1.襯板的作用
襯板主要用來保護(hù)筒體，使筒體免受研磨體和物料的直接沖擊和研磨；同時也可利用不同形式的襯板來調(diào)整各倉內(nèi)研磨體的運(yùn)動狀態(tài)。
物料的粉磨過程是：第一倉物料粒度較大，要求研磨體以沖擊作用為主，研磨體應(yīng)呈拋落狀態(tài)，所以粉磨倉內(nèi)襯板對研磨體具有較高的提升能力并應(yīng)具有良好的抗沖擊性能；以后各倉內(nèi)物料粒度依次遞減，要使產(chǎn)品粉磨到要求的細(xì)度，研磨體應(yīng)依次增強(qiáng)研磨作用，即研磨體需要產(chǎn)生滾動和滑動，也就是使研磨體呈瀉落狀態(tài)，因此要求襯板具有良好的耐磨性能。
由于研磨體的運(yùn)動狀態(tài)取決于磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速，而粉磨過程要求各倉內(nèi)研磨體呈不同的運(yùn)動狀態(tài)，這與磨機(jī)筒體具有同一轉(zhuǎn)速相矛盾。解決這個矛盾的方法就是利用不同形狀表面的襯板，來改變研磨體的運(yùn)動狀態(tài)，以適應(yīng)物料粉磨過程的要求，從而提高粉磨效率，增加產(chǎn)量，降低金屬消耗。
2. 襯板材料
球磨機(jī)襯板大多數(shù)用金屬材料制造，也有少量用非金屬材料制造。由于各倉內(nèi)研磨體運(yùn)動狀態(tài)不同，為適應(yīng)這種工作狀態(tài)的要求，制造各倉襯板材料就不同。
在粉碎倉，研磨體以沖擊作用為主，要求襯板應(yīng)具有抗沖擊和耐磨性能。普遍采用高錳鋼（ZGMn13）作襯板材料，它具有一定的抗沖擊韌性，并且在受到一定的沖擊時，它的表面產(chǎn)生冷作硬化，表面變得堅硬耐磨，一般硬度在HB300-350，韌性相當(dāng)高，沖擊值可達(dá)700Nm/cm2。但在使用中，容易過早反凸彎曲變形，拉斷固定螺栓，造成襯板脫落，使之壽命降低，一般平均壽命在 5000-6000h 。
高鉻鑄鐵硬度高，耐磨性好，在耐磨材料中居首。高鉻鑄鐵是一種脆性材料，但經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚恚梢灾谱鞔帜}襯板。
一般高鉻鑄鐵用于較小沖擊工況下，如煤磨襯板和破碎機(jī)襯板（抗磨板）等，耐磨性比高錳鋼提高 6-8 倍，經(jīng)濟(jì)效益很顯著。磨機(jī)上結(jié)構(gòu)復(fù)雜及薄壁大件不宜采用高鉻鑄鐵，如隔倉篦板、磨頭襯板等。現(xiàn)在高鉻鑄鐵已發(fā)展了四種牌號，為了提高韌性隨之出現(xiàn)了高鉻鑄鋼等材料。
目前耐磨材料還可選用低鉻鑄鐵、42 硅錳鉻鉬鋼、低碳硅錳耐磨合金鋼、低合金高強(qiáng)度鋼（ZG35SiMn和ZG30CrMnSiMoRe）等。
在細(xì)磨倉，研磨體以研磨為主，所以要求襯板具有良好的耐磨性能。一般多選用耐磨白口鐵、冷硬鑄鐵、中錳稀土球墨鑄鐵等。
20世紀(jì)70年代初，我國許多濕法原料磨內(nèi)采用橡膠襯板，取得了良好的效果。橡膠襯板與高錳鋼襯板相比，其優(yōu)點是：質(zhì)量輕，使安裝襯板的勞動強(qiáng)度降低，縮短了檢修時間；負(fù)荷輕，動力消耗下降，一般可降低10%左右；使用壽命長，提高了磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率；研磨體消耗降低20%以上；保護(hù)筒體免受料漿磨損，延長筒體使用壽命；工業(yè)噪音低，改善了操作條件，有利于工人的健康。其缺點是：不耐高溫；不宜用在干法磨上；應(yīng)用在濕法棒球磨的頭倉里其抗沖擊性能還不夠理想。筒體襯板的斷面形狀，應(yīng)使橡膠襯板具有最高粉磨效率和處于最低的磨損狀況。
還有一種襯板采用輝綠巖鑄石材料，一些水泥廠曾用在磨機(jī)末倉，鑲砌襯板進(jìn)行過工業(yè)試驗，試驗結(jié)果表明：用于管磨機(jī)鋼鍛倉是完全可以的，使用壽命比自行澆注的白口鐵襯板高一倍以上，而費(fèi)用比白口鐵低一半以上。但鑄石襯板的鑲砌技術(shù)和鑄石本身的澆注質(zhì)量還需進(jìn)一步研究提高。
3. 襯板類型
磨機(jī)襯板有許多類型，為了對它的認(rèn)識有個全面性，可以按它們所用的部位和它們的材料進(jìn)行粗略的分類。
按襯板用在不同部位可分為：筒體襯板、磨頭襯板、磨門襯板、特殊襯板。
按襯板材料可分為：金屬襯板、橡膠襯板、石質(zhì)或鑄石襯板、混合襯板。
4. 簡體襯板的表面形狀
A. 平襯板（圖7-25（e））
平襯板就是等厚度襯板。它是最早出現(xiàn)的最簡單的襯板形式，平襯板不論是完全光滑的表面，還是在表面上鑄有一些花紋，它對研磨體的作用基本上都是依賴襯板與研磨體之間的靜摩擦，這樣不可避免地要出現(xiàn)研磨體滑動的現(xiàn)象，因而降低了研磨體的提升高度。但是，也正因為有滑動現(xiàn)象才使研磨體的研磨作用增加。因此，平襯板用于細(xì)磨倉較為適宜或者與壓條組合成壓條襯板（圖7-25（a））。
B. 壓條襯板（圖7-25（a））
壓條襯板是由壓條和平襯板組成。壓條上有螺栓，通過壓條將平襯板固定。
圖 7-25 襯板的主要類型
（a）壓條襯板；（b）凸棱襯板；（c）波形襯板；
（d）階梯襯板；（e）平襯板；（f）波紋襯板；（g）半球形襯板
1—壓條；2—平襯板
工作時，這種襯板是由平襯板部分與研磨體間的摩擦力和壓條側(cè)面對研磨體直接推力的聯(lián)合作用帶動研磨體的，因而使研磨體升得較高，具有較大的沖擊能量。所以，壓條襯板適合于作第一倉的襯板。因壓條襯板是組合件，所以可根據(jù)不同的磨損狀況進(jìn)行分別更換，為此可降低鋼材消耗。
壓條襯板最大的缺點是提升能力不均勻，壓條前側(cè)面附近的研磨體被帶得很高，但遠(yuǎn)離壓條的地方又類似于平襯板那樣出現(xiàn)局部滑動。當(dāng)磨機(jī)轉(zhuǎn)速過高時，被壓條前側(cè)面帶得過高的研磨體拋落到對面襯板上而打不著物料，位能白白浪費(fèi)掉，還加速了襯板與研磨體的磨損。所以，對轉(zhuǎn)速較高的磨機(jī)是不適于安裝壓條襯板。若壓條材質(zhì)不良，會產(chǎn)生壓條被砸延鼓起變形、斷裂或壓條螺栓松動和斷裂等。
壓條襯板結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)是高度、角度和密度。它的高度不應(yīng)超過本倉最大球的半徑，角度為400-45，兩道壓條之間的距離等于該倉最大球徑的三倍最為理想。
C. 凸棱襯板（圖7-25（b））
它是在平襯板上鑄成斷面為半圓形或梯形的凸棱。凸棱的作用與壓條相同，其結(jié)構(gòu)參數(shù)與壓條襯板相仿。由于凸棱和平襯板是一整體，當(dāng)凸棱磨損后需更換時，平襯板部分也隨之報廢。但凸棱襯板較壓條襯板具有較大的剛性，因而可以用延展性較大的材料制作。而用這種材料制作壓條襯板時，壓條將要彎腰弓背，拉斷螺栓，而凸棱襯板不會出現(xiàn)這樣缺陷。
D. 波形襯板（圖7-25(c））
使凸棱襯板的凸校平緩化就形成了波形襯板。對于一個波節(jié)，上升部分對提升研磨體是很有效的，而下降部分卻有些不利的作用。這種襯板的帶球能力較凸棱襯板顯著減少。實際上可能使研磨體產(chǎn)生一些滑動，但能避免將某些研磨體拋起過高的不良現(xiàn)象。這一特點比較適合于棒球磨，因為在棒倉必須注意防止過大的沖擊力而損傷襯板。
E.階梯襯板（圖7-25（d））
平襯板最大的弱點是研磨體與襯板表面摩擦力不足導(dǎo)致研磨體沿其襯板表面滑動。如果使襯板表面與筒體切線方向形成一傾角，則摩擦力增大，可以提高襯板的提升能力。當(dāng)襯板表面曲線為阿基米德對數(shù)螺旋線時，襯板表面曲線各點的切線方向與該點的圓周切線方向的夾角相同。
阿基米德對數(shù)螺旋線階梯襯板增加襯板帶球能力的原理如圖7-26（a）所示。
圖 7-26 階梯襯板及球在襯板上力的平衡
階梯襯板具有特殊的形狀，它使鋼球與襯板之間不僅有摩擦作用，而且增加了球與襯板之間的粘著力。階梯襯板表面直接影響到球與襯板的粘著系數(shù)。
圖 7-26（b）中1—1所示的方向是A點在圓周方向的切線。2—2所示的方向是階梯襯板工作面在A點的切線方向。A點是球所在的位置，球所受的力如圖所示。力在2—2方向投影的合力就是上升力。若上升力用F1表示，則
F1=[Pcosβ+ Gcos(α-β)]f+Psinβ-Gsin(α-β)
式中 P ———離心力，P=mα2R；
α———球所在的位置角；
β———階梯襯板的傾斜角；
f———球與襯板之間的摩擦系數(shù)。
很明顯，上升力除了在平襯板中已有的摩擦力外，增加了離心力的分力Psinβ，β角越大，此力也愈大。
因此， 角是階梯襯板設(shè)計的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。一般生料磨和水泥磨，β=100。β過小，則提升能力不足，β過大，則提升能力過頭，使鋼球拋得過遠(yuǎn)，增加襯板的磨損。
襯板表面曲線是阿基米德對數(shù)螺線的一段，它具有下列優(yōu)點：
a. 對同一球?qū)颖惶嵘母叨染鶆蛞恢隆?br style="margin:0px;padding:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box !important;word-wrap:break-word;" />b. 襯板表面磨損均勻，即襯板磨損后不致顯著地改變其表面形狀。
c. 襯板的牽制能力可作用到其他層次的研磨體上，這樣，不只減少了襯板與外層研磨體之間的滑動和磨損，而且還防止了不同層次的研磨體之間的滑動和磨損。
由此可見，階梯襯板適用于磨機(jī)的粉碎倉。
F. 半球形襯板（圖7-25（g））
應(yīng)用半球形襯板可以完全避免在襯板上產(chǎn)生環(huán)向磨損溝槽，能大大降低研磨體與襯板的金屬消耗。半球體的直徑應(yīng)為該倉最大球徑的2/3，半球的中心距不大于該倉平均球徑的兩倍，半球應(yīng)成三角形排列，以利阻止鋼球沿筒體滑動。
G. 小波紋襯板（圖7-25（f））
襯板表面具有較小的波峰和節(jié)距，并開有錐形孔，這是一種適合于磨機(jī)的細(xì)磨倉裝設(shè)的鑲砌襯板。
H. 分級襯板（圖7-27）
圖 7-27 分級襯板鋪設(shè)示意圖
1—磨端蓋；2—平襯板；3—磨筒體；4—分級襯板；5—隔倉板
分級襯板是指鋼球在磨機(jī)軸向能起到分級作用的襯板的總稱。
物料在磨內(nèi)粉碎過程中，其粒度大小是沿磨機(jī)軸向不斷減小的。從供能合理來說，大顆粒用大球粉磨，小顆粒用小球粉磨是省能的，因此希望磨內(nèi)鋼球能按物料粒度減小的規(guī)律自動分級。
分級襯板常用的是錐形分級，按排列形式可分成三種（圖7-28）。
圖7-28（a）為沿磨機(jī)軸向全部為錐形分級襯板，圖7-28（b）和圖7-28（c）為一平一斜的組合式。
圖 7-28 錐形分級襯板的不同排列形式
錐形分級襯板的原理如圖 7-29 所示。
襯板斜面反作用于鋼球的水平分力 P0，正比于球徑 d 的三次方，而鋼球水平運(yùn)動的阻力F 正比于球徑d的二次方。這樣，在磨運(yùn)轉(zhuǎn)一定時間后，大鋼球使移向進(jìn)料端，而小鋼球被迫排向出料端，從而達(dá)到在軸向按大小分級。
分級襯板的分級作用來源于它的軸向斜面，因此斜角是設(shè)計的主要參數(shù)，一般斜角θ=10-18。
圖 7-29 錐形分級襯板分級原理圖
一般分級襯板用于 L/D 較大的情況。
為了避免進(jìn)料端大球大料堆積過多，可在靠進(jìn)料端裝兩排平襯板。為了防止出料端小球或物料堵塞隔倉板篦孔，靠近隔倉板裝一圈方向相反的襯板。
分級襯板一般安裝在磨機(jī)的一、二倉內(nèi)，因為鋼球分級后，對物料的粉碎作用較大。分級襯板除錐面結(jié)構(gòu)外，還有一種螺旋凸棱形式的結(jié)構(gòu)，即在襯板工作面上鑄出如圖 7-30 所示的斜凸棱，安裝后在磨倉內(nèi)壁形成向出料端送料的內(nèi)螺旋筒。這種結(jié)構(gòu)在凸校被磨掉前也有一定的分級效果，但凸棱磨損要比襯板快得多。
圖 7-30 螺旋凸棱分級襯板
I. 角螺旋襯板（或圓角方形襯板）
改變磨內(nèi)研磨體運(yùn)動規(guī)律，增加在單位時間內(nèi)研磨體在磨內(nèi)循環(huán)次數(shù)，是提高磨機(jī)粉磨效率的途徑之一。角螺旋襯板就是改變筒體內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)形式來改變研磨體的運(yùn)動規(guī)律的。角螺旋襯板的類型有兩種：一種是直邊形角螺旋襯板，如圖 7-31 所示；另一種是大弧形角螺旋襯板，如圖 7-32 所示。
直邊形角螺旋襯板的橫斷面的四邊是直線，四角為圓角，稱為直邊形或四角螺旋襯板。大弧形角螺旋襯板的橫斷面是由八個曲面圍成的（如圖 7-32 所示）。
J.溝槽襯板
球磨機(jī)內(nèi)的研磨體在被提升過程中與筒壁會產(chǎn)生相對運(yùn)動，即研磨體在襯板上產(chǎn)生滑動，這樣長期摩擦，而形成具有一定規(guī)律的環(huán)向溝槽，這是一種加快磨損的不利現(xiàn)象。而且一部分能量消耗在摩擦上而產(chǎn)生熱量，作了無用功。
如果把磨機(jī)壁上的這種摩擦功用在物料的粉磨上，那么就充分利用了功耗。對溝槽襯板的形成進(jìn)行系統(tǒng)研究后得知，如果能采用一定形式的溝槽，則有利于對電機(jī)功率的利用。基于這種觀點，而導(dǎo)致溝槽襯板的開發(fā)。
圖 7-31 直邊形角螺旋襯板
1—平襯板；2—圓角襯板；3—鋼支架
圖 7-32 大弧形角螺旋襯板
磨機(jī)安裝普通襯板時，鋼球降落時或貼著筒體上升時的接觸為點接觸，物料從鋼球的兩側(cè)擠出，鋼球與襯板之間幾乎不起研磨作用，如圖 7-33 所示。安裝溝槽襯板時則鋼球與襯板不是點接觸，而是圓弧線接觸。由于物料不能從溝槽內(nèi)擠出，在鋼球與襯板之間總有一層物料，即外層鋼球與襯板之間無金屬接觸現(xiàn)象存在，因此在溝槽中存在著附加研磨作用，鋼球與襯板溝槽的接觸包角為 1200左右，即每個鋼球在 1200角的范圍內(nèi)研磨，如圖7-34所示。這樣就提高了磨機(jī)的粉磨能力。
溝槽襯板應(yīng)設(shè)計成與自然磨出的環(huán)向溝相同，并且當(dāng)磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，最大直徑的鋼球在襯板上以密集的形式自行組合，構(gòu)成六邊形排列，如圖 7-35 所示。在由同樣大的鋼球分布成六邊形的球?qū)又校噜弮闪星虻拈g距a與鋼球直徑d之間存在如下關(guān)系：
圖 7-33 普通襯板與鋼球接觸
1—球；2—物料；3—襯板
圖 7-34 溝槽襯板與鋼球接觸
1—球；2—物料；3—襯板
按這樣一種分布，在磨機(jī)的轉(zhuǎn)動方向上，鋼球兩側(cè)重疊 600，因此球在襯板上的有效接觸弧度為 1200。襯板磨損后的溝槽形狀和新襯板的溝槽一樣，這就從溝槽結(jié)構(gòu)上保證了溝槽襯板從安裝到更換的整個使用期，自始至終可保持最佳粉磨效率不變。
傾斜溝槽襯板：這種襯板表面上加工出傾斜溝槽，如圖7-36所示。這一溝槽與多頭螺旋相似，其旋向形成向出料端送料的方向。
傾斜溝槽襯板實現(xiàn)了對研磨體產(chǎn)生分級作用，此種襯板應(yīng)用在磨機(jī)的細(xì)磨倉內(nèi)，可進(jìn)一步提高其粉磨效率。
5. 襯板的規(guī)格、排列及固定
圖 7-35 鋼球在溝槽襯板上分布情況
A. 襯板的規(guī)格
確定襯板的規(guī)格時，應(yīng)考慮到便于搬運(yùn)、裝卸和進(jìn)出磨門。近年來，磨機(jī)襯板尺寸已統(tǒng)一，它的寬度為314mm，整塊襯板長度為500mm，半塊襯板長為250mm，襯板的發(fā)展趨勢是規(guī)格愈來愈小，今后可能發(fā)展為現(xiàn)在襯板的一半左右。襯板的平均厚度為50mm，襯板重量在 600N以下為宜。
B. 襯板的排列
襯板排列時，環(huán)向縫隙不能貫通，要互相交錯如圖7-37所示，以防止研磨體殘骸及物料對筒體內(nèi)壁的沖刷作用。為此襯板分為整塊和半塊兩種。考慮到襯板的整形誤差，襯板四周都應(yīng)預(yù)留間隙，鑄鋼件為10mm，鑄鐵件為5-8mm。
C.襯板的固定
襯板的固定有用螺栓連接和鑲砌兩種方式。粗磨倉襯板一般都用螺栓固定，螺栓有圓頭、方頭和橢圓頭多種。安裝襯板時，要使襯板緊緊貼在筒體內(nèi)壁上，不得有空隙存在。為了防止料漿或料粉進(jìn)入沖刷筒體，應(yīng)在襯板與筒體間裝設(shè)襯墊。為了防止料漿順螺栓孔流出，配有帶錐形面的墊圈，如圖 7-38 所示。在錐形面內(nèi)填塞麻絲，擰緊螺帽時麻絲被緊緊壓在錐形面墊圈內(nèi)，這樣螺栓與簡體上螺栓孔之間的間隙即被消除。為了防松，螺栓要求帶雙螺帽或防松墊圈。
螺栓連接固定的優(yōu)點是抗沖擊，耐振動，比較可靠。其缺點是需要在簡體上鉆孔，耗費(fèi)人力、物力消弱了筒體強(qiáng)度，且可能漏料。
為了克服螺栓連接襯板的缺點，近年來，在磨機(jī)一、二倉也有采用無螺栓襯板，其結(jié)構(gòu)和安裝方法如圖 7-39 所示。襯板的兩側(cè)邊皆帶有半圓形銷孔，當(dāng)襯板彼此擠緊時，在銷孔內(nèi)打入楔形銷釘。在每圈首尾襯板相接時，其銷孔打入一特殊楔形銷釘。在襯板和筒體間加有襯墊。
1—楔形銷釘；2—特殊楔形銷釘；3—襯板；4—磨機(jī)筒體；5—襯墊
采用無螺栓固定襯板的前提條件是筒體要有足夠的剛度，而且要求內(nèi)表面光滑、圓整，襯板長、寬公差控制在 1mm 之內(nèi)，襯板要有足夠的強(qiáng)度、平整的外形、均勻的質(zhì)量和足夠的耐磨性。
細(xì)磨倉內(nèi)的小波紋襯板，一般都是互相交錯地鑲砌在簡體內(nèi)，彼此擠緊時就形成了“拱” 的結(jié)構(gòu)，再加上水泥砂漿的凝結(jié)硬化，一般是十分牢固的。為了增加安裝的可靠性，在襯板的環(huán)向用鐵板楔緊。
橡膠襯板的連接方式目前基本上有兩種，即撓性連接，如圖 7-40 所示；另一種是剛性連接，如圖 7-41 所示。
撓性連接以橡膠壓條1嵌住橡膠襯板2，T 形壓板3深埋在橡膠壓條之中，壓板螺栓穿過筒體4固定。這種連接的優(yōu)點是充分利用橡膠襯板的彈性；襯板軸向不必留接縫，保護(hù)筒體不受研磨體沖刷；壓板3深埋在橡膠壓條之中，不受研磨體直接沖擊和料漿的沖刷，只起連接作用。
剛性連接它的特點是橡膠襯板的形狀與尺寸保留了金屬襯板的結(jié)構(gòu)形式，直接用螺栓與筒體連接。這種連接的優(yōu)點是加工容易，安裝方便。缺點是螺栓頭暴露在外，受研磨體和物料直接沖刷，另外它只能局部壓緊襯板，因此在襯板的接縫處極易卡進(jìn)物料或小顆粒研磨體，這樣當(dāng)襯板受到研磨體沖擊，發(fā)生彈性變形時，易使連接螺栓松脫，嚴(yán)重時襯板將脫落。
橡膠襯板壽命已接近和超過鋼襯板，并且節(jié)約電耗，使其下降5%-10%；襯板無環(huán)向縫隙，料漿不易沖刷筒體，為此保護(hù)了筒體；襯板螺栓不易折斷，襯板安裝緊密不漏料漿；橡膠襯板輕便，便于檢修，操作安全，能減少磨機(jī)噪聲，改善勞動條件。綜上所述，橡膠襯板目前多用在濕法生產(chǎn)原料磨機(jī)上。
