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筒辊磨压辊 加压 卸料 装置 设计

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外文翻译专业过程装备与控制工程学生姓名孙金美班级B装备031学号0310140116指导教师葛友华1外文资料名称：Internationaloverviewandoutlookoncomminutiontechnology外文资料出处：DepartmentofChemicalEngineeringandGeosciencesSE-97187，Lulea，Sweden附件：1.外文资料翻译译文2.外文原文指导教师评语：签名：年月日2国际上对于粉碎技术的看法和观点瑞典律勒欧化学工程和地球科学部YanminWangandEricForssberg（有删节）翻译：孙金美摘要:这篇报道是国际上关于矿物粉末有效生产粉碎技术的观点和看法，为了提高产量和减少能源消耗。此报道包括最先进的研磨机（辊筒磨，搅拌机，振动式磨矿机，离心粉碎机，喷射式磨机）和高性能的分离器（空气分离器和离心分离器）以及它们在工程工业方面的应用。而且也还描述了其它辅助技术比如说化学、微波、超声波的能量在粉磨过程中的应用。另外，这篇报道提供了最近国际上关于在线控制和分析以及研磨生产模拟和仿真的最优化的现代方法。关键词:矿物，粉末，粉碎，研磨，磨机，分类，分离器，研磨辅助，微波，超声波，离心分离器，控制，模拟，仿真。介绍粉碎是一个过程，它是微粒子由原始尺寸到成品尺寸所需的减少量的最终应用。这些操作运用在不同的过程工业中如水泥、矿物、煤、矿浆纸张、陶瓷、农业产品、肥料、食品、配药学、涂料和颜料。粉磨，尤其是高精密的粉磨，在整个材料提供的过程中是最终产品所需性质与合适尺寸范围的能量集中状态。在各种材料的粉磨技术中，高能量消耗和低效率运转被看作是极其落后的，这已经成为最近发展的主要攻关领域。研磨的最主要的困难就是在微米单位以下生产颗粒所需要消耗大量能量。这些年来传统的磨机（主要是斜球磨机）被广泛用于粉磨工艺中，但是应用方面的最基本问题就是传统粉磨中的粉末浪费，在标准之上的离心过滤速度被限制，以及研磨尺寸也非常大。否则各种球磨机的能量冲击将会变得毫无意义。在磨机中低速度和高研磨介质产生主要的冲击力和研磨压力。当颗粒尺寸在微米范围内时，这两个力并不能很好地产生作用。粉磨机的发展目标始终是降低能量损耗，提高生产能力，创造出一个全面解决粉磨问题的机器。为了满足上述要求，在最近的几年内世界上许多大学和公司已经设法发展和改进各种磨机。除了新的有效的粉磨机的发展和分离设备的重要性之外，为了降低能量消耗和避免成品中大的颗粒，在粉磨过程中的物质排放和粗糙颗粒的分离也是非常有用的。从磨机系统中出来的成品的合成颗粒尺寸的分离是由分离器所决定的。众所周知，3在切割尺寸减少的情况下，分离也就变得越来越复杂，尤其是材料非常轻或者非常细小的情况下。目前提高成品表面质量的发展趋势意味着在分离系统中会提出更多严格的要求。日前已经付出一定的努力去利用和发展新的空气分离器（Braun,etal,2002;Adam,etal.2001;Farahmand,etal,1997）和离心分离机（Muller,KomperandKluge,1993;TimmermannandSchonert,1995;Wang,ForssbergandAxelsson,1997）去解决粉磨过程中微米材料的分离问题。而且，化学，热量和超声波能量在粉磨过程中应用的可行性已经成为探测和研究的可行的途径。这些可能的辅助技术对于在粉磨过程中完成低能量消耗的改进有着巨大意义的冲击作用。在粉磨过程中，化学和研磨的辅助被用于增加粉磨能量的效率，减少粉磨的限制，防止大块的合成的粉末颗粒，避免被覆盖以及提高材料流动效率（Moothedath,etal,1992）。热压在能量辅助粉磨中产生（Wang,etal,2000）。这种破裂是由于吸收作用和材料的热膨胀系数的不同，利用不同矿物的颗粒边界推断出来的。微波能量能够降低某种特定材料的工作指数，这对于有效尺寸减少的研磨，矿物释放和能量的节约有很大的作用。而且，粉磨装置的一个更好一点的破损行为如高压辊筒磨在超声波的辅助下成功完成（Gaete-Garrston,etal,2000）。这个通过超声振动压电驱动起作用的滚筒被设计成粉磨中的低能量消耗装置。另外，粉磨设备和过程中颗粒产量的控制开始变得有意义，它是为了使产品达到理想的质量和研磨中能量消耗的最优化。一个选择是安装在线测试系统（Greer,etal,1998），是为了连续对粉磨循环的控制。大家都知道，粉磨循环在颗粒、纸浆密度、体积流动率上是丧失稳定性的，站不住脚的，从而导致粉磨容量和有价值材料的提取的利用是低效率的。另一种是利用合适模型指导的计算机模拟器来分析粉磨的装置和过程（Morrison,etal,2002）.使用模拟器最主要的目标是在粉磨过程中降低能量消耗，而没有降低生产能力和操作效率。在这篇报道中，有最近国际上对于有效粉磨技术的新的观点，它们包括：（1）新磨机的发展和应用（2）新的和改进的分离器（3）其它辅助方法（研磨辅助，微波和超声波）（4）在线控制，模拟与仿真另外，这些领域的观点也被提出。4新的磨机的发展和应用使用机械压力颗粒材料的粉碎设备始终是一个最实际的方法去解决细小微粒工业粉碎问题。能量效率的改进和基础产品质量的提高应当直接体现在这个过程的最优化中。新的粉碎系统的发展和应用已经被认为是及极其重要的，那是对于传统的粉碎装备如滚筒磨机的低效率而言的。滚筒机高压滚筒磨（HPRM）高压滚筒磨已经被应用于现存的粉碎流线中，可以粉碎易碎的材料比如说水泥，煤，石灰石，菱形矿石，等等。自从20世纪80年代中期以来，它能在一定的高压下（大部分情况下是250到200MPa）成功完成有效的粉碎。这种高压颗粒床的粉碎正是科学界关于易碎颗粒在不同的压力条件下的破坏行为的调查结果。这项研究首次是通过个体颗粒实验得到的，然后是通过测试集体颗粒压力的作用来说明的。在压力超过50MPa的易碎颗粒磨床上，通过压力的简单应用，能正确区分粉碎的进程，这项专利已经授予KlausSchonert教授。根据Schonert教授所说，这个过程是通过两个反馈的滚筒执行的，这两个滚筒是这样被操纵的：颗粒床形成于滚筒之间，然后施以一定的压力。尽管这种生产出来的产品是大块的，但这种粉碎系统的总的能量消耗与传统的球磨机相比已经下降了20到50个百分点。这个双滚筒的使用刚开始是根据传统的加压模塑设计的，但在细节上有所不同，尤其在高分离压力这一点上。传统粉碎机的缺点是不均匀和低容量，在高压粉碎中是没有效果的。这个过程产生了一些特殊的影响，颗粒分裂的介绍，矿物释放的选择性磨机以及后面进程中的可能的优点。磨机的容量是和其圆周速度、磨机宽度、大块或者薄片的厚度和密度成比例的。Kellerwessel(1996)对HPRM的主要优点进行了描述，具体如下：（1）低能量的消耗和磨机的低磨损；（2）小的投资可以增加现存设备的容量；（3）有价值要素的良好释放；（4）滤去液体的更集中冲击；（5）对选择的流水线有相对少的空间的要求。过去的十年中，大量著作表明粉碎系统中HPRM的引入减少了产品的总的能量消耗。德国的很多制造商已经生产出HPRM机器。因此，不同的术语如滚筒反相压力磨5机和高压磨机都可以用作HPRM。大家知道大比例颗粒在高压缩力的负荷下显示出微小的破裂状态，其它研磨的缺陷是颗粒的稳定性明显降低。这个优点是在易碎矿物材料的研磨中发现的。因为HPRM是低能量输入，而球磨机是高能量的输入，所以能量节约的最大潜力应当从两个不同的粉碎模式作为混合粉磨循环一前一后进行分析。有关粉磨的能量效率的系统研究表明通过使用混合的HPRM球磨机系统可以使能量消耗下降30，是单独使用球磨机所耗能量的70。使用混合系统使能量降低的另一个方面是其利用在高压下颗粒的弱化和颗粒的分裂。VanderMeerandSchnabel(1997)同样指出辊磨压力的一些特征和其在球磨机粉磨能量消耗方面的影响。他们的关于各种矿石的结果表明在高压下矿石的易磨性的降低既可以由实验，也可以由设备的等级来描述。这个结果证实了工作系数的降低，指出了随着滚筒压力的升高，矿石的易磨性在降低。Wang,ForssbergandKlymowsky(1998)调查发现通过HPRM滤过的块状石灰石在搅拌机中可以很好地研磨，材料的超细性使得HPRM变得更加有效自从微缝被引进到这个复杂的过程中。这个结果表明HPRM作为湿的粉磨流水线的预磨引入可以节约能量，减少尺寸筒辊磨FCB研究中心已经设计出筒辊磨。这种磨机1994年已经在水泥行业中获得一定的威望。它的构造是圆柱形外壳里面的空滚子。这个外壳通过轮辋齿轮和小齿轮由齿轮电动机带动。研磨力可以通过水压传递到滚子上。内部构造是用于控制材料的循环。这种磨的主要的操作特征是在滚筒和壳体之间结合了离心力和足够的内力的影响。研磨表面的凹凸不平导致了夹紧的角度比辊式压制机高两三倍，可以形成一个厚的基底和有意义的研磨操作。原则上，研磨区域是规则地反馈，这样能保证在壳体和滚筒之间材料的最优化和夹紧的稳定性。从机械学的角度来看，这种磨机结合了球磨机和筒体类似的肯定的方面，但是低于粉磨压力。可以知道，比起干燥球磨机来，筒辊磨的粉磨效率至少是其1.5倍。它的最主要的优点是：（1）大容量，（2）高粉磨效率，（3）过程的复杂性，（4）良好的性能。毕业设计开题论证报告专业过程装备与控制工程学生姓名孙金美班级B装备031学号0310140116指导教师葛友华完成日期2007年4月15日1课题名称：2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述1、课题来源市场需求，新品开发2、课题研究的主要内容2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计。筒辊磨虽然属于料层挤压粉碎设备，但其结构却完全不同于辊式磨或辊压机，它主要是由筒体和圆柱形辊子组成。由于筒体的高速旋转带动筒体内的辊子转动，而在辊子上施加有压力，使得进入辊压通道的物料逐渐被粉碎，当进入最小间隙(筒体与辊子之间)处时，物料的受力状态最接近于压碎学说中的单轴受压情况，因此这时粉碎物料所消耗的功最小，这是筒辊磨粉碎效率最高、功耗低的一个重要原因。筒辊磨具有以下4大特点:中压、多次挤压、转速高和压力角大。3、国内外现状综述众所周知，开发新的粉磨设备,提高粉磨效率,一直是多国粉磨工作者所关注的重大问题。以传统的球磨机为主的粉磨作业虽然可靠性好，球形度高，耗电量约占水泥厂总耗电量的70%80%,能耗高,物料在磨内停留的时间长、噪音大。20世纪80年代以来,挤压粉磨技术取的了突破,以挤压方式实现粉的立磨和辊压机,其能量有效利用率较高,能耗低,结构紧凑.占地面积小。但立磨机械结构复杂,系统通风费用高;辊压机辊压高,结构复杂,振动大,维护费用高,系统烘干能力低,所以这些磨机的应用都有一定的局限性。筒辊磨是近年来人们在深入研究粉磨机理和现有的粉磨设备的基础上,开发出来的一种具有球磨机的质量和可靠性、立磨的紧凑结构和辊压机的低能耗的全新结构的新型粉磨设备,它的优势为挤压粉磨找到了一条能充分发挥节能潜力的新途径。现今处于运转、调试、改进或攻关阶段的筒辊磨系统主要有3种，即法国FCB公司的HORO磨、丹麦FLS公司的Cemax磨以及我国华新水泥公司的HXL筒式辊碾磨。HORO磨自1993年以来相继投入运转的水泥粉磨系统有近10台，设计能力都在100t/h左右，比面积320m2/kg;Cemax磨于1997年12月在西班牙的Moratade,Talon水泥厂投入试生产，设计能力为OPC水泥140t/h。据有关资料2表明，以上两种筒辊磨粉磨系统，仍不够完善，需继续改进，主要是筒辊磨本身机械和系统匹配等方面的问题6。法国FCB公司于1993年推出了第一台筒辊磨(Horomill),并在意大利Buzzi水泥有限公司试用成功，取得该单位水泥粉磨电耗18kWh/t的良好效果。筒辊磨是一种中高压、薄料层、筒体内物料循环的挤压粉磨设备，理论上兼具辊压机的节能效果与球磨机的运转可靠性，有良好的应用前景，受到了水泥机械制造厂和水泥生产厂家的密切关注，以期在水泥粉磨节能力一面获得更大的效益2。2004年4月由中材国际南京水泥设计研究院研发的具有自主知识产权、冀东水泥集团有限责任公司承建的1.6m筒辊磨受挫，科行公司正在研发1500筒辊磨，生产小试如能成功，下一规格应是年粉磨矿渣1820万吨矿渣粉能力的筒辊磨，本课题提前作技术储备。综上所述,筒辊磨作为一种新型节能粉磨设备,综合了立磨和辊压机的优点,为客户选择节能粉磨工艺提供了一条途径。用于水泥的终粉磨时,能够生产与球磨机品质接近的水泥，节能效果显著,操作灵活。结合我国能源现状和水泥工业发展的方向,开发原理先进,结构简单,低耗能，高效率，制造水平要求不高的新型设备,将是今后我国粉磨设备研究的发展方向。参考文献：1.张铁华，蒋冬青，黄之初.辊筒磨粉磨过程数学模型的建立及其计算机模拟J.中国建材装备,1997,(03):10-12.2.张铁华，黄之初.辊筒磨及其粉磨动力学的修改J.新世纪水泥,1998,(3):23-25.3.傅俊.筒辊磨预粉磨系统的应用J.中国水泥,2004,(7):42-43.4.蒋冬青.辊筒磨节能特性的探讨J.国外建材科技,1998,(1):19-20.5.傅广杰，赵大民.HORO磨粉磨技术.中国水泥,2002,(9):13-15.3二、本课题拟解决的问题本设计主要通过深入研究粉磨机理和现有各种粉磨设备的基础上，开发出来的一种具有球磨机的可靠性和产品的质量、立磨的紧凑结构和辊压机的低能耗的全新结构的新型粉磨设备，它的优势主要在于为挤压粉磨工艺找到了一条能充分发挥节能潜力的新途径。参考现有牡丹江水泥厂引进法国FCB公司HORO磨规格3800的结构参数,我的设计是：（1）压辊的结构设计a.压辊部分的作用主要是碾磨物料，工艺要对辊压面进行热处理，以保证一定的强度、硬度。b.压辊的组成压辊是由压辊轴、轴两端的轴承以及轴承座(盖)装置等组成。(2)加压装置的结构设计a.加压装置本加压装置位于筒体两侧,其主要由压杆、支座、液压缸、平衡杆四部分组成。压杆压在压辊两端的轴承座(盖)上,筒辊磨工作时液压缸通过对压杆施加压力而实现对压辊的加压,从而也实现对矿渣物料的粉磨。b.加压杆结构尺寸的确定由于本装置设在压辊两端的轴承座(盖)上,根据轴承座(盖)的结构尺寸设定加压杆的加压部分的形状为圆拱形状。上端设有加强肋筋,其结构为倒T形结构;两端设有圆柱销孔,其主要用于连接液压缸和支座部分;为了达到压辊两端同时加压平衡的目的,在其端部设有平衡杆以达到预期的效果。4三、解决方案及预期效果解决方案：1进行压辊轴的结构设计，根据计算结果确定筒辊磨压辊的长径比,进行轴的受力分析；2加压结构尺寸的确定，选取材料；3进行卸料装置的结构设计;4设计筒辊磨粉磨矿渣的工艺流程图，进行工艺平衡计算；5推导设计参数，针对筒辊磨的压辊及加压、卸料装置的设计方面，采用功能反求设计方法，建立筒辊磨粉磨力学模型，寻求筒辊磨粉磨适宜的压力与结构（筒径、辊径、碾压长度）的函数关系。预期效果：1本设计拟将料层挤压粉磨前沿技术-筒辊磨应用到矿渣水泥熟料粉煤灰超细粉磨生产中，逐步取代高能耗球磨机；2加压装置两端加压保持同步；3压辊受载后轴向挠度不大于1mm/m；4.压辊耐磨面工作寿命7000小时以上；5.能与选粉机组成复合粉磨系统,也能用作现有管磨系统的预粉磨装置；四、课题进度安排3月19日4月1日毕业实习阶段。毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。4月2日4月15日开题阶段。提出总体设计方案及草图，填写开题报告。4月16日5月23日设计初稿阶段。完成总体设计图、部件图、零件图。5月24日6月7日中期工作阶段。完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。6月8日6月10日毕业设计预答辩。6月11日6月18日毕业设计整改。图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。6月19日6月21日毕业设计材料评阅。56月22日6月24日毕业答辩。6月25日6月28日材料整理装袋。五、指导教师意见年月日六、专业系意见年月日七、学院意见6年月日毕业设计任务书课题：2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计专业过程装备与控制工程学生姓名孙金美班级B装备031学号0310140116指导教师葛友华专业系主任刘平成发放日期2007年3月16日1一、设计内容本设计拟将料层挤压粉磨前沿技术筒辊磨应用到矿渣、水泥熟料、粉煤灰超细粉磨生产中，逐步取代高能耗球磨机。主要内容有：1总体方案设计根据法国FCB公司3800筒辊磨运行数据的调研，采用功能反求设计方法，建立筒辊磨粉磨力学模型，寻求筒辊磨粉磨适宜的压力与结构（筒径、辊径、辗压长度）、的函数关系。2工艺设计2600筒辊磨粉磨矿渣的工艺流程设计,进行工艺平衡计算,工艺设备选型。3结构设计1）加压装置设计,同步杆设计，压辊设计，关键件力学分析；2）卸料装置设计。二、设计依据1课题来源：市场需求,新品开发；2产品名称：2600筒辊磨；3粉磨对象：矿渣,进料粒度10,水分2%；4.粉磨产品:矿粉,比表面积430/；5设计依据：法国FCB公司3800筒辊磨在牡丹江厂生产数据；6设计产量：Q25t/h。2三、设计要求1.加压装置两端加压保持同步；2压辊受载后轴向挠度不大于1/m；3.压辊耐磨面工作寿命7000小时以上；4设计筒辊磨粉磨矿渣的工艺流程图,进行工艺平衡计算；5设计图样总量：折合成A0幅面在4张以上；工具要求：应用计算机软件绘图；过程要求：装配图需提供手工草图；6毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字；7查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；8到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；9撰写开题报告。四、毕业设计物化成果的具体内容及要求1、设计成果要求：1）毕业设计说明书1份2）2600筒辊磨压辊及加压装置部装图1张3）2600筒辊磨卸料装置部装图1张4）2600筒辊磨粉粉磨系统工艺简图1张5)2600筒辊磨加压装置全套零件图不少于7张2、外文资料翻译（英译中）要求1）外文翻译材料中文字不少于3000字；2）内容必须与毕业设计课题相关；3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。3五、毕业设计（论文）进度计划起讫日期工作内容备注3月17日3月18日布置任务3月19日4月1日调查研究，毕业实习4月2日4月15日方案论证，总体设计4月16日4月30日技术设计（部件设计）5月8日5月23日工作设计（零件设计）5月24日6月7日撰写毕业设计说明书6月8日6月10日毕业设计预答辩6月11日6月18日修改资料6月19日6月21日评阅材料6月22日6月24日毕业答辩6月25日6月28日材料整理装袋4六、主要参考文献：1倪文龙，黄之初，葛友华料层挤压粉磨通道截面收缩率探讨J化工矿物与加工，2006，（12）：17192蒋冬青筒辊磨主要结构参数的分析计算J矿山机械，2005，（4）：33-353张铁华，蒋冬青，黄之初筒辊磨粉磨过程数学模型的建立及其计算机模拟J中国建材装备，1997,（08）：12-134张铁华，钱榴云筒辊磨料层粉碎特性的初步探讨J硅酸盐学报，1998，（2）：26-275张铁华，黄之初筒辊磨及其粉磨动力学的修改J新世纪水泥，1998，（3）：23-256张铁华，刘湘欣，文海初筒辊磨力学模型的探讨J武汉工业大学学报，1998，（1）：34-367刘瑞凤全新结构的卧辊磨J水泥技术，1995，（4）：45-478傅俊筒辊磨预粉磨系统的应用J中国水泥，2004，（7）：42-439张铁华料层挤压粉碎理论与筒辊磨J粉体技术，2002，（4）：34-3510蒋冬青筒辊磨节能特性的探讨J国外建材科技，1998，（1）：19-2011易志华，张起民，谢维忠筒辊磨粉磨系统反求设计研究J中国水泥，2005,（5）：19-2012张起民反求工程在料层挤压粉碎技术及装备研究中的应用J国外建材科技，2002，（2）：12-1413朱昆泉，许林发建材机械工程手册M武汉：武汉工业大学出版社，200014傅广杰，赵大民HORO磨粉磨技术J中国水泥2002，（9）：1315七、其他5八、专业系审查意见系主任：年月日九、机械工程学院意见院长：年月日6毕业设计说明书2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计专业过程装备与控制工程学生姓名孙金美班级B装备031学号0310140116指导教师葛友华完成日期2007年6月13日盐城工学院本科生毕业设计说明书200711前言1.1概述众所周知，粉磨是水泥工业电耗的主要环节.开发新的粉磨设备,提高粉磨效率,一直是多国粉磨工作者所关注的重大问题。近年来，法国FCB公司在深人研究粉磨机理和现有各种粉磨设备的基础上，开发了一种具有磨机的可靠性和产品的质量、立磨的紧凑结构和辊压机的低能耗的全新结构的新型粉磨设备筒辊磨，它的优势主要在于为挤压粉磨工艺找到了一条能充分发挥节能潜力的新途径。现在全球共有约30台法国FCB公司的筒辊磨投入水泥厂运行。最大台时产量生料达225t/h，水泥达130t/h。我国牡丹江水泥厂、汉中水泥厂也分别引进了该公司的2台Horomill用于粉磨水泥。2004年4月由中材国际南京水泥设计研究院研发的具有自主知识产权、冀东水泥集团有限责任公司承建的价1.6m筒辊磨预粉磨水泥熟料系统在冀东水泥二分厂开始运行。经过厂、院及唐山水泥机械厂共同努力，至2004年6月该系统现己稳定运行近800h，球磨机提产30%,整个粉磨电耗下降13%，筒辊磨实现的能量代用系数达2.39。传统的水泥粉磨设备是球磨机，以传统的球磨机为主的粉磨作业耗电量约占水泥厂总耗电量的65左右,能耗高,物料在磨内停留的时间长、噪音大，已有100多年的历史，其主要优点是系统可靠管理维护简单；缺点是能耗高，球磨机粉磨作业耗电量，约占水泥厂总耗电量的65%70%，物料在内的停留时间长、噪音大、占地面积大，一种是挤压粉碎的物料进入环磨机粉磨，再送入先粉机选粉，这种工艺称为预粉磨。挤压粉磨设备的不足之处是，立磨系统的机械结构复杂，系统通风费用高；辊压机辊压过高，结构复杂振动大，由于辊面的磨损与液压系统工作在高压状态，所以故障较多、维护费用高，系统烘干能力低，这些磨机的应用都有一定的局限性，并且这些缺点限制了辊压机作为终粉磨流程的发展和完善，经营费用高。我的设计课题是2600筒辊磨，主要负责压辊以及加压装置方面的设计。本课题是针对现今社会比较流行的环保节能方面的发展要求展开，其主要技术还是致力于筒辊磨的开发与研究，以及力求使其粉磨效果达到最佳，并使得其气体及粉尘的排放量达到最小状态，最终达到环保节能的目的。它的开发与研究有利于大幅度地降低能源消耗，提高粉磨效率，降低粉磨作业电耗。随着筒辊磨进一步的研究开发和推广，应用新的粉磨系统与相应的措施，使其粉磨效果、效率达到稳定、高效，并逐步成为粉磨行业的主导机械，这具有十分重要的现实意义和经济意义。综上所述，挤压磨的发展趋势是降低磨辊压力、提高辊速、增加物料受压的次数。筒辊磨之所以避免了困扰现有球磨、立磨、辊压机工艺的各种问题，2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计2又充分发挥了各自的优点，是因为辊筒磨具有独特的结构特点和料层粉碎机制。1.2设计依据及技术指标（a）课题来源：市场需求，新品开发；（b）产品名称：2600筒辊磨；（c）粉磨对象：矿渣，进料粒度10mm,水分2%；（d）粉磨成品:矿粉,比表面积/kg；2430m（e）设计依据:法国FCB公司3800筒辊磨在牡丹江水泥厂生产数据；（f）设计产量:Q25t/h。1.3设计总体思路筒辊磨属于节能环保技术装备，主要应用于冶炼废渣的粉磨深加工，也可用于矿山、建材等行业的高细粉磨作业。设计将分为总体设计，工艺设计和结构设计，具体分别为：（a）总体设计：建立粉磨力学模型，寻求筒辊磨粉磨适宜的压力与结构的函数关系；（b）工艺设计：粉磨矿渣的工艺流程设计；（c）结构设计：压辊，加压装置，同步杆，卸料装置的设计。1.4本课题拟解决的问题本设计主要通过深入研究粉磨机理和现有各种粉磨设备的基础上，开发出来的一种具有球磨机的可靠性和产品的质量、立磨的紧凑结构和辊压机的低能耗的全新结构的新型粉磨设备，它的优势主要在于为挤压粉磨工艺找到了一条能充分发挥节能潜力的新途径。我的设计是参考现有牡丹江水泥厂引进法国FCB公司HORO磨规格3800的结构参数设计，推导设计参数，主要针对筒辊磨的压辊、加压装置及卸料装置的设计方面，通过所需的粉磨压力及磨机的产量,确定筒辊磨长径比、压力角、筒体直径和筒体的长度、压辊直径和压辊的长度,在结构尺寸等参数上进行优化设计。盐城工学院本科生毕业设计说明书200732总体方案的论证21筒辊磨总体设计的反求工程技术2.1.1反求工程技术概述在知识经济到来的时期，世界各国纷纷调整科技发展战略，以期在21世纪立于不败之地。各国都在充分利用它国的科技成就加以消化吸收与创新，发展自己的新技术，这就是反求工程InverseEngineering。反求工程技术正是在这基础上发展起来的，己成为世界各国在发展经济中不可缺少的手段或重要对策。反求工程技术是针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。反求工程以先进产品设备的实物、软件图纸、程序、技术文件等或影象图片、照片等为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入地分析研究和再创造、探索掌握其关键技术，进而开发出同类先进产品。再创造即创新是反求工程技术的灵魂。世界各国在经济技术发展中应用反求工程消化吸收先进技术的经验，给人们以有益的启示。2.1.2筒辊磨反求工程总体方案本研究针对筒辊磨粉磨系统的特点，筒辊磨是粉磨系统的关键组成部分，是整个粉磨系统增产、降低能耗的关键设备，主要采用软件反求和实物反求相结合的反求设计方法对筒辊磨开展反求设计研究工作，利用筒辊磨结构和工艺参数值来反求创新的料层粉碎技术及装备的结构设计和工艺参数值。通过有关筒辊磨的技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等技术软件的分析，利用CAD技术、系统设计、优化设计、有限元、价值工程、工业设计等现代设计方法，对有关数据分析、处理、优化以获得最优结构和工艺参数值，作为反求设计研究新技术和装备的依据，并开发出具有创新的技术及装备。本设计通过建立筒辊磨的力学模型，通过理论分析和实测数据，对其钳角、磨辊直径、筒体直径、入料平均粒度、磨辊工作压力、筒体线速度、产量和物料通过量等主要工艺参数规律进行探讨、反求和预测，能给筒辊磨的正确设计和合理维护提供理论指导。22粉碎机理筒辊磨虽然属于料层挤压粉碎设备，但其结构却完全不同于辊式磨或辊压机，它主要是由筒体和圆柱形辊子组成。由于筒体的高速旋转带动筒体内的辊子转动，而在辊子上施加有压力，使得进入辊压通道的物料逐渐被粉碎，当进2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计4入最小间隙(筒体与辊子之间)处时，物料的受力状态最接近于压碎学说中的单轴受压情况，因此这时粉碎物料所消耗的功最小，这是筒辊磨粉碎效率最高、功耗低的一个重要原因。筒辊磨具有以下4大特点:中压、多次挤压、转速高和压力角大。2.3筒辊磨的粉磨压力分析2.3.1中压筒辊磨的工作压力介于立磨和辊压机之间，属中压操作，一般为辊压机的1/101/15，因而不象辊压机那样在高压下使物料颗粒周围受力而浪费能量。由于压力低，应力。、的作用相比应力很小(三者是相互垂直于座标轴123的主应力)，所以它最接近于单轴受压，是压碎学说的特殊形式，因此从理论上讲，筒辊磨是粉碎效率高、能耗低的粉磨设备之一，从筒辊磨粉磨干法回转窑水泥熟料的显微照片可知，筒辊磨的粉碎产物不同于辊压机(辊压机粉碎产物的形状尖锐，具有很多的棱状和片状物料，细颗粒上也具有大量的裂纹)。这不仅仅由于筒辊磨是中压操作和多次挤压，并且是由于筒辊磨的压力角远远大于辊压机的压力角的原因，使得物料破碎不但具有选择性，而且受压时间也延长。筒辊磨粉碎产物大多数呈锥形或棱形，其余近似球形，即球形系数明显优于辊压机。粗颗粒中也存在着大量的裂纹，从而对粗粉再次粉碎有利；细粉颗粒中的裂纹却极少，因而有利于改善水泥的性能。2.3.2多次挤压筒辊磨粉磨同一物料，采用不同的循环负荷和不同的挤压次数，可获得不同的产品粒度分布曲线和操作指标，使操作具有很大的灵活性。图2-1是筒辊磨粉磨石灰石时小于80m的细粉产量与线压力P(kN/cm)的关系曲线。可见，当压力逐渐增大时，细粉量随着压力的增大而增多，当压力达到一定值时细粉量最多；但当压力继续增大时，细粉量虽有增加，增加的量却很少，因此筒辊磨有一个极限压力，即对某一定的物料，存在一个最佳值，或称“临界压力”。在实际操作时，压力稍大于此压力即可。图2-1线压力与细粉产量的关系2.3.3压力角大筒辊磨、立磨和辊压机粉碎物料的压力角取决于几何要素和物料特性，立盐城工学院本科生毕业设计说明书20075磨和辊压机的压力角一般分别为6和12,辊筒磨的压力角等于23.5。2.3.4粉磨力学模型图2-2筒辊磨工作区力学模型设为某单元垂直于磨辊面的单位面积上的粉碎力，D为磨辊直径，L为辊0P长，为磨辊受力区所对应的圆心角，则垂直。水平面的dF为：dFrLd（2-0P1）辊面正压力dN为：（2-.cosdNFa2）辊面切向力dT为：（2-.inT3）在进行料层粉碎的实验中，通过对很多物料的压力和压力下位移z的关0P系分析，发现最大压力Pm与最大位移遵循这样一个规律：mZ(/Pm)=(Z/)n（2-0P4）式中n为一指数，在一般情况下，n在36之间,有:1=180-()090-1/2201(cos)dh0s()2AEhurWgs2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计6令X为h与s之间的任意厚度,位移为a时的压力为,则有:0P1co()2xd01s)cos()2Zd01co(2mhd001s)cos()2(mxdZh01cos()2sd（2-20()(1)1sd5）令物料的钳角为(见图2-2),则有00,又令18/)Ksd2,120020(1)1,sKdqqK则有：mK221100/4Kq（2-220()11q6）式(6)代入式(5)有:（2-7）2()mZqK盐城工学院本科生毕业设计说明书20077式(7)代入式(4)中:（2-8）2200(/)(1)(1)nnmpKqq则有：mp式中是与物料性质、料层厚度（即筒体与磨辊之间的间隙）有关的系数，0Kn为一般情况下，n在36之间。可见，破碎物料的粉粹力P与物料的钳角有关，是钳角的函数，即P=P（）筒辊磨压力区受力面积S为：（2-0.sin2DL9）式中：D-磨辊直径L-磨辊长度；-压力角02.4工艺设计筒辊磨粉磨系统一般可分为三种基本型式:预粉磨型式、混合粉磨型式、终粉磨型式。一般来说，前两种主要用于己有粉磨系统的技术改造，第二种主要用于新建粉磨系统。在实践中，粉磨工艺系统的选择是多种多样的，主要取决于用户的要求，如预期的生产能力、原材料的类型、产品的特性、设各的能力和状况、投资预算、能耗费用等，以及辊筒磨在操作时对物料的要求，如物料粒度、粘性等。我国目前大部分水泥生产厂家均采用球磨机工艺系统生产水泥，部分生产厂家采用辊压机系统生产水泥。球磨机工艺系统生产噪音大，研磨体消耗严重。隔仓板易损坏，造成水泥磨窜仓，影响水泥的产量及运转率，目前检修维护也比较困难，各仓研磨体的级配和补耗都较难掌握准确，产量低、电耗高。带有辊压机的生产系统，由辊压机进行预破碎，使入磨物料的粒径降低，提高了磨机的产量。但辊压机使用尚存在着一定的问题，主要是辊子表面的磨损堆焊部分脱落损坏，辊子裂纹和轴承损伤，影响磨机的运转率，虽然磨机的产量有了一定的提高，但球磨机的球耗、电耗仍比较大，维修量也有所增加，对水泥生产有一定的影响。筒辊磨系统是目前世界上比较先进的水泥粉磨系统，它产量高、消耗低、电耗小、事故点比较少。2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计81.F-KM螺旋输送泵2.TH800斗式提升机3.TSV4000选粉机4.LPMS96脉冲袋式收尘器5.DT-Z风机6.MBRFL-1000热风炉7.TGMD2600筒辊磨8.LS100x1800电子皮带秤图23工艺流程图(2)设备选型:a.选粉机:TSV4000选粉机,电动机型号,功率1.5Kw;风机型号:238JO,电动机功率22Kw。271JOb.提升机:取循环负荷率为200%提升能力=K取1GKL提.1.59(/)th1.2c.收尘器:美国富勒公司PPC系列箱式脉冲袋收尘器,系高效除尘设备之一。集分室反吹风和喷吹脉冲两种清灰方式的优点，具有体积小，结构简单，入口允许含尘浓度高等优点。能直接处理选粉机出口的高含尘浓度的烟气，最高入口含尘浓度可达1300。3g/Nm盐城工学院本科生毕业设计说明书200793筒辊磨压辊的设计3.1压辊的选材在辊筒磨中,压辊轴即起到碾压物料,同时也起到一根轴的作用,因此从理论上讲,可用来作为轴的材料,也可作为压辊轴的材料。常用轴的材料参考下表3-1：表31轴的常用材料常用材料热处理应用范围普通碳钢，Q235A调质用于不太重要或载荷不大的轴低碳钢，15,20正火或回火用于载荷不大要求韧性较高的轴中碳钢，35,45正火+回火或调质用于有一定强度和对加工塑性有一定要求的轴,应用很广泛。低碳合金钢15Cr,35SiMn,40MnB渗碳淬火用于强度和韧性高的轴。铸钢，ZG35,ZG45调质用于尺寸和载荷较大的轴球墨铸铁调质用于外形复杂的轴从上表可以看出,作为压辊的材料品种很多,选择时应考虑一下原则:a、易切削加工性。如果切削加工性能不好,则加工效率低,且难以进行加工。b、可焊接性能。因为压辊在工作时摩擦磨损很大,而压辊的外形尺寸也很大,不易更换,因此必须在压辊的外表面焊接一层耐磨材料,所以良好的可焊性能2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计10是保证质量的重要条件之一。c、有足够的强度、韧性,以承受工作载荷。d、热处理变形小。为了保证支承部分的精度,并减少加工工时,故热处理变形要小。初选压辊轴的材料为35CrMnMo。3.2压辊的结构设计轴的结构设计就是要确定轴的合理的外形和结构,以及包括各轴段的长度、直径及其他细小尺寸在内的全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素:轴在机器中的安装位置形式;轴的毛坯种类;轴上作用力的大小和分布情况;轴上零件的布置及固定方式;轴承类型及位置;轴的加工工艺以及其他一些要求。由于影响因素很多,且其结构形式又因具体情况的不同而异,所以轴没有标准的结构形式,设计具有较大的灵活性和多样性。但是,无论具体情况如何,轴的结构一般应满足一下几个方面的要求:a、轴和轴上零件要有准确的工作位置;b、轴上零件应便于装拆和调整;c、轴应具有良好的制造工艺;d、轴的受力合理,有利于提高强度和刚度;e、节省材料,减轻重量;f、形状及尺寸有利于减小应力集中。3.2.1压辊的组成压辊是由压辊轴、轴两端的轴承以及轴承座(盖)装置等组成。3.2.2压辊轴结构设计牡丹江水泥厂所提供的参数:内径3.572m；磨辊直径1.82m；磨辊辊压宽度1.365m；主电机功率2400kw；磨筒体转速35.5r/min；液压缸压力21.5MPa。a）磨辊直径的确定：图31筒径和辊径的函数关系如图3-1：磨辊直径，入料平均粒度d，在中，0D123O:盐城工学院本科生毕业设计说明书200711（3-1）132312sin()si(80)sinO令，则有：0/,/Dd0si()sitantni2()1an1)sis2拉入角，压力角，1223.523.5.（通过对筒辊磨的实验测定，粉磨回转窑水泥熟料时拉入角为）5m0.10510.2080.02186tan61.7dD4510si20.279(0.186)(.186)n541.0426（0.021861）11.06512.0652所以当筒体直径为2600mm时，磨辊直径为1300mm。b）磨辊长度的确定：（2.47m辊筒磨实测数据如图3-2）图32磨机长度L（m）与0.08下细粉产率R（）之间的关系2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计12生产实践中压辊的长径比一般取0.81.3之间,若长径比小于0.8,则未能充分发挥筒辊磨的粉碎效果；若长径比大于1.3,则增大了磨机的功率,既浪费能量,又几乎不能提高粉碎效果。所以,在设计制造时，为发挥筒辊磨的优势，其长径比应在0.81.3之间。由于2600筒辊磨工厂生产磨机,考虑到总体结构的合理性取长径比为0.8。所以LD0.8=13000.8=1040（m）3.2.3压辊轴的段数设计：轴的最小直径的确定：由筒体转速n=42.92r/min，则压辊转速。,85.4/innr根据轴的传递功率2400Kw，反求的传递功率N=1600Kw。380260最小直径其中A取12533min,125.5()8.4NdAm取安全系数1.65，则min6.取in60(a)轴两端要安装轴承，轴直径,轴长。in0d30L(b)由轴结构与工艺性可设计轴的第二段设计为；7,10dm第三段设计为。90,45dL(c)根据压辊的长径比知道,压辊的有效长度d=1040mm，最外13m层加堆焊材料。(d)轴的第四段设计为；第五段设计为90,80dL。70,1dmL(e)两轴端部倒C2的工艺倒角;且距离轴两端不远处有定位销孔。3.3压辊的强度计算3.3.1轴的受力分析(a)载荷计算通过反功能设计方法，3800的载荷为1200吨，受力面积21sin1.365.82sin3.5049()2SDLm假设2600压力区的压力为F,则有：2600受力面积2si.si.6()根据，得载荷F653.2吨6401.36KN120.4953.6(b)计算支承反力轴两端的加压装置对压辊的总压力为1230.68FKN盐城工学院本科生毕业设计说明书200713可以画出压辊轴的受力图,如图3-3所示：图33压辊的受力图所以178.6,42.1abRKNR其载荷如图3-4所示：图34压辊的载荷图(c)弯矩图如图3-5：2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计14图35压辊的力矩分析图从弯矩图可以看出：距离右端1.37m的截面是危险截面，材料的需用应力为250MPa,所以根据32Md得到此危险界面的最小直径d=563.31mm由于忽略了压辊的自重，所以直径d=563.311.5845（mm）取直径d=900mm3.3.3轴的疲劳强度的校核由于危险截面处合成弯矩最大、扭矩为T，故该截面可能是疲劳破坏危险剖面。其余各轴段因为在设计时放大了尺寸,疲劳强度已满足要求所以无需校核。危险截面的的安全系数校核：(a)抗弯截面系数332()Wdm(b)抗扭截面系数333.2.1458()r(c)危险截面右侧的弯矩330()aMFlKNm(d)截面上的弯曲应力幅（MPa）64.9.207aW(e)截面上的平均弯曲应力盐城工学院本科生毕业设计说明书2007150m(f)弯矩作用时的安全系数：12501.46/.6./9.78mnK式中，由机械设计手册查得：弯曲的有效应力集中系数1.85K表面品质系数0.92弯曲的绝对尺寸影响系数.7根据机械手册，取1.35nnn,疲劳强度足够安全。3.4轴承的选择轴承型号240/600CA/W33，调心滚子轴承，外形尺寸分别为：60,120,72dmDBm基本额定负荷6160roCKN4筒辊磨加压装置的设计4.1材料的选定加压杆和支撑座主要是铸造件,材料选择ZG45。4.2加压杆结构尺寸的确定由于本装置设在压辊两端的轴承座(盖)上,根据轴承座(盖)的结构尺寸设定加压杆的加压部分的形状为圆拱形状。上端设有加强肋筋,其结构为倒T形结构;两端设有圆柱销孔,其主要用于连接液压缸和支座部分;为了达到压辊两端同时加压平衡的目的,在其端部设有平衡杆以达到预期的效果。具体尺寸采用反求的设计方式设计，如CAD图所示。压杆的校核：（a）倒T形结构的静矩：012450875103zzS3()m2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计16(b)计算其形心坐标：30241505.()87zSymA（c）组合图形的惯性矩：33212450751080.4.075zzII47.1()m(d)弯矩为：603.580.7()zMkN（e）该截面的应力：6maxax8.17.()50zyMPaI查机械手册铸钢的，故符合要求。2a4.3加压装置本加压装置位于筒体两侧,其主要由压杆、支座、液压缸、平衡杆四部分组成。压杆压在压辊两端的轴承座(盖)上,筒辊磨工作时液压缸通过对压杆施加压力而实现对压辊的加压,从而也实现对矿渣物料的粉磨。4.4液压缸内径的确定由分析可知，液压缸的工作压力约是1600.34KN，工作压强为2025MPa，取P20MPa。则有：（4-2FSR1）解得：R159.6mm液压缸内径D2R159.623.()m根据机械设计手册GB/T23481993查得D取400mm。4.5筒辊磨同步杆的结构设计4.5.1同步杆材料的选定初选同步杆材料为45钢。4.5.2同步杆尺寸的确定同步杆的倾斜角度可设计为，1580MPa盐城工学院本科生毕业设计说明书200717扭矩T320.68-10.3425=0.1(KN)mpW（42），（0.81.0）316pTd取0.972MPa3331240.519.2()7Tdm取d=120mm乘以安全系数1.5有：.80()4.5.3同步杆中键的选择键一般采用抗拉强度极限的碳钢，通常用45钢。6bMPa根据机械设计手册，普通平键b=32mm，h=18mm，l=320mm，609pMPa:3420.51()38pTadhl所以普通平键符合要求。5筒辊磨卸料装置的设计对于湿法磨机，出料罩是解决派料问题；对于干法磨机，出料罩不但要解决排料问题，而且还要考虑通风及其通风过程中的密封问题。即一方面不使物料逸散到出料罩之外；另一方面也不能应外界空气被吸入而降低通风效果。因为磨内通风的好坏对生产效果有明显的影响，通风加强了，磨机产量可相应提高。据生产实践中证明，磨机加强通风后，一般可以提高产量510%。要实现磨机通风，使磨尾有一定的负压，加强通风能力是必要的条件。而出料罩的密封是一个充分的条件，没有良好的密封措施，通风就会受到影响。出料罩通常用薄钢板焊接而成。在设计中要考虑的问题是：根据粉磨条件和磨机的构造情况，确定出料罩的结构型式和规格尺寸以及对于干法磨机的密2600筒辊磨压辊及加压、卸料装置设计18封措施。筒辊磨属于干法磨机。对于干法磨机，不但下部要有出料口，而且上部还要开设排风口，排风管道内的风速可按1216m/s计算。因为风速太大，阻力增加；风速太小，则在管道内壁容易积灰。出料罩下部的倾斜角，一般根据物料的休止角而定。物料的休止角多数在3045之间，但是，要必须注意特殊情况，如应水气凝结，物料本身潮湿等，因此，出料罩下漏斗部分的最小倾角（指漏斗两个侧壁之夹角）不要小于50物料被辊压时筒辊磨的通过量：（51）06/QnDBLm其中-被压物料容量，1.62.5取=2B-料层，B=1015取B=12mmm-被辊压次数，m=8（52）042.nD26.340.26根据黑龙江牡丹江水泥厂购买的一台3800的工作运载情况可以得转速休整系数k为1.63,为0.675Q603.142.631.508.2.0675/8=19.825（t/h）由于矿渣与水泥的易磨比为1.11.3,取易磨比为1.3,则：，符合设计要求9.85.7(/)th筒辊磨属于负压操作，假如密封不良，必然要漏入大量的冷空气，从而引起磨内的热空气温度下降，影响烘干效果，降低粉磨效率。在此情况下，为了保证物料得到烘干，就必须通入更多的热空气，于是加大了风量，增加了进磨风速，使通风阻力增加，最后增大排风机的规格，造成不合理的技术经济指标。筒辊磨尾部密封采用橡胶式的密封，筒辊磨属封闭式粉磨系统，要求有严格的封闭性，采用橡胶式密封能有效的防止粉磨过程中粉尘的外泄，保证良好的通风条件，端盖密封要与筒体