【文章內容簡介】 見圖 所示 )，由一對相向同步轉動的壓輥組成，其中一個為定輥，另一個為動輥（可水平方向移動）。物料從壓輥上方進料口進入，通過壓輥轉動帶入壓輥間，受到強力擠壓后形成酥松料餅從機 下排出。排出的料餅不僅含有大比例的細粒，而且在顆粒內部產生大量裂紋，從而改善物料后續(xù)球磨的可磨性，增加球磨系統(tǒng)的生產能力，并大幅度降低球磨電耗和鋼耗。 圖 輥磨機工作原理圖 粉碎 過程 如圖 所示，物料是在兩個輥徑相同、線速度相同、相向旋轉的輥子之間，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)學院畢業(yè)設計（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 高壓輥磨機工作原理示意圖 具體的粉碎過程如下：當符合高壓輥磨機粒度要求的物料喂入料斗后形成一個料柱，物料在轉動壓輥的擠壓力作用下進入第 一粉碎區(qū)段。在該區(qū)段內，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)生點破碎。破碎后的物料在兩輥的帶動下，加上自身的重力、慣性向下運動，進入第二粉碎區(qū)。由于兩輥間的容積越來越小，物料在向下運動的過程中受到的擠壓力逐漸增大，當壓應力超過物料的抗壓強度時，便發(fā)生破碎或內部損傷。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，構成料層。當料層進入高壓粉碎區(qū)段，即第三區(qū)段時，其速度已達到甚至超過輥面的線速度，同時壓力持續(xù)增大，最小間隙處壓力達到最大值。此時料層內部的顆 粒已是傷痕累累，只是徒有其表面而不堪一擊。同時，物料在高壓作用下，顆粒間發(fā)生粘聚現象，形成料餅，最后從輥隙間排除，進入第四區(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運動，所以能耗、鋼耗小。 設備的組成 高壓輥磨機由給料裝置、擋料裝置、驅動裝置、加載裝置、支撐裝置、動靜輥沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 6 組件等組成。詳細結構見三維總裝配體。 設備的主要參數的設計計算 課題給定的參量有： 生產 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。 工藝參數的計算 最小輥隙的大小與物料的可壓縮程度 —— 料餅的緊密度、要求的產量、喂料粒度、壓輥直徑有關。物料的可壓縮性好，料餅較緊密，最小輥隙應選小些。要求的產量高，最小輥隙就應適當放寬。但必須有足夠大的壓力，否則粉碎率會降低。一般喂料粒度大，最小輥隙應適當加大，否則物料會不易被咬住，反彈傾向增大。這樣不但會降低粉碎效率，而且還會使輥面磨損加大。再此引入粉碎系數ξ，minmaxSd??（理論上應控制ξ≤ ～ 4）。 最大入料粒度 mmd 55max ? ，故 minS ≤ ～ 。根據實際工況要求，在此取 mmS 15min ? 。 當料層厚度相同時，物料粉碎的越細，消耗的功率越大。 由此可見，對每一臺具體的輥壓機而言，最小輥隙 minS 難以準確的確定。為了使輥壓機能在最佳工況下運轉，把最小輥隙 minS 設計成可調的。根據輥壓機的具體工作情況和物料性質的不同，在生產調試時調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，而且使輥壓機的設計工作量大大的減小，制造和維修以及配件的儲備都方便和容易得多，成本也會隨著降低。 輥壓機的輥徑 D 主要由喂料中額定最大顆粒 maxd 所決定，同時也受最小輥隙 影響。 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（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 與輥子中心 1O 的連線 1OO 與水平線所成的夾角，β =2α為嚙角，圖中各力是左邊輥子作用在物料上的力。 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力為： 水平分力： ?cosrh PP? （ ） 垂直分力： ?sinru PP? （ ） 由于兩個壓輥相向向內轉動，于是產生一個摩擦力 fP ，其方向與物料相對速度方向相反，向右下方作用。將 fP 分解為沿水平、垂直方向分解為 兩個力為： 水平分力： ?sinffh PP ? （ ） 垂直分力： ?cosffd PP ? （ ） 因為摩擦力等于摩擦系數與正壓力的乘積，即： rf PP ?? ，代入到公式（ 3）、（ 4）中得： ?? sinrfh PP ? （ ） 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（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 ??? （ ） 因為 ?? tan? ， ? 為物料與輥子表面的摩擦角，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 ? 決定，物料與輥面間的摩擦系數 ? 與輥面狀態(tài)和物料性質有關。取 ? =，則 ? =16176。 42180。，嚙角 39。24332 ??? ?? 。 由圖中三角關系得出下列關系： ?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，實際設計的壓輥直徑要比 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： （ 1）大塊物料容易嚙入，且反彈情況少。 （ 2）粉碎作用線長度大，受壓面積大。 （ 3）慣性大。飛輪慣量 J=GD2 ，這表明飛輪慣量與輥子直徑的平方成正比。輥子直徑大，飛輪慣量就大，運轉就比較平穩(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。輥子直徑大，有較大的空間，可以選用較大的軸承，使用沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 9 壽命長，改善其受力狀態(tài)，同時也方便于安裝和維修。 介于大輥徑原則和要求較高的生產能力，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，即輥子的寬徑比。 從理論上分析，寬 型輥壓機有以下優(yōu)缺點： （ 1）輥寬大，邊界效應小。在壓輥兩端靠近邊緣處存在壓力衰減區(qū)，有部分物料未經充分粉碎而逸出。輥寬大，兩端的壓力衰減和漏料量對處理效果的不利影響較小。 （ 2）輥寬大，單位壓力增大。輥寬大，相對地意味著輥徑小。這樣在相同粉碎力作用下，較小的輥徑對物料產生的單位壓力較高，更有利于物料的粉碎。 （ 3）輥寬大，對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，導致磨損嚴重，運轉不平穩(wěn)，噪音也會增大。 （ 5）輥寬大，輥面的彈性變形大。輥壓機是一種高壓粉碎設備 ，壓輥受力相當大，可達到 300 噸以上。輥寬大，雖然所受的粉碎力較小，但由于運轉時彎曲變形大，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。因為料層愈均勻，料層粉碎的效果就愈顯著。 綜上所述，輥子的幾何參數直接關系著機器的性能和運轉率，此外對制造的難易和機重的大小都有密切關系，在設計時應結合實際情況，綜合考慮、慎重確定。 經過一些廠家的實際選用經驗， Bk 的取值范圍在 ～ 之間為宜，結合實際情況及性能的綜合分析，現取 Bk =，故 B=550mm。 一定的輥壓力是輥壓機實現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，影響粉碎效率，甚至會破壞料層粉碎的機理，不能形成料層粉碎的條件，這樣就與傳統(tǒng)的破碎機無異。但是輥壓力又不能太大，因為這樣會無謂地浪費能量，加劇輥面的磨損，加上軸承的負荷，縮短其壽命，影響輥壓機的正沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 10 常運轉。由于國外幾家生產廠家在水泥行業(yè)的高壓輥磨機的輥壓力值一般在 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 為破碎作用線長度。因為物料的尺寸及料餅厚度相對于輥徑來說很小，所以忽略不計，得出破碎作用線長度的公式： H= ?sin21D （ ） 式中： ? 為工作壓力角，根據實測和經驗得知，工作壓力角 ? 一般為 ?5 ～ ?8 ， 即： 當 ? = ?5 時， H= ?5sin120211 ?? = 當 ? = ?8 時， H= ?8sin120211 ?? = 故 ： 當 ? = ?5 時， F=5753 kN 當 ? = ?8 時， F=9185kN 根據實際設計情況等條件，粗取 F=9000kN。 動力參數的選擇 （ 1）根據機械的負荷性質和生產工藝對電動機的啟動、制動、反轉、調速等要求，選擇電動機的類型。 （ 2）根據負荷轉矩、轉速變化范圍和啟動頻繁程度的要 求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉矩，選擇電動機的容量，并確定冷卻通風方式，所選電動機容量應留有余量，負荷率一般取 ～ ，對于感應電動機，其功率因數將變低、并使按電動機最大轉矩校驗強度的機械造價提高。 （ 3）根據使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、腐蝕、和易燃易爆氣體等，考慮必要的保護方式，選擇電動機的結構。同時，根據企業(yè)的電網電壓沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 11 標準和對功率因數的要求，確定電動機的電壓等級和類型。 （ 4）根據生產機械的最高轉速和對電力傳動調速系統(tǒng)的過渡過程性能 的要求，以及機械減速機構的復雜程度，選擇電動機的額定轉速。 此外，選擇電動機還必須負荷節(jié)能要求，考慮運行可靠性、設備的供貨情況、備用備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產品價格、建設費用及考慮生產過程中前后電動機容量變壞等因素。 電動機額定轉速是根據生產機械的要求而選定的。在確定電動機額定轉速時，必須考慮減速裝置的傳動比，兩者相互配合，經過技術、經濟全面比較才能確定。通常，電動機的轉速不低于 500r/min，因為當功率一定時，電動機的轉速愈低，則其尺寸愈大，價格愈貴，而且效率也較低。如選用高 轉速電動機，勢必加大機械減速裝置的傳動比，致使機械傳動部分復雜起來。介于本設備輥速比較小的實際情況，有減速器來減速，所以電動機按一般常用的型號來選取，在 960～ 1500 之間。 兩輥所需的功率為： N=Mω （ ） 式中： M—— 連個輥子的轉矩， 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）經整理得， ?? s i n2FvMN ?? （ ） 當 ? =?1 時， N=2 9000 ?1sin ? 346kW 當 ? =?3 時 ， N=2 9000 ?3sin ? 1