉(zhuǎn)參數(shù)等的函數(shù)。這里所指的攪拌器功率不包括機械傳動和軸封部分所消耗的動力。
被攪拌的介質(zhì)在流動狀態(tài)下都要進行一定的物理過程或化學反應過程，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所需要的動力不同，這是由工藝過程的特性所決定的。這個動力的大小是被攪拌的介質(zhì)的物理、化學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，最好是能夠知道為了達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，同時運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，可能使過程無法完成，也可能拖長操作時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，只能浪費動力而于過程無益。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，都還沒有很準確的求法，當然也很難評價最佳方式是否達到的問題。生產(chǎn)實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的問題則容易被忽視。
帶傳動是由固連于主動輪上的帶輪，固連于從動輪上的帶輪和緊套在兩輪上的傳動帶組成的。當原動機驅(qū)動主動輪轉(zhuǎn)動時，由于帶和帶輪間的摩擦，便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞一定動力。帶傳動具有結(jié)構簡單、傳動平穩(wěn)、造價低廉以及緩沖吸振等特點，因此被廣泛應用。
在帶傳動中，常用的有平帶傳動、V帶傳動、多楔帶傳動和同步帶傳動等。平帶傳動結(jié)構最簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心距較大的情況下應用較多。常用的平帶有帆布芯平帶、編織平帶、錦綸片復合平帶等數(shù)種，其中以帆布芯平帶應用最廣。
在一般機械傳動中，應用最廣的是V帶傳動。V帶截面成等腰梯形，帶輪上也做出相應的輪槽。傳動時，V帶只和輪槽的兩個面接觸，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帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。這是V帶傳動性能上的最主要的優(yōu)點。再加上V帶傳動允許的傳動比較大，結(jié)構較緊湊，以及V帶多以標準化并大量生產(chǎn)等優(yōu)點，因而V帶傳動的應用逼平帶傳動廣泛的多。
多楔帶兼有平帶和V帶的優(yōu)點：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)構要求緊湊的場合。
綜合上面各種帶的優(yōu)缺點，在設計中選擇的帶傳動為V帶傳動。
4 發(fā)展趨勢
球磨機作為傳統(tǒng)的粉磨設備，已經(jīng)有了100多年的歷史。它作為將固體物料細化制粉的重要設備，廣泛應用于冶金、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)流程的技術經(jīng)濟指標影響顯著，所以，有關球磨機的研究在國內(nèi)外一直受到廣泛關注和高度重視。近幾年來，由于能源費用增長，礦石品位的下降，降低建設投資和生產(chǎn)費用是世界各國礦山工業(yè)面臨的一個嚴峻問題，采用高效大型設備是現(xiàn)代選礦廠建設的主要傾向，球磨機的大型化已成為技術發(fā)展的方向。強度再高的礦石進到大型磨機里，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世紀八十年代國際上曾有預測，認為球磨機合理的最大規(guī)格是直徑5米，原因是磨球工作時存在低效率的蠕動區(qū)，但實際上球磨機向大型化發(fā)展的步伐一直都未停止。
隨著球磨機的大型化，軸承作為球磨機的關鍵部件，其工作的穩(wěn)定性將直接影響球磨機生產(chǎn)能否正常運行。從傳統(tǒng)的小型球磨機發(fā)展到目前筒體直徑能達到7米以上的大型球磨機，其主軸承的使用主要有普通滑動軸承、滾動軸承、動壓軸承、靜-動壓軸承、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，在大型球磨機中應用比較廣泛。球磨機無論是靜止還是轉(zhuǎn)動，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)速的關系很小，球磨機起動與工作時，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，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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