摘要
辊磨机（又称立磨）是一种用途很广的粉磨兼烘干设备，立式辊磨是目前世界上比较先进而且成型的技术，它不但具有能耗低、产量高、维修工作量小等优点，而且运转周期长，适合与大型窑外分解窑配套。在用立磨粉磨物料时，磨辊和磨盘的磨损比较大、国外一些立磨生产厂在磨辊和磨盘等易碎件上使用了更耐磨的材料。因此，其生产的立磨成功地用于水泥和矿渣粉磨中。本文总结了这些立磨的易损件材料选择的一些成功经验，并将其性能及其磨损情况进行对比分析。
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，压力加载是通过油缸实现的，调控液压系统的压力可改变油缸对磨辊压力的情况，可随意调控磨辊对物料粉磨力的大小。液压系统内的储能器对磨辊设施具有保压和过载缓冲的作用，可吸收一部分过载压力。
关键词：立磨；磨损；液压；储能器
Abstract
Therollergringingmachine(hasnametostandrubs)isonekindofuseverybroadpowderrubsconcurrentlydriestheequipment.Theverticalrollerrubsisinthepresentworldquite,advancedthetechnologywhichmoreovertakesshape,itnotonlyhastheenergyconsumptionlowly.theoutputhigh,theserviceworkloadyoungandsoonthecharacteristic,moreovertheoperatingcycleislong,suitdecomposesthekilnwiththelarge–scalekilnoutsidetofromacompleteset.Toreducetheabrasionofrollersandmillstonesoftherollermill,thehighqualitymaterialshavetobeused,andthentherollermillsarcabletobeusedtoproducecementandGGBSsuccessfullyinabroad.Inthispaper,thesuccessfulexperiencetoselectthematerialsforthepartsofthemillwassunnrizedwiththecomparisonofmaterialspropertiesandrateofabrasion.
Themodernagestandsrubsusesthefluidstrengthcompressionsystemalongwiththehydraulictechniquedevelopmenttotherollthrustaugmentation.thepressureloadisgenerallyrealizesthroughthecylinder,theregulationhydraulicsystem’spressuremaychangethecylindertotherollthrustaugmentationcondition,mayregulatetherolltorubthestrengthatwilltothematerialpowderthesize.Inhydraulicsystem’saccumulatorhastotherollfacilityguaranteespressersandoverloadsthecushioningeffect,mayabsorbapartofoverloadpressure.
Kerwords:rollermill；abrasion；hydraulicpressure；accumulator
目录
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……………………………………10
4.1易磨性系数的确定……………………………………………10
4.2磨盘直径的确定………………………………………………10
4.3磨辊直径的确定………………………………………………10
4.4立磨产量的计算………………………………………………11
4.5电动机的选择…………………………………………………11
4.6盘转速的计算…………………………………………………11
4.7减速机的选择…………………………………………………12
4.8入磨物料最大粒度的计算……………………………………13
4.9磨辊与磨盘间隙的确定………………………………………15
4.10物料层的厚度的计算…………………………………………16
第五章磨辊轴的校核………………………………………………16
5.1做轴的受力简图，计算支反力………………………………18
5.2做弯矩图………………………………………………………18
5.3求出危险截面的当量弯矩Me…………………………………18
5.4依据轴的材料,确定许用应力…………………………………19
5.5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………………………………24
7.1维修时机………………………………………………………24
7.2拆换费用………………………………………………………24
7.3风险性…………………………………………………………25
7.4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……………………………………28
8.1风量的控制…………………………………………………28
8.2磨机的振动…………………………………………………28
8.3磨机喂料量的控制…………………………………………28
8.4磨机风量的控制……………………………………………29
8.5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…………………………………………………………………44
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!
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5％～8％，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)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(kWh／t)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。
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、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
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：
1.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
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16、热风阀15、循环风阀14、旁路风阀17进行调节。
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2500t／d新型干法窑配套的HRM磨。设生料／熟料=1．65；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12％～14％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:（磨辊直径）
由经验公式：
(4-3)
考虑到磨损程度K值取0.34则
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：
?(4-4)则立磨最小和最大产量为：
（4-5）
（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
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5100KN，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，磨盘对物料的反作用力和钢铁对物料的摩擦力（其摩擦系数f≈0.24）。
图4-2立磨物料受力分析
推的力，并有的反作用力。有上图可知，ODE与ABE为相似三角形，，向外推的力为，向下压的力为，由于摩擦力，物料同时手里有、及。
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：
（4-11）
将上面两式联立解得：
（4-12）
将≈0.24代入上式得：
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，角均小于26.99°。磨辊大，在角不变的情况的情况下物料直径相应增大，反之亦小。
物料直径与磨辊直径的关系可用该角度求得。
从上图中不难看出，ABO’和ACO’为相等三角形，ABO’和AO’O为相似三角形。
由此得出：
（4-13）
（4-14）
将=26.99°带入（4-13）和（4-14）两式联立解得：
r≈0.058R（4-15）
以上计算的入磨物料粒径为最大限度，由于物料并不是都是圆形的，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h≥2r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，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
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变为挤压角，计算如下;
依图4-2，让圆心O’与DC线重合，h=r
挤压角为，有：
(4-17)
将上述计算
带入(4-17)式得：
=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：
h=0.0272650=71.6mm（4-18）
取h=70mm。
4.10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：
(4-19)
那么得物料层的厚度：
(4-20)
=mm
=146.7
即物料层的厚度应控制在140mm
式中：
——辊磨机的产量，
——水泥生料的容积密度，；
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。
第五章磨辊轴的校核
本人设计的磨辊中的辊轴是属于心轴中的定心轴，因此，它只受到弯矩而不受扭矩。
5.1做轴的受力简图，计算支反力
如下图所示：
如下图所示：
图5-1磨辊的受力简图
L=,最细轴直径d=轴的空心直径d1=360。所受的力为G=1586.8—1273KN=313KN
5.2做弯矩图
如下图所示：
图5-2弯矩图
5.3Me
依题意得:
由于是心轴，故T=0,即：
5.4依据轴的材料，确定许用应力
轴的材料：该轴是承受较大载荷无较大冲击力的，而选用40Gr钢，调制处理。由于轴的尺寸较大，性能数据按毛胚直径＞300mm，有下得：
，，，
表-1轴的常用材料及其主要力学性能
备注
牌号
热处理 毛
胚
直
径
mm
硬
度
HBS
抗拉强度极限σB
屈服极限
σs
弯曲疲劳极限σ-1
剪切疲劳极限
σ-1
用于载荷较大而无很大冲击的重要轴
40Cr
调质 25 1000 800 500 280
≤100
241-266
7500
550
350
200 ＞100
-300
241-266
700
550
340
185
许用应力：由表5-2查得：
，，
表-2轴的弯曲许用应力
[]
碳钢
400 130 70 40 500 170 75 45 600 200 95 55 700 230 110 65
合金钢
800 270 130 75 900 300 140 80 1000 330 150 90 1200 400 180 110 铸钢 400 100 50 30 500 120 70 40 说明：[]——、、分别为材料在静、脉动循环和对称循环下轴的许用弯曲应力。
5.5强度计算
求出危险截面的当量弯矩后，即可对其进行强度校核计算，即：
即：（5-2）
（5-3）
化简得：
将以上所用到的数据代入上式可得：
校核结果：
所以磨辊轴能够满足要求
第六章磨辊轴的密封
密封一般有接触式密封（毡圈密封、o型橡胶密封圈密封等），非接触式密封（油沟密封槽密封、挡油盘密封等）。本人设计的用密封环和气体密封两种密封形式。
1.磨辊轴向密封圈的两种密封保护及关键结构（图6-1）气体的密封结构外部用气，内部用油，结构如图6-1所示：
图6-1气体密封结构
图6-2滚动轴承与支撑轴的密封结构
z部的放大结构x所指部位是密封气体喷出部位.从1.1风机鼓出的压力气体经管道1.5进入到A-A剖面并从磨辊支架中部进入x所指部位.x部位的装配间隙小于等于1mm。压缩空气避免了粉尘的进入。2.2滴油保护轴向密封圈结构润滑油储存在筒体外部2m高的油箱内.在静压的作用下.从外部经图6-1上1.5油管进入到A-A剖面磨辊固定轴内设计的油路中，通过油管进入如图6-2中11所指的两个轴向密封圈中间部位对油封进行润滑.避免油封的磨损，延长油封使用寿命。
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4000kW/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4000度电，折合人民币约为2000余元，一年电耗则约在1500万元左右。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到拆换费用，而往往忽略能源浪费所发生的费用，所以笔者于此以数字举例的形式来佐证。
7.2拆换费用
拆换费用包括三个项目:更换备品费用;拆换人工费用;停产损失。
7.2.1更换备品费用
更换物有二种选择:①新品;②旧品硬面再生堆焊修复。前者的费用随更换数累积而增加，而后者的硬面堆焊是以堆焊量计价，且堆焊后的使用寿命比新品较长些，故费用会随着更换次数而递减。
7.2.2拆换人工费用
此费用仍会随更换次数的增加而俱增，但如采取在线堆焊修复则无此费用。
7.2.3停产损失
停产损失视拆换所需时间或在线修复所需时间而定，由于每停产一天将损失几十万甚至上百万(视生产线线能力不同而不同)，所以如果单独为了维修磨辊或磨盘衬板而停机，其费用是相当可观，通常必须配合全厂大修来停机，最好是在大修期限内完成磨辊及磨盘衬板的更换或修复。而且这是决定磨辊或磨盘衬板是否可以采取在线堆焊修复的考量重点。一般来说，生料磨和水泥磨由于其堆焊量很大，需要几十天才能完成堆焊修复，如果采取在线施工，则停产损失费用会相当大。
7.3风险性
7.3.1新品(高格铸铁)
以高铬铸铁为材质铸造新品此为目前最常用的方法，通常其碳含量约为3%，铬含量约为21%。此二者在高温下生成Cr7C3嵌埋在铁基(奥氏体或马氏体)中，而形成一种非常耐磨的结构组织，其洛氏硬度HRC约为56。高铬铸铁最大的风险就是断裂的问题。断裂的主要原因有二种:一是硬度过高，当碳及铬的含量越高则硬度也会越高且越耐磨，但断裂的可能性也增高;二是硬度的均匀问题，当高铬铸铁浇铸后并以热处理的方法来提高其硬度时，如果硬度的均匀度差异太大时(一般维氏硬度HV差不能大于30)，就会产生断裂。所以随着物件体积增大，均匀度越难控制，断裂的可能性也就越大。这也就是目前国内如LM56.2+2或UM50.4磨辊新品断裂而时有所闻的原因。
7.3.2新品(铸造+堆焊)
以中碳钢为材质铸造预留磨耗部分，再以硬面焊材实施硬面堆焊，此种方法完全没有断裂的风险。而且因为硬面堆焊的耐磨层硬度较高，HRC约为60(一般含碳量约为5%，含铬量约为27%)，且Cr7C3金相组织较佳，所以相对于新品高铬铸铁更耐磨。此种方法最大的风险就是耐磨层的剥落，产生剥落的情况有二种:一是耐磨层与母材中碳钢剥离;二是耐磨层之间剥离。一般耐磨层越厚剥落的可能性越高，剥落势必造成停机，损失巨大。若要想做到耐磨且不剥落取决于:①焊丝的选择;②施工工艺;③员工敬业精神。此三者同等重要，如疏忽其中之一均会产生严重的后果。
7.3.3硬面再生焊补
将磨损后的磨辊及磨盘衬板以硬面焊丝(或焊条)堆焊修复至原始尺寸，此法由于具有较耐磨且成本低的优势。由于耐磨层的拉力强度几乎为零，也就是说耐磨层只有耐磨的功能，所以当磨损后的母材强度不足以支撑粉磨运转时的压力，虽然焊补至原尺寸，但在使用中也会有断裂的风险存在。且由于堆焊时产生了局部加热，而局部加热会使高铬铸铁母材断裂的可能性增加。
7.4实施硬面再生焊补的方法
7.4.1在线施工
此法是磨损后的磨辊或磨盘衬板无须拆下，而将堆焊设备在现场架设实施堆焊修复。此法的缺点是如果工作量太大，则停机的时间会加长，使得停产损失增加。在线施工因工作条件不理想，且对磨损后的母材无法做全面的检查，更加大了断裂(包括施工中及运转中)的可能性，风险很大，所以本人认为最好不要采用。一般用在不得已的情况下，例如表面剥落的矿渣磨，因其磨损较快，且磨耗增加效率下降会很快，焊补周期短，且工作量不大。
7.4.2离线施工
此法是将磨损后的磨辊或磨盘衬板拆下来运输到堆焊企业工厂实施堆焊修复。此法的缺点是磨辊或磨盘衬板必须拆下，增加了拆换费用。
此法优点有三:
(1)无论多大的堆焊工作量，更换下来实施离线施工都不会影响停机时间，也不会造成任何多余的损失;
(2)磨损后的磨辊或磨盘衬板拆下来后可以详细检查母材是否存在裂纹，以减少断裂的风险;
(3)离线施工的品质可以得到保证，施工中根据原图尺寸，以全面的施工工艺及技术为基础，保证磨辊或磨盘衬板的真圆度和平衡性，避免在使用过程中因震动过大而导致磨机损坏的情况发生，同时也能节省电耗。
第八章影响辊磨机粉磨的因素
辊磨机是利用料床粉碎原理进行粉磨物料的，集物料的粉磨、输送、选粉、烘干以及分离金属块和中矿石等诸多有点于一身。正常条件下，只要通过短期的工艺调试，辊磨机都能平稳的运转。但是，如何优化工艺参数，保证质量，提高产量，降低能耗，提高运转率，不断提高经济效益是磨机的管理和操作的中心问题。
8.1风量的控制对立磨压差一般控制在5000~7000Pa，以保证合适的风量，磨内压差的变化在其它条件不变时，主要受喂料量的影响，因此要稳定喂料量。
8.2磨机的振动磨机在正常运转时其振动较小，当磨机振动明显时，应停磨检查，以保证磨机免遭破坏。造成振动过大可能有下面一些原因，应分析原因做针对性处理：
（1）磨盘上料层太薄或太厚；
（2）金属异物进入磨内；
（3）喂入大量的大块硬物料；
（4）风量太小，成品未能及时送出；
（5）分离器转速太高，循环负荷太大；
（6）磨辊轴承损坏；
（7）原料中硬物料比例太大，细粉量太少；
在磨机超负荷运行，振动加大，此时应观察主电机电流增大情况，报警后应及时处理。
8.3磨机喂料量的控制
保持料层厚度稳定是操作控制的主要内容，料层的稳定是磨机安全运行的前提条件，磨内喂料量可以通过三种方法来测试：
磨辊限位装置间隙；
磨机的动力（即主电机电流）；
皮带秤的计量；
料层过厚会出现下列现象：
磨机压差增大；
磨机振动增大；
磨机电流增大；
磨机吐渣量增大；
料层过薄，会出现下列现象：
磨机振动增大；
磨机压差变小;
主电机电流增加；
8.4磨机风量的控制
HRM3600磨机设计出磨风量为420000/h,以满足物料输送和烘干的要求。在操作过程中，当风量变化较大时必须及时调整。
风量太小会出现下列情况：
不能将成品及时输出，磨内循环量加大，磨机过负荷，产品细度过细；
（2）风环出风速低，磨机吐渣量增加;
风量过大时会出现下列情况：
产品细度变粗；
立磨压差增加；
（3）主风机能耗增长；
8.5产品细度的控制
生料细度过粗将会影响熟料的烧成，细度过细则导致磨机产量降低、电耗增加，在生产中，操作人员必须根据化验室每小时生料细度的测定结果及时调整分离器转速，使细度控制在R0.08≤14~16%范围内。
第九章系统在运转过程中的故障排除
系统在运转过程中必然会出现故障，现将一般的故障排除方法介绍如下：
（1）当物料粒度过大时（细粉少），磨机振动明显增加，着意味着磨机减速机将会出现危险，当振动过大时，应及时停车检查。
（2）原料仓储料不足，一旦原料仓储料不足时应及时补充，否则立磨继续运行会因断料导致立磨振动，但出现断料时，必须及时采取减压抬辊措施，待恢复供料后再落辊加压。
（3）物料中混入大块金属。在磨机正常运行时，突然发生振动，一般情况可能使物料中混入大块金属，此时必须立即停机，并进入磨内检查磨盘、磨辊是否损坏，同时取出金属块，另外还要检查除铁器工作状况是否正常。
（4）主风机工作中断。立磨必须立即停机抬辊，防止磨机过载，若短时间内不能解决，则停机检查。
（5）立磨压差过大。若大量吐渣应减少喂料量或停机，待吐渣量减少在正常供料，同时观察压差指示表变化，其可能原因：①喂料系统故障，喂料过多；②磨内风环阻塞；③风量过大；④分离器转速过高，导致生料细度过细；⑤指示失误；
（6）磨机压差过小：①喂料系统故障，喂料量过小或中断；②指示失误；风量过大。若压差指示过大或过小而磨机前后的压力指示显示正常，说明压差指示失误，磨机可继续工作。
（7）液压张紧力下降，可能原因：①油泵漏油；②油缸内漏；③压力安全溢流阀失灵。若设备完好，课启动油泵重新开始工作，停泵后仍能保压，否则停机检修。
（8）减速机稀油站的润滑油压和流量达到最小值：必须查明原因后方可开机。
（9）减速机轴瓦温度过高，预示将发生故障，应停机，查明原因后方可开机。
（10）磨机吐渣严重，可能原因：①磨机过载；②磨机通风量过小；③磨内挡料圈磨损或损坏；④磨机进料口、出风口或收尘器及管道法兰连接处漏风严重；⑤锁风喂料机磨损严重，锁风不严。
第十章停机方法
停机应有严格的要求，必须按以下顺序停机：
1.按如下停机顺序停机：停进料皮带→停除铁器→磨机抬辊→停主电机→停循环提升机→停锁风喂料机→停立磨润滑油站；
2.逐步关闭风机进风阀、停风机；
3.停分离器；
4.约20分钟后，停旋风收尘器分割轮→停螺旋输送机；
5.关闭冷却水和阀门。
第十一章紧急停车处理
在生产过程中的紧急停车如下：
11.1一般紧急状况
（1）停配料微机→停立磨主电机；
（2）根据情况，若短时间停机检查，调整各阀门，保持系统分压、风温在空运行状态，若长时间停机，按停机顺序逐步停机。
11.2十分紧急状况
（1）立即停立磨主电机，然后停料（当微机自控投用时，按急停按钮）；
（2）根据状况，按顺序做好短时间停机或全部停止工作。紧急停机后必须和有关部门配合，尽快查清原因，及时处理发现的问题。
第十二章可能出现的问题及解决方案
可能出现的问题有以下几条：
12.1立磨的振动
表1-1
原因 解决方案
料层不稳定
检查喂料量是否稳定
挡料环高度不合适，适当增减挡料环高度 风量不足 检查入磨风管是否堵塞，增加排风机风量 磨盘上有异物 消除异物并检查除铁器有无故障
12.2磨机压差上升
表1-2
原因 解决方案 检测系统故障
检查检测和显示仪表有无故障 喂料量偏大 减少磨机喂料量
如果主电机额定功率允许，适当增加高压油站工作压力 细度过细 降低分离器的转速
12.3出磨风温下降
表1-3
原因 解决方案
物料水分大
增加入磨风温
减少循环风量（因为循环风量内含大量水汽）‘
减少磨机喂料量。 磨机漏风 检查磨机法兰、磨辊门密封以及锁风喂料机等有无漏风现象
12.4产品细度不足
表1-4
原因 解决方案 分离器转速设定不当
提高转速 出磨风量过大 减少排风机负荷降低风量
第十三章维护与保养
13.1分离器
分离器位于磨机顶部，属于阻回转型分离器，它具有选粉效率高、运行可靠、产品细度调节容易等优点。它有电机、减速机、主轴及轴承、转子、导向静叶片、灰斗、壳体和出风口等主要零部件组成。
维护保养：
表13-1
正常运转条件 电动机、减速机的连接螺栓是否紧固；
各润滑点的油量情况，油质是否符合要求；
电动机的电源波动情况，如电流波动应查找原因；
电动机的转速，控制仪表和实际转速值对应；
电动机的电流不得超过额定电流值；
分离器叶片断裂或掉落必须停机更换；
减速机出现异常响声和振动不得运转；
检修：
表13-2
处理方法 分离器转速最高，成品细度必然不合格
检查电动机的实际转速和控制器的转速值是否对应；分离器叶片磨损严重，停立式磨及系统设备并在磨仓内搭临时工作台，卸下磨损叶片，更换新的分离器叶片，新叶片换好后应使转子运转，观察其转动平衡情况，若转动偏心较大，应调整叶片在转子上的分布，直到转子平衡为止。 分离器、减速机发生震动、噪声、，冒烟 齿轮接触不良，需打开减速机调整接触面；
高速轴轴向传动；
齿轮磨损严重甚至断齿；
润滑不良或油质不合格； 分离器、电动机电流突然增大 立轴上的上下轴承烧死；
停立式磨及系统设备，首先吊开减速机，确认上面轴承是否烧死，若烧死，更换烧死的轴承。其次在磨仓内搭临时工作台，卸下分离器叶片及转鼓，就能更换下面轴承； 13.2上壳体
本部件属固定件，需更换的组件是磨辊门密封橡胶板、壳体衬板、上风环，使用厂家根据情况来决定是否更换。
13.3磨辊装置
维护保养：勤检查辊套的磨损及轴承润滑、轴承测温装置。
检修：磨辊上的辊套和轴承是磨损件，辊套磨损到一定程度后，可翻面使用，当辊套再次磨损，使磨机产量下降幅度较大，磨机不足以维持正常生产时，应停机更换新的辊套。
13.4磨盘装置
维护保养：勤检查刮料板及磨盘衬板、挡料环的磨损情况。
检修：①按检修磨辊辊套或轴承的步骤将磨辊装置翻出磨机外；②打开下壳体的检修门即可检查、更换刮料装置的刮料板；③首先将磨盘衬板压环下的螺栓卸下，取下压环，用撬棍将衬板撬起吊出磨仓，然后更换新的衬板。安装衬板时，应尽量保证衬板与衬板间的平整，每块压环应将相应衬板压牢，不得松动，衬板之间的间隙应用浸油石棉盘根牢固的塞紧，禁止用金属填塞。
13.5传动装置
维护保养：电动机，稀油站、减速机的维护保养按各自的《操作维护说明书》进
行。
检修：传动装置的检修：①确保磨机和系统辅机全部停机；②取出磨盘装置与减速机的固定螺栓和定位销；③在上壳体的沙锅内法兰出（入孔门所在方位）焊接起吊工装（不得影响磨辊装置翻出磨机外）；④取下电动机、联轴器固定螺栓及进出润滑油管，然后将电动机及联轴器移开；⑤有20t手拉葫芦将磨盘装置吊起，使其和减速机脱离;⑥取下减速机固定螺栓，然后将减速机从磨机下部移出，运至机修车间维修。
13.6液压系统
包括液压管路、工作油缸、检修油缸、液压站等设备。
维护保养：包括液压管路、工作油缸、检修油缸、液压站维护保养按各自的《操作维护说明书》进行。
13.7润滑系统
管路及连接处应经常检查，防止渗漏现象。
定期检查润滑油质量，发现不合格应及时更换，取油时可采用邮箱下部阀门放油取样，应注意邮箱底部积水。应经常检查油泵密封，如发现损坏应及时更换。
定期检查油冷却器的堵塞情况，其压力损失不得超过0.1MPa，可规定5个月左右清洗一次冷却器及内部管路。
双筒网式过滤器，应在三个月时间清洗一次，根据现场使用情况更换滤芯。
定期检查仪表盘上仪表的使用可靠性，做出鉴定，如不合格，应适当调整或更换。
致谢
首先非常感谢我的指导老师——门清毅老师，在门老师耐心指导下，我受益匪浅。在这毕业设计的一个多月时间内，经过毕业设计的洗礼，我学到了许多有用的东西，学会了将理论应用于实践，学会了独立思考问题和团队协作的精神，这也为我这大学三年画上了一个圆满的句号。
刚开始对毕业设计非常害怕，而且有种无从下手的感觉，所以刚开始没有认真起来，一推再推，可能是被“困难”吓怕了，但有了门老师耐心讲解和细心指导，我认为毕业设计就是“纸老虎”，感谢门老师对我们毕业设计的关心。
毕业设计是对我们学生三年学习的检验和巩固，用到了差不多大学三年所学的知识，通过毕业设计，认识自己的不足，这对我们将来的发展非常的有帮助。在设计中间我们遇到了不懂的先是自己思考，查资料，真的弄不懂了就找老师帮忙，经过老师的耐心讲解我们会豁然开朗。画图也是对我们的考验，这需要有耐心，如果心急是画不好的，还有通过CAD画图，我们对这个软件有了更进一步学习，这对我们也是有帮助的。设计过程中我才发现自己的不足，“眼高手低”平时感觉简单的东西到真的用起来就有困难了。
在设计过程中，一组中每个人都是很重要的，少了谁都很难进行，但又如老师所说：设计是具体到每个人，光是依赖别人是不行的，做好自己的，再帮助有困难的，达到大家共同进步的目的。老师的细心帮助让我们更有信心。
这次设计使我懂得了什么叫“万事开头难”，当你真正投入一件事时就无所谓困难，即使有困难也不会看作困难，只是一点调料罢了！我想即使将来进入社会了也是这样，所以这次课程设计对我们是非常重要的，如果谁没有认真对待那就是大学里的一个遗憾，也没有给大学生涯画上一圆满句号。
最后，我想说的是感谢学校给了我们锻炼的机会，感谢门老师孜孜不倦的教诲，耐心的指导，细心的讲解和帮助，这段时间跟着门老师我学到了许多有用的东西，无论是将来的学习还是工作都有很大的帮助！
参考文献
徐灏主编.机械设计手册.第1版.北京：机械工业出版社，1998.
濮良贵、纪名刚主编.机械设计.第7版.北京：高等教育出版社，2001.
朱冬梅、胥北澜主编.画法几何及机械制图.第5版.北京：高等教育出版社，2000.
甘水立主编.几何公差与检测.第5版.上海：上海科学技术出版社，2001.
孙横、陈作模主编.机械原理.第6版.北京：高等教育出版社，2001.
王昆、何小柏、汪信远主编.机械课程设计.第1版.北京：高等教育出版社，1995.
哈工大理论力学研究室编.理论力学.第6版.北京：高等教育出版社，2002.
朱龙根主编，机械设计系统.第2版.北京：机械工业出版社，2001.
梁俊有、万玉琼主编.AutoCAD工程设计.第1版.内蒙古：远方出版社，1995.
杨黎明、黄凯等主编.机械零件手册.第1版.北京：国防工业出版社，1986.
成大先主编.机械设计图册.第1版.北京:化学工业出版社，2000.
孟宪源主编.现代机构设计手册.第1版.北京：机械工业出版社，2003.
吴宗泽主编.机械设计师手册.第1版.北京：机械工业出版社，2003.
叶君主编.实用紧固件手册.第1版.北京：机械工业出版社，2002.
陈于萍.周兆元。互换性与测量技术基础（第二版）。机械工业出版社，2005
《新世纪水泥导报》熊会思关于立磨选型计算。2005
附录
详细润滑油清单
序号 润滑点名称 润滑油名称 规格 标准号 首次加油量 换（加）油周期 1
主减速机 硫磷型中负荷工业极压齿轮油
N320
GB5903-1995
5000Kg 大约工作2000小时后必须第一次换油，然后根据轴瓦温度确定更换 2
磨辊轴承 硫磷型中负荷工业极压齿轮油
N320
GB5903-1995
1000Kg 大约工作2000小时后必须第一次换油 3 分离器轴承 复合钙基润滑脂 ZFG-2 ZBE36003-88 每班一次 4 分离器减速机 件铭牌 见说明书 见说明书 见说明书 每月一次检查是否填加 5 传动臂滚动轴承 钙基润滑脂 4号 GB491-87 每班一次 6 油两端关节轴承 钙基润滑脂 4号 GB491-87 每班一次 7 主电机轴承 钙基润滑脂 4号 GB491-87 每班一次 8 液压站 L-HM46#液压油 GB11118.1-1994 800Kg 9 主电机轴承 见说明书 见说明书 见说明书 见说明书
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