0404047孟祥華立磨的設計

1、濟南大學畢業(yè)設計畢業(yè)設計題 目 立磨的設計 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 機械工程及自動化 班 級 機升0902 學 生 孟祥華 學 號 20090404047 指導教師 張在美 二 一 一 年 五 月 二十九 日- 1 -濟南大學畢業(yè)設計1 前言1.1 選題背景及意義1.1.1 國內外研究現(xiàn)狀立磨又稱立式磨、輥磨、立式輥磨。立磨廣泛應用于水泥、電力、化工、冶金、非金屬礦等行業(yè)。它集破碎、干燥、粉磨、分級輸送于一體，生產效率高，可將塊狀、顆粒狀及粉狀原料磨成所要求的粉狀物料1。第一臺立磨于上個世紀二十年代在德國研制出來的。第一臺用于水泥工業(yè)的立磨于1935年在德國出現(xiàn)，立磨在歐洲的水泥廠使用多

2、年以后很，才在美國和加拿大得到采用，歐洲和美、加之所以樂于發(fā)展和應用立磨，是由于當時歐洲各國的燃料和電力費用較高。美國也是因為后來能耗費用上升，才促使其對立磨增加興趣。美國的第一臺立磨是在1973年末投入運轉。立磨技術的突破開始于上個世紀六十年代，從那時起立磨得到了改進，并使之大型化。在歐洲、美洲、亞洲的水泥工業(yè)中被用來粉磨生料，七十年代得到了迅速發(fā)展，當時就出現(xiàn)了生產能力為500t/h的大型立磨，進入九十年代，國際上立磨技術又有了新的飛躍。應用有限元分析、流體學計算、熱傳導分析、工藝參數(shù)優(yōu)化等現(xiàn)代方法，解決了大型立磨工藝和結構難點；特別是新型耐磨材料的應用，延長了使用壽命，從而保證了立磨超大

3、型化的實現(xiàn)及大型干法水泥生產線對立磨能力的要求。因此，目前國外現(xiàn)代新型干法水泥生產線建設中，立磨占有率達90%以上。目前，世界上最大的是西德萊歇公司（loesche）于1999年設計制造的lm63.4立磨，產量達到840t/h，磨盤直徑達到6.3米，電機功率5600kw，四個磨輥；伯力鳩斯（polysius）公司生產的rm69/29立磨，功率為5000kw，生產能力為600t/h，非凡（pfeiffer）公司制造的mps5600b立磨，電機功率5400kw，設計生產能力480t/h2。立磨在我國的應用始于上世紀四十年代末，當時用于白水泥廠的生料粉磨。五十年代起，在一些小水泥廠開始使用小型立磨粉

4、磨生料，也有用于濕法水泥廠磨煤粉。從七十年代末開始，國內在干法水泥廠開始發(fā)展窯外分解新型干法工藝時，才重視立磨粉磨生料的研究開發(fā)工作。八十年代初，天津水泥研究設計院開發(fā)出了tkm系列立磨；合肥水泥工業(yè)設計研究院研究開發(fā)出了hrm系列立磨，產能限于1000t/d的生產線配用。與此同時，我國開始引進國外大型立磨用于新型干法水泥廠。沈陽重型機器廠1985年從德國pfeiffer公司引進了與日產2000噸以下規(guī)模生產線配套的mps立磨制造技術。又與海螺集團合作開發(fā)制造與2500t/d 、5000t/d生產線配套mps3424、mps5000（mls4531）立磨。其中mls4531立磨是已投入使用的最

5、大的國產立磨。1.1.2 選題的目的及意義在水泥生產中，傳統(tǒng)的生粉料磨系統(tǒng)是球磨機粉磨系統(tǒng)。而當立磨出現(xiàn)，由于它以其獨特的粉磨原理克服了球磨機粉磨機理的諸多缺陷，逐漸引起人們的重視。特別是經過技術改進后的立磨與球磨系統(tǒng)相比，它有著顯著的優(yōu)越性，其工藝特點尤其適宜于大型預分解窯干法水泥生產線，因為它能夠大量利用來自預熱器的余熱廢氣，能高效綜合地完成物料的中碎、粉磨、烘干、選粉及氣力輸送過程，集多功能于一體。由于它是利用料床原理進行粉磨，避免了金屬間的撞擊與磨損，金屬磨損量很小、噪音低；又因它是風掃式粉磨，帶有內部選粉功能，避免了過粉磨現(xiàn)象，因此減少了無用功的消耗，粉磨效率高，與球磨系統(tǒng)相比，粉磨

6、電耗僅為后者的50%60%，還具有工藝流程簡單、單機產量大、入料粒度大、烘干能力強、密閉性能好、負壓操作無揚塵、對成品質量控制快捷、更換產品靈活、易實現(xiàn)智能化、自動化控制等優(yōu)點，故在世界各國得到廣泛應用3。目前已成為當今國際上生料粉磨和煤粉磨的首選設備。1.2設計內容1.2.1立磨的組成及工作原理立磨由分離器1、殼體2、磨輥3、翻輥裝置4、液壓加壓裝置5、搖臂6、風環(huán)7、磨盤8、傳動裝置9、機座10等部分組成（圖1示）。電動機通過減速機帶動磨盤轉動，物料通過鎖風喂料裝置經下料溜子落到磨盤中央，在離心力的作用下被甩向磨盤邊緣并受到磨輥的碾壓粉磨，粉碎后的物料從磨盤的邊緣溢出，被來自風環(huán)處高速向上

7、的熱氣流帶起烘干，根據氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到分離器內，粗粉經分離后返回到磨盤上，重新粉磨；細粉則隨氣流出磨，在系統(tǒng)收塵裝置中收集下來，即為產品。沒有被熱氣流帶起的粗顆粒物料，溢出磨盤后被外循環(huán)的斗式提升機喂入選粉機，粗顆粒落回磨盤，再次擠壓粉磨4。 圖1.1 立磨的結構簡圖 1.2.2立磨的特點與其他粉磨設備相比，立磨有以下特點：（1）粉磨效率高，采用料床擠壓粉碎原理，粉磨方式合理。故粉磨效率高、油耗低，。粉磨電耗為球磨機的50%60%,而整個系統(tǒng)電耗為球磨系統(tǒng)的75%90%，其中原料水分越大，系統(tǒng)電耗節(jié)省越多。（2）烘干效率高，熱風從環(huán)形縫噴入，風速可高達80m/s以上，磨內通風

8、截面大，阻力小，利用窯尾預熱器廢氣可烘干含水6%8%的物料，若有熱風爐可烘干含水15%-20%的物料。（3）入磨物料粒度大。一般可達磨輥直徑的5%，大型磨入料粒度可達150-200mm，可省掉二級破碎，節(jié)省投資，設備工藝性能優(yōu)越，單機產量大，設備運轉率高，金屬磨損比球磨機低。（4）對粉磨物料適應性強，可用于粉磨各種原燃料，如石灰石、砂巖、煤、水泥熟料、高爐礦渣等。無論其易磨性、磨蝕性有多大差異，通過對立磨內部結構調整和合理操作，均能生產出不同細度、不同表面積的合格產品。（5）工藝流程簡單、布置緊湊，占地面積為球磨系統(tǒng)的50%70%，占用空間小，日常維護費用低，可露天設置，基建投資約為球磨機的7

9、0%。（6）整體密封性較好、揚塵小、噪聲低，有利于保護環(huán)境。立磨在工作中沒有球磨機中鋼球互相碰撞、撞擊襯板的金屬撞擊聲，因此噪音小，比球磨機低20-25db。另外，立磨采用全密封系統(tǒng)，系統(tǒng)在負壓下操作，無揚塵。（7）成品質量控制快捷，生產調節(jié)反應快，便于實現(xiàn)操作智能化、自動化。（8）磨耗小，利用率高。用立式磨粉磨水泥原料時，零件磨損消耗一般為5到7克，輥套和磨盤襯板壽命可達8000h以上，設備運轉率可達90%以上5。1.2.3立磨的設計要求（1）設計產量：為5000t水泥熟料生產線配套的400t/h的lm型原料立磨； （2）運動設計：確定機器的傳動方案等； （3）動力計算：選擇電動機等；（4）

10、進行結構設計及驗算：進行零件結構尺寸的計算，繪制結構圖，并就主要零件進行驗算。本設計主要對立磨整體結構和重要零部件的結構進行設計。1.3設計方案萊歇磨磨盤為平面，磨輥為錐臺形，磨輥軸線與水平面呈15°夾角，較小的磨有兩個磨輥，大磨則有4個蘑輥,啟動時磨輥能自動從磨盤上提起，減小啟動力矩。磨輥能翻出機外檢修。1.3.1立磨的傳動方案首先滿足機器的功能要求，如所傳遞的功率大小、轉速和運動形式，此外還應滿足工作可靠、傳動效率高、結構簡單、尺寸緊湊、工藝性好、使用維護方便。常用傳動方案有3種：（1）帶圓錐齒輪傳動：特點是帶在高速轉動時會打滑，但整體尺寸不大，制造成本也不高；（2）圓錐圓柱齒輪

11、傳動：特點是工作可靠、傳動效率高、維護方便、環(huán)境適應性強，但總體尺寸較大；（3）螺旋傘齒-行星齒輪傳動：特點是傳動裝置結構緊湊、體積小、重量輕、減速比大、傳遞功率大、箱體受力合理，既便于加工制造，又有利于維護保養(yǎng)，造價也較低6。根據立磨的工作環(huán)境及其自身的特點，結合現(xiàn)在制造技術的提高，選用螺旋傘齒-行星齒輪傳動方案。1.3.2立磨的粉磨方案 通過功能分析，初步確定各個功能單元的結構及應用原理。粉磨系統(tǒng)由磨盤、磨輥等組成。采用料床擠壓粉碎原理，物料通過鎖風喂料裝置經下料溜子落到磨盤中央，在離心力的作用下被甩向磨盤邊緣并受到磨輥受碾壓、剪切、沖擊作用，粉碎后的物料從磨盤的邊緣溢出，被來自風環(huán)處高速

12、向上的熱氣流帶起烘干，根據氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到分離器內，粗粉經分離后返回到磨盤上，重新粉磨；細粉則隨氣流出磨，在系統(tǒng)收塵裝置中收集下來，即為產品。萊歇磨外形尺寸比同等生產能力的mps型輥式磨小，磨盤襯板可以翻面使用，磨內設有磨輥與磨盤間隙限位裝置，啟動時可抬起磨輥空載啟動，且無需進行磨盤布料，磨輥可以翻出機外，檢查、維修和更換輥套方便，可節(jié)省時間。1.3.3分離器的結構方案分離器是保證產品細度的重要部件，立磨的分離器主要有靜態(tài)分離器、動態(tài)分離器以及組合式分離器。靜態(tài)分離器利用導風葉使氣流旋轉，在旋轉氣流中物料產生離心力，在離心力的作用下將大顆粒物料分離下來，粒徑小的物料隨氣流一起

13、出磨，在收塵器中收集下來的即為產品。通過調節(jié)導風葉的角度可調節(jié)產品細度。動態(tài)分離器轉子高速旋轉，葉片與物料撞擊，給物料較大的圓周速度，從而產生較大的離心力，使粗顆粒分離下來。這種分離器結構簡單，產品細度可通過調節(jié)轉子轉速迅速改變，調節(jié)方便，分離器葉片磨損后更換方便。動靜態(tài)組合式分離器將上述兩種分離器相結合，能進一步提高分離效率，同時又可將粗粉直接送到磨盤中央重新粉磨，減少了粗粉在磨內循環(huán)的次數(shù)，降低磨機的壓力損失。但這種分離器結構復雜，造價較高，葉片磨損后更換不便，但由于分離效率高、又能提高磨機產量、降低運行費用，是目前立磨分離器的發(fā)展方向。分離器的傳動有機械和液壓兩種傳動方式。以前的立磨分離

14、器為減輕傳動系統(tǒng)的重量，多數(shù)采用液壓傳動。隨著硬齒面減速機及變頻調速電動機的應用，大大降低了傳動系統(tǒng)的重量，目前大多數(shù)立磨都采用機械傳動。綜上所述，故選擇機械傳動式動靜態(tài)組合式分離器。1.3.4立磨的加壓方案除擺輥磨外，所有型號的立磨根據規(guī)格的不同，可采用彈簧加壓或液壓加壓。彈簧加壓有四個較嚴重的缺點：第一，由于輥套和襯板逐漸磨損，彈簧加壓系統(tǒng)對物料的壓力逐漸減小，至使粉磨能力下降；第二，采用彈簧加壓的立磨必須在滿負荷狀態(tài)下啟動，要求電機啟動力矩大，啟動困難；第三，彈簧壓力不能自動調節(jié)，當磨內進入較大的物料或鐵塊等雜物時，磨機會嚴重過載，不利于安全運行；第四，彈簧壓力有限，不能滿足大型立磨的需

15、要。液壓技術不斷發(fā)展，采用液壓加壓方式，使碾磨壓力穩(wěn)定，調節(jié)方便，并可在運行中進行調節(jié)。當立磨內進入鐵塊等雜物時，加壓系統(tǒng)蓄能器中的氣體被壓縮，磨輥可以越過雜物，由蓄能器緩沖吸振作用使磨機不會過載，也可很方便地抬起磨輥，使磨機能輕載或空載啟動。通過上述分析該加壓方式采用液壓加壓。2 主要工藝參數(shù)的計算2.1 動力裝置的選擇2.1.1 立磨所需功率對于立磨所需功率的計算還未見到詳細的介紹，更沒有準確的計算方法。但對同一型號不同規(guī)格的用于粉磨同種物料的立磨，所需功率有以下關系: （2.1） 式中：n1、n2 分別為兩種不同規(guī)格立磨所需的功率，kw； q1、q2 分別為兩種不同規(guī)格立磨的產量,t/h

16、； d1、d2 分別為兩種不同規(guī)格立磨的磨盤碾磨區(qū)域中徑，m; 上式表明，對于同一種形式、不同規(guī)格的立磨，粉磨相同的物料時，單位產品電耗相同7。 由于上述計算方法需有試驗磨及長期的經驗積累參數(shù)，對于初次設計立磨來說，難以確定有關參數(shù)，所以可采用統(tǒng)計方法來確定所需功率。大量的資料報道，用立磨粉磨水泥原料時，隨原料的易磨性不同，立磨主機消耗的單位產品電耗一般為69kwh/t，即所需功率n= (69)q,粉磨軟質易磨的物料時取低值，粉磨難磨的物料時取高值。故立磨所需功率： n= 9q=900×400=3600(kw) （2.2）2.1.2 電動機的選擇在立磨配備電動機時需留有貯備，一般貯備

17、系數(shù)為1.151.2，所以所需電動機的功率為： nd =1.15×3600=4140 (kw) （2.3）電機功率與電壓和電流的乘積成正比,因此低壓電機功率增大到一定程度,電流受到導線的允許承受能力的限制就難以做大,或成本過高，需要通過提高電壓實現(xiàn)大功率輸出。由于立磨運行平穩(wěn)需長時間運行且所需電動機功率圓整為4200kw，屬于大功率電動機，因此選用電壓為6000v的籠形型異步電動機。 在機械設計電動機資料中幾乎沒有關于電壓為6000v功率為4200kw的電動機的規(guī)格參數(shù)，通過中國電動機網查詢各廠家生產的高壓大功率電動機，最終選擇由陜西西瑪特機電設備有限公司生產的y系列高壓三相異步電動

18、機。該系列電動機具有高效、節(jié)能、噪聲低、振動小、重量輕、性能可靠、安裝維修方便等優(yōu)點。其參數(shù)如下：電機型號(y3551-4)、額定功率(4200kw)、額定電壓(6000v)、額定頻率(50hz)、同步轉速(980r/min)、防護等級(1p23)、冷卻方法(ic01)、絕緣等級(f級) 2.2立磨直徑立磨是烘干兼粉磨的磨機，其生產能力由粉磨能力和烘干能力中較低的能力進行確定。其中粉磨能力由物料的易磨性、輥壓和磨機規(guī)格的大小決定。在物料相同、輥壓一定的情況下，磨機的產量和磨輥的尺寸與物料的受壓面積有關，每一個磨輥碾壓的物料量正比于磨輥的寬度b、料層厚度h和磨盤的線速度v。磨輥的寬度b和料層厚度

19、h在一定范圍內均與磨盤直徑d成正比，線速度v與d0.5成正比，因此可以得出輥磨的粉磨能力公式如下： g = k1 d 2.5 （2.4）式中：g立磨的粉磨能力，t/h； d磨盤直徑，m；k1系數(shù)，與立磨形式，選用壓力，被研磨物料的性能有關。立磨型號不同其工藝參數(shù)也不同，k2也不同，一般lm型立磨k2取9.6，d取磨盤碾磨區(qū)得外徑8。烘干能力公式： gd= kd d 2.5 （2.5）式中：gd立磨的烘干能力，t/h； d磨盤直徑，m； kd系數(shù)，與物料水分、熱風量及熱風溫度有關。查詢相關資料可知一般kd取7.2。綜上所述，當立磨的生產能力為400t/h時，即g=400t/h, k2=9.6帶入

20、公式（2.4）計算可得: d4.4 (m)當gd=400t/h, kd=7.2時帶入公式（2.5）計算可得： d5 (m)由于生產能力由粉磨能力和烘干能力中較低的能力進行確定，故在一定生產能力的情況下取直徑較大的數(shù)值 即 d=5 (m) 2.3立磨磨輥尺寸立磨是靠磨盤和磨輥的碾磨裝置來粉碎碾磨物料的，因此其相對尺寸將直接影響到磨機的功率消耗和生產能力。不同形式的立磨磨輥的數(shù)量和相對尺寸也不同，同一種磨機，隨著技術的發(fā)展、生產能力的提高和其他特殊要求，相對尺寸略有差別。主要磨機的磨盤、磨輥相對尺寸見表2.1。 表2.1主要磨機的磨盤、磨輥相對尺寸磨機類型lmatoxrmmps磨輥數(shù)i2432&#

21、215;23輥徑dr:盤徑d0.80.50.60.50.72輥寬b:盤徑d0.2290.1870.20.1430.24輥寬b:盤徑dr0.2860.3750.3330.2860.333 表中盤徑對lm、atox、rm磨指外徑，表中的比值也指平均值，實際上不同大小的磨機在設計時還要考慮尺寸的圓整，比值略有變化。通過前面的分析計算可知d取5m，由于本設計的立磨有4個輥子，查上表可得式如下： （2.6） 將d=5m 帶入式（2.5）可得: dr=2.5 (m) b=0.935 (m)即立磨磨輥的輥徑為2.5m,輥寬為0.935m。2.4磨盤轉速立磨磨盤的轉速決定物料在磨盤上的停留時間和運動速度，必需

22、與物料的粉磨速度相平衡。粉磨速度有輥壓、輥子數(shù)量、規(guī)格、盤徑、轉速、料床厚度、風速等因素。不同形式的立磨因其磨盤和磨輥的結構形式不同，其他的工藝參數(shù)不同，物料在磨盤上的運行軌跡也不同，要求的磨盤轉速也就不盡相同。對于同一種形式、不同規(guī)格的立磨，要求質量為m的物料顆粒所受到的離心力是相同的，即 （2.7）因此可得到 n=k2d-0.5 （2.8）式中：f 物料在磨盤上所受的離心力； v 立磨磨盤的圓周線速度，m/s；r 磨盤半徑，m；m 物料質量，kg；n 磨盤轉速，r/min； k2 系數(shù) 從式（2.7）可以看出，在相同的離心力下，磨盤的轉速n與磨盤直徑d-0.5次方成正比，但各種立磨所確定的

23、該離心不一樣，比例系數(shù)k2也不一樣。據統(tǒng)計，不同磨機的k2值大約為：lm萊歇型立磨k2=58.8，mps型立磨k2=45.8，atox型立磨k2=569。將d=5m，k2=58.8帶入式（2.8）可得: n=k2d-0.5=58.8×5-0.5=26.2 （r/min） （2.9）通過圓整取立磨的實際轉速 n= 26（r/min）2.5研磨壓力研磨壓力的大小直接影響立磨的產量和設備的工作性能。壓力過小，則不能壓碎物料，粉磨效率低，產量小，造成磨機大量吐渣。壓力過大產量高，主電機功率消耗增大。因此，碾磨壓力是立磨非常重要的參數(shù)之一。確定其研磨壓力大小時，既要考慮被粉磨的物料性能，又要考

24、慮單位產品電耗、磨損等諸多因素。雖然有以每個輥子對物料的研磨壓力除以磨輥在磨盤上的投影面積作為設計依據的報導，但我們認為其理論依據不足夠充分。因為破碎粉磨物料所需要的力與物料的性能、種類及受力的大小有關。用立磨粉磨物料，物料既受到擠壓力的作用，也受到剪切等力的作用。壓力增加，成品粒度變小，但壓力達到某一臨界值后，粒度不再變化，該臨界值決定于物料的性質和喂料粒度。立磨是多級粉碎磨，循環(huán)粉磨，逐步達到要求的粒度，因此其實際使用壓力并未達到臨界值，一般為1035mpa。理論上磨輥、磨盤之間是線接觸，物料所受真實輥壓很難計算。根據立磨設計工程師多年積累的經驗，研磨壓力可用以下經驗公式計算： p=k3&

25、#215;b （2.10）式中：k3比例常數(shù)，一般k3 = 8001200kg/cm。粉磨難磨的物料時取高值、磨輥直徑大時取高值，反之取低值；p 每個輥子對物料的研磨壓力，kg；b磨輥寬度，cm由于在立磨強度設計時，往往還需考慮一些特殊原因引起的超壓，例如進入鐵件、強力振動等，因此設計壓力取值應高些。故立磨的研磨壓力可取比例常數(shù)k3 = 1200kg/cm時的值： p=k3×b=1200×93.5=112200（kg） （2.11） 2.6入磨物料粒度為計算簡便，假設被破碎物料塊是球形的，物料本身的重力與破碎力相比可略去不計，由于風力在磨盤上對料層的影響較小。也可略去不計。

26、由物料塊與磨輥及磨盤的接觸點引切線，此兩條切線的夾角稱鉗角，如圖2.1所示。要把直徑為d的物料塊拖到磨輥下面，同時把它壓碎，若鉗角太大，就不能達到目的。圖2.1 立磨的鉗角物料與磨輥的接觸點產生正壓力p，p與垂線成角。在e一e方向上的力平衡是保正鉗住物料的基本條件 （2.12）式中：鋼在物料上的摩擦系數(shù)，=0.24；引a、b兩點切線所夾角的角。即鉗角； 磨輥作用在物料上的力；磨盤作用在物料上的反作用力；解式（2.12）得： （2.13）因摩擦系數(shù)等于摩擦角的正切，即 （2.14）則式（2.13）可改寫為 （2.15）由圖2.1得知 （2.16） 對于立磨 ，則 。 由式（2.15）得 因此，在

27、立磨中最大鉗角應該小于或等于摩擦角的兩倍，才能鉗住物料，壓碎。由圖2.1的幾何關系可知 （2.17）式中：r磨輥半徑，m； r物料半徑，m；h磨盤與磨輥之間的間隙，設h=kr，其中系數(shù)k=00.6。 （2.18） 將式（2.18）代入（2.17），得 （2.19） 將及h=kr帶入式（2.19），得令 =則 kr+r-r=r+r （2.20）式中: d物料粒徑，m； d磨輥大端直徑，m；對于立磨 ，則=由于=13.5°，所以=0.891將、值代入式（2.20）得 （2.21）上式所得比值說明物料粒徑與磨輥直徑的關系，磨輥直徑大，入料粒徑也相應增大。若比值等于或超過式（2.21）中的值

28、，則磨機的平穩(wěn)性就差，振動和噪音也會相應增加，一般取 （2.22） 故可得到本次設計的lm型原料立磨的入磨粒度12.7磨機通風量立磨的通風量不僅要考慮將粉磨過的物料中的產品帶出機外，而且又要考慮能將物料烘干到所要求的產品的水分。所以，立磨的通風量與粉磨系統(tǒng)工藝過程(是否帶外循環(huán)提升機)、磨機產量、產品的細度、入磨物料含水分量、產品水分以及人磨風溫有關。在入磨風溫一定的情況下，若將入磨物料烘干到所要求的產品含水量所需風量大于粉磨輸送物料所需的風量，則應以烘干水分所需風量作為磨機通風量。根據國內外大量資料統(tǒng)計可知，立磨的通風量與產量之間有以下關系10。 （2.23）式中：磨機通風量，km3/h;

29、磨機產量，t/h; k4=1.251.5 對于外循環(huán)粉磨系統(tǒng)取低值，對于粉磨水分較大的物料及系統(tǒng)不帶外循環(huán)提升機時取高值。若按烘干物料計算所需的風量大于該經驗公式算出的風最時，應按計算值確定出磨風量。由上可得到本次設計的lm型原料立磨的通風量3主要裝置的選擇3.1磨機分離器的選擇 分離器安裝在磨機的頂部與上殼體相連，當已被粉磨且烘干的物料與上升的氣流一起從殼體下不進入分離器，在經過導向葉片和轉子葉片兩次分選后將不合格的顆粒剔除。并被收集后，使之返回磨盤進行在粉磨，合格顆粒與氣體混合物則從分離器的出風口被排出磨外。分離器的傳動裝置由電動機、減速機、聯(lián)軸器組成。減速機的出軸通過聯(lián)軸器與轉子主軸相連

30、，從而帶動籠形轉子的旋轉。電動機的轉速可調，通過調節(jié)轉子的轉速和結合調整導向葉片的角度來達到對產品控制細度控制控制，轉子轉速越快產品的細度越細。上述參數(shù)必須在磨機調試中摸索，最終可找出最佳轉速11。 分離器的主要部件件有上蓋、主軸、籠形轉子、張緊裝置、下料溜子、料斗等組成。分離器的上蓋設有出風口，并支撐傳動裝置。在主軸上套有分別承受徑向力和軸向力的軸承，軸承采用集中潤滑，并設有測溫裝置。籠形轉子安裝時可靠張緊裝置調整主軸的垂直度。在下料溜子上設有熱風通氣管，如果來料水分較大，容易粘在溜子上，通入熱風后可使物料與溜子脫離，并及時進入磨內。料斗將被分選出來的粗顆粒收集下來送到磨盤上進行再粉磨。 通

31、過查詢多種資料，網上了解目前國內各立磨生產廠家的選粉設備，最終選擇由沈陽重型機械有限責任公司生產的與5000t水泥熟料生產線配套的400t/h的sls型動靜態(tài)組合式高效選粉機，該選粉機選用yctd系列電磁調速電動機，功率為180kw。3.2磨機減速機的選擇立磨的減速機安裝在磨機下部，既要帶動磨盤轉動又要承受磨盤、磨輥、物料的重量以及加壓裝置所施加的研磨壓力，是立磨的重要部件之一。由于要承受很大的垂直壓力及碾磨物料的沖擊載荷所以傳動裝置有承受垂直力的止推軸承(小型立磨)和滑塊止推軸瓦12。 由于螺旋傘齒與直齒錐齒輪相比具有以下優(yōu)點：1、增大接觸比，也就是增加了重迭系數(shù)，減輕了沖擊，使傳動穩(wěn)，降低

32、了噪音。 2、負荷比壓降低，磨損較均勻，相應增大了齒輪的負載能力，使用壽命長。 3、可以實行大的傳動比，小輪的齒數(shù)可以少至5齒。 4、可以進行齒面的研磨，以降低噪音，改善接觸區(qū)和提高齒面光潔度。如進行磨齒精度可達到5級。 故立磨所選用的減速機采用螺旋傘齒一行星齒輪傳動，第一級螺旋傘齒減速并改變轉動方向，再通過行星齒輪減速到所要求的轉速。行星級齒輪傳動主要由太陽輪、行星輪、內齒圈等組成。工作時太陽輪浮動，以便使其輪齒同時和三個行星輪均勻接觸，達到均載目的；行星輪安裝在行星架上，在繞自身軸線傳動的同時，也隨行星架一齊轉動。內齒輪安裝在殼體中固定不動。輸出端用法蘭和磨盤相連。磨盤和磨內物料的重量及磨

33、輥對物料的碾磨壓力由推力軸瓦承受。這種傳動裝置結構緊湊、體積小、重量輕、減速比大、傳遞功率大、箱體受力合理，既便于加工制造，又有利于維護保養(yǎng)，造價也較低，目前已經廣泛用作各種立磨的傳動裝置。由于立磨所需減速機為大功率大體積的減速機，使用工況惡劣，減速機需要承受高強度負荷震動、沖擊等高難度使用要求結構復雜，且需有較長的使用壽命零件的熱處理及加工技術要求很高，技術難度大。因此，過去凡大型立磨減速機主要依靠進口。近幾年來隨著立磨在國內普遍使用，在引進國外機生產技術的基礎上使我國減速機設計生產有了大幅提高。最終選擇由南京捷力齒輪箱技術有限公司公司研發(fā)的型號為jlm180的大型4200kw立磨減速機。該

34、減速機設計新穎，先進可靠。本產品充分吸取了德國、日本、瑞士、丹麥等國外同類立磨減速機的特點，博采眾長，又結合了我國自己設備的特點和長期設計經驗。不同于目前使用的國內外任何減速機，是目前國內外最先進的減速機之一，是經過數(shù)十年研究，是我國自主研發(fā)并具有知識產權的大型立磨減速機。該減速機能承受1000噸的靜負荷和2500噸的沖擊負荷，減速機的箱體在設計上使磨機的巨大載荷直接通過推力軸承傳入地下，減速機箱體采用焊接結構，筒體的厚度比國外的要厚10mm，推力軸承的中心與筒體重和，為了增加箱體的剛度，有內外主加強筋17塊和12塊軸承撐板。因此，同其他減速機相比都要更加堅固。本機采用靜動壓相結合的潤滑系統(tǒng)，

35、保證減速機各個潤滑點充分有效的潤滑，是減速機正常運轉的必要條件。本減速機的潤滑設計十分理想，打開側蓋，會看到潤滑油像瀑布一樣流向所有齒面，包括內齒圈齒面。所有軸承都設有進油孔。推力軸承在工作時保持潤滑油始終高出推力瓦20mm以上，推力瓦一直浸泡在油液中，在任何情況下都能保證推力瓦的動壓潤滑。高速軸軸承和推力瓦的進油量在現(xiàn)場是可以調節(jié)的，從而達到理想的狀態(tài)。4重要零部件結構的設計4.1 磨盤磨盤是立磨的主要部件之一，它包括導風環(huán)、導風板、擋料圈、襯板拆卸孔、壓塊、盤體、襯板、圓柱銷、提升裝置、刮料裝置等（見圖3.1）圖4.1 磨盤結構示意圖1導風環(huán) 2導風板 3擋料圈 4襯板拆卸螺栓 5壓塊 6

36、盤體 7襯板 8圓柱銷 9提升裝置 10刮料裝置 11排渣口 12圓柱形拱鍵 物料被粉磨成合格細度的產品都是在磨盤上進行的。磨盤直接與減速機的立式輸出軸連接，通過兩個圓柱形拱鍵將扭矩傳遞給磨盤。磨盤和減速機通過大直徑的螺柱把緊。磨盤的盤體為一大型鑄件，它承受著4個磨輥同時施加的壓力，盤體是經過有限元分析以后，對其結構進行優(yōu)化設計，在滿足強度的基礎上，減輕重量。擋料圈的高度控制著料床的厚度，而合適的料床厚度、穩(wěn)定的料床是立磨正常運行的關鍵。過厚的料床會導致磨機能耗上升。不但不會相應提高生產能力反而降低粉磨效率和加劇磨損。料床過薄將會引起磨機劇烈振動，利于設備的正常運轉。另外還由于各工廠物料的易磨

37、性系數(shù)、喂料粒度、物料水分等不盡相同，因此，應設計幾種不同高度的擋料圈，可視不同情況進行調整，但每一種的整圈高度是相等的13。提升裝置為液壓千斤頂，用于減速機的安裝和維修。使用時將磨盤頂起，并用支柱撐好，使磨盤脫離減速機，液壓千斤頂卸載，即可將減速機拖出磨外進行維修。導風環(huán)是熱風通道，來自于窯尾的熱氣經其中帶有一定角度的導風板，使氣流夾帶著由磨盤上溢出的物料螺旋上升，另外從磨盤上被卸出的一些物料和少數(shù)難磨雜質均由此落下，并由刮料裝置經由排渣口排出磨外，刮料裝置的刮料板在使用中需定期檢查，看其是否牢固，以及磨損情況。4.1.1 磨盤襯板磨盤襯板是用耐磨材料mn13鑄造，它靠壓塊壓緊在盤體，在每塊

38、襯板的兩端中部上各開有定位半圓孔以便與磨盤上的定位突起配合保證安裝的準確性。磨盤襯板的主要失效形式是不均勻磨損，磨機運行一定周期后就會磨薄，磨損到一定程度磨機振動會加大，襯板易斷裂。在工作時，因磨盤旋轉時產生離心力，在離心力作用下，物料堆積在擋料圈附近，邊緣的料層厚，中心的料層薄，使襯板的磨損不均勻。磨損襯板的剖面形狀如下圖示： 圖4.2 原襯板磨損示意圖在磨損到圖3.2所示情況時就進行更換襯板有點太早，但是繼續(xù)使用就易出現(xiàn)崩角或斷裂，因此本次設計將襯板加長使磨輥和襯板的磨損區(qū)在襯板中心五分之三的區(qū)域內，同時加厚襯板并在襯板的正反兩面內邊緣中心和兩端留楔形如圖3.3示。當磨損到一定程度時將磨盤

39、襯板翻面使用，延長襯板的使用時間，盡量延長磨機的運行時間。第一次使用時兩塊襯板交界處用如圖3.4所示的弧形壓塊將兩塊襯板同時壓緊。當襯板磨損的一定程度時如圖3.5所示，將襯板反過來，用弧形壓塊在襯板的內邊緣中心用壓塊壓緊。當磨損到原質量的65%時更換。由于磨輥粉磨物料時對磨盤上的襯板給以巨大壓力，襯板和盤體接觸面之間金屬發(fā)生局部變形產生粘連，再加上粉磨的物料粉末進入襯板與襯板之間的縫隙，當維修更換襯板時很難將襯板從盤體上掀起，故本次設計在磨盤襯板下面盤體的開有螺紋孔利用起蓋螺釘?shù)脑碛寐葜鶎⒁r板掀起。 圖4.3 新設計襯板示意圖 圖4.4 壓塊示意圖圖4.5 新襯板磨損示意圖4.2 磨輥磨輥是

40、立磨的重要部件，物料在磨輥的強大壓力下被粉碎。本磨機共設置了4個磨輥，每個磨輥均與各自的搖臂固定在一起，并分別帶有液壓加壓裝置。4個磨輥互為90°等分布置，在磨輥的與磨盤之間留有一定間隙，以防止金屬間接觸。它的主要部件有輥套、輪轂、輥軸、軸承、弧形板密封架、潤滑油管等（見圖3.6）。該裝置采用稀油循環(huán)潤滑，在輥軸的中心設有雙層油管，對軸承既能潤滑又可冷卻，同時還能潤滑軸承的密封圈；磨輥與中殼體之間采用弧形板式密封結構，它與搖臂一起擺動，可以達到良好的密封效果14。圖4.6 磨輥結構圖1潤滑油管 2輥軸 3弧形板密封夾 4喇叭套5 輪轂 6輥套 7 楔形壓圈 8雙列圓錐輥子軸承4.2.

41、1 輥軸最小直徑的確定 輥軸為磨輥的主要支持零件，軸上裝有兩套滾動軸承，軸承之間通過間隔套定位，兩端用端蓋壓緊。由于在立磨工作過程中輥軸即受到磨盤的作用反力又受物料間摩擦力給的旋轉轉矩受力比較復雜，經過簡化，進行受力分析可得輥軸受力簡圖如3.7示。 圖4.7 輥軸受力簡圖由于磨輥對物料的研磨壓力p=1122000n,輥軸與磨盤成15°角，可求的磨盤對輥軸的反作用力： f3=pcos15°=1122000×cos15°=1084(kn)根據平衡條件可得： f1+f3=f2 （4.1） f3×2100f2×800=0 （4.2） 將f3帶

42、入式（4.1）、（4.2）可得： f1=1761.5(kn) f2=2845.5(kn)經過以上分析計算可以判定f2處軸產生的彎矩作用最大，因此計算得出m2來設計計算軸的最小直徑即可。計算得出f2產生的彎矩m2為： m2=f3×1.3=1084×1.3=1409.2 (kn·m)輥軸的材料選用45號鋼，查表得知許用彎曲應力為60mpa；由于芯軸只受彎矩的作用，故可根據彎曲應力公式(4.3)求解： （4.3） 因此，可以計算得出輥軸的最小直徑： 4.2.2 輥套磨輥的輥套是易磨損件，在磨內主要是對物料進行碾壓作用而使物料粉碎，同時由于磨輥和磨盤轉動之間存在著速度差，

43、還具有剪切作用。輥套的破壞形式主要是磨損和斷裂，磨損破壞是正常的，發(fā)生在磨輥的外表面上，設計優(yōu)良的輥套并非不磨損，只是磨損失效盡可能的推遲，斷裂破壞則是非正常的，它主要是由于輥套本身的強度和塑性不足，應力集中，制造缺陷和使用不當造成的。它的使用壽命將直接影響著磨機的運轉率，對于大規(guī)格的輥套既要有足夠的韌性，又要有良好的耐磨性能15。 提高磨輥的壽命可以從設計、制造、材質、合理選型等方面入手。輥套的結構設計可以設計成鼓形，使其形狀對稱，當一面磨損后可以反向安裝使用，從而延長使用壽命；也可以保證其表面均勻磨損為原則，據實驗觀察證明，均勻磨損的輥套比不均勻磨損的壽命可以提高兩倍。目前，許多國家對使用什么材料制造輥套還沒有一個通過一的規(guī)范，但經驗證明，使用鎳硬合金鑄造制作的輥套耐磨且具有高度韌性，對于粉磨水泥原料比較合適。通過上述分析，本次設計選用圓錐形輥套，使其與磨盤直線接觸，保證表面均與磨損，用鎳硬合金進行鑄造，并在其表面留有均勻分布的凹槽，以便將物料鉗住進行粉磨。輥套通過螺栓將楔形壓圈與輪轂把緊固定。5 結 論近幾年來在我國水泥行業(yè)產業(yè)政策的改變以及生產規(guī)模的擴大前提下，大量從國外進口4 0006 000t/d水泥生產線配套的原料立磨，由于我國科研力量薄弱目前大多是吸取國外成