球磨機(jī)是目前陶瓷工業(yè)中廣泛使用的一種磨礦機(jī)，目前我國可生產(chǎn)的陶瓷用球磨機(jī)有1、1.5、8、15、20、30噸/次加料的，其技術(shù)達(dá)到國際水平。正在開發(fā)的有40、60、80、100噸/次加料的。盡管我國的陶瓷球磨機(jī)已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，但仍然缺乏大型球磨機(jī)的自主設(shè)計(jì)制造能力，一方面是大噸位球磨機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸大，載荷分布復(fù)雜；另一方面是缺乏先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段。接下來我們分析討論30t球磨機(jī)的強(qiáng)度。

經(jīng)有限元分析計(jì)算，30t球磨機(jī)的應(yīng)力點(diǎn)在軸上，其應(yīng)力值為99MPa，其上限應(yīng)力點(diǎn)同一截面上同一圓周上的下限應(yīng)力為11MPa，軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周同一點(diǎn)應(yīng)力變化一個(gè)周期，由上限應(yīng)力99MPa變到下限應(yīng)力11MPa；筒體底部出現(xiàn)一個(gè)從18.2MPa到54.4MPa的應(yīng)力區(qū),筒體上限應(yīng)力點(diǎn)在出料口處應(yīng)力集中位置，其應(yīng)力值為54.4MPa，上限應(yīng)力點(diǎn)同一截面上同一圓周上的下限應(yīng)力0.04MPa，筒體轉(zhuǎn)動(dòng)一周同一點(diǎn)應(yīng)力變化一個(gè)周期，由上限應(yīng)力54.4MPa變到下限應(yīng)力0.04MPa；球磨機(jī)上限位移為2.54mm，上限位移位置是筒體正中截面底部。

從以上有限元分析結(jié)果得出：30t球磨機(jī)不論是靜強(qiáng)度還是疲勞強(qiáng)度，其安全系數(shù)較大，其中筒體的強(qiáng)度儲(chǔ)備比軸大，當(dāng)軸不失效時(shí)，筒體不可能失效。因此，我們可以以軸不失效為前提條件進(jìn)行優(yōu)化，從節(jié)約材料的角度出發(fā)適當(dāng)減小筒體壁厚，兩端蓋板及筋板厚度。因此在前述參數(shù)化模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化分析。優(yōu)化分析以30t球磨機(jī)的整體重量（有限元模型中即單元總體積，定義為TVOLUM變量）為目標(biāo)函數(shù)(OBJ)；預(yù)取軸的靜強(qiáng)度安全系數(shù)為1.5，以軸的屈服上限為約束條件，取單元上限應(yīng)力(定義為變量STRS)為狀態(tài)變量(SV)，即STRS<200/1.5Mpa；以筒體、蓋板、筋板和支板厚度及軸徑、軸徑圓弧等參數(shù)為設(shè)計(jì)變量(DV)，采用ansys中的零階方法(SUMT法)進(jìn)行分析。

根據(jù)有限元分析及強(qiáng)度校核，表明生產(chǎn)產(chǎn)家設(shè)計(jì)制造的30t球磨機(jī)軸和筒體達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，能滿足靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度要求，且強(qiáng)度儲(chǔ)備較大。