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1、摘要 立磨是一种用途很广的粉磨兼烘干设备，可广泛地用于粉磨水泥或水泥熟料及其他建筑化工陶瓷等工业原料。 立磨在工作原理、研磨机理、机械结构系统、工艺性能等方面以其独特的优点越来越得到国内外水泥行业的重视，随着窑外分解技术的诞生，各国水泥行业越来越多地采用立磨粉磨水泥原料与熟料。与传统球磨机相比，立磨具有粉磨效率高、电耗低，烘干能力大、产品细度调节方便、工艺流程简单、占地面积小、噪声低、金属消耗少、检修方便等特点。 本文分析了立磨的工作原理和结构组成以及常见组合类型，分析了关键部件主要尺寸对立磨技术参数的影响,进一步对其进行了运动学分析，并确立了鼓式磨辊与碗式磨盘的方案。因为立磨粉磨物料时，磨辊
2、和磨盘的磨损比较大,国外一些立磨生产厂在磨辊和磨盘等易碎件上使用了更耐磨的材料。本文总结了些立磨的易损件材料选择的一些成功经验，并将其性能及其磨损情况进行对比分析。按照设计要求进行立磨关键部件的参数设计，设计了立磨关键部件。并以Solidworks为平台实现立磨关键部件的设计，同时将三维样机直接转化为零件和装配图的二维工程图，以利于工程实际生产。关键词：水泥，立磨,运动学，鼓辊，碗盘,SolidworksAbstract Vertical mill is broad useful equipment in grinding and drying, which is widely used in
3、 grinding cement or cement clinker and other building ceramics and other chemical industrial raw materials. In the working principle of vertical mill, grinding mechanism, mechanical structure of the system, process for its unique properties of the advantages of much greater importance attached to th
4、e cement industry at home and abroad. With the birth of the decomposition technique outside kiln, more and more vertical mills are used to grind cement raw material and clinker in the cement industry. Compared with the traditional ball mill, vertical mill has some advantages: high efficiency of grin
5、ding, low electricity consumption, strong drying capacity, convenient to adjust product fineness, simple technical process, small covering area, low noise, low metal consumption, convenient maintenance and repairing, and so on. Working principle, structure composition and common combination types of
6、 the vertical mill are analyzed in the paper. The major dimensions of components, which have impact on vertical mill technical parameters, are also analyzed in the paper. Further its kinematics analysis and the establishment of the drum roll grinding of the scheme and bowl chute. Because the vertica
7、l roller mill grinding materials, grinding roller and disc wear is relatively large, some foreign vertical mill plant more wear-resistant material used on the roller and disc fragile. In this paper, the successful experience to select the materials for the parts of the mill was sunnrized with the co
8、mparison of materials properties and rate of abrasion. According to the design requirements of vertical mill, vertical mill parameters and key components of vertical mill are designed. Solidworks is taken as a platform to satisfy design requirements. At the same time, in order to facilitate the actu
9、al production work, three-dimensional prototype parts and assemblies drawings could be translated into two-dimensional engineering drawings directly.Key words: cement, Kinematics, vertical mill, Drum roller, Bowl micropipette- type, Solidwork目录1.绪论11.1 国内外立磨发展状况11.1.1国外立磨发展状况11.1.2国内立磨发展状况21.2 立磨概述3
10、1.2.1立磨工作原理31.2.2立磨类型31.2.3 立磨结构组成部分41.3 立磨粉磨系统62.方案确定83.立磨的选型及参数的计算113.1 入磨物料最大粒度的计算113.1.1 钳角113.1.2 磨辊直径与物料直径的比例133.2 磨辊宽度确定133.3 磨盘直径计算143.4 磨辊与磨盘间隙的确定153.5 磨盘上料层最佳厚度设计163.6 磨盘转速173.7 磨机的产量193.8 磨机的功率193.9 辊压213.10 减速机的选择223.11 立磨的磨损233.12 立磨施力系统计算233.12.1液压缸工作拉力计算243.12.2磨棍摩擦力计算244.轴承的选择264.1轴承
11、的计算及选择264.1.1轴承选择264.1.2轴承的当量动载荷284.2轴承的润滑和密封294.2.1轴承的润滑294.2.2轴承的密封305.主要零部件的选材315.1易损件的选材315.1.1辊轴的选材和校核315.1.2磨辊辊套材料的选择315.1.3磨盘衬板材料的选择325.1.4磨盘底座材料的选择325.2关键部件材料参数336.SolidWorks软件建模346.1 Solidworks的简介346.2 solidworks的特点346.3 solidworks的功能346.3.1 SolidWorks 功能模块356.3.2 solidworks的主要插件356.4 应用sol
12、idworks软件对立磨粉碎系统进行建模366.5 Solidworks Motion运动仿真386.6 Solidworks Simulation有限元分析39参考文献41附录42致谢431.绪论1.1 国内外立磨发展状况立磨是现代水泥、化工、煤炭、电力等部门广泛应用的一种研磨机械，因其占地面积小、电耗低、钢耗少、噪音低，而且集烘干、粉磨、选粉于一身，具有结构紧凑，易于操作的优点，越来越受到人们的重视和采用。1.1.1国外立磨发展状况 世界上最早开发立磨的是德国的Loesche(莱歇)公司，早在1925年就拥有了立磨的比较成熟的设计。经过80多年的不断发展和完善，立磨的制造和应用获得突破性进
13、展，设备规格也进一步大型化。现在，世界上最大的立磨是德国Loesche(莱歇)公司的LM63.3 +3，产量达到每小时820吨以上，磨盘直径6.3m.六个磨辊，装机功率达6700KW。德国的莱歇磨，具体结构特点是:轻载启动、可翻辊检修、圆锥形磨辊、磨盘为平盘式。目前世界上大的立磨生产厂家及其产品主要有:德国Loesche(莱歇)公司、美国Fuller(富勒)公司、日本UBE公司生产的LM磨;丹麦FLS(史密斯)公司生产的ATOX磨;美国Raymond雷蒙)公司、日本Mitsubishi(三菱)公司、德国KHD(洪堡)公司生产的VR磨;美国A-C(阿斯一查尔墨)公司、德国的Pfeiffer(费弗
14、尔)公司生产的MPS磨。 随着设备的扩大以及生产的需要，近年来立磨技术又有了新进展，具体表现在以下几个方面：(1) 设计理念的新变化原先LM立磨设计是对一定能力的磨机追求结构紧凑、规格最小、一次性投资最少的效果。随着磨机的不断增大，相对的烘干能力与粉磨能力比值减小，料床厚度过高又导致粉磨效率降低，为此出现了大磨盘小磨辊的新安排。为了能和窑100%的同步运转，作出了辊磨中辊操作辊维修的新设计，相当于80%的磨能满足100%窑的喂料，在相同的故障风险保障基础上相对投资降低。 (2) 原料适应性进一步扩大 有些物料多孔水分大，可达12%-25%。由于解决了内部热应力分布均匀的问题，可以顺利地通入60
15、0的高温气体，从而满足了烘干要求。为了处理高磨蚀性物料，除了改进耐磨材质以外，辊型设计有所改变，使用辊径大、宽度窄、辊套厚的磨辊，从而减少辊盘之间的相对速度差，降低磨损，增加可磨量。 (3) 物料全部外循环为了降低立磨的通风阻力，由全风扫操作变成了部分外循环，近年来又开发出了物料全部外循环系统。物料由提升机提升至外部选粉机分选，磨内不设风环，因此磨机压降很小，根本上克服了立磨通风电耗大的弱点。1.1.2国内立磨发展状况 在我国水泥行业中，利用立磨研磨水泥生料正处于快速发展阶段，国内已有不少水泥厂采用立磨来研磨水泥生料。近年来，福建顺昌水泥厂进口了丹麦史密斯公司(F.L.SMID-TH)制造的A
16、TOX35磨(磨盘轨迹直径为3500mm)立式磨辊机。此机的保证产量为160t/h，产品细度高达0.09mm孔筛筛余12-14%的水平，电机功率为1250kW。黑龙江省牡丹江特种水泥厂进口了德国非凡兄弟公司的MPS 140A立式辊磨机，用来研磨白水泥生料，此机的保证产量为18t/h，产品细度高达0.09mm孔筛筛余6%的水平，电机功率225kW。湖南省衡阳市建材工业公司的白水泥厂亦从德国非凡兄弟公司进口了研磨白水泥生料用的MPS125A型和研磨白水泥熟料用的MPS160C型立式辊磨机。生料磨的产量保证为15t/h,产品细度达到0. 09mm。筛筛余6%的水平;熟料磨的保证产量为lOt/h，产品
17、的比表面积为3200至3900m2/kg。磨辊衬板与磨盘衬板的磨耗率，研磨生料时为2. 5g/t，而研磨熟料时为6g/t。安徽省安庆市白水泥厂也从德国非凡兄弟公司进口了一台MPS112型生料磨，该机的保证产量为7t/h，产品细度达到0.09mm孔筛筛余6%的水平。丹麦史密斯ATOX立磨磨辊为圆柱辊，磨盘为平盘式，具有轻载启动的特点。国内主要建材装备厂商通过与国外合作，在引进先进立磨技术的基础上，开发设计了各种不同结构形式的立磨。目前，代表沈阳重型机器厂(沈重)整体水平的立磨应是铜陵海螺二期5000td熟料国产化示范线的MLS4531立磨，在以前的基础上，增加与改进成具有中心进料、轻载起动、缓冲
18、部分、外循环等特点，装机容量达3600KW，台时产量在385th。在此基础上，沈重还开发了MLK系列矿渣磨，应用于矿渣水泥生产。河南洛阳中信重型机械公司在和丹麦史密斯公司合作的基础上开发了LGM5024型号水泥原料立磨，应用于吉林亚泰5000td水泥生产线，生产能力达400 t/h，允许入磨粒度50-60mm2%，成品细度R8012%，入磨物料水份 12%，出磨生料产品最大水份1%，装机功率3500KW。 天津水泥设计院开发的立磨结构形式与莱歇磨基本相同，开发最大的TRM53生料立磨，具有结构紧凑、运行稳定、粉磨效率高、烘干能力强、成品细度调节灵活、对原料的适应性强等特点。系统电耗为15kWh
19、/t左右，利用窑尾废气可烘干水分7%，允许最大入磨物料粒度120mm，磨损件正常使用寿命8000小时以上，可满足5000tpd或10000tpd级生产线的配套要求，满足了新型干法水泥生产大型化、国产化的要求，其主要性能指标达到了当代国际同类产品先进水平，性能价格比优于国外产品。 合肥水泥设计院研发的5000t/d水泥熟料生产线HRM4800型生料立磨，磨辊、磨盘结构形式同MPS立磨，磨机具有轻载启动、可翻辊等特点，由合肥水泥研究设计院中亚建材装备公司设计监制，衙州市德力机械制造有限公司联合制造。与传统磨机相比，具有投资省、电耗低、产量高等特点，可媲美国外同类型设备。HRM4800立磨的生产能力
20、为400-500t/h，单台的产量就能满足5000td的需要，完全可以替代进口设备。1.2 立磨概述立磨结构紧凑，重量轻，动力消耗小，由于立磨的成品细度容易调节，特别是随着干法预热窑和预分解窑的发展，立磨己得到水泥产业业中的普遍采用。设计立磨关键部件必须从立磨工作原理、类型及结构组成部分入手。1.2.1立磨工作原理 立磨，是借助磨辊和磨盘的相对运动为碾磨装置来粉磨物料的机械。不论其结构如何改变，其基本工作原理相同(如图1-1)。物料从回转磨盘中心喂入，由于受离心力的作用而向磨盘周围移动，进入轨道。磨辊在加压机构的作用下，向轨道中的物料床施加粉磨力，物料受到压缩和剪切作用后继续向盘边缘移动。热风
21、从围绕磨盘的环形喷嘴中高速向上喷出，把粉磨后的物料带进磨机上部的选粉机进行分级，同时烘干物料，成品由热风带出磨机由收尘器收集下来，粗粉则返回磨盘与新喂入的物料一起再重新粉磨，如此循环往复进行粉磨作业，而被分离的粗颗粒则重新回到磨盘上进行再粉磨，物料的颗粒在此作往复运动，每分钟达20-30次之多，因此，立磨的粉磨效率比较高。未经辊子粉碎或未被粉碎成小颗粒的物料，被磨盘甩到固定在磨机壳体的风环处，以高60-70m/s以上速度通过风环的热气体将这部分物料吹回到磨盘上进行再粉磨。就这样，物料被反复粉磨烘干直至达到成品细度要求，随气体出磨由设置在磨机外部的细粉分离器分离并收集。 图1-1 碾磨装置粉磨物
22、料原理1.2.2立磨类型 立磨的核心是磨棍和磨盘，各种类型立磨的区别在于它们形状和它们之间的相互搭配的不同。盘式立磨的磨辊和磨盘常见组合形式主要分为四种。(如图1-2) 莱歇磨及国产中、小型磨立磨采用锥台形磨棍和平形磨盘，磨棍轴线与水平面成巧度夹角。这种磨棍能够翻出机外，方便检修。辊套磨损布不均匀，不能翻面使用，辊套和磨盘衬板磨损后对磨机产量影响较大，可以通过调整棍压进行弥补。 伯力鸡斯磨采用轮胎形磨棍和环沟槽形磨盘，每台磨机均有两对较窄的磨棍，每对磨棍装在同一根轴上，能以不同的转速转动，与磨盘间的相对滑动速度较小，磨损后也能保持良好的碾磨作用，磨机产量也不会因辊套磨损而下降。磨棍在磨盘槽内碾
23、压物料，磨损后可以翻面使用。 非凡磨和沈阳重型机器厂生产的大型立磨，采用轮胎形磨棍和环形槽磨盘，盘面物料流动平稳。三个磨棍装在统一棍架上，磨棍和水平成12度角，辊套为对称形状，辊与盘之间可以保持良好的接触表面。辊套磨损均匀，磨损后可以翻面使用。史密斯磨采用圆柱形磨棍和平形磨盘，每套磨机上安装三个磨棍。磨盘上物料流动阻力小，磨棍磨损后可调整辊压以弥补产量影响。除此之外，还有其他形式的配置，各有优缺点。 图1-2 磨辊磨盘常见的组合形式1.2.3 立磨结构组成部分立式磨机主要由电动机、减速机、磨盘装置、磨辊装置、加压装置、壳体、选粉机、液压站、润滑站等部分组成。（如图1-3所示） 选粉机是保证产品
24、细度的重要部件，它由选粉机传动系统、转子、回转风叶片、粗粉落料锥斗、出风口以及安装在选粉机壳体圆周上的固定风叶片等组成，该选粉机集合了风叶转子笼式选粉机和静态导风叶片的特点，等于是二级分选。固定风叶在外进行粗选;然后再进入内部回转风叶细选。转子为圆柱形笼子，四周均布了风叶，使气流上下均匀地进入选粉区，这种选粉机分离清晰，选粉效率高，但是阻力增加，导风叶及导风叶的磨损也较大。选粉机是保证产品粒度的重要部件。它由可调速的传动装置、转子、导风叶片、安装在壳体上的风叶片、粗粉落料漏斗、出风口等组成。 磨辊是对物料进行碾压粉磨的主要部件。由辊套、辊心、轴、轴承及辊子支架组成。该磨机内安装有四个工作磨辊，
25、安装在同一平面上。 磨盘固定在减速机的出轴上，磨盘上有环形槽，即为粉磨物料的碾压槽。磨盘由盘座、衬板、挡料环等组成。国内外现代立磨所采用的磨盘、磨辊搭配形状有以下几种:平盘磨盘配圆锥磨辊、沟槽形磨盘配轮胎斜辊、蝶形平盘磨盘配圆柱磨辊、沟槽形磨盘配等。磨盘、磨辊不同形状的配置各有其优缺点。从国内用户使用情况看，认为碗式盘、鼓辊的物料流动阻力小，磨损均匀，磨损后可调整辊压以弥补对产量的影响等优点。所以本次开发采用碗式磨盘配鼓式磨辊。 加压装置是提供碾压力的重要部件，它由高压油站、液压缸、蓄能器等组成，能向磨辊施加足够的压力使物料粉碎。一般小型立磨采用弹簧加压，现代化大中型立磨均采用液力加压。液力加
26、压是通过油缸、蓄能器、液压装置实现的。调整液压系统的压力大小可对辊磨压力进行调整。蓄能器可以缓冲运行的冲击波动，并吸收过载压力。液压缸通过摇臂将压力传递给磨辊。在启动时，由液压换阀换向使磨辊抬起，脱离磨盘，该间隙可由安装在摇臂上的安全缓冲装置进行调节。从而实现空载启动。当操作过程出现断料时，也可自动抬辊。 减速机既要起到减速和传递功率、带动磨盘转动的作用，又要承受磨盘的重量及研磨压力。 电动机为立式磨机的粉磨提供动力。图 1-3 立磨的结构组成1.2.4 立式磨机的主要特点 随着立磨技术的逐步发展与完善，取代球磨机的趋势有增无减，立磨与球磨机相比，具有以下特点: 粉磨效率高。立磨采用料床粉磨的
27、原理粉磨物料，能耗低，粉磨系统的电耗比球磨机低20%35%，而且随原料水分的增加，节能效果更显著。 烘干能力大。一方面可以利用窑尾废气作为烘干兼粉磨热源的要求，另一方面可以通过风机鼓入大量的热风。立磨采用气体输送物料，在粉磨水分较大的物料时可控制进风温度，使产品达到要求的最终水分。在立磨内可烘干水分达12-20%的物料，可以不建原料烘干系统。 入磨物料粒度大，可达磨辊直径的4-5%左右，一般为40100毫米，所以，大中型立磨可以省掉二级破碎。 产品的化学成分稳定、颗粒级配均齐。物料在立磨内停留的时间仅2-3分钟，而球磨机则需要1520分钟。所以产品的化学成分可以很快测定、校正，产品化学成分波动
28、很小，有利于均化。此外，立磨内的合格产品能及时分离出来，避免了过粉磨现象，产品细度可通过调节选粉机转子转速得到改变，使产品粒度均齐。 工艺流程简单、建筑面积小、占用空间小。立磨内有选粉机，出磨含尘气体可直接进入袋式收尘器或电收尘器收集产品，故工艺简单，布局紧凑，建筑面积约为球磨机的70%。建筑空间约为球磨机系统的50-60% 。 噪音低、扬尘少、操作环境清洁。立磨在工作中磨辊和磨盘不直接接触，没有球磨机中钢球相互碰撞、钢球撞击衬板的金属撞击声，因此噪音小，比球磨机低20-25分贝。另外，立磨采用整体密封，系统在负压下操作，扬尘少，环境清洁。 磨损小、利用率高。由于立磨运行中没有金属直接接触，磨
29、损小，单位产品磨耗一般为510克/吨。粉磨水泥原料，辊套和衬板寿命在8000小时以上，运转率可达95% 。 漏风少，立式磨机的整体密封性好，其漏风比球磨少，有利于利用低温废气。1.3 立磨粉磨系统 水泥工业用到立磨一般是一条粉磨系统生产线，图1-4为典型的立磨粉磨系统图，主要有原料库、输送设备、喂料设备、立磨、收尘设备及风机组等组成。原料库中的物料经皮带运输机将物料输送至喂料设备，喂入到立磨中进行研磨。研磨好的物料经立磨内置的选粉机筛选，与通过物料的热气组成混合物，进入旋风筒。由旋风筒收集下来的成品物料，通过回转卸料器排入到成品料仓中。排出旋风筒的废气，再次进入袋式收尘器进行收尘。收集下来的物
30、料，也直接排入到成品料仓中。出袋式收尘器的废气已经经过两道收尘，达到工业排尘要求直接由风机排入大气。立磨的外排料口，在运行时，可能有少量的外排料，可将其及时运输到提升机喂料口处。磨机外排料口处，需要设置重锤翻板阀，用来锁风。磨机将通过热风源提供烘干热源。来自热风源的热量需用量，将根据磨机出风口废气温度进行调整。为节省能量和环境保护，新的生产线将风机排出的废气直接接入到热风源处，回收为二次风，同时也减少了废气排量。图1-4 立磨粉磨系统工艺流程图2.方案确定磨辊和磨盘的组合形式有：锥辊平盘式、锥辊碗式、鼓辊碗式、双鼓辊碗式、圆柱辊平盘式、球环式等。本人设计的为鼓辊碗式。 目前，立磨的发展趋于液压
31、式，而非弹簧式，所以本人设计的也是液压式，符合立磨的发展和销售趋势。这是因为磨机液压系统具备自动控制和手动控制两种功能，可提高操作上的灵活性和可靠性。 虽然MPS磨的磨辊磨损比较均匀，比较耐磨，喂料粒度大，并且风机动力较莱歇磨和雷蒙磨节省，但是，这和磨机的磨辊不能翻出磨盘，磨辊和磨盘磨损后通常在磨内更换，如果需要取出磨辊，必须拆除整个磨顶，或从磨门取出每个磨辊，给维修带来了许多不便。ATOX磨三辊装置处于粉磨室固定位子上，这些磨辊仅围绕他们自己的轴回转，但不围绕磨盘中心运动，磨辊工作时没有杠杆和推力件，这虽然降低了重量和制造费用，但磨辊无法适应粉磨层变化，因而磨辊宽度上的磨损难以均匀，并且维修
32、比MPS磨更难。综上分析，本人决定设计HRM型立磨。HRM型立式磨是合肥水泥研究设计院在广泛吸收国外先进技术，总结国内外立式磨应用经验的基础上研布出的一种高效节能烘干兼粉磨设备。它既有莱歇磨可翻辊检修的优点，又具有MPS磨辊套可翻面使用、寿命长的特点。集细碎、烘干、粉磨、选粉、输送为一体，具有粉磨效率高、电耗低、烘干能力大、产品细度易于调节、工艺流程简单、占地面积小、噪音低、无粉尘污染、磨耗低、检修方便、运行可靠等优点。其具有如下特点： 碾磨部分采用磨形磨盘，磨辊可用液压装置翻出机外检修的轮胎型的结构形式，更换辊套衬板及磨机检修空间大，检修作业方便。 磨辊辊套能翻面使用，延长了耐磨材料的使用寿
33、命。 开机前无需在磨盘上布料，并且磨机可空载启动，免除开机难的烦恼。 采用磨辊限位装置，能保证磨辊与磨盘之间有一定间隙，不会产生金属间的直接接触，避免磨机工作时因断料而产生的剧烈震动。 采用新型磨辊密封装置，密封更加可靠，并且无需密封风机。 分离器采用动态分离。 传动部分采用螺伞行星齿轮减速机，减速机的推动盘与轴瓦间采用高压油强制润滑。 磨辊研磨压力采用液气加压，远程控制加压、抬辊动作及调整压力，实现了现场无人操作。图2-1 磨盘磨辊及加压示意图该磨的磨辊轴承不需要采用密封风机，就能保证磨辊轴承不进粉尘；磨辊能抬起使磨机轻载启动，不需要辅助传动装置。而且在某只磨辊发生故障时，可以在将磨辊翻出机
34、外检修的同时，用对称的另外两只磨辊继续生产，产量达到正常产量的60%左右，能避免回转窑断料停窑。液压系统的设计主要考虑发挥型立磨在启动时能将磨辊抬起轻载启动的优点，同时要求能够远程操作，在粉磨系统运行时对物料施加研磨压力以粉磨物料，同时又要具备起缓冲减震的作用，在磨辊压力达到设定值、磨机正常运行后，停止加压油泵，仍能使磨辊压力保持不变。在断料时能将磨辊抬起，使磨机处于等待状态。为保证磨辊不与磨盘直接接触，设有机械限位装置。本人主要负责磨盘磨辊的设计，现将磨盘磨辊介绍如下：与所有的立磨一样，磨辊和磨盘是HRM型立磨的核心部件之一。磨辊和磨盘的形状及合理的搭配对粉磨效率的影响是极其重要的，最佳的磨
35、辊形状会因处理物料的差异而不同;物料的粉磨过程实际上是研磨体对料床内的物料的碾碎、挤压力的产生，使落入研磨区的物料能够进行有效的粒间粉碎。通过对国内、外各类辊式磨的分析比较及研究，HRM型立磨采用了胎形磨辊和凹形磨盘的配置见图2-1，凹形盘内的料床能保持形成和稳定，自磨盘外缘上升的气流能保证出磨的料流均匀。磨辊和磨盘与物料之间能保持良好的接触表面，磨耗料的磨损相对匀称，且磨损后还可以通过调整辊压以弥补对粉磨质量的影响。设计的磨辊可以翻到机体外检修，辊套并可以根据磨损情况进行调而使用，以延长磨辊的使用寿命；辊套和磨盘衬板等磨耗料都采用了快拆装结构，有效地提高了磨机的运转率。另外，为了有效地控制和
36、调整辊、盘间的料层厚度，防止辊、盘因直接接触产生金属碰撞增加磨机噪音，HRM型立磨对磨辊和磨盘的间隙作出了一定的限制。分离器是HRM型立磨的另一个重要的部件。分离器的分级效果的优劣，是能否保证磨机内被粉磨后的细小物料在上升气流的作用下被分散并随气流上升至分离器时具有良好的分离，不会产生过粉碎及较大的软垫层现象，降低料床粉磨的无用功，提高粉磨效率。立磨的施压方式是HRM型立磨的又一特点。传统的加压方式是机械弹簧加压，通过改变弹簧的伸缩量来调节压力的大小。但这种调压的范围十分有限，随着磨内耐磨材料的损耗辊、盘之间的压力会随之降低，在运转中保证稳定的粉磨效率。而且在实际操作时不能有效地调整物料的粉磨
37、状况，弹簧本身的压力特性及范围决定了在粉磨区域内有金属或大块物料进入时，由于其缓冲能力有限，易造成部件的损坏，不利于磨机的安全运行；在设备大型化高速发展的今天，弹簧压力的调控制远远满足不了大型立磨的要求。现代的立磨随着液压技术的发展普遍采用液力加压系统向磨辊加力液力加载是通过油缸实现的，调控液压系统的压力可改变液压缸对磨辊加力的状况，随意调控磨辊对物料粉磨力的大小。液压系统内的蓄能器对磨辊设施具有保压和过载缓冲作用，吸收一部分过载压力。因此HRM型立磨选用了液力加压系统给磨辊提供研磨力见图3-1磨辊装置的制作要点是控制辊套的材质及磨辊的装配质量。辊套是由耐磨材料铸造而成，辊套的耐磨性是决定辊套
38、使用寿命的主要因素，辊套硬度大小是辊套耐磨性的标记物，但辊套属脆性材料，硬度过高，会使辊套的抗震效能减低，使用时发生脆裂，严重时辊套在热处理过程中就可能发生断裂。磨辊的装配质量的控制；装配前必须对每个检验合格的零件进行复检，清除残留毛刺，清洗零件表而并作干燥、防锈处理，做好配套标记。装配时要找好基准，按装配顺序进行装配。磨辊的轴承装配是非常重要的工作，装配间隙要合适，既要做到减小装配难度，又要防止轴承装配过松，造成使用中轴承内、外圈跑动，损坏相关零件。装配后要检查密封是否合格，是否防水、防尘;紧固件是否联结牢固;轴承初润滑是否遗漏等等。最后检查磨辊转动灵活性。合格的磨辊装配可以延长磨辊轴承的使
39、用寿命。磨盘装置是立磨传递动力的主要部件，其质量直接决定着磨机的产量，同时磨盘又是磨机产生振动的发源地，因此控制磨盘的加工质量是至关重要的。磨盘盘体是铸造件，加工时盘体各回转部位的同轴度是要确保的，各回转体的环向厚度要尽量对称均匀，非加工部位要尽可能的少，使盘体在运行时产生较小的离心力。盘体上装配的耐磨衬板要保证平整，衬板的高低不平会严重降低粉磨效率，并使磨机产生较大的振动，更重要的是会直接影响辊套和衬板的使用寿命。3.立磨的选型及参数的计算表3-1 立磨机选型参数产品型号HRM700HRM1100HRM1400HRM1800HRM2400进料粒度(mm)2030405070摩擦系数f0.24
40、0.240.240.240.24磨辊直径(mm)D347.2D520.8D694.4D868.1D1215.3磨盘直径(mm)694.41041.61388.81736.22430.6磨机产量（t/h）1.644.2914.7516.0538.12磨盘转速（r/min）74.958.148.343.236.5磨盘间隙(mm)10.115.120.125.235.2磨辊宽度(mm)128.5192.7256.9321.2461.8本次设计取进料粒度70mm，磨辊直径D=1220mm，磨盘直径D=2400mm，磨辊宽度B=460mm，磨辊数量3个，主电机功率P=600Kw,液压缸工作压力p=12M
41、Pa。3.1 入磨物料最大粒度的计算3.1.1 钳角 为计算简便，假设被破碎物料块是球形的，物料本身的重力与破碎力相比可略去不计，由于风力在磨盘上对料层的影响较小，也可略去不计。由物料块与磨辊及磨盘的接触点引切线，此两条切线的夹角称钳角，如图31所示。物料与磨辊的接触点产生正压力,与垂线成角,在方向上的力平衡是保证钳住物料的基本条件： （3-1）式中: 磨辊与物料间的摩擦力 磨盘与物料间的摩擦力 磨辊对物料的压力 磨盘对物料的反作用力图3-1 立式磨的钳角经简单推导可得：式中：f钢在物料上的摩擦系数，0.24； 引人、两点切线所夹角的角，即钳角。因摩擦系数等于摩擦角的正切，即 ，即有：由图1-
42、1可知，,对于平盘立式磨，0，则。因此，在立磨中最大钳角应该小于或等于摩擦角的两倍，才能将物料钳住，压碎。 3.1.2 磨辊直径与物料直径的比例由图11的几何关系可知： （3-2）式中： R磨辊半径()；r物料半径()；h磨盘与磨辊之间的间隙，设，其中系数0-0.06；考虑到及,并令:则可得: 式中:d物料粒径（）； D磨辊大端直径（）；对于平盘立磨0，则，由于13.5所以0.0891 d/D=0.0576-0.061。 此比值说明物料粒径与磨辊直径的关系，磨辊直径大，入料粒径也相应增大。如比值等于或超过一定的值，则立磨的平稳性就差，振动和噪音也会相应增加，一般取应本次设计入磨的最大物料尺寸d
43、=70mm，所以磨辊直径的设计尺寸D=1215.3mm。3.2 磨辊宽度确定在磨辊对物料施加的碾压力以及磨辊直径一定的情况下，磨辊越宽，单位面积上的压力越小。不利于粉磨物料。磨辊越窄，对物料的压强越大，碾压过的物料细粉比例越大，但碾压的物料总量少，而且磨损较大。所以选择合适的磨辊宽度对提高粉磨效率、保证设备的使用寿命是非常重要的。从前面的设计知磨辊直径D=1215.3mm，参考表3-2其他磨机类型再考虑其他因素取辊宽B=0.37D=461.8mm。表3-2 主要磨机磨辊、磨盘相对尺寸磨机类型LMAtoxRMMPS磨辊数2432*23辊径D，盘径D0.80.50.60.50.72辊宽B,盘径D0
44、.2290.1870.20.1430.24辊宽B，辊径D0.2860.3750.3330.2860.333新型干法水泥生产技术与设备P713.3 磨盘直径计算图3-2 磨盘磨辊几何位置图根据汽车的最小转弯半径理论，从图3-2中所示磨辊直径、宽度与磨盘的直径之间的几何关系，来计算磨盘直径的大小。由图中尺寸可以得出计算磨盘直径需要满足以下条件： 角需满足的条件：，则： 由图3-2中几何关系可知： 式中： 磨盘直径（mm）； 磨辊直径（mm）； 由于考虑到磨辊宽B的影响，假设时，可得磨盘与磨辊之间的关系为： （3-3）因为磨辊直径D=1215.3mm，则磨盘直径取。3.4 磨辊与磨盘间隙的确定磨辊与
45、磨盘的间隙不能直接观察到，它是磨辊压力及料层薄厚的一种体现。这个间隙大小直接影响到磨机粉磨效率及设备安全运转。正如图3-3中所示，间隙为h，当h2r时保证了物料顺利进入磨辊与磨盘之间，此时物料厚度大于等于最大物料直径，最大的物料被压入细碎物料中，且液压的作用力小，物料间的倾轧研磨不足，对粉磨不利。表现为磨盘物料变粗，返回物料增多，引起粉磨效率降低。当间隙h=0时，颗粒物料刚接触磨盘磨辊，压力弹簧或液压装置就开始发挥作用，随着物料被嵌入逐渐加大压力部件负荷，产生细粉多，料层变薄并可能产生震动。取h=r，最大直径物料被料层埋入一半时即受到辊盘挤压而被粉碎，同时向周边挤堆，加剧周边物料的相互倾轧，可
46、以提高粉磨效率。同时磨辊接触大块物料,将大块物料压进料层的过程有一个缓冲作用，可避免磨机振动。由此看出料层厚度h=r比较合适，即h等于磨辊直径的0.027倍。当物料挤入料层后开始受压时图中的嵌入角变为挤压角，计算如下;依图3-3，让圆心O与DC线重合，h=r挤压角为，有： 将上述计算： ，即：带入公式得：调整维持好合适稳定料层厚度的方法主要是调节适当的料环高度，寻求合理的辊压，控制适宜的风环处风速。那么，辊盘的间隙为磨辊直径的0.029倍，即： 因为磨辊直径D=1215.3mm，则h35.38 mm。图3-3 磨辊磨盘间隙几何位置3.5 磨盘上料层最佳厚度设计保持适当料层厚度是辊式磨稳定运行的必要条件。料层太薄，
