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筒辊磨压辊 加压 卸料 装置 设计

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φ2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计,筒辊磨压辊,加压,卸料,装置,设计

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文章编号:1008-7524(2006)12-0017-03料层挤压粉磨通道截面收缩率探讨X倪文龙1,黄之初2,徐玉哲3,葛友华1,浦松林1(1.盐城工学院机械工程学院,江苏盐城224003;2.武汉理工大学机电学院,湖北武汉430070;3.江苏巨龙水泥有限公司,江苏徐州221168)摘要:从分析现行料层挤压粉磨机理入手,阐述了通道截面宽度特征值数学模型,导出三种料层挤压粉磨截面收缩率表达式,提出在临界钳入压力角处,三种料层挤压通道的截面收缩率相等的论断。据此计算立磨、筒辊磨的临界钳入压力角,得出结论:筒辊磨临界钳入压力角03是筒径辊径比值k的函数,k时,筒辊磨与立磨的临界钳入压力角相等。关键词:料层挤压粉磨;粉磨通道;截面收缩率;钳入压力角中图分类号:TD921+.4文献标识码:A0引言筒辊磨、挤压磨及立磨均属料层挤压粉磨设备,正在矿物加工行业逐渐取代传统的高能耗高噪音球磨机1、2、3。这三种料层挤压粉磨的共性特征是:粉磨通道均存在使物料能被钳入而不滑出的钳角4,5,钳角大小由通道与物料摩擦系数决定,但与钳角对应的临界钳入压力角(物料被辊面开始钳入而不外滑的临界点的径向与两辊中心连线夹角,是压辊实际承压面的圆心角,也称初始拉入角6)却因各种挤压通道的结构形式不同而有较大差异,导致不同的实际承压面和实际载荷强度5,7。笔者在300、1500筒辊磨的研制和试验中认为:临界钳入压力角与粉磨通道截面收缩率的内在联系是决定料层挤压粉磨稳定性的关键。1挤压粉磨设备工作机理分析图1三种粉磨设备工作机理示意图图1为三种粉磨设备工作机理示意图。其中图a显示的是挤压磨粉磨工作机理。料床中的物料在喂料装置导向作用下进入由两个相向转动的加压辊外圆柱面构成的挤压通道,在临界钳入压力角内,当应力升到易碎性晶粒的抗压强度极限时,首先发生粉碎,并继续被压缩。因为挤压磨是一次性通过挤压通道完成粉碎,因而必须用过大的压力,使难碎物料也得到粉碎6,此时先碎的粉料被过挤压成“料饼”,排离挤压通道。图b显示的是立磨工作机理。待磨物料在转动的磨盘上被离心甩出的过程中,经一组加压辊碾压,物料在磨盘与磨辊组成的挤压通道内的粉碎过程与在挤压磨通道内相似,也在通道形成的临界钳入压力角范围内,经历低抗力物料选择性碎裂高抗力物料后继粉碎。与挤压磨粉碎不同的是立磨内可多辊多次碾压,故粉磨压力可以较低,不会形成“料饼”。图c显示的是筒辊磨工作机理,待磨物料随超临界转速的磨筒体附壁旋转,经由加压辊外圆柱面与筒体内圆柱面形成的挤压通道,发生类同立磨内的粉碎。与立磨不同的是:物料的有效粉磨次数取决于磨辊碾压区轴向长度与导料装置导71试验研究IM&P化工矿物与加工2006年第12期X收稿日期:2006-07-17基金项目:国家创新基金(05c26113200681)。作者简介:倪文龙(1948-),男,盐城工学院机械工程学院副教授,负责筒辊磨项目技术设计,主要从事建材机械和环保设备的教学研究。程的比,因而常称为有序受控粉磨。由以上分析可知:挤压磨粉磨通道是两个近于外切的等径圆柱面,立磨粉磨通道是圆柱面和平面近于相切,筒辊磨粉磨通道是压辊外圆柱面和筒径内圆柱面近于内切,因而通道的截面收缩率不同。2挤压粉磨通道的截面收缩率研究三种挤压粉磨通道横截面综合图见图2。图2中圆O1、圆O2表示挤压磨两压辊外圆柱面构成的挤压通道,圆O2与直线A2F2表示立磨的磨辊柱面与磨盘平面构成的挤压通道,圆O1与圆O3表示筒辊磨压辊外圆柱面与筒体内圆柱面构成的挤压通道。图2三种挤压粉磨通道综合图2.1粉磨通道简化假设为便于讨论,作如下简化假设:构成粉磨通道的两碾压面是光滑表面(外圆、平面、内圆);从临界钳入压力角处到通道最窄处料层厚度变化等价为与通道曲面同时相切的圆柱面的变化,在临界钳入压力角处,容许的最大入磨料半径max=0.05r6,8,挤压过程中的变化范围为0.03r0.05r;构成粉磨通道的两碾压面的最小间隙e是与压辊直径相关的定数,根据工厂调研统计,e0.07r(r为压辊半径)6,为简化讨论,取e=0.06r;构成粉磨通道的筒体半径R是与压辊半径r相关的定数,可表达为R=kr;定义物料颗粒圆与通道表面两切点距离为通道截面宽度特征值yi=EiFi。2.2粉磨通道截面特征参数的确定挤压磨粉磨通道截面宽度特征值:y1=E1F1=2r(1-cos)+e=2r-2rcos+0.06r(1)式中:讨论点辊面压力角(00,0为临界钳入压力角);r、e意义同上。立磨粉磨通道截面宽度特征值:y2=E2F2=r(1-cos)+ecos(/2)=r-rcos+0.06rcos(/2)(2)筒辊磨粉磨通道截面宽度特征值:y3=E3F3=A3D3cosB3F3E3=RcosC3O3O1-rcos-(R-r-0.06r)cosB3F3E3=kr(cosC3O3O1-1)+r(1-cos)+0.06rcosB3F3E3(3)在O1O3C3中,利用正弦定理,正弦比与对应弧度比在小角度时的可代换原理,并据假设2,令0.04r,经过较复杂的运算可得y3=kr(cos1.04k-0.02-1)+r(1-cos)+0.06rcos(k+1.02)2k-0.04(4)2.3粉磨通道截面收缩率计算由上述分析知,粉磨通道的截面特征参数y1、y2、y3均为的函数,将y1、y2、y3视为三种通道在处的宽度,则dy/d即为粉磨通道的截面收缩率,现分别对式(1)、式(2)、式(4)求导得:dy1d=2rsin(5)dy2d=sincos2+0.53sin2-0.5sin2cos(cos2)2r(6)dy3d=sin-1.04kk-0.02sin1.04kk-0.02cos(k+1.02)2k-0.04+(kcos1.04k-0.02-k+1.06-cos)(k+1.02)2k-0.04sin(k+1.02)2k-0.04cos(k+1.02)2k-0.042r(7)2.4粉磨通道截面收缩率本质特征分析由式(5)、(6)、(7)可知粉磨通道的截面收缩81试验研究IM&P化工矿物与加工2006年第12期率dy/d在0,0区间单调增加,当=0时,dy/d=0,当0时,物料受辊面法向力的挤出分力大于摩擦力在该方向上的分力时,则物料不能被拉入,因而必存在一与临界钳入压力角唯一对应的临界截面收缩率,该临界值只与物料与通道间的摩擦系数有关,而与通道结构无关,换言之,各个通道载面收缩率在临界钳入压力角处的值相等,可用公式表示为:dy1d(=01)=dy2d(=02)=dy3d(=03)(8)2.5粉磨通道临界钳入压力角的分析与计算挤压磨的先驱B.H.Bergst等人通过大量的实验检测,提出挤压磨临界钳入压力角为5.76.86,已作为业内公知公认的数据,后人常简略表示为6,现借用式(8)结论,计算立磨、筒辊磨临界钳入压力角。将01=6代入式(5)得:dy1d=2rsin=2rsin6=0.20906r(9)据式(8),将上述结果代入式(6)得:sincos2+0.53sin2-0.5sin2cos(cos2)2=0.20906(10)在0,30区间,采用计算机编程解此方程,得02=11.758。求解筒辊磨临界钳入压力角时,应该充分注意到式(7)中还有参数k,不同的k应有不同的初始拉入角,其物理意义是:两圆内切时,直径差越大(k越大),通道截面收缩率越大,临界钳入压力角越小。令k=1.8、1.9、2.0、,分别代入式(7),并令dy3d=0.20906r,用求解02同样的方法求得与各k值对应的03值,结果见表1。表1筒辊磨不同k值对应的初始拉入角03k1.81.922.12.22.32.42.52.602.702.802.903.003/26.43125.60523.59422.54521.66220.91120.26619.70419.21118.77518.38818.04117.728k3.13.54581015203040608010003/17.58216.53515.74014.74413.46213.08312.61012.38512.16912.06311.96011.90911.878由表1可知,筒辊磨的临界钳入压力角03不是定值,据笔者经验,k=20.15,这是因为k过大和过小都无实用意义。在研磨物料的料流及刮料导料装置安排不受影响的情况下,适当降低k值有助于提高磨辊工作能力和寿命,同时又增加临界钳入压力角而使粉磨稳定性更高。可以推断:k-03有一渐近线,这条渐近线就是02=11.758。其物理意义是,筒辊磨筒径与辊径比值k时,就成为圆与平面相切,此时筒辊磨挤压通道通常成为立磨通道。由此可以证明,以上关于粉磨通道截面收缩率的数学模型及求解过程是正确的。3结论a.三种料层挤压粉磨的挤压通道截面收缩率不等,临界钳入压力角也不等。b.在临界钳入压力角处,三种料层挤压粉磨的截面收缩率相等,该值只与物料与通道的摩擦状况有关,而与通道形式无关。c.挤压粉磨的截面收缩率是讨论点辊面压力角的函数,对于筒辊磨,还与筒径与辊径的比值k有关。d.一般地筒辊磨有着比立磨挤压磨大得多的临界钳入压力角,生产使用中的筒辊磨的03可达23.5,因而比挤压磨、立磨有高得多的粉磨稳定性。4参考文献1梁婕,梁三定.国外粉磨技术及其装备的发展J.四川水泥,2004,(6):22-25.(下转第33页)91试验研究IM&P化工矿物与加工2006年第12期电机发声外,只有物料破碎的声音,一般不超过80dB。c.易损件使用寿命长。易损件材质为高合金抗磨钢,而其他粉磨机一般以高铬、高锰钢为主,前者的耐磨度为后者的45倍,所以广义磨的易损件使用寿命长。以硅的粉磨为例,粉磨每吨硅仅耗5g左右易损件,省钢可达90%以上。d.占地面积少。广义磨为立式结构,其作用力来源于离心力和弹簧力的合力,因为采用了新的粉磨理论,先进的结构设计,使得广义磨生产能力大,其安装占地面积与同等生产能力的球磨相比只有其1/2,与雷蒙机比只有其2/3,这样大大节省了厂房投资等费用。福建某硅厂采用GY-600粉磨金属硅工业试验结果见表3。表3福建某硅厂金属硅粉磨工业试验结果序号123试样质量/g100100100355m/%646565.8355m+150m/%211922-150m+45m/%13.51511.8-45m/%1.41.20.4超-45m细粉率/%4.23.51.2由表3可以看出,使用GY-600粉磨金属硅可以将-45m细粉率控制在5%以内。理论和实践证明,广义磨适合于金属硅的粉磨,其优良的技术性能和多种工艺配置方案将为国内外硅加工用户提供一种新的选择。(上接第19页)2蒋冬青.辊筒磨主要结构参数的分析计算J.矿山机械,2005,(4):3高长明.当代水泥工业粉磨装备选型趋势分析J.水泥技术,2006,(2):4褚瑞卿.建材通用机械与设备M.武汉:武汉工业大学出版社,1996,9.5蒋冬青.辊筒磨节能特性的探讨J.矿山机械,2004,(10):10-12.6黄有丰,汪澜,顾正义.水泥工业新型挤压粉磨技术M.北京:中国建材工业出版社,1996.3.7张起民.料层挤压粉碎技术及装备的发展J.中国水泥2003,(3):49-52.8赵乃仁.辊式磨粉磨的运行机理及其选型原则的探讨J.水泥工程,2004,(1):6-10.ShrinkingrateofgrindingchannelsinmaterialbedpressedNIWen2long1,HUANGZhi2chu2,etc.(1.SchoolofMechanicalEngineering,YanchengInstituteofTechnology,YanchengJiangsu224003,China;2.SchoolofElectromechanicalInstitute,WuhanUniversityofTech2nology,WuhanHubei430070,China)Abstract:Beginningwithanalyzingcurrentworkingmechanismofthreekindsofmillscrushingmaterialbed,itwasbroughtforwardthatthestructuralfactorinfluencinggrindingstabilitywasdifferentfromthreekindsofshrinkingrateofgrindingsection.Andthenamathematicalmodelaboutthecharacteristicvalueofthesectionalwidthwasexpatiatedulteriorly,anexpressionaboutthreekindsofshrinkingrateofgrindingsectionwasexported.Ajudgmentaboutthatthreekindsofshrinkingrateofgrindingsectionwereequaltoeachotherwherecalledinitialangledrowninwasbroughtforward.Accordingtothis,theinitialangledrowninaboutrollermillandhollermillwascalculatedandadducedwithcurrentpowdertheoryandpractice.Theconclusio