国内外球磨机工作强度的研究现状

尽管球磨机在各个工业部门中已得到了广泛的应用，但对球磨机强度的研究却并不成熟。在计算球磨机的结构应力时，目前常用的两种方法为：材料力学的方法和有限单元法。

传统的研究方法是采用类比或凭设计经验的方法将球磨机回转体简化为简支梁结构，运用材料力学的知识来计算其最大应力值。经简化，球磨机的回转体所受载荷主要包括弯曲力矩、扭转力矩和切向力，这些载荷由整体结构的重力和大齿圈传递的驱动力矩共同作用产生。由于上述的扭转力矩和切向力所产生的应力和变形很小，对回转体应力的计算结果影响不大，故在实际计算中只需求得最大弯曲应力即可。

在计算球磨机回转体的弯曲应力时，考虑到它反复循环的变化特性，应选取回转体材料的疲劳极限。由于球磨机筒体上存在观察孔和螺栓孔等会产生应力集中现象的结构，故可以选取安全系数为3.5一4.0。

显然，这种传统的应力计算方法非常粗糙。原因是:

(1)球磨机回转体的直径与长度比大于1/5，并不符合简支梁的简化标准；

(2)球磨机回转体中空，其应力变化十分复杂，不适于应用实心简支梁的计算公式；

(3)球磨机筒体上开有观察孔，其周围应力分布较为复杂，传统方法无法精确计算这部分应力值。

此外，当球磨机正常工作时，钢球和物料随筒体上升到一定高度后抛落，对筒体产生冲击。一方面，由于球磨机正是利用这种冲击力来破碎物料的，所以冲击力越大球磨机的粉碎效率越高；另一方面，这种冲击力对筒体和衬板产生冲击，会造成筒体的破坏，应该控制在一定的范围内。

工程上，由于记录技术的限制，在实际运转球磨机中直接测量钢球冲击应力十分困难。目前，国内外的研究人员也尝试使用离散单元法来解决此问题，但工程应用条件还不成熟。由于传统的应力计算方法并不能满足实际工程的需要，所以人们开始将有限单元法应用十球磨机筒体的应力计算中。

有限单元法(finiteelementmethod)是综合现代数学、力学理论、计算方法、计算机技术等学科的最新知识发展起来的一种新兴技术。这个方法起源于20世纪50年代中期航空工程中飞机结构的矩阵分析。由于划分后的单元结构简单，各节点力之间的方程式可以很容易的通过平衡关系或能量关系建立起来。最后，为了形成总体代数方程组，将所有的单元方程组合在一起并引入边界条件，求解此方程组即可得到原问题的解。

近年来，随着计算机工业的迅速发展和有限元方法理论基础的不断完善，技术人员开发了一大批具有实用性的红星有限元软件，如ANSYS、ADINA、ABAQus、MSc等。这些软件多具有强大的后处理功能使得计算结果可视化，可以直接观察变形、位移和各种相关应力的分析结果图。而且软件中的参数化建模功能，可以很方便地修改己建立模型的局部结构，使其逐步完善，避免了大量无意义的重复性工作。所以广大的工程技术人员越来越倾向于使用这种方法来分析计算复杂结构的应力应变情况。

相关文章：
球磨机的磨矿技术效率及其影响因素磨机研磨体体积密度对磨矿效率的影响力湿式球磨机的筒体安装事宜筛式球磨机维修保养步骤妨碍球磨机工作效率的几项因素球磨机电动机启动为什么会发生振动？