φ2600筒輥磨液壓系統(tǒng)及料流控制裝置設(shè)計(jì)本科學(xué)位論文

Φ2600筒輥磨液壓系統(tǒng)及料流控制裝置設(shè)計(jì)PAGE6PAGE71前言1.1概述20世紀(jì)80年代以來,擠壓粉磨技術(shù)取的了突破,以擠壓方式實(shí)現(xiàn)粉的立磨和輥壓機(jī),其能量有效利用率較高,能耗低,結(jié)構(gòu)緊湊.占地面積小。但立磨機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,系統(tǒng)通風(fēng)費(fèi)用高;輥壓機(jī)輥壓高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,振動(dòng)大,維護(hù)費(fèi)用高,系統(tǒng)烘干能力低,所以這些磨機(jī)的應(yīng)用都有一定的局限性。筒輥磨是近年來人們在深入研究粉磨機(jī)理和現(xiàn)有的粉磨設(shè)備的基礎(chǔ)上,開發(fā)出來的一種具有球磨機(jī)的質(zhì)量和可靠性、立磨的緊湊結(jié)構(gòu)和輥壓機(jī)的低能耗的全新結(jié)構(gòu)的新型粉磨設(shè)備,它的優(yōu)勢為擠壓粉磨找到了一條能充分發(fā)揮節(jié)能潛力的新途徑。1.2筒輥磨工作原理法國FCB公司于1993年推出了第一臺(tái)筒輥磨(Horomill),理論上兼具輥壓機(jī)的節(jié)能效果與球磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。Horomill由水平筒體和輥?zhàn)咏M成。其基本工作原理為:磨機(jī)筒體以高臨界速度的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn);物料由入料端進(jìn)入磨內(nèi)后，在磨內(nèi)做離心運(yùn)動(dòng);被與磨體長度一致的刮刀刮下落到物料推進(jìn)裝置的調(diào)整板上;物料推進(jìn)裝置將物料導(dǎo)向出料向通過調(diào)整物料推進(jìn)裝置的位置，可以改變物料進(jìn)出的速度進(jìn)而控制通過磨輥的料量,其工作原理如圖1-1所示:圖1-1筒輥磨結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理本課題以筒輥磨的液壓系統(tǒng)為主要研究內(nèi)容,下面主要主要介紹其液壓系統(tǒng)的工作機(jī)理、工作方式等。用來提供擠壓粉磨物料的輥壓力，并且利用液壓回路起到穩(wěn)壓保壓；調(diào)整輥壓力的大小來調(diào)整物料的粉磨細(xì)度，同時(shí)要保證液壓系統(tǒng)行程慢而小。筒輥磨工作時(shí),主要依靠磨輥對物料施加粉磨力，磨輥不需要驅(qū)動(dòng)裝置，由物料帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。其壓力由磨體外的2個(gè)拉力液壓裝置提供。在整個(gè)工作過程中它只有加壓、保壓和卸載，三個(gè)過程。1.3國內(nèi)現(xiàn)狀綜述2004年4月由中材國際南京水泥設(shè)計(jì)研究院研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)、冀東水泥集團(tuán)有限責(zé)任公司承建的價(jià)φ1.6m筒輥磨預(yù)粉磨水泥熟料系統(tǒng)在冀東水泥二分廠開始運(yùn)行。經(jīng)過廠、院及唐山水泥機(jī)械廠共同努力，至2004年6月該系統(tǒng)現(xiàn)己穩(wěn)定運(yùn)行近800h，球磨機(jī)提產(chǎn)30%,整個(gè)粉磨電耗下降13%，筒輥磨實(shí)現(xiàn)的能量代用系數(shù)達(dá)2.39。表1-1功率統(tǒng)計(jì)表FCB公司規(guī)格(直徑)MM裝機(jī)功率KW水泥(圈流)產(chǎn)量T/H單位功耗(KWT/H)800451～222.5～453800240012020南京院800551.52～.5223～6.7160040019.5～20202～0.5新華廠1000854.4～5.515.5～19.3160020411～1315.71～8.5200058030～3516.6～19.32500112055～6018.72～0.430001600759～516.82～1.3綜合考慮表1-1筒輥磨的數(shù)據(jù)，繪制不同規(guī)格筒輥磨能耗趨勢如圖1-2所示，隨著筒輥磨規(guī)格尺寸的增大單位功耗逐下降，并趨于穩(wěn)定，從圖中看出單位功耗大約在20KWT/H左右。從而可知大規(guī)格的筒輥磨在能耗方面并沒有大的波動(dòng)。圖1-2不同規(guī)格筒輥磨能耗趨勢1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)擬將料層擠壓粉磨前沿技術(shù)——筒輥磨應(yīng)用到礦渣、水泥熟料、粉煤灰超細(xì)粉磨生產(chǎn)中，逐步取代高能耗球磨機(jī).為努力實(shí)現(xiàn)十一五規(guī)劃關(guān)于單位GDP能耗降低20%的總體目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。主要內(nèi)容有：1.4.1筒輥磨液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算a.根據(jù)筒輥磨載荷及工作機(jī)理及擠壓粉磨常規(guī)要求，設(shè)計(jì)回路，計(jì)算液壓力；b.液壓系統(tǒng)元件選型計(jì)算。1.4.2料流控制方案設(shè)計(jì)分析筒輥磨內(nèi)物料粉磨通道及料流路徑，提出多種料流控制方案并優(yōu)選。1.4.3φ2600筒輥磨粉粉磨礦渣的工藝流程設(shè)計(jì),進(jìn)行工藝平衡計(jì)算,工藝設(shè)備選型。1.4.4a、油路塊設(shè)計(jì)；b、料流控制裝置設(shè)計(jì)；c、關(guān)鍵件力學(xué)分析。1.5設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)指標(biāo)a.課題來源：市場需求,新品開發(fā)；b.產(chǎn)品名稱：φ2600筒輥磨；c.粉磨對象：礦渣,進(jìn)料粒度≤10㎜,水分≤2%；d.粉磨產(chǎn)品:礦粉,比表面積≥430㎡/㎏；e.設(shè)計(jì)依據(jù)：法國FCB公司φ2600筒輥磨在牡丹江廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)；f.設(shè)計(jì)產(chǎn)量：Q≥25t/h。1.6設(shè)計(jì)要求a.液壓系統(tǒng)料流控制方案設(shè)計(jì)均應(yīng)有兩種以上方案比較和選擇；b.液壓系統(tǒng)應(yīng)有過載保護(hù),對非破碎物反應(yīng)靈敏,保證兩端加載的同步性；c.料流控制方案應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對各種粉磨物料流速成的在線調(diào)整；d.設(shè)計(jì)筒輥磨粉磨礦渣的工藝流程圖,進(jìn)行工藝平衡計(jì)算；e.設(shè)計(jì)圖樣總量：折合成A0幅面在4張以上；工具要求：應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件繪圖；過程要求：裝配圖需提供手工草圖；f.畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書相關(guān)要求；g.查閱文獻(xiàn)資料10篇以上，并有不少于3000漢字的外文資料翻譯；h.到相關(guān)單位進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，撰寫不少于3000字實(shí)習(xí)報(bào)告；i.撰寫開題報(bào)告。1.7本題擬解決的問題a.液壓系統(tǒng)料流控制方案設(shè)計(jì)；b.液壓系統(tǒng)過載保護(hù)，對非破碎物反應(yīng)靈敏，保證兩端同步加壓；c.再線調(diào)整粉磨物料流速。2液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)筒輥磨是一種新型的臥式擠壓磨，它主要是由筒體和圓柱形輥?zhàn)咏M成。由于筒體的高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)筒體內(nèi)的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，并在輥?zhàn)由鲜┘訅毫?，所以我們必須需要一套液壓系統(tǒng)提供給筒輥磨持續(xù)、恒定的壓力。2.1設(shè)計(jì)要求a.主機(jī)用于φ2600HRO加壓系統(tǒng)；b.要求主機(jī)完成的工藝過程。2.2總體規(guī)劃、草擬液壓原理圖筒輥磨的出料細(xì)度主要取決于壓輥和筒體之間的間隙，所以，我們可以通過調(diào)節(jié)筒體和壓輥之間的距離控制出料的粒度。而調(diào)節(jié)壓輥的運(yùn)動(dòng)是考主機(jī)提供的。主機(jī)要完成的工藝工程是：由液壓泵從油箱內(nèi)吸油，經(jīng)過濾油器，再經(jīng)過單向閥進(jìn)入液壓缸的有桿腔迫使活塞向下運(yùn)動(dòng)。同時(shí)也就完成了調(diào)節(jié)壓輥的向下運(yùn)動(dòng)，縮小了壓輥和筒體之間的間距,此時(shí)系統(tǒng)完成了施壓過程。由筒輥磨的工作原理，根據(jù)其自身的要求，現(xiàn)擬訂以下可靠的液壓原理圖，如圖2-1所示圖2-1液壓系統(tǒng)圖2.3計(jì)算泵的流量、選擇液壓泵2.3.1設(shè)計(jì)依據(jù)HORO磨(Horomill)是法國FCB公司的專利產(chǎn)品，由水平筒體和輥?zhàn)咏M成。其基本工作原理為:磨機(jī)筒體以高臨界速度的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；物料由人料端進(jìn)人磨內(nèi)后，在磨內(nèi)做離心運(yùn)動(dòng);被與磨體長度一致的刮刀刮下落到物料推進(jìn)裝置的調(diào)整板上；物料推進(jìn)裝置將物料導(dǎo)向出料方向，通過調(diào)整物料推進(jìn)裝置的位置，可以改變物料進(jìn)出的速度進(jìn)而控制通過磨輥的料量。磨輥對物料施加粉磨力，磨輥不需要驅(qū)動(dòng)裝置，由物料帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；其壓力由磨體外的2個(gè)拉力液壓裝置提供。2.3.2液壓缸的計(jì)算于選擇黑龍江牡丹江水泥廠引進(jìn)的是HRM3800，其主要參數(shù)為:磨輥直徑D0:1.82m；磨輥輥壓寬度L0:1.36m；主電機(jī)功率:2400kW；磨筒體轉(zhuǎn)速:35.5r/min；總壓力1200噸(11760kn)。則其磨輥壓力區(qū)的受力面積S0:S0=L0××(2-1)=Om2=0.4935m本課題為2600的筒輥磨，數(shù)據(jù)為：磨輥直徑D＝1.3m；磨輥輥壓寬度L＝1.04m，則其磨輥壓力區(qū)的受力面積S:S0=L××=Om2=0.2696m令本課題所研究的壓力為F，則由單位面積筒體上的壓力相等，即＝(2-2)=得F1＝6423.53KN，則單邊壓力F＝＝3211.765KN。圖2－2壓桿圖由圖2-2可知，液壓缸提供得的液壓力F缸＝＝1605.8825KN.由于3800筒輥磨中數(shù)據(jù)是用于粉磨水泥熟料而得到的，本課題用于粉磨礦渣，需擴(kuò)大1.2倍，故F缸＝1.2×16.5.8825KN＝1927.059KN。圖2－3液壓鋼外形圖由圖2-3液壓缸示意圖可以知道，F(xiàn)缸＝（D2－d2）×P×106由液壓系統(tǒng)知識可知，上式中壓力P16MPa,可以加大面積S可以達(dá)到要求。查閱液壓設(shè)計(jì)手冊，初選HSG型液壓缸，參數(shù)見下表：表2－1液壓缸參數(shù)表D（mm）d（mm）額定工作壓力(MPa)額定工作拉力(KN)速比500250 1623551.33由GB·7933－87，圓整速比＝1.46，取D＝500mm，d＝280mm，則S＝（D2－d2）＝＝0.134706m故（2-3）油缸壁厚（2-4）＝?。?5mm圖2-4油箱示意圖3料流控制裝置設(shè)計(jì)3.1筒輥磨的進(jìn)料裝置物料經(jīng)過輸送設(shè)備，通過進(jìn)料端的進(jìn)料口進(jìn)入筒輥磨進(jìn)行擠壓粉磨，要保證物料的暢通,其溜道的休止角必須大于物料的休止角。由于此產(chǎn)品的設(shè)計(jì)用于水泥或礦渣的粉磨,所以進(jìn)料漏斗的設(shè)計(jì)要大于。但是傾斜角太大時(shí),會(huì)造成物料進(jìn)入筒體內(nèi)的距離太小而結(jié)構(gòu)不好處理,同時(shí)也減小了通風(fēng)面積,引起通風(fēng)阻力的增加,根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)料漏斗的傾斜角選。密封也是此設(shè)備的重要環(huán)節(jié)，本設(shè)計(jì)采用橡膠密封，能有效的防止粉磨過程中粉塵的外泄，保證筒體的密封性。圖3-1進(jìn)料端口3.2筒輥磨的料流控制裝置裝置再現(xiàn)有的磨內(nèi)料流控制中，大體包括兩種方式：刮料導(dǎo)料一體和刮料導(dǎo)料分開。其中，刮料導(dǎo)料一體如圖3-2所示圖3-2導(dǎo)料方式一該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是刮料板和導(dǎo)料板融為一體，大大的節(jié)省的磨內(nèi)空間，但是對提高粉磨效率效果不是很顯著，也不能在線調(diào)節(jié)料在磨內(nèi)的流速，主要用于較小規(guī)格的磨機(jī)，如φ400筒輥磨和φ400筒輥磨。本設(shè)計(jì)是φ2600筒輥磨，采用的是刮料導(dǎo)料分開的這種料流控制裝置，由于磨內(nèi)空間充足，可以按需布置刮料和導(dǎo)料裝置，還可在線調(diào)節(jié)料在磨內(nèi)的流速，下面分別介紹兩種控制裝置。3.2.1刮料裝置設(shè)計(jì)在本刮料裝置設(shè)計(jì)中，單個(gè)的刮刀由鐵釘間隔固定在刮刀槽中，刮刀槽由由兩端支撐裝置支撐，兩端再由可調(diào)螺母根據(jù)刮刀位置具體調(diào)整。另外，每個(gè)刮刀還由其下根據(jù)物料的易磨性和物料特性來調(diào)整循環(huán)粉磨的次數(shù)。據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐中證明,物料在筒體內(nèi)研磨8就可以達(dá)到粉磨要求。φ2600有效磨輥長為1040，因此每個(gè)刮料導(dǎo)料板之間的距離是cm。具體裝置如圖3-3所示圖3-3刮料裝置3.2.2為了提高筒輥磨的研磨效率，采用可調(diào)式的導(dǎo)料裝置，另外，導(dǎo)料板用一整塊鋼板連接在可轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置之上，傾斜角度為30度，如圖3-2所示：圖3-4導(dǎo)料裝置3.3筒輥磨的出料裝置物料經(jīng)多次碾磨，由導(dǎo)料裝置導(dǎo)將物料送到出料端的出料口，再經(jīng)出料口進(jìn)入提升機(jī)，進(jìn)行下一個(gè)工藝；出料口必須有一定的工藝角度，以便物料順利進(jìn)入下一工藝流程；在結(jié)構(gòu)上采用焊接加工工藝，保證焊縫無缺陷；出料裝置有一個(gè)出風(fēng)口以保證筒體內(nèi)通風(fēng)負(fù)壓，如圖3-3所示圖3-3出料端口4系統(tǒng)總體評價(jià)與可行性分析從總體上看，該系統(tǒng)已基本上滿足了所規(guī)定的設(shè)計(jì)要求。在整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)也可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求實(shí)時(shí)對整個(gè)筒輥磨液壓系統(tǒng)、料流控制等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)一步的改進(jìn)；本設(shè)計(jì)采用反求的設(shè)計(jì)方式，可以大大的減少人力、財(cái)力、資金等方面的投資，而且縮短了設(shè)計(jì)的周期。理論方面的分析結(jié)果可作為設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，包括液壓系統(tǒng)的機(jī)理、結(jié)構(gòu)、工作情況、工作環(huán)境、保養(yǎng)、維修等方面。從以上的分析結(jié)果可以看出他們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在理論上是可行的。5結(jié)論筒輥磨是基于料層擠壓粉磨開發(fā)研制的新型粉磨設(shè)備，其能量有效利用率較高,能耗低,結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小。法國FCB公司于1993年推出了第一臺(tái)筒輥磨(Horomill),其基本工作原理為:磨機(jī)筒體以高臨界速度的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn);物料由入料端進(jìn)入磨內(nèi)后，在磨內(nèi)做離心運(yùn)動(dòng);被與磨體長度一致的刮刀刮下落到物料推進(jìn)裝置的調(diào)整板上;物料推進(jìn)裝置將物料導(dǎo)向出料向通過調(diào)整物料推進(jìn)裝置的位置，可以改變物料進(jìn)出的速度進(jìn)而控制通過磨輥的料量。本設(shè)計(jì)在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，不但繼承了已有設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，還加入了能物料保護(hù)設(shè)計(jì)，即在粉磨物料細(xì)度超過規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)切斷壓輥的壓力供給，從而保護(hù)了設(shè)備系統(tǒng)；另外，在入磨物料細(xì)度方面比已有設(shè)備有了很大改進(jìn)。在料流控制裝置設(shè)計(jì)方面，本次設(shè)計(jì)將導(dǎo)料和刮料分離，并在到導(dǎo)料方面實(shí)現(xiàn)可物料前進(jìn)速度上的可調(diào)性，在保證粉磨效果的同時(shí)大大加強(qiáng)了粉磨的效率。在密封方面，以往設(shè)備采取迷宮密封的方式，該密封的缺點(diǎn)是大小迷宮磨損較快，本課題將密封替換成現(xiàn)在的橡膠密封方式。在設(shè)計(jì)課題時(shí)，遇到的最顯著問題是在粉磨壓力交的度數(shù)設(shè)定方面，經(jīng)過周密分析、演算、推倒，將以往認(rèn)為的18.5度壓力角改變?yōu)?3.5度，在國內(nèi)設(shè)計(jì)方面是首例。但是，本設(shè)計(jì)還存在一些不足，比如密封方面還是存在密封周期短、密封不完全等問題，在今后的發(fā)展中會(huì)得到很好的完善。參考文獻(xiàn)[1]倪文龍,黃之初.葛友華.料層擠壓粉磨通道截面收縮率探討[J].化工礦物加工,2006,(12):17-19.[2]蔣冬青.輥筒磨主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析計(jì)算[J].礦山機(jī)械,2005,(4):33-34.[3]張鐵華,蔣冬青,黃之初輥筒磨粉磨過程數(shù)學(xué)模型的建立及其計(jì)算機(jī)模擬[J].中國建材裝備,1997，(8)：20-21.[4]張鐵華,錢榴云.筒輥磨料層粉碎特性的初步探討[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),1998,4(2):26-27.張鐵華,黃之初.輥筒磨及其粉磨動(dòng)力學(xué)的修改[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào),1998,2(3)：31-33.張鐵華,劉湘欣,文海初.輥筒磨力學(xué)模型的探討[J]武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1998,20(1)：11-15.劉瑞鳳.全新結(jié)構(gòu)的臥輥磨[J].水泥技術(shù),1995,(4)：15-16.傅俊.筒輥磨預(yù)粉磨系統(tǒng)的