【正文】 .................. 36 CAD 技術綜述 ................................................................................................... 36 三維軟件 Solidworks 的綜述 ........................................................................... 36 三維建模技術 .......................................................................................................... 37 基于特征的建模技術 ........................................................................................ 37 參數(shù)化建模 ........................................................................................................ 38 實體建模 ............................................................................................................ 38 高壓輥磨機的建模及虛擬裝配技術 ...................................................................... 38 高壓輥磨機的建模 ............................................................................................ 38 高壓輥磨機 的虛擬裝配技術 ............................................................................ 41 6 技術經(jīng)濟性分析 ............................................................................................................. 46 高壓輥磨機的技術經(jīng)濟效果 .................................................................................. 46 本課題的技術經(jīng)濟性分析 ...................................................................................... 46 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） V 總結 .......................................................................................................................... 47 參考文獻 ............................................................................................................................. 48 致 謝 ................................................................................................................................. 49 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 1 1 概述 由于世界能源的緊缺 ， 粉碎過程中的能耗越來越引起人們的重視。冶金礦業(yè)粉碎礦石的數(shù)量也相當可觀 ， 且金屬礦石大都堅硬難磨 ， 而目前球磨機的能耗、鋼耗和效率的問題都比較突出 ， 礦物回收率受粉磨方式的影響也比較嚴重。 輥磨機的發(fā)展過程 八十年代，德國 Clausthal 大學礦物工程學院蕭納特教授和東北大學巖石破碎專家徐小荷教授幾乎在同一時代不同的實驗室內作出了礦巖靜壓粉碎后入球磨可節(jié)省粉碎綜合能耗的結論。八十年代末，德國洪堡公司 (KDH)依據(jù)德國 Clausthal 大學礦物工程學院蕭納特的理論研究成果，研制開發(fā)出第一臺高壓輥磨機，又稱輥壓機。 由于金屬礦山行業(yè)的礦巖硬度高、成分復雜等原因，輥磨機在冶金礦山應用和推廣較水泥行業(yè)發(fā)展速度慢，但是輥磨機高效、節(jié)能的優(yōu)點，使國內外業(yè)內科研工作者從未放棄對其的研究工作，經(jīng)過二十多年的不懈努力，用于礦巖粉碎的輥磨機技術和設備在結構上不斷改進、完善，并最終在金屬礦山行業(yè)應用方面取得了突破性進展，如德國洪堡公司 (KDH)的鐵礦石輥磨機、美國 BH、 DH 系列型煤輥壓機等。 高壓輥磨機在國外普遍應用到冶金行業(yè) ， 該機在國內冶金行業(yè)立即受到了普遍的關注。在我國，天津水泥設計院較早地開展了輥磨機在水泥超細碎中的應用研究；中南礦沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 2 冶大學開展了輥磨機在有色金屬礦超細碎中應用研究；東北大學結合國家“九五”重點科技攻關計劃項目，開展了輥磨機超細碎鐵礦石的應用研究，研制開發(fā)出 GM系列鐵礦石高壓輥磨機樣機，并成功地對黑鷹山鐵礦、棒磨山鐵礦、姑山鐵礦進行了工業(yè)化粉 碎應用試驗。 輥磨機的與傳統(tǒng)破碎設備的區(qū)別 高壓輥磨機在形式上很像傳統(tǒng)的對輥破碎機 ， 但在實質上有兩點不同。兩個輥子相向轉動 ， 一個固定輥 ， 另一個是可調距離的（調整方式有兩大類 ， 一類是滑動式 ， 另一類是擺動式動輥。由于它具有強大的作用力 ， 不僅使物料粉碎 ， 還可使物料顆粒內部結構產生裂紋 ， 從而使磨礦能力大幅度提高。 從設備應用范圍上向多種類金屬礦石的粉碎方向發(fā)展，其中包括：非金屬礦（頁巖、 硫礦石、陶瓷材料、金伯利巖等）、有色金屬礦（銅礦、鉛鋅礦、鉬礦、鋁礬土、鉛礦、鉻礦、鎳礦等）、金礦、鐵礦、高爐礦渣等。 本課題的提出 近年來，高壓輥磨機在部分鐵礦工業(yè)化試用的成功，標志著我國礦產粉碎行業(yè)進入了高速發(fā)展的階段，而高壓輥磨機則在其中扮演著領軍任務的角色。 本課題 主要 內容是完成 GM1200 550W 型高壓輥磨機的 工藝參數(shù)、 動力參數(shù)、沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 3 運動參數(shù)的計算 及 總體設計，來完成前期的設計圖紙；在前期完成的設計圖紙基礎上應用三維 CAD 和虛擬裝配技術進行總體設計，并進行干涉檢查等內容，來保證最終的二維圖紙的合理性與可執(zhí)行性。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。 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。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。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。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。同時，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，進入第四區(qū)段。 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。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。詳細結構見三維總裝配體。 工藝參數(shù)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。要求的產量高，最小輥隙就應適當放寬。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。再此引入粉碎系數(shù)ξ，minmaxSd??（理論上應控制ξ≤ ～ 4）。根據(jù)實際工況要求，在此取 mmS 15min ? 。 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。根據(jù)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。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。 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。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(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? 。 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)和物料性質有關。 42180。24332 ??? ?? ?？紤]到可靠性，實際設計的壓輥直徑要比 cD 大。42180。 。 （ 2）粉碎作用線長度大，受壓面積大。飛輪慣量 J=GD2 ，這表明飛輪慣量與輥子直徑的平方成正比。 （ 4）軸承受力 好。 介于大輥徑原則和要求較高的生產能力，故取 cD =1200mm。 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。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。輥寬大，相對地意味著輥徑小。 （ 3）輥寬大，對料層厚度的均勻性有不良影響。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。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。因為料層愈均勻，料層粉碎的效果就愈顯著。 經(jīng)過一些廠家的實際選用經(jīng)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(xiàn)取 Bk =，故 B=550mm。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。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。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(jù)實測和經(jīng)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(jù)實際設計情況等條件，粗取 F=9000kN。 （ 2）根據(jù)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(shù)將變低、并使按電動機最大轉矩校驗強度的機械造價提高。同時，根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)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(shù)的要求，確定電動機的電壓等級和類型。 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。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(jīng)過技術、經(jīng)濟全面比