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  1、 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 1 页 共 42 页 毕业设计说明书 对辊式压球机的设计 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 2 页 共 42 页 摘 要 辊压机是一种脆性物料的粉磨设备、适用于粉磨水泥熟料、粒状高炉矿渣、 水泥原料（石灰砂岩、页岩） 、石膏、石英砂、铁矿石等。 辊压机是根据料床粉磨的原理设计的，两个辊子作慢速的相对运动，一个辊 子固定，另一个辊子可以沿水平方向滑动。物料由辊压机上部连续地喂入并通过 双辊间隙，给活动辊一定得作用力，物料受压而粉碎。在辊压机上部，物料首先 进行单颗粒破碎。随着物料向下运动，物料颗粒间的间隙进入料床粉碎。特点如 下： 1、辊压

  2、机由两个速度相等、相对慢速转动的辊子组成。一个辊子固定，另一 个辊子可以沿水平方向挪动，控制两辊子间的间隙。 2、靠液压系统作用在活动辊上，在两辊子间形成很高的压力，压力范围在 50300Mpa. 3、辊压机是根据料床粉碎的机理设计的。料床粉碎的前提是双辊间要有一层 密实的物料。 关键词：辊压机；液压系统；成型 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 3 页 共 42 页 Abstract Roller press is a kind of powder of brittleness material to whet an equipments and be applicable to p

  9、文献 .38 致谢 .39 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 5 页 共 42 页 1绪论 1.1课题研究的背景和意义 能源与环境是当今世界的热门课题，它不仅影响本国人民的生存与发展，也 将对人类赖以生存和发展的地球产生一定的影响。因此，中国在 21 世纪的能源发展既要 保持需求、资源、财力等之间的平衡，也要保持能源生产、消费和生态之间的平 衡。 随着全人类对环境保护的日趋重视。在燃煤行业我国政府已明确提倡和推行 型煤化，不论工业和民用，逐步取消燃烧原煤，已势在必行。实现型煤化，第一 要有先进、实用的机械设备；第二要有合理的燃煤添加剂配方。燃煤实现型煤化， 最大的目的是解决燃煤的除烟、除味、

  10、助燃、防水等问题。压球机技术先进，质量 可靠，一机多用，压力强大，适合大、中、小企业建立具有一定生产规模的生 产线。适用于工业造气、锅炉型、冷压型焦点、点火型煤、民用型煤、民用冶金、 耐材、医药等材料的各种成型。强力压球机经多年工业使用及改进，与其它同类 产品相比较，强力压球机具有成球率高、消耗功率小，结构紧凑便于检修调试等 明显优点。 我国一次能源以型煤压球机为主的格局在相当长的时期内难以改变，未来能 源环境问题突出。展望能源科技和产业化发展可能达到的水平，在相当长的时期 内新能源和再次生产的能源、水电和核电的发展与推广尚不足以影响煤炭的主导地位。 这种以煤为主的一次能源结构的主要制约因素是大气

  11、污染物排放量超过可接受的 水平。出路在于发展以煤炭高效、洁净利用为宗旨的洁净型煤压球机技术。型煤 压球机是以煤炭高效洁净利用为宗旨的洁净煤技术之一。国内外在型煤压球机技 术的研究、开发及应用方面取得了一定的进展。 1.2辊式压球机国内外研究现状和发展的新趋势 早在 1877 年，德国就在莱葸矿区建成第一个褐煤砖厂。1979 年东德生产褐 煤砖 4880 万吨，西德 617 万吨，在黑水泵褐煤基地建立了 l100 万吨年的型煤 压球机厂。德国除褐煤无粘结剂高压成型外，还采用三种热压成型工艺生产型焦， 建有年产 150 万吨以上的热压型焦厂。魁珀恩公司(KOPPERN)制造的对辊成型机 （即型煤压球机

  12、） ，其生产能力达 150th，是世界上单机生产能力最高的。日本 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 6 页 共 42 页 30 年代从德国引进压球机技术，建成年产 315 万吨的型煤压球机厂，供铁路机 车使用。1971 年机车型煤压球机用量占用煤总量的 79，型煤压球机厂有 36 座。 1975 年铁路实现电气化后，型煤压球机技术转向冶金、化工和民用等方面，成立 了型煤压球机研究室，保留 21 个型煤压球机厂，总能力为 140 万吨年。日本研 制成功的点火蜂窝煤和煤球，只要一根火柴就能点燃，使用十分方便。日本开发 的辊压成型机（型煤压球机） ，成型压力可达 2tcm 24tcm 2，

  13、生产的无烟燃料 型煤压球机，含水量低，省去了干燥工序。英国自“伦敦烟雾事件”后，研究开 发了多种压球机工艺，制取无烟燃料供家庭炊事或取暖，成功地解决了煤烟污染。 英国还有型焦生产厂，年产能力达 100 万 t，采用 3 种热压成型工艺生产型焦。 美国采用 FMC 型焦工艺，用非炼焦煤制取冶金用焦，在怀俄明州建有研究基地和 生产厂，研究了世界 150 个煤种，其中 50 个煤种已在中试厂生产出压球机产品。 美国还生产烧烤型煤压球机，以木炭和煤为主要的组成原材料压制成型，供旅游野炊用。 美国的烧烤用型煤压球机每年销量为 74 万80 万 t，少量从澳大利亚进口。法国 1861 年就建有压球机设备厂，197

  14、6 年生产能力达 400 万 t。目前有 6 个型煤压球 机厂，粘结剂采用烟煤沥青或石油沥青，型煤压球机经热处理后成为无烟燃料。 韩国拥有 240 家蜂窝煤厂，日产量达 5 万余吨，供取暖和炊事，1985 年销售量为 2300 万吨，预测到 2000 年将发展到 3300 万吨，而市场需求量约 4400 万吨，仍 有缺口。国外型煤压球机早已有成熟的技术，联合国能源组织把型煤压球机视为 节能减污的有效途径予以推广。70 年代石油危机后，型煤压球机科研工作进一步 得到重视，19691980 年型煤压球机发明专利每年为 13 项，19801983 年增加 到每年 70 多项。1989 年亚太经互会在

  15、菲律宾召开了主题为“型煤压球机开发与 环境效益”的煤炭利用专家会议。1992 年联合国召开环境与发展大会提出，在以 煤炭为主要能源的国家，发展型煤压球机是减少大气污染、促进经济发展的重要 途径。 60 年代，为解决小化肥焦炭和无烟块煤供应不足的问题，国内开发了多种型 煤压球机工艺，生产的型煤压球机提供了全国化工业 60的原料。目前，广泛采 用石灰碳化煤球造气的化肥厂，全国约建有 800 套粉煤成型装置。纸浆废液粘土 煤球和棒状型煤压球机，已在氮肥厂及别的行业的煤气发生炉、工业窑炉推广应 用。70 年代北京煤化所开发的腐植酸煤球已用于 10 余家小化肥厂；研究开发的 学 院 届 毕 业 设 计

  16、说 明 书 第 7 页 共 42 页 优质化肥造气用型煤压球机，在韶山氨肥厂进行了造气工业性试验，所用粘结剂 来源广、价廉、对煤种适应能力强，且基本不增加灰分，型煤压球机质量好。该种 型煤压球机用来生产燃气的混合煤气发生炉也很理想，湖南涟邵和宁夏大武口正 筹建年产 5 万 t 的生产线。北京煤化所研制钙系复合粘结剂煤泥防水煤球，已成 功地用于水煤气两段炉气化，为我国每年生产的几千万吨煤泥的有效利用开辟了 新的途径。吉林梅河口玻璃厂用褐煤煤球造气，气化指标优于褐煤块煤。合肥煤 气公司用工业废液加改性粘土做粘结剂，研制了气化型煤压球机，在阜新 33m 两段炉上，进行了低负荷试验，其质量有待进一步改进

  17、。鞍山热能研究院曾对冷 压成型热氧处理工艺进行研究，以焦油或焦油渣作粘结剂，在热氧化处理温度为 160 度350 度条件下生产气化型煤压球机。 工业型煤压球机的开发与应用远不及民用型煤压球机。目前，工业型煤压球 机的应用仅限于小氮肥厂的碳化煤球和小高炉型焦，生产规模亦不大；工业锅炉、 机车、窑炉用型煤压球机在示范或商业性示范阶段，虽然在矿区和城市建了许多 型煤厂，但生产所带来的成本高，难以维持正常生产。工业型煤压球机年产量约 2200 万吨， 其技术还有一些不足，特别是粘结剂的开发还很薄弱。近年来由于成型技术（型 煤压球机四辊双压成型技术）以及黏结剂技术的发展，给工业型煤压球机注入了 新的活力。 1.

  18、3本课题相关理论综述 压球机是用于压制难以成型的粉状物料，其特点是成型压力大、主机转数可 调、配有螺旋送料装置。大多数都用在：煤粉成型；干粉成型；脱硫石膏成型；焦粉 成型；铁屑及各种金属矿粉粉成型等。压球机主要有三部分构成：1、给料部分， 主要是实现定量给料来保证物料均匀进入对辊间。螺旋送料装置由电磁调速电机 驱动，经皮带轮、蜗杆减速器转动，将被 压物料强制压入主进料口。由于电磁调 速电机恒矩特性，当螺旋送料机的压料量与主机所需物料量相等时，能保持恒 定的供料压力使球团质量稳定。如供料量过大，则送料装置的电过载;供料量过小 则不成球。因此熟练的操作技术是保证压球正常工作的重要条件。2、传动部分，

  19、 主传动系统为：电动机-三角形带-减速机-开式齿轮-轧辊。主机由电磁调 速电机提供动力，经皮带轮、圆柱齿轮减速机，通过棒销联轴器传至主动轴。主 动轴与被动轴通过开式齿轮保证同步运行。被动轴承座后边装有液压装置。液压 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 8 页 共 42 页 保护设施是由液压泵将高压油打入液压缸，使活塞产生轴向位移。活塞杆的前接 头顶在轴承座上以满足生产压力要求。3、成型部分，主要指主机部分，核心部分 是轧辊。当两压辊之间进料过多或进入金属块时，液压缸活塞杆受压过载，液压 泵会停机、蓄能器对压力变化起缓冲作用、溢流阀开启回油、活塞杆移位使压辊 间缝隙加大从而使硬物通过压辊

  20、，系统压回到正常状态，可保护压辊不损坏。本机 能够准确的通过压球密度的要求调整压力，生产机动灵活。 1.4辊压机的应用及特点 辊压机对物料进行相对有效粉碎采用的是大能量一次性输入的单颗粒粉碎群体化， 辊压机辊面“人字”堆焊纹棱护层 “人字”纹棱与“人字”传动齿轮的齿形类似， 具有轴向和环向两种纹棱的特点，其水平夹角一般为 1535左右。物料接触的 受力较复杂，在斜面有一定的分力，对斜纹棱减弱了弯曲负荷，有充分的发挥纹棱 硬度和抗压强度的优势，对破碎物料有利。在辊面积相同的情况下“人字”型纹 棱较轴向纹棱接触物料更长，优点较多：既减弱了纹棱垂直受力可能会导致的剥落， 又具有容易嵌料的优点；既有滑动缓和压力的作用

  21、，又减少了由于环向滑动而引 起的加快磨损问题，辊压物料的常规使用的寿命较长，因此国内外采用此种纹棱的厂家 较多。但是“人字”型纹棱堆焊工艺复杂要求技术较高。由于“人字”型纹棱在 正常生产时，纹棱有向内或外侧滑动（由运转方向引起）作用，使物料有向中部 或两侧施压趋势，将引起辊的中部或侧板磨损较快，为缓解此问题发生，两辊纹 棱采取同向安装逆向运转办法，减少两侧挡板的压力。 辊压机构造和工作原理：辊压机的结构同常用的双辊破碎机很相似，它由两个速度相同， 彼此平行而相对向内转动的辊子，通过四个重型滚动轴承安装在一个机架上，其中一个是固 定辊，另一个是由油缸施加较大压力的活动辊，活动辊的轴承在机架上可以前后移

  22、动，机架 由纵梁和横梁组成，它是由铸钢件通过螺栓连接而成的。液压缸使活动辊以很多压力向固定 辊靠近，如压力过大，则液压油排至蓄能器，使活动辊后移，起到保护机器的作用。辊子之 间的作用力由机架上的剪切销钉承受，使螺栓不受剪力。固定辊的轴承座与底架端部之间有 橡皮垫起缓冲作用，活动辊的轴承座底部衬有聚四氟乙烯。为保护辊子，在辊子的表面堆 焊一层耐靡材料。辊压机工作时，当活动辊被电动机带动转动时，松散的物料由上方喂入两 辊的间隙中，并向下运动，到下面受到破碎和挤压，形成密实的料床，经150-200Mpa的高压 处理后，物料颗粒内部都产生强大的应力，当应力达到颗粒的破碎应力时，这些颗粒就相继 学 院

  23、 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 9 页 共 42 页 被粉碎，或粒径变小，或成粉状，或部分颗粒产生微小裂纹，增大了物料的易磨性，从辊压 机卸出的物料成片状料饼，但强度很低，经打散机打散后的颗粒物料中，有70-80%2mm ， 有20-30%0。05mm 。两辊之间的缝隙约为15-35mm 。物料从被辊面咬住时开始，受到辊子 作用力逐渐增加，最大压力可达200Mpa ，物料在两辊间是以一个料层或一个料床得到破碎压 实，料床在高压下形成，压力导致一部分颗粒挤压其它邻近的颗粒，直至其主要部分破碎、 断裂、产生裂缝或劈开。所在双辊之间必须要有一层相适应的物料，否则就成为一台辊式破 碎机了。粉碎作

  24、用主要决定于料粒间的压力，而不是决定于间隙。 2 总体方案设计 2.1 国外辊压机设计 国际上辊压机的构造情况： 1）德国伯力鸠斯公司辊压机，如图 2-22 所示。 图 2-22 德国伯力鸠斯公司辊压机 1. 喂料装置 2. 液压系统 3. 挤压辊装配 4. 机架装配 5. 传动系统 2) 德国洪堡公司辊压机，如图 2-2324 所示。 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 10 页 共 42 页 图 2-23 德国洪堡公司辊压机（RP8.0 以下） 1. 传动系统 2. 机架装配 3. 挤压辊装配 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 11 页 共 42 页 图 2-24 德国洪

  26、 公司辊压机 6) 丹麦史密斯公司辊压机，如图 2-28 所示。 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 14 页 共 42 页 图 2-28 丹麦史密斯公司辊压机 7) 日本三菱重工业公司辊压机，如图 2-29 所示。 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 15 页 共 42 页 图 2-29 日本三菱重工业公司辊压机 总之,辊压机的整体结构日益趋向于大型化，挤压辊直径愈来愈大（已达 2.8m） ，宽径比的选择综合考虑了辊压机的稳定性，边界效应等因素。大型辊压机 的传动系统多采用双传动、单侧布置型式，以减小占地面积。 2.2 辊压机的工作原理 辊压机是利用两磨辊对物料实施纯压力，被

  27、粉碎的物料受挤压形成密实的料 床，颗粒内部产生强大的应力，使之产生裂纹而粉碎。出辊压机后的物料形成了 强度很低的料饼，经打散机打碎后，产品中的粒度在 2mm 以下的颗粒占 8090。 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 16 页 共 42 页 1、辊压机由两个速度相等、相对慢速转动的辊子组成。一个辊子固定，另一 个辊子可以沿水平方向挪动，控制两辊子间的间隙。 2、靠液压系统作用在活动辊上，在两辊子间形成很高的压力，压力范围在 50300Mpa. 3、辊压机是根据料床粉碎的机理设计的。料床粉碎的前提是双辊间要有一层 密实的物料。 4、物料通过辊压机后：粒度减小；颗粒裂 5、缝增加，易磨性

  28、改善。 工作示意图： 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 17 页 共 42 页 2.3经对比后的设计的具体方案 辊压机的构造，从外形看起来十分类似于近代的新式双辊破碎机。从构造组 成上看，能够说是完全相同，都有两个工作辊，进料斗，机架，机壳，液压系统 和传动装置等部分所组成。可是，如果深入到内部，则基本上没有一处相同。辊压机 的最大特点是高压工作，因此液压系统提供的压力高低悬殊。辊压机液压系统的 压力是双辊破碎机的 5-30 倍，所以带来结构上的许多差别，否则是不能满足设备 的强度要求，因而其构造比双辊破碎机要复杂的多。 如下图示意： 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 18 页 共

  29、42 页 3 结构设计 3.1 料斗设计 物料的喂入方式对稳定辊压机运行起着决定性的作用。 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 19 页 共 42 页 3.2 辊子设计 （1）辊面 辊面最重要的包含两种：光滑辊面和沟面辊面。 光滑辊面的特点： a、光滑辊面制造、维修成本较低，辊面腐蚀易修复。 b、当喂料量不稳定时，会产生振动和冲击。 c、咬合角小，挤压后的料饼较薄，产量较低。 沟面辊面的特点： 沟面辊面克服光滑辊面的缺点，其结构及形式通过堆焊来实现。 沟面辊面如图示： 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 20 页 共 42 页 辊面的稳定性和辊面保护要求是我们最应关注的问题，要保证高

  30、可靠性和高 运转率，不仅要求有安全的设计，而且需有合适的工厂辅助环境，从长远角度出 发，正确的操作是必要的，且应有保护措施阻止外界杂质进入辊间，以保护辊面。 辊压机的粉磨是在料床上进行的，换言之，在辊压机的辊面上应该总有足够 量的物料。 整体式硬表面辊子多年来已被证明是成功的，并已广泛加以应用。它是由母 材、中间层和多层硬质材料组成。根据特殊的要求硬表面可以有花纹，以改善咬 合条件。它的平均洛氏硬度应在5760之间，以高的含碳量为特征。当前的堆焊 技术已不能够满足进一步改善耐磨层抗磨损性能的需要。可代替整体式堆焊辊面的 是洪堡公司开发的柱钉式辊面。它不再通过相应的材料来对抗磨损，而是直接在 学

  31、院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 21 页 共 42 页 辊面形成一个保护层。 用两种类型的柱钉状耐磨层-堆焊柱钉辊面和嵌入式柱钉辊面。形成堆焊柱钉 辊面。与自动防磨层相应的是制造柱钉的堆焊合金要比常用的硬辊面耐磨性能高。 柱钉的平均洛氏硬度达到6567之间。 表明它们具有更高的抗磨损能力。而且其 维修费用较低，意味着辊压机的运行更为经济。 嵌入式柱钉辊面与堆焊柱钉辊面之间没有显著的差别。迄今为止，这几种耐 磨辊面均已投入到正常的使用中。 柱钉状耐磨层的发展意味着矿石粉磨工艺的突破。众所周知这种应用在水泥 工业中是以倍比关系的磨损率为特征的。用于辊压细小矿物时上班时间为20000小 时，耐磨层的磨

  32、损率不超过8毫米。上班时间为9000小时时，其磨损率只有3毫米。 这些数字证明了此概念的正确性。 在这次选用的是堆焊，堆焊是焊接工艺方法的一种特殊应用。它的目的不是 为了联接机件，而是借用焊接的手段改变金属材料厚度和表面的材质，即在零件 上堆敷一层或几层所希望性能的材料。这些材料可以是合金，也可以是金属陶瓷。 它们能具有原机件不具有的性能，例如高的抗磨性、良好的耐蚀性或其他性能。 这就使本来用一般材料制作的零件，如普通碳钢零件，通过堆焊一层高合金，可 使其性能得到明显改善或提高。在修复零件的过程中，许多表面缺陷都能够最终靠 堆焊消除。 （2）辊子设计 挤压辊的结构及形式： 辊子有镶套式压辊和整体

  33、式压辊两种结构及形式，如果物料较软，能够使用带 楔形连接的镶套式压辊。 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 22 页 共 42 页 镶套式挤压辊 热装式挤压辊 整体锻造表层堆焊式挤压辊 近来的实践经验表明，除了辊面的因素外，工作条件对辊子的技术安全性起 着决定性的作用。不管分块式，涨套式的辊子类型如何，杂质和大块物料的进入 或较高的喂入温度都会对辊子的安全造成危害。 除了经过实践考验的涨套式辊子技术外，还改进整体式辊子，使其能在较高 喂料温度或温度波动大的情况下使用。辊子的母体材料有了决定性的改进。辊面 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 23 页 共 42 页 技术的要求和轴应

  34、力能够最佳地相互匹配。这种技术上已改进的整体式辊子已在 实际中成功的得以应用。 分块式辊子技术的安全性受辊间单位应力和喂料喂入温度影响很大。因此在 决定是不是使用分块式辊子前必须详细调查实际在做的工作条件。 总之，最后得出的结论是分块式辊子只适用于完成低要求的粉磨任务。满足 这一条件的辊压机已经工作了9000小时。 涨套式辊子技术，包括轴和热压配合的涨套式辊子。它以投资少，装配简便 和优化的材料组合为特征。更新辊面的工作可在辊压机内部或外部进行，并可采 用任何形式的辊面。涨套式辊子一样能更换。涨套式辊子技术的适用性受到物 料喂入温度的制约。 辊子有镶套式压辊和整体式压辊两种结构及形式，如果物料较软，可

  35、以采用带 楔形连接的镶套式压辊。 为分析方便，假设额定最大颗粒为球形，直径为 ,两辊间的最小间隙为maxd ，辊径为 D，这样就可通过双辊破碎机的原理来确定辊径 D、 ，图 1.为了避minS 免图形混乱，在图 1 中只会出左边辊子作用在物料球体上的各力。 物料球体于辊子的接触点为 A，物料受径向力的作用 。将沿垂直和水平方rP 向分解为两个力，即： 向上分力： sinruP 水平分力： corh 由于两个压辊相向向内转动，于是残生一个摩擦力 ，其方向与物料相对速fP 度方向相反，向右下方作用。将其也分解为一个向下的垂直力 和一个水平力 。fdfhP 由三角关系得： sinPcoffhd

  36、因为摩擦力等于摩擦系数与正压力之乘积即： 代入到（3)和(4)式中rPf 得： 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 24 页 共 42 页 sinPcofhdr 能够准确的看出，物料颗粒被代入辊间的条件为： 即：ufd sincorrP 因为，代入到（7）中整理后得： tg 即： ，2 式中 为摩擦角， 为啮角，通常将 称为啮角。这就是说，最大物料2 颗粒被压辊咬入的条件必须为 当取作为计算依据时， 由图 1 中直角三角形 可见有下列关系:31COcos2maxmindDSCC 整理后得 cs1inaxC 式中 为理论挤压辊的外直径，即临界辊径， 为最大额定物料粒度直径，Dmaxd 为操作时

  37、的最小辊隙，即在两辊中心连线上的辊隙，也就是料饼的厚度。minS 由图 1 可见： 2acos2axdDC 两辊中心距 （9）cos)(maxdC 由（9）式中 61216 由已知可得 DC=612 则 dmax=25.5 最小辊隙 的确定minS 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 25 页 共 42 页 最小辊隙 可按下式计算确定minS mmDKSmin 式中： K最小辊隙系数 D辊压机的挤压滚外直径 恰当的最小辊隙在具体生产中才能确定 本次最小辊隙为：8-15mm （3）辊子轴承 自调心辊子轴承的反面经验和使用多排滚柱轴承后的正面结果均已被考虑并 引入相应的辊压机设计中。迄今为

  38、止所有的辊压机均已配置了多排滚柱轴承，辊 压机内轴承的工作原理与众所周知的常用轴承的差异以及有关概念阐述如下： 动力学系统包括：可移动辊子,轴承座,外部滑键,橡胶板,中间体,平油缸。 多排滚柱轴承承受径向力，通过圆柱滑键使轴承座沿机架外部导向运动。在 粉磨过程中所产生的轴向力通过双作用止推轴承从辊子经左侧轴承座和滑键传到 机架上。右侧轴承座同样通过机架上安装的滑键来导向。温度波动所产生的辊长 度的变化可以在轴承轴向移动中得到补偿，而不可能会产生反作用力。 与自调心滚柱轴承相反，如果发生偏移，整个轴承座将会自动调整位置，使 轴承座和辊子中心线总保持相互垂直。 值得说明的是轴承座和辊子之间不会相对移动

  39、，而是结合成一体以适应位置 偏移的变化。轴承座的偏移可由橡胶板来吸收。我们设计的平油缸也能随之偏移。 这种轴承与传统轴承的差异见图5所示。在相同的外径和外载荷前提下，滚柱轴承 要比自调心的辊子轴承大幅度的提升常规使用的寿命。 由于轴和轴承座之间不可能会发生相应的位移，密封件的唇部总是保持固定位置， 这就从另一方面代表着偏移时不会产生空隙，因此不会有灰尘进入轴承内。 允许产生旋转运动的橡胶板可使负荷非常均匀地分布在滚柱轴承上，从而延 长了轴承的常规使用的寿命。 固定轴承 四排滚柱轴承 移动轴承 安装在机架外部的轴向导向系 迷宫式油脂润滑 统能够容易地控制和修理，附 加的止推轴承确保了将轴和径 学 院 届 毕 业 设 计 说

  40、明 书 第 26 页 共 42 页 向力严格地分开。 平油缸应保证有一定角度的运动。我们设计的特殊结构可满足这 种要求。 止推轴承 外部滑键 油润滑固定密封 滚柱轴承具有一定宽度。若辊轴弯曲在滚柱轴承内可发生难于处理的位置偏 移。采用这一设计后解除了操作员的担心。 由于可移动辊子精心的动力学设计和滚柱轴承载荷的优化分布，加上新型润 滑油或油脂系统的设计，使得这种轴承技术具有最佳的操作可靠性和运转率。 （4）有效地保护机器的液压系统 为了改善采用所有预防的方法后仍有杂质进入辊间的情况，对加压系统来进行了 进一步的优化，在系统中增加了安全阀，使得动辊的退移更为迅速。数个安全阀 联成一个控制块，控制块与

  41、可靠的平油缸直接相连。当辊子产生移动时，安全阀 和压力控制阀内压力升高。当超过压力给定值时，压力控制阀就会打开，与此同 时安全阀的控制腔内压力降低，安全阀会打开，使粗管横截面与油缸相通。油就 通过油箱管道从安全阀和压力控制阀中流出, 直到压力小于所给定的压力值为止。 安全阀和压力控制阀重又关闭。在上述的过程中可移动辊子的移动 是接行的。 可移动辊子还装有附加液压系统。若发生工作事故时可使辊轮水平移动。 经优化的液压加压装置，液压系统的给油装置，迷宫式密封的油脂润滑和在 低粉尘环境下的循环油润滑系统都已经证明是成功的。带有旋转式液压缸和组合 式安全阀以及可移动辊子的运动学设计共同保证了在杂

  42、质出现情况下，辊压机仍 具备极高的防护特性。 3.3 辊压机机架设计 机架是辊压机的主体，许多零部件都与机架发生关系。辊子之间的强大作用 力由联结的承载销承受，机架也有通过加强筋板密集的钢结构来满足强大的受力 要求。 具体如下图示意： 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 27 页 共 42 页 与老式辊压机相比，新设计的机架可以越来越好的接近辊子，这种机架包括两个 相同的顶梁，底梁，横梁，末端部件和橡胶止推轴承。从辊压机前面可以易于检 查和维修。顶部与横梁可以整体提起。这样在更换辊轮时可节省装配时间，顶部 和底部的横梁分布采用可自由进入检查辊子的大门形式，此检查门位于辊压机前 端。 一旦喂

  43、料堵塞辊间，无法清除时，可在停机后使用随机辅助设备拆卸止推橡 胶轴承，使辊间隙增大100毫米。 每个橡胶止推轴承上安有一块橡胶板，橡胶板可将整体载荷均匀地分布到轴 承座上，继而直接分布到滚柱轴承上。与此相似，橡胶止推轴承还能保证载荷均 匀分布到定辊的滚柱轴承上。机架上装有工作平台保证了操作人员的工作安全。 3.4 传动系统模块设计 传动系统是机电系统中的重要组成部分之一。 (1) 减速或增速 通过传动将动力机的速度降低或增高，传动系统中实现减速或增 速的传动装置称为减速器或增速器。 (2)变速 在动力机速度一定的情况下，能获得多种输出速度，这种输入、输出速 度关系可变的传动装置称为减速器 (3)改

  44、变运动形式 在动力机与执行机构或执行构件之间实现运动形式的变换，如 将转动变为移动、摆动或间歇运动，并且两者之间具有特定的函数关系。 (4)分配运动和动力 通过传动系统，将一个动力机的运动、动力经变换后分别传 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 28 页 共 42 页 递给多个执行机构或执行构件，并在各执行机构或执行构件之间建立起确定的运 动、动力关系。 (5)实现某些操纵控制功能 如起停、离合、制动或换向等。 按工作原理可分为物理运动系统、流体（液体、气体）传动系统、电力传动 系统三大类。本章仅介绍物理运动系统 按传动比或输出速度变化分 定传动比传动系统（动力机速度一定，执行机构 或

  45、执行构件的速度无需改变，两者之间的速度需进行增速或减速时采用）和变 速传动系统（有级变速传动系统，无级变速传动系统和周期变速传动系统） 按驱动形式分为：独立驱动的传动系统（只有一个执行机构的传动系统，有 运动不相关的多个执行机构的传动系统，数字控制机械的传动系统）；集中驱动 的传动系统（执行机构或执行机构之间有一定的传动比要求，执行机构或执行机 构之间有动作顺序要求；各执行机构或执行机构的运动相互独立）；联合驱动的 传动系统。 传动系统包括以下装置： （1）变速装置，其作用是改变动力机的输出速度和转矩以适应执行机构 的需要。常用的变速装置有以下几种：交换齿轮变速机构；滑移齿轮变速机构； 离合器

  46、变速机构；啮合器变速机构； （2）起停和换向装置，作用是控制执行机构的起动、停车以及改变运动方向，其 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 29 页 共 42 页 结构有齿轮-摩擦离合器换向机构，齿轮换向机构。 （3）制动装置，作用是使执行机构的运动能够迅速停止，常用的制动分摩擦式和 非摩擦式两大类，摩擦式制动器又分外抱块式，内张蹄式，带式和盘式等；非摩 擦式分磁粉式，磁涡流式和水涡流式等。 （4）安全保护设施，作用是机械在工作中若载荷变化频繁、变化幅度较大、有过 载可能而本身又无保护作用时，应在传动系统中设置安全保护设施，以避免损坏 传动机构，常用的安全保护设施有：销钉安全连轴器，钢珠

  47、安全离合器，摩擦式 安全离合器。 341、传动比的分配 传动比的分配的原则： 1 各种传动的单级传动比应在推荐值的范围内； 2 各级传动比应使传动装置尺寸协调，结构匀称，不发生干涉现象； 3 设计双级圆柱齿轮减速器时，应尽量使高速级和低速级的齿轮强度接近相等， 即按等强度原则分配传动比； 4 当减速器内的齿轮采用油池润滑时，不应使大齿轮浸油过深，而增加搅油损失。 在方案中 取 i1 =7 . i = 总传动比 = 107.8970 i1 = 皮带的传动比 =7 i2=3.41 =4.53i15 342、传动装置的运动和动力参数的计算 计算传动装置的运动和动力参数就是计算各个轴的转速、功率、扭矩

  50、 n:轴的转速 (r/min) c:由轴的材料和受载3p/ncd 情况确定的系数 轴的材料 Q235 120 35 45 40Cr,35siMn c 160135 135118 118107 10798 轴的材料一般为优质碳素钢。c 取植时应考虑轴上弯矩对轴强度的影响，当 只受转矩或弯矩相对转矩较小时，c 取小值；当弯矩相对转矩较大时，c 取大值。 由于滚筒筛的转速低转矩较大且弯矩较小，故 c 应取较小值，在这里我们取 c 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 31 页 共 42 页 为 108 。 所以： =42.5 mm 318/0.=d 初算轴径还应该要考虑键槽对轴强度的削弱影响。当该

  51、轴段截面上有一个键槽时，d 应增大 5% ；两个键槽时，d 应增大 10% 。 在本轴的设计中，轴上有一个键槽。 所以： d = 42.539 (1+5%)=44.67 mm 圆整取轴的直径为 50mm 轴的弯曲刚度校核 常见的轴大多可视为简文梁。若是光轴，可直接用材料力学中的公式计算其挠度 或偏转角；若是阶梯轴，如果对计算精容要求不高，则可用当量直径法作近似计 算。把阶梯轴看成是当量直径为dv的光轴，然后再按材料力学中的公式计算。当 量直径为 式中：l i阶梯轴第i段的长度，mm； di阶梯轴第i段的直径，mm； L阶梯轴的计算长度；m。 ； Z阶梯轴计算长度内的轴段数。 当载荷作用干两支承

  52、之间时，L=l（l为支承跨距） ；当载荷作用于悬臂端时， L=l+K（K为轴的悬臂长度） 。 轴的弯曲刚度条件为： 挠度 偏转角 式中：y轴的允许挠度，mm； 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 32 页 共 42 页 轴的允许偏转角，rad。 轴的允许挠度及允许偏转角 轴上零件的位置均已确定，用第三强度理论，其强度条件为 MPa 或 mm 式中 当量弯曲应力，MPa， 当量弯矩，Nmm。上的弯矩。 W危险截面抗弯截面模量，mm对于实心轴段，W0.1 ，(d为该轴段的直径， mm) ，对于具有一个平键键槽的轴段，W= (其中b为键宽， mm；为键槽深度，mm)按转矩性质而定的应力校正系

  53、数，即将转矩T转 化为相当弯矩的系数。对不变化的转矩 0.3,对脉动变化的转矩= 0.6，对频繁正反转即对称循环化的转矩= =1；若转矩变化的 规律未知时，一般可按脉动循环变化处理(=0.6)。这里 、 、 分别为对称循环、脉动循环、静应力状态下的许用弯曲应力，其值见下表。 按转矩性质而定的应力校正系数，即将转矩T转化为相当弯矩的系数。对 不变化的转矩 0.3,对脉动变化的转矩= 0.6，对频繁正反转 即对称循环化的转矩= =1；若转矩变化的规律未知时，一般可按脉动 循环变化处理(=0.6)。这里 、 、 分别为对称循环、脉动循环、 静应力状态下的许用弯曲应力，其值见下表。 学 院 届 毕 业

  54、 设 计 说 明 书 第 33 页 共 42 页 对于重要的轴，应按疲劳强度对危险截面的安全系数进行精确验算。对于有刚 度要求的轴，在强度计算后，应进行刚度校核。 查资料选择轴的材料为:45 号钢,正火,硬度 170-217HB,抗拉强度 b=590Mpa s=295MPa.下面根据材料力学上的公式 max=T/Wt验算轴的强度是不是符合要 求。 对于工作机轴 max=T/Wt=733.416/(5010 -3)3=61Mpa =查表的到 45 号钢的=370Mpa,故此轴满足规定的要求。 根据以上计算可知轴上所承受的最大转矩 TP =636N.m 根据工况的要求选择 的是金属滑块联轴器。选择的材料为

  55、 45 号钢，45 号钢经调质后， b =637 Mpa , E =210Gpa。由以上计算知轴径为 50mm ，考虑装联轴器加键的影响，故取轴和联 轴器相连部分的直径为 50mm 。我们大家都知道轴上要安装滚动轴承，为便于轴承的装 配，取装轴承处的直径为 55mm 。滚动轴承中所选的型号为 30311 型，其宽度为 29mm ,依照结构要求取轴环的宽度为 15mm，由于在入料口处需布置料斗，所以轴 承应安装在料斗的外端，以免和料斗发生干涉，根据生产能力为 10 吨/小时，再 加上入料中混有大量的水，所以料斗设置应足够的大，料口长为 300mm, 在高度 上为便于安装在机架上且不和主轴发生干涉，结构

  56、设置见总装图。在滚筒内主轴 上要焊接肋条，以支撑滚筒，所以在焊接处取主轴直径为 60mm，长度为 15mm,在 滚筒的尾端要支撑和安装联轴器和电动机。如果在入料口端安装驱动装置的话， 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 34 页 共 42 页 这样就不好布置入料输送装置，而尾端则不会发生这些现象，因为尾端的出料口 在机架的底部，所以应在尾端安装联轴器和电动机。轴承在轴上的固定，由于轴 承安装在轴承座内，轴承能够最终靠轴上设置台阶来固定，也能够最终靠台阶和止推 环来固定，这样轴承在轴承座内就不会发生径向的游动，在本设计中选用止推环 来固定，因为这样容易密封。在入料端的轴承安装的轴一端出轴，一

  57、端封闭，所 以用两个止推环来固定轴承；在出料口端的轴承内安装的轴两端出轴，只要用一 个止推环来固定。动力通过联轴器传给工作机的主轴，联轴器和主轴是通过键槽 来联结的。在联轴器的选用中，我们选用的是 WH7 型联轴器，轴孔直径为 55mm. 3.5辊压机的液压系统模块设计 液压系统为压辊提供压力，它是由两大、两小蓄能器，四个平油缸、站等组成 的液气联动系统。主要有油泵、蓄能器、液压缸、控制阀件组成。蓄能器预先充 压至小于正常操作压力，当系统压力达到一定值时喂料，辊子后退，继续供压至 操作设定值时，油泵停止。 正常工作情况下油泵不工作，系统中如压力过大，液压油排至蓄能器，使压 力降低，保护没备，若压力

  58、继续超过上限值时，自动卸压。操作中系统压力小于 下限值时，自动启泵增压。 4 电动机简介及选用 4.1 工作原理 新型电机定子采用变极起动绕组技术，而转子则采用独特的复合绕组技术。 起动时定子起动绕组产生的磁场在转子内产生环流，此时转子绕组对应高电阻状 态，这相当于转子电路串入了附加电阻，其效果远优于传统电机的外串电阻。电 机能够迅速直接起动，当起动过程完成后，控制回路可自动断开起动极而切换到 运行极状态下工作，转子也自动转入正常，对应于低电阻运行。 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 35 页 共 42 页 4.2 性能特点 (1)、高可靠性：新型电机结构特点是转子无滑环电刷，不串电

  59、阻，也不需要 进相机。因此就不存在因这些附加部件故障而引起电机停机检修问题。电机可长 期连续安全运作，无需像传统电机那样经常停机维修。 (2)、高起动转矩、低起动电流：由于新电机的特殊结构，其起动转矩是额定 转矩的 1.82.2 倍（传统电机小于或等于 1.8 倍） ，起动电流是额定电流的 2.5 倍 （传统电机转子不串电阻为 57 倍） 。 (3)、高功率因数：新电机无需高压电力电容器及进相机等任何无功补偿设备， 其功率因数仍可高达到 0.915（传统电机为 0.86） 。它直接改善了电网的运行效率， 减少无功电流在电网上的损耗。 (4)、高效率：新电机在设计上采用了独特的技术，使其损耗降到

  60、最低限度， 其效率可达 94%以上。 (5)、异步转速为 740 转/分（传统电机标称为 735 转/分，实际上只能达到 730 转/分） ，既降低了转差损耗，又大幅度的提升了磨机的产量和产品质量。 (6)、低温升、低噪声：新型电机温升比传统电机温升低 1020，噪声低 56 分贝。 (7)、低故障率：传统电机平均每月需停 10 小时做维修，新型电机免维护 而连续运行，可使磨机月产量大幅度的提升。 (8)、电机起动控制简单可靠：起动柜只用两台高压交流接触器一只时间继电 器即可。 (9)、高节约能源的效果。 4.3 电动机的选型 电机型号：JO2-81-6 额定功率：30/kW 转速/(r/min)：100

  61、0 电流/A：6.5 效率/%：89.5 功率因数(cosj)：0.86 5减速器的类型 5.1概述： 辊压机是一种高效粉磨设备，具有节能增产效果，是八十年代水泥工业的一 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 36 页 共 42 页 项重大技术革新。 “八五”期间中信重型机械公司与兄弟单位一起从德国 KHD 公司 共同引进了三种规格辊压机的设计、制造及检测技术。作为辊压机传动系统的关 键设备行星齿轮减速器，由于没有随辊压机配套引进，需要自行设计与开发，才 能实现辊压机的国产化。为尽快实现辊压机的国产化，我们对辊压机配套的德国 FLENDER 公司生产的 PZA 型行星减速器进行了测绘，在

  62、测绘分析的基础上，结合 市场需要研制开发了 GZL630、GZL710、GZL850 三中规格行星减速器，已生产了 28 台减速器，目前投入到正常的使用中 2-5 年时间，且均在 90%-100%额定负荷下运行,齿轮 各部件完好无损，运转平稳，噪声振动小，温升低，深受用户好评。 “九五”期间，随市场改革浪潮，水泥设备向大型化发展，为此中信重型 机械公司又引进了 Flender 公司的大型辊压机技术，而减速器没有配套引进。另 外，根据大型辊压机使用情况分析，原引进德国洪堡公司的辊压机辊子长径比不 合理，减速器两侧布置占地面积大，因此辊压机规格参数需要优化，结构需要改 进。这就要求减速器需要更新换代，以满

  63、足现行辊压机同侧布置减速器的要求， 因此中信重机大功率齿轮研究所在研制开发应用 GZL630、GZL710、GZL850 小型辊 压机减速器的基础上，开发研制了 GZLP950 大型辊压机减速器，并于 2002 年 10 月用于河北奎山水泥厂，至今已满负荷连续运转 10 个月，运转平稳,噪声振动小, 深受用户好评。 5.2 减速器结构特点及规格型号 5.2.1结构特点 由于减速器成对安装于辊压机固定辊和活动辊上,且 GZL630、GZL710、GZLP950 减速器同侧布置,（GZL850 两侧布置） ，外型尺寸受到 辊压机中心距的限制，减速器悬挂安装于辊压机固定辊和活动辊上，因此要求减 速器

  64、结构紧密相连,重量轻,齿轮强度高, 轴承寿命长，运转平稳,安全可靠，入轴联轴 器有一定浮动量，减速器自带润滑冷却系统。下面分别说明 GZL 型与 GZLP 型的结 构特点。 5.2.2 GZL型结构特点 GZL 型减速器悬挂安装于辊压机固定辊和活动辊上，减速器自背电机和冷却 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 37 页 共 42 页 润滑系统，电机和减速器之间用一级皮带传动，皮带传动可吸收振动，电机随同 减速器同步移动。该布置形式占地面积小。GZL630、GZL710 行星减速器是同侧布 置于挤压辊轴头上，GZL850 由于受中心距限制是两侧布置。 (1) 传动原理 GZL 型减速器根据传

  65、动比要求采用两级行星齿轮传动，输入轴以转速 n1 带动 太阳轮与三个行星轮相啮合，行星轮同时又与固定的内齿圈相啮合，以此来实现行 星齿轮的自转与公转(即围绕太阳轮轴线转动)，进而带动转架(行星架)转动。同 理，第一级转架作为第二级的输入，带动第二级转动，从而使输出轴达到预定的 转速 n2。其结构原理如图 1 所示。 (2)入轴联轴器 电机和减速器之间用一级皮带传动进行减速，减速器入轴端装有低速皮带轮， 使入轴轴头产生较大径向力，能够吸收振动。 (3)出轴联轴器 辊压机有一对辊子，固定辊和活动辊，在运转过程中，固定辊的轴线固定， 活动辊频繁移动，以完成受料和粉碎工作。行星减速器出轴联轴器采用胀套与挤 学 院 届 毕 业 设 计 说 明 书 第 38 页 共 42 页 压辊轴头直接连接，以实现减速器随同活动辊一同移动。为此减速器出轴设计成 空心的，辊子轴头插入，通过胀套联轴器的作用而产生弹性变形和过盈以传递扭 矩。 (4)机体结构 由于减速器悬挂安装，减速器及电机（包括电机支架）重量由输出转架空心 轴作用在挤压辊轴头上，这就要求减速器结构紧密相连，重量轻。因此采用高速级内 齿圈、低速级内齿圈及后机盖与扭力法兰用螺栓连接作为机体，减速器翻转力矩 由扭力法兰承受。 (5)润滑

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