半自磨机缸体衬板的优化设计

磨机衬板是保护气缸不受研磨体和材料直接冲击和摩擦的关键部件，同时用于提升材料和研磨体，提高研磨体对材料的粉碎和研磨作用。它有助于提高小麦的研磨效率，增加产量，减少金属消耗。

衬垫的形状和材料也不同，以满足各种工作状态(粉碎或精细研磨)的要求。以粉碎为主时，衬板对研磨体的共荐力更强，衬板应具有优秀的抗冲击性。以细磨为主时，安板的升力较低，对研磨体的共推作用弱，冲击小，研磨作用较强，要求安板耐磨性好。衬板是研磨机的重要组成部分之一，寿命直接决定了小麦的检修周期，对选矿厂的生产率有重要影响。

国内某大型铜矿使用中信重工机械股份有限公司生产的10.37m5.19m半自动机。该半自磨机的矿粒度为-300毫米，采用振动筛分级、闭路打磨，矿用产品粒度为P80=1937米，吞吐量为938t/h，连续运行24h，安装功率为25586千瓦。

1优化前衬垫结构和使用

优化设计前，枪管内板为66排，内板螺栓孔均位于升力上，内板升力为高-低-高，高度升力高度为305毫米(含基座)，低升力高度为205毫米(含基座)。衬垫结构如图1所示。

图1前缸套结构优化

枪管衬板运行3个半月后发现断裂现象，断裂形式主要有两种。一个是沿着整个纵向方向断裂(见图2)。一个是沿着横截面断裂(见图3)，少数是掉角。

图2衬垫沿整个纵向方向断裂

图3衬垫沿横截面断裂

分析表明，衬板升降杆的高度和面角对衬板的寿命有很大影响。衬垫的升降杆太高，衬垫的面角太小，钢珠会过高，钢珠会直接撞在衬垫上，导致衬垫破裂和断裂。

利用离散单元分析软件EDEM对磨机内部材料和钢球的运动轨迹进行了模拟(见图4)，结果表明，在装有该安板的磨机内部存在钢球冲击安板的情况下，由于过度的直接冲击，安板过早破损。

图4 EDEM软件模拟材料和钢球的运动。

2衬垫优化

2.1气缸套行数的确定

半自动枪管衬板升降条的作用是抬起介质，使介质达到最佳升降高度。升降机杆越多，介质数越多，研磨效率越高。根据相关文献，直径为28ft的半自动桶内衬升降机为56行，其余半自动直径(英尺)与桶内衬升降机行数的关系大部分为1: 1，如图5所示。

图5半自动磨径(英尺)与桶衬提升行数的关系

2.2缸套面角的确定

枪管衬板面角度是衬板升降杆轮廓的角度。枪管内板的面角越大，钢球被内板升高的高度越低，钢球撞击内板的概率就越小。相反，枪管内板的面角越小，钢球被内板抬得越高，撞到内板的概率就越高。因此，通过增加面角，可以降低钢球升高的高度，减少钢球撞击内板。该磨机的原始内板面角为50，将面角增加到60，然后通过内板模拟软件进行模拟，结果如图6所示。可以看出，枪管衬板的面角为60时，球不再击中内板，因此，此次优化设计的枪管衬板使用了60面角。但是，如果衬板的面角增加，钢球的高度就会降低，磨削效率就会下降，因此，如果60面角没有碰到内板，可以考虑再次适当减少面角，增加小麦产量。

从上面的模拟分析可以看出，每圈共有66个，安板升降机按高度-平面-高度排列。也就是说，桶衬的一半高度(305毫米高，包括基座)，另一半高度略高于衬底(50毫米)。升降机杆面角度考虑为60度。衬垫形状如图7所示。如图8所示，这是3D组件图。

图7衬垫形状

图8衬垫的三维装配图

使用专业软件和EDEM仿真软件对枪管衬板进行DEM仿真(总充电率为24%，钢球充电率为10%)。

从仿真结果可以看出，在安板结构优化后，钢球不会撞到安板，安板结构合理。

3优化后衬板现场使用

眼板优化改造安装使用1个月以上后，从现场收集的照片可以看出，眼板使用得很好(见图10)，眼板的使用寿命可以达到4个月以上，眼板结构的优化设计是成功的。

图10优化后衬垫的使用

4结论

通过优化半机身轧机筒体衬板的结构，分别分析了影响衬板寿命的衬板升降行数、提升面角度和提升高度等因素，确保了最佳的衬板结构优化方案。优化后的衬板在现场取得了良好的使用效果。

来源：矿机之家

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