一种磨机最佳转速率计算方法技术

一种涉及磨机设计领域的磨机最佳转速率计算方法，所述的方法采用通过磨机筒体内θ角的数值计算得出钢球在筒体内抛落角a的数值，然后再将抛落角a和磨机筒体内波形衬板的波形坡度值C的数值代入算式［（90‑C）+a］/180，从而计算得出磨机的最佳转速率ω；所述的方法能够计算得出球磨机在实际应用中的最佳转速率，从而达到在保障碎磨效率的同时有效降低球磨机能耗的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磨机设计领域，尤其是涉及一种用于计算得出磨机最佳转速率的计算方法。
技术介绍
在工业领域内，例如冶金矿山、水泥行业，由于原料的颗粒大小无法直接满足生产工艺的要求，因此通常都需要对原料实施破碎、研磨等工序，尤其是对于高能耗的选矿企业而言，无论是金属还是非金属选矿，其磨矿工序都是必不可少的；然而，由于磨矿工序的能耗在整体工序的能耗中占有较大的比重，据相关统计资料显示，矿物加工过程中40～80%的能耗都是消耗于矿石的碎磨作业中，其中，全世界每年在碎磨作业中的电力消耗占全世界总发电量的3～4%，而我国每年的发电量也约有5%都消耗在磨矿上，因此如何在保障碎磨效率的同时有效的降低磨机的能耗就成为了本领域技术人员重点研发的课题之一；公知的，转速率是磨机的核心技术参数，其合理与否，直接影响到磨机内料位的运动状态，而运动状态又会影响到物料被粉碎的磨剥和冲击的程度，因此磨机的转速率能够直接标识出磨机是否高效节能；由于本领域技术人员普遍认为：提高筒体转速率有利于提高球磨机的效率，其理由是：提高转速率之后能够增加钢球的提升高度，从而相应增大了钢球的冲击速度，进而达到了提高球磨机效率的目的，因此目前工业上使用的球磨机的转速率均为73～85%；然而，通过长期对现有球磨机的转速率进行分析，以及依据磨矿线性理论和多次的实验得出结论，现有球磨机在73～85%的转速率下，其钢球的运动轨迹是不尽合理的，一味提高筒体转速率是不能直接提高磨矿效率的，且与此相反，将转速率适当降低反而能够提高其效率，即通过现有计算方法得出的球磨机转速率不是最适宜在实际中应用的，其不但会导致浪费过多的能耗，而且还会在一定程度上降低磨矿的效率；本领域技术人员都知道，在球磨机中，钢球偏离筒体垂直中心线的角度δ会随着转速率ω的增大而增大，即两者之间存在有一定的对应关系，同时，由于在磨矿过程中势必会存在一个钢球具有最大冲击速度时的落球点，且必然也会存在一个能够使钢球具有最大落球动能利用率的转速率，因此如何通过研究找出球磨机的落球点与最佳转速率之间的必然关联，并对其加以利用就成为了确定球磨机真正意义上最佳转速率的关键所在；然而，要研究钢球在筒体内的落球点及其运动轨迹，首先要解决的核心问题就是转速率ω与抛落角a的关系，但迄今为止，对于内壁光滑无波形坡度的磨机而言，其转速率ω与抛落角a之间关系的表示方式有如下几种：1、以钢球径向受力等于零为依据导出的关系式，即ω=(sina)1/2，但这个关系式存在着不合理的地方，首先，其在转速率ω等于零时，得出的抛落角a也等于零，这样表征的物理意义就成为了：当磨机停止不动时，钢球会处在P点不会脱落，这对于内壁光滑的磨机来讲，显然是不可能实现的；其次，根据此关系式计算，在ω≤18.7%时a≤2，这也是不大现实的；还有，据该式计算得出：当转速率ω为84.1%，对应的抛落角a为45度时，钢球具有最大冲击速度，当转速率ω为81.4%，对应的抛落角a为41.5度时，钢球具有最大的落球动能利用率，但这些数据却均与实验室试验数据完全不符；2、在筒体底部，以钢球切向受力等于零为依据导出的关系式，其中，钢球在偏离筒体垂直中心线δ角度时，切向受力为重力在切向的分力mg×sinδ,另一个是摩擦系数μ×（mg×cosδ+m×n2×r），即mg×sinδ=μ×（mg×cosδ+m×n2×r），而由此导出：ω=［（sinδ-μ×cosδ）/μ］1/2，其摩擦系数μ为0.38～0.01，以μ取最大值0.38为例，当δ等于90度时ω等于162%，也就是说，转速须达到临界转速的1.62倍时才能把钢球提升到P点，这显然是不合常理的；3、就是在以上述两种方式为基础，再加以物料在筒体内的受力分析为依据得出的关系式，或者是以此为基础再加以修订，但是，由于上述两种方式统称为非线性理论，且其都存在有不合理的地方，因此在以其为基础或依据所得出的关系式也都是存在不合理因素的；综上所述，由于非线性理论中存在着一些不合理的缺陷，因此这就说明非线性理论不能准确代表在圆周运动中转速率与物料偏离角的关系；但是，由于各磨机生产厂家都是依据非线性理论来设计磨机转速率的，即直径小的磨机转速率相对高一些，直径大的磨机转速率相对低一些，其都是从降低驱动力和对材质的要求考虑出发，因此现有的磨机生产厂家都存在着一些设计上的缺陷，其都没有找到真正的最佳转速率和落球位置。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种磨机最佳转速率计算方法，所述的方法能够计算得出球磨机在实际应用中的最佳转速率，从而达到在保障碎磨效率的同时有效降低球磨机能耗的目的。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种磨机最佳转速率计算方法，所述的方法计算步骤如下：步骤一、结合现有磨机的工作效率确定出磨机筒体内钢球的最佳落球点B，即钢球具有最大冲击速度时的落球点，然后计算出该落球点B和筒体中心O之间对应的线段与筒体中心的垂直线所构成的夹角，即θ角的数值；步骤二、以磨机筒体内最外层的钢球中心至筒体中心的直线距离为半径r，结合θ角的数值计算出钢球在筒体内的起抛点A，然后再计算出该起抛点A和筒体中心O之间对应的线段与筒体中心的水平线所构成的角∠AOP，即抛落角a的数值；步骤三、测量出磨机筒体内波形衬板的波形坡度值C，并将波形坡度值C和抛落角a的数值代入算式［（90-C）+a］/180计算得出最佳转速率ω。进一步，所述的磨机为钢球充填率是30～40%的球磨机。进一步，所述的θ角为13.66～24.68度。进一步，所述的抛落角a为43.56～52.2度。进一步，所述的最佳转速率ω为63.5～72.4%。由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术所述的磨机最佳转速率计算方法是根据钢球偏离磨机筒体垂直中心的角度δ随转速率ω增大而增大，且其在0～180度的范围内存在有唯一的一一对应关系的事实，在磨机设计领域内首创出的，磨机转速率ω与钢球偏离角δ呈线性关系的理论，即：在匀速圆周运动过程中，磨机筒体内的钢球被提升的高度，只与磨机的转速率和磨机内壁的形状有关，与其他无关，钢球偏离δ角随磨机转速率ω的增大而增大，且呈线性递增关系，当磨机转速达到临界转速之后，钢球将与磨机筒体一起作匀速圆周运动；由于所述的方法能够计算得出球磨机真正的最佳转速率，并在应用该最佳转速率时能够达到在保障碎磨效率的同时有效的降低球磨机的能耗，且经多数次实验证明，与现有球磨机的最佳转速率相比，通过所述方法计算得出的最佳转速率能够使球磨机的驱动动力下降25%以上，磨矿效率提高33%以上，因此所述方法在磨机设计领域内具有极大的推广和应用价值。附图说明图1是钢球在磨机筒体内的运动轨迹示意图。具体实施方式通过下面的实施例可以更详细的解释本专利技术，公开本专利技术的目的旨在保护本专利技术范围内的一切变化和改进，本专利技术并不局限于下面的实施例：以计算钢球充填率为30～40%的球磨机的转速率为例，所述的磨机最佳转速率计算方法是先结合现有球磨机的工作效率确定出最佳落球点B，并以此最佳落球点B确定筒体内的θ角；经多次实验得到的数据计算，该θ角在13.66～24.68度之间；然后再以球磨机筒体内最外层的钢球中心至筒体中心的直线距离为半径r，并结合θ角的数值计算得出对应的抛落本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磨机最佳转速率计算方法，其特征是：所述的方法计算步骤如下：步骤一、结合现有磨机的工作效率确定出磨机筒体内钢球的最佳落球点B，即钢球具有最大冲击速度时的落球点，然后计算出该落球点B和筒体中心O之间对应的线段与筒体中心的垂直线所构成的夹角，即θ角的数值；步骤二、以磨机筒体内最外层的钢球中心至筒体中心的直线距离为半径r，结合θ角的数值计算出钢球在筒体内的起抛点A，然后再计算出该起抛点A和筒体中心O之间对应的线段与筒体中心的水平线所构成的角∠AOP，即抛落角a的数值；步骤三、测量出磨机筒体内波形衬板的波形坡度值C，并将波形坡度值C和抛落角a的数值代入算式［（90‑C）+a］/180计算得出最佳转速率ω。

【技术特征摘要】
1.一种磨机最佳转速率计算方法，其特征是：所述的方法计算步骤如下：步骤一、结合现有磨机的工作效率确定出磨机筒体内钢球的最佳落球点B，即钢球具有最大冲击速度时的落球点，然后计算出该落球点B和筒体中心O之间对应的线段与筒体中心的垂直线所构成的夹角，即θ角的数值；步骤二、以磨机筒体内最外层的钢球中心至筒体中心的直线距离为半径r，结合θ角的数值计算出钢球在筒体内的起抛点A，然后再计算出该起抛点A和筒体中心O之间对应的线段与筒体中心的水平线所构成的角∠AOP，即抛落角a的数值；步骤三、测量出磨机筒体内波形衬板...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋瑞琪，
申请(专利权)人：宋瑞琪，
类型：发明
国别省市：河南;41