矿用磨球机的选型及安装

张鸿川

（河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司，河北 唐山 063000）

磨球机在矿山生产中具有重要作用，矿石小球加工工艺主要为光磨、热处理、硬磨等，磨球机作为硬磨所用到的主要设备，是降低生产成本、提高生产效率的关键工艺环节。磨球机工作原理较为简单，将泵供给的液压力，作用在活塞杆和油缸上，推动磨球机的固定盘，使其在一定压力作用下，沿着轴线反复移动，逐渐靠近砂轮盘，使固定盘和砂轮盘的沟槽保持在合适深度，对矿石进行磨削，同时压紧磨削的矿石，令泵持续运转，获得持久的磨削力[1]。现阶段，矿石小球加工具有充分的利润空间，矿山开采行业对小球加工工艺提出了较高要求，但由于磨球机普遍采用单沟循环加工方式，加工技术较难、矿石用量较少，导致成品球壁厚不均匀，产品合格率较低，针对这一问题，提出矿用磨球机的选型及安装工艺设计，优化矿石加工流程，提高矿石成品球品质。

1 矿用磨球机的选型及安装工艺设计

1.1 选择矿用磨球机部件型号

选择磨球机部件型号，包括驱动装置、砂轮等。磨球机机架尺寸大小选择1100mm×900mm×700mm，板径为420mm，为保证矿石往复运动的平稳性，驱动装置选择液压式，应具有运动平稳的特性，其中液控单向阀选择IY-288型，压力表选择YX180型电接点弹簧管，电磁滑阀换向选择15E12B型，溢流阀选择Y-14B型，通过2台电机单独驱动液压装置，电机型号分别为Y726M-7型、Y726Lz-4型。操作调节装置选择KP-2型远程调压阀，油缸选择M8897型拉紧式油缸，直径尺寸为55mm，使用Y型密封圈，轴承采用推力式，修正器选择JR3型金刚石条，固定盘选择YU839型号，偏心量和直径分别为26mm、790mm，磨球砂轮选择T173CYAP型号，砂轮外径周长和修正量最大，内径和外径分别为440mm和790mm。至此完成矿用磨球机部件型号的选择。

1.2 优化矿用磨球机安装施工工艺

优化磨球机安装施工工艺，安装选择的各磨球机部件。将机架作为基础件，连接主轴、料盘、电液管线等，利用电机带动转动部件，令主轴随之旋转，使用固定板，加工得到进出球口，磨削矿石时，保持砂轮和固定板之间的压力不变，当小球循环一周后，利用修正器，带动砂轮修正和矿石磨削同步工作。

在液压装置的压紧腔内，串联单向阀和弹簧管压力表，带动小球进入磨板和砂轮之间，连接压力表和油泵电机电源，将料盘作为矿石的盛料部件，接通驱动装置的压紧腔和油箱，用牛皮碗密封油缸活塞，在油缸和活塞之间留下0.04mm～0.10mm的间隙，避免密封圈后部被挤入间隙中，确保小球进入固定的物料盘。增加主轴径向支承点，令砂轮远离固定盘，合并操作调节装置和油箱于一体，将修整器安装在缺口中间，把油箱置于磨球机的机床内部，把按钮、调节阀等置于操纵箱的面板上，将调节阀与溢流阀相连接，调节主阀压力略高于磨削压力，令液控单向阀与调节阀并联，使导轮通过多个长轴进行摆动，同时保证管路垂直伸展，不能过长或弯曲，集中驱动面板各个阀门和按钮[2]。

选取发光二极管、脉冲继电器，组成液压装置的控制线路，通过一个无触点电位器，独立调整液压装置的通电时间、断电时间，在机床底部配置液压油箱，保持机床油压恒定，连接驱动装置和流球槽，使矿石小球经过流球槽进入固定板，调整继电器的电位器，控制矿石滑动磨削和修整的停顿时间[3]。将液压驱动装置固定在法兰盘上，减小机床主轴结构的球径，在传动部位增加卸荷装置和减振装置，采用变频调速，选择合适的磨板转速和料盘转速，消除皮带产生的径向力，从而解决小球进球时的压力不平衡问题，满足多种工艺要求，达到的技术参数如下：主轴转速为50rpm～100rpm、料盘转速为0.01mm～0.3mm、最大工作压力为90kN、一次装球量为220kg～450kg、主电机功率为15kW、砂轮一次修正量为0.7um左右、加工范围为1.2mm～3mm。在物料盘、进球槽、出球槽、转动盘的联结处，按照加工小球的直径变动量，增大球板内径，令金刚石条紧贴砂轮平面，减小联结处的配合间隙，防止出现卡球和挤球等现象，在传动机构处安装驱动导轮，配置减速机，使其垂直于砂轮主轴轴线，联合控制传动皮带轮、导轮、砂轮的转速，利用推力轴承，代替磨球机原有的平面轴承，在保证轴承径向精度的基础上，提高砂轮线速度。改造磨球间的空间布置，扩大磨球间尺寸，使其更为宽敞，用渡块或滑块夹住，在活动罩内增加3个接砂箱和2个栏簧，选择可调节的活动固定架，作为接砂箱的插轴，解决磨球清砂困难的问题。至此完成矿用磨球机安装施工工艺优化，实现矿用磨球机的选型及安装工艺设计。

2 实验论证分析

将此次设计的选型安装工艺，与两种常规磨球机选型安装工艺，进行对比实验。

三种工艺分别选型和安装磨球机，矿石选择铜矿石，在不同工况下移动金刚石条，控制往复移动时间在20s内，将其统一磨削成7.935mm钢球。将磨球机砂轮转速作为测试条件，控制在60r/min～96 r/min，每种转速下产量1500个，统计各转速下的钢球表面平均粗糙度，结果如表1所示。

表1 钢球表面平均粗糙度统计（um）

由上表可知，针对不同转速下生产的钢球，设计工艺平均粗糙度为6.08um，常规工艺1平均粗糙度为10.04um，常规工艺2平均粗糙度为10.97um，设计工艺生产钢球的表面粗糙度要低于两种常规工艺。根据规定的钢球表面标准粗糙度，将超过标准粗糙度的钢球作为不合格成品球，标准内的钢球作为合格成品球，不同转速下的合格率对比结果如下图所示：

图1 成品球合格率实验对比结果

由上图可知，设计工艺作用下，磨球机生产钢球的平均合格率为96.8%，常规工艺1平均合格率为92.6%，常规工艺2平均合格率为88.7%，相比两种常规工艺，设计工艺生产钢球的合格率分别提高了4.2%、8.1%，钢球表面更加平整，充分满足了金刚石加工的生产要求。

3 结语

此次研究设计了一种磨球机选型安装工艺，降低了表面粗糙度，提高了矿石小球的加工合格率。但此次研究仍存在一定不足，在今后的研究中，会进一步划分大型磨球机、小型磨球机，在矿石小球生产加工中的应用，进一步适应市场需求。