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[摘 要]通过对现有棒磨机设备存在的问题点进行分析，并得出“筒体变形”是影响设备正常运转的关键点，并针对筒体进行加强改造，实现设备能力提升，达到满足生产需求的目的。
[关键词]棒磨机；交变应力；钢渣
中图分类号：TP571 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）37-0008-01
1 棒磨机的结构及工作原理
1.1 棒磨机结构如图a所示。属于一级开流湿式溢流型粉磨系统[1]。
1.2电机通过减速装置驱动筒体回转，筒体内的钢渣和钢棒在筒体回转时受摩擦力和离心力作用被衬板带到一定高度后由于重力作用，便产生抛落和泻落，钢渣在冲击和研磨作用下逐步被粉碎。被粉碎的钢渣经排料部分排出筒外。
2 分析筒体变形及漏水的原因
导致棒磨机筒体变形主要有以下几个原因：
1）物料：棒磨机处理的物料为不锈钢冶炼过程中产生的钢渣，其中含有大量的不锈钢冷钢（占磨料的80%，尺寸规格≤80mm）。其具有形状不规则硬度高、韧性强、不易被粉碎的特性。
2）磨体（钢棒）：为克服不锈钢渣破碎困难这一特点，磨体（钢棒）必须选择大直径（Φ100×3450，71根，45#）高强度的材料。这必然对设备筒体造成剧烈冲击，加速筒体变形。
3）衬板：由于筒体内部衬板主要起保护筒体及磨碎物料作用。衬板出现破损及脱落时未能及时发现和更换，磨料直接与筒体接触再加上钢棒的冲击，筒体很快就会变形。变形的部位衬板破损脱落也是棒磨机漏水的主要原因之一。
4）衬胶：筒体内部衬板与筒体间的缓冲胶层易破损脱落。不能起到很好的减振作用，也不能达到保护筒體的效果。
5）筒体：筒体设计强度不足。由于以上问题点的存在使筒体变形加剧，筒体变形又使以上问题点更加突出，形成恶性循环。因此必须对棒磨机筒体进行重新设计和改造。
3 筒体受力分析
根据棒磨机实际载荷分布情况可知，筒体所受的外载荷有：集中力矩、体力（重力）和面力（均布力和非均布力）[2]。
简体自重载荷集度
ql= gnγπ（D2一d2 ）
式中：g —重力加速度；y—材料密度；D—筒体外径；d—筒体的内径。
物料在筒体内移动速度基本为匀速，且物料总重在总载荷中占比例很小，
可认为物料在筒体轴线方向均匀分布，分布集度
q2=
式中：c—物料流进影响系数，取c=1.45；G—产量，取G：20 t/h；
t—物料在磨机内时间，t=15 min。
对非均布力，因不便求解，需转化为集中力，载荷转化示意图如图b
所示。n为转化后的集中力个数。其大小据计算精度选取，转化后的第个
集中力P；的大小和位置由式（1）计算：
pi= （1）
集中力矩：M= 式中N—电机功率；n —简体转速。
因筒体受循环的交变应力作用[1]，由其力学性能得循环疲劳极限 ，交变应力下的许用应力为：
（2）
通过受力分析可知筒体中部截面的应力最大，为危险截面；筒体在过中心的水平面上方的部分受压，而下方受拉，在筒体顶部为最大压应力，在筒体底部为最大拉应力；交变应力强度在筒体中部最大；
4 筒体改造内容及计算：
1）改造内容：
将原设计筒体材质A3更改为16Mn，筒体壁厚由30mm增加到40mm；在筒体外部增加16根30mm×70mm×3075mm加强筋条。增加筒体强度，增加衬板固定螺栓与筒体的接触面积，克服因衬板松动或破损导致螺栓孔变形扩大。
2）强度校核计算：
（1）筒体弯曲应力计算：
（3）
其中：M=Mmax= （4）
上式（3）、（4）中G=78ton=7.8×104N，LK=455.1cm，Lt=64cm
计算得： =
又因16Mn材料的强度极限为 ，其许用应力应为下限（按式1计算）：
得 ，故筒体弯曲应力满足改造要求。
5 结论
经过棒磨机筒体改造，彻底解决了原有缺陷及问题点。使设备性能明显改善，效率明显提升。产能由原来的20ton/h提升到40ton/h。自改造投产至今运转平稳，未出现其他异常状态。通过本次改造实践实现了棒磨机生产能力的巨大跨越，为钢渣处理工厂日益增加的生产产量提供了重要保障。
参考文献
[1]江旭昌.管磨机.中国建材工业出版社，1991。
[2]于月民.球磨机筒体应力场的有限元分析.《煤矿机械》，2006.01
[关键词]棒磨机；交变应力；钢渣
中图分类号：TP571 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）37-0008-01
1 棒磨机的结构及工作原理
1.1 棒磨机结构如图a所示。属于一级开流湿式溢流型粉磨系统[1]。
1.2电机通过减速装置驱动筒体回转，筒体内的钢渣和钢棒在筒体回转时受摩擦力和离心力作用被衬板带到一定高度后由于重力作用，便产生抛落和泻落，钢渣在冲击和研磨作用下逐步被粉碎。被粉碎的钢渣经排料部分排出筒外。
2 分析筒体变形及漏水的原因
导致棒磨机筒体变形主要有以下几个原因：
1）物料：棒磨机处理的物料为不锈钢冶炼过程中产生的钢渣，其中含有大量的不锈钢冷钢（占磨料的80%，尺寸规格≤80mm）。其具有形状不规则硬度高、韧性强、不易被粉碎的特性。
2）磨体（钢棒）：为克服不锈钢渣破碎困难这一特点，磨体（钢棒）必须选择大直径（Φ100×3450，71根，45#）高强度的材料。这必然对设备筒体造成剧烈冲击，加速筒体变形。
3）衬板：由于筒体内部衬板主要起保护筒体及磨碎物料作用。衬板出现破损及脱落时未能及时发现和更换，磨料直接与筒体接触再加上钢棒的冲击，筒体很快就会变形。变形的部位衬板破损脱落也是棒磨机漏水的主要原因之一。
4）衬胶：筒体内部衬板与筒体间的缓冲胶层易破损脱落。不能起到很好的减振作用，也不能达到保护筒體的效果。
5）筒体：筒体设计强度不足。由于以上问题点的存在使筒体变形加剧，筒体变形又使以上问题点更加突出，形成恶性循环。因此必须对棒磨机筒体进行重新设计和改造。
3 筒体受力分析
根据棒磨机实际载荷分布情况可知，筒体所受的外载荷有：集中力矩、体力（重力）和面力（均布力和非均布力）[2]。
简体自重载荷集度
ql= gnγπ（D2一d2 ）
式中：g —重力加速度；y—材料密度；D—筒体外径；d—筒体的内径。
物料在筒体内移动速度基本为匀速，且物料总重在总载荷中占比例很小，
可认为物料在筒体轴线方向均匀分布，分布集度
q2=
式中：c—物料流进影响系数，取c=1.45；G—产量，取G：20 t/h；
t—物料在磨机内时间，t=15 min。
对非均布力，因不便求解，需转化为集中力，载荷转化示意图如图b
所示。n为转化后的集中力个数。其大小据计算精度选取，转化后的第个
集中力P；的大小和位置由式（1）计算：
pi= （1）
集中力矩：M= 式中N—电机功率；n —简体转速。
因筒体受循环的交变应力作用[1]，由其力学性能得循环疲劳极限 ，交变应力下的许用应力为：
（2）
通过受力分析可知筒体中部截面的应力最大，为危险截面；筒体在过中心的水平面上方的部分受压，而下方受拉，在筒体顶部为最大压应力，在筒体底部为最大拉应力；交变应力强度在筒体中部最大；
4 筒体改造内容及计算：
1）改造内容：
将原设计筒体材质A3更改为16Mn，筒体壁厚由30mm增加到40mm；在筒体外部增加16根30mm×70mm×3075mm加强筋条。增加筒体强度，增加衬板固定螺栓与筒体的接触面积，克服因衬板松动或破损导致螺栓孔变形扩大。
2）强度校核计算：
（1）筒体弯曲应力计算：
（3）
其中：M=Mmax= （4）
上式（3）、（4）中G=78ton=7.8×104N，LK=455.1cm，Lt=64cm
计算得： =
又因16Mn材料的强度极限为 ，其许用应力应为下限（按式1计算）：
得 ，故筒体弯曲应力满足改造要求。
5 结论
经过棒磨机筒体改造，彻底解决了原有缺陷及问题点。使设备性能明显改善，效率明显提升。产能由原来的20ton/h提升到40ton/h。自改造投产至今运转平稳，未出现其他异常状态。通过本次改造实践实现了棒磨机生产能力的巨大跨越，为钢渣处理工厂日益增加的生产产量提供了重要保障。
参考文献
[1]江旭昌.管磨机.中国建材工业出版社，1991。
[2]于月民.球磨机筒体应力场的有限元分析.《煤矿机械》，2006.01