蓄能器在立磨机磨辊加载系统中的应用

1、蓄能器在立磨机磨辊加载系统中的应用第38卷第6期2010年12月现代冶金ModernMetallurgyVo1.38No.6Dec.2O10蓄能器在立磨机磨辊加载系统中的应用马明春(安徽工业大学,安徽马鞍山243002)摘要:介绍了立磨机磨辊液压加载系统的工作原理,分析了加载系统的刚度和影响系统刚度的因素,举例说明了立磨机液压加裁系统中蓄能器容积的计算方法.关键词:立磨;蓄能器;液压加栽中图分类号:TQ172.63引言立磨作为料床终粉磨的主导,在高细水泥和矿渣微粉生产中得到了广泛应用.与传统球磨相比,立磨的电耗,单位磨耗极大降低,且运行稳定,在产品质量和环境保护等方面都有着显着的优势.立磨机磨

2、辊的碾压力由加载系统提供.试验表明,当产品比面积值超过300cm./kg时,辊压要>1500kN/mzL.由于料层不均,物料粒度以及异物等因素影响,立磨工作时磨辊会剧烈跳动,由此产生的巨大冲击力最终传递给加载系统,所以必须在系统中配置缓冲机构.早期的立磨用机械弹簧加载,后来液压技术应用到立磨加载系统.蓄能器的工作特性与机械弹簧类似,且与机械弹簧相比,蓄能器可以更好地与液压系统配合工作,加载力调节范围大,结构简单,维护方便.对于大型立磨,蓄能器已完全取代机械弹簧被应用于磨辊张紧系统中.本文选用了结构简单,轻便,维护方便的皮囊式蓄能器.1磨辊液压加载系统原理磨辊液压张紧系统原理如图1

3、所示,油缸的有杆腔为工作腔,蓄能器起保压和缓冲磨辊冲击的作用.张紧系统工作时,液压泵启动,油缸驱动磨辊压下,同时压力油注入蓄能器,使系统压力升高.当压力达到设定值后,泵停止工作,单向阀关闭,系统保压,加载系统便在当前压力下工作.磨辊在工作过程中随着磨盘上的料层起浮,推动油缸活塞窜动,把油缸中的液压油推人或排出蓄能器,使蓄能器中储存在皮囊中的压缩气体不断地被压缩或膨胀,系统的压力侧保持在一定范围内波动.由于系统内泄漏的原因,系统压力会慢慢降低,当降低到最低设定值时,液压泵重新启动,系统再次被充压.当料层中出现大块硬物时,磨辊被大顶起,大量液压油被推人蓄能器,系统压力随之大幅升高,当压力升高到大于

4、设定值时,保护阀打开泄压,系统压力回到正常范围.如此反复,系统的工作压力始终保持在设定的范围内.图1磨辊液压张紧系统原理图磨机工作要求加载系统压力在设定范围内波动要小,以减少振动,避免频繁泄压,进而造成泵的频繁启动.如果把加载系统看成一个弹簧机构(见图2),则F一z式中F为系统加载力;为弹簧压缩的距离;志为加载系统的刚度.当弹簧压缩量变化为时,加载力波动为F一是Aa:在Ax一定时,要使加载力波动F值小,则要收稿日期:201O-0512作者简介:马明春(1979一),男,工程师.电话代冶金第38卷求弹簧的刚度是要小一点.图2加载系统弹簧机构2磨辊液压加载系统的刚度分析在

5、液压加载系统中,可把系统压力P看作弹簧系统的张力F,油缸活塞移动距离z看作弹簧的压缩量.设在额定工作压力时,油缸活塞处于0位置,活塞移动了距离后,系统压力变化为AP,则加载系统刚度为k一(1)在立磨磨辊液压加载系统中,充当弹簧的弹性元件为蓄能器,进一步说,是蓄能器中的压缩气体.由于蓄能器中的气体质量是不变的,根据波尔定律有P:=尸1(2)式中尸为液压加载系统额定工作压力;为P压力下蓄能器中气体体积;P为油缸活塞移动了距离z后系统中的压力;为P压力下蓄能器中气体体积;为多变指数.由于磨机工作时,磨辊浮动频率较高,蓄能器中气体被压缩和膨胀的时间很短,与外界来不及进行热交换,可以认为是绝热过程,故取

6、多变指数=1.4.则有P=Pi'(3)油缸有杆腔面积为S,忽略液压油的压缩性,油缸无杆腔中体积变化AV=SxV一V(4)V1一V一Sx(5)将式(5)代入式(3)得P=×(则从到P压力变化AP=P,一P=P,一P,x(_兰)(7)综合以上各式,则系统刚度=等一一(V37)J一.),j对于立磨机液压加载系统而言,工作压力P是已知的设计参数,根据可计算得出合理的油缸规格,得到活塞工作面积S.在活塞的波动距离一定的情况下,仅有蓄能器体积是未知参数.对式(8)适当赋值后,可得是一曲线(见图3).图3k-V曲线由图3可知,增大蓄能器体积可降低加载系统的刚度.对于立磨机磨辊加载系统而言,

7、在设计液压加载系统时,选择大容积的蓄能器可使系统工作压力波动平稳,降低磨机振动,有利于整个加载系统的稳定.但刚度小会降低系统响应速度,刚度高时,加载系统固有频率高,系统响应速度快2.对于响应速度有要求的系统,设计时不能一味追求稳定而选用过低的刚度.立磨机磨辊加载系统对响应速度并不敏感,但考虑设备的实际生产,蓄能器容积不可能无限大,选择适当的蓄能器容积便成为设计立磨机磨辊液压加载系统的关键.3立磨磨辊液压加载系统蓄能器容积计算蓄能容积的选择应考虑系统需求,设备成本,现场空间等因素,做到够用即可.以某型号立磨为例,对蓄能器容积进行计算.已知:油缸有杆腔面积S=75.4mm.;油缸活塞允许最大振幅H

8、一200mm;蓄能器充气压力P.=5.3MPa;加载系统额定工作压力P1=7.5MPa;加载系统最高允许工作压力P.=8.0MPa;加载系统最低允许工作压力P.=7.0MPa.计算蓄能器的有效容积,即充气压力P.下的气体体积.本计算忽略液压油的压缩性和能量损失,仍以波尔定律为基础.从蓄能器充压到磨机正常工作,时间间隔较长,气体与外界热交换充分,可视为等温过程,所以取多笫6期马明春:蓄能器在立磨机磨辊加载系统中的应用53变指数一1.则有P.VoPlVl(9)另外,磨机工作时,磨辊浮动速度较快,气体体积变化可视为绝热过程,取多变指数n一1.4.则有P"一P"(1O)P2!一尸3"(11)系统压力由最低允许压力变化到最高允许压力时,不得超过活塞允许最大振幅,即有3一V2一SH(12)由式(12)得V3一SH+V215080十V2(13)将P:,P.和式(13)代入式(11)计算得V2150800mm.再由式(1O)计算得V1157160mm.代入式(9)计算得V一222396mm0即蓄能器有效容积V.一222396mm.可满足使用要求.考虑实际标准蓄能器规格,可选择6只4OL的蓄能器并联使用.4结论(1)蓄能器应用于立磨机磨辊加载系统,可以使系统结构简化,加载力调节范围增大,运行平稳,维护方便.(2)增大蓄能器