球磨機(jī)大型化是技術(shù)發(fā)展的方向，直徑中4m以上的球磨機(jī)，一般稱作大型球磨機(jī)。80年以來，中信重型機(jī)械公司通過與國(guó)外著名公司合作（技術(shù)引進(jìn)和合作制造），自行設(shè)計(jì)制造和成套供貨并出口國(guó)外，使大型球磨機(jī)的設(shè)計(jì)制造和成套能力達(dá)到一個(gè)新水平。近幾年制造并已投產(chǎn)的球磨機(jī)中，∮5.5mx8.5m溢流型球磨機(jī)4臺(tái)是與美國(guó)Fuller公司合作制造，用于江西德興銅礦，是日前國(guó)內(nèi)最大規(guī)格的球磨機(jī)。∮5.03mx6.4m溢流型球磨機(jī)3臺(tái)是由本公司總承包，成套設(shè)計(jì)制造和供貨（部分關(guān)鍵部件進(jìn)口），用于巴基斯坦山達(dá)克銅礦。最近，公司又為贊比亞謙比希銅礦制造了∮4.27mx6.lm溢流型球磨機(jī)2臺(tái)，已成功投入使用。2003年又為安徽銅陵銅都銅業(yè)公司制造了中5.03mx8.3m溢流型球磨機(jī)2臺(tái)、中4mx6.7m溢流型球磨機(jī)2臺(tái)。
2、技術(shù)參數(shù)
球磨機(jī)分干式和濕式、格子型和溢流型、開路和閉路等不同類型，處理物料的性質(zhì)和人料出料粒度各異，因此其結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)都會(huì)有所變化，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可按表I公式初步估算球磨機(jī)技術(shù)參數(shù)。
3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
以∮5.03mx6.4m球磨機(jī)為倒，分析球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。、
3.1簡(jiǎn)體部件
(1)筒體由鋼板焊接而成，為便于運(yùn)輸，長(zhǎng)度方向分為兩段，為保證鑄造質(zhì)量，鑄鋼的端蓋和空心軸也是兩件（中小型球磨機(jī)為整體），靠法蘭止口定位，用高強(qiáng)度螺栓（配液壓扭矩搬手）將它們聯(lián)接成一個(gè)整體，由于加工過程中嚴(yán)格控制加工精度，保證了兩端空心軸的同心度。
(2)簡(jiǎn)體是球磨機(jī)關(guān)鍵部件，對(duì)其強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了計(jì)算機(jī)有限元分析，按照應(yīng)力分布狀況，確定合理的壁厚，確定剖分部位和人孔位置，避開應(yīng)力高峰區(qū)，對(duì)于應(yīng)力集中區(qū)采取加強(qiáng)措施，使結(jié)構(gòu)緊湊、合理、制造方便。
(3)單個(gè)簡(jiǎn)體包括兩端法蘭，最大為∮5500mmx3 300mm，重29t．法蘭采用I．型結(jié)構(gòu)，使焊縫避開應(yīng)力高峰區(qū)。
(4)大型球磨機(jī)襯板應(yīng)該具有耐磨、使用壽命長(zhǎng)及良好磨礦性能，日前多采用波形金屬襯板。
波形襯板有單波及雙波形兩種，對(duì)于中、小型磨機(jī)用于一段磨礦，多采用單波形襯板。但是大型球磨機(jī)實(shí)踐汪明，不管是銅礦石、鐵礦石，也不管用于一段或二段，多采用雙波形襯板。襯板采用新研制的低合金耐磨材料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)高錳鋼，延長(zhǎng)了使用壽命。
3.2主軸承部件
大型球磨機(jī)的軸承系統(tǒng)應(yīng)能永受巨大的負(fù)載，其設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下列準(zhǔn)則：無(wú)故障壽命運(yùn)轉(zhuǎn)；低維護(hù)要求；易調(diào)整；易檢查與監(jiān)控。
主軸承采用高低壓滑動(dòng)軸承（或稱靜動(dòng)壓軸承），配置高低壓潤(rùn)滑裝置。磨機(jī)啟動(dòng)和停車時(shí)，高壓（靜壓）舉升，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，低壓（動(dòng)壓）工作，高低壓自動(dòng)切換，磨機(jī)在任何工況下，中空軸軸頸和軸瓦間都保持0.1—0.2mm油膜，使轉(zhuǎn)動(dòng)部件(包括鋼球和物料、總重約550t)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，軸承工作正常。油腔尺寸和油流參數(shù)（壓力、流量、油膜厚度等）由專用計(jì)算程序汁算和設(shè)計(jì)。嚴(yán)格控制中空軸和軸瓦的加工精度，裝配時(shí)不刮瓦，確保靜壓油膜的形成和節(jié)省裝配工作量。
軸瓦而為巴氏合金，下埋冷卻水管，通水冷卻。中空軸溫度，由RTD金屬溫度檢測(cè)器直接測(cè)量，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，與電控系統(tǒng)聯(lián)鎖，有效防止軸瓦過熱引起燒瓦事故。兩個(gè)軸承，一側(cè)固定，一側(cè)游動(dòng)，軸瓦和瓦座的支承面采用新結(jié)構(gòu)，軸瓦腰鼓面，瓦座圓柱面，工作時(shí)呈窄帶狀接觸面，加工簡(jiǎn)便，工作可靠（傳統(tǒng)球面結(jié)構(gòu)，制造復(fù)雜，一旦缺油調(diào)心性能差）。因此，簡(jiǎn)體由于溫度、載荷變化、安裝誤差等引起的變形（伸縮和彎曲）軸承能自動(dòng)調(diào)正，保證工作rE常。扁寬型軸瓦結(jié)構(gòu)，安裝檢修方便，只需用于斤頂將簡(jiǎn)體頂起10mm，即可將軸瓦從一側(cè)抽出。
該裝置可提供非常可靠的潤(rùn)滑，且保證軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性，在供電突然停止時(shí)，它們能提供臨時(shí)的動(dòng)壓潤(rùn)滑，還備有手動(dòng)高壓油泵，在緊急情況下可人工臨時(shí)浮動(dòng)。
3.3傳動(dòng)部件
驅(qū)動(dòng)大型球磨機(jī)沒備需滿足下列要求，同時(shí)還應(yīng)考慮投資成本以及特殊操作條件下各種速度的選擇方案。高操作可靠性；高效率；低維護(hù)要求；低投資成本。
球磨機(jī)采用開式齒輪邊緣驅(qū)動(dòng)，大齒輪和簡(jiǎn)體連接，小齒輪通常有兩種傳動(dòng)型式。低速同步電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)或異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器傳動(dòng)。前者為避免同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，一般要配置空氣離合器，實(shí)現(xiàn)分階段啟動(dòng)。后者結(jié)構(gòu)稍為復(fù)雜，一般采用平行軸硬齒面減速器（也可采用行星減速器），投資略低于前者，兩者各有其優(yōu)缺點(diǎn)。
大、小齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸和嚙合參數(shù)、齒輪按最新的ACMA2001標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)每個(gè)細(xì)節(jié)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)。大齒輪、小齒輪為球磨機(jī)的關(guān)鍵件，按美國(guó)AGMA6004強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)大、小齒輪。保證實(shí)際接觸強(qiáng)度服務(wù)系數(shù)Sn>1.5，實(shí)際彎曲強(qiáng)度服務(wù)系數(shù)Sr>2.25，選用最佳的材質(zhì)和成熟的熱處理加工藝，確保齒輪嚙合精度和使用壽命。設(shè)計(jì)選用斜齒輪，增加嚙合平穩(wěn)性和使用壽命。大齒輪材料選用Cr-Ni-Mo合金鋼，小齒輪選用低碳Cr-Ni-Mo合金鍛鋼，采用滲碳淬火+磨齒工藝，齒面硬度HRC57-61，精度等級(jí)7級(jí)。確保小齒輪使用壽命至少5年。可減少用戶更換備件的費(fèi)用和停機(jī)檢修時(shí)間，達(dá)到零庫(kù)存的目標(biāo)。
大小齒輪采用噴霧潤(rùn)滑裝置。壓氣將瀝青齒輪油霧化，定時(shí)定量噴射至嚙合表面。小齒輪軸的滾動(dòng)軸承，采用稀油潤(rùn)滑裝置（一般球磨機(jī)為干油潤(rùn)滑）。齒輪罩采用半封閉八角形結(jié)構(gòu)+剛性大、造型美觀、防塵性能好。
3.4配套部件
(1)主電機(jī)采用無(wú)刷勵(lì)磁低速同步機(jī)，為加拿大通用電氣公司(CCE)產(chǎn)品。低速同步機(jī)簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)，改善電網(wǎng)功率因素，無(wú)刷勵(lì)磁提高了電機(jī)的可靠性。按巴基斯坦山達(dá)克銅礦地理氣侯條件，修改了電機(jī)某些參數(shù)（溫度、過載系數(shù)、控制參數(shù)等）．使保護(hù)措施更加完善。轉(zhuǎn)子采用長(zhǎng)軸式，定子就地橫移，不必吊起，即可檢修，操作簡(jiǎn)便。
(2)與主電機(jī)配套的高壓?jiǎn)?dòng)器（高壓柜），配有269多功能繼電器。設(shè)有：縱聯(lián)差動(dòng)、過載、單相接地、低電壓、非同期沖擊、失步、欠勵(lì)、定子繞組過熱、軸承過熱故障等十多項(xiàng)保護(hù)。
(3)空氣離合器及配氣裝置，若沒有空氣離合器，球磨機(jī)直接啟動(dòng)，同步電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1.7倍，啟動(dòng)電流為額定電流的7倍，對(duì)電網(wǎng)沖擊很大。本磨機(jī)采用空氣離含器，實(shí)現(xiàn)分段啟動(dòng)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的0.4倍，啟動(dòng)電流為額定電流的4倍，大大減少電網(wǎng)的電壓降和機(jī)械損傷。正常運(yùn)轉(zhuǎn)還能起到超負(fù)載保護(hù)作用。
(4)主軸承高低壓潤(rùn)滑裝置、小齒輪軸承潤(rùn)滑裝置、大小齒輪噴霧潤(rùn)滑裝置以及機(jī)旁控制柜，這些裝置具有下列功能：與主電機(jī)、空氣離合器電氣連鎖，啟動(dòng)、停車時(shí)間自動(dòng)控制，溫度、壓力、流量自動(dòng)控制，故障聲光報(bào)警等。
(5)必須配備微拖動(dòng)裝置、千斤頂裝置、襯板機(jī)械手等輔助設(shè)備。這是縮短維修時(shí)間，提高磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率，發(fā)揮大型球磨機(jī)磨礦回路效率及經(jīng)濟(jì)效益的必要措施。
微拖動(dòng)裝置用于磨機(jī)更換襯板和檢修時(shí)慢速轉(zhuǎn)動(dòng)及長(zhǎng)期停車后先行慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，松動(dòng)鋼球與礦漿的固結(jié)狀態(tài)，保證主電機(jī)安全啟動(dòng)。微拖動(dòng)裝置可以數(shù)臺(tái)磨機(jī)共用一套。微拖動(dòng)時(shí)簡(jiǎn)體轉(zhuǎn)速在O.I~0.2r/min，不宜更高。
襯板機(jī)械手用于搬運(yùn)襯板進(jìn)入磨機(jī)及在磨機(jī)內(nèi)部拆卸與安裝襯板。由于大型球磨機(jī)襯板多、重量大，采用襯板機(jī)械手可以大大縮短更換時(shí)間和節(jié)省勞動(dòng)力。
液壓千斤頂裝置用于磨機(jī)主軸承、中空軸檢修，頂起磨機(jī)筒體。慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，消除鋼球偏載，松動(dòng)鋼球與礦漿固結(jié)，保證安全啟動(dòng)，避免空氣離合器過載，起到保護(hù)作用。
3.5控制系統(tǒng)
(1)球磨機(jī)各控制單元（主電機(jī)、空氣離合器、各潤(rùn)滑裝置、配氣裝置等）在工作現(xiàn)場(chǎng)都設(shè)有機(jī)旁控制柜，并與主控室的集中控制柜相連接，在主控室有“集中”、“就地”、“停止”三個(gè)位置的選擇開關(guān)，實(shí)現(xiàn)主控室“集中”和工作現(xiàn)場(chǎng)“就地”兩種控制制度，并有光字牌顯示。
(2)系統(tǒng)對(duì)控制單元的多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、顯示、連鎖、保護(hù)和控制。包括：主電機(jī)的電壓、電流、功率、功率因素、溫度；空氣離合器的氣壓、動(dòng)作時(shí)間；各潤(rùn)滑裝置的油壓、油流、油位、油溫、泵電機(jī)電壓、電流；主軸承、小齒輪軸承的溫度等。實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)的順序啟動(dòng)和停車，生產(chǎn)過程控制和安全保護(hù)。
(3)在主控室，可與粉磨系統(tǒng)的其它設(shè)備如各給礦機(jī)、膠帶運(yùn)輸機(jī)等方便地進(jìn)行選擇和組合。
(4)在主控室，有各種啟動(dòng)條件和控制回路正常的指示信號(hào)。實(shí)行“詢問”和“現(xiàn)場(chǎng)允許”工作制。在工作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置能可靠切斷控制回路的“允許”、“不允許”開關(guān)，且為“切斷優(yōu)先”。在設(shè)備和系統(tǒng)啟動(dòng)之前，先發(fā)3—8秒（可設(shè)定）的音響信號(hào)，然后啟動(dòng)。這些措施確保球磨機(jī)工作安全可靠，
4、質(zhì)量保證措施
為保證球磨機(jī)質(zhì)量，進(jìn)行下列檢測(cè)和測(cè)定。
(1)簡(jiǎn)體：簡(jiǎn)體鋼板和焊接材料的檢驗(yàn)；制造前鋼板100%超聲波探傷；所有焊縫磁粉和超聲波探傷結(jié)構(gòu)的焊接圖要指明哪些焊接需有資格的焊工完成；按圖檢查尺寸；所有圓周形法蘭表面要用超聲波檢查，并記錄檢查結(jié)果。
(2)帶中空軸的端蓋：對(duì)每個(gè)鑄件毛坯進(jìn)行超聲波檢查，機(jī)械性能分析、化學(xué)性能分析、顯微結(jié)構(gòu)分析、磁粉檢查；加工后最終超聲波檢查；按圖檢查尺寸。
(3)齒圈：對(duì)鑄件毛坯的超聲波檢查、鑄件的顯微結(jié)構(gòu)檢查、鑄件的機(jī)械性能檢查、鑄件的化學(xué)性能檢查；加工齒后的磁粉檢查；齒面的硬度檢查；按圖檢查尺寸；齒形檢查（周節(jié)距，齒形公差）；與小齒輪嚙合試驗(yàn)。
(4)小齒輪：鍛件材料化學(xué)性能和機(jī)械性能分析結(jié)果；鍛件加工齒面之前的超聲波檢查；加工齒面之后磁粉檢查；按圖檢查尺寸；齒形檢查（周節(jié)、齒形公差）；與齒圈嚙合試驗(yàn)。
(5)動(dòng)靜壓主軸承、軸承座、給料溜槽小車、安裝底架、基礎(chǔ)板：材料證書、提交焊接工藝和質(zhì)量合格證書；所有焊縫10%磁粉和超聲波探傷；按圖檢查尺寸。
5、特大件的運(yùn)輸
大型球磨機(jī)的簡(jiǎn)體特大件，運(yùn)輸成為關(guān)鍵之一，近年來隨著產(chǎn)品大型化，特大件增多，除了鐵路特種車運(yùn)輸外，采用公路運(yùn)輸或水陸聯(lián)運(yùn)，事先對(duì)沿途橋梁、立交橋、涵洞進(jìn)行實(shí)地考察，由專用拖車將特大件成功地運(yùn)往全國(guó)各地及上海、天津港出口國(guó)外。例如中5,5mx8.5m球磨機(jī)4臺(tái)運(yùn)往、江西德興銅礦(最大件中5.9mx2,9m．重33t)、∮5.03mx6.4m球磨機(jī)3臺(tái)運(yùn)往巴基斯坦(最大件∮5.5mx3.3m，重29t)。
6、安裝調(diào)試
球磨機(jī)出廠前在廠內(nèi)總裝和空負(fù)荷試車，檢查齒輪嚙合、軸承溫度、軸承浮升量等，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證在現(xiàn)場(chǎng)安裝后，一次試車成功。
以巴基斯坦∮5.03mx6.4m球磨機(jī)為例，按合同要求，本公司派有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)專家赴巴基斯坦現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行安裝和調(diào)試的技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)。
球磨機(jī)于1995年7月進(jìn)行80小時(shí)100%負(fù)荷試車和72小時(shí)達(dá)標(biāo)考核。產(chǎn)量平均每臺(tái)185.5t/h(要求產(chǎn)量174t/h)，為考核最大處理能力，還進(jìn)行了6小時(shí)210t/h運(yùn)行試驗(yàn)。主電機(jī)工作正常(實(shí)際功率2 450~2 480kW)，空氣離合器工作正常（抱合時(shí)間5~6秒），主軸承、小齒輪軸承、主電機(jī)軸承和定子的溫度都低于許用值（室溫38qC，主軸承溫度≤43qC，小齒輪軸承溫度≤60qC，主電機(jī)軸承溫度s57C，主電機(jī)定子溫度≤85℃，球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，各潤(rùn)滑裝置、電氣控制系統(tǒng)工作正常，經(jīng)驗(yàn)收認(rèn)為球磨機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。
7、結(jié)語(yǔ)
公司具有設(shè)計(jì)制造和成套大型球磨機(jī)(∮4m—中6m級(jí)，特別是中5m左右球磨機(jī))的能力和經(jīng)驗(yàn)，大型球磨機(jī)制造難度大、周期長(zhǎng)，但由于采取有力措施，都按合同要求，及時(shí)交貨。在質(zhì)量、價(jià)格、交貨期、服務(wù)等方面部獲得用戶好評(píng)。對(duì)于更大規(guī)格的球磨機(jī)，經(jīng)過努力，如結(jié)構(gòu)改進(jìn)、設(shè)備改造、特殊配套件研制或進(jìn)口及與國(guó)外公司合作等，也可以提供更大規(guī)格的球磨機(jī)（本公司曾制造過類似結(jié)構(gòu)的大型產(chǎn)品，如冬瓜山工程與國(guó)外公司合作制造直徑∮8.53mx3.96m的礦用半自磨機(jī)等）。公司正以此為目標(biāo)，使大型球磨機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、成套水平再上一層樓。
