专利名称：一种亚临速变速球磨机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及陶瓷、矿选、水泥等各技术领域，尤其特指是一种亚临速变速球磨机。
技术背景目前陶瓷行业常采用球磨的方法来获得精细的原料。球磨的基本原理是在一个空心筒体内加入混合原料(包括多种硬质石块和泥料)、水和大小等级不同的研磨体俗称球石，交流电机带动筒体以恒定的速度转动，通过球石和原料的相互撞击和摩擦来粉碎研磨原料，最终获得符合粒度及粒度分布要求的陶瓷浆料。球磨的实践生产经验表明在球磨机型号一定，加入的原料和水一定，球石的数量和球石大小比例一定的情况下，球磨机筒体的转速对粉碎研磨效率有着至关重要的影响。球磨机筒体转速的选择至关重要，因为球磨机筒体具有一个临界转速，此时颗粒料和球石紧贴筒体内衬表面上升到最高点在离心力平衡重力的情况下不跌落下来。根据F = mv2/r(F为离心力，ν为圆周运动的线速度，r为筒体内半径)V= ωΓ(ω为筒体旋转的角速度)η = ω/2 π (η 为转速)当F = mg时可推出nt=晋(nk(r/min)为筒体的临界转速，D为筒体内直径)。下文中所提到的nk均指球磨机的临界转速，η均指球磨机的实际转速。为获得球磨机的最佳破碎研磨状态我们对不同恒定转速情况下球磨机筒体内球石的运动和受力以及其工作状况进行以下四种典型状态分析。1.当筒体的转速η 0. 5nk时球石沿圆弧轨迹上升过程中也沿自身的重心旋转， 到球石能达到的相对高点(但不是最高点)后球石因动能不足立即跌入上升的球石群中 (如图la)。这种状态下球石对物料的冲击碰撞和研磨作用差。主要是通过球石的上升和滚落所产生的挤压和摩擦力实现对物料的破碎研磨。如果用这种方式，原料中的硬质料研磨则需要较长的时间。2.当筒体的转速为η 0. 75nk时球石沿圆弧轨迹上升，通过较高的圆弧轨迹脱离点后进入近似的抛物运动最后撞击物料，同时筒体底部和处于上升过程中的球石因做圆周运动具有离心力，离心力的大小由F = mv2/r, V= ωΓ, η = ω/2 τι 得ω = 2η π , V = 2η π r 得F = m4 π 2n2r因为η = nk时F = mg，根据以上推导结果可算出当η = 0. 75nk时F = 0. 752mg此时球石获得了 0. 56倍左右自身重力的离心力，他们相互之间的挤压力和摩擦力增大有利于物料的研磨(如图lb)，综合考虑物料自身惯性和能耗等多方面因素，这是现在球磨机最常用的状态但并不是最佳状态。3.当筒体的转速为η = nk时，最靠近筒体内侧的球石始终沿筒壁作圆周运动，不再下落，而靠近中心的球石因离心力不足以支撑其圆周运动，而重复图l_b的运动。这时虽然球石的总体动能增加，离心力接近自身重力，相互的挤压和摩擦力也增大，但最外侧的球石没起到粉碎研磨的作用，整体的研磨破碎效率并没有增加(如图Ic)。4.当筒体的转速11约> 1.3nk(球石的堆积体积约占筒体内腔体积的35%)时筒体内的球石始终沿筒壁作圆周运动，不再下落，同时虽然球石之间的相互作用力很大，但它们相对运动很小几乎不对物料起到研磨破碎作用(如图Id)。经上述分析，球磨机的筒体转动状态最理想是控制筒体转动速度处于η = 0. 5nk Ink之间不断地改变转速，更为理想的是η = 0. 75nk Ink之间，在这个转速区间变速转动的筒体，其内部的物料会以最快的速度被磨碎，而且磨碎效果非常理想。目前市场上缺少这种专门的变速球磨机。
发明内容本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种研磨破碎效率高、 球磨时间短、节能的亚临速变速球磨机。本实用新型的实用新型目的可以通过以下的技术方案来实现一种亚临速变速球磨机，包括有基座、球磨机筒体、电机和液力耦合器，电机受控制电路控制，电机的主轴依次连接有离合器-液力耦合器-减速箱，减速箱的输出轴与球磨机筒体成机械传动连接。在基座上设有驱使球磨机筒体减速转动的减速机构。减速机构为刹车器。减速箱的输出轴与球磨机筒体由传动带连接传动。 减速箱的输出轴与球磨机筒体由齿轮连接传动。减速箱的输出轴与球磨机筒体由轴直联传动。在电机、减速箱或者球磨机筒体的传动轴上设有扭矩传感器。与现有技术相比，本实用新型具有以下的优点突破了传统球磨机临界转速的限制，能很好、很准确地使球磨机作转速为0. 5nk Ink之间的变速运动，消除了传统球磨机恒速转动时物料和球石由于惯性运动相对速差小研磨距离短的缺点，增加了原料与球石的接触频率，提高了球磨机破碎研磨的效率；缩短了球磨时间，节约了电能，比不能变速的球磨机节能30% 50%，球磨机启动和变速平稳不会给电网带来冲击等优点。
图Ia为球磨机筒体转速处于0. 5nk时内部物料的状态结构图；图Ib为球磨机筒体转速处于0. 75nk时内部物料的状态结构图；图Ic为球磨机筒体转速处于Ink时内部物料的状态结构图；图Id为球磨机筒体转速大于1. 3nk时内部物料的状态结构图；图2为本实用新型球磨机的结构示意图；图3为本实用新型球磨机运转过程中的球石运动状态示意图。
具体实施方式
现结合附图详细阐述本实用新型下面以直流变速球磨机为例作进一步说明，包括有基座1、球磨机筒体2、电机和液力耦合器3，电机为受控制电路控制的直流电机4，控制电路已经预先输入数据控制直流电机4的转动，直流电机4的主轴依次连接有气动式离合器5-液力耦合器3-减速箱6，液力耦合器3是为了降低直流电机4启动和变速时产生的冲击，减速箱6的输出轴与球磨机筒体2由传动带7连接，使动力从减速箱6传递给球磨机筒体2，在基座1上球磨机筒体2 的一端设有驱使球磨机筒体2减速转动的机械式刹车器8，另一端设有电子测速反馈仪9， 电子测速反馈仪9与控制电路连接，在液力耦合器3与气动式离合器5之间的传动轴上设有扭矩传感器10，在对陶瓷物料进行研磨的过程中，随着物料逐渐被磨碎，驱动球磨机筒体 2继续转动的扭力会越来越小，只要测算出物料被最终粉碎时的扭矩，就可以利用扭矩传感器10监控球磨机筒体2的即时扭矩，当球磨机筒体2的扭矩下降到上述测算扭矩，就可以断定研磨完成，可以进入出浆程序，球磨机筒体2进行一段时间的低速研磨，最后出浆。
以下结合附图2和附图3以陶瓷行业常用的40吨中型湿法球磨机为例对实用新型专利作进一步说明。首先将球石a、要破碎研磨的混合物料和水按一定的比例加入到球磨机筒体2内，直流电机4先带动筒体2低速转动数圈即球磨机的启动(注若球磨机采用交流电机驱动，如果直接启动，瞬间电流会达到自身额定电流的7-8倍，加变频调速后电流也在自身额定电流的2倍左右，给电机本身和电网带来严重的冲击，而直流电机4可直接通过改变电压来调速而且其输出力矩大可直接启动球磨机，直流电机的动态扭矩远远大于交流电机的动态扭矩，而扭矩只与电流有关，与负载无关)。球磨机启动后，直流电机4对筒体2加速使其达到临界转速nk。因为球磨机筒体 2和球石a之间没有硬性连接，筒体2和球石a，球石与球石之间主要靠摩擦力来传递能量， 所以球石a要达到筒体2的转速需要一个过程，此过程中因为相对速度差大，球石间的相对摩擦运动也大，对球石之间的物料研磨效果更好。经过一段时间后，球石a获得了较大的动能接近临界转速nk时(如图3中的A筒体)，气动式离合器5脱离，球磨机筒体2在物料偏心荷载和机械式刹车器8的作用下减速。此时球石a和大颗粒硬质物料不再获得球磨机筒体2的加速，但由于自身动能，沿原轨迹运行一段距离后以较大的速度大面积瀑落(如图3 中的B筒体)球石a剧烈的撞击物料使硬质大颗粒物料得到了很好的破碎。同时根据F = mv2/r可以知道此时的球石具有较大的离心力，处于球磨机筒体2底部和处于上升阶段的球石a与物料之间的压力增大，筒体2减速，球石a和物料的相对运动量增大，增加了对物料的研磨。此时电子测速反馈仪9把筒体2转速反馈给控制电路，当筒体2转速降到为0. 75 倍临界转速时，气动式离合器5自动连接，直流电机4带动筒体2以0. 75倍临界转速的速度进行恒速转动，在气动式离合器5结合时液力耦合器3对直流电机4起到缓冲作用，实现零负荷接入消除了连接时对直流电机4的瞬间冲击力。经过较短的周期当球石的运动轨迹接近如图3中的C筒体所示状态时，直流电机4再次加速作如图3所示的周期循环运动。最后在出浆前一段时间，筒体2再以0. 5nk的速度旋转使浆料中的瘠性料和塑性料得到充分的研磨和混合，如图3的D筒体这样有利于陶瓷坯体的成型与脱水干燥。(注此时硬质料已完全破碎，降低转速减少不必要的能耗。)在上述实施例中，电机可以改为交流电机，而气动式离合器可改为电控离合器，同样可以达到相同的效果。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种亚临速变速球磨机，包括有基座、球磨机筒体、电机和液力耦合器，其特征在于电机受控制电路控制，电机的主轴依次连接有离合器-液力耦合器-减速箱，减速箱的输出轴与球磨机筒体成机械传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种亚临速变速球磨机，其特征在于在基座上设有驱使球磨机筒体减速转动的减速机构。
3.根据权利要求2所述的一种亚临速变速球磨机，其特征在于减速机构为刹车器。
4.根据权利要求1所述的一种亚临速变速球磨机，其特征在于减速箱的输出轴与球磨机筒体由传动带连接传动。
5.根据权利要求1所述的一种亚临速变速球磨机，其特征在于减速箱的输出轴与球磨机筒体由齿轮连接传动。
6.根据权利要求1所述的一种亚临速变速球磨机，其特征在于减速箱的输出轴与球磨机筒体由轴直联传动。
7.根据权利要求1所述的一种亚临速变速球磨机，其特征在于在电机、减速箱或者球磨机筒体的传动轴上设有扭矩传感器。
专利摘要本实用新型公开一种亚临速变速球磨机，包括有基座、球磨机筒体、电机和液力耦合器，电机受控制电路控制，电机的主轴依次连接有离合器-液力耦合器-减速箱，减速箱的输出轴与球磨机筒体成机械传动连接。与现有技术相比，本实用新型具有以下的优点突破了传统球磨机临界转速的限制，能很好、很准确地使球磨机作转速为0.5nk～1nk之间的变速运动，消除了传统球磨机恒速转动时物料和球石由于惯性运动相对速差小研磨距离短的缺点，增加了原料与球石的接触频率，提高了球磨机破碎研磨的效率；缩短了球磨时间，节约了电能，比不能变速的球磨机节能30％～50％，球磨机启动和变速平稳不会给电网带来冲击等优点。
文档编号B02C17/24GK202316044SQ20112043179
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者毛新, 程松林, 管火金 申请人:广东摩德娜科技股份有限公司