【正文】 =合成彎矩：=2440 N 動輥軸的受力圖、彎矩、扭矩圖 若按許用彎曲應力計算，則由于輥軸工作處軸徑=710mm，軸徑很大，而在輥軸兩側，軸徑較小，所以計算時應選輥軸邊緣計算。m考慮到整個設備的實際工況等條件，動輥軸的變形主要是由液壓推力的作用產(chǎn)生的。根據(jù)實際設計要求及液壓缸外徑的限制，設計壓輥外側與軸承座內(nèi)側的距離A=240mm，軸承座寬度為350，由于軸承受力點一般選在軸承中間，故取C=175mm。徑向載荷：Fr=F/2=2500kN軸向載荷：Fa=1/12 Fr= kN由于Fa/Fr=1/12e，所以當量動載荷Pr=Fr+Fa=2500+=2937kN則該軸承的使用壽命：=9788h=1年所以所選軸承合格。23280CAF3/W33的主要參數(shù):dDB=400mm720mm256mm，基本額定靜載荷=11300kN，基本額定動載荷=6150kN，e=，錐度1:12，=， =， =。它的主要特點是承載能力里大，；主要承受徑向載荷，也能承受任一方向的軸向載荷，適于在重載和振動載荷下工作，不能承受純軸向載荷；軸的外殼的軸向位移限制在軸向游隙范圍內(nèi)；調(diào)心性好，能補償同軸度誤差；極限轉速低，內(nèi)空錐度1：12。在前面的總體設計計算里，已確定輥徑為1200mm。在結構上為了保證軸的疲勞強度，在軸肩處的過渡圓角半徑不應過小。因此在軸的結構設計中，應力求降低應力集中。軸的破壞多數(shù)屬于疲勞破壞。對軸的結構決定于受載情況，軸上零件的布置和固定方式，軸承的類型與要求剛度大的軸，還應在結構上考慮減小軸的變形。 動輥軸的結構分析與設計軸的結構決定于受載情況，軸上零件的布置和固定方式，軸承的類型和尺寸、軸的毛坯、制造和裝配工藝及安裝、運輸?shù)葪l件。按理論上說，最小軸徑越大，越能保證其強度要求，從而加大軸的安全系數(shù)。在此，選用42CrMo，調(diào)質(zhì)處理，作為輥軸的材料。42CrMo特性和35CrMo性能相近，由于碳和鉻的含量增高，因此其強度和淬透性均優(yōu)于35CrMo，調(diào)質(zhì)后有較高的疲勞強度和抗多次沖擊能力，低溫沖擊韌性好，且無明顯的回火脆性，一般在調(diào)質(zhì)后使用。35CrMo特性高溫下具有高的持久強度和蠕變強度，低溫韌性較好，工作溫度高溫可達500，低溫可至110，并具有高的靜強度、沖擊韌性及較高的疲勞強度，淬透性良好，無過熱傾向，淬火變形小，冷變形時塑性尚可，切削性能中等，但有第一類回火脆性，焊接性不好，如果需焊接用時，焊前預熱至150～400，焊后需消除應力處理。合金調(diào)質(zhì)鋼的淬透性直接影響調(diào)質(zhì)處理后的綜合機械性能，因此，選材時應當考慮其臨界淬透性直徑與工件的截面尺寸的協(xié)調(diào)。合金結構鋼通常需熱處理，以獲得良好的綜合機械性能，按其含碳量和熱處理工藝的不同，可將合金鋼分為合金調(diào)質(zhì)與滲碳鋼兩類。對于大型零件，由于合金結構鋼淬透性較高，能夠在零件整個大截面上淬透而得到均勻一致的良好的綜合機械性能，既有高強度又有足夠的韌性。合金結構鋼是在碳素結構鋼的基礎上加入適量的一種或幾種合金元素而形成的，它比碳素結構鋼的綜合性能要好，是合金鋼中用量最大的一類鋼，它廣泛地用于制造各種重要的機器零件和各類工程結構。黑色金屬材料是鐵基金屬合金，包括碳鋼、鑄鐵及各種合金鋼。功能材料是指具有電、光、聲、熱、磁等功能和效用的材料。通常，軸的設計程序是：根據(jù)機械傳動方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配；選擇軸的合適材料；初步估算軸的直徑；進行軸系零、部件的結構設計；進行強度計算；進行剛度計算；校驗鍵的聯(lián)接強度；驗算軸承；根據(jù)計算結構修改設計；繪制軸的零件工作圖； 動輥軸的材料選用在機械工程領域所應用的材料，按用途的不同，可分為結構材料和功能材料兩大類。軸設計的特點是：在軸系零、部件的具體結構未確定之前，軸上力的作用點和支點間的跨距無法精確確定，故彎矩大小和分布情況不能求出。所有軸上零件都圍繞軸心線做回轉運動，形成了一個以軸為基準的組合體——軸系部件。4 動輥組件的設計與計算 動輥軸的設計與計算軸是組成機械的一個重要零件。因此上面要有吊環(huán)，采用燕尾槽形式擋板，能使板受力均勻，密封性更好，消除了導向性，定位等有關問題。因為擋板磨損劇烈，需要經(jīng)常更換。同時要便于灰塵進一步到出料口，以防止灰塵淤積。由于本設備在工作條件下會產(chǎn)生很大的灰塵，對工人的健康及設備本身，如液壓系統(tǒng)及滑動導軌的保養(yǎng)等造成很大的損害，故在設計中必須考慮到防塵的裝置，但它不是絕對的，由于微?；覊m無孔不入，所以本設計中所指的防塵，只能是防止顆粒狀態(tài)灰塵的外延，使其控制在空間工作內(nèi)，它包括動靜輥的整體封閉及對靜動輥軸的封閉采用。 設備的密封及防塵裝置的設計高壓輥磨機的工作對象是塊狀鐵礦石，這就要求應將物料準確的送至對輥工作表面，并將其局限在工作表面范圍內(nèi)而不能外溢，從而實現(xiàn)有效的破碎，此結構是由料斗機構和側擋板機構來實現(xiàn)的。這樣，當喂料的物理性能不均勻而使動輥發(fā)生偏移時，它能使其盡快恢復到與固定輥保持平行的狀態(tài)。液壓缸的油壓由液壓站上的液壓泵供給，液壓泵為間歇式工作方式。在動輥軸承座的兩端各設兩個上下比鄰的液壓缸，以產(chǎn)生所需要的靜壓推力。在此，選用型號為Ω75號的潤滑脂。潤滑方式采用干油潤滑，每個軸承座設置兩個注油點。 總體框架圖 軸承類型的選擇及潤滑方式由于要求的生產(chǎn)能力為150t/h，液壓推力達到5000kN。各部分組件均為焊接結構，并需經(jīng)過消除內(nèi)應力處理。以適應壓輥在較大的徑向壓力作用下非均勻受力工況。允許壓輥軸相對軸承座孔中心左右偏擺1176。在液壓缸推力作用下，可沿導軌作往復位移。 動、靜輥組件定位方案的設計動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)測及其潤滑裝置?！?176。 壓輥支承方案的設計壓輥支承采用內(nèi)圈帶錐度的調(diào)心滾子軸承來支承。 擠壓方案的設計采用轉速相同，方向相反的一個動輥和一個靜輥作為執(zhí)行件。通過液壓缸和液壓缸同步驅(qū)動機構，以及兩級蓄能保壓系統(tǒng)，確保壓輥對物料的連續(xù)恒壓施載。一般情況下通過改變壓輥轉速或初始間隙或調(diào)整料斗料口大小，即可改變設備單位小時處理礦石的產(chǎn)量，過分增大壓輥初始間隙或降低輥壓力對輥磨效果不利。）179。2. 輥子轉速的確定輥子線速度： （）整理得輥子轉速： （） 故 r/min3. 減速器減速級數(shù)的確定已知電動機轉速=985r/mim，輥子轉速=。理論和實踐證明，～。它與產(chǎn)量、功率消耗以及運行的平穩(wěn)性有著密切的關系，對輥面的磨損也有重大的影響，必須慎重確定。故采用的安裝型式為B3。使用條件及工作方式：1）海拔不超過1000m；2）環(huán)境溫度不高于+40 ；3）額定高壓380V允許偏差5％；4）額定頻率50Hz；允許頻率偏差 1%；5）3kW及以下為Y接法，4kW及以上為 接法；6）絕緣等級:B級；7）工作方式:連接(SI)；8）安裝型式分為:B3，機座帶底腳，端蓋上無凸緣；B5，機座不帶底腳，端蓋上有凸緣；B35，機座帶底腳，端蓋上有凸緣。能防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電機內(nèi)部；具有與Y系列（IP23）相同的用途外，還能適用于灰塵多、水土飛濺的場所，如球磨機、碾米機、磨粉機、脫谷機及其他農(nóng)業(yè)機械、食品機械、礦山機械等。該系列電動機具有效率高、起動性能好、噪音低、體積小、重量輕等優(yōu)點。符合國標防護等級要求。公式（16）經(jīng)整理得， （）當=時，N=29000346kW當=時，N=290001037kW為了設計和計算的需要，粗取N值為630kW，由于系統(tǒng)是用兩套電動機來帶動，為了設計和選擇的方便，所以電動機功率取為315kW。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。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。2. 電動機的轉速選擇電動機額定轉速是根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定的。（4）根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉速和對電力傳動調(diào)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。（3）根據(jù)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。 動力參數(shù)的選擇1. 電動機選擇應考慮的問題（1）根據(jù)機械的負荷性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉、調(diào)速等要求，選擇電動機的類型。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。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，影響輥壓機的正常運轉。4. 輥壓力一定的輥壓力是輥壓機實現(xiàn)料層粉碎的必要條件之一。綜上所述，輥子的幾何參數(shù)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。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。（5）輥寬大，輥面的彈性變形大。（4）輥寬大，輥面壓力分布不易均勻。這樣在相同粉碎力作用下，較小的輥徑對物料產(chǎn)生的單位壓力較高，更有利于物料的粉碎。（2）輥寬大，單位壓力增大。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。3. 輥寬B的確定輥寬的確定采用下面公式： （）式中為輥寬系數(shù)，即輥子的寬徑比。輥子直徑大，有較大的空間，可以選用較大的軸承，使用壽命長，改善其受力狀態(tài)，同時也方便于安裝和維修。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。（3）慣性大。則：（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。42180?？紤]到可靠性，實際設計的壓輥直徑要比大。嚙角。取=，則=16176。即：，這就是說，最大物料顆粒被壓輥咬入的條件是：。物料主要受徑向力的作用，將沿水平、垂直方向分解為兩個力為：水平分力： （）垂直分力： （）由于兩個壓輥相向向內(nèi)轉動，于是產(chǎn)生一個摩擦力，其方向與物料相對速度方向相反，向右下方作用。輥壓機的輥徑D主要由喂料中額定最大顆粒 所決定，同時也受最小輥隙 影響。2. 壓輥直徑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。為了使輥壓機能在最佳工況下運轉，把最小輥隙設計成可調(diào)的。當料層厚度相同時，物料粉碎的越細，消耗的功率越大。最大入料粒度，故 ≤～。這樣不但會降低粉碎效率，而且還會使輥面磨損加大。但必須有足夠大的壓力，否則粉碎率會降低。物料的可壓縮性好，料餅較緊密，最小輥隙應選小些。 設備的主要參數(shù)的設計計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。 設備的組成高壓輥磨機由給料裝置、擋料裝置、驅(qū)動裝置、加載裝置、支撐裝置、動靜輥組件等組成。在第二、三區(qū)段的物料的粉碎屬于高壓料層粉碎。由于壓力的減小，料餅微微膨脹。此時料層內(nèi)部的顆粒已是傷痕累累，只是徒有其表面而不堪一擊。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。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)。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 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。排出的料餅不僅含有大比例的細粒，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。2 設備的工作原理及參數(shù)的設計計算 設備的工作原理及粉碎過程 工作原理高壓輥磨機的工作原理是基于靜壓粉碎原理對輥碾壓方式()，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）。國產(chǎn)化高壓輥磨機的系列化已成為一個急需解決的問題，已成為整個行業(yè)關注的焦點。總之，高壓輥磨機的引進和開發(fā)大大的降低了生產(chǎn)成本節(jié)約了能源、提高了效率，并逐步的在我國的水泥工業(yè)、冶金行業(yè)占有了重要的地位。 輥磨機的發(fā)展趨勢針對目前市場對鋼材的需求增加和礦山選礦對大型設備的需求情況，高壓輥磨設備向大型化、全自動控制方向發(fā)展，例如某大型高壓輥磨機，其設備技術參數(shù)為：最大入料粒度：150 mm；最大處理能力：1800 t/h（粉碎銅礦）；最大裝機容量：4500kW；最大設備自重：2500t。）輥間壓力一般可達1500～3000個大氣壓，破碎產(chǎn)品可達2mm，不僅可實現(xiàn)“多碎少磨”，還很可能成為以碎代磨的新型粉碎設備。其一是高壓輥磨機實施的是準靜壓粉碎，它與沖擊粉碎方式相比，節(jié)省能耗約30%；其二，它對物料實施的是料層粉碎，是物料與物料之間的相互粉碎，粉碎效率高，物料之間的擠壓應力可通過輥子壓力來調(diào)節(jié)。目前，國產(chǎn)化的高壓輥磨機已大量投入生產(chǎn)。經(jīng)過高壓輥磨機輥壓后的物料在粒度分布上明顯不同于傳統(tǒng)的粉碎設備