立式辊磨机的设计与强度分析设计说明书

立 式 辊 磨 机 的 设 计 与 强 度 分 析作 者 姓 名 ：指 导 教 师 ：单 位 名 称 ：专 业 名 称 ：东 北 大 学2013年 6月Designation and strength analysis ofvertical roller millBySupervisor：NortheasternUniversityJune2013毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书毕 业 设 计 （ 论 文 ） 题 目 ： 立 式 辊 磨 机 的 设 计 与 强 度 分 析设 计 (论 文 )的 基 本 内 容 ：1. 立 式 辊 磨 机 三 维 模 型 建 立2. 立 式 辊 磨 机 的 装 配 图 与 零 件 图 的 绘 制 ， 总 计 5.0张 A0图 纸 。3. 立 式 辊 磨 机 设 计 计 算 及 说 明 论 文 一 篇 ， 总 计 21000字 。4. 英 文 翻 译 一 篇 。毕 业 设 计 （ 论 文 ） 专 题 部 分 ：题 目 ：设 计 或 论 文 专 题 的 基 本 内 容 ：学 生 接 受 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 题 目 日 期第 1 周指 导 教 师 签 字 ：年 月 日东北大学毕业设计（论文）摘要立 式 辊 磨 机 的 设 计 与 强 度 分 析摘 要立 式 辊 磨 机 是 沈 阳 重 型 机 器 有 限 责 任 公 司 引 进 德 国 非 凡 公 司 立 式 辊 磨 机 技术 ， 引 进 了 生 料 、 熟 料 立 式 水 泥 磨 机 的 全 部 设 计 、 制 造 和 检 验 技 术 以 及 试 验 选 型用 磨 机 全 套 试 验 室 设 备 ， 以 满 足 水 泥 生 产 线 的 需 要 。 随 着 国 家 大 力 推 进 新 型 干 法水 泥 技 术 创 新 和 设 计 优 化 ， 为 满 足 水 泥 市 场 需 求 ， 沈 重 在 消 化 吸 收 引 进 技 术 的 基础 上 ， 成 功 地 开 发 出 了 立 式 辊 磨 机 ， 是 水 泥 生 产 线 技 术 装 备 国 产 化 的 一 次 重 大 突破 ， 对 完 成 替 代 国 外 同 类 进 口 产 品 和 调 整 国 家 水 泥 结 构 具 有 十 分 重 要 的 意 义 。本 项 目 研 究 了 粉 磨 压 力 、 磨 辊 直 径 、 磨 辊 内 部 结 构 ， 磨 盘 部 分 、 分 离 器 、 磨辊 宽 度 、 磨 盘 转 速 、 盘 面 风 速 等 设 计 ， 采 用 solidworks开 发 的 有 限 元 分 析 法 对 关键 零 件 进 行 分 析 ， 为 合 理 设 计 立 式 辊 磨 机 提 供 理 论 依 据 。 保 证 运 行 情 况 良 好 ， 满足 水 泥 工 业 大 型 化 的 需 要 。关 键 词 ： 立 式 辊 磨 机 ， 水 泥 ， 有 限 元东北大学毕业设计（论文）摘要Designation and strength analysis ofvertical roller millAbstractVertical roller mill is introduced from Germany companys vertical roller milltechnology by the Shenyang Heavy Machinery Co, Ltd. Besides, Shenyang HeavyMachineryCo.Ltd. alsointroducedtherawmaterial, theall designationoftheclinkervertical cement mill, the manufacturing , the test technology and the test selection formill a full set of testing equipment, to meet the needs of the cement production line.As the country vigorously promotes the new dry process cement technologyinnovation and the designation optimization, in order to meet the market demand forcement, Shenyang Heavy Machinery Co, Ltd. successfully developed a vertical rollermill based on the digestion and absorption of imported technology , which is asignificant breakthrough of domestic production line technology and equipment ofcement.Besides,ithastheextremelyvitalsignificancetocompletethereplacesimilarforeignimportsproductsandadjuststhenationalcementstructure.This project studies the grinding pressure, diameter of roller, roller structure,grinding part, separator, roller width disk, disk speed, wind speed design, using thefinite element analysis method of SolidWorks analyze the key parts, and provides abasis for reasonable design of vertical roller mill, which ensures the operation in wellconditionandmeetstheneedsoflarge-scalecementindustry.Key words:verticalrollermill， cementindustry， finiteelement东北大学毕业设计（论文）目录i目 录第 一 章 绪 论 11.1 本 课 题 研 究 的 目 的 和 意 义 11.2 本 课 题 国 内 外 研 究 概 况 21.3 本 课 题 研 究 的 内 容 6第 二 章 立 式 辊 磨 机 的 工 作 原 理 82.1立 式 辊 磨 机 的 设 备 组 成 82.2立 式 辊 磨 机 的 工 作 原 理 82.3立 式 辊 磨 机 的 主 要 技 术 特 点 10第 三 章 立 式 辊 磨 机 方 案 设 计 及 确 定 113.1 立 磨 加 载 方 式 的 方 案 比 较 及 确 定 113.2 立 磨 磨 辊 及 磨 盘 形 状 的 方 案 比 较 及 确 定 12第 四 章 立 式 辊 磨 机 设 计 计 算 134.1 一 般 计 算 134.2 工 艺 参 数 的 确 定 154.3 寿 命 、 强 度 计 算 16第 五 章 立 式 辊 磨 机 关 键 部 件 的 结 构 设 计 265.1 磨 辊 部 分 的 结 构 设 计 265.2 磨 盘 的 设 计 285.3 立 式 辊 磨 机 其 他 结 构 设 计 29第 六 章 立 式 辊 磨 机 关 键 零 件 有 限 元 分 析 316.1 结 构 功 能 原 理 介 绍 31东北大学毕业设计（论文）目录ii6.2 磨 盘 有 限 元 分 析 316.3 上 摇 臂 有 限 元 分 析 346.4下 摇 臂 有 限 元 分 析 376.5 本 章 小 结 40第 七 章 立 式 辊 磨 机 关 键 部 件 的 装 配 工 艺 417.1 磨 辊 的 装 配 工 艺 417.2 磨 盘 的 装 配 工 艺 447.3 整 体 装 配 工 艺 447.4 本 章 小 结 46第 八 章 立 磨 机 相 关 环 境 概 论47第 九 章 结 论 489.1结 论 489.2展 望 48参 考 文 献 49致 谢 50附 录 51东北大学毕业设计（论文）第一章绪论-1-第 一 章 绪 论1.1 本 课 题 研 究 的 目 的 和 意 义随 着 化 工 、 冶 金 、 矿 山 等 重 型 工 业 和 建 筑 业 的 发 展 ， 水 泥 、 矿 石 等 的 生 产 量要 求 不 断 增 加 ， 2012年 中 国 水 泥 的 年 产 量 达 到 21.64亿 吨 ， 比 去 年 同 期 增 长 7.4%，磷 矿 石 的 产 量 达 到 873.53 万 吨 。 在 现 代 化 水 泥 和 矿 石 磨 碎 生 产 过 程 中 ， 辊 磨 机成 为 重 要 的 生 产 工 艺 过 程 设 备 ， 为 了 提 高 生 产 质 量 和 提 高 产 量 ， 目 前 ， 国 内 许 多厂 家 不 断 更 新 辊 磨 机 的 性 能 ， 其 中 立 式 辊 磨 机 的 独 特 的 优 点 决 定 了 广 泛 的 应 用性 。 本 项 目 是 进 行 立 式 辊 磨 机 的 设 计 和 强 度 分 析 ， 它 综 合 了 机 械 设 计 ， 机 械 原 理 ，液 压 控 制 ， 液 压 系 统 ， 工 程 力 学 ， 有 限 元 等 技 术 ， 主 要 针 对 水 泥 生 产 线 的 立 式 辊磨 机 进 行 机 械 部 分 的 设 计 和 强 度 分 析 ， 可 以 对 辊 磨 机 进 行 优 化 ， 使 立 式 辊 磨 机 的更 佳 性 能 ， 寿 命 更 加 长 久 ， 解 决 水 泥 生 产 业 中 的 设 备 优 化 问 题 ， 以 减 少 设 备 故 障的 机 率 。 对 于 生 产 水 泥 企 业 以 及 生 产 辊 磨 机 等 机 械 企 业 有 重 要 的 作 用 。立 式 辊 磨 机 动 力 装 置 ， 传 动 装 置 ， 执 行 装 置 ， 防 护 装 置 ， 收 尘 装 置 ， 进 料 装置 ， 分 离 器 ， 风 环 等 组 成 。 其 中 动 力 装 置 由 电 动 机 提 供 输 出 ， 传 动 装 置 是 行 星 齿轮 减 速 机 ， 进 料 装 置 是 物 料 经 锁 风 喂 料 器 从 进 料 口 落 在 磨 盘 中 央 ； 执 行 装 置 由 减速 机 输 出 带 动 磨 盘 旋 转 ； 磨 辊 和 磨 盘 研 磨 作 用 下 磨 碎 物 料 。 在 物 料 经 锁 风 喂 料 器进 入 辊 磨 机 时 ， 热 风 从 进 风 口 进 入 磨 内 。 随 着 磨 盘 转 动 ， 物 料 在 离 心 力 作 用 下 ，向 磨 盘 边 缘 移 动 ， 经 过 磨 盘 上 环 形 槽 时 受 到 磨 辊 碾 压 而 粉 碎 ， 粉 碎 后 物 料 在 磨 盘边 缘 被 风 环 高 速 气 流 带 起 ， 大 颗 粒 直 接 落 到 磨 盘 上 重 新 粉 磨 ， 气 流 中 物 料 经 过 上部 分 离 器 时 ， 在 旋 转 转 子 作 用 下 ， 粗 粉 从 锥 斗 落 到 磨 盘 重 新 粉 磨 ， 合 格 细 粉 随 气流 一 起 出 磨 ， 通 过 收 尘 装 置 收 集 ， 即 为 产 品 ， 含 有 水 分 物 料 在 与 热 气 流 接 触 过 程中 被 烘 干 ， 通 过 调 节 热 风 温 度 ， 能 满 足 不 同 湿 度 物 料 要 求 ， 达 到 所 要 求 产 品 水 分 。通 过 调 整 分 离 器 ， 可 达 到 不 同 产 品 所 需 粗 细 度 。本 项 目 主 要 是 以 设 计 动 力 装 置 即 电 动 机 的 选 型 ， 执 行 装 置 即 减 速 机 的 选 型 ，执 行 装 置 即 磨 盘 和 磨 辊 的 设 计 ， 对 磨 辊 以 及 磨 盘 做 有 限 元 强 度 分 析 。 通 过 本 次 课题 的 设 计 ， 可 以 使 我 对 辊 磨 机 有 深 层 次 的 了 解 ， 同 时 对 机 械 零 部 件 设 计 ， 机 械 原理 ， 有 限 元 设 计 方 法 有 比 较 深 入 的 学 习 ， 可 以 说 是 它 是 一 个 综 合 性 很 强 的 课 题 ，东北大学毕业设计（论文）第一章绪论-2-对 于 大 学 四 年 知 识 的 学 习 是 一 个 巩 固 和 总 结 ,同 时 也 可 以 学 到 许 多 实 用 性 很 强 的新 知 识 。 这 将 是 我 人 生 当 中 的 又 一 笔 宝 贵 的 财 富 。1.2 本 课 题 国 内 外 研 究 概 况近 年 来 ， 国 外 对 超 细 粉 碎 及 分 级 设 备 、 工 艺 、 微 细 颗 粒 粒 度 测 定 等 方 面 的 研究 十 分 活 跃 ， 这 是 由 于 国 外 在 复 合 材 料 、 新 型 陶 瓷 、 电 子 材 料 等 许 多 尖 技 术 方 面迅 速 发 展 而 决 定 的 。 在 先 进 的 工 业 化 国 家 ， 微 米 级 超 细 粉 碎 设 备 已 渡 过 了 其 发 明时 期 ， 而 进 入 成 熟 、 配 套 、 完 善 的 阶 段 ， 设 备 研 究 朝 着 亚 微 ， 米 级 超 细 粉 碎 和 微米 级 精 密 分 级 的 方 向 发 展 。 粉 碎 技 术 的 发 展 主 要 表 现 在 产 品 微 细 化 、 微 粉 功 能 化 、设 备 自 动 化 、 节 能 新 工 艺 和 新 设 备 及 低 污 染 高 强 度 材 料 的 应 用 等 方 面 。 我 国 自20世 纪 80年 代 以 来 ， 粉 碎 工 程 学 术 界 较 为 活 跃 ， 其 主 要 目 标 在 于 提 高 粉 碎 过 程的 效 率 和 满 足 工 业 上 某 些 物 料 产 品 的 粒 度 要 求 。 对 粉 碎 机 研 究 的 大 规 模 兴 起 ， 始于 80年 代 中 期 ， 当 时 主 要 注 意 力 在 两 方 面 :其 一 是 湿 式 超 细 粉 碎 机 、 搅 拌 球 磨机 和 塔 式 磨 机 的 研 究 ； 其 二 是 干 式 气 流 粉 碎 机 的 研 究 。 当 时 ， 我 国 主 要 以 引 进 国外 先 进 的 设 备 和 技 术 为 主 ， 同 时 ， 国 内 技 术 人 员 进 行 了 大 量 研 究 开 发 工 作 ， 经 过十 几 年 的 努 力 ， 国 内 已 能 生 产 各 种 气 流 磨 、 高 速 冲 击 磨 、 搅 拌 磨 、 振 动 磨 ， 有 的设 备 在 性 能 上 已 接 近 国 外 同 类 设 备 的 水 平 。 但 总 的 说 来 ， 与 国 外 的 先 进 技 术 设 备相 比 ， 我 国 的 超 细 粉 碎 技 术 仍 存 在 一 些 问 题 ： 已 研 制 出 的 各 种 型 号 规 格 的 超 细 粉 碎 设 备 中 ， 有 些 在 结 构 设 计 、 材 质及 加 工 精 度 等 方 面 ， 与 国 外 先 进 设 备 相 比 还 有 一 定 差 距 。 产 品 的 深 加 工 档 次 低 、 系 列 少 ， 对 用 户 的 需 求 针 对 性 差 。 缺 少 高 效 的 超 细 分 级 设 备 与 粉 碎 设 备 配 套 。磨 碎 机 械 磨 碎 机 主 要 依 靠 两 个 工 作 表 面 或 介 质 之 间 的 挤 压 和 摩 擦 力 将 物料 研 磨 成 极 细 的 产 品 。 主 要 产 品 有 ：(1)片 磨 ： 适 用 于 物 料 磨 碎 ， 也 适 用 于 研 磨 含 水 分 高 的 物 料 以 及 韧 性 大 的 物料 。 按 照 磨 盘 安 装 位 置 可 以 分 为 立 磨 和 卧 磨 两 种 ； 按 照 磨 片 的 材 质 不 同 可 分 为 刚磨 、 金 刚 砂 磨 、 石 墨 、 陶 瓷 磨 等 ， 用 途 十 分 广 泛 。(2)锥 形 磨 粉 机 ： 适 用 于 小 麦 、 杂 粮 和 豆 类 的 干 磨 和 湿 磨 。 工 作 时 ， 依 靠 两磨 头 磨 齿 对 物 料 的 挤 压 和 剪 切 作 用 磨 碎 物 料 。 锥 形 磨 的 特 点 是 适 应 性 广 、 经 久 耐用 、 加 工 低 廉 ， 但 是 干 磨 时 成 品 的 温 升 较 高 、 成 品 质 量 较 差 、 耗 能 大 、 生 产 效 率东北大学毕业设计（论文）第一章绪论-3-低 、 噪 声 较 大 、 轧 距 调 整 比 较 复 杂 。(3)对 辊 式 粉 磨 机 ： 根 据 使 用 对 象 不 同 ， 又 可 分 为 农 用 小 型 磨 粉 机 和 大 、 中型 磨 粉 机 。 前 者 装 备 有 一 对 磨 辊 ， 其 结 构 简 单 、 操 作 方 便 、 生 产 率 低 ； 后 者 配 制有 两 对 磨 辊 ， 其 结 构 复 杂 、 机 械 化 自 动 化 程 度 高 、 生 产 率 高 ， 如 国 产 MY型 磨 粉机 。 (4)立 式 辊 磨 机 ： 亦 称 立 式 磨 ,其 结 构 型 式 有 十 余 种 之 多 ， 如 莱 歇 磨(LOESHEMILL)等 。 辊 磨 机 是 利 用 快 速 转 动 的 若 干 个 辊 子 对 固 定 磨 盘 中 的 物 料 进行 辊 压 产 生 的 研 磨 作 用 而 粉 碎 ， 有 效 粉 碎 功 较 高 ； 由 于 它 是 风 扫 式 磨 ， 兼 具 粉 磨与 烘 干 的 功 能 。 其 缺 点 是 磨 辊 与 磨 盘 的 磨 损 大 、 寿 命 短 ， 需 采 用 高 耐 磨 材 料 制 作 ，且 检 修 、 更 换 较 复 杂 。 德 国 的 洪 堡 公 司 、 美 国 的 富 勒 公 司 和 丹 麦 的 史 密 斯 公 司 等都 相 继 开 发 出 各 自 的 辊 磨 机 系 列 产 品 。(5)球 磨 机 ： 球 磨 机 的 类 型 很 多 ， 应 用 广 泛 。 按 研 磨 介 质 分 有 球 磨 机 、 棒 磨机 、 砾 磨 机 、 自 磨 机 (无 介 质 )、 半 自 磨 机 (少 量 介 质 )。 球 磨 机 的 优 点 是 结 构 简 单 、适 应 性 强 ， 可 连 续 操 作 适 于 大 型 化 ； 缺 点 是 效 率 低 、 耗 电 高 、 介 质 材 料 消 耗 大 。为 适 应 工 业 化 大 规 模 生 产 的 要 求 ， 采 用 分 级 机 与 球 磨 机 闭 路 作 业 生 产 粉 体 物 料 。(6)振 动 磨 ： 通 过 磨 机 筒 体 作 高 频 强 烈 振 动 使 研 磨 介 质 对 物 料 产 生 冲 击 、 摩擦 、 剪 切 作 用 而 使 物 料 粉 碎 。 振 动 磨 的 缺 点 是 噪 音 大 ， 对 轴 承 弹 簧 等 部 件 材 质 质量 要 求 高 ， 处 置 某 些 含 结 晶 水 物 料 时 有 粒 度 粘 结 、 增 大 现 象 。 振 动 磨 主 要 应 用 在耐 火 材 料 、 磁 性 材 料 、 化 工 等 领 域 。 国 外 机 型 主 要 有 德 国 洪 堡 公 司 的 Palla 型 振动 磨 ， 美 国 SWECO公 司 的 立 式 旋 振 动 磨 。 国 内 振 动 磨 生 产 厂 家 主 要 有 温 州 矿山 机 械 厂 、 江 阴 机 械 厂 及 青 岛 矿 山 机 械 厂 。(7)介 质 搅 拌 磨 ： 介 质 搅 拌 磨 有 立 式 和 卧 式 两 大 类 ， 主 要 由 一 个 静 止 的 筒 体和 一 个 旋 转 的 搅 拌 器 组 成 ， 筒 体 内 充 满 小 直 径 研 磨 介 质 ， 主 要 通 过 搅 拌 器 搅 动 介质 产 生 摩 擦 、 剪 切 和 少 量 冲 击 粉 碎 物 料 ， 产 品 细 度 可 小 于 m1 。 介 质 搅 拌 磨 被 认为 是 最 有 发 展 前 途 的 粉 碎 设 备 。 产 品 有 美 国 UP公 司 生 产 的 Szegvari 搅 拌 磨 、 瑞典 SALA 公 司 生 产 的 SAM 搅 拌 磨 ， 国 内 有 长 沙 矿 冶 研 究 院 研 制 的 立 式 螺 旋 搅拌 磨 等 。物 料 的 破 碎 是 许 多 行 业 (如 冶 金 、 矿 山 、 建 材 、 化 工 、 陶 瓷 筑 路 等 )产 品 生 产中 不 可 缺 少 的 工 艺 过 程 。 由 于 物 料 的 物 理 性 质 和 结 构 差 异 很 大 ， 为 适 应 各 种 物 料东北大学毕业设计（论文）第一章绪论-4-的 要 求 ， 破 碎 机 的 品 种 也 是 五 花 八 门 的 。 就 金 属 矿 选 矿 而 言 ， 破 碎 是 选 矿 厂 的 首道 工 序 ， 为 了 分 离 有 用 矿 物 ， 不 但 分 为 粗 碎 、 中 碎 、 细 碎 ,而 且 还 要 磨 矿 。 因 为磨 矿 是 选 矿 厂 的 耗 能 大 户 (约 占 全 厂 耗 电 的 50%)， 为 了 节 能 和 提 高 生 产 效 率 ， 所以 提 出 了 “ 多 碎 少 磨 ” 的 技 术 原 则 。 这 使 破 碎 机 向 细 碎 、 粉 碎 和 高 效 节 能 方 向 发展 。 另 外 随 着 工 业 自 动 化 的 发 展 ， 破 碎 机 也 向 自 动 化 方 向 迈 进 (如 国 外 产 品 已 实现 机 电 液 一 体 化 、 连 续 检 测 ， 并 自 动 调 节 给 料 速 度 、 排 矿 口 尺 寸 及 破 碎 力 等 )。随 着 开 采 规 模 的 扩 大 ， 破 碎 机 也 在 向 大 型 化 发 展 ， 如 粗 碎 旋 回 破 碎 机 的 处 理 能 力已 达 6000t/h。 至 于 新 原 理 和 新 方 式 的 破 碎 (如 电 、 热 破 碎 )尚 在 研 究 试 验 中 ， 暂时 还 不 能 用 于 生 产 。 对 粗 碎 而 言 ， 目 前 还 没 有 研 制 出 更 新 的 设 备 以 取 代 传 统 的 颚式 破 碎 机 和 旋 回 式 破 碎 机 ， 主 要 是 利 用 现 代 技 术 ， 予 以 改 进 、 完 善 和 提 高 耐 磨 性 ，达 到 节 能 、 高 效 、 长 寿 的 目 的 。 细 碎 方 面 新 机 型 更 多 些 。 总 的 来 看 ， 值 得 提 出 的有 ： 颚 式 破 碎 机 、 圆 锥 破 碎 机 、 冲 击 式 破 碎 机 和 辊 压 机 。辊 压 机 是 20世 纪 80年 代 中 期 发 展 起 来 的 高 效 节 能 设 备 。 形 式 上 很 像 传 统 的对 辊 破 碎 机 ， 但 实 质 上 有 两 点 不 同 ： 一 是 辊 压 机 实 施 的 是 准 静 压 破 碎 ， 它 与 冲 击粉 碎 方 式 相 比 ， 节 省 能 量 约 30%； 二 是 它 对 物 料 实 施 的 是 料 层 粉 碎 ， 是 物 料 与 物料 之 间 的 相 互 粉 碎 ， 粉 碎 效 率 高 ， 物 料 间 的 挤 压 应 力 可 通 过 辊 子 压 力 来 调 节 。 辊间 压 力 一 般 可 达 150 300MPa， 破 碎 产 品 可 达 2mm， 实 现 了 “ 多 碎 少 磨 ” 。 该 机型 开 始 用 于 水 泥 工 业 ， 其 增 产 节 能 带 来 的 经 济 效 益 引 起 了 国 际 水 泥 界 的 极 大 兴 趣与 关 注 。 随 着 技 术 的 不 断 进 步 ， 国 外 为 了 扩 大 辊 压 机 的 应 用 范 围 (用 于 坚 硬 物 料 )和 提 高 其 可 靠 性 ， 都 在 不 断 地 改 进 自 己 的 产 品 ， 主 要 表 现 在 以 下 三 个 方 面 ： 一 是提 高 辊 面 的 耐 磨 性 ， 如 德 国 洪 堡 公 司 将 压 辊 表 面 堆 焊 耐 磨 层 改 为 柱 钉 式 辊 面 ， 柱钉 的 硬 度 达 到 刀 具 的 硬 度 ， 使 其 具 有 更 高 的 抗 耐 磨 能 力 (这 是 该 公 司 的 专 利 )， 克鲁 普 公 司 则 采 取 金 属 耐 磨 块 组 合 镶 嵌 式 压 辊 ， 来 提 高 其 耐 磨 性 ； 二 是 压 辊 轴 承 的改 进 ， 由 于 该 机 轴 承 要 承 受 巨 大 的 静 载 荷 和 冲 击 载 荷 ， 原 来 用 的 双 列 向 心 球 面 滚子 轴 承 寿 命 很 短 ， 改 为 多 排 滚 柱 轴 承 (洪 堡 公 司 是 四 排 )后 ， 可 承 受 巨 大 的 径 向 力 ，轴 向 力 则 由 双 作 用 止 推 轴 承 承 受 ， 轴 承 座 本 身 具 有 调 心 功 能 ； 三 是 控 制 系 统 的 改进 ， 使 其 达 到 自 动 化 (包 括 控 制 与 监 测 )， 德 国 洪 堡 公 司 开 发 的 ROLVIS 控 制 系 统 ，可 实 现 该 机 的 自 动 化 ， 并 可 调 节 生 产 过 程 。 改 进 后 的 辊 压 机 已 开 始 用 于 金 属 矿 山 ，如 智 利 LosColorados 铁 矿 选 厂 使 用 德 国 KHD 洪 堡 威 达 克 公 司 的东北大学毕业设计（论文）第一章绪论-5-RPBR16-170/180 型 辊 压 机 作 细 碎 用 ， 给 料 量 为 1680t/h， 给 料 最 大 粒 度 为65mm65mm65mm， 其 生 产 技 术 经 济 数 据 表 明 ， 辊 压 机 技 术 比 常 规 的 细 碎 技 术具 有 很 大 的 优 越 性 ： 与 圆 锥 破 碎 机 相 比 ， 处 理 量 提 高 27.2%， 单 位 能 耗 降 低 21%，生 产 费 用 降 低 8%， 产 品 粒 度 大 约 在 3mm 至 325 目 之 间 。 其 网 格 柱 钉 式 板 衬使 用 寿 命 约 12000h(每 1000h 磨 损 0.6mm)。 这 证 明 了 该 机 型 用 于 铁 矿 选 厂 也 是成 功 的 。 我 国 东 北 大 学 与 沈 阳 矿 山 机 械 厂 协 作 开 发 的 辊 压 机 的 样 机 (生 产 能 力 为100t/h)在 唐 山 棒 磨 山 铁 矿 试 验 ， 也 取 得 了 较 好 的 效 果 。 唐 钢 棒 磨 山 应 用 高 压 辊 磨机 后 。 磨 机 产 量 提 高 近 50%， 能 耗 降 低 15% 20%,钢 球 耗 降 低 30%左 右 ， 一个 月 一 个 系 列 节 约 10 万 元 左 右 。 一 年 全 厂 增 加 产 值 200 万 元 以 上 ， 而 不 增 加其 它 消 耗 。 实 际 应 用 方 面 ， 1993 年 吴 建 明 在 介 绍 粉 碎 节 能 理 论 的 基 础 上 ， 较 详细 的 讨 论 了 德 国 KruppPolgsius 公 司 的 辊 压 机 ， 德 国 KHDHumboldtwedag 公 司的 辊 压 机 ， 美 国 Fuller 公 司 的 辊 压 机 和 国 内 有 代 表 性 的 合 肥 水 泥 研 究 设 计 院 的辊 压 机 。 1995 年 徐 秉 权 等 人 研 究 了 GGT-2 型 500120 高 压 辊 磨 机 的 结 构 及工 作 原 理 ， 该 设 备 用 于 处 理 石 灰 石 时 ， 排 矿 粒 度 达 到 了 4mm80%以 上 通 过 的 技术 指 标 ， 节 能 效 果 显 著 。 1995 年 俞 美 、 宋 宏 斌 研 究 了 辊 压 机 的 粉 碎 流 程 及 影 响辊 压 机 工 作 可 靠 性 的 因 素 。 1997 年 段 玉 霞 、 王 素 玲 等 人 也 研 究 了 辊 压 机 粉 碎 流程 ， 同 时 提 出 了 辊 压 机 系 统 中 存 在 的 问 题 并 提 出 了 改 造 办 法 。 1998 年 冯 国 俊 等研 究 了 辊 压 机 在 氧 化 铝 生 产 中 的 应 用 ， 矿 石 的 预 粉 磨 ， 使 原 料 料 浆 产 量 有 较 大 提高 ， 解 决 了 因 料 浆 不 足 影 响 氧 化 铝 产 量 的 问 题 ， 同 时 对 节 能 、 降 耗 起 到 了 很 好 的作 用 。 将 辊 压 机 用 于 粉 碎 坚 硬 物 料 (金 属 矿 石 等 )的 粉 碎 ， 也 进 行 了 有 价 值 的 尝 试 。1997 年 的 第 20 届 国 际 选 矿 会 议 上 ， 德 国 的 N帕 德 泽 尔 特 等 介 绍 了 高 压 辊 磨 机在 铜 金 矿 山 的 第 一 次 应 用 ， 结 果 表 明 辊 压 机 作 为 矿 石 粉 碎 的 一 种 新 型 设 备 ， 可 以取 代 第 三 段 和 部 分 取 代 第 二 段 破 碎 ， 降 低 动 力 消 耗 ， 明 显 减 少 磨 矿 成 本 ， 提 高 金属 收 率 。 降 低 入 磨 粒 度 ， 多 碎 少 磨 ， 甚 至 以 碎 代 磨 是 矿 石 破 碎 的 发 展 方 向 ， 辊 压机 无 疑 是 一 种 非 常 有 前 途 的 设 备 ， 其 显 著 的 节 能 效 果 和 大 幅 度 的 增 产 将 对 金 属 矿山 的 矿 石 破 碎 带 来 革 命 的 进 展 。 但 是 这 种 设 备 压 力 极 高 导 致 的 一 系 列 问 题 ， 还 需要 开 展 深 入 而 广 泛 的 研 究 ， 才 有 可 能 实 现 在 金 属 矿 山 的 广 泛 应 用 。1996年 张 铁 华 等 介 绍 了 1993 年 由 法 国 FCB 公 司 和 意 大 利 布 兹 (Buzzi)水 泥公 司 联 合 研 制 的 筒 辊 磨 。 该 设 备 的 工 作 部 件 主 要 是 大 筒 体 和 小 辊 筒 ， 两 辊 筒 相 同东北大学毕业设计（论文）第一章绪论-6-方 向 转 动 ， 物 料 从 卧 式 安 装 的 大 筒 体 给 矿 端 给 入 ， 在 大 筒 体 内 表 面 和 小 辊 筒 外 表面 间 被 压 碎 ， 压 碎 后 的 物 料 靠 离 心 力 的 作 用 随 大 筒 体 内 壁 旋 转 ， 受 物 料 导 向 板 的作 用 向 排 矿 端 移 动 一 段 距 离 后 进 入 破 碎 区 受 第 二 次 破 碎 ， 如 此 循 环 下 去 ， 矿 石 受多 次 破 碎 后 从 排 矿 端 排 出 成 为 产 品 。 1994年 和 1996年 文 书 明 等 研 制 的 自 循 环 超细 粉 碎 机 原 理 上 与 法 国 FCB公 司 的 筒 辊 磨 相 似 ， 但 在 筒 体 的 支 承 方 式 上 作 了 大的 改 进 ， 加 大 了 筒 体 的 长 度 ， 矿 石 循 环 破 碎 的 次 数 增 加 ， 压 力 进 一 步 下 降 ， 从 而使 得 自 循 环 超 细 粉 碎 机 适 合 于 国 内 的 加 工 制 造 水 平 ， 设 备 成 本 大 幅 度 下 降 。 该 设备 排 矿 粒 度 可 达 4mm通 过 80%以 上 ,当 与 筛 分 分 级 设 备 闭 路 碎 矿 时 ， 最 终 排 矿可 达 1mm通 过 90%以 上 ， 具 有 取 代 一 段 棒 磨 机 的 潜 力 。1.3 本 课 题 研 究 的 内 容立 磨 (又 称 辊 磨 机 )是 一 种 用 途 很 广 的 粉 磨 兼 烘 干 设 备 ， 可 广 泛 地 用 于 粉 磨 水泥 或 水 泥 熟 料 及 其 他 建 筑 化 工 陶 瓷 等 工 业 原 料 。 立 磨 在 工 作 原 理 、 研 磨 机 理 、 机械 结 构 系 统 、 工 艺 性 能 等 方 面 以 其 独 特 的 优 点 越 来 越 得 到 国 内 外 水 泥 行 业 的 重图 1.1 立 式 辊 磨 机 实 物 图视 ， 随 着 窑 外 分 解 技 术 的 诞 生 ， 各 国 水 泥 行 业 越 来 越 多 地 采 用 立 磨 粉 磨 水 泥 原 料与 熟 料 ， 如 图 1.1所 示 。东北大学毕业设计（论文）第一章绪论-7-立 式 粉 磨 机 与 其 他 磨 粉 机 管 磨 机 比 较 具 有 粉 磨 效 率 高 、 节 能 、 工 艺 流 程 简 单 、占 地 面 积 小 、 磨 料 适 应 性 强 等 很 多 突 出 的 优 点 ， 国 内 的 水 泥 、 矿 渣 立 磨 及 大 型 水泥 生 料 立 磨 都 只 能 依 赖 进 口 ， 随 着 国 民 经 济 的 不 断 发 展 ， 各 项 建 设 对 水 泥 的 需 求量 日 益 增 加 ， 以 及 对 环 保 、 节 能 要 求 不 断 提 高 ， 水 泥 行 业 对 大 型 立 式 粉 磨 机 的 新增 需 求 量 越 来 越 大 ， 尽 早 占 领 国 内 大 型 立 磨 市 场 会 给 企 业 带 来 巨 大 的 经 济 效 益 。但 在 国 内 ， 大 型 立 磨 的 设 计 和 制 造 上 还 存 在 很 多 技 术 问 题 需 要 解 决 ， 还 需 要 我 们作 不 断 深 入 的 研 究 和 实 践 ， 相 信 我 们 一 定 能 克 服 道 道 难 关 ， 顺 利 实 现 大 型 立 磨 的国 产 化 。立 磨 作 为 一 种 应 用 非 常 广 泛 而 且 十 分 重 要 的 生 产 机 械 ， 日 益 向 大 型 化 ， 自 动化 及 复 杂 化 发 展 。 这 样 的 关 键 设 备 一 旦 发 生 故 障 ， 往 往 会 给 生 产 带 来 巨 大 的 影 响 ，常 常 由 于 对 故 障 的 出 现 值 估 计 不 足 ， 致 使 企 业 蒙 受 较 大 的 经 济 损 失 ， 每 年 企 业 为了 保 证 其 正 常 运 转 的 维 修 费 用 ， 在 企 业 的 经 营 费 中 占 有 很 大 的 比 例 。 要 解 决 立 磨工 作 过 程 中 的 实 际 问 题 ， 势 必 对 立 磨 的 工 作 状 况 有 一 个 全 面 清 楚 的 认 识 ， 这 样 做出 的 分 析 才 是 科 学 有 效 的 。 传 统 的 类 比 设 计 方 法 已 不 能 满 足 立 磨 设 计 要 求 。 本 课题 所 研 究 的 立 磨 是 根 据 现 有 立 磨 技 术 ， 按 照 设 计 参 数 要 求 ， 运 用 现 代 设 计 技 术 设计 立 磨 关 键 部 件 。 随 着 计 算 机 技 术 和 计 算 方 法 的 快 速 发 展 ， 对 立 磨 的 分 析 研 究 也日 益 丰 富 成 熟 ， 有 限 元 方 法 已 成 为 一 种 重 要 的 研 究 方 法 。 对 立 磨 关 键 部 件 强 度 进行 有 限 元 分 析 ， 磨 辊 在 工 作 过 程 中 产 生 的 应 力 对 磨 辊 的 时 效 分 析 和 寿 命 预 估 是 非常 重 要 的 ， 立 磨 部 件 的 应 力 分 布 取 决 于 加 载 情 况 、 磨 辊 磨 盘 的 结 构 参 数 和 物 料 的特 性 。 本 课 题 对 立 磨 关 键 部 件 进 行 强 度 有 限 元 分 析 ， 利 用 所 得 到 强 度 分 析 结 果 来指 导 立 磨 设 计 ， 设 计 优 化 参 数 ， 以 达 到 优 化 效 果 。东北大学毕业设计（论文）第二章立式辊磨机的工作原理-8-第 二 章 立 式 辊 磨 机 的 工 作 原 理2.1 立 式 辊 磨 机 的 设 备 组 成立 式 辊 磨 机 主 要 由 主 电 机 、 主 减 速 机 、 磨 盘 、 磨 辊 组 、 外 壳 、 张 紧 装 置 、 分离 器 、 辅 助 传 动 装 置 、 风 环 、 喷 嘴 环 、 油 管 路 、 气 管 路 等 部 分 组 成 。 整 机 的 结 构见 图 2.1。图 2.1 立 式 辊 磨 机 装 配 示 意 图2.2 立 式 辊 磨 机 的 工 作 原 理立 磨 的 核 心 部 分 是 一 个 转 动 磨 盘 和 安 装 于 其 上 面 的 四 个 锥 形 型 磨 辊 。 磨 辊 的每 一 个 下 摇 臂 与 液 压 缸 相 连 进 行 单 臂 加 载 ， 同 时 ， 磨 盘 转 动 造 成 盘 和 辊 之 间 的 相对 运 动 导 致 了 对 物 料 的 连 续 碾 压 作 用 。 物 料 通 过 磨 机 喂 料 口 喂 入 到 磨 盘 上 ， 磨 盘的 转 动 产 生 离 心 力 使 物 料 移 向 磨 盘 的 外 缘 ， 借 助 于 磨 盘 和 磨 辊 之 间 的 相 对 运 动 被碾 压 粉 碎 ， 被 粉 碎 到 一 定 程 度 的 物 料 ， 借 助 磨 盘 的 转 动 而 产 生 的 离 心 力 向 外 滑 动 。磨 盘 外 沿 处 设 有 喷 嘴 环 ， 在 这 里 具 有 烘 干 能 力 的 热 气 流 （ 一 般 流 速 达 90m/s） 将这 些 物 料 吹 向 上 方 ， 但 比 物 料 比 重 大 一 些 的 废 料 落 入 喷 环 下 方 ， 作 为 废 渣 从 排 渣东北大学毕业设计（论文）第二章立式辊磨机的工作原理-9-口 排 走 。 被 吹 向 上 方 的 物 料 ， 当 其 继 续 上 升 到 设 在 磨 机 壳 体 上 方 的 动 、 静 态 分 离器 区 域 时 被 分 离 器 进 行 分 离 ， 被 分 离 出 的 合 格 粒 度 物 料 继 续 被 气 流 带 出 磨 机 ， 而不 合 格 的 较 粗 粒 度 的 物 料 被 分 离 器 抛 到 磨 机 壳 体 后 再 落 入 到 磨 盘 实 现 第 二 次 碾压 粉 碎 。 据 初 步 测 定 ， 物 料 一 般 需 要 研 磨 及 穿 过 上 升 气 流 又 落 下 再 研 磨 ， 这 样 循环 30 余 次 才 能 到 达 磨 物 料 细 度 。 因 此 ， 当 时 用 热 气 体 研 磨 及