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测量球磨机衬板受力的详细方法

日期:2013-11-14  作者:网站管理员  浏览 QQ留言1151202703 联系电话:13849116116
导读:球磨机设备的用途非常广泛,目前是现代工业中不可缺少的研磨设备之一, 球磨机 功耗的降低及衬板耐磨性的提高,一直是改良球磨机的工作重点。由于球磨机衬板的受力直接影响到衬板磨损和球磨机功耗,所以有必要对其进行测量,为了更深入地分析和改善工作提供数据。 一、球磨机衬板受力分析 球磨机衬板主要受到的力如下: 1、载荷对衬板施加的力Fo; 2、固定衬板的螺栓和球磨机外壳对其施加的支持力F1。Fo直接影响磨损和损耗,是本文分析的主要对象。如下图1所显示,Fo可分解为径向力Fr、切向力Ft和轴向力Fa。本文探

球磨机设备的用途非常广泛,目前是现代工业中不可缺少的研磨设备之一,球磨机功耗的降低及衬板耐磨性的提高,一直是改良球磨机的工作重点。由于球磨机衬板的受力直接影响到衬板磨损和球磨机功耗,所以有必要对其进行测量,为了更深入地分析和改善工作提供数据。

一、球磨机衬板受力分析

球磨机衬板主要受到的力如下:

1、载荷对衬板施加的力Fo;
2、固定衬板的螺栓和球磨机外壳对其施加的支持力F1。Fo直接影响磨损和损耗,是本文分析的主要对象。如下图1所显示,Fo可分解为径向力Fr、切向力Ft和轴向力Fa。本文探讨的主要内容是测试某特定衬板上所受的径向力Fr、Ft切向力和轴向力Fa。

测量球磨机衬板受力的详细方法

二、测量装置及其测量输出信号的处理方法

1、装置结构 测量装置如下图2和3所显示。

测量球磨机衬板受力的详细方法

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装置的结构包括:径向负载梁、切向负载梁、径向传动杆、切向传动杆、深构球轴承和凸台。径向负载梁分为3个部分:a部分、b部分、中间部分为圆柱体。径向传动杆将球磨机衬板和一个深沟球轴承的外圈刚性连接起来,深沟球轴承的内圈又固定在径向负载梁中部的圆柱体上。切向传动杆与径向传动杆通过螺钉刚性连接在一起,并与切向负载梁保持接触。

从上图3的左上图的视角来观察,切向传动杆和切向负载梁之间可以在YZ平面相对滑动(X轴水平方向、Y轴铅垂方向、Z轴垂直于图面向外)。径向负载梁a部分、径向负载梁b部分以及切向负载梁分别固定在球磨机外壳刚性连接的凸台上。切向负载梁和径向负载梁上面都有应变片。径向负载梁承受径向力和轴向力,切向负载梁承受切向力,它们分别在各自的载荷下发生弯曲变形,从而驱动应变片输出信号。

2、输出信号的处理方法

①切向力的测量 如下图4所显示,当衬板受到切向力F1作用时,切向传动杆、径向传动杆和衬板组成的整体有以深沟球轴承的中心为支点旋转的趋势,旋转方向与Ft方向相同,由于切向传动杆和切向负载梁保持接触,所以切向负载梁对径向传动杆反作用一个力Ft,阻止径向传动杆绕轴承转动,Ft和Ft”形成杠杆平衡。故有:

测量球磨机衬板受力的详细方法

其中Ft”的值,可以通过杆上的应变片的测试结果求出来。L1和L2的长度又是已知的,所以可以通过计算得出切向力Ft的值。

测量球磨机衬板受力的详细方法

②径向力和轴向力的测量 如下图5所显示,当衬板受到轴向力和径向力时,测试装置中的径向负载梁发生弯曲,该弯曲量由径向负载梁a部分和b部分上的应变测量得到。

测量球磨机衬板受力的详细方法

径向负载梁上的应变输出信号的处理方法是:径向负载梁a部分和b部分为一个截面为矩形的条状横梁,中间部分是一个圆柱体,用于固定深沟球轴承内圈,受载时垂直平面上的弯矩分布如下图6所显示。a部分和b部分上的应变片得到的测试结果分别是Φ1和Φ2,由于的作用点是径向负载梁的中点,所以Φ1受到的来自弯矩M的影响与Φ2受到的来自弯距M的影响,是大小相等、符号相反的(见图6)。结合径向负载梁的抗弯曲截面系数W,得到对应于Φ1和Φ2得两个力Fa和Fβ,进而计算径向负载梁受到径向力:

 测量球磨机衬板受力的详细方法

径向负载梁受到轴向力:

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至此衬板受到的载荷施加给它的力就能测试出来。

③考虑部件重力及向心加速的影响 如下图7所显示,球磨机衬板的重力可以分解为两个分力:轴向分力F2=Gsincx1;切向分力F3=Gcoscx1,其中,a1是球磨机衬板的角位移,衬板的向心加速度a=ω²r,其中,ω是球磨机的角速度;r是球磨机内径;a沿径向指向圆心。

测量球磨机衬板受力的详细方法

结合式(1)、(2),可以得到径向力与切向力分别为:

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由于重力不影响轴向分力,所以轴向力仍由式(3)表示。

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