【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 見圖 所示 )，由一對(duì)相向同步轉(zhuǎn)動(dòng)的壓輥組成，其中一個(gè)為定輥，另一個(gè)為動(dòng)輥（可水平方向移動(dòng)）。物料從壓輥上方進(jìn)料口進(jìn)入，通過壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)帶入壓輥間，受到強(qiáng)力擠壓后形成酥松料餅從機(jī) 下排出。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。 圖 輥磨機(jī)工作原理圖 粉碎 過程 如圖 所示，物料是在兩個(gè)輥徑相同、線速度相同、相向旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)又g，由液壓系統(tǒng)提供給料層的巨大壓力下被粉碎的。 沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 Ⅰ第一粉碎區(qū)段 Ⅱ第二粉碎區(qū)段 Ⅲ第三粉碎區(qū)段 Ⅳ第四粉碎區(qū)段 圖 高壓輥磨機(jī)工作原理示意圖 具體的粉碎過程如下：當(dāng)符合高壓輥磨機(jī)粒度要求的物料喂入料斗后形成一個(gè)料柱，物料在轉(zhuǎn)動(dòng)壓輥的擠壓力作用下進(jìn)入第 一粉碎區(qū)段。在該區(qū)段內(nèi)，較小的顆粒順著物料間的間隙靠重力下落，較大的顆粒在兩輥的 受 擠壓 力 和剪切 力 作用下，發(fā)生點(diǎn)破碎。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)。由于兩輥間的容積越來越小，物料在向下運(yùn)動(dòng)的過程中受到的擠壓力逐漸增大，當(dāng)壓應(yīng)力超過物料的抗壓強(qiáng)度時(shí)，便發(fā)生破碎或內(nèi)部損傷。隨著物料粒度的減小，顆粒間的位移趨于零，物料密度迅速增大，構(gòu)成料層。當(dāng)料層進(jìn)入高壓粉碎區(qū)段，即第三區(qū)段時(shí)，其速度已達(dá)到甚至超過輥面的線速度，同時(shí)壓力持續(xù)增大，最小間隙處壓力達(dá)到最大值。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。同時(shí)，物料在高壓作用下，顆粒間發(fā)生粘聚現(xiàn)象，形成料餅，最后從輥隙間排除，進(jìn)入第四區(qū)段。由于壓力的減小，料餅微微膨脹。 由此可見，在第一區(qū)段內(nèi)的少量大顆粒的粉碎屬于單顆粒高壓粉碎。在第二、三區(qū)段的物料的粉碎屬于高壓料層粉碎。由于高壓直接作用于顆粒上，物料與壓輥表面幾乎沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以能耗、鋼耗小。 設(shè)備的組成 高壓輥磨機(jī)由給料裝置、擋料裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、加載裝置、支撐裝置、動(dòng)靜輥沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 組件等組成。詳細(xì)結(jié)構(gòu)見三維總裝配體。 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。 工藝參數(shù)的計(jì)算 最小輥隙的大小與物料的可壓縮程度 —— 料餅的緊密度、要求的產(chǎn)量、喂料粒度、壓輥直徑有關(guān)。物料的可壓縮性好，料餅較緊密，最小輥隙應(yīng)選小些。要求的產(chǎn)量高，最小輥隙就應(yīng)適當(dāng)放寬。但必須有足夠大的壓力，否則粉碎率會(huì)降低。一般喂料粒度大，最小輥隙應(yīng)適當(dāng)加大，否則物料會(huì)不易被咬住，反彈傾向增大。這樣不但會(huì)降低粉碎效率，而且還會(huì)使輥面磨損加大。再此引入粉碎系數(shù)ξ，minmaxSd??（理論上應(yīng)控制ξ≤ ～ 4）。 最大入料粒度 mmd 55max ? ，故 minS ≤ ～ 。根據(jù)實(shí)際工況要求，在此取 mmS 15min ? 。 當(dāng)料層厚度相同時(shí)，物料粉碎的越細(xì)，消耗的功率越大。 由此可見，對(duì)每一臺(tái)具體的輥壓機(jī)而言，最小輥隙 minS 難以準(zhǔn)確的確定。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。根據(jù)輥壓機(jī)的具體工作情況和物料性質(zhì)的不同，在生產(chǎn)調(diào)試時(shí)調(diào)整到比較合適的尺寸。 D 的確定 為了獲得最低功率的消耗，采用兩 個(gè)直徑相同的壓輥。這樣，不僅能夠降低單位功耗，而且使輥壓機(jī)的設(shè)計(jì)工作量大大的減小，制造和維修以及配件的儲(chǔ)備都方便和容易得多，成本也會(huì)隨著降低。 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。 沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 壓輥受力分析圖 如圖 所示， a 為兩輥中心距， maxd 為最大入料粒度， minS 為兩輥間的最小輥隙，α為物料中心 O 與輥?zhàn)又行?1O 的連線 1OO 與水平線所成的夾角，β =2α為嚙角，圖中各力是左邊輥?zhàn)幼饔迷谖锪仙系牧Α? 物料主要受徑向力 rP 的作用，將 rP 沿水平、垂直方向分解為兩個(gè)力為： 水平分力： ?cosrh PP? （ ） 垂直分力： ?sinru PP? （ ） 由于兩個(gè)壓輥相向向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，于是產(chǎn)生一個(gè)摩擦力 fP ，其方向與物料相對(duì)速度方向相反，向右下方作用。將 fP 分解為沿水平、垂直方向分解為 兩個(gè)力為： 水平分力： ?sinffh PP ? （ ） 垂直分力： ?cosffd PP ? （ ） 因?yàn)槟Σ亮Φ扔谀Σ料禂?shù)與正壓力的乘積，即： rf PP ?? ，代入到公式（ 3）、（ 4）中得： ?? sinrfh PP ? （ ） 沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 ?? cosrfd PP ? （ ） 可以看出，物料顆粒被 帶 入輥間的條件為： ???? s i nc o s rrufd PPPP ??? （ ） 因?yàn)??? tan? ， ? 為物料與輥?zhàn)颖砻娴哪Σ两?，代入到公司?7）中整理后得： ?? tantan ? （ ） 即： ??? （ ） 通常將 ?? 2? 。即： ??? 22 ?? ，這就是說，最大物料顆粒被壓輥咬入的條件是：???2 。 摩擦角 ? 由摩擦系數(shù) ? 決定，物料與輥面間的摩擦系數(shù) ? 與輥面狀態(tài)和物料性質(zhì)有關(guān)。取 ? =，則 ? =16176。 42180。，嚙角 39。24332 ??? ?? 。 由圖中三角關(guān)系得出下列關(guān)系： ?c os22 m i nm i n ???? dDSD cc （ ） 整理后，得： ??c os1 c os m inm a x ? ??? SdDc （ ） 公式中 cD 為理論壓輥的外徑，即臨界直徑?？紤]到可靠性，實(shí)際設(shè)計(jì)的壓輥直徑要比 cD 大。 由最大物料顆粒被壓輥咬入的條件 ???2 知， ??? =16176。42180。，現(xiàn)取 ? =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。 （ 2）粉碎作用線長(zhǎng)度大，受壓面積大。 （ 3）慣性大。飛輪慣量 J=GD2 ，這表明飛輪慣量與輥?zhàn)又睆降钠椒匠烧?。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。 （ 4）軸承受力 好。輥?zhàn)又睆酱螅休^大的空間，可以選用較大的軸承，使用沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 壽命長(zhǎng)，改善其受力狀態(tài)，同時(shí)也方便于安裝和維修。 介于大輥徑原則和要求較高的生產(chǎn)能力，故取 cD =1200mm。 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? 從理論上分析，寬 型輥壓機(jī)有以下優(yōu)缺點(diǎn)： （ 1）輥寬大，邊界效應(yīng)小。在壓輥兩端靠近邊緣處存在壓力衰減區(qū)，有部分物料未經(jīng)充分粉碎而逸出。輥寬大，兩端的壓力衰減和漏料量對(duì)處理效果的不利影響較小。 （ 2）輥寬大，單位壓力增大。輥寬大，相對(duì)地意味著輥徑小。這樣在相同粉碎力作用下，較小的輥徑對(duì)物料產(chǎn)生的單位壓力較高，更有利于物料的粉碎。 （ 3）輥寬大，對(duì)料層厚度的均勻性有不良影響。 （ 4）輥寬大，輥面壓力分布不易均勻。大顆粒物料容易打滑，導(dǎo)致磨損嚴(yán)重，運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，噪音也會(huì)增大。 （ 5）輥寬大，輥面的彈性變形大。輥壓機(jī)是一種高壓粉碎設(shè)備 ，壓輥受力相當(dāng)大，可達(dá)到 300 噸以上。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。因?yàn)榱蠈佑鶆?，料層粉碎的效果就愈顯著。 綜上所述，輥?zhàn)拥膸缀螀?shù)直接關(guān)系著機(jī)器的性能和運(yùn)轉(zhuǎn)率，此外對(duì)制造的難易和機(jī)重的大小都有密切關(guān)系，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮、慎重確定。 經(jīng)過一些廠家的實(shí)際選用經(jīng)驗(yàn)， Bk 的取值范圍在 ～ 之間為宜，結(jié)合實(shí)際情況及性能的綜合分析，現(xiàn)取 Bk =，故 B=550mm。 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。輥壓力太小，不能充分發(fā)揮料層粉碎的優(yōu)勢(shì)，影響粉碎效率，甚至?xí)茐牧蠈臃鬯榈臋C(jī)理，不能形成料層粉碎的條件，這樣就與傳統(tǒng)的破碎機(jī)無異。但是輥壓力又不能太大，因?yàn)檫@樣會(huì)無謂地浪費(fèi)能量，加劇輥面的磨損，加上軸承的負(fù)荷，縮短其壽命，影響輥壓機(jī)的正沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于國(guó)外幾家生產(chǎn)廠家在水泥行業(yè)的高壓輥磨機(jī)的輥壓力值一般在 150～180MPa 之間，因此可以確定粉碎金屬礦石時(shí)的輥壓力在 150～ 180MPa 之間。 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 為破碎作用線長(zhǎng)度。因?yàn)槲锪系某叽缂傲巷灪穸认鄬?duì)于輥徑來說很小，所以忽略不計(jì)，得出破碎作用線長(zhǎng)度的公式： H= ?sin21D （ ） 式中： ? 為工作壓力角，根據(jù)實(shí)測(cè)和經(jīng)驗(yàn)得知，工作壓力角 ? 一般為 ?5 ～ ?8 ， 即： 當(dāng) ? = ?5 時(shí)， H= ?5sin120211 ?? = 當(dāng) ? = ?8 時(shí)， H= ?8sin120211 ?? = 故 ： 當(dāng) ? = ?5 時(shí)， F=5753 kN 當(dāng) ? = ?8 時(shí)， F=9185kN 根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況等條件，粗取 F=9000kN。 動(dòng)力參數(shù)的選擇 （ 1）根據(jù)機(jī)械的負(fù)荷性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)的類型。 （ 2）根據(jù)負(fù)荷轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度的要 求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)的容量，并確定冷卻通風(fēng)方式，所選電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取 ～ ，對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率因數(shù)將變低、并使按電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng)度的機(jī)械造價(jià)提高。 （ 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)。同時(shí)，根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。 （ 4）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能 的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 此外，選擇電動(dòng)機(jī)還必須負(fù)荷節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備用備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用及考慮生產(chǎn)過程中前后電動(dòng)機(jī)容量變壞等因素。 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。在確定電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，必須考慮減速裝置的傳動(dòng)比，兩者相互配合，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)全面比較才能確定。通常，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不低于 500r/min，因?yàn)楫?dāng)功率一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速愈低，則其尺寸愈大，價(jià)格愈貴，而且效率也較低。如選用高 轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，勢(shì)必加大機(jī)械減速裝置的傳動(dòng)比，致使機(jī)械傳動(dòng)部分復(fù)雜起來。介于本設(shè)備輥速比較小的實(shí)際情況，有減速器來減速，所以電動(dòng)機(jī)按一般常用的型號(hào)來選取，在 960～ 1500 之間。 兩輥所需的功率為： N=Mω （ ） 式中： M—— 連個(gè)輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)矩， M= ?sinDF kN m? ； ? —— 物料受壓區(qū)合力作用角， 一般 ? 取 ?1 ～ ?3 ； ω —— 壓輥的角速度， Dv2?? 。 公式（ 16）經(jīng)整理得， ?? s i n2FvMN ?? （ ） 當(dāng) ? =?1 時(shí)， N=2 9000 ?1sin ? 346kW 當(dāng) ? =?3 時(shí) ， N=2 9000 ?3sin ? 1