振动磨机

以球或棒为介质的超微粉碎设备

振动磨机是以球或棒为介质的超微粉碎设备。介质在磨机内振动可使小于2mm的物料粉碎至数微米。它具有高效、节能、节省空间、产品粒度均匀等优点，在超微粉碎领域内占有重要优势，得到了广泛的应用。

工作原理

振动磨机的结构如图1所示。

圆柱形筒体内装有粉磨介质及物料，筒体支承在弹簧上。在筒体中心管内装有滚动轴承，轴承内安装着激振器。激振器由偏心轴及安装在其上的偏心重物组成。当激振器由电动机与经弹性联轴器带动旋转时，由于惯性离心力的作用，使得支承在弹簧上的筒体发生振动，磨内的介质也跟着振动。当振动频率较大时，引起介质自转，抛动及互相冲击。夹在介质中间的物料受到冲击和磨剥作用而粉碎。

分类

按照筒体数目分：单筒的和多筒的；

按照激振形式分：惯性式和偏旋式；

按照是否加水粉磨分：干法和湿法；

按照操作方法分：间歇式和连续式。

优点

振动磨机可用于连续作业也可用于间歇作业，将各种物料磨成较细的最终产品，既可用于湿磨又可用于干磨。

振动磨机与其他磨机相比，具有以下优点：

1．由于是高速工作，可直接与电动机相连，机重和占地面积小；

2．研磨介质填充率和振动频率高，单位容积筒体的处理量大；

3．功耗较小，不需用分级机进行闭路磨碎；

4．产品粒度细，可以细磨或超细磨碎；

5．用软管可与物料和排料装置连接，便于密封；还可以进行一些特殊磨碎，如连接液氮，进行超低温磨碎。

影响效率原因

在振动冲击能量自筒壁向筒中心的传递过程中，各层磨介的振动冲击能量因不断耗散而不断降低。德国柏林大学E. Gock教授和Kurren教授借助高速影像及图像数据分析，可以定量求得介质在任意时刻的能量。

介质能量集中分布在磨腔下部边缘的一个狭窄区域内，而且旱非对称状，磨腔的中上部则成为较大的低能区。不仅如此，低能区的范围随磨筒直径的增大而扩大。由于低能区的存在，使得磨筒中上部的物料得不到足够的能量而无法粉碎，工作介质的无效碰撞增多，系统能量利用率降低，致使产品粒度分布范围变宽，达不到高产量和窄粒级分布的要求。因此传统振动磨磨筒直径一直难以突破650mm，低能区的存在己成为振动磨大型化发展的主要障碍。

发展过程

前面所提到的振动磨存在的缺陷极大地阻碍了它的发展，为了攻克这一难题，各国学者从多种途径进行了大量工作，也取得了卓有成效的成绩。

旋转腔式振动磨

德国柏林大学E. Gock教授和Kurren教授1985年推出了“旋转腔式振动磨”，如图2。

磨腔中心设置一个三叶片叶轮，它将磨腔空间一分为三并随介质一起回转，通过仓轮直接将振动能量传递内中心区，使比能耗降低了30%，产率提高2倍。但旋转腔式振动磨的缺点是叶轮动负荷很大，叶轮扭曲变形，叶片断裂，内衬损伤严重，且功耗明显高于常规振动磨机。

异型腔振动磨

Hoffl教授吸收了“旋转腔式振动磨”的优点，在“旋转腔式振动磨”的基础上，以固定结构代替旋转叶轮，于1991年研制了“异型腔振动磨”。在磨筒内固接两块折流板，其设计理论是在磨机工作时，左侧的滑板使介质产生向下的加速度，右侧的凸板使介质产生指向磨筒中心的加速度，从而激活中心区域介质。该机采用异型衬板代替传统的对称规则衬板，使能量在筒体整个截面上分布更加均匀，理论上可以消除磨机筒体中心运动死区。但尚未见到该机型的应用报告。

偏心式振动磨

由于诸多原因，上述改进机型均未在实际中推广应用。E.Gock等人又于1995年开发了“偏心式振动磨”。“偏心式振动磨”的实质是在以上两种振动磨的基础上，将激振器移出设备重心，使机体产生一种主轴可变的椭圆运动轨迹，增大筒内散体的转动速度，使低能区的散体迅速转移到能量高的区域，从而改善磨腔内部的能量分布以减小低能量区。己有这种机型在一些领域的应用报告。

MGZ-1型振动磨机

上海理工大学王树林教授等人则强调正向挤压碰撞作用，认为活化介质与提高能量利用率并无自然联系，主张低频高幅，以提高能量传递的接触面积和正向挤压碰撞作用，达到提高产量和降低功耗的目的。并研制出了MGZ-1型振动磨机，其生产能力高于同规格Pulla U型振动磨3-4倍，比功耗降低30%。但由于激振器轴承的负荷加大，能耗增加，整机可靠性降低，该机尚未得到推广应用。

应当肯定，上述工作确实在一定程度上减小了振动磨低能区，均化了内部能量分布，但其技术却均未得到广泛推广。究其原因，这些工作或者因未能改变能量从磨筒内壁向中心通过介质间的碰撞单向逐层传输的方式，不可能从根本上改变介质能量过于偏心分布的情况，或者未能有效地解决振动磨的可靠性问题而难以推广。因此有效地克服低能量区仍是振动磨研究的主要方向之一。

最新成果

前人的工作虽未真正克服振动磨低能区症结，这些工作大大丰富了振动磨的研究，同时积累了宝经验，为振动磨技术的进一步发展做出了重大贡献。

侯书军将多自由非线性振动理论应用于振动磨设计，在总结前人设计思想的基础上，推出了“双刚体振动磨”。在传统振动磨的磨筒中心将一个刚性柱状质量以弹簧悬挂在机架上，从而组成了一个双刚体振动系统。其原理为：在这个刚体一散体一刚体多自由度祸合振动系统中，磨机机体的模态频率比较低，而中心刚体模态频率较高，当工作频率靠近中心刚体的某个模态频率时，系统就会出现反共振，中心刚体振动强烈，而机体仍保持常规振动磨的平稳状态，介质物料同时受到两个方向传递的能量，既消除了中心低能量区，又提高了能量输入，大大提高了粉碎效率。而且机体的振动强度较低，系统的弹簧、车由承冲击降低，其寿命与可靠性提高，工作噪声降低，有利于环保。

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