筒輥磨系統(tǒng)的設(shè)計與控制

筒輥磨系統(tǒng)的設(shè)計與控制

摩擦保險絲磨是一種研磨原理。采用平均壓力、多重壓力的方式。它具有球磨機(jī)的可靠性、布局緊湊、鼓壓機(jī)的節(jié)能性。被公認(rèn)為先進(jìn)的節(jié)能粉末設(shè)備。1筒輥磨的控制部分筒輥磨的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示,物料經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入到筒體內(nèi),在離心力作用下平布在回轉(zhuǎn)筒體表面,經(jīng)刮板裝置刮下后,落到給料裝置上,通過帶有傾角的給料裝置將物料送到筒體與壓輥構(gòu)成的擠壓區(qū),旋轉(zhuǎn)壓輥在液壓系統(tǒng)的作用下對物料進(jìn)行擠壓粉磨;物料在擠壓區(qū)完成一次粉磨作業(yè)后,經(jīng)由給料裝置實現(xiàn)向磨機(jī)出口方向的運(yùn)動,接受下一步擠壓粉磨作業(yè);經(jīng)過多次擠壓粉磨后的物料從出料口排出磨機(jī)。筒輥磨的控制部分采用計算機(jī)集散控制系統(tǒng),自動化程度高。在中央控制室利用壓力傳感器、溫度傳感器、位置傳感器等檢測裝置可始終對磨機(jī)保持著監(jiān)控和調(diào)整,從而有效地保護(hù)了設(shè)備的安全,提高了磨機(jī)的使用壽命。2主缸研磨關(guān)鍵參數(shù)的確定2.1磨機(jī)設(shè)計參數(shù)筒體直徑Ds和壓輥直徑Dr是筒輥磨的主要設(shè)計參數(shù),它們決定了磨機(jī)的工作能力和產(chǎn)量。通過對國內(nèi)外筒輥磨的研究可得K1=Dr/Ds=0.4～0.5。2.2粉磨效率的計算筒體長度Ls和壓輥工作長度Lr是筒輥磨的重要設(shè)計參數(shù),它們決定了磨機(jī)的粉磨效率,一般取K2=Ls/Ds=Lr/Dr=0.7～1。若K2<0.7,磨機(jī)不能發(fā)揮筒輥磨的粉磨效率,若K2>1,雖增大了磨機(jī)的功率,也幾乎不能提高粉磨效率。2.3筒體轉(zhuǎn)速的確定為保證筒輥磨內(nèi)正常的物料運(yùn)動,筒體最低轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于1.2倍的臨界轉(zhuǎn)速。雖然理論上的最高轉(zhuǎn)速不受限制,但研究表明,荷載不變情況下,轉(zhuǎn)速比大于2時,能耗卻急劇增加,因此筒體轉(zhuǎn)速以不超過2倍的臨界轉(zhuǎn)速為宜,一般取臨界轉(zhuǎn)速的1.6倍左右,即n=1.6nr=1.6×602π×2gDs???√≈67.677×Ds?12(r/min)n=1.6nr=1.6×602π×2gDs≈67.677×Ds-12(r/min)2.4料層厚度對輥壓波動的影響料層厚度S是決定筒輥磨產(chǎn)量和引起磨機(jī)振動的重要參數(shù)。料層較薄時,雖然磨機(jī)的細(xì)粉產(chǎn)率有所提高,但粉磨效率較低,另外由于物料顆粒尺寸不均對輥壓載荷波動影響較大,振動也較大;當(dāng)達(dá)到合理料層厚度時,雖然磨機(jī)細(xì)粉率有所下降,但粉磨效率比較高,物料顆粒尺寸不均勻的影響也較小;當(dāng)料層厚度超過合理厚度時,磨機(jī)細(xì)粉率急劇下降,粉磨效率亦隨之下降,另外由于壓輥前的物料逐漸堆積凸起,料層越厚,凸起的高度越高,壓破碎的阻力越大,造成的振動也越嚴(yán)重。通過對國內(nèi)外筒輥磨的研究可得到筒輥磨料層的合理厚度約為S≈Dr/60(m)2.5u3000dt-qp的計算碾磨壓力p指單位壓輥投影面積的壓力。碾磨壓力是筒輥磨最主要的操作參數(shù),一定的碾磨壓力是實現(xiàn)料層粉碎的必要條件之一。其計算公式如下p=FLrDr(kN/m2)p=FLrDr(kΝ/m2)式中:F為液壓系統(tǒng)作用在壓輥上的力,kN。筒輥磨采用的粉磨擠壓力為中等壓力,介于立磨和輥壓機(jī)之間,為輥壓機(jī)的1/5～1/10,為立磨的2～5倍,粉磨生料時的壓力約為粉磨熟料和礦渣時壓力的1/2。通過對國內(nèi)水泥磨的研究可得到,水泥生料輥磨的碾磨比壓不宜大于800kN/m2,水泥熟料輥磨為1000～1800kN/m2之間,筒輥磨的碾磨比壓一般在1200kN/m2左右。2.6筒輥磨一次通過量的確定筒輥磨的一次通過量是指筒輥磨輥壓一次物料的通過量,物料既包括成品也包括非成品。在這里需要注意的是筒輥磨一次通過量與整個粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)的成品產(chǎn)量是不同的。通過量一般可用下式計算Q=3600SLrρv=60πnρDsSLr(kg/h)式中:ρ為被壓物料密度,kg/m3;v為筒體線速度,m/s。2.7功率儲備系數(shù)由于要精確地計算筒輥磨的傳動功率是比較復(fù)雜和困難的,它不僅與物料特性和形態(tài)有關(guān),還與筒輥磨的操作參數(shù)和工藝流程有關(guān),因此引入經(jīng)驗公式Pn=WQ/m(kW)式中:W為單位產(chǎn)量功率消耗,(kW·h/kg);m為物料在筒體內(nèi)的碾磨次數(shù)。除上述經(jīng)驗公式外,還引入了理論計算公式Pn=fp·F·v(kW)式中:fp為滾筒功率系數(shù),一般取0.02～0.07;F為滑履的工作力,kN;v為滑履的工作速度,m/s。電動機(jī)的功率可按下式計算P=K·Pn(kW)式中:K為電動機(jī)功率儲備系數(shù),一般取1.2。上述公式在設(shè)計過程中進(jìn)行了證明,通過與FCB公司的MG系列的筒輥磨的技術(shù)參數(shù)對比可知,其結(jié)果與MG系列基本一致。3潤滑系統(tǒng)組成筒輥磨主要由主傳動系統(tǒng)、筒體裝置、壓輥裝置、外殼裝置、密封裝置、滑履支撐裝置、給料裝置、刮板裝置、液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)組成。沈陽重型開發(fā)的日產(chǎn)2500t筒輥磨外形圖如圖2所示。3.1筒體裝置穩(wěn)定性分析筒體裝置是筒輥磨的關(guān)鍵部件之一,主要由筒體、筒襯、襯板、左右端密封法蘭和大齒輪組成。筒體裝置承受連續(xù)交變動載荷和瞬時沖擊載荷,且處于長期高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。為減少襯板對筒體內(nèi)壁的沖擊磨損,筒體內(nèi)層安裝了專門設(shè)計的筒體襯板,襯板表面堆焊網(wǎng)狀花紋,不僅增加了物料的咬入能力,也減少了筒體的應(yīng)力集中,以適應(yīng)其惡劣的工作環(huán)境。3.2輥軸的安裝與制作壓輥裝置是筒輥磨的核心部件之一,是物料研磨力的施加裝置。壓輥裝置主要由輥軸、軸承裝置、壓桿、同步桿、液壓缸、輥軸與進(jìn)出料端蓋的密封裝置和軸承冷卻裝置組成。輥軸采用整體優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件,在輥軸外圈安裝輥套,既降低了輥軸的制造難度,也便于在輥套表面堆焊硬度逐層增大的硬質(zhì)合金層,最外層堆焊菱形網(wǎng)狀花紋以增強(qiáng)對大塊物料的咬入能力。這種結(jié)構(gòu)不僅具有安全可靠、對物料適應(yīng)性強(qiáng)、耐磨、壽命長等特點(diǎn),且磨損后還能重復(fù)堆焊使用。3.3兩端端蓋的密封密封是筒輥磨不可忽視的問題,尤其是壓輥軸與兩端端蓋、筒體與兩端端蓋間的密封。如果密封不當(dāng),將造成漏油、漏料、冒灰等不良后果,嚴(yán)重時甚至影響磨機(jī)的正常運(yùn)行。輥軸與兩端端蓋之間的密封主要是防止粉磨過程中筒體內(nèi)部的物料和灰塵外泄。由于結(jié)構(gòu)和工作需要,兩端端蓋上各有一腰圓孔,輥軸從其中伸出筒體外。工作時端蓋靜止不動,輥軸既作高速旋轉(zhuǎn)又作上下高頻擺動。針對這種惡劣的工作條件的復(fù)合運(yùn)動,將其分解為單一運(yùn)動,再針對每一單一運(yùn)動的特點(diǎn)分別設(shè)置不同的密封結(jié)構(gòu),再組合成一套密封裝置。筒體兩端為密封法蘭,用于防止灰塵進(jìn)入外殼內(nèi)部。法蘭采用迷宮密封,密封法蘭的定法蘭安裝在外殼上,動法蘭安裝在筒體上。密封裝置中安裝有干油注入裝置,以減少密封阻力,增加密封效果。3.4滑履的中央部位滑履與支撐裝置是整個筒輥磨的底座與支撐裝置?；姆譃榇蠡呐c小滑履,根據(jù)其工作載荷大小的不同,大滑履安裝中心線與豎直軸夾角為21°,小滑履安裝中心線與豎直軸夾角為30°?；牡娜肟趥?cè)與出口側(cè)均設(shè)計有筒體高度調(diào)節(jié)裝置,便于滑履的檢修與更換?；牡南虏吭O(shè)計有球形支座,以實現(xiàn)滑履的自動調(diào)心,另外還設(shè)計了墊片組,便于滑履的高度調(diào)節(jié)。大小滑履支架通過定位鍵安裝在底座上,以保證滑履的定位可靠。在小滑履與定位鍵之間也設(shè)計了墊片組,以實現(xiàn)滑履的水平調(diào)節(jié)。4主缸研磨的優(yōu)點(diǎn)4.1占地面積小，建設(shè)投資少筒輥磨由于結(jié)構(gòu)緊湊,外型尺寸小,其安裝位置占地面積少。與同等設(shè)備相比,可節(jié)約大量基礎(chǔ)投資。4.2粉碎省的特點(diǎn)筒輥磨具有中壓、多次擠壓、轉(zhuǎn)速高和壓力角大等特點(diǎn),因而粉碎效率高,消耗的功率小。生產(chǎn)實踐證明其節(jié)能效果顯著,與同等設(shè)備相比可節(jié)電30%～50%,具有廣闊的應(yīng)用前景和較好的經(jīng)濟(jì)價值。4.3物料壓力及運(yùn)行筒輥磨具有一次通過、多次擠壓功能,可使物料受壓時間延長,運(yùn)行平穩(wěn)可靠。另外,筒輥磨具故障率低、振動小、不漏料、對入磨喂料粒度有很強(qiáng)的適應(yīng)性,運(yùn)行可靠性高。4.4高質(zhì)量產(chǎn)品通