一种复合阻尼结构磨机筒体的制作方法

1.本发明属于磨机领域，涉及磨机筒体，特别涉及一种防筒体共振提高衬板寿命的磨机筒体。


背景技术：

2.目前磨机的直径2～14m，种类包括球磨机、自磨机、半自磨机，每种磨机筒体的直径和长度又不同，每个磨机型号有几十个不同尺寸和造型的衬板，包括筒体衬板、角衬板、进料端衬板、矿浆提升器、中间排料板、排料格子板等。衬板的材质大致分硬性材料类和塑性材料类，硬性材料类包括合金钢类、铸铁类，塑性材料类包括高锰钢类、塑性材料。衬板作用之一是保护磨机的筒体，衬板寿命制约了磨机的运行效率，增加了运行成本。
3.目前国内外金属耐磨衬板分为两类：
4.一类是塑性材质的高锰钢、橡胶衬板。高锰钢具有优异的加工硬化能力，在冲击磨料磨损的工况下得到了广泛应用。但是，高锰钢、橡胶原始硬度极低，在低冲击载荷下，无法发挥其加工硬化能力。矿石在提升过程中对衬板划痕磨损伤害最大，高锰、橡胶衬板的使用环境受到了极大的限制。这类衬板耐高冲击，不耐切削磨损。
5.另一类是硬性材质的合金钢、铸铁衬板。合金钢、铸铁衬板不受制于矿石在提升过程中对衬板划痕磨损伤害，但是衬板硬度大于hec35以上时，在高冲击载荷下容易发生断裂。次类衬板耐切削磨损，不耐高冲击磨损。
6.衬板在服役期间，既有高冲击磨损，又有切削划痕磨损。衬板的塑性越好越耐冲击，硬度越高越耐切削，在既有冲击，又有切削，还在长期不间断高频重载环境下运行服役，无论是塑性较软的衬板，还是硬性较硬的衬板，服役寿命都遇到技术瓶颈，这已成为了国内外的共性技术难题。
7.为了保护磨机的筒体，通常在衬板底部设与筒体内的筒壁的安装常规的普通橡胶脚垫、石棉垫、水泥砂浆作为弹性层，主要是消除衬板和辊筒之间的刚性连接、降低缓冲和防漏层防止螺丝孔的密封处漏出矿浆。
8.磨机筒体在运行过程中会产生旋转震动频率，矿石和钢球在垂直连续下落破碎过程中会产生冲击震动频率，运转时的旋转震动频率和冲击震动频率相互组成了复杂的共振峰，使硬度过高的衬板提前出现断裂和疲劳失稳，硬度低的衬板虽然不易断裂但服役寿命短。目前提高衬板的寿命的技术方案，始终停留在衬板材料上，到目前为止本领域还没有找到既耐切削划痕磨损又耐高冲击磨损，并能够在高频、重载连续长期服役下实现更长寿命的衬板材料。塑性衬板不耐切削、耐冲击，硬性衬板耐切削、不耐冲击，从衬板材料上无法解决目前的衬板寿命短的问题。


技术实现要素：

9.鉴于衬板金属材料硬度与塑性、性能与寿命成负相关关系的特性，发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，发现衬板底层添加阻尼材料，可将连续瞬间的高
冲击能瞬间降低，通过将阻尼板附加在衬板底部可缓解以上的技术难题，提供一种防筒体共振提高衬板寿命的安装结构。
10.为解决前述技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种复合阻尼结构磨机筒体，包括外筒体和安装在外筒体内的多块衬板，所述外筒体和衬板之间安装有至少一层阻尼板。
11.根据本发明复合阻尼结构磨机筒体的一个实施方式，所述衬板与衬板之间安装有至少一层阻尼板。
12.根据本发明复合阻尼结构磨机筒体的一个实施方式，所述衬板为硬度hrc30～70的金属材料衬板，或莫氏硬度6～9的无机非金属材料衬板，或表面硬度＞hrc35的复合衬板。
13.根据本发明复合阻尼结构磨机筒体的一个实施方式，所述阻尼板包括橡胶类阻尼板、塑料类阻尼板、复合型阻尼板、合金类阻尼板、涂料类阻尼层中的一种或多种。
14.根据本发明复合阻尼结构磨机筒体的一个实施方式，所述阻尼板为高分子粘弹性阻尼材料，采用两种或两种以上一层或多层或共混材料制成。
15.根据本发明复合阻尼结构磨机筒体的一个实施方式，所述阻尼板表层添加约束层。
16.根据本发明复合阻尼结构磨机筒体的一个实施方式，所述阻尼板厚度为1～80mm。
17.根据本发明复合阻尼结构磨机筒体的一个实施方式，所述外筒体内壁还设置有一层或多层缓冲层，所述缓冲层与所述阻尼板连接。
18.根据本发明复合阻尼结构磨机筒体的一个实施方式，所述阻尼板通过热装或粘贴或喷涂或螺丝与所述外筒体或所述衬板紧密连接。
19.根据本发明复合阻尼结构磨机筒体的一个实施方式，所述阻尼板为自粘型或胶片型。
20.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：
21.本发明的一个实施例中，在外筒体与衬板，以及衬板与衬板之间安装阻尼板，高硬度衬板受到矿石和钢球高频、重载高冲击后将剩余的能量转变为热能耗散掉，迅速恢复到冲击前的状态，阻碍连续冲击后的能量叠加造成衬板裂纹萌生和变形的问题，高冲击频率与筒体旋转频率不易形成共振。高硬度衬板在受到高冲击后不易裂纹，受到提升矿石时不易切削划痕磨损，还起到降频和降噪的作用。高硬度衬板在服役过程中只要提高硬度，抗垂直冲击能力相应的也再提高，使用寿命相应延长，减少磨机停机维护次数。
22.通过阻尼衬板的设置，防止二次反复冲击的能量叠加，阻碍了磨机运转频率与衬板冲击时的频率形成共振、涡振、颤振、抖振，阻尼板阻尼越大，钢球和矿石对衬板冲击的剩余能量在较短时间内损耗越快，衬板硬度增加耐磨性服役时间提高，断裂性更降低。
附图说明
23.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。
24.图1是本发明复合阻尼结构磨机筒体横截面结构示意图。
25.图2是本发明复合阻尼结构磨机筒体横截面局部结构示意图。
26.图3是本发明复合阻尼结构磨机筒体另一较佳实施例中横截面局部结构示意图。图中1磨机筒体，100外筒体，200衬板，300阻尼板，301阻尼底板，302阻尼隔板，303缓冲层，400约束层。
具体实施方式
27.下面结合附图与具体实施例进行说明。
28.为使本发明的实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本本发明的实施方式中的附图，对本发明的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，都属于本发明的保护的范围。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。
29.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。
30.参见图1和图2，本实施例所述复合阻尼结构磨机筒体1，包括外筒体100和安装在外筒体100内部的筒壁和两个端面的内壁上安装的多块衬板200，所述外筒体100和衬板200之间安装有至少一层阻尼板300。所述阻尼板300包括橡胶类阻尼板、塑料类阻尼板、复合型阻尼板、合金类阻尼板、涂料类阻尼层中的一种或多种。作为优选，所述阻尼板300选用高分子粘弹性阻尼材料制作，采用两种或两种以上一层共混材料制成。在进一步的实施方式中，所述阻尼板为自粘型或胶片型。所述阻尼板可以是在常温条件下工作的阻尼板，阻尼板按频率和阻尼损耗因子最大化选定与衬板高硬度匹配，阻尼板阻尼损耗因子较小可降低衬板的硬度，根据不同磨机的频率范围为0-200hz，和工作温度10℃～150℃的实际需要，对阻尼板的材料进行实际现场的具体运行情况测定选择。
31.阻尼板300可以是一层，也可以是多层。阻尼板300的厚度为1～80mm的任一厚度，具体根据需求在1～80mm范围内进行选择，例如1mm、5mm、10mm、20mm、50mm、80mm，以及该范围内的其它厚度参数。
32.根据不同磨机的尺寸大小、衬板尺寸大小，在同一圆周横截面上通过20～90衬板200拼接构成内筒体。所述衬板200与相邻衬板200之间安装有至少一层阻尼板。
33.本实施例中，外筒体100和衬板200之间安装的阻尼板300为阻尼底板301，衬板200 与相邻衬板200安装的阻尼板300为阻尼隔板302。阻尼底板301和阻尼隔板302可以是一体式的，也可以是分离式的。
34.所述阻尼底板301通过热装或粘贴或喷涂或螺丝与所述外筒体100的内壁直接或间接紧密连接。外筒体100的内壁间接紧密连接的方式是，参见图3，在外筒体100的内壁先设置一缓冲层303，所述缓冲层303与所述阻尼底板301连接。缓冲层303可以是设置在外筒体内壁的橡胶层或者硬化水泥层。所述阻尼板300通过热装或粘贴或喷涂或螺丝与所述外筒体或所述衬板紧密连接。
35.参见图3，为了防止阻尼层300变形过大，在阻尼层300的外表面设置约束层303。本
实施例中，阻尼层300的内表面定义为与衬板贴合的一面，阻尼层300的外表面是远离衬板的一面。约束层303可以用钢板及类似材料制作。
36.本发明发现阻尼材料附在衬板底部能防止高硬度衬板受到高冲击时不易断裂的问题，通过现场测试，阻尼板的阻尼性越高，产生热量耗能越大，衬板强度提高，不易断裂，能够延长衬板的服役寿命。降低阻尼板的阻尼性，提高阻尼板的弹性，衬板强度提高，但易断裂，服役寿命短。高硬度衬板易断裂寿命短，采用复合结构衬板也不能完全解决磨机既有划痕磨损又有垂直高冲击造成的短寿命问题，问题出在磨机旋转震动频率和冲击震动频率形成的共振，加速高硬度衬板受到高频率、瞬间、反复高冲击后的裂纹萌生，造成衬板过早的裂纹和失效。
37.所述衬板为硬度hrc30～70的金属材料衬板，或莫氏硬度6～9的无机非金属材料衬板，或表面硬度＞hrc35的复合衬板。采用硬度hrc30-70金属衬板，底部附加阻尼板，相互紧密连接再与磨机筒体的内壁形成复合阻尼筒体，衬板与衬板之间带有阻尼层，阻碍矿石和钢球连续冲击衬板形成的冲击能，采用阻尼板产生热能降低频率、振幅，避免高硬度衬板剩余的冲击能与磨机旋转筒体能量叠加形成共振，加速高硬度衬板裂纹的萌生，造成高硬度衬板提前断裂和疲劳失稳。
38.金属衬板强度高耐切削划痕磨损，矿石和钢球提升过程中提高了衬板的抗切削和划痕能力，提升过程中筒体连续24小时不停旋转运行，筒体旋转过程中磨机产生固定频率，矿石和钢球在提升过程中与衬板摩擦，往返的摩擦过程中使衬板的温度升高，使衬板的机械性能降低，衬板底层和衬板与衬板之间采用阻尼板进行隔离，让往返提升过程中的衬板通过阻尼层生热瞬间让衬板恢复原始状态，避免与高冲击能叠加，降低磨机旋转频率叠加，降低摩擦阻尼。
39.磨机筒体内的矿石和钢球被提升到一定高度后直接被抛落，抛落矿石和钢球垂直下落直接砸在衬板上起到破碎的作用。硬度hrc30-70的金属衬板受到高冲击和重载连续垂直冲击后，衬板与相邻衬板或筒体之间避免直接连接，通过添加阻尼层，把剩余的高冲击能采用阻尼层转变为热能瞬间耗散，瞬间恢复到稳定的原始态，准备迎接二次冲击。这样能够避免瞬间连续剩余的破碎冲击能的振幅频率与旋转筒体的振幅频率叠加形成共振效应，避免造成高硬度的衬板过早的断裂伤害。阻尼层与衬板和筒体之间形成夹层结构，将磨机在破碎过程后的剩余能量通过热能消耗掉，避免切削摩擦和垂直冲击与磨机旋转的能量叠加形成共振，降低高硬度衬板的服役寿命。通过磨机筒体和衬板添加阻尼层，彻底解决提高衬板硬度既耐切削划痕磨损又耐高冲击、高频、重载连续冲击磨损，将衬板的寿命提高，降到磨机的运行成本。
40.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。
41.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。