某立式磨粉機(jī)的零部件設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u23605某立式磨粉機(jī)的零部件設(shè)計(jì)計(jì)算案例 140031.1立磨設(shè)計(jì)要求 1182121.2入磨物料最大粒度的計(jì)算 1179711.2.1鉗角α 1183061.2.2磨輥直徑Ｄ與物料直徑ｄ的比例 3149991.3磨輥和磨盤設(shè)計(jì) 3258561.3.1磨輥寬度確定 3247611.3.2磨盤直徑計(jì)算 4109741.3.3磨輥與磨盤間隙的確定 5189301.3.4磨盤上料層最佳厚度設(shè)計(jì) 650811.4磨盤轉(zhuǎn)速 786181.5磨機(jī)的產(chǎn)量 9212091.6磨機(jī)的功率 1061091.7減速機(jī)的選擇 11立磨設(shè)計(jì)要求表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11立磨機(jī)選型參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)HRM700HRM1100HRM1400HRM1800HRM2400進(jìn)料粒度(mm)≤20≤30≤40≤50≤70摩擦系數(shù)f0.240.240.240.240.24磨輥直徑(mm)D≥347.2D≥520.8D≥694.4D≥868.1D≥1215.3磨盤直徑(mm)694.41041.61388.81736.22430.6磨機(jī)產(chǎn)量（t/h）1.644.2914.7516.0538.12磨盤轉(zhuǎn)速（r/min）74.958.148.343.236.5磨盤間隙(mm)10.115.120.125.235.2磨輥寬度(mm)128.5192.7256.9321.2461.8本次設(shè)計(jì)取進(jìn)料粒度≤70mm，磨輥直徑D=1220mm，磨盤直徑D’=2400mm，磨輥寬度B=460mm，磨輥數(shù)量3個(gè)，主電機(jī)功率P=600Kw，液壓缸工作壓力p=12MPa。入磨物料最大粒度的計(jì)算鉗角α為計(jì)算簡(jiǎn)便，假設(shè)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(jì)，由于風(fēng)力在磨盤上對(duì)料層的影響較小，也可略去不計(jì)。由物料塊與磨輥及磨盤的接觸點(diǎn)引切線，此兩條切線的夾角稱鉗角α，如圖3－1所示。物料與磨輥的接觸點(diǎn)產(chǎn)生正壓力Ｐ,Ｐ與垂線成β角,在Ｅ－Ｅ方向上的力平衡是保證鉗住物料的基本條件：（3-1）式中：――磨輥與物料間的摩擦力――磨盤與物料間的摩擦力――磨輥對(duì)物料的壓力――磨盤對(duì)物料的反作用力圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s11立式磨的鉗角經(jīng)簡(jiǎn)單推導(dǎo)可得：式中：f――鋼在物料上的摩擦系數(shù)，ｆ≈0.24；α——引人Ａ、Ｂ兩點(diǎn)切線所夾角的角，即鉗角。因摩擦系數(shù)等于摩擦角的正切，即，即有：由圖可知，α＝β－θ,對(duì)于平盤立式磨，θ＝0０，則α＝β。因此，在立磨中最大鉗角應(yīng)該小于或等于摩擦角的兩倍，才能將物料鉗住，壓碎。磨輥直徑Ｄ與物料直徑ｄ的比例由幾何關(guān)系可知：（3-2）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(shè)，其中系數(shù)ｋ＝0-0.06；考慮到及,并令：則可得：式中：d－—物料粒徑（ｍ）；D――磨輥大端直徑（ｍ）；對(duì)于平盤立磨θ＝0°，則，由于φ＝13.5°所以ε＝0.0891d/D=0.0576-0.061。此比值說(shuō)明物料粒徑與磨輥直徑的關(guān)系，磨輥直徑大，入料粒徑也相應(yīng)增大。如比值等于或超過(guò)一定的值，則立磨的平穩(wěn)性就差，振動(dòng)和噪音也會(huì)相應(yīng)增加，一般取應(yīng)本次設(shè)計(jì)入磨的最大物料尺寸d=70mm，所以磨輥直徑的設(shè)計(jì)尺寸D=1215.3mm。磨輥和磨盤設(shè)計(jì)磨輥寬度確定在磨輥對(duì)物料施加的碾壓力以及磨輥直徑一定的情況下，磨輥越寬，單位面積上的壓力越小。不利于粉磨物料。磨輥越窄，對(duì)物料的壓強(qiáng)越大，碾壓過(guò)的物料細(xì)粉比例越大，但碾壓的物料總量少，而且磨損較大。所以選擇合適的磨輥寬度對(duì)提高粉磨效率、保證設(shè)備的使用壽命是非常重要的。從前面的設(shè)計(jì)知磨輥直徑D=1215.3mm，參考其他磨機(jī)類型再考慮其他因素取輥寬B=0.37D=461.8mm。表3-2主要磨機(jī)磨輥、磨盤相對(duì)尺寸磨機(jī)類型LMAtoxRMMPS磨輥數(shù)2432*23輥徑D，盤徑D’0.80.50.60.50.72輥寬B,盤徑D’0.2290.1870.20.1430.24輥寬B，輥徑D0.2860.3750.3330.2860.333磨盤直徑計(jì)算圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s12磨盤磨輥幾何位置圖根據(jù)汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑理論，從圖3-2中所示磨輥直徑、寬度與磨盤的直徑之間的幾何關(guān)系，來(lái)計(jì)算磨盤直徑的大小。由圖中尺寸可以得出計(jì)算磨盤直徑需要滿足以下條件：①角需滿足的條件：，則：②由圖3-2中幾何關(guān)系可知：式中：——磨盤直徑（mm）；——磨輥直徑（mm）；③由于考慮到磨輥寬B的影響，假設(shè)時(shí)，可得磨盤與磨輥之間的關(guān)系為：（3-3）因?yàn)槟ポ佒睆紻=1215.3mm，則磨盤直徑取。磨輥與磨盤間隙的確定磨輥與磨盤的間隙不能直接觀察到，它是磨輥壓力及料層薄厚的一種體現(xiàn)。這個(gè)間隙大小直接影響到磨機(jī)粉磨效率及設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)。正如間隙為h，當(dāng)h≥2r時(shí)保證了物料順利進(jìn)入磨輥與磨盤之間，此時(shí)物料厚度大于等于最大物料直徑，最大的物料被壓入細(xì)碎物料中，且液壓的作用力小，物料間的傾軋研磨不足，對(duì)粉磨不利。表現(xiàn)為磨盤物料變粗，返回物料增多，引起粉磨效率降低。當(dāng)間隙h=0時(shí)，顆粒物料剛接觸磨盤磨輥，壓力彈簧或液壓裝置就開始發(fā)揮作用，隨著物料被嵌入逐漸加大壓力部件負(fù)荷，產(chǎn)生細(xì)粉多，料層變薄并可能產(chǎn)生震動(dòng)。取h=r，最大直徑物料被料層埋入一半時(shí)即受到輥盤擠壓而被粉碎，同時(shí)向周邊擠堆，加劇周邊物料的相互傾軋，可以提高粉磨效率。同時(shí)磨輥接觸大塊物料,將大塊物料壓進(jìn)料層的過(guò)程有一個(gè)緩沖作用，可避免磨機(jī)振動(dòng)。由此看出料層厚度h=r比較合適，即h等于磨輥直徑的0.027倍。當(dāng)物料擠入料層后開始受壓時(shí)圖中的嵌入角變?yōu)閿D壓角，計(jì)算如下；依圖3-3，讓圓心O’與DC線重合，h=r擠壓角為，有：將上述計(jì)算：，即：帶入公式得：調(diào)整維持好合適穩(wěn)定料層厚度的方法主要是調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)牧檄h(huán)高度，尋求合理的輥壓，控制適宜的風(fēng)環(huán)處風(fēng)速。那么，輥盤的間隙為磨輥直徑的0.029倍，即：因?yàn)槟ポ佒睆紻=1215.3mm，則h≤35.38mm。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s13磨輥磨盤間隙幾何位置磨盤上料層最佳厚度設(shè)計(jì) 保持適當(dāng)料層厚度是輥式磨穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。料層太薄，就會(huì)降低粉磨效率甚至因磨機(jī)強(qiáng)振而停；料層太厚，也會(huì)降低研磨效率，并易造成“飽磨”。料層厚度與輥徑關(guān)系式，可以參考式（3-5）：圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s14物料層示意圖（3-5）式中：H——料層厚度（mm）；D——磨輥直徑（mm）；β——立磨磨盤上無(wú)料的碾入角，即在碾入角范圍內(nèi)物料均能被碾入而不外滑?？紤]到物料楔塞，會(huì)使實(shí)際碾入角增大，也為了可靠，一般?。海弧ポ伵c磨盤表面最小間距，這是為了保證在極限狀態(tài)下，磨輥不會(huì)接觸磨盤，從而減小磨損和功耗，即。由上面計(jì)算知磨輥直徑D=1215.3mm，代入公式中可得H=70mm。應(yīng)該指出，實(shí)際的碾入角隨實(shí)際料層變化而改變，料層越厚，物料的擠壓，阻滯作用，使摩擦增加，實(shí)際碾入角增加，有利于粉磨。但過(guò)厚會(huì)使物料與磨輥相對(duì)滑動(dòng)量增加，磨輥起伏振動(dòng)增加；反之，若物料層減薄，碾入角減少，立磨有效碾壓區(qū)減小，碾壓效率降低；過(guò)薄時(shí)磨輥的上下振動(dòng)加劇，甚至損壞機(jī)件。為保證穩(wěn)定的粉磨條件，應(yīng)有穩(wěn)定的最佳料層厚度。磨盤轉(zhuǎn)速磨盤的轉(zhuǎn)速過(guò)低，磨機(jī)產(chǎn)量低，轉(zhuǎn)速也不能太大，否則物料會(huì)因過(guò)大的離心力的作用而不經(jīng)磨輥研磨便直接甩出磨盤，使磨機(jī)產(chǎn)量降低，電耗升高，合理的轉(zhuǎn)速應(yīng)使處于磨盤內(nèi)邊緣的物料能靠慣性離心力滑入磨槽內(nèi)，使物料在磨盤內(nèi)獲得合理的接觸面積承受磨輥的研磨。如下圖3-5所示，物料在轉(zhuǎn)動(dòng)的磨盤中受到兩種力的作用，一為慣性離心力Fc，使物料拋向磨盤的邊緣；另一為物料對(duì)磨盤的摩擦力Fd，此力阻止物料向外排出。物料在盤內(nèi)B處，在兩力處于平衡時(shí)，才不會(huì)發(fā)生徑向移動(dòng)，以便更好的送入磨輥下面輥壓?？傻茫簣DSTYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s15物料受力分析式中：——物料質(zhì)量（kg）；——磨盤理論轉(zhuǎn)速（r/min）；——磨盤半徑（mm）；——重力加速度（g=9.8m/）；——物料摩擦系數(shù)，=0.20.8。于是有：對(duì)于處于磨盤邊緣A點(diǎn)的物料顆粒（3-7）式中：——磨盤邊緣A點(diǎn)的速度(m/s)，；——磨盤半徑（mm）；——物料在A點(diǎn)的加速度（）；——物料在磨盤走過(guò)的路程（m），；物料在兩力作用下走過(guò)料床，，于是處于A點(diǎn)的物料顆粒的加速度為：（3-8）式中：——磨盤半徑（m），其他同上。通過(guò)以上各式得：從上式可求得磨盤的理論轉(zhuǎn)速為：磨盤的實(shí)際轉(zhuǎn)速則為：式中：D——磨盤外徑（m）；q——速度修正系數(shù)；速度修正系數(shù)與磨盤半徑有一定關(guān)系，見圖3-6，由圖3-6查得，當(dāng)R=2.4m時(shí)，q=0.73；則：代入，可得轉(zhuǎn)速為：；圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s16速度修正系數(shù)曲線圖磨機(jī)的產(chǎn)量輥磨機(jī)的產(chǎn)量與物料層厚度、磨輥壓入物料的速度和磨輥的母線長(zhǎng)度成正比，與物料的循環(huán)次數(shù)成反比。一般按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其平均產(chǎn)量：（3-9）式中：——輥磨機(jī)的產(chǎn)量（t/h）；——水泥生料的容積密度，；——磨輥母線長(zhǎng)度中點(diǎn)處的線速度（m/s），,其中；——磨輥母線的長(zhǎng)度，；H——物料層的厚度，0.08m；——磨輥個(gè)數(shù)，3個(gè)；——物料在磨內(nèi)的循環(huán)次數(shù)，與物料的易磨性有很大關(guān)系，一般Ｋ／≈31。計(jì)算得=67.69t/h,符合設(shè)計(jì)要求。磨機(jī)的功率磨機(jī)功率主要消耗在克服磨輥與物料間的滑動(dòng)和滾動(dòng)以及機(jī)械傳動(dòng)摩擦上。所以需要計(jì)算立磨的功率消耗分：滑動(dòng)功率和滾動(dòng)功率兩部分。①滑動(dòng)功率Ns：(3-10)式中：V――Ｊ點(diǎn)的圓周速度（m/s）；L２――磨輥的母線長(zhǎng)度(m),；f――磨輥在物料上的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，；P――磨輥對(duì)料層的作用力(N),；D――磨輥大端直徑(ｍ),；D１――磨盤直徑(ｍ),；β１――磨輥軸線與磨盤軸線的夾角；②滾動(dòng)功率Nr：(3-11)式中：――磨輥在物料上的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，≈0.05。其它數(shù)據(jù)同上。③電機(jī)需要的功率Ｎ：(3-12)式中：Ns――滑動(dòng)功率（Kw）；Nr――滾動(dòng)功率（Kw）；Z――磨輥個(gè)數(shù)；3個(gè)K１――儲(chǔ)備系數(shù)，；η――機(jī)械效率，。故可選用額定功率為600kw的YJ23異步電動(dòng)機(jī)，其主要主要技術(shù)參數(shù)為：表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s12YJ23基本參數(shù)額定電壓600V額定電流714A額定轉(zhuǎn)速660r/min功率因數(shù)0.85額定效率95%最大恒功轉(zhuǎn)速1060r/min額定轉(zhuǎn)矩8683N.m額定頻率33.5Hz減速機(jī)的選擇由于輥磨機(jī)的三式結(jié)構(gòu)決定了減速機(jī)要把電動(dòng)機(jī)水平方向的傳動(dòng)改變?yōu)槌酥狈较虻膫鞯?。且要?shí)現(xiàn)相應(yīng)的減速，減速器是輥式磨的關(guān)鍵部件之一，其工作的可靠性直接影響到磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。由于輥式磨用減速器與一般工業(yè)齒輪箱相比，在結(jié)構(gòu)和使用上有巨大的差異，立磨減速機(jī)主要由三個(gè)部分構(gòu)成，即錐齒輪部分、行星傳動(dòng)部分和止推軸及箱體部