辊式磨辊压计算与分析-机械设计及理论专业论文.docxVIP

1 1 绪 论 1 绪 论 PAGE PAGE 1 1 绪 论 1.1 研究目的和意义 辊式磨又称立式辊磨机，是一种根据料床粉磨原理，通过具有相对运动的磨 辊、磨盘的碾磨装置对物料直接加压，使物料受挤压和剪切作用而产生粉碎的机 械，被广泛地用于粉磨水泥原料或水泥孰料以及其他如陶瓷、化工、建筑等工业 原料[1，2，6]。随着辊式磨在工作原理、机械结构、研磨机理、系统工艺性能等方面 的独特优点越来越突出以及窑外分解技术的诞生，各国水泥行业越来越多地采用 辊式磨来粉磨原料。 与传统球磨机相比辊式磨具有诸多优点[3]： ① 粉磨效率高，能耗低。由于辊式磨采用料床粉磨原理粉磨物料，所以系统 能耗较球磨机低 20％～30％。 ② 质量轻，占地面积小。辊式磨内置选粉装置，不需选粉机和提升机。出磨 含尘气体可直接进入收尘器收集，故工艺简单，布局紧凑，建筑面积及建筑空间 都比球磨机小 30％以上。在同样生产能力的情况下，辊式磨系统中辊磨机的质量 要比球磨机系统中球磨机的质量轻。 ③ 烘干能力强。辊式磨采用热气体输送物料，入磨的风量、风速、风温非常 重要。在辊式磨内可烘干粉磨水分高达 12％～15％的物料，故可省去原料烘干系 统。 ④ 易损件寿命长。由于辊式磨在运行时磨辊与磨盘之间有料层的存在，所以 运转率高，金属磨耗小，易损件寿命长。 ⑤ 物料入磨粒度大。球磨机的入磨粒度一般要求小于 30mm，而辊式磨入磨 粒度一般在 80～120mm，大型辊式磨可达 200mm，是球磨机入磨粒度的 3～4 倍， 因此可大大提高破碎能力，并简化破碎工艺流程。 ⑥ 噪声比球磨机小 10dB 左右。 ⑦ 产品细度和成分容易监测控制，设备维护简单。 基于上述优点，辊式磨所产生的综合经济效益和社会效益是球磨机无法比拟 的，也正是因为如此，使其近几十年来在水泥等行业中得到了迅速的推广与发展。 纵观辊式磨的发展历史，可以发现辊式磨已经在粉体工程领域中占有举足轻重的 地位。上世纪 70 年代之后辊式磨就开始逐渐取代球磨机，成为常用的工业原料磨 [4]，我国也加快了对辊式磨的自主研发。 辊式磨一般有三种辊压，即配用功率限压、实际操作压力和强度设计压力。 在辊式磨设计研发过程中，强度要求是必须考虑的因素之一，所以需要计算磨辊 的强度设计压力。不仅如此，强度设计压力计算时考虑的因素大多也是磨机的配 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 用功率限压与实际操作压力计算时需要考虑的，所以强度设计压力的计算至关重 要。 另外由于磨辊和磨盘之间理论上是线接触，磨辊和物料之间是点、线或面接 触，因此物料所受真实辊压很难精确计算，一般用相对辊压表示[1]（本为将相对辊 压称为传统辊压）。但是传统辊压将磨辊与物料接触面简化为磨辊表面或投影面， 因此无法反映磨辊与物料的真实接触情况，计算误差较大。所以进一步细化磨辊 与物料的接触面与受力状态，提出较为准确的辊压计算方法，对辊式磨的设计研 发具有一定参考价值。 1.2 国内外发展现状 1.2.1 国外发展现状 近代辊式磨的发展开始于 20 世纪初的美国，不久后传到德国。自美国研制出 第一台辊式磨以来，它就以其独特的料床粉磨原理克服了球磨机粉磨机理的诸多 缺陷。由于其突出的优点，引来世界各国许多粉体工程研究人员和设备制造厂商 的青睐。1961 年莱歇公司总设计师 Peter Gauer 成功研制出液压气动弹力系统，弥 补了普通弹力加压系统无缓冲量的缺点，得到了众多辊式磨制造商的认同，极大 地推动了这一时期辊式磨的发展，成为粉磨技术发展史上最重要的里程碑。70 年 代，随着水泥工业窑外分解技术的成功应用和推广，窑磨能力匹配以及利用窑尾 气作为烘干兼粉磨热源的要求，使辊式磨在水泥工业中得到了广泛应用，其技术 水平也得到了进一步的提高和完善。之后，多家公司相继研制了各种类型的辊式 磨，均取得了成功，如德国莱歇公司研制了 Loesche 磨、非凡公司研制了 MPS 磨、 伯利休斯公司研制了 RM 磨、丹麦史密斯公司研制了 Atox 磨以及日本宇部公司研 制了 UB—LM 磨等。至今，辊式磨已经成为水泥生料粉磨的主导系统。 世界上已有 20 多家著名的水泥机械制造公司供应各种型式的辊式磨。其中主 要的有德国的 Loesche、Pfeiffer、Krupp Polysius.OK，美国 Fuller、Raymond，丹 麦 FLS，日本 UBe、KHI、IHI、Kobe、Steel 等。迄今 7 000t/d 级水泥熟料工艺线 配套的辊式磨早已投产。如 Polysius 公司的 60/29 辊式磨 1991 年在韩国投产，磨 机生料能力 580t/h，电机配用功率 4250kW。Fuller-Loesche59/42 辊式磨已于 1994 年年