【導(dǎo)讀】立式輥磨機(jī)是利用料床粉碎原理進(jìn)行粉磨物料的一種研磨機(jī)械。磨能力而對(duì)MPS磨的開(kāi)發(fā)研究，使之與日產(chǎn)3000噸的水泥工藝相適應(yīng)。步對(duì)立磨的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)分析。力求簡(jiǎn)單、方便、耐用，保。件進(jìn)行適時(shí)合理的控制與調(diào)整。在此基礎(chǔ)上完成立磨主要結(jié)構(gòu)零部件磨。盤(pán)和磨輥等的設(shè)計(jì)以及主要受力部位的強(qiáng)度校核任務(wù)。又要保證有效地進(jìn)行粉磨后的物料分級(jí)且輸送合格的成品或半成品。之滿足水泥生產(chǎn)的要求。

　　

【正文】 8.0 9.0 0.4 砂53/63 金56/64 620750 680870 500600 / 35/42 48/76 注：砂 —— 砂型鑄造，金 —— 金屬模鑄造。 合金鋼是 向碳鋼中加入一種或幾種合金元素，使鋼進(jìn)一步合金化，以提 高某些方面的性能。它優(yōu)于碳素鋼，具有高的強(qiáng)度和高的塑性，以及韌性相結(jié)合的綜合機(jī)械性能，有的還具有特殊的物理、化學(xué)性能，如耐蝕、耐熱、耐磨以及磁性等。加入鋼中的主要合金元素有：錳、硅、鉻、鎳、鎢、鉬、釩、鈮、硼等。 目前在我國(guó)的鋼產(chǎn)量中合金鋼所占比例逐漸增多，現(xiàn)已發(fā)展成為推進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)極為重要的金屬材料。 生產(chǎn)制造方法。合金鋼一般在電爐中冶煉，這是由于電爐便于控制爐內(nèi)氣氛，且可獲得較高的溫度，熔煉質(zhì)量高。合金元素是在熔煉前根據(jù)鋼的用途，按適當(dāng)比例以中間合金的方式加入鋼液中。將煉好的鋼液澆注鋼錠模，便獲得各種 鋼錠。若注入型模便得到鑄鋼件。鋼錠經(jīng)過(guò)鍛壓或軋制后便獲得各種形狀的鋼材和鍛件。 用途。合金結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造橋梁、車輛、船舶、容器、鍋爐、齒輪、拖拉機(jī)、起重設(shè)備 破碎機(jī)械 等 。 根據(jù)生產(chǎn)工藝和使用的需要，常按以下幾種情況對(duì)鋼進(jìn)行分類： 按化學(xué)成分分類。依鋼中主要合金元素的種類可分為錳鋼、鉻鋼、硅錳鋼、鉻錳鋼、鎢鉻釩鋼等。按鋼中合金元素的總含量多少，可分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼。 按用途分類。有合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能的鋼。如耐磨鋼、 29 不銹耐酸鋼、電磁鋼等。 按金相組織分類。有鐵素體鋼、珠光體鋼、馬氏 體鋼和奧氏體鋼等。 基于上述對(duì)合金鋼的分析，我們選用的主要是耐磨鋼?，F(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用的耐磨鋼，大部分是高錳鋼，其鑄態(tài)組織為奧氏體加碳化物。經(jīng) 1000176。Ｃ左右水淬處理后組織轉(zhuǎn)變?yōu)閱我坏膴W氏體或奧氏體加少量碳化物，韌性反而提高，因此稱水韌處理。高錳鋼最重要的特點(diǎn)是在強(qiáng)烈的沖擊、擠壓條件下，表層迅速發(fā)生加工硬化現(xiàn)象，使其在心部仍保持奧氏體良好的韌性和塑性的同時(shí)硬化層具有良好的耐磨性能。隨著現(xiàn)在工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)金屬耐磨性的研究越來(lái)越深。 從設(shè)計(jì)說(shuō)明中我們知道：本次設(shè)計(jì)的立式輥磨及主要粉碎的是硬度等級(jí)在 7 級(jí)以上，比如 石英等較硬的物料，我們查的硬度等級(jí)為 7 的石英，估算接近 HRC60，理論上研磨介質(zhì)的硬度大于或等于磨料硬度的 80％，才具有理想的抗磨效果。懸輥磨在粉碎物料時(shí)，物料在滾壓輪和缸體內(nèi)壁之間只要進(jìn)行擠壓和摩擦，磨料被不斷的破碎成越來(lái)越小的碎片。從磨損類型上來(lái)講，這是磨料磨損，因此在選擇磨輥材料時(shí)，應(yīng)該綜合考慮這些因素。 在其它大型的粉碎機(jī)械上，用的耐磨損件大多是 硬鎳鑄鐵 ，其利用高錳鋼在沖擊作用下耐磨性能強(qiáng)和加工硬化能力。在本機(jī)構(gòu)屬于小型機(jī)械，雖說(shuō)在支撐部分設(shè)計(jì)為懸浮式，有一定的沖擊力，但沖擊力不是很大，高錳鋼只有在 沖擊作用下其耐磨性才能得到充分發(fā)揮，因此我們選用 硬鎳鑄鐵 。像這么大型的粉碎機(jī)械，很少有可以參考的方面，我們只有在分析的基礎(chǔ)上斟酌選擇，其實(shí)際應(yīng)用中的工作能力，還要在工作進(jìn)一步的檢驗(yàn)。 磨盤(pán)襯板材料的選擇 在本次設(shè)計(jì)的立式輥磨機(jī)中，主要的工作原理就是利用磨輥在磨盤(pán)上輾壓粉碎物料，因此和磨輥一樣，磨盤(pán)是也各磨損件。為了節(jié)約成本，我們?cè)谀ケP(pán)上加一個(gè)襯板，這樣只要襯板的材料有一定的抗磨損就可以了。因此像設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)上說(shuō)的那樣，我們也要優(yōu)選磨盤(pán)襯板的材料，使其與磨輥的材料相匹配。但又因?yàn)樵O(shè)計(jì)為可拆卸的，對(duì)于 其襯板可以方便更換，所以對(duì)其材料要求可以不像磨輥那么高，但必須滿足實(shí)際的工作需要。 30 說(shuō)起襯板，對(duì)于工程機(jī)械人員，優(yōu)選想到的就是高錳鋼。高碳高錳耐磨鋼即 ZGMn13，簡(jiǎn)稱高錳鋼。高錳鋼自從問(wèn)世至今已有 100 多年歷史，作為耐磨鋼目前仍然廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，并被電力行業(yè)譽(yù)為“王牌抗磨材料”。如此之強(qiáng)的生命力主要?dú)w因于其極高的沖擊韌性（ Ak100 J/cm2），使用中安全可靠是其主要特點(diǎn)，尤其在強(qiáng)沖擊條件下的磨損工況中效果更為顯著。這種材料在磨機(jī)中廣泛的應(yīng)用為襯板材料，目前也經(jīng)久不衰。該材料中含碳 %－ %，含錳 11％－ 14％，鑄造成型經(jīng)固溶化熱處理，形成單一奧氏體金相組織，具有較高的抗拉伸強(qiáng)度、塑性和韌性，但硬度較低。加工硬化后，表面硬度可以在 HB200 左右提高到 HB500－ HB600 左右，也就是 HRC50 左右（和滾壓輪材料 ZG70CrMnMoBRe 的 HRC53 相匹配），從而具有較高的硬度和耐磨性，而芯部保持較高的韌性，因此高錳鋼適用于沖擊磨損的條件下。該材料的另一特點(diǎn)是無(wú)磁性，可根據(jù)這一特點(diǎn)判斷材料成分或熱處理是否合格?，F(xiàn)在許多粉碎機(jī)械，比如球磨機(jī)、雷蒙機(jī)都選用的是高錳鋼襯板。 所以，對(duì)于磨盤(pán)襯板的材料 ，我們選擇經(jīng)過(guò)熱處理和硬化處理的高錳鋼。但是隨著高錳鋼應(yīng)用的推廣，對(duì)其研究的深入，其不足之處也顯露出來(lái)。 高錳鋼的加工硬化機(jī)理有位錯(cuò)堆積與形變誘導(dǎo)變兩種理論。近年來(lái)的研究更多的支持了位錯(cuò)堆積論。認(rèn)為，高錳鋼在摩擦作用下高度強(qiáng)化是由于形成大量的位錯(cuò)、孿晶變形、鋃嵌缺陷及塊狀組織細(xì)化等。在位錯(cuò)密度達(dá)到極限值時(shí)，滑移實(shí)際上不可能，這是孿晶成為主要的變形形式。但是在低沖擊載荷或低應(yīng)力下，由于不可能達(dá)到那樣高的加工硬化度，這時(shí)高錳鋼的耐磨性不如其它耐磨鋼好。如用高錳鋼作噴丸機(jī)的噴嘴，其壽命和一般碳鋼相當(dāng)。用 ZGMn13 做球磨機(jī)襯板一般使用六到八個(gè)月，多者一年，使用壽命還不如 T8 鋼及其它低合金耐磨鋼。另外，即使在較高的沖擊載荷下，如果破碎的礦石較軟，其耐磨性也較差。如錘式破碎機(jī)的錘頭，破碎含有泥沙的較軟的礦石時(shí)，錘頭表層加工硬化只有 240— 300HB，錘頭壽命最多 18 小時(shí)。綜上可見(jiàn)，高錳鋼不是任何情況都是耐磨的，只有在高沖擊下和高應(yīng)力下迅速加工硬化，形成耐磨的表面層時(shí)，才顯出較高的耐磨性。因此，近年來(lái)又提出了對(duì)高錳鋼的再合金化，這都需要進(jìn)一步的研發(fā)和試驗(yàn)，我們拭目以待。 31 磨盤(pán)材料的選擇 由于磨盤(pán)沖擊和磨損不是很 大，且支撐盤(pán)的體積較大，所以為了節(jié)約成本，我們對(duì)其選材首先考慮耐磨鑄鐵。 鑄鐵具有優(yōu)良的耐磨性，作為耐磨材料得到廣泛應(yīng)用。鑄鐵的耐磨性能取決于其組織，在摩擦磨損條件下，灰鐵或球鐵中的石墨是良好的潤(rùn)滑劑，能起到儲(chǔ)油與潤(rùn)滑的作用。常用的耐磨鑄鐵有：鎳硬白口鑄鐵、高磷合金鑄鐵鉻系白口鑄鐵 ，灰鑄鐵 等，因鎳合金價(jià)格較貴，磷合金的強(qiáng)度不高，因此對(duì)于支撐件的材料，我們考慮 選用灰鑄鐵 。 灰鑄鐵基本上是由鐵、碳和硅組成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形態(tài)存在。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件，控制鑄鐵凝固時(shí)形成的石墨的形態(tài)和基體金屬組織是至關(guān) 重要的。 它具有 良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性 因此，支撐件的材料我們選為 灰鑄鐵（ HT150） 。 液壓缸、機(jī)身立柱材料的選擇 液壓缸、機(jī)身立柱的材料常用的是 45 號(hào)鋼，為了保證其機(jī)械性能，應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。在這里，我們把液壓缸的材料也選為 45 號(hào)鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以提高其機(jī)械性能 ]11[ ]12[ 。 立磨性能參數(shù)的核算 立磨的轉(zhuǎn)速、生產(chǎn)能力 的核算 在立磨中，當(dāng)物料所受的離心力和物料在磨盤(pán)上運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力相等時(shí)，則物料作等速運(yùn)動(dòng)。對(duì)于同一種型式的立磨，其不同規(guī)格的轉(zhuǎn)速，一般按相同的離心力來(lái)設(shè)計(jì)。因?yàn)殡x心力與直徑的一次方成正比，與轉(zhuǎn)速的平方成正比 ( 0K = 21DNK )，所以磨機(jī)的轉(zhuǎn)速 N 與磨盤(pán)直徑 ?D 成正比，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載 LM 型立磨 N= ?D ， MPS 型立磨 N= ?D 。 立磨的生產(chǎn)能力與所加工的物料性能有關(guān)，與所施加的壓力及單位時(shí)間內(nèi)碾壓的物料量有關(guān)。在同種物料和一定的壓力下，一個(gè)磨輥單位時(shí) 32 間內(nèi)碾壓的物料量 M 與磨輥寬度 B、料床厚度 h 和磨盤(pán)輥道線速度 u 的乘積有關(guān)。 B 與 h 均與磨盤(pán)直徑 D 成正比，磨機(jī)臺(tái)時(shí)能力 Q 正比于 M，也就是說(shuō)臺(tái)時(shí)能力與磨盤(pán)直徑的 次方成正比，當(dāng)然所消耗的能量也與磨盤(pán)直徑的 次方成正比 ]13[ 。 立磨的生產(chǎn)能力是按試驗(yàn)?zāi)サ脑囼?yàn)結(jié)果來(lái)計(jì)算的。各種原材料由于其產(chǎn)地不同，成礦條件和巖相結(jié)構(gòu) 不同，其易磨性有著顯著的差異，反映到磨機(jī)的產(chǎn)量上也有明顯的差別。因此，在立磨的選型之前必須作原材料的易性試驗(yàn)， MPS 立磨的原材料試驗(yàn)是在標(biāo)準(zhǔn)的 MPS32 型 (輾道直徑 32Omm)小型立磨上試驗(yàn)的。試驗(yàn)前將用戶提供的原材料按用戶的配制方案相配合，通過(guò)試驗(yàn)得出這種配合料的小磨小時(shí)能力 (kg/h)、單位功率消耗 (立磨聯(lián)軸器處的消耗， KWh 科和耐磨材料的消耗量 (g/t)。對(duì)應(yīng)用戶提供作試驗(yàn)的原材料， MPS 型立磨的生產(chǎn)能力 Q 按下式計(jì)算 : Q= FQ1 / (44) 式中 : Q—— 某種規(guī)格的 MPS 立磨的生產(chǎn)能力， t/h 1Q —— 指定物料在 MPS32 試驗(yàn)?zāi)ド系哪肽ギa(chǎn)量， th F—— 放大系數(shù) —— 保險(xiǎn)系數(shù) 由于立磨的產(chǎn)量與磨盤(pán)直徑的 次方成正比，各種規(guī)格的立磨的放大系數(shù)可由下式求出 : F=(D/ 1D ) (45) 式中 : D—— 立磨的磨盤(pán)直徑， m 1D —— 磨的磨盤(pán)直徑， m(MPS32: D1=) MPS 立磨型號(hào)的意義為磨盤(pán)輥道直徑，由此亦可直接計(jì)算出放大系數(shù) F。 立磨機(jī)的產(chǎn)量會(huì)因襯板的磨損而逐漸下降，當(dāng)磨盤(pán)襯板磨損達(dá) 45%，磨輥襯板磨損達(dá) 40%時(shí)就要更換，更換前產(chǎn)量下降幅度可達(dá) %，這時(shí)的產(chǎn)量 (磨損后期 )按下式計(jì)算 : 33 FQF 11 8 1 7 ?? ， t/h (46) 通常立磨生產(chǎn)廠家提供的選型報(bào)告中，產(chǎn)量指標(biāo)就是指磨機(jī)襯板磨損后朝的產(chǎn)量 ]14[ 。 襯板壽命的核算 立磨生產(chǎn)廠家推薦使用立磨的原則之一為磨耗 18g/t，襯板使用壽命在 600Oh 以上。襯板使用壽命按下式計(jì)算 : MQGGMQGGT /)(400/)( 2121 ?????? (47) 式中 : T—— 耐磨襯板使用壽命山 1G —— 磨盤(pán)襯板總重， kg 2G —— 磨輯襯板總重， kg M—— 單位磨耗 (原材料試驗(yàn)結(jié)果 )， Q —— 立磨機(jī)的小時(shí)能力 (平均值 )， t/h 在立磨的應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常檢查襯板的磨損情況，生產(chǎn)廠家提供測(cè)量用的樣板，樣板與襯板間的空隙為襯板的磨蝕部分，經(jīng)逐點(diǎn)測(cè)量，最后計(jì)算出磨損量及所占百分?jǐn)?shù)。 最近有些廠家已能給用戶提供標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)量圖譜軟件，可將襯板設(shè)計(jì)的輪廓線及測(cè)量結(jié)果、磨機(jī)的生產(chǎn)數(shù)據(jù) 并輸入計(jì)算機(jī)，直接計(jì)算出襯板的磨損率及剩余壽命。 軸功率的計(jì)算 在原材料試驗(yàn)中，其單 位功率消耗值可作為所需軸功率的計(jì)算依據(jù)。MPS 立磨試驗(yàn)報(bào)中的單位功率消耗 (功指數(shù) )是指在立磨聯(lián)軸節(jié)處的功率消耗，它與最大小時(shí)能力 (不加保險(xiǎn)系數(shù)的小時(shí)能力 )的乘積可直接求出立磨的軸功率，計(jì)算式如下 : 11FWQW ? (48) 式中 : 34 W—— 立磨的軸功率， kW 1Q —— MPS32 試驗(yàn)?zāi)サ哪芰Γ?t/h F—— 放大系數(shù) 1W —— 單位功率消耗 (試驗(yàn)報(bào)告值 )， KWh 根據(jù)計(jì)算出的軸功率可進(jìn)行立磨主電機(jī)及減速機(jī)的選型或主電機(jī)酌功率核算。 入磨物料允許最大尺寸的核算 入磨物料允許最大尺寸的計(jì)算式如下 : D= gD (49) 式中 : D—— 允許最大大料直徑， mm gD —— 磨輥直徑， mm 對(duì) 于不規(guī)則形狀的塊狀物料只有一個(gè)方向稍大于允許最大尺寸，可以直接 入 磨。 主要部分參數(shù)核算 原材料在標(biāo)準(zhǔn)的 MPS32 立磨上的試驗(yàn)結(jié)果為 : 產(chǎn)量 1Q =622kg/h 磨耗 :M= 電耗 : 1W =生產(chǎn)能力核算 放大系數(shù) :F=(D/ 1D ) =()= (410) 實(shí)際使用取 F=300 磨損前的生產(chǎn)能力 : Q= FQ1 /=、 磨損后 期 的生產(chǎn)能力 : Q= FQ1 = x300= 35 襯板壽命 核算 已知磨盤(pán)襯板總重 ( 1G )為 6720kg、磨輥襯板總重 ( 2G 為 )400kg 則 MQGGT /)(4 0 0 21 ?? =400x(6720+14400)/[? (+)/2] =32445h 軸功率 核算 11FWQW ? =? 300? =， kW 主電機(jī)選型時(shí)，考慮 20%的保險(xiǎn)系數(shù)，所以哈爾濱水泥廠 MPS3150立磨主電機(jī)功率為 112OkW。 入磨物料允許最大尺寸 MPS3150 的磨輥直徑 gD 為 23OOmm