球磨機(jī)設(shè)備的用途非常廣泛，目前是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的研磨設(shè)備之一，球磨機(jī)功耗的降低及襯板耐磨性的提高，一直是改良球磨機(jī)的工作重點(diǎn)。由于球磨機(jī)襯板的受力直接影響到襯板磨損和球磨機(jī)功耗，所以有必要對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，為了更深入地分析和改善工作提供數(shù)據(jù)。

一、球磨機(jī)襯板受力分析

球磨機(jī)襯板主要受到的力如下：

1、載荷對(duì)襯板施加的力Fo；
2、固定襯板的螺栓和球磨機(jī)外殼對(duì)其施加的支持力F1。Fo直接影響磨損和損耗，是本文分析的主要對(duì)象。如下圖1所顯示，F(xiàn)o可分解為徑向力Fr、切向力Ft和軸向力Fa。本文探討的主要內(nèi)容是測(cè)試某特定襯板上所受的徑向力Fr、Ft切向力和軸向力Fa。

二、測(cè)量裝置及其測(cè)量輸出信號(hào)的處理方法

1、裝置結(jié)構(gòu) 測(cè)量裝置如下圖2和3所顯示。

裝置的結(jié)構(gòu)包括：徑向負(fù)載梁、切向負(fù)載梁、徑向傳動(dòng)桿、切向傳動(dòng)桿、深構(gòu)球軸承和凸臺(tái)。徑向負(fù)載梁分為3個(gè)部分：a部分、b部分、中間部分為圓柱體。徑向傳動(dòng)桿將球磨機(jī)襯板和一個(gè)深溝球軸承的外圈剛性連接起來(lái)，深溝球軸承的內(nèi)圈又固定在徑向負(fù)載梁中部的圓柱體上。切向傳動(dòng)桿與徑向傳動(dòng)桿通過(guò)螺釘剛性連接在一起，并與切向負(fù)載梁保持接觸。

從上圖3的左上圖的視角來(lái)觀(guān)察，切向傳動(dòng)桿和切向負(fù)載梁之間可以在YZ平面相對(duì)滑動(dòng)（X軸水平方向、Y軸鉛垂方向、Z軸垂直于圖面向外）。徑向負(fù)載梁a部分、徑向負(fù)載梁b部分以及切向負(fù)載梁分別固定在球磨機(jī)外殼剛性連接的凸臺(tái)上。切向負(fù)載梁和徑向負(fù)載梁上面都有應(yīng)變片。徑向負(fù)載梁承受徑向力和軸向力，切向負(fù)載梁承受切向力，它們分別在各自的載荷下發(fā)生彎曲變形，從而驅(qū)動(dòng)應(yīng)變片輸出信號(hào)。

2、輸出信號(hào)的處理方法

①切向力的測(cè)量 如下圖4所顯示，當(dāng)襯板受到切向力F1作用時(shí)，切向傳動(dòng)桿、徑向傳動(dòng)桿和襯板組成的整體有以深溝球軸承的中心為支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，旋轉(zhuǎn)方向與Ft方向相同，由于切向傳動(dòng)桿和切向負(fù)載梁保持接觸，所以切向負(fù)載梁對(duì)徑向傳動(dòng)桿反作用一個(gè)力Ft，阻止徑向傳動(dòng)桿繞軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，F(xiàn)t和Ft”形成杠桿平衡。故有：

其中Ft”的值，可以通過(guò)桿上的應(yīng)變片的測(cè)試結(jié)果求出來(lái)。L1和L2的長(zhǎng)度又是已知的，所以可以通過(guò)計(jì)算得出切向力Ft的值。

②徑向力和軸向力的測(cè)量 如下圖5所顯示，當(dāng)襯板受到軸向力和徑向力時(shí)，測(cè)試裝置中的徑向負(fù)載梁發(fā)生彎曲，該彎曲量由徑向負(fù)載梁a部分和b部分上的應(yīng)變測(cè)量得到。

徑向負(fù)載梁上的應(yīng)變輸出信號(hào)的處理方法是：徑向負(fù)載梁a部分和b部分為一個(gè)截面為矩形的條狀橫梁，中間部分是一個(gè)圓柱體，用于固定深溝球軸承內(nèi)圈，受載時(shí)垂直平面上的彎矩分布如下圖6所顯示。a部分和b部分上的應(yīng)變片得到的測(cè)試結(jié)果分別是Φ1和Φ2，由于的作用點(diǎn)是徑向負(fù)載梁的中點(diǎn)，所以Φ1受到的來(lái)自彎矩M的影響與Φ2受到的來(lái)自彎距M的影響，是大小相等、符號(hào)相反的（見(jiàn)圖6）。結(jié)合徑向負(fù)載梁的抗彎曲截面系數(shù)W，得到對(duì)應(yīng)于Φ1和Φ2得兩個(gè)力Fa和Fβ，進(jìn)而計(jì)算徑向負(fù)載梁受到徑向力：

徑向負(fù)載梁受到軸向力：

至此襯板受到的載荷施加給它的力就能測(cè)試出來(lái)。

③考慮部件重力及向心加速的影響 如下圖7所顯示，球磨機(jī)襯板的重力可以分解為兩個(gè)分力：軸向分力F2=Gsincx1；切向分力F3=Gcoscx1，其中，a1是球磨機(jī)襯板的角位移，襯板的向心加速度a=ω²r，其中，ω是球磨機(jī)的角速度；r是球磨機(jī)內(nèi)徑；a沿徑向指向圓心。

結(jié)合式（1）、（2），可以得到徑向力與切向力分別為：

由于重力不影響軸向分力，所以軸向力仍由式（3）表示。