HRM立磨设计计算.docx

1、HRM立磨设计计算前言1第一章 立式辊磨机的简介及应用2第二章 方案确定4第三章 HRM型立磨的结构特点与设计及工作原理 5第四章 立磨的选型及参数的确定104.1 易磨性系数的确定104.2 磨盘直径的确定104.3 磨辊直径的确定104.4 立磨产量的计算114.5 电动机的选择114.6 盘转速的计算114.7 减速机的选择124.8 入磨物料最大粒度的计算134.9 磨辊与磨盘间隙的确定154.10 物料层的厚度的计算16第五章 磨辊轴的校核 165.1 做轴的受力简图，计算支反力185.2 做弯矩图185.3 求出危险截面的当量弯矩Me185.4 依据轴的材料,确定许用应力195.5

2、 强度计算 20第六章 磨辊轴的密封22第七章 磨辊及磨盘衬板的维修与节能247.1 维修时机247.2 拆换费用247.3 风险性257.4 实施硬面再生焊补的方法26第八章 影响辊磨机粉磨的因素 28III8.1 风量的控制 288.2 磨机的振动 288.3 磨机喂料量的控制 288.4 磨机风量的控制 298.5 产品细度的控制 29第九章 系统在运转过程中的故障排除30第十章 停机方法32 第十一章 紧急停车处理 33 11.1 一般紧急状况33 11.2 十分紧急状况33 第十二章 可能出现的问题及解决方案 34 12.1 立磨的振动34 12.2 磨机压差上升34 12.3 出磨

3、风温下降34 12.4 产品细度不足35 第十三章 维护与保养 36 13.1 分离器36 13.2 上壳体37 13.3 磨辊装置37 13.4 磨盘装置37 13.5 传动装置38 13.6 液压系统38 13.7 润滑系统38 致谢40 参考文献 42 附录 44IV前 言本设计是根据机械工程系专业设计要求编写的,编写说明书的目的:1增强本专业综合运用所学的基础理论课技术课专业方向课的知识与技能去分析和解决机械领域内的技术应用问题的能力,以及正确进行技术运算(包括使用计算机计算)和使用技术文献规格资料的能力.2进一步掌握技术设计和技术应用的方法,特别是掌握工艺过程的设计等基本技能.3增强

4、自己树立正确的设计观点,理论联系实际的工作作风以及严肃认真踏实若干的良好工作作风.4培养简明精确地表达自己设计思想和科学实验的能力,能手工制作和计算绘图,编写论文工说明书以及答辩能力.我们此次毕业设计的选题适合本专业的培养目标和职业岗位的需求,并贯穿联系实际的原则,我们尽可能的选择了与生产相结合的课题即HRM型立磨的设计.本设计是在传统立磨的基础上采用了新的结构设计，集细碎、烘干、粉磨、选粉、输送为一体，具有粉磨效率高、电耗低、烘干能力大、产品细度易于调节、工艺流程简单、占地面积小、噪音低、无粉尘污染、磨耗低、检修方便、运行可靠等优点。我们在毕业设计中通过对立磨的设计及其和本组同学研究总结,通

5、过对数据的比较,我们选取了最好的理论数据并且在制造工艺方面进行了优化,使设计变的更加完善.通过本次的毕业设计,使自己在独立设计和研究及技术总结,方面有了很大的提高,具有担任专门技术应用的工作初步能力.在我的整个设计过程中,错误和疏忽在所难免希望老师和同学得出宝贵的意见,我一定虚心接受,在此表示感谢!1第一章 立式辊磨机的简介及应用立式辊磨越来越广泛地用于水泥厂生产线。新建现代化水泥生产线中，煤、生料的粉磨采用立式辊磨者占90以上，水泥熟料和矿渣粉磨采用立式辊磨者越来越多，所以在现代化水泥工厂中，立式辊磨已成为工厂工艺过程重要装备，这是由它一系列的优良特性所决定的，这些特性一部分属纯机械技术，另

6、一部分是工艺过程的，具体如下：(1)垂直结构，占用场地很小。(2)结构紧凑，只需要很小空间。(3)立式辊磨运行噪音低：其主要噪音源来自辊磨工作、传动马达和减速机系统及密封风机。(4)立式辊磨空运转时具有低的噪音和低的振动，采用摇臂单独控制磨辊，采用机械停止或液压控制磨辊可在降低噪音和振动的同时防止磨辊和磨盘衬板发生金属接触。(5)能够喂入较粗物料，物料粒径大约为磨辊平均直径的58，可节省预破碎能量消耗。(6)金属的磨损量很低，比管磨机约低25，更换磨辊轮胎的时间非常短，因此维修费用很低。(7)通过使用硬的耐磨材料，采用降低磨损方法以及优化措施，随着操作者的经验增加使粉磨元件的使用时间增长。(8

7、)改善粉尘流物理效应，使壳体衬板的使用寿命增长。(9)通过用液压气动弹簧加载系统配合现代流行耐磨材料的良好的物理特性能迅速变更粉磨力，使粉磨工作更容易。(10)集粉磨、均化、烘干、选粉和输送功能于一体。(11)在粉磨和选粉空间中粗粉有很高的循环率，使在粉磨选粉过程中具有非常高的烘干效率。(12)由于物料在粉磨室内停留时间短，故有很好的可控制性；由于改变工艺过程反应时间短，所以很适合完全自动化。(13)立式辊磨具有很高的运转率，在水泥工业生产线中是一窑配一磨，可得到最2高投资效益。(14)由于磨辊是单独成对控制，当2个磨辊出故障时，允许用另外2个磨辊紧急操作，可达到大约70满负荷产量，这时如果磨

8、机连续工作24 小时，窑只是在产量稍为降低的情况下继续运行。(15)在辊磨中使用特殊选粉机可同时生产2或3种粒径的细粉。(16)由于避免了管磨机内不良研磨体循环，立式辊磨的单位能耗低。(17)对于滚动摩擦占很大能耗比例来说，使用大直径磨辊的滚动阻力很小，所以单位能耗低。(18)由于在料层中比较薄的颗粒层中进行粉碎，故单位能耗(kWht)低。(19)在同一机器中采用组合选粉工艺过程，直接打碎已粉碎颗粒的团块，所以效率高。(20)通过最佳调整导风环，使载尘气流非常均匀地通过，使气流能耗(磨机阻力)最小化，同时达到最大粉磨产量，从而达到总的能耗最小化，根本不用降低风量和采用外部循环物料来降低能耗。第

9、二章 方案确定立磨的型号很多，如：来歇磨，国产为TRM型、MPS磨、HRM型、PRM型、ATOX型辊磨机等。磨辊和磨盘的组合形式有：锥辊 -平盘式、锥辊碗式、鼓辊碗式、双鼓辊碗式、圆柱辊平盘式、球环式等。本人设计的为鼓辊碗式。目前，立磨的发展趋于液压式，而非弹簧式，所以本人设计的也是液压式，符合立磨的发展和销售趋势。这是因为磨机液压系统具备自动控制和手动控制两种功能，可提高操作上的灵活性和可靠性。虽然MPS磨的磨辊磨损比较均匀，比较耐磨，喂料粒度打，并且风机动力较莱歇磨和雷蒙磨节省，但是，这和磨机的磨辊不能翻出磨盘，磨辊和磨盘磨损后通常在磨内更换，如果需要取出磨辊，必须拆除整个磨顶，或从磨门取

10、出每个磨辊，给维修带来了许多不便。ATOX磨三辊装置处于粉磨室固定位子上，这些磨辊仅围绕他们自己的轴回转，但不围绕磨盘中心运动，磨辊工作时没有杠杆和推力件，这虽然降低了重量和制造费用，但磨辊无法适应粉磨层变化，因而磨辊宽度上的磨损难以均匀，并且维修比MPS磨更难。综上分析，本人决定设计HRM型立磨。4第三章 HRM型立磨的设计及工作原理HRM型立式磨是合肥水泥研究设计院在广泛吸收国外先进技术，总结国内外立式磨应用经验的基础上研布出的一种高效节能烘干兼粉磨设备。它既有莱歇磨可翻辊检修的优点，又具有MPS磨辊套可翻面使用、寿命长的特点。集细碎、烘干、粉磨、选粉、输送为一体，具有粉磨效率高、电耗低、

11、烘干能力大、产品细度易于调节、工艺流程简单、占地面积小、噪音低、无粉尘污染、磨耗低、检修方便、运行可靠等优点。本人主要负责磨盘磨辊的设计，现将磨盘磨辊介绍如下：与所有的立磨一样，磨辊和磨盘是HRM型立磨的核心部件之一。磨辊和磨盘的形状及合理的搭配对粉磨效率的影响是极其重要的，最佳的磨辊形状会因处理物料的差异而不同;物料的粉磨过程实际上是研磨体对料床内的物料的碾碎、挤压力的产生，使落入研磨区的物料能够进行有效的粒间粉碎。通过对国内、外各类辊式磨的分析比较及研究，HRM型立磨采用了胎形磨辊和凹形磨盘的配置见图3-1,凹形盘内的料床能保持形成和稳定，自磨盘外缘上升的气流能保证出磨的料流均匀.磨辊和磨

12、盘与物料之间能保持良好的接触表面，磨耗料的磨损相对匀称，且磨损后还可以通过调整辊压以弥补对粉磨质量的影响。设计的磨辊可以翻到机体外检修，辊套并可以根据磨损情况进行调而使用，以延长磨辊的使用寿命;辊套和磨盘衬板等磨耗料都采用了快拆装结构，有效地提高了磨机的运转率。另外，为了有效地控制和调整辊、盘间的料层厚度.防止辊、盘因直接接触产生金属碰撞增加磨机噪音，HRM型立磨对磨辊和磨盘的间隙作出了一定的限制。分离器是HRM型立磨的另一个重要的部件。分离器的分级效果的优劣，是能否保证磨机内被粉磨后的细小物料在上升气流的作用下被分散并随气流上升至分离器时具有良好的分离，不会产生过粉碎及较大的软垫层现象，降低

13、料床粉磨的无用功，提高粉磨效率的根木。立磨的施压方式是HRM型立磨的又一特点。传统的加压方式是机械弹簧加压，通过改变弹簧的伸缩量来调节压力的大小。但这种调压的范围十分有限，随着磨内耐磨材料的损耗辊、盘之间的压力会随之降低，在运转中保证稳定的粉磨效率。而且在实际操作时不能有效地调整物料的粉磨状况，弹簧本身的压力特性及范围决定了在粉磨区域内有金属或大块物料进入时，由于其缓冲能力有限，易造成部件的损坏，不利于磨机的安全运行;在设备大型化高速发展的今天，弹簧压图3-1 磨辊磨盘及加压示意图力的调控制远远满足不了大型立磨的要求。现代的立磨随着液压技术的发展普遍采用液力加压系统向磨辊加力液力加载是通过油缸

14、实现的，调控液压系统的压力可改变液压缸对磨辊加力的状况，随意调控磨辊对物料粉磨力的大小。液压系统内的蓄能器对磨辊设施具有保压和过载缓冲作用，吸收一部分过载压力。因此HRM型立磨选用了液力加压系统给磨辊提供研磨力见图3-1磨辊装置的制作要点是控制辊套的材质及磨辊的装配质量。辊套是由耐磨材料铸造而成，辊套的耐磨性是决定辊套使用寿命的主要因素，辊套硬度大小是辊 套耐磨性的标记物，但辊套属脆性材料，硬度过高，会使辊套的抗震效能减低，使用时发生脆裂，严重时辊套在热处理过程中就可能发生断裂。磨辊的装配质量的控制:装配前必须对每个检验合格的零件进行复检，清除残留毛刺，清洗零件表而并作干燥、防锈处理，做好配套

15、标记。装配时要找好基准，按装配顺序进行装配。磨辊的轴承装配是非常重要的工作，装配间隙要合适，既要做到减小装配难度，又要防止轴承装配过松，造成使用中轴承内、外圈跑动，损坏相关零件。装配后要检查密封是否合格，是否防水、防尘;紧固件是否联结牢固;轴承初润滑是6否遗漏等等。最后检查磨辊转动灵活性.合格的磨辊装配可以延长磨辊轴承的使用寿命。磨盘装置是立磨传递动力的主要部件，其质量直接决定着磨机的产量，同时磨盘又是磨机产生振动的发源地，因此控制磨盘的加工质量是至关重要的。磨盘盘体是铸造件，加工时盘体各回转部位的同轴度是要确保的，各回转体的环向厚度要尽量对称均匀，非加工部位要尽可能的少，使盘体在运行时产生较

16、小的离心力。盘体上装配的耐磨衬板要保证平整，衬板的高低不平会严重降低粉磨效率，并使磨机产生较大的振动，更重要的是会直接影响辊套和衬板的使用寿命。图3-2HRM型立磨的工作原理HRM型立磨的结构见图3-2。其工作原理为：由电动机驱动减速机带动磨盘转动，需粉磨的物料由锁风喂料设备送入旋转的磨盘中心;在离心力作用下，物料向磨盘周边移动，进人粉磨辊道。在磨辊压力的作用下，物料受到挤压、研磨和剪切作用而被粉碎。同时，热风从围绕磨盘的风环高速均匀向上喷出，粉磨后的物料被高速气流吹起，一方面把粒度较粗的物料吹回磨盘重新粉磨，另一方面对悬浮物料进行烘干;细粉则由热风带入分离器进行分级，合格细粉随同气流出磨，由

17、收尘设备收集下来即为产品，不合格粗粉经分离器叶片作用后重新落至磨盘，与新喂入的物料一起重新粉磨。如此循环，完成粉磨作业全过程。HRM型立磨系统工艺流程如下：71.配料库底皮带机2.除铁器3.金属探测器4.三通阀5.皮带机6.锁风喂料机7.立式磨8.外循环提升机9.旋风收尘器10.分格轮11空气输送料槽12生料入库提升机13.立磨系统风机14.循环风阀15热风阀16.冷风阀17.旁路风阀18.窑尾高温风机19.电收尘器20.尾排风机图3-3 原料粉磨系统工艺流程图经各原料库库底电子皮带秤配料后的物料落到皮带机1上,经除铁器2除铁后，再经金属探测器3检测;若检测到有较大的金属，三通阀4将该部分物料

18、剔除，无大块金属的物料由皮带机5送入锁风喂料机6再入立磨7进行烘干粉磨。由窑尾高温风机8排出的废气中的一部分，与循环风混合进入立磨与磨内物料进行热交换后，带起物料经立式磨分离器进行分选。细度不合格的物料重新落到磨盘上进行粉磨，合格的物料随气流进人旋风收尘器9,90%以上的粉尘被收集下来，经过分格轮10卸入空气输送斜槽11再由提升机12送入生料均化库。出旋风收尘器9的气体一部分循环入磨，另一部分与窑尾高温风机18出口旁路的一部分废气混合进人电收除器9进一步除尘，由尾排风机20排入大气。从立式磨风环处落下的物料通过外循环提升机8提升到皮带机5上，重新喂入磨内进行粉磨。出磨风温及循环风量通过冷风阀1

19、6、热风阀15、循环风阀14、旁路风阀17进行调节。8第四章 立磨的选型及参数的确定立磨主要参数有：磨盘、磨辊的直径，易磨性及转速等。现确定主要参数如下4.1 易磨性系数的确定根据本课题的设计要求：选择与2500 td新型干法窑配套的HRM磨。设生料熟料=165；立磨运转率0.9，配置1台立磨。则要求立磨产量：(4-1)取原料试样在试验辊磨MPS32中试验得到产品细度：R0.08筛(190目筛)筛余1214时试验磨产量： ， 单位功率消耗4.2磨盘直径的确定由以上述易磨性系数，根据公式可得到立磨磨盘直径：(4-2)4.3磨辊直径的确定查新世纪水泥导报的水泥厂立式辊磨的选型文中表10得:（磨辊直

20、径）由经验公式：(4-3)考虑到磨损程度K值取0.34则9依据经验算得：磨辊个数Z=3，磨辊直径d=2650，宽度b=900mm。4.4立磨产量的计算则该立磨实际额定产量：则立磨最小和最大产量为 ：（4-5）(4-4)（4-6）4.5电动机的选择按以下公式，可求得HRM3600磨盘传动功率N=1.1WmMT：(4-7)那么可选用1800KW的电机。可选用YRK703-6（10KV，IP44）。它具有结构紧凑、重量轻、高效、节能、噪声低、振动小、可靠性高、使用寿命长、安装维护方便等优点。4.6盘转速的计算图4-1由公式：10得磨盘理论转速：(4-8)由图4-1查得速度修正系数q=0.735，代入

21、下式。而磨盘的实际转速：(4-9)4.7 减速机的选择由于辊磨机的三式结构决定了减速机要把电动机水平方向的传动改变为乘直方向的传的。且要实现相应的减速， 减速器是辊式磨的关键部件之一，其工作的可靠性直接影响到磨机的运转效率。由于辊式磨用减速器与一般工业齿轮箱相比，在结构和使用上有巨大的差异，立磨减速机主要由三个部分构成，即锥齿轮部分、行星传动部分和止推轴及箱体部分。承及箱体部分减速机的额定功率应高于电动机的额定功率，可取为2000KW，输入轴的转速为990r/min，输出轴的转速为30.1min，总传动比为32.9.可选用VBF1800型的减速机，其额定输出转矩为743KN.m，轴向载荷为51

22、00KN，瞬间载荷为16600KN。旋转方向从上往下看，推力盘为顺时针方向旋转。4.8入磨物料最大粒度的计算立磨入磨物料粒度大，使石灰石破碎设备选型小，不但节省设备投资，同时在运行中还节省了破碎成本。但入磨物料粒度过大，不但使粉磨系统产量降低，还会引起磨机震动。因而保证合理的入磨物料粒度是保证立磨正常运行的重要条件之一。本人设计立磨的合适入磨物料粒度可以用下面方式计算：如下图所示，假设物料为一个小圆球，物料在进入磨辊与磨盘之间时会受到:磨辊对物料的作用力p，磨盘对物料的反作用力P和钢铁对物料的摩擦力（其摩12擦系数f0.24）。11图4-2 立磨物料受力分析作用于物料时应有下压的力，还有向外推

23、的反作用力。有向外推的力为 ，=、，及。 向下压的力为 ，由于摩擦力，物料同时手里有ABE为相似三角形，ODE与上图可知，能夹住物料应满足以下条件：（4-10）作用力与反作用力平衡应有：将上面两式联立解得：（4-11）（4-12）将f0.24代入上式得：角不变的情况的情况下物料直径相应增大，反之亦小。角均小于26.99。磨辊大，在由此得出物料的夹角是有摩擦系数决定的，即无论立磨的大小，物料直径与磨辊直径的关系可用该角度求得。AOO为相ABO和ACO为相等三角形，ABO和从上图中不难看出，12似三角形。由此得出：（4-13）（4-14）=26.99带入（4-13）和（4-14）两式联立解得：将r

24、0.058R （4-15）r应小于0.058R，入磨物料粒径最好确定为r=0.054R左右。我设计的磨辊直径为3600mm，控制入磨物料的粒径应小于等于磨辊直径的0.054倍，即：（4-16）为了使物料在粉磨的过程中被顺利咬入，则物料粒径取110mm。4.9 磨辊与磨盘间隙的确定磨辊与磨盘的间隙不能直接观察到，它是磨辊压力及料层薄厚的一种体现。这个间隙大小直接影响到磨机粉磨效率及设备安全运转。正如图4-2所示，间隙为h，当h2r时保证了无聊顺利进入磨辊与磨盘之间，此时物料厚度大于等于最大物料直径，最大的物料被压入细碎物料中，且液压的作用力小，物料间的倾轧研磨不足，对粉磨不利。表现为磨盘物料变粗

25、，返回物料增多，引起粉磨效率降低。当间隙h=0时，颗粒物料刚接触磨盘磨辊，压力弹簧或液压装置就开始发挥作用，随着物料被嵌入逐渐加大压力部件负荷，产生细粉多，料层变薄并可能产生震动。取h=r，最大直径物料被料层埋入一半时即受到辊盘挤压而被粉碎，同时向周边挤堆，加剧周边物料的相互倾轧，可以提高粉磨效率。同时磨辊接触大块物料变为挤压角，计算如下;将大块物料压进料层的过程有一个缓冲作用，可避免磨机振动。由此看出料层厚度h=r比较合适，即h等于磨辊直径的0.027倍。当物料挤入料层后开始受压时图中的嵌入角依图4-2，让圆心O与DC线重合，h=r，有：挤压角为(4-17)将上述计算带入 (4-17) 式得

26、：=18.4调整维持好合适稳定料层厚度的方法主要是调节适当的料环高度，寻求合理的辊压，控制适宜的风环处风速。那么，辊盘的间隙为磨辊直径的0.027倍，即：2650=71.6mm （4-18） 取h=70mm。0.027D=0.027h4.10物料层的厚度的计算磨机的产量与从磨辊下通过的物料层厚度、磨辊压入物料的速度和磨盘母线的长度成正比，与物料的循环次数成反比。即：LhZ3600=K (4-19)那么得物料层的厚度：K=hLZ (4-20)3600=1.931.0313.14197.61.4536003mm0.6760=146.7即物料层的厚度应控制在140mm式中：14辊磨机的产量，t h水

27、泥生料的容积密度，；V磨辊母线长度中点的线速度， m/s ；L磨辊母线的长度，m ；h物料层的厚度，m ；Z磨辊个数；K物料在磨内的循环次数，与物料的易碎性有很大关系，一般取K=31。 综上所述，本人设计的是鼓辊-碗式液压式辊磨机，型号HRM3600，即磨盘直径3600mm，磨辊为3个。15第七章 磨辊及磨盘衬板的维修与节能在水泥工业中立磨可分为四类:煤磨、生料磨、水泥磨(磨熟料)、矿渣磨。由于功能不同、磨料不同，所以当磨损导致产量下降而必须加以维修的时机及方法也有相当大的差异。7.1维修时机当磨辊及磨盘衬板产生磨损过甚时，产量会下降，而产量的下降意味着能源的浪费。以FLSIDTHATOX50立磨为例，ATOX50立磨电动机功率约4 000 kW/h(含立磨主电机、选粉机、进料泵等电动机功率)，即每小时要用掉约4 000度电，折合人民币约为2 000余元，一年电耗则约在1 500万元左右。若效率下降10%，则一年电耗损失约150万元，由此产生了能源的极大浪费。所以如果单纯以节能考量，则磨损越少，越早维修越节能。然而拆换磨辊及磨盘衬板是一个耗时、耗力的工程，且牵涉到因停机而造成的停产损失。其实此二者是同样重要的，另因前者是隐形的(电费是整厂合计)，虽然此电耗可以单独核算，但大部分业主仅注意