0、前言
    有研究數據表明，球磨機的能耗利用率隻有2%一3%左右，如球磨機電耗是lOOkWh，其中“克服應力和內聚力，使物料生成新表麵”的有用功僅2—3kWh
，其餘97～98kWb的能量則消耗在“提升研磨體、噪音
、發熱以及傳動係統的摩擦損耗”等(deng)環(huan)節(jie)上(shang)。雖(sui)然(ran)立(li)磨(mo)等(deng)擠(ji)壓(ya)粉(fen)磨(mo)設(she)備(bei)的(de)能(neng)耗(hao)利(li)用(yong)率(lv)有(you)較(jiao)大(da)幅(fu)度(du)的(de)提(ti)高(gao)
，但(dan)球(qiu)磨(mo)機(ji)具(ju)有(you)產(chan)品(pin)顆(ke)粒(li)組(zu)成(cheng)比(bi)較(jiao)理(li)想(xiang)等(deng)獨(du)特(te)優(you)點(dian)
，使(shi)其(qi)在(zai)水(shui)泥(ni)等(deng)行(xing)業(ye)依(yi)然(ran)保(bao)持(chi)難(nan)以(yi)替(ti)代(dai)的(de)地(di)位(wei)

，節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)因(yin)此(ci)成(cheng)為(wei)當(dang)前(qian)球(qiu)磨(mo)機(ji)相(xiang)關(guan)研(yan)究(jiu)和(he)改(gai)進(jin)的(de)主(zhu)攻(gong)方(fang)向(xiang)。
    筆者曾是一家建材機械廠的產品設計人員，該廠生產的選礦用中小型球磨機，此前一直沿襲“滑動軸承、邊緣傳動
、剮性聯軸器”等效率較低的傳統結構（見圖1）。筆者結合現場服務經驗，借鑒當前球磨機相關節能技術，對傳統中小型球磨機進行了結構改進。以下是∮1200×2400規格球磨機改進的實例說明：
1

、滑動軸承改滾動軸承
    球磨機能耗利用率極低的根源在於工作原理上的“先天缺陷”，球磨機是靠簡體旋轉帶動研磨體進行“拋射運動”，以實現對物料的衝擊和磨削作用
，這就製約了“研磨體的提升、噪音、摩擦發熱”等能耗環節。要達到節能降耗的目標，設計人員往往在球磨機傳動係統上下工夫。綜觀當前有關球磨機的節能技術
，大多數遵循“改進傳動係統，降低摩擦損耗”的思路，這其中最具典型的就是滑動軸承改滾動軸承。研究表明
，滑動摩擦功耗約占球磨機配用電機功率的18%~29%，滾動軸承替代滑動軸承後，磨機配用電機功率可減少17%～22%，能夠有效實現節能的目標。因大型滾動軸承的設計
、製(zhi)造(zao)及(ji)密(mi)封(feng)等(deng)難(nan)題(ti)沒(mei)有(you)完(wan)全(quan)攻(gong)克(ke)，滾(gun)動(dong)軸(zhou)承(cheng)在(zai)大(da)型(xing)球(qiu)磨(mo)機(ji)上(shang)的(de)應(ying)用(yong)還(hai)處(chu)於(yu)探(tan)索(suo)階(jie)段(duan)
，但(dan)對(dui)中(zhong)小(xiao)型(xing)球(qiu)磨(mo)機(ji)而(er)言(yan)
，則(ze)不(bu)存(cun)在(zai)軸(zhou)承(cheng)的(de)配(pei)套(tao)問(wen)題(ti)，富(fu)通(tong)新(xin)能(neng)源(yuan)銷(xiao)售(shou)球(qiu)磨(mo)機(ji)
、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
    筆者對Ø1200×2400球磨機首先進行了滑動軸承改滾動軸承（見圖2）。該規格球磨機原電機功率55KW，改進後降為45KW，實踐證明設備運轉正常，按照一天工作8h，一年工作300djisuan，qijienengdejingjixiaoyixiangdangkeguan。xuyaobuchongshuoming，huadongzhouchengbixupeitaoxiyourunhuaxitong，ganfashengchandeqiumojihaibixupeitaolengqueshuixitong，zhelianggexitongjiegoufuza
，weihukunnan，qiyouhao

、水耗占生產成本的很大比重。滾動軸承采用油脂潤滑，免去了稀油潤滑和冷卻水循環係統。歸納起來
，滾動軸承對用戶有“節能
、節油
、節水”三san大da好hao處chu，對dui製zhi造zao商shang而er言yan，也ye有you簡jian化hua工gong藝yi和he降jiang低di成cheng本ben的de好hao處chu。滑hua動dong軸zhou承cheng的de軸zhou瓦wa采cai用yong巴ba氏shi合he金jin材cai料liao
，不bu僅jin價jia格ge昂ang貴gui，而er且qie澆jiao鑄zhu和he機ji加jia工gong要yao求qiu高gao，潤run滑hua係xi統tong和he冷leng卻que水shui係xi統tong所suo對dui應ying的de軸zhou承cheng座zuo的de內nei部bu結jie構gou也ye相xiang當dang複fu雜za，改gai滾gun動dong軸zhou承cheng後hou，筆bi者zhe將jiang軸zhou承cheng底di座zuo設she計ji為wei無wu需xu木mu模mo的de鋼gang板ban焊han接jie件jian。
    滑動軸承改滾動軸承設計要點有：①軸承類型的選擇：球磨機具有低速、重載的特點
，支承裝置必須彌補“兩端中空軸同心度誤差”和“筒體運行中產生的撓度”等問題，本案最終選用調心性能較好的雙列調心球麵滾子軸承；②軸承具體規格的選擇：需要兼顧承載能力和裝配尺度兩個因素。具體思路是：由生產能力確定進
、出料通路的尺度，繼而確定中空軸的外徑即滾動軸承內徑（見第3部分中空軸設計）
，然後再由承載能力確定軸承外徑和寬度；③軸承軸向定位組合：球磨機載荷大

，工作過程中簡體發熱，熱脹冷縮的應力是軸承軸向定位必須考慮的關鍵問題，方案中采用了“出料端固定
、進料端遊動”的de組zu合he方fang式shi

，為wei了le避bi開kai進jin料liao端duan大da塊kuai物wu料liao的de衝chong擊ji，傳chuan動dong裝zhuang置zhi往wang往wang布bu置zhi在zai出chu料liao端duan
，出chu料liao端duan固gu定ding保bao證zheng了le傳chuan動dong裝zhuang置zhi的de正zheng常chang工gong作zuo。需xu要yao特te別bie注zhu意yi，兩liang端duan軸zhou承cheng組zu件jian中zhong僅jin端duan蓋gai軸zhou向xiang定ding位wei尺chi寸cun有you5mm的微小差異，進出料端的軸承組件在現場不得裝反。
2、邊緣傳動改中心傳動
    zhongxinchuandongfanganzaidaxingqiumojishangbijiaochangjian，zhongxiaoxingqiumojidaduoshumorenbianyuanchuandongdefangan。youyanjiubiaoming，zhongxinchuandongdejixiexiaolvbibianyuanchuandonggao，zaiyibanqingkuangxia

，zhongxinchuandongn=0.92 - 0.95
，邊緣傳動17=0. 86-0.90，兩者相差5%左(zuo)右(you)，采(cai)用(yong)中(zhong)心(xin)傳(chuan)動(dong)對(dui)能(neng)耗(hao)基(ji)數(shu)大(da)並(bing)常(chang)年(nian)運(yun)轉(zhuan)的(de)球(qiu)磨(mo)機(ji)而(er)言(yan)
，其(qi)節(jie)能(neng)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)非(fei)常(chang)可(ke)觀(guan)。另(ling)外(wai)中(zhong)心(xin)傳(chuan)動(dong)結(jie)構(gou)緊(jin)湊(cou)，規(gui)格(ge)相(xiang)同(tong)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)，中(zhong)心(xin)傳(chuan)動(dong)比(bi)邊(bian)緣(yuan)傳(chuan)動(dong)重(zhong)量(liang)要(yao)輕(qing)，節(jie)省(sheng)鋼(gang)材(cai)約(yue)15%18%zuoyou，zhejiudadajiangdilezhizaoshangdeshengchanchengben。zhongxinchuandongcaiyongwanquanmifengdejiansuqi，shiyongshoumingchang，richangweixiugongzuoliangshao
，erbianyuanchuandongdekaishichilunchuyunanyiyangemifengdechilunzhaonei
，fenchenqinrumosunxiangdangjulie，qishoumingjiaoduan，bianyuanchuandongdelingjianfensan
，gongyoudianhejianzhadianjiaoduo，caozuo、檢修困難。
    傳統Ø1200×2400規格球磨機嫁接“中心傳動”的設計難點，首推“中空軸結構和尺度的設計”，具體有以下三個方麵：①中空軸外徑的確定：傳統的進出料中空軸內部裝有進出料口（見圖1）

，考慮物料沒有強烈“磨蝕”性(xing)質(zhi)，改(gai)進(jin)方(fang)案(an)去(qu)除(chu)了(le)進(jin)出(chu)料(liao)口(kou)
，進(jin)出(chu)料(liao)通(tong)路(lu)改(gai)走(zou)中(zhong)空(kong)軸(zhou)內(nei)孔(kong)，孔(kong)內(nei)鑄(zhu)有(you)螺(luo)旋(xuan)結(jie)構(gou)，內(nei)孔(kong)直(zhi)徑(jing)和(he)原(yuan)先(xian)進(jin)出(chu)料(liao)口(kou)接(jie)近(jin)，去(qu)除(chu)進(jin)出(chu)料(liao)口(kou)的(de)好(hao)處(chu)就(jiu)在(zai)於(yu)縮(suo)小(xiao)了(le)中(zhong)空(kong)軸(zhou)外(wai)徑(jing)（即滾動軸承的內徑）
，在zai滿man足zu承cheng載zai能neng力li和he使shi用yong壽shou命ming的de前qian提ti下xia，盡jin可ke能neng減jian小xiao滾gun動dong軸zhou承cheng的de配pei套tao規gui格ge，滾gun動dong軸zhou承cheng規gui格ge越yue大da，對dui製zhi造zao商shang和he用yong戶hu均jun意yi味wei著zhe配pei件jian采cai購gou成cheng本ben越yue高gao；②中空軸與簡體連接結構的設計：改進前簡體端蓋和中空軸是整體碗形結構（見圖1）
，筒(tong)體(ti)出(chu)料(liao)倉(cang)布(bu)置(zhi)在(zai)碗(wan)形(xing)空(kong)腔(qiang)之(zhi)中(zhong)，改(gai)進(jin)後(hou)簡(jian)體(ti)端(duan)部(bu)采(cai)用(yong)焊(han)接(jie)式(shi)平(ping)端(duan)蓋(gai)
，中(zhong)空(kong)軸(zhou)與(yu)簡(jian)體(ti)連(lian)接(jie)法(fa)蘭(lan)大(da)大(da)縮(suo)小(xiao)，簡(jian)體(ti)中(zhong)空(kong)軸(zhou)采(cai)用(yong)鉸(jiao)製(zhi)孔(kong)螺(luo)栓(shuan)連(lian)接(jie)，機(ji)加(jia)工(gong)必(bi)須(xu)保(bao)證(zheng)簡(jian)體(ti)兩(liang)端(duan)的(de)法(fa)蘭(lan)止(zhi)口(kou)同(tong)軸(zhou)度(du)
，出(chu)料(liao)倉(cang)結(jie)構(gou)形(xing)式(shi)也(ye)要(yao)作(zuo)相(xiang)應(ying)的(de)改(gai)變(bian)等(deng)；③中空軸強度計算：邊緣傳動的出料中空軸不承受設備傳動的扭矩載荷，中心傳動的出料中空軸（見圖3）是典型的轉軸（既承受彎矩又傳遞扭矩），本案同時兼任出料口的角色
，筆者采用經驗類比法，初定中空軸的壁厚，然後再校核疲勞強度
、剛度等。因球磨機的載荷因素非常複雜
，中空軸計算模型有待行家進一步探討。
    jiansuqixinghaohesubidexuanzeyeshibianyuanchuandonggaizhongxinchuandongdezhongyaowenti。kaolvfangbiancaigoudeyinsu，benanzuizhongxuanzeletongyongxingyuanzhuchilunjiansuqi，qiguigemanzushebei“重載
、連續運轉”的工作狀態，速比按照“簡體旋轉速度保持不變”的原則計算，即邊緣傳動齒輪副的傳動比轉嫁給減速器，減速器規格有所增大（單級變兩級）
，采購成本相對提高
，但綜合考慮節省大小齒輪副等因素，產品的總體製造成本和用戶使用（維修、配件）成本均明顯下降。
3、其他方麵的改進
    在上述改進方案的基礎上，筆者考慮球磨機使用運行中的其他因素．對傳統∮1200×2400規格球磨機，同時進行了以下兩點改進：
    剛性聯軸器改液力偶合器：球磨機必須帶負荷（研磨介質球體）qidong，weicibixujiadadianjironglianghexiangyingzengjiagongdianxitongrongliang，daozhidianwangyunxingyinshuxiajiang，mojiqidongdianliuda

，duidianwangxingchengchongji

，yingxiangshengchanxitongzhongqitashebeidezhengchangyunxing。bizhejiangqiumojidianjishuchuzhouyujiansuqishuruzhouzhijiandegangxinglianzhouqigaiweiyeliouheqi（見圖2），使用效果證明，盡管使用滾動軸承後電機功率下降一檔，但球磨機啟動性能卻大大改善（啟動電流下降）
，事實上也就提高了設備運行中的電機使用效能。
    獨立底座改一體化底座：傳統結構中小型球磨機的筒體兩端軸承底座、電機底座、減速器的底座是“各自為政”
，產(chan)品(pin)出(chu)廠(chang)時(shi)部(bu)件(jian)分(fen)散(san)發(fa)運(yun)
，集(ji)成(cheng)度(du)低(di)，現(xian)場(chang)安(an)裝(zhuang)調(tiao)整(zheng)工(gong)作(zuo)量(liang)較(jiao)大(da)等(deng)。筆(bi)者(zhe)采(cai)納(na)用(yong)戶(hu)建(jian)議(yi)，本(ben)案(an)將(jiang)筒(tong)體(ti)部(bu)的(de)兩(liang)端(duan)軸(zhou)承(cheng)底(di)座(zuo)用(yong)鋼(gang)架(jia)連(lian)成(cheng)一(yi)體(ti)，將(jiang)電(dian)機(ji)和(he)減(jian)速(su)器(qi)的(de)底(di)座(zuo)合(he)二(er)為(wei)一(yi)（見圖2）。一體化底座既方便產品集成發運，又減少了現場安裝工作量
，用戶水泥基礎也可以節省下來（小規格磨機底座連成一體後，可直接在地麵上安置），本案提高了傳動係統的剛度和傳動精度，從而延長了設備的使用壽命。
4
、結束語
    zaiquanshehuichangdaokexuefazhanguandejintian，jienengjianghaojuyouzhongyaodeyiyi。danzhongxiaoxingqiumojiyinnenghaojishuxiangduijiaodi
，muqianguoneiyanjiujigouduiqiguanzhuchengduyuanbujidaxingqiumoji。haiyouyixiechuantongdeguannianzhiyuezhezhongxiaoxingqiumojidegaijinbufa，biruhenduoziliaohejiaokeshudouyou“中心傳動雖然效率高，但設備製造複雜，多用於大型磨機”的說法。實踐證明
，筆者將“中心傳動”嫁接到中小型球磨機上，製造商簡化了工藝，降低了生產成本
，用戶實現節能，降低了維護和配件成本。