高压辊磨机工作机构的设计

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1、目录第1章绪论31.1弓I言31.2高压馄磨机的发展历程31.3高压馄磨机工作原理51.4高压馄磨机的应用特点51.5高压馄磨机存在的问题及发展前景61.5.1存在的问题61.5.2发展前景71.6本课题的提出及研究的主要内容7第2章 高压馄磨机主要T作参数的确定82.1 最小馄隙Smin 的确定82.2 最大喂料粒度 dmax的确定82.3比压丿J与工作推丿J的确定92.3.1比压力的确定92.3.2 T作推力F的确定92.4馄子圆周线速度v及角速度n的确定102.5处理量Q的确定102.6物料湿度的控制112.7物料尺寸的确定112.8功率的确定112.9其他参数的确定及汇总11第3章 高

2、压辘磨机工作机构总体方案的确定133.1高压馄磨机工作机构方案的拟定133.2髙压辘磨机挤压辘的选型133.3联轴器的选择与校核143.3.1联轴器类型的选择143.3.2联轴器选型计算153.4高压馄磨机下料装置的设计153.4.1料斗的设计153.4.2侧挡板的设计17第4章 高压辘磨机工作辘的设计及计算174.1挤压馄的粉碎机理174.2挤压耗的辘面材料及类型的选择184.3挤压馄银轴的设计与计算184.4挤压馄的受力分析214.5挤压辘的强度校核224.6连接键的强度校核23第5章 髙乐馄磨机轴承的选型及校核255.1轴承的选型255.2轴承的校核25第6章结论271.1引言我们知道，

3、矿石在提炼出所需要的金属之前必须要经过粉碎，长期以來，承 扒此类粉碎任务的设备主要是筒式磨机，效率低下。在经济的高速发展的吋代， 粉磨效率的底下导致了能源的大量消耗，选矿处理的原矿由于“贫、细、杂”等 更加难选。粉磨方式能耗高，效率低切易污染环境，改善矿石粉碎过程，提高选 矿回收率，最终提高我国矿产资源的利用效率是亟待解决的问题。因此我们非常 需要研究一种新型粉碎设备来更新现有的粉碎技术问题。在我国矿石中,金属矿石的种类复杂,而且大多不集中,矿石含金量低,金 属种类多样化，一般概括为贫、杂、细。由于这些问题我国国内矿山企业在金属 冶炼方而而临着很大的考验，尤其是金展矿的分类与加工，金属矿不纯，

4、含量低, 直接导致了冶炼前的加工流程的复杂性加大，导致我国的矿山企业加工成本高， 过程复杂，资金短缺。众多为了寻求解决的办法，积极在国内外探索，高压辘磨 机应运而牛。高压辘磨机采用的粉碎理论为高压料层粉碎，主要是通过物料与物料2间的 挤压产牛二次破碎，压碎物料。和先前的粉碎技术比较可知，高压馄磨机有如下 优点：1、HPGR实施的是准静压粉碎，最高牛产量可以达到1000吨/小时，实践表 明，准静压粉碎比其他传统粉碎方式更加节省能耗；2、HPGR对物料的粉碎是通过物料与物料之间的相互挤压实现的，物料之间 挤压应力可以通过辐子压力来调节。通过料层粉碎的粉碎效率明显高于传统的破 碎技术，这样就可大大降

5、低辗子的磨损，增加辐子的使用寿命。现阶段，高压辐磨机主要适用于：松散物料的中碎、细磨碎和超细磨碎。高 压辐磨机作为一种超细碎设备具有设备作业率高、占地面积少、破碎产品粒度均 匀、单位钢耗低、单位破碎能耗低、单位处理能力大等特点，受到国内外采矿企 业的广泛欢迎。1.2高压棍磨机的发展历程20卅纪70年代末，徳国K austhal技术大学的Kschonert教授提出了料 层粉碎原理，并设计出高压车昆磨机。1977年K tnppPolgsnts公司从K . schonert 教授处获准制造高压辘磨机，并于1985年牛产岀第一台产品，1986年用于Lemi en水泥厂，随即在水泥行业得到迅速推广应用，

6、取得了节能降耗的效果，但同 吋也暴露出了一些问题。20世纪90年代以来经过不断的研究改进，解决了辗而 磨损和主轴承损坏问题，使高压辘磨机的应用开始驶向金属矿石粉碎领域。1991年对高压辘磨机粉磨细粒物料的技术、经济进行了分析，并将其与球 磨机、規碗式磨机进行了比较，得出高压轴磨机具有破碎比人、噪音低、能耗低、 安装尺寸小、产品粒度均匀、生产费用低、使用简单等特点，被用于矿渣、耐火 材料、陶瓷原料、充填材料、化学纱殆、磨蚀剂等的破碎。1992年采用实验室型高压辘磨机在挤满给矿条件下对赤铁矿、石灰石、白云 石、石英四种矿石进行了破碎试验，得到的产品粒度曲线与球磨机延长磨矿吋间 所得的产品粒度曲线非

7、常相似，一次破碎后，大块物料基本已经全部消失，而且 能耗比传统情况下降低了很多。粗料破碎后，物料细粒级含量的不断提高，中间 粒级含量呈直线下降。实验利用模型准确地描述了产品粒度分布与输入能量的关 系。通过这此破碎实验为高压辘磨机应用于工业领域进一步奠定了基础。1993年分析了高压辘磨机的转速、压力、给料粒度和含水量、物料成分等工 艺因素与粉碎率、粉碎能耗等粉碎指标的关系，对其工艺因素进行了较系统的研 究，这对于设计研究的高压馄磨机与牛产运用领域的高压馄磨机有着理论性和实 践性意义。1995年对高压辘磨机的应用研究进入了水泥行业领域。并对预粉碎、半终粉 磨、终粉磨、混合粉磨四种系统作了分析，在不

8、同程度上体现为：节能7-15%, 增产2既左右。同时对影响高压辗磨机工作可靠性的三个因索:轴承、辗子及操 作问题等进行了探讨，提出了相应的解决方法。并与常规磨机相比较，讨论了高 压辘磨机的主要破碎特性。1997年对高压辘磨机系统及结构中存在的进料称重的设置、进料粒度、出料 返料、挤压辘、传动系统及机架等问题作了改进，并对高压银磨机的粉碎流程进 行了研究，为其在我国得以成功地应用，并向大型化发展奠定了基础。1998年随着料层粉碎的力学理论、粉碎的能耗规律等粉碎理论的不断发展， 提出可采用统计细观损伤力学来研究料层粉碎的动力学过稈。高压馄磨机在氧化 铝牛产中的应用进一步盖上，使原料料浆产量有较大提

9、高，解决了因料浆不足影 响氧化铝产量的问题，而且起到了很好的节能、减排作用。1999年对高压辐磨机的辐面形状作研究，表明嵌钉辗高压辗磨机与光滑辗高 压鶴磨机相比前者的处理能力更大，单位能耗更低，破碎效率更高，磨损也较低, 这使得装机容量和破碎压力也相应提高。高压辘磨机的人量节能降耗引起了国际 水泥界的极大兴趣和关注，但是国内在高压槻磨机对坚硬物料粉碎的实践领域还 存在一定的问题。2000年对高压辘磨机辘面磨损机理的分析和对国内外常见辘面耐磨材料的 对比试验及高压馄磨机馄面磨损的测定结果表明:在不考虑焊接应力造成的银面 局部的脱落磨损前提下，导致辗面磨损快的主要原因是磨粒的微切削作用;提高 辐面

10、耐磨层硬质点的显微硬度和含量成为解决高压辐磨机车昆面磨损问题的生要途径。高压辘磨机作为一种新型高效粉磨设备，随着相关科技成果的不断完善也在 不断的升级革新，进一步的适合工业牛产实践的需要，在磨粉机械领域中不断地 发展创新。1.3高压辗磨机工作原理高压辐磨机的工作原理如“图1. 3”所示，物料在磨矿力F的作用下，以拉入 角&连续通过间隙最窄的部位；压缩过程中，物料被拉入两车昆子之间，逐渐进入 最小辘隙处，此时物料中的空气被挤出，物料中空间逐渐减少，而空气则通过侧 翼逃逸，完成物料的压缩过程。高压车昆磨机工作性优异，可用于粉碎软、中硬等 各种不同硕度的脆性物料。据了解，高压辘磨机可广泛用于石灰石、

11、高炉炉渣、水泥牛料和熟料等一，些 脆性物料粉碎，亦可用于硬度较高的铁矿石、猛矿石、铅锌矿石及多金属矿石的 粉碎。德国AlPine公司制造的高压辘磨机与ATP涡式超细分级机构成闭路，可 用于石灰石、菱镁矿等的细粉碎及超细粉碎加工。物料通过重力或预压螺旋给料机给入，在相向旋转的两个辗子之间，物料与 物料相互挤压产牛破碎，并在两辘子挤压力的作用下结成饼状小块，进一步经过 分散处理后可得到细粒产品。高压辘磨机的粉碎一般经过加速、压缩、释放3个阶段：Q).加速区:最上端A区域为加速区，物料在这个区域受到了颗粒自身的重量、 颗粒与颗粒之间的摩擦力和颗粒与挤压辘之间的摩擦力，使得物料加速下降，逐 渐加速到或

12、者接近于挤压辘的辘而速度。大部分较大的颗粒先被粉碎，并重新排 列，颗粒间被细粒填充。(b) 压缩区：中间B区域为压缩区，在挤压槻轴平面的倾角区域，压缩区内的物 料受到较高的挤压力，每个颗粒都受到周边颗粒的挤压，挤压力在该区域达到峰 值。(c) 释放区:最下端C区域，在挤压力达到峰值以后，迅速下降为0并进入该区 域。压缩区和释放区存在一个临界挤压角。图1.3高压辗磨机工作原理示意图1.4高压车昆磨机的应用特点(小工艺流程简单高压辘磨机单位吋间的牛产量大、破碎性能高，一般可达到9倍左右，随着 所承担的辐磨任务的增多，后面工艺的配置系统宽度和工艺流程的长度会减小。(b) 作业范围广高压辘磨机的作业范

13、围广泛，主要体现在：小的方面，可対细碎产品进行预 粉磨(产品粒度3mm, -0. 074mm占25%以上)；大的方而，也可对较大矿石块产品 进行破碎，同吋也可完成常规细碎与超细碎任务(产品粒6mm) o此外，高压鶴 磨机对传统细碎作业不易通过的水分较高、粘稠稀软的粘性矿石也能完成作业, 所以说，高压辐磨机的作业半径是很大的。(c) 作业环境优良高压馄磨机作业环境优良首先表现在其轴承等转动部件规格大，抗压、抗磨 损能力强,使用寿命长;第二与物料接触件少、易磨损部位耐磨性处理的好，不易 损坏;第三，自动化程度高，可实现人机对话，并可实现自动控制、自动保护与 自动检测，具备先进的预警预报系统;第四，

14、工作时两辘间是通过物料与物料之 间的挤压产牛破碎，辘子Z间的距离大于物料最大粒度，使槻面所受的磨损降低。 所以说，高压辘磨机的作业环境是安全、高效、可控制的优良作业环境。(d) 实现了 “多碎少磨”物料与物料之间的相互破碎，减少了与棍套的摩擦。(e) 占地面积不大高压辐磨机设计吋结构紧凑、除去主要的工作部件基木们有太多外壳，相对 来说尺寸小。辐子工作时破碎作用发牛在两个辐子间，且产牛的挤压力可被机架 吸收，无动载荷，无需额外添加支撑设备，占地面积小。(f) 环保高压辗磨机工作吋，给料、排料、破碎都在相对密闭的系统内完成，而且工 作量大，所需设备数量少。便于除尘，减少粉尘污染，对环境保护起到一定

15、的作 用。1.5高压棍磨机存在的问题及发展前景 1.5.1存在的问题(8)轴承寿命问题高压幅磨机破碎物料所需的挤压力是通过高压油缸加载到动馄两端的轴承 座上，高压油缸所提供的力可达数十万牛顿，使得滚动轴承容易出现点蚀或疲劳 等破坏，影响轴承的使用寿命。(b)挤压辐磨损与修复问题一般的挤压银棍面是采用堆焊制造而成的，频繁焊接会产牛局部应力集中， 这样的辐面在运行中会出现裂纹或者脱落现象，更为严重的甚至会造成断轴。n 前，堆焊耐磨材料的压辐结构仍为大多数高压辐磨机所使用。(c)边缘效应问题边缘效应就是挤压辐工作时受到自身结构特征及两侧挡料板磨损的影响，一 些未经破碎的物料会伴随着挤压形成的料饼而被运出。理论上来讲，压力在馄面 宽度方向上是均匀分布的，但是许多试验证明，线压力的分布是中间大、两头小, 原因是从侧边逃逸的物料使挤压辐线压力呈现不均匀分布。边缘效应就会造成挤 压辘两侧边的磨损的加剧，无论是对机器还是对料饼的质量均造成不良的影响。1.5.2发展前景随着世界节能意识的加强，选矿金业逐渐趋于关注磨矿能耗的问题。据不完 全统计，全世界每年碎磨能耗占世界总发屯量的3% 4%,而其中绝大多数的能 耗就来源于磨矿。经过多年研究与牛产实践，多碎少磨、降低入磨粒度是有效的 措施己取得共识。H前国内外开发出的各类超细粉碎设备