【正文】 關(guān)鍵作用。經(jīng)過(guò)高壓輥磨機(jī)輥壓后的物料在粒度分布上明顯不同于傳統(tǒng)的粉碎設(shè)備。其一是高壓輥磨機(jī)實(shí)施的是準(zhǔn)靜壓粉碎 ， 它與沖擊粉碎方式相比 ， 節(jié)省能耗約 30%； 其二 ，它對(duì)物料實(shí)施的是料層粉碎 ， 是物料與物料之間的相互粉碎 ， 粉碎效率高 ， 物料之間的擠壓應(yīng)力可通過(guò)輥?zhàn)訅毫?lái)調(diào)節(jié)。 輥磨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 針對(duì)目前市場(chǎng)對(duì)鋼材的需求增加和礦山選礦對(duì)大型設(shè)備的需求情況，高壓輥磨設(shè)備向大型化、全自動(dòng)控制方向發(fā)展，例如某大型高壓輥磨機(jī)，其設(shè)備技術(shù)參數(shù)為：最大入料粒度： 150 mm；最大處理能力： 1800 t/h（粉碎銅礦）；最大裝機(jī)容量：4500kW；最大設(shè)備自重： 2500t。國(guó)產(chǎn)化高壓輥磨機(jī)的系列化已成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題，已成為整個(gè)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。排出的料餅不僅含有大比例的細(xì)粒，而且在顆粒內(nèi)部產(chǎn)生大量裂紋，從而改善物料后續(xù)球磨的可磨性，增加球磨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，并大幅度降低球磨電耗和鋼耗。破碎后的物料在兩輥的帶動(dòng)下，加上自身的重力、慣性向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入第二粉碎區(qū)。此時(shí)料層內(nèi)部的顆 粒已是傷痕累累，只是徒有其表面而不堪一擊。在第二、三區(qū)段的物料的粉碎屬于高壓料層粉碎。 設(shè)備的主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 課題給定的參量有： 生產(chǎn) 能力 Q=120～ 150t/h，入料粒度 X=0～ 55mm，壓輥額定最大推力 F=5000kN，液壓系統(tǒng)壓力 P=10～ 20MPa。但必須有足夠大的壓力，否則粉碎率會(huì)降低。 最大入料粒度 mmd 55max ? ，故 minS ≤ ～ 。為了使輥壓機(jī)能在最佳工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，把最小輥隙 minS 設(shè)計(jì)成可調(diào)的。 輥壓機(jī)的輥徑 D 主要由喂料中額定最大顆粒 maxd 所決定，同時(shí)也受最小輥隙 影響。即： ??? 22 ?? ，這就是說(shuō)，最大物料顆粒被壓輥咬入的條件是：???2 。嚙角 39。 由最大物料顆粒被壓輥咬入的條件 ???2 知， ??? =16176。則 ： 97816c os1 1516c os5516c os1 16c os m i nm a x ?? ???? ??? ???? SdD c （ mm） 通常情況下，輥徑的選用原則都采用大輥徑原則，大輥徑有以下的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）大塊物料容易嚙入，且反彈情況少。輥?zhàn)又睆酱?，飛輪慣量就大，運(yùn)轉(zhuǎn)就比較平穩(wěn)，受顆粒尺寸的影響也越小，保證料餅比較均勻。 B 的確定 輥寬的確定采用下面公式： DkB B? （ ） 式中 Bk 為輥寬系數(shù)，即輥?zhàn)拥膶拸奖取? （ 2）輥寬大，單位壓力增大。 （ 4）輥寬大，輥面壓力分布不易均勻。輥寬大，雖然所受的粉碎力較小，但由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)彎曲變形大，將引起壓力分布不均，粉碎效果較低，加速輥面磨損，縮短其使用壽命。 一定的輥壓力是輥壓機(jī)實(shí)現(xiàn)料層粉碎的必要條件之一。 平均單位 壓力 F的確定 ： F=PBH （ ） 其中輥壓力 P=200MPa；有效輥寬 B=550； H 為破碎作用線(xiàn)長(zhǎng)度。 （ 3）根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、腐蝕、和易燃易爆氣體等，考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的。介于本設(shè)備輥速比較小的實(shí)際情況，有減速器來(lái)減速，所以電動(dòng)機(jī)按一般常用的型號(hào)來(lái)選取，在 960～ 1500 之間。符合國(guó)標(biāo)防護(hù)等級(jí)要求。能防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電機(jī)內(nèi)部；具有與 Y 系列（ IP23）相同的用途外，還能適用于灰塵多、水土飛濺的場(chǎng)所，如球磨機(jī)、碾米機(jī)、 磨粉機(jī)、脫谷機(jī)及其他農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械、礦山機(jī)械等。 故采用的安裝型式為 B3。理論和實(shí)踐證明，輥速宜在 ～ 。）約 179。通過(guò)液壓缸和液壓缸同步驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及兩級(jí)蓄能保壓系統(tǒng)，確保壓輥對(duì)物料的連續(xù)恒壓施載。 壓輥支 承 方案的設(shè)計(jì) 壓輥支 承 采用內(nèi)圈帶錐度的調(diào)心滾子軸承來(lái)支 承 。 動(dòng)、靜輥組件定位方案的設(shè)計(jì) 動(dòng)靜壓輥組件主要包括壓輥軸、軸承座、軸承和軸承密封、溫度監(jiān)測(cè)及其潤(rùn)滑裝置。允許壓輥軸相對(duì)軸承座孔中心左右偏擺1176。其結(jié)構(gòu)如圖 所示 。因此，選用承 受較大徑向載荷的調(diào)心滾子軸承，同時(shí)還可以起到一定的緩沖作用。 液壓推力系統(tǒng) 高壓輥磨機(jī)所需要的強(qiáng)大壓力是由液壓系統(tǒng)提供的。雖然由一個(gè)液壓站供油，但分兩個(gè)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 。 圖 料斗及防塵裝置 由圖可以看出，當(dāng)物料順料斗下來(lái)后可有效的控制在圖中所示的范 圍內(nèi)，并在主軸圖示方向的轉(zhuǎn)動(dòng)及側(cè)擋板機(jī)構(gòu)的作用下，實(shí)現(xiàn)物料在工作范圍內(nèi)的有效破碎。 對(duì)于封料板應(yīng)用燕尾槽形的擋板。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 設(shè)備的總體布局設(shè)計(jì) （ 1）采用兩套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于電動(dòng)機(jī)、減速器、動(dòng)靜輥之間采用聯(lián)軸器聯(lián) 接 ，故 在實(shí)際場(chǎng)地允許的條件下， 三者均采用同側(cè)布置 ， 亦被稱(chēng)為臥式結(jié)構(gòu)（如圖 所示） ； 圖 臥式結(jié)構(gòu)布局圖 （ 2）由于采用大功率電動(dòng)機(jī)，減速器降速比較大，才用分離式布局電機(jī)減速器支承由另外的支承結(jié)構(gòu)來(lái)支承； （ 3）兩對(duì)液壓缸布置在動(dòng)輥軸承座左側(cè)，其支承由筋板來(lái)實(shí)現(xiàn)； （ 4）動(dòng)靜輥之間有壓力存在時(shí)機(jī)器整體在內(nèi)部的剪切力由橫梁與軸承座和支承座之間的剪切銷(xiāo)來(lái)承受。所以，在軸的設(shè)計(jì)中，不能只考慮軸本身，還必須和軸系零、部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來(lái)。結(jié)構(gòu)材料通常是指工程上要求強(qiáng)度、韌性、塑料、硬度、耐磨性等機(jī)械性能的材料。其余的金屬材料都屬于有色金屬材料。因此，強(qiáng)度、韌性要求均高的重要零件或截面尺寸較大、形狀復(fù)雜的零件采用合金結(jié)構(gòu)鋼制造比較理想。合金調(diào)質(zhì)鋼多用與制造高強(qiáng)度、高韌性、綜合機(jī)械性能優(yōu)良的重要機(jī)器零件，如齒輪、各種軸（發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、機(jī)床主軸）及高強(qiáng)度連接螺栓。一般用于制造比 35CrMo 強(qiáng)度更高、沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 端面尺寸較大的重要零件，如軸、齒輪、連桿、變速箱齒輪、增壓器齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸、彈簧、彈簧夾、 1200～ 2021mm 石油鉆桿接頭、打撈工具以及代替含鎳較高的調(diào)質(zhì)鋼使用。但軸徑過(guò)大，會(huì)造成材料浪費(fèi)、設(shè)備尺寸加大、設(shè)備成本增加，故滿(mǎn)足軸本身的強(qiáng)度、其它軸系零部件的要求及實(shí)際工況等綜合考慮的前提下，來(lái)確 定最小軸徑。 由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素較多，故軸不可能有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，必須根據(jù)具體情況分析比較，確定方案。由于軸的表面應(yīng)力最大，提高軸的表面質(zhì)量也是提高軸的疲勞強(qiáng)度的有力措施。為防止礦石顆粒的外溢，應(yīng)設(shè)有擋料裝置；考慮到工作環(huán)境，應(yīng)設(shè)有防塵裝置；由于軸承的負(fù)荷很大，兩個(gè)壓輥的平行度難以保證，以及定 位等要求，故采用內(nèi)圈錐度為 1： 12 的調(diào)心滾子軸承，以適應(yīng)壓輥在使用中產(chǎn)生的歪斜；另外輥軸需要緊固件及密封件等，其結(jié)構(gòu)形狀要適合這些元件的結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計(jì)成階梯軸，即軸徑尺寸從中間向兩端逐漸減小。在普通車(chē)床的主軸頭沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 部軸承亦采用這種軸承來(lái)保證主軸的各項(xiàng)精度要求，可見(jiàn)選用此類(lèi)軸承的合理性。 動(dòng)輥軸的校核 按此設(shè)備的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安排，壓輥外側(cè)應(yīng)與 軸承座內(nèi)側(cè)留有足夠的空間，用以完成防塵裝置、端蓋等的安裝。故 動(dòng)輥軸的受力圖、彎矩、扭矩圖如圖 所示。 m 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。在某些場(chǎng)合也用來(lái)增速，成為增速器。在此采用的行星傳動(dòng)使傳動(dòng)功率分流，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在行星傳動(dòng)核心技術(shù)─均載上取得突破，較好的解決了上述問(wèn)題。裝配、調(diào)整、方便快速、簡(jiǎn)單。1pP ? 1P 139。因?yàn)楸緶p速器失效僅引起單機(jī)停產(chǎn)所以取值為 即： Pc= 2 =? 985985 = 所以選用的減速器合理 （ 2）散熱條件 用下式驗(yàn)算熱功率 Pt ： Pt =P 1321 GPfff ? 式中 1f —— 環(huán)境溫度系數(shù)，見(jiàn)表 1889 2f —— 負(fù)荷率系數(shù)，見(jiàn)表 1842 3f —— 公稱(chēng)功率利用率系數(shù)，見(jiàn)表 18132 1GP —— 減速器熱功率，見(jiàn)表 18116 Pt = =? 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 所以選用的減速器符合要求。 （ 2） 聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。例如當(dāng)徑向位移較大時(shí)，可選滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的聯(lián)接可選用萬(wàn)向聯(lián)軸器等。 5）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。 根據(jù)設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、與聯(lián)軸器聯(lián)接部件的軸徑和以上參考內(nèi)容，電動(dòng)機(jī)與減速器之間的聯(lián)軸器采用 SWC225B2 整體叉頭十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器；減速器與輥軸之間采用 SH39071 標(biāo)準(zhǔn)脹 套聯(lián)軸器。 m wP —— 驅(qū)動(dòng)功率 ， wP =315kW k—— 工況系數(shù)，查表 5222，取 k=4（重載荷沖擊） n—— 工作轉(zhuǎn)速， n=985r/min 故， nPT w9550? = 9853159550? =3054 N 已知聯(lián)軸器型號(hào)： SWC225B2， 查表 5219 得以下參數(shù)： 回轉(zhuǎn)直徑 —— D=225mm 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩 —— nT =40 k N 由前面的技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)可知，動(dòng)輥的最大工作壓力 0F =5000kN， 則實(shí)際液壓缸的最大工作壓力：miFF ?0? ，其中 iF 為實(shí)際工作壓力， m? 為液壓缸機(jī)械效率，所以，沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 ?? mi FF ?= 在總體方案設(shè)計(jì)中已經(jīng)提出采用 4個(gè)液壓缸，所以一個(gè)液壓缸工作壓力為： iF = iF /4= 由所給技術(shù) 參考數(shù)據(jù)可知 0P 為 10～ 20MPa之間任意值，現(xiàn)初選壓力為 0P =20MPa。 m 有， mNk 40mNk 2 1 ????? nc TT 所以所選擇的聯(lián)軸器滿(mǎn)足要求。 m= N 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的 校核 nPTkTTwc9550?? 式中： T—— 理論轉(zhuǎn)矩 N例如剛性聯(lián)軸器不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且裝拆方便，可用于低速、剛性大的傳動(dòng)軸。通常由金屬元件制成的不需潤(rùn)滑的聯(lián)軸器此較可靠；需要潤(rùn)滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤(rùn)滑完善程度的影響，且可能污染環(huán)境。 （ 3） 兩軸相對(duì)位移的大小和方向。具體選擇時(shí)可考慮以下幾點(diǎn)： （ 1） 所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減振功能的要求。1n —— 要求輸入轉(zhuǎn)速， 985r/min 1`PP — — 對(duì)應(yīng)于 39。 減速 器的校核 減速器選擇需要兩個(gè)條件： （ 1）強(qiáng)度條件 選擇減速器時(shí)必須首先滿(mǎn)足 傳動(dòng)比的要求，然后按計(jì)算功率 CP 選擇型號(hào)規(guī)格。其性能特點(diǎn)如下：連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、高承載能力、抗沖擊、抗震動(dòng) ；可正、反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)；傳動(dòng)效率： ；輸入軸轉(zhuǎn)速≤ 1500r/min；環(huán)境溫度 10℃ — +40℃，低于 0℃時(shí)，啟動(dòng)前潤(rùn)滑油應(yīng)預(yù)熱；特別適用于嚴(yán)重沖擊，多粉塵及連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況；正常使用壽命：不低于 50000小時(shí)；減速器輸出軸與工作機(jī)軸 采 用 伸 縮套聯(lián)結(jié)（無(wú)鍵可拆卸聯(lián)接方式），懸掛安裝。 在此選用的ＸＧ型系列減速器主要用于水泥工業(yè)輥壓機(jī)主傳動(dòng)減速裝置上。 因此 ca? ? ?1?? ， 故安全。 軸所受的彎矩為： 水平方向： 1M = LF?2 = ? =1725 N 則此軸所受彎矩的力臂長(zhǎng)： L=B/2+A+C=550/2+240+175=690mm 所受的扭矩： T=9550nP=9550?=138647N 徑向當(dāng)量動(dòng)載荷： 當(dāng) Fa/Fr≤ e 時(shí)， Pr=Fr+ 1Y Fa （ ） 當(dāng) Fa/Fr＞ e 時(shí)， Pr=+ 2Y Fa （ ） ?)(60106 PCnLh ? （ ） 式中 ： hL —— 用小時(shí)表示的軸承基本額定壽命 ?—— 壽命指數(shù)（滾子軸承 ? =10/3） n—— 軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速 r/min P—— 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 kN C—— 基本額定動(dòng)負(fù)荷 kN 根據(jù)輥壓設(shè) 備的實(shí)際工作情況，軸承主要受液壓系統(tǒng)的推力作用，故可以粗略的按下面的方法取用。 圖 壓輥軸的結(jié)構(gòu)圖 軸承的選擇與校核 前面已確定選用調(diào)心滾子軸承，根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)，確定軸承的具體型號(hào)為23280CAF3/W33 調(diào)心滾子軸承。 提高軸的表面質(zhì)量包括降低軸的表面粗糙度，對(duì)軸表面進(jìn)行處理，如熱處理、機(jī)械處理和化學(xué)處理等，都能達(dá)到提高軸的疲勞強(qiáng)度的目的。在軸的截面變化處 (如軸肩、鍵槽、環(huán)槽等 )，會(huì)沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此產(chǎn)生。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)是盡量減小應(yīng)力集中，受力合理，有良好的工藝性，并使軸上零件定位可靠，裝拆方便。 初估 動(dòng)輥軸 軸徑 根據(jù)公式： 3npAd? mm () 其中