R型摆式磨粉机进料粒度的研究与计算

2013-06-08谭开强

中国非金属矿工业导刊 2013年3期

谭开强

（万向钱潮(桂林)汽车底盘部件有限公司，广西桂林 541004）

1 引言

R型摆式磨粉机是我国建材、矿山、冶金、化工等行业粉磨各种莫氏硬度七级以下、湿度6%以下、产品细度在0.044～0.125mm范围内的矿石的主要研磨设备，我国R 型摆式磨粉机的标准规格有2R2613、3R2714、4R3216、5R4119型摆式磨粉机[1]。R型摆式磨粉机的进料粒度(物料尺寸)是磨机的主要控制参数，决定着物料在磨机内能否进行研磨粉碎。国内目前尚无R型摆式磨粉机进料粒度的计算公式，进料粒度主要参考国外同类相应规格机型确定。

本文对R型摆式磨粉机的工况进行研究，推导进料粒度计算公式，合理确定R型摆式磨粉的最大进料粒度，以保证R型摆式磨粉机对物料的有效研磨。

2 R型摆式磨粉机进料粒度的研究与计算

2.1 R型摆式磨粉机的结构和工作原理

R型摆式磨粉机对物料的研磨由磨粉机主机完成。磨粉机主机的结构和工作原理(见图1)，磨粉机主机主要由中心轴、梅花架、磨辊装置、磨辊、磨环、铲刀装置、铲刀、底座等零部件组成。传动装置将运动传递给中心轴带动梅花架旋转，主机内悬挂于梅花架上的多个磨辊装置随梅花架绕中心轴旋转，磨辊同时绕磨辊轴自转，磨辊装置在离心力作用下向外摆动、磨辊压紧磨环。需研磨的物料给入主机后，由随中心轴旋转的铲刀抛至磨辊、磨环间，物料在磨环表面上受公转和自转的磨辊滚、挤压而粉碎研磨[2]。

图1 磨粉机主机工作原理示意

2.2 R型摆式磨粉机物料啮合角的计算

物料在R型摆式磨粉机磨辊、磨环间被滚、挤压研磨的首要条件是物料被送至磨辊、磨环间被啮合而不反弹出去。图2中α角为啮合角，啮合角对应的物料粒度半径为R物。 R型摆式磨粉机实际进料粒度小于或等于2R物时，在磨辊、磨环间被啮合而被滚、挤压粉碎，反之不能研磨粉碎。

设定物料为球形，物料在磨辊、磨环间啮合时与磨环、磨辊分别相切于A、B点，物料受4个力的作用(见图2)。

图2 无物料层状态示意

NA：磨环对物料的正压力；

NB：磨辊对物料的正压力；

FA：磨环与物料间的摩擦力；

FB：磨辊与物料间的摩擦力。

图2为计算关系示意，过物料中心O2建立XX、YY坐标。物料在磨辊、磨环间被啮合而不反弹出去的条件是物料所受各力在XY 坐标上分力的合力为零。

在直角三角形ΔAO2D、ΔACD、ΔBO2D、ΔBCD中可得：

磨环、磨辊的材料均为高锰钢，设其与物料的摩擦系数为f ，则FA=f NA、FB=f NB，代入上二式后整理得：

(2)式/(1)式得:

根据文献[3]，摩擦系数f =0.3，则：

啮合角：α≤33.33°=33°20′。

2.3 R型摆式磨粉机进料粒度的计算

2.3.1 R型摆式磨粉机磨环、磨辊间无物料层的进料粒度

2.3.1.1 进料粒度公式的推导

R型摆式磨粉机磨环、磨辊间无物料层状态如图2所示。

ΔOO1O2中，∠OO2O1=180°-2∠BO2C=180°-2(90°-α/2)=α

根据余弦定理：

即：

展开后整理得：

解方程得：

2.3.1.2 进料粒度的计算

(1)R型摆式磨粉机磨环、磨辊未磨损状态下的进料粒度。

我国标准规格R型摆式磨粉机的磨环、磨辊装机尺寸列于表1。

表1 磨环、磨辊未磨损状态下的进料粒度

将α=33.33°和各规格摆式磨粉机的磨环、磨辊半径值分别用公式(3)计算得出的进料粒度也列于表1。

(2)R型摆式磨粉机磨环、磨辊磨损极限状态下的进料粒度。

R型摆式磨粉机在工作过程中，由于磨环、磨辊与物料不断的摩擦而磨损，磨环内径逐渐变大、磨辊外径逐渐变小。磨环、磨辊尺寸的不断变化，要求的进料粒度不断发生变化。磨环、磨辊磨损更换前对应的进料粒度为极限进料粒度。根据R型摆式磨粉机实际使用情况，磨环、磨辊磨损极限尺寸状态及相应的进料粒度按公式(3)计算值(见表2)。