TRM3.6立式辊磨实验系统设计.doc

中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓 名： 李康 学 号： 03101212 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械工程及其自动化 论文题目： TRM3.6立式辊磨实验系统设计 专 题： 指导教师： 程延海 职 称： 副教授 2014年 6 月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 机电学院 专业年级 机自10-9班 学生姓名 李康 任务下达日期：2014 年 3 月 1 日毕业论文日期： 2014 年3月 1 日至 2014 年 6 月 15 日毕业论文题目：TRM3.6立式辊磨实验系统设计毕业论文专题题目：毕业论文主要内容和要求：本次毕业设计为TRM3.6立式辊磨机设计。主要设计内容包括磨盘、磨辊、摇臂以及液压加压系统，并设计壳体及支架，同时对结构进行改进。最终画出总装图和主要的部装图以及零件图。本文设计的TRM3.6立式辊磨机主要参数如下：产量：实验磨磨盘直径：360mm磨辊直径：280mm磨辊宽度：75mm磨辊个数：2磨盘转速：98r/min电机功率：11kw院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要辊磨机（又称立磨）是一种用途很广的粉磨兼烘干设备，立式辊磨是目前世界上比较先进而且成型的技术，它不但具有能耗低、产量高、维修工作量小等优点，而且运转周期长，适合与大型窑外分解窑配套。在用立磨粉磨物料时，磨辊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。因此，其生产的立磨成功地用于水泥和矿渣粉磨中。本文总结了这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，研究出TRM立磨实验系统。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，压力加载是通过油缸实现的，调控液压系统的压力可改变油缸对磨辊压力的情况，可随意调控磨辊对物料粉磨力的大小。液压系统内的储能器对磨辊设施具有保压和过载缓冲的作用，可吸收一部分过载压力。关键字：立磨；磨损；液压；储能器；实验系统ABSTRACTThe roller grinding machine (has name to stand rubs )is one kind of use very broad powder rubs concurrently dries the equipment .The vertical roller rubs is in the present world quite, advanced the technology which moreover takes shape ,it not only has the energy consumption lowly .the output high ,the service work load young and soon the characteristic ,moreover the operating cycle is long ,suit decomposes the kiln with the large scale kiln outside to from a complete set . To reduce the abrasion of rollers and millstones of the roller mill, the high quality materials have to be used, and then the roller mills arc able to be used to produce cement and GGBS successfully in abroad. In this paper, the successful experience to select the materials for the parts of the mill was summarized with the comparison of materials properties and rate of abrasion and develops the TRM vertical mill experiment system. The modern age stands rubs uses the fluid strength compression system along with the hydraulic technique development to the roll thrust augmentation .the pressure load is generally realizes through the cylinder,the regulation hydraulic systems pressure may change the cylinder to the roll thrust augmentation condition ,may regulate the roll to rub the strength at will to the material powder the size . In hydraulic systems accumulator has to the roll facility guarantees pressers and overloads the cushioning effect, may absorb a part of overload pressure.Keywords: roller mill；abrasion；hydraulic pressure；accumulator；experiment system目 录1 绪论11.1 课题背景和研究意义11.2 TRM立式辊磨的特点21.3 国内外相关领域技术研究历史及现状及其发展趋势51.4 设计的指导思想62 TRM3.6立式辊磨机总体介绍82.1 TRM立式辊磨机概述82.2 TRM立磨粉磨工艺过程173 TRM3.6立式辊磨机总体设计193.1 原始设计数据193.2 主要部件设计193.3 机架的设计要求234 零部件强度校核254.1 磨辊轴强度校核254.2 磨辊轴承的校核305 磨机的安装与使用325.1 磨机的安装使用与停机325.2 系统在运转过程中的故障排除365.3 系统的维修与养护375.4 可能出现的问题及解决方案416 影响辊磨机粉磨的因素436.1 风量的控制436.2 磨机的振动436.3 磨机喂料量的控制436.4 磨机风量的控制446.5 产品细度的控制447 设计总结45参考文献46翻译部分47英文原文47中文译文58致 谢661 绪论1.1 课题背景和研究意义粉磨是将小块物料磨成粉状物料的过程。磨机是目前工业上广泛使用的细磨机械。磨机能粉磨各种硬度的物料。在选矿场中被广泛用来细磨各种矿石；在发电厂用来制备煤粉；在建材工业中，水泥厂用来粉磨原料、熟料、煤和其他混合料、陶瓷制品和玻璃等生产中，粉磨作业都占有一定的地位。由于物料被粉磨的方式不同，是否采用研磨介质，以及磨机结构、磨机运动方式、操作方法和生产特点等不同，粉磨设备也就有各种形式。有的彼此差别也很大。建材工业中一般常用的有球磨机、棒磨、立式磨、自磨磨机、辊压机、陶瓷磨等。有时在生产和科研中还是用振动磨、气力磨等超细磨设备。建材工业中以球磨机（包括棒磨）应用最多、最普遍，立磨常用来粉磨煤，这两种磨的历史较长。立磨的研发与生产技术要求很高，我国相关研究机构曾在80年代就提出在水泥行业大力推广立磨的建议，而且当时也有一些厂家推出了自己的立磨产品。但在当时的研发水平局限下，这时的立磨产品具有不可避免的技术缺陷，因此很多水泥生产厂家最后重又转投球磨机。 辊式磨又称为立式磨、环辊磨、中速磨，是一种用途很广的粉磨兼烘干设备。立式辊磨是目前世界上比较先进而且成型的技术。立磨是一种理想的大型粉磨设备，广泛应用于水泥、电力、冶金、化工、非金属矿等行业。它集破碎、干燥、粉磨、分级输送于一体，生产效率高，可将块状、颗粒状及粉状原料磨成所要求的粉状物料。立式辊磨越来越广泛地用于水泥厂生产线。新建现代化水泥生产线中，煤、生料的粉磨采用立式辊磨者占90以上，水泥熟料和矿渣粉磨采用立式辊磨者也越来越多，所以在现代化水泥工厂中，立式辊磨已成为工厂工艺过程重要装备。第一台立磨是20世纪20年代德国研制出来的。有人说，它的粉磨原理类似于我们祖先碾磨粮食的磨，其采用料床粉磨原理粉磨物料，克服了球磨机粉磨机理的诸多缺陷，具有粉磨效率高、电耗低(比球磨机节电20%30%)，烘干能力大，允许入磨物料粒度大，粉磨工艺流程简单，占地面积小，土建费用低，噪音低，磨损小，寿命长，操作容易等优点。经过90年的发展，立磨技术已经十分成熟，特别是20世纪60年代以来，随着预热预分解技术的诞生和新型干法水泥生产线的大型化，立磨在国外水泥工业中得到了广泛应用，其技术水平得到了进一步的提高和完善。国外多家公司相继研制了各种类型的立磨，均取得了成功。德国莱歇公司LM立磨，非凡公司MPS立磨，伯利休斯公司RM立磨，丹麦史密斯公司Atox立磨，日本宇部公司生产了UB-LM立磨。目前世界上最大的立磨单台产量可达600t/h，能与8000t/d熟料的水泥生产线配套粉磨水泥原料。就在几年以前，由于我国水泥行业产业政策的改变以及生产规模的扩大，我国还不得不从国外进口数十台与4 0006 000t/d水泥生产线配套的原料立磨。近几年来，随着磨粉机械研发技术的大幅提升，国外磨粉机生产企业的立磨技术已经日臻成熟，立磨的产品技术优势也日益凸显。在这种形势下，国内磨粉机生产企业吸取国外成功经验，进行重大技术改革，也相继重新推出了具有自己相关专利技术的立磨产品，并逐渐的为国内水泥、电力、化工行业所接受，成为行业粉磨首选设备。到目前为止，我国已经研制出具有自主知识产权的并成功应用在水泥工业的生料、煤粉、矿渣和水泥的粉磨作业中的各型立磨有：沈阳重型机械集团的MLS和MLK型立磨、黎明重工科技股份的LM立式磨、合肥水泥研究设计院的HRM型立磨、天津水泥工业设计研究院的TRM型立磨、成都建筑材料工业设计研究院的CDRM型立磨、北京电力设备总厂的ZGM系列中速辊式磨煤、中信重机的LGM和LGMS型立磨。本人所设计的TRM型立式辊磨是TCDRI（天津仕名粉体技术装备有限公司）自行设计、开发、研制的新型粉磨设备，它的粉磨机理与球磨完全不同，它能同时对物料进行烘干，粉磨和分级，工艺流程简单，与球磨机相比，占地面积小，单位电耗低 金属磨耗小，机器噪音低，粉磨效率高，还可大量利用窑尾废气，节约能量以lO00td立式生料磨为例，系统电耗19度吨，比同样产量球磨机系统节电20以上，作为物料粉磨设备的立式辊磨(以下简称立磨)，因其产量高，运转可靠，投资成本低，工艺流程简单，无需厂房，能适应于高水分物料的烘干兼粉磨等特点，目前已被广泛推广运用于粉磨原料、熟料、矿渣、煤等物料的粉磨，可以说，它对水泥工业生产的节能降耗具有重要的意义。所以设计TRM3.6立磨试验系统，以便进行粉磨的相关研究是具有重要的现实意义的。1.2 TRM立式辊磨的特点1.2.1 TRM型立式辊磨的特点（1）磨机磨辊可靠油缸作用自动翻出磨机壳外便于检修与维护。（2）磨辊与磨盘之间留有间隙，可避免磨辊与衬板发生金属磨损。（3）空运转时具有低的噪音和低的振动，采用摇臂单独控制磨辊，采用机械停止或液压控制磨辊可在降低噪音和振动的同时防止磨辊和磨盘衬板发生金属接触。（4）磨机启动或运转中停止喂料时均可将磨辊自动抬起从而实现空载启动，降低启动力矩，且试车时不必先布料。减少噪音及无需加设辅助传动。（5）采用液气加压系统控制磨辊的压力，以保证磨机运行平稳。（6）分离器为动静态组合式，分离效率高，转子转速可调节，能适用于各种物料及满足在不同操作条件下的产品细度要求。（7）风速的调节可以靠增减风环的通风面积来实现，以达到控制排料量的目的。（8）辊轴与壳体之间采用弧形板密封结构，减少磨机漏风量。（9）磨辊设有气封装置，以保护磨辊的轴承密封，延长轴承的使用寿命。（10）辊套及磨盘磨损后可用堆焊的方式进行补焊，重复使用。（11）磨盘转速较快, 磨辊工作压力较高, 因而与其它型式辊磨在同规格的条件下相比, 产量较高, 而在同样能力的条件下, 规格较小, 设备重量较轻。（12）能适应于风扫式和部分物料外循环系统,后者可大幅度降低系统的通风电耗。（13）磨内通风环隙可根据盘面物料的分布情况灵活地进行调整, 以降低通风阻力, 减少电耗。（14）可根据磨机当时的产量及运行情况来调整挡料圈的高度。（15）对于具有四个磨辊的辊磨（比如：TRM32:40和TRM45:41）而言, 可实现对辊分别加压或四辊同时加压, 以适应料床变化的需要, 如果采用对辊分别加压, 可选用不同的工作压力运转, 使工作压力较低的那两个辊具有准备料床和粉磨的双重作用, 在运行过程中, 可随时设定工作压力, 液压加压系统的弹簧刚度调整范围广, 以适应不同易磨性的原料需要。（16）对于大型TRM辊磨, 专门设有中心喂料管, 使物料在磨盘上分布更均匀, 有利于料床的稳定, 减少振动。（17）内装高效笼式选粉机, 具有调节细度灵敏, 对负荷适应强, 选粉效率高等特点。（18）垂直结构，占用场地很小；结构紧凑，只需要很小空间。（19）运行噪音低：其主要噪音源来自辊磨工作、传动马达和减速机系统及密封风机。（20）能够喂入较粗物料，物料粒径大约为磨辊平均直径的58，可节省预破碎能量消耗。（21）金属的磨损量很低，比管磨机约低25，更换磨辊轮胎的时间非常短，因此维修费用很低。（22）通过使用硬的耐磨材料，采用降低磨损方法以及优化措施，随着操作者的经验增加使粉磨元件的使用时间增长。（23）改善粉尘流物理效应，使壳体衬板的使用寿命增长。（24）通过用液压气动弹簧加载系统配合现代流行耐磨材料的良好的物理特性能迅速变更粉磨力，使粉磨工作更容易。（25）集粉磨、均化、烘干、选粉和输送功能于一体。（26）在粉磨和选粉空间中粗粉有很高的循环率，使在粉磨选粉过程中具有非常高的烘干效率。（27）由于物料在粉磨室内停留时间短，故有很好的可控制性；由于改变工艺过程反应时间短，所以很适合完全自动化。（28）立式辊磨具有很高的运转率，在水泥工业生产线中是一窑配一磨，可得到最高投资效益。 （29）由于磨辊是单独成对控制，当2个磨辊出故障时，允许用另外2个磨辊紧急操作，可达到大约70满负荷产量，这时如果磨机连续工作24小时，窑只是在产量稍为降低的情况下继续运行。（30）在辊磨中使用特殊选粉机可同时生产2或3种粒径的细粉。（31）由于避免了管磨机内不良研磨体循环，立式辊磨的单位能耗低。（32）对于滚动摩擦占很大能耗比例来说，使用大直径磨辊的滚动阻力很小，所以单位能耗低。（33）由于在料层中比较薄的颗粒层中进行粉碎，故单位能耗(kWht)低。（34）在同一机器中采用组合选粉工艺过程，直接打碎已粉碎颗粒的团块，所以效率高。（35）通过最佳调整导风环，使载尘气流非常均匀地通过，使气流能耗(磨机阻力)最小化，同时达到最大粉磨产量，从而达到总的能耗最小化，根本不用降低风量和采用外部循环物料来降低能耗。1.2.2 立式辊磨与球磨机比较 立式辊磨与球磨机比较，其优点如下： （1）粉磨效率高。辊式磨是利用厚床原理粉磨，能量消耗较少。辊式磨的粉磨系统比球磨机系统的电耗可降低10%-20%。 （2）烘干能力强。辊式磨可通入热气体，则充分利用悬浮预热器窑或窑外分解炉窑的窑尾废热气。由于热风从辊式磨的环缝中进入。风速高达60-80m/s，其烘干效果好。如采用炉的热气体，原料含水分达15%-20%，也可烘干。 （3）入磨粒度大。辊式磨的入磨粒度可达50-150mm，最大的入磨粒度可按磨辊直径的5%计算。所以，大型辊磨机可省掉二级破碎设备。 （4）生料化学成分测定快、颗粒级配均匀。辊磨内的物料一般停留时间为2-3min，而球磨机则需15-20min。因此，辊式磨系统中生料的化学成分可以很快地得到测定和校正。采用计算机控制自动调节配料，可以得到较精确的生料成分。辊式磨使细粉及时分离出去，避免了过粉碎现象，产品粒度均匀，有利于水泥熟料烧成的均匀性。 （5）辊式磨占地面积小，噪音低。辊式磨占地面为球磨机的50%，基建投资为球磨机的70%。辊式磨运转的噪声比球磨机低。立式辊磨与球磨机比较，其缺点如下： （1）不适用于粉磨腐蚀性较大的物料，如果辊轮和磨盘的衬板在不到一年就磨坏，那就不该选用辊式磨。 （2）制造要求高。辊式磨的辊套一旦磨损坏，不能自配，必须由制造厂提供。而且更换费工，影响运转率。 （3）操作管理要求水平高。不允许空磨启动和停车。物料太干，需要喷水湿润物料。否则物料太松散而“咬”不进磨辊与磨盘之间进行粉磨。1.2.3 TRM型立磨与其他立磨比较 (1)平面磨盘圆锥磨辊粉磨方式，粉磨效率高，辊套和衬板磨损均匀； (2)所有关键部件（磨盘，摇臂，磨辊轴，机架等）均采用CAE设计，关键部件强度可靠，结构更合理； (3)通过自动控制，可根据实际情况实现自动抬落辊功能；磨辊可翻出机外，便于维护； (4)摇臂下部设有限位机构，防止磨辊直接作用在磨盘上； (5)采用高效动静态复合式分离器，提高选粉和粉磨效率； (6)远程控制，实现磨辊压力调整及抬落自动进行； (7)对4辊磨机，可实现对称两辊单独运行，在不停机下检修，而产量可达额定值的70%左右； (8)立磨的选型基于物料的试验，由资深粉磨专家根据理论和大量的实践经验进行设备选型，针对不同的用户，立磨性能得到充分保证。1.3 国内外相关领域技术研究历史及现状及其发展趋势1.3.1 立磨的历史及现状 第一台立磨是上个世纪二十年代在德国研制出来的。第一台用于水泥工业的立磨于1935年在德国出现, 立磨在欧洲的水泥厂使用多年以后, 才在美国和加拿大得到采用, 欧洲和美、加之所以乐于发展和应用立磨, 是由于当时欧洲各国的燃料和电力费用比较高。美国也是因为后来能耗费用上升, 才促使其对立磨增加兴趣。美国第一台立磨是在1973年末投人运转。后来, 日本、埃及、黑西哥、新西兰、阿根廷、刚果等国也采用了立磨。进人上个世纪末,东南亚一带地区经济快速发展, 同时也带动了水泥市场的蓬勃发展。国际上的大公司纷纷在东南亚投资, 使得大型水泥生产线如雨后春笋般地在各地区兴建, 大型立磨也大量的得到了采用。立磨技术的突破开始于上个世纪六十年代, 从那时起立磨得到了改进和大型化。继在欧洲、美洲、亚洲的水泥工业中被用来粉磨生料, 七十年代得到了迅速发展, 当时就出现了500t/h能力的大型立磨, 进人九十年代, 国际上立磨技术又有了新的飞跃。应用有限元分析、热传导分析、流体学计算、工艺参数优化等现代方法, 解决了大型立磨工艺和结构难点新型耐磨材料的应用, 延长了使用寿命, 从而保证了立磨超大型化的实现, 保证了大型干法水泥生产线对立磨能力的要求。因此, 国外现代新型干法水泥生产线建设中, 立磨占有率超过90%以上。目前, 世界上最大的是西德莱歇公司肠于1999年设计制造的LM63:41立磨,电机5600KW功率, 用于泰国Thung.Song集团的Siam水泥厂6#线, 实际生产能力为709t/h;伯力鸿斯(Polysius)公司生产的RM69/69立磨, 功率5000KW, 生产能力600t/h, 已用于印尼Indrol/Thdoxement水泥厂, 普费佛(Pfeiffer)公司制造的MPS5600B立磨, 电机功率5400KW, 设计生产能力480t/h, 已用于印度的Mahara Shtra水泥厂。立磨在我国的应用始于上个世纪四十年代末,当时用于白水泥厂的生料粉磨。五十年代起, 在一些小水泥厂开始使用小型立磨磨生料, 也有用于湿法水泥厂磨煤粉。自七十年代末, 国内在干法水泥厂开始发展窑外分解新型干法工艺时, 才比较重视立磨粉磨生料的研究开发工作。八十年代初, 天津水泥研究设计院开发出了TRM系列立磨。其中TRM25型立磨用于河南新乡水泥厂1000t/d新型干法生产线上, 产能为80t/h , 系统电耗15.4KW/t。合肥水泥工业设计研究院研究开发出了HRM系列立磨, 产能限于2500t/d的生产线配用。与此同时, 我国开始引进国外大型立磨用于新型干法水泥厂。据统计, 国内讫今共引进用于日产2000吨以上生产线配套的大型立磨已超过47台。沈阳重型机器厂1985年从德国Pfeiffer公司引进了与日产2000幻吨以下规模生产线配套的MPS立磨制造技术,其产品在琉璃河水泥厂, 万年水泥厂采用。又与海螺集团合作开发制造的2500t/d 、5000t/d生产线配套的MPS3424、MPS5000(MLS4531)立磨, 目前已在荻港海螺、铜陵海螺和池州海螺等公司投人使用。其中MLS4531立磨是已投人使用的最大的国产立磨。由于海螺集团拥有国内最多的大型窑外分解生产线, 因此, 配用的大型立磨台数也是最多。目前共拥有各型生料立磨13台, 用于磨煤粉的立磨12台以上海螺集团也是拥有进口大型立磨类型最多的企业, 分别有MPS型、ATOX型各一台、RM型两台, 用于粉磨生料, 还有磨煤立磨三台。预计海螺集团在建和拟建的多条熟料生产线将全部采用大型和特大型立磨用于粉磨生料。纵观国际国内立磨的应用和演变, 立磨正朝大型化和超大型化方向发展, 以适应大型干法水泥生产线的需要, 其结构设计更趋向合理, 功能更趋向完善, 能耗更趋向降低。近年海螺集团采用的立磨, 基本是经改进后的第三代立磨。其选粉功能、细度调节功能、碾磨效率、耐磨性、节能措施、控制水平都大大提升。立磨在水泥熟料粉磨的应用上也已出现成功的例子, 大有在水泥厂取代球磨机系统的趋势, 但立磨的技术含量高于球磨机, 它是集机(含液压)、电、仪于一体的, 功能综合性很强的设备, 无论是操作或维修的技术要求都超过球磨机, 需要在实践中认真总结研究, 以尽快管好、用好、维护好立磨, 促进生产发展, 最大化地提高经济效益。1.3.2 立磨研发状况立磨问世已有100多年的历史。60年代初期规模及应用从小型，粉磨非硅质物料到大型及粉磨水泥生料。70年代粉磨机构从单一的弹簧加压系统，发展到液压加压系统，并广泛地应用于水泥生料粉磨。80年代成功地用于水泥熟料及水泥预粉磨国内TCDRI1978年最早研究开发并用于吴江水泥厂1.3.3 立磨主要供货商国外：德国Loesche, Pfeiffer, Polysius美国Fuller,Raymond丹麦F.L.Smidth日本UBE,ETCL(KHI,KOBE),IHI国内：天津仕名 （TRM），合肥中亚（HRM），沈重（MPS）。1.3.4 立磨市场状况调查（如图1-1）2004-2005：磨机总销量365台：辊式磨221台(60.5%)球磨117台(32.1%)；辊压机22台(6.0%)，筒辊磨5台(1.4%)。熟料粉磨占45%，生料粉磨占37%，煤磨占11%，矿渣粉磨为7%，生料和矿渣粉磨中，辊式磨占绝对优势，分别为89%和92%，在熟料粉磨中，辊式磨仅占市场份额的26%。1.4 设计的指导思想1.设计的TRM3.6立式辊磨机试验系统是根据相关资料来制定其工作参数的。2.本设计的设计重点是TRM立磨的结构设计，包括磨盘、磨辊、选粉机等，而对液压、润滑站等方面不作过多要求。3.根据机器的工作原理和粉磨的基本理论进行设计，制作出相关图纸。图 1-1 立磨市场状况调查表（2004-2005）4.设计中应用相关技术领域的研究成果，使所设计的产品更符合时代要求。从我个人角度而言，这个课题既能巩固我四年所学，也是对即将走上工作岗位的我是一个很好的锻炼，这要求我掌握广泛而坚实的理论基础知识，培养鲜明的工程观点和富于进取的创新精神，积累生产和设计经验，提高分析问题和解决问题的能力。通过对TRM立磨的设计，可以使我将所学的理论知识应用于生产实际，对所学起到融会贯通的效果，同时培养了实际工作能力。通过研究和解决TRM立磨中的有关问题，从而了解TRM立磨的设计特点和发展动态，为今后进行有关立磨的开发性研究和试验工作，打下一定的基础。在本论文中，将以机械设计理论和机电一体化技术为主要的理论基础，同时运用相关的机械制造工艺学和工程制图的相关知识。2 TRM3.6立式辊磨机总体介绍2.1 TRM立式辊磨机概述2.1.1 TRM立磨型号标记TRM立磨的型号标记应按JC/T 844的规定编制，如图2-1所示：图2-1 TRM3.6立磨型号说明2.1.2 TRM立磨结构组成图2-2 TRM3.6立磨结构图TRM立磨主要由磨辊，磨盘，摇臂装置，液压加压系统，传动系统，选粉机等组成。如上图2-2所示。结构特点分述如下：1.传动装置传动装置是由电动机和立式齿轮减速器通过挠性轴联轴器的连接组成。TRM型立磨的减速器，既要传递扭矩，驱动磨盘旋转，又要承受物料的不均匀振动，磨机轴与齿轮传动相结合，使设计变得很紧凑，齿轮减速箱放在磨机壳体内，与磨机成为一个整体部件。减速箱的箱体是焊接结构，并均匀配有筋板，这是由于齿轮承担齿轮施加于轴承的反力，同时承担由磨辊施加到扇形轴承上的动态力和静态力。磨辊力通过扇形推力轴承传递到减速箱顶部，再由顶部传到底部，通过底部法兰传到磨机基础上，因此，选用锥齿行星减速器。对于TRM型立磨，由于磨辊是独立地铰接在液压气动弹簧悬挂系统的摇臂上，磨机可以在卸载状态下起动，故该传动系统不需慢速驱动装置。另外当喂料装置起动后，磨辊自动下落慢慢地落在料层上，几乎不产生附加动载荷，这对齿轮是大有益处的。图2-3 TRM立磨传动装置图2.磨辊装置磨辊和磨盘的组合有很多种形式，如图2-4所示。图2-5是国内外主要立磨生产厂家产品的研磨部结构的特点。图2-4立磨研磨部结构示意图图2-5各厂家立磨研磨部结构特点磨辊主要由辊套、轮毂、辊轴及轴承等部分组成，如图2-6所示。图2-6 TRM 立磨磨辊结构图辊套由耐磨材料制造，辊套呈截圆锥体，锥角为30，借助于螺栓与轮毂连接；轮毂为铸钢件，辊轴是磨辊的主要支持零件，轴上有两个球面滚子轴承，轴承采用稀油润滑，具有独立的油泵供油和回油系统，为防止回油吸空，在磨辊中心设有平衡管，为避免杂质进入轴承，磨辊采用多道密封装置：弧形板密封，它与辊轴一起绕摇臂轴作圆周方向摆动；摇臂与磨辊间的间隙密封；透盖与辊轴之间的径向和轴向密封；设计中加有密封风机对磨辊进行反吹风，以达到密封效果。辊轴与摇臂之间由胀套连接，在摇臂的一端设有推力轴承和逆止器，以承受磨机旋转过程中产生的翻转力矩。3.磨盘装置磨盘也是立磨中的主要部件之一，由块状物料被粉磨成合格细度的产品都是在磨盘上进行的。磨盘直接与减速机的立式出轴连接，通过两个圆柱形拱键将扭矩传递给磨盘。此外，还有几个大直径的螺柱将磨盘和减速机把紧。磨盘上的主要部件有：衬板、压块、盘体、风环、调风板、挡料圈、刮料装置、液压千斤顶等，如图2-7所示。 图2-7 TRM 立磨磨盘结构图衬板是用耐磨材料制成，它是靠压块压紧在盘体上的，在每块利板下部设有一定位销，以防衬板周向窜动，当衬板磨损到影响磨机运转率时就要更换。风环是热风通道，来自于窑尾的热气流由此均匀旋转上升，将下落的物料吹回磨盘，另外从磨盘上被卸出的一些物料和少数难磨杂质均由此落下，并由刮料装置排出磨外。刮料板在使用中须定期检查，看其是否牢固，以及磨损情况。风环内没有带一定角度的导向叶片，可使气流夹带着物料螺旋上升。风环的通风面积是影响风速的重要因素，风速低会导致通过风环的排料量增多。风环各区段的通风面积应根据情况进行调整，物料多的位置通风面积相对较小，需有较高的风速。因此调风板的作用可使从磨盘上被排出的物料量与上升风速相匹配，以便更有效地吹送物料。磨盘的盘体为一大型铸件。它承受着4个磨辊同时施加的压力，盘体也是经过有限元应力分析后，对其结构进行的优化没计，在满足强度的基础上，减轻了重量。这里要特别提醒的是在操作中，由于磨内的温度均在l00 以上，因此，停机之后排料重锤阀和磨门不要立即打开，以防止磨辊和磨盘因快速与大量的冷空气接触，造成巨大的温度应力导致磨辊或磨盘的开裂，同样禁用水冲冼。切记！挡料圈的高度控制着料床的厚度，而合适的料床厚度、稳定的料床是立磨正常运转的关键。过厚的料床会导致磨机能耗上升，不但不会相应提高生产能力反而降低粉磨效率和加剧磨损。料床过薄将会引起磨机剧烈振动，不利于设备的正常运转。立磨产品可提供几种不同高度的挡料圈，用户可视不同情况进行调整，但整圈高度应相等。总之，各个工广的物料情况不尽相同，例如：易磨性系数、喂料粒度、物料水分等，因此在许多情况下需要在调试时适当调整挡料圈的高度，使之与合理的操作参数相匹配。液压千斤顶则用于减速机的安装和维修，使用时将磨盘顶起，并用支柱撑好，使磨盘脱离减速机，液压千斤顶卸载，即可将减速机拖出磨外进行维修。4.摇臂装置摇臂装置的作用是将液压油缸提供的压力传递到磨辊上，使之转变成对料床的粉磨力。该装置主要是由上摇臂和下摇臂通过锥销连接形成一体。液压加压就是通过油缸和上、下摇臂将压力传递给磨辊的。上、下摇臂均为大型铸件，它们都是在经过有限元应力分析之后对其结构进行优化设计而成的。在上摇臂上设有球铰耳环，用于检修磨辊时连接翻辊油缸，这样便可以便利快捷地将磨辊翻出磨外进行维修。中心釉用涨套与摇臂连接，并共同坐落于两个轴承上，摇臂能围绕着轴心转动。摇臂的下部是利用一销轴将其与油缸相连。在摇臂的一侧设置了一套止推装置，磨辊对摇臂中心轴所产生的轴向力便由它承受，另外它还能起到限位作用，即限制磨辊与磨盘衬扳的接触。图2-8 TRM 立磨摇臂装置5.分离器（选粉机）分离器为高效笼形选粉机，安装在磨机的顶部与中壳体相连。当已被粉磨且烘干的物料与上升气流一起从壳体下部进入分离器，再经过导向叶片和转子叶片两次分选后，将不合格的颗粒剔除，并被收集后，使之返回磨盘进行再粉磨；合格颗粒与气体混合物则从分离器的出风口被排出磨外。分离器的传动装置由电动机、减速机、联轴器组成，减速机的出轴通过联轴器与转子主轴相连，从而带动笼形转子的旋转。电动机采用变频调速，通过调节转子的转速和结合调整导向叶片的角度来达到对产品细度的控制，转子转速越快产品的细度越细，导向叶片的角度越小，产品的细度也越细。上述参数必须在磨机调试中摸索，最终可找出最佳转速。图2-9 TRM 立磨分离器结构图分离器的主要部件有上盖、主轴、笼形转子、张紧装置、下料溜子、料斗、壳体等。分离器的上盖设有出风口，并支撑着传动装置。在主轴上套有分别承受径向力和轴向力的轴承，轴承采用集中润滑，并设有测温装置。笼形转子安装时可靠张紧装置调整主轴的垂直度，检修时可在磨内先将主轴与转子分开，再分别吊出磨外。分离器壳体上设置了几个空气通风管通向大气，目的是为了防止笼形转子与壳体密封处积灰。在下料溜子上设有热风通气管，如果来料水分较大，容易粘连在溜子上，通人热风后可使物料与溜子脱离，并及时进入磨内。料斗和壳体的作用都是将被分选出来的粗颗粒收集下来送到磨盘上进行再粉磨，同时壳体也支撑着分离器上的所有部件。6.中壳体中壳体为焊接结构件，如图210所示，它支撑着整个分离器的重量。在其上开有4个用于翻辊检修磨辊的大孔，在该孔的密封门上又设置了与磨辊紧密接触的密封护套，以防止向瞎内漏风。另外还设有一检修门，可方便人磨检查。中壳体内壁均铺设了防磨衬扳用以保护壳体。在壳体的底部设计可调装置，以便于安装找正。图2-10 TRM 立磨中壳体结构图7.机架机架是磨机的支撑部分，如图211所示，主要由底座、支架、底板、连接桥等部件焊接而组成，这些部件多为焊接结构件，在安装现场调整后组装焊接成一体。因此在放置和运输时上述部件务必十分注意，极力避免这些部件发生变形。底座是磨机的基础框架，它使4个支架与减速机底板均支撑在同一表面上，形成一个整体框架。出于运输考虑本件分为3个部分，现场安装时组焊。支架上焊有双道耳环，插入销轴便可与油缸相连。支架上设有检修门，随时可检查油缸是否漏油。连接桥的作用是将4个支架连接在一起，这样在机架的上部也形成了一个整体框架，使整个机架更加牢固。在机架上设有减速机移动轨道，便于将减速机拖至电动机底座上进行维修。图2-11 TRM 立磨机架结构图8.进风道进风道为焊接结构件，它与磨盘共同形成一个环形通道，连接来自窑尾的废气管道，可将热风送入磨内。进风道上设有密封装置，可使其与磨盘间的密封严密。进风道的排渣口与重锤阀连接，由于本系统是外循环系统故从磨盘上排出一定量的物料，以及少数难磨物质(如金属杂质等)将由此被排出磨外。在进风道的两边设置了清灰口，当风道中积灰过多时，可打开盖子将积灰清理干净。图2-12 TRM 立磨进风道结构图9.液压气动弹簧装置TRM型立磨采用液压气动弹簧装置，对磨辊进行加压，该系统由油缸、蓄能器及连接管道组成。液压缸的有杆腔通过调心轴承与连杆端部相连，同时通过胶管与蓄能器相连，当活塞的有杆腔进油，磨辊加压，所加压力根据物料的易磨性调节，蓄能器的充氮压力一般选为油缸设定压力的70。在磨机操作中，磨辊随着磨盘上料层厚度的增加而抬高，摇臂摆出，液压缸的活塞向上运动，迫使位于油缸腔中的活塞杆那端的油通过软管和管道，输入蓄能器，流人蓄油器油池中的油压缩充氮球仓，料层的高低不匀引起磨辊的上下运动，当磨辊滚到“碾扎层凹点”时，蓄油器的球泡膨胀而将相应量的油从蓄油池中推回到油缸中，这就意味着，油缸和蓄油器之间油连续变化，而且变化速度极快，这样使得磨辊的压力可以自由控制并保持恒力，该系统的弹簧刚度可根据蓄能器的充氮压力进行调整。图2-13 为蓄能器的充氮压力与弹簧刚度之间的关系。图2-13 蓄能器的充氮压力与弹簧刚度之间的关系图10.干油润滑装置干油润滑装置采用的是智能集中润滑系统。它能及时向磨机的不同部位提供润滑脂。例如设备采用SIEMENS S7200系列可编程控制器作为主要控制系统，可网络挂接，并与计算机系统进行连接以实时监控，使得润滑状态一目了然；现场供油分配直接受可编程控制器的控制，供油量大小、供油循环时间的长短都由主控系统来完成；流量传感器实时检测每个润滑点的运行状态，如有故障及时报警，且能准确判断出故障点所在，便于操作工的维护与维修。11.喷水装置为降低磨机出口温度，可设置喷水装置。为不使喷嘴堵塞，令其顺着气流的旋转方向放置。12.限位装置限位装置的作用是限制磨辊在磨机启动时的抬起高度，以及最薄料床厚度，即使在无料的情况下也可以避免磨盘与磨辊之间发生金属磨损。13.气封装置将来自风机的高速风送人磨辊轴承密封处。目的是防止因粉尘的进入而损坏轴承。2.1.3 TRM立磨工作原理1.立磨粉磨原理旋转着的磨盘（Table）借助于离心力的作用将原料向外均匀分散、铺平，使其形成一定厚度的料床。粉磨过程中物料形成的料床受到磨盘上多个磨辊(Roller)的碾压，如图2-14所示，物料受到来自磨辊垂直方向的挤压力（Compression）和水平方向的剪切力（Shear）,物料在这两种力的多次重复作用下被粉碎。图2-14 立磨粉磨受力图2.TRM立磨工作原理本人现以TRM立磨矿渣粉磨（Slag Grinding）为例介绍TRM立磨的工作原理。如图2-15所示，电动机(Motor)9通过减速机带动磨盘（Table）5转动,原料矿渣（Slag）通过三道锁风阀、下料管落到磨盘5中央，恒速旋转着的磨盘5借助于离心力的作用将原料向外均匀分散、铺平，使其形成一定厚度的料床。在此过程中物料同时又受到磨盘上多个磨辊（Roller）4的碾压，并在压力辊子的作用下被粉碎。在离心力的连续驱使下物料不断向磨盘外缘运动。离开磨盘的物料分成两种：一种遇到通过风环(Blade Ring)6进入磨内的热气体并随之上升经磨机中部壳体(Upper Casing)10进入到分离器(Separator)11中，在此过程中物料与热气体进行了充分的热交换，水分迅速被蒸发。分离器11控制着辊磨出口的成品粒度，大于规定尺寸的颗粒被分离，并送回至磨盘5，只允许满足要求的颗粒通过。粗粉返回到磨盘上，重新粉磨，物料颗粒作这样的上下运动每分钟达2030次之多；细粉则随气流出磨，在系统的收尘装置中收集下来，即为产品（Products）。另一种没有被热气流带起的粗颗粒物料和意外进入的金属件从风环6处沉落，又刮料板刮出后，经外循环的斗提机可喂入磨内再次粉磨。图2-15 TRM立磨矿渣粉磨工作原理简图2.2 TRM立磨粉磨工艺过程TRM立磨粉磨工艺流程如图2-16所示，经各原料库库底电子皮带秤配料后的物料落到皮带机1上,经除铁器2除铁后，再经金属探测器3检测;若检测到有较大的金属，三通阀4将该部分物料剔除，无大块金属的物料由皮带机5送入锁风喂料机6再入立磨7进行烘干粉磨。由窑尾高温风机8排出的废气中的一部分，与循环风混合进入立磨与磨内物料进行热交换后，带起物料经立式磨分离器进行分选。细度不合格的物料重新落到磨盘上进行粉磨，合格的物料随气流进人旋风收尘器9,90%以上的粉尘被收集下来，经过分格轮10卸入空气输送斜槽11再由提升机12送入生料均化库。出旋风收尘器9的气体一部分循环入磨，另一部分与窑尾高温风机18出口旁路的一部分废气混合进人电收除器9进一步除尘，由尾排风机20排入大气。从立式磨风环处落下的物料通过外循环提升机8提升到皮带机5上，重新喂入磨内进行粉磨。出磨风温及循环风量通过冷风阀16、热风阀15、循环风阀14、旁路风阀17进行调节。1.配料库底皮带机2.除铁器3.金属探测器4.三通阀5.皮带机6.锁风喂料机7.立式磨8.外循环提升机9.旋风收尘器10.分格轮11空气输送料槽12生料入库提升机13.立磨系统风机14.循环风阀15热风阀16.冷风阀17.旁路风阀18.窑尾高温风机19.电收尘器20.尾排风机图2-16 TRM立磨辊磨工艺流程图3 TRM3.6立式辊磨机总体设计3.1 原始设计数据本文设计的TRM3.6立磨主要参数如下：产 量：实验磨磨盘直径：360mm磨辊直径：280mm磨辊宽度：75mm磨辊个数：2磨盘转速：98r/min电动机功率：11kw3.2 主要部件设计3.2.1 磨辊设计TRM型立磨的磨辊为锥辊，故本人设计