一种流线型耐磨衬板及磨机筒体的制作方法

本发明属于磨机设备领域，涉及一种半自磨机或自磨机用耐磨衬板，以及使用该耐磨衬板的磨机筒体。

背景技术：

自磨机是一种兼有破碎和粉磨两种功能的新型磨矿设备。它利用被磨物料自身为介质，通过相互的冲击和磨削作用实现粉碎。半自磨机，在自磨机中加入少量钢球，其结果处理能力可以提高10～30％，但衬板磨损相对增加15％，产品细度也变粗些。目前的自磨机和半自磨机，直径最大5m到15m，衬板是磨机中易耗件。

基于现有技术中衬板存在的技术问题，申请人已经研发了多款磨机层板，包括三角型衬板、l型等，发明人发现提升部与破碎部之间的过渡形状对衬板应力影响极为显著：提升面与破碎面为折线过渡时，应力水平较高，衬板更易发生裂纹。小球正撞衬板根部试验发现，折线过渡的衬板裂纹有明显的张开趋势。

技术实现要素：

鉴于此，本发明目的在于提供一种最优形状结构衬板，该衬板的应力水平更低，服役寿命更长。

本发明的另一目的在于提供一种服役寿命更长的磨机筒体。

发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种流线型耐磨衬板，包括衬板本体，所述衬板本体包括安装面、第一破碎面、第一提升面、提升顶面、第二提升面、第二破碎面，其特征在于，所述第一提升面和第一破碎面之间设置有第一过渡面，第一提升面、第一过渡面和第一破碎面顺次平滑过渡，所述第一过渡面为第一曲面，所述第一曲面的导线为椭圆或圆的曲线段；所述第二提升面和第二破碎面之间设置有第二过渡面，第二提升面、第二过渡面和第二破碎面顺次平滑过渡，所述第二过渡面为第二曲面，所述第二曲面的导线为椭圆或圆中取得的曲线段。

根据本发明流线型耐磨衬板的一个实施方式，所述第一曲面的导线为第一椭圆，所述第一椭圆的长轴长度是短轴长度的1～2倍；所述第二曲面的导线为第二椭圆，所述第二椭圆的长轴长度是短轴长度的1～2倍。

根据本发明流线型耐磨衬板的一个实施方式，所述第一曲面的导线为第一椭圆，所述第一椭圆的长轴长度是短轴长度的1.5～1.8倍；所述第二曲面的导线为第二椭圆，所述第二椭圆的长轴长度是短轴长度的1.5～1.8倍。

根据本发明流线型耐磨衬板的一个实施方式，所述第一破碎面为曲面或斜面，所述第一破碎面为第一过渡面的延伸面；

所述第一破碎面为曲面，第一破碎面曲面的导线与第一过渡面曲面的导线为同一椭圆中取得的曲线段，或者所述第一破碎面为斜面，所述斜面与第一过渡面曲面向切；

所述第二破碎面为曲面或斜面，所述第二破碎面为第二过渡面的延伸面；

所述第二破碎面为曲面，第二破碎面曲面的导线与第二过渡面曲面的导线为同一椭圆中取得的曲线段，或者所述第二破碎面为斜面，所述斜面与第二过渡面曲面向切。

根据本发明流线型耐磨衬板的一个实施方式，所述第一破碎面为斜面时，该斜面与水平面的夹角为0-40°；所述第二破碎面为斜面时，该斜面与水平面的夹角为0-40°；耐磨衬板的边沿厚度为60～120mm。

根据本发明流线型耐磨衬板的一个实施方式，所述第一破碎面远离第一提升面的边沿设置有加固条；所述第二破碎面远离第二提升面的边沿设置有加固条。

根据本发明流线型耐磨衬板的一个实施方式，所述提升顶面为平面或曲面；所述第一提升面为第一斜面，所述第一斜面与竖直面的夹角r1为10°～40°；所述第二提升面为第二斜面，所述第二斜面与竖直面的夹角r2为10°～40°。

根据本发明流线型耐磨衬板的一个实施方式，所述第一破碎面、第一过渡面、第一提升面、第二提升面、第二过渡面和第二破碎面构成八字顶；所述第一提升面、提升顶面和第二提升面构成提升部，所述提升部的高度为50～400mm。

根据本发明流线型耐磨衬板的一个实施方式，第一曲面的导线为第一圆弧，所述第一圆弧的半径为50～900mm；所述第二导线为第二圆弧，所述第二圆弧的半径为50～900mm。

本发明还提供了一种磨机筒体，由前述任一流线型耐磨衬板拼装构成，相邻两衬板拼接后构成横截面为半椭圆或锥形的矿料破碎空间。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：

经过接触分析以及v型缺口的应力强度因子分析，提升面-破碎面撞角采用椭圆曲面过渡，应力水平更低，衬板更加安全，更不易发生裂纹。折线过渡时裂纹处有张开的趋势，而圆弧过渡的衬板裂纹呈闭合趋势。显然闭合趋势的裂纹不容易扩展。

本发明的一个实施方式中，衬板提升面、破碎面采用椭圆面延伸，衬板与衬板拼接安装后破碎面形成椭圆空间，矿石和钢球在椭圆空间中对矿石破碎力易集中，矿石破碎率增大，剩余冲击力冲击的集中点正好在衬板与衬板的连接处，连接处缝隙降低破碎矿石中的应力集中，形成分散作用。

破碎面的设置，钢球撞击衬板时椭圆面或斜面过渡时对裂纹处的应力水平较低，衬板的裂纹风险越小，衬板与衬板拼接成椭圆空间容积大，开始聚力进行矿石破碎，破碎后采用两个衬板的连接处缝隙再分散应力，衬板在破碎矿石中承载的应力水平更低。现有衬板采用折线过渡时裂纹处如有张开的趋势，而圆弧过渡的衬板裂纹呈闭合趋势，显然闭合趋势的裂纹不容易扩展。

本发明流线型衬板不易发生裂纹，破碎空间大，破碎效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明流线型耐磨衬板一较佳实施例的断面结构示意图。

图2是本发明流线型耐磨衬板另一较佳实施例的断面结构示意图。

图3是本发明流线型耐磨衬板另一较佳实施例的断面结构示意图。

图4是折线过渡耐磨衬板根部撞击过程中裂纹张开趋势图。

图5是曲线过渡耐磨衬板根部撞击过程中裂纹张开趋势图。

图6是本发明磨机筒体一较佳实施例的局部断面结构示意图。

图7是本发明磨机筒体在矿料破碎过程中各衬板承载矿料质量分布示意图。

图中标记分别为100衬板本体，

101第一破碎面，

102第一过渡面，

103第一提升面，

104提升顶面，

105第二提升面，

106第二过渡面，

107第二破碎面，

108安装面，

110加固条。

具体实施方式

下面结合附图与一个具体实施例进行说明。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。

实施例1

参见图1。图1所示流线型耐磨衬板，包括衬板本体100，所述衬板本体100包括安装面108、第一破碎面101、第一过渡面102、第一提升面103、提升顶面104、第二提升面105、第二过渡面106、第二破碎面107，所述第一提升面103和第一破碎面101之间设置有第一过渡面102，第一提升面103、第一过渡面102和第一破碎面103顺次平滑过渡，所述第一过渡面102为第一曲面，所述第一曲面的导线为椭圆或圆中取得的曲线段；本实施例中，第一曲面的导线为椭圆中取得的曲线段。所述第二提升面105和第二破碎面107之间设置有第二过渡面106，第二提升面105、第二过渡面106和第二破碎面107顺次平滑过渡，所述第二过渡面106为第二曲面，所述第二曲面的导线为椭圆或圆中取得的曲线段。本实施例中，第二曲面的导线为椭圆中取得的曲线段。

作为进一步的实施方案，所述椭圆的长轴a长度是短轴b长度的1～2倍，即长轴a长度大于短轴b长度的1倍，小于或等于2倍。优选地，所述椭圆的长轴a长度是短轴b长度的1.5倍或者1.8倍。参照图1流线型耐磨衬板水平放置，所述椭圆的长轴线a与水平面具有0°～5°夹角，椭圆的长轴定点向下倾斜。图1示出所述椭圆的长轴线a与水平面的夹角为3°，当然，本领域技术人员可以根据本发明的构思进行角度调整。

参见图1，第一过渡面102、第二过渡面106所在曲面的导线为椭圆中取得的曲线段，该曲线段的长度不大于所述椭圆周长的1/4，具体地，该曲线段小于椭圆一长轴顶点到一短轴顶点的长度。

参见图1，本发明流线型耐磨衬板的一个实施方案中，所述第一破碎面103为曲面，所述第一破碎面101为第一过渡面102的延伸面；所述第二破碎面107为曲面，所述第二破碎面107为第二过渡面106的延伸面。第一破碎面曲面与第一曲面的导线为同一椭圆中取得的曲线段，第二破碎面曲面与第二曲面的导线为同一椭圆中取得的曲线段，该曲线段的长度不大于所述椭圆周长的1/4，具体地，该曲线段小于椭圆一长轴顶点到一短轴顶点的长度。所述第一提升面103为第一斜面，所述第一斜面与竖直面l的夹角r1为10°～45°之间的任一角度，例如13°、27°、43°，以及该范围内的其它角度；所述第二提升面106为第二斜面，所述第二斜面106与竖直面l的夹角r2为10°～45°之间的任一角度，例如13°、27°、43°，以及该范围内的其它角度。夹角r1与夹角r2相等，也可以不相等。本实施例中，图1示出了夹角r1与夹角r2相等的情形。

所述提升顶面104为平面或曲面。所述第一破碎面101、第一过渡面102、第一提升面103、提升顶面104、第二提升面105、第二过渡面103、第二破碎面107构成人字顶，也可以认为是八字顶，或者可以看做类似于三角形的形状。第一提升面103、提升顶面104、第二提升面105构成的提升部高度不低于150mm。

图4示出了常见折线过渡的耐磨衬板在钢球冲击下，板根部在撞击过程中裂纹张开趋势，图5示出了本实施例中流线型耐磨衬板在钢球冲击下，板根部在撞击过程中裂纹张开趋势，小球正撞衬板根部时，折线过渡的衬板裂纹有明显的张开趋势，而流线型衬板裂纹呈闭合趋势。显然闭合趋势的裂纹不容易扩展。研究分析结果表明，过渡区应当采用光滑曲线过渡，过渡区的曲率针对近端载荷和远端载荷会有不同的影响。对于近端载荷：曲率半径越接近小球，应力水平越低；对于远端载荷，曲率半径越大，远端载荷在裂纹处产生的应力强度因子越小。所以曲率半径应该择中选取。采用椭圆曲面作为过渡面，更有利于提高耐磨衬板的服役寿命。

实施例2

参见图2，本发明流线型耐磨衬板的另一个实施方案，与实施例1不同点在于，所述第一破碎面101为斜面，所述斜面与第一提升面曲面向切。所述第二破碎面107为斜面，所述斜面与第二提升面曲面向切。第一破碎面101和第二破碎面107对称设置，斜率为5°～20°，例如5°、10°、15°、18°、20°，以及5°～20°之间的任一角度。

实施例3

参见图3，根据本发明流线型耐磨衬板的一个实施方式，与实施例2不同点在于，所述第一破碎面101上，远离第一提升面的边沿上设置有加固条110；所述第二破碎面107上，远离第二提升面的边沿上同样设置有加固条110。加固条110沿流线型耐磨衬板的长度方向设置。所述加固条110与流线型耐磨衬板本体一体成型。

实施例4

参见图6，本实施例中，采用实施例1所述流线型耐磨衬板进行拼装，得到磨机筒体。20～90块三角型耐磨衬板拼接构成磨机筒体。磨机可以是自磨机或半自磨机。可以使用规格完全相同的流线型耐磨衬板进行拼装。当然，也可以使用规格不同的流线型耐磨衬板进行拼装。例如，采用高低交替的流线型耐磨衬板进行拼装。也可以与现有的破碎衬板组合拼装。图6示出了使用25块规格完全相同的流线型耐磨衬板进行拼装的情形。图7示出了本发明磨机筒体在矿料破碎过程中各衬板承载矿料质量模拟分布情况。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。