對輥式壓球機的設計

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學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 1 頁 共 42 頁畢業(yè)設計說明書對輥式壓球機的設計學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 2 頁 共 42 頁摘 要輥壓機是一種脆性物料的粉磨設備、適用于粉磨水泥熟料、粒狀高爐礦渣、水泥原料（石灰砂巖、頁巖） 、石膏、石英砂、鐵礦石等。輥壓機是根據(jù)料床粉磨的原理設計的，兩個輥子作慢速的相對運動，一個輥子固定，另一個輥子可以沿水平方向滑動。物料由輥壓機上部連續(xù)地喂入并通過雙輥間隙，給活動輥一定得作用力，物料受壓而粉碎。在輥壓機上部，物料首先進行單顆粒破碎。隨著物料向下運動，物料顆粒間的間隙進入料床粉碎。特點如下：1、輥壓機由兩個速度相等、相對慢速轉動的輥子組成。一個輥子固定，另一個輥子可以沿水平方向移動，控制兩輥子間的間隙。2、靠液壓系統(tǒng)作用在活動輥上，在兩輥子間形成很高的壓力，壓力范圍在50～300Mpa.3、輥壓機是根據(jù)料床粉碎的機理設計的。料床粉碎的前提是雙輥間要有一層密實的物料。 關鍵詞：輥壓機；液壓系統(tǒng)；成型學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 3 頁 共 42 頁AbstractRoller press is a kind of powder of brittleness material to whet an equipments and be applicable to powder to whet cement familiar anticipate, grain the form blast furnace mineral residue, cement be originalAnticipate(lime sandstone, shale), gypsum, silica sand, iron mine stone etcThe Gun presses machine is according to anticipate the bed powder whet of the principle design of, two Gun sons make slowly soon opposite sport, a Gun son fix, another Gun son can follow a level direction glide.The material is pressed an on board department by the Gun to in succession feed and pass a pair of Gun clefts, must get function dint for activity Gun, the material is press but smash.Press an on board department in the Gun, the material carries on single grain first broken up.Exercise downward along with the material, material grain the cleft of gets in to anticipate a bed to smash.Features are as follows:1.Roller Press by two equal speed, relatively slow rotation of the roller. A roller fixed, another roller can move along the horizontal direction and control between the two roller gap.2.On the hydraulic system in the role of activities on the roll, in between the two roll-forming high pressure, pressure range in the 50 ~ 300 Mpa.3.Roller press is based on the expected crush of bed design. Liu bed to smash the premise that a twin-roll between the dense layer of material.Key Words：Roller Press；Hydraulic system；Smash 、學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 4 頁 共 42 頁輥壓機設計目 錄1 緒論 21.1 課題研究的背景和意義 .21.2 輥式壓球機國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 .21.3 本課題相關理論綜述 .41.4 輥壓機的應用及特點 .52 總體方案設計 .62.1 國外輥壓機設計 .62.2 輥壓機的工作原理 .122.3 經(jīng)對比后的設計方案 .143 結構設計 .153.1 料斗設計 .153.2 輥子設計 .163.3 輥壓機機架設計 .233.4 傳動系統(tǒng)設計 .243．4．1、傳動比的分配 263． 4． 2、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算 263.5 輥壓機的液壓系統(tǒng)設計 .314 電動機簡介及選用 .314.1 工作原理 .314.2 性能特點 .324.3 電動機的選型 .325 減速器的類型 325.1．概述： .325.2 減速器結構特點及規(guī)格型號 335.2.1 結構特點 .335.2.2 GZL 型結構特點 .335.2.3 GZLP 型結構特點 .35參考文獻 .38致謝 .39學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 5 頁 共 42 頁1緒論1.1課題研究的背景和意義 能源與環(huán)境是當今世界的熱門課題，它不僅影響本國人民的生存與發(fā)展，也將對人類賴以生存和發(fā)展的地球產生影響。因此，中國在 21 世紀的能源發(fā)展既要保持需求、資源、財力等之間的平衡，也要保持能源生產、消費和生態(tài)之間的平衡。隨著全人類對環(huán)境保護的日趨重視。在燃煤行業(yè)我國政府已明確提倡和推行型煤化，不論工業(yè)和民用，逐步取消燃燒原煤，已勢在必行。實現(xiàn)型煤化，第一要有先進、實用的機械設備；第二要有合理的燃煤添加劑配方。燃煤實現(xiàn)型煤化，主要目的是解決燃煤的除煙、除味、助燃、防水等問題。壓球機技術先進，質量可靠，一機多用，壓力強大，適合大、中、小型企業(yè)建立具有一定生產規(guī)模的生產線。適用于工業(yè)造氣、鍋爐型、冷壓型焦點、點火型煤、民用型煤、民用冶金、耐材、醫(yī)藥等材料的各種成型。強力壓球機經(jīng)多年工業(yè)使用及改進，與其它同類產品相比較，強力壓球機具有成球率高、消耗功率小，結構緊湊便于檢修調試等明顯優(yōu)點。我國一次能源以型煤壓球機為主的格局在相當長的時期內難以改變，未來能源環(huán)境問題突出。展望能源科技和產業(yè)化發(fā)展可能達到的水平，在相當長的時期內新能源和再生能源、水電和核電的發(fā)展與推廣尚不足以影響煤炭的主導地位。這種以煤為主的一次能源結構的主要制約因素是大氣污染物排放量超過可接受的水平。出路在于發(fā)展以煤炭高效、潔凈利用為宗旨的潔凈型煤壓球機技術。型煤壓球機是以煤炭高效潔凈利用為宗旨的潔凈煤技術之一。國內外在型煤壓球機技術的研究、開發(fā)及應用方面取得了一定的進展。1.2輥式壓球機國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢早在 1877 年，德國就在萊葸礦區(qū)建成第一個褐煤磚廠。1979 年東德生產褐煤磚 4880 萬噸，西德 617 萬噸，在黑水泵褐煤基地建立了 l100 萬噸／年的型煤壓球機廠。德國除褐煤無粘結劑高壓成型外，還采用三種熱壓成型工藝生產型焦，建有年產 150 萬噸以上的熱壓型焦廠?？甓鞴?KOPPERN)制造的對輥成型機（即型煤壓球機） ，其生產能力達 150t／h，是世界上單機生產能力最高的。日本學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 6 頁 共 42 頁30 年代從德國引進壓球機技術，建成年產 31．5 萬噸的型煤壓球機廠，供鐵路機車使用。1971 年機車型煤壓球機用量占用煤總量的 79％，型煤壓球機廠有 36 座。1975 年鐵路實現(xiàn)電氣化后，型煤壓球機技術轉向冶金、化工和民用等方面，成立了型煤壓球機研究室，保留 21 個型煤壓球機廠，總能力為 140 萬噸／年。日本研制成功的點火蜂窩煤和煤球，只要一根火柴就能點燃，使用十分方便。日本開發(fā)的輥壓成型機（型煤壓球機） ，成型壓力可達 2t／cm 2～4t／cm 2，生產的無煙燃料型煤壓球機，含水量低，省去了干燥工序。英國自“倫敦煙霧事件”后，研究開發(fā)了多種壓球機工藝，制取無煙燃料供家庭炊事或取暖，成功地解決了煤煙污染。英國還有型焦生產廠，年產能力達 100 萬 t，采用 3 種熱壓成型工藝生產型焦。美國采用 FMC 型焦工藝，用非煉焦煤制取冶金用焦，在懷俄明州建有研究基地和生產廠，研究了世界 150 個煤種，其中 50 個煤種已在中試廠生產出壓球機產品。美國還生產燒烤型煤壓球機，以木炭和煤為主要原料壓制成型，供旅游野炊用。美國的燒烤用型煤壓球機每年銷量為 74 萬～80 萬 t，少量從澳大利亞進口。法國1861 年就建有壓球機設備廠，1976 年生產能力達 400 萬 t。目前有 6 個型煤壓球機廠，粘結劑采用煙煤瀝青或石油瀝青，型煤壓球機經(jīng)熱處理后成為無煙燃料。韓國擁有 240 家蜂窩煤廠，日產量達 5 萬余噸，供取暖和炊事，1985 年銷售量為2300 萬噸，預測到 2000 年將發(fā)展到 3300 萬噸，而市場需求量約 4400 萬噸，仍有缺口。國外型煤壓球機早已有成熟的技術，聯(lián)合國能源組織把型煤壓球機視為節(jié)能減污的有效途徑予以推廣。70 年代石油危機后，型煤壓球機科研工作進一步得到重視，1969～1980 年型煤壓球機發(fā)明專利每年為 13 項，1980～1983 年增加到每年 70 多項。1989 年亞太經(jīng)互會在菲律賓召開了主題為“型煤壓球機開發(fā)與環(huán)境效益”的煤炭利用專家會議。1992 年聯(lián)合國召開環(huán)境與發(fā)展大會提出，在以煤炭為主要能源的國家，發(fā)展型煤壓球機是減少大氣污染、促進經(jīng)濟發(fā)展的重要途徑。60 年代，為解決小化肥焦炭和無煙塊煤供應不足的問題，國內開發(fā)了多種型煤壓球機工藝，生產的型煤壓球機提供了全國化工業(yè) 60％的原料。目前，廣泛采用石灰碳化煤球造氣的化肥廠，全國約建有 800 套粉煤成型裝置。紙漿廢液粘土煤球和棒狀型煤壓球機，已在氮肥廠及其他行業(yè)的煤氣發(fā)生爐、工業(yè)窯爐推廣應用。70 年代北京煤化所開發(fā)的腐植酸煤球已用于 10 余家小化肥廠；研究開發(fā)的學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 7 頁 共 42 頁優(yōu)質化肥造氣用型煤壓球機，在韶山氨肥廠進行了造氣工業(yè)性試驗，所用粘結劑來源廣、價廉、對煤種適應性強，且基本不增加灰分，型煤壓球機質量好。該種型煤壓球機用于生產燃氣的混合煤氣發(fā)生爐也很理想，湖南漣邵和寧夏大武口正籌建年產 5 萬 t 的生產線。北京煤化所研制鈣系復合粘結劑煤泥防水煤球，已成功地用于水煤氣兩段爐氣化，為我國每年生產的幾千萬噸煤泥的有效利用開辟了新的途徑。吉林梅河口玻璃廠用褐煤煤球造氣，氣化指標優(yōu)于褐煤塊煤。合肥煤氣公司用工業(yè)廢液加改性粘土做粘結劑，研制了氣化型煤壓球機，在阜新 3．3m兩段爐上，進行了低負荷試驗，其質量有待進一步改進。鞍山熱能研究院曾對冷壓成型熱氧處理工藝進行研究，以焦油或焦油渣作粘結劑，在熱氧化處理溫度為160 度～350 度條件下生產氣化型煤壓球機。工業(yè)型煤壓球機的開發(fā)與應用遠不及民用型煤壓球機。目前，工業(yè)型煤壓球機的應用僅限于小氮肥廠的碳化煤球和小高爐型焦，生產規(guī)模亦不大；工業(yè)鍋爐、機車、窯爐用型煤壓球機在示范或商業(yè)性示范階段，雖然在礦區(qū)和城市建了許多型煤廠，但生產成本高，難以維持正常生產。工業(yè)型煤壓球機年產量約 2200 萬噸，其技術還有一些不足，特別是粘結劑的開發(fā)還很薄弱。近年來由于成型技術（型煤壓球機四輥雙壓成型技術）以及黏結劑技術的發(fā)展，給工業(yè)型煤壓球機注入了新的活力。1.3本課題相關理論綜述壓球機是用于壓制難以成型的粉狀物料，其特點是成型壓力大、主機轉數(shù)可調、配有螺旋送料裝置。主要用于：煤粉成型；干粉成型；脫硫石膏成型；焦粉成型；鐵屑及各種金屬礦粉粉成型等。壓球機主要有三部分構成：1、給料部分，主要是實現(xiàn)定量給料來保證物料均勻進入對輥間。螺旋送料裝置由電磁調速電機驅動，經(jīng)皮帶輪、蝸桿減速器轉動，將被 壓物料強制壓入主進料口。由于電磁調速電機恒矩特性，當螺旋送料機的壓料量與主機所需物料量相等時，可以保持恒定的供料壓力使球團質量穩(wěn)定。如供料量過大，則送料裝置的電過載;供料量過小則不成球。因此熟練的操作技術是保證壓球正常工作的重要條件。2、傳動部分，主傳動系統(tǒng)為：電動機--三角形帶---減速機---開式齒輪---軋輥。主機由電磁調速電機提供動力，經(jīng)皮帶輪、圓柱齒輪減速機，通過棒銷聯(lián)軸器傳至主動軸。主動軸與被動軸通過開式齒輪保證同步運行。被動軸承座后邊裝有液壓裝置。液壓學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 8 頁 共 42 頁保護裝置是由液壓泵將高壓油打入液壓缸，使活塞產生軸向位移?；钊麠U的前接頭頂在軸承座上以滿足生產壓力要求。3、成型部分，主要指主機部分，核心部分是軋輥。當兩壓輥之間進料過多或進入金屬塊時，液壓缸活塞桿受壓過載，液壓泵會停機、蓄能器對壓力變化起緩沖作用、溢流閥開啟回油、活塞桿移位使壓輥間縫隙加大從而使硬物通過壓輥，系統(tǒng)壓恢復正常，可以保護壓輥不損壞。本機可以根據(jù)壓球密度的要求調整壓力，生產機動靈活。1.4輥壓機的應用及特點輥壓機對物料進行有效粉碎采用的是大能量一次性輸入的單顆粒粉碎群體化，輥壓機輥面“人字”堆焊紋棱護層 “人字”紋棱與“人字”傳動齒輪的齒形類似，具有軸向和環(huán)向兩種紋棱的特點，其水平夾角一般為 15~35°左右。物料接觸的受力較復雜，在斜面有一定的分力，對斜紋棱減弱了彎曲負荷，有充分發(fā)揮紋棱硬度和抗壓強度的優(yōu)勢，對破碎物料有利。在輥面積相同的情況下“人字”型紋棱較軸向紋棱接觸物料更長，優(yōu)點較多：既減弱了紋棱垂直受力可能引起的剝落，又具有容易嵌料的優(yōu)點；既有滑動緩和壓力的作用，又減少了由于環(huán)向滑動而引起的加快磨損問題，輥壓物料的使用壽命較長，因此國內外采用此種紋棱的廠家較多。但是“人字”型紋棱堆焊工藝復雜要求技術較高。由于“人字”型紋棱在正常生產時，紋棱有向內或外側滑動（由運轉方向引起）作用，使物料有向中部或兩側施壓趨勢，將引起輥的中部或側板磨損較快，為緩解此問題發(fā)生，兩輥紋棱采取同向安裝逆向運轉辦法，減少兩側擋板的壓力。輥壓機構造和工作原理：輥壓機的結構同常用的雙輥破碎機很相似，它由兩個速度相同，彼此平行而相對向內轉動的輥子，通過四個重型滾動軸承安裝在一個機架上，其中一個是固定輥，另一個是由油缸施加較大壓力的活動輥，活動輥的軸承在機架上可以前后移動，機架由縱梁和橫梁組成，它是由鑄鋼件通過螺栓連接而成的。液壓缸使活動輥以一定壓力向固定輥靠近，如壓力過大，則液壓油排至蓄能器，使活動輥后移，起到保護機器的作用。輥子之間的作用力由機架上的剪切銷釘承受，使螺栓不受剪力。固定輥的軸承座與底架端部之間有橡皮墊起緩沖作用，活動輥的軸承座底部襯有聚四氟乙烯。為了保護輥子，在輥子的表面堆焊一層耐靡材料。輥壓機工作時，當活動輥被電動機帶動轉動時，松散的物料由上方喂入兩輥的間隙中，并向下運動，到下面受到破碎和擠壓，形成密實的料床，經(jīng)150-200Mpa的高壓處理后，物料顆粒內部都產生強大的應力，當應力達到顆粒的破碎應力時，這些顆粒就相繼學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 9 頁 共 42 頁被粉碎，或粒徑變小，或成粉狀，或部分顆粒產生微小裂紋，增大了物料的易磨性，從輥壓機卸出的物料成片狀料餅，但強度很低，經(jīng)打散機打散后的顆粒物料中，有70-80%〈2mm ，有20-30%〈0。05mm 。兩輥之間的縫隙約為15-35mm 。物料從被輥面咬住時開始，受到輥子作用力逐漸增加，最大壓力可達200Mpa ，物料在兩輥間是以一個料層或一個料床得到破碎壓實，料床在高壓下形成，壓力導致一部分顆粒擠壓其它鄰近的顆粒，直至其主要部分破碎、斷裂、產生裂縫或劈開。所在雙輥之間必須要有一層相適應的物料，否則就成為一臺輥式破碎機了。粉碎作用主要決定于料粒間的壓力，而不是決定于間隙。2 總體方案設計2.1 國外輥壓機設計國際上輥壓機的構造情況：1）德國伯力鳩斯公司輥壓機，如圖 2-22 所示。圖 2-22 德國伯力鳩斯公司輥壓機1. 喂料裝置 2. 液壓系統(tǒng) 3. 擠壓輥裝配4. 機架裝配 5. 傳動系統(tǒng) 2) 德國洪堡公司輥壓機，如圖 2-23～24 所示。學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 10 頁 共 42 頁圖 2-23 德國洪堡公司輥壓機（RP8.0 以下）1. 傳動系統(tǒng) 2. 機架裝配 3. 擠壓輥裝配 學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 11 頁 共 42 頁圖 2-24 德國洪堡公司輥壓機（RP10.0 以上）1. 傳動系統(tǒng) 2.扭力支撐 3.液壓系統(tǒng) 4. 機架裝配5. 擠壓輥裝配 6.輥罩 7.喂料裝置 3) 德國魁珀恩公司輥壓機，如圖 2-25 所示。學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 12 頁 共 42 頁圖 2-25 德國魁珀恩公司輥壓機1. 喂料裝置 2. 機架裝配 3. 擠壓輥裝配4. 液壓系統(tǒng) 5. 傳動系統(tǒng)4) 富勒公司輥壓機，如圖 2-26 所示。學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 13 頁 共 42 頁圖 2-26 富樂公司輥壓機5)法國 FCB 公司輥壓機，如圖 2-27 所示。圖 2-27 法國 FCB 公司輥壓機6) 丹麥史密斯公司輥壓機，如圖 2-28 所示。學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 14 頁 共 42 頁圖 2-28 丹麥史密斯公司輥壓機7) 日本三菱重工業(yè)公司輥壓機，如圖 2-29 所示。學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 15 頁 共 42 頁圖 2-29 日本三菱重工業(yè)公司輥壓機總之,輥壓機的整體結構日益趨向于大型化，擠壓輥直徑愈來愈大（已達2.8m） ，寬徑比的選擇綜合考慮了輥壓機的穩(wěn)定性，邊界效應等因素。大型輥壓機的傳動系統(tǒng)多采用雙傳動、單側布置型式，以減小占地面積。2.2 輥壓機的工作原理輥壓機是利用兩磨輥對物料實施純壓力，被粉碎的物料受擠壓形成密實的料床，顆粒內部產生強大的應力，使之產生裂紋而粉碎。出輥壓機后的物料形成了強度很低的料餅，經(jīng)打散機打碎后，產品中的粒度在 2mm 以下的顆粒占80％～90％。學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 16 頁 共 42 頁1、輥壓機由兩個速度相等、相對慢速轉動的輥子組成。一個輥子固定，另一個輥子可以沿水平方向移動，控制兩輥子間的間隙。2、靠液壓系統(tǒng)作用在活動輥上，在兩輥子間形成很高的壓力，壓力范圍在50～300Mpa.3、輥壓機是根據(jù)料床粉碎的機理設計的。料床粉碎的前提是雙輥間要有一層密實的物料。4、物料通過輥壓機后：粒度減??；顆粒裂5、縫增加，易磨性改善。工作示意圖：學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 17 頁 共 42 頁2.3經(jīng)對比后的設計方案輥壓機的構造，從外形看起來十分類似于近代的新式雙輥破碎機。從構造組成上看，可以說是完全相同，都有兩個工作輥，進料斗，機架，機殼，液壓系統(tǒng)和傳動裝置等部分組成。可是，如果深入到內部，則幾乎沒有一處相同。輥壓機的最大特點是高壓工作，因此液壓系統(tǒng)提供的壓力高低懸殊。輥壓機液壓系統(tǒng)的壓力是雙輥破碎機的 5-30 倍，所以帶來結構上的許多差別，否則是不能滿足設備的強度要求，因而其構造比雙輥破碎機要復雜的多。如下圖示意：學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 18 頁 共 42 頁3 結構設計3.1 料斗設計物料的喂入方式對穩(wěn)定輥壓機運行起著決定性的作用。學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 19 頁 共 42 頁3.2 輥子設計（1）輥面輥面主要包括兩種：光滑輥面和溝面輥面。光滑輥面的特點：a、光滑輥面制造、維修成本較低，輥面腐蝕易修復。b、當喂料量不穩(wěn)定時，會產生振動和沖擊。c、咬合角小，擠壓后的料餅較薄，產量較低。溝面輥面的特點：溝面輥面克服光滑輥面的缺點，其結構形式通過堆焊來實現(xiàn)。溝面輥面如圖示：學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 20 頁 共 42 頁輥面的穩(wěn)定性和輥面保護要求是我們最應關注的問題，要保證高可靠性和高運轉率，不僅要求有安全的設計，而且需有合適的工廠輔助環(huán)境，從長遠角度出發(fā)，正確的操作是必要的，且應有防護措施阻止外界雜質進入輥間，以保護輥面。輥壓機的粉磨是在料床上進行的，換言之，在輥壓機的輥面上應該總有足夠量的物料。整體式硬表面輥子多年來已被證明是成功的，并已廣泛加以應用。它是由母材、中間層和多層硬質材料組成。根據(jù)特殊的要求硬表面可以有花紋，以改善咬合條件。它的平均洛氏硬度應在57－60之間，以高的含碳量為特征。當前的堆焊技術已不能滿足進一步改善耐磨層抗磨損性能的需要?？纱嬲w式堆焊輥面的是洪堡公司開發(fā)的柱釘式輥面。它不再通過相應的材料來對抗磨損，而是直接在學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 21 頁 共 42 頁輥面形成一個保護層。用兩種類型的柱釘狀耐磨層-堆焊柱釘輥面和嵌入式柱釘輥面。形成堆焊柱釘輥面。與自動防磨層相應的是制造柱釘?shù)亩押负辖鹨瘸Ｓ玫挠草伱婺湍バ阅芨?。柱釘?shù)钠骄迨嫌捕冗_到65－67之間。 表明它們具有更高的抗磨損能力。而且其維修費用較低，意味著輥壓機的運行更為經(jīng)濟。嵌入式柱釘輥面與堆焊柱釘輥面之間沒有顯著的差別。迄今為止，這幾種耐磨輥面均已投入使用。柱釘狀耐磨層的發(fā)展意味著礦石粉磨工藝的突破。眾所周知這種應用在水泥工業(yè)中是以倍比關系的磨損率為特征的。用于輥壓細小礦物時工作時間為20000小時，耐磨層的磨損率不超過8毫米。工作時間為9000小時時，其磨損率只有3毫米。這些數(shù)字證明了此概念的正確性。在這次選用的是堆焊，堆焊是焊接工藝方法的一種特殊應用。它的目的不是為了聯(lián)接機件，而是借用焊接的手段改變金屬材料厚度和表面的材質，即在零件上堆敷一層或幾層所希望性能的材料。這些材料可以是合金，也可以是金屬陶瓷。它們可以具有原機件不具有的性能，例如高的抗磨性、良好的耐蝕性或其他性能。這就使本來用一般材料制作的零件，如普通碳鋼零件，通過堆焊一層高合金，可使其性能得到明顯改善或提高。在修復零件的過程中，許多表面缺陷都可以通過堆焊消除。（2）輥子設計擠壓輥的結構形式：輥子有鑲套式壓輥和整體式壓輥兩種結構形式，如果物料較軟，可以采用帶楔形連接的鑲套式壓輥。學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 22 頁 共 42 頁鑲套式擠壓輥熱裝式擠壓輥整體鍛造表層堆焊式擠壓輥近來的實踐經(jīng)驗表明，除了輥面的因素外，工作條件對輥子的技術安全性起著決定性的作用。不管分塊式，漲套式的輥子類型如何，雜質和大塊物料的進入或較高的喂入溫度都會對輥子的安全造成危害。除了經(jīng)過實踐考驗的漲套式輥子技術外，還改進整體式輥子，使其能在較高喂料溫度或溫度波動大的情況下使用。輥子的母體材料有了決定性的改進。輥面學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 23 頁 共 42 頁技術的要求和軸應力能夠最佳地相互匹配。這種技術上已改進的整體式輥子已在實際中成功的得以應用。分塊式輥子技術的安全性受輥間單位應力和喂料喂入溫度影響很大。因此在決定是否使用分塊式輥子前必須詳細調查實際工作條件?？傊?，最后得出的結論是分塊式輥子只適用于完成低要求的粉磨任務。滿足這一條件的輥壓機已經(jīng)工作了9000小時。漲套式輥子技術，包括軸和熱壓配合的漲套式輥子。它以投資少，裝配簡便和優(yōu)化的材料組合為特征。更新輥面的工作可在輥壓機內部或外部進行，并可采用任何形式的輥面。漲套式輥子同樣可以更換。漲套式輥子技術的適用性受到物料喂入溫度的制約。輥子有鑲套式壓輥和整體式壓輥兩種結構形式，如果物料較軟，可以采用帶楔形連接的鑲套式壓輥。為了分析方便，假設額定最大顆粒為球形，直徑為 ,兩輥間的最小間隙為maxd，輥徑為 D，這樣就可以利用雙輥破碎機的原理來確定輥徑 D、 ，圖 1.為了避minS免圖形混亂，在圖 1 中只會出左邊輥子作用在物料球體上的各力。物料球體于輥子的接觸點為 A，物料受徑向力的作用 。將沿垂直和水平方rP向分解為兩個力，即：向上分力： ?sinruP?水平分力： corh由于兩個壓輥相向向內轉動，于是殘生一個摩擦力 ，其方向與物料相對速fP度方向相反，向右下方作用。將其也分解為一個向下的垂直力 和一個水平力 。fdfhP由三角關系得： ?sinPcoffhd?因為摩擦力等于摩擦系數(shù)與正壓力之乘積即： 代入到（3)和(4)式中rP??f得：學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 24 頁 共 42 頁??sinPcofhdr?可以看出，物料顆粒被代入輥間的條件為：即：u?fd ?sincorrP?因為，代入到（7）中整理后得： ??tg即： ，???2式中 為摩擦角， 為嚙角，通常將 稱為嚙角。這就是說，最大物料??2?顆粒被壓輥咬入的條件必須為 ??當取作為計算依據(jù)時，由圖 1 中直角三角形 可見有下列關系:31CO?cos2maxmindDSCC??整理后得 cs1inax?C式中 為理論擠壓輥的外直徑，即臨界輥徑， 為最大額定物料粒度直徑，Dmaxd為操作時的最小輥隙，即在兩輥中心連線上的輥隙，也就是料餅的厚度。minS由圖 1 可見： 2acos2ax???dDC兩輥中心距 （9）?cos)(maxdC?由（9）式中 612?16?由已知可得 DC=612 則 dmax=25.5最小輥隙 的確定minS學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 25 頁 共 42 頁最小輥隙 可按下式計算確定minSmmDKS?min式中： K——最小輥隙系數(shù)D——輥壓機的擠壓滾外直徑恰當?shù)淖钚≥佅对诰唧w生產中才能確定本次最小輥隙為：8-15mm（3）輥子軸承自調心輥子軸承的反面經(jīng)驗和使用多排滾柱軸承后的正面結果均已被考慮并引入相應的輥壓機設計中。迄今為止所有的輥壓機均已配置了多排滾柱軸承，輥壓機內軸承的工作原理與眾所周知的常用軸承的差異以及有關概念闡述如下：動力學系統(tǒng)包括：可移動輥子,軸承座,外部滑鍵,橡膠板,中間體,平油缸。多排滾柱軸承承受徑向力，通過圓柱滑鍵使軸承座沿機架外部導向運動。在粉磨過程中所產生的軸向力通過雙作用止推軸承從輥子經(jīng)左側軸承座和滑鍵傳到機架上。右側軸承座同樣通過機架上安裝的滑鍵來導向。溫度波動所產生的輥長度的變化可以在軸承軸向移動中得到補償，而不會產生反作用力。與自調心滾柱軸承相反，如果發(fā)生偏移，整個軸承座將會自動調整位置，使軸承座和輥子中心線總保持相互垂直。值得說明的是軸承座和輥子之間不會相對移動，而是結合成一體以適應位置偏移的變化。軸承座的偏移可由橡膠板來吸收。我們設計的平油缸也能隨之偏移。這種軸承與傳統(tǒng)軸承的差異見圖5所示。在相同的外徑和外載荷前提下，滾柱軸承要比自調心的輥子軸承大大提高使用壽命。由于軸和軸承座之間不會發(fā)生相應的位移，密封件的唇部總是保持固定位置，這就意味著偏移時不會產生空隙，因此不會有灰塵進入軸承內。允許產生旋轉運動的橡膠板可使負荷非常均勻地分布在滾柱軸承上，從而延長了軸承的使用壽命。固定軸承 四排滾柱軸承 移動軸承 安裝在機架外部的軸向導向系迷宮式油脂潤滑 統(tǒng)能夠容易地控制和修理，附加的止推軸承確保了將軸和徑學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 26 頁 共 42 頁向力嚴格地分開。平油缸應保證有一定角度的運動。我們設計的特殊結構可滿足這種要求。止推軸承 外部滑鍵 油潤滑固定密封 滾柱軸承具有一定寬度。若輥軸彎曲在滾柱軸承內可發(fā)生難于處理的位置偏移。采用這一設計后解除了操作員的擔心。由于可移動輥子精心的動力學設計和滾柱軸承載荷的優(yōu)化分布，加上新型潤滑油或油脂系統(tǒng)的設計，使得這種軸承技術具有最佳的操作可靠性和運轉率。（4）有效地保護機器的液壓系統(tǒng)為了改善采用所有預防措施后仍有雜質進入輥間的情況，對加壓系統(tǒng)進行了進一步的優(yōu)化，在系統(tǒng)中增加了安全閥，使得動輥的退移更為迅速。數(shù)個安全閥聯(lián)成一個控制塊，控制塊與可靠的平油缸直接相連。當輥子產生移動時，安全閥和壓力控制閥內壓力升高。當超過壓力給定值時，壓力控制閥就會打開，與此同時安全閥的控制腔內壓力降低，安全閥會打開，使粗管橫截面與油缸相通。油就通過油箱管道從安全閥和壓力控制閥中流出, 直到壓力低于所給定的壓力值為止。安全閥和壓力控制閥重又關閉。在上述的過程中可移動輥子的移動 是接近平行的?？梢苿虞佔舆€裝有附加液壓系統(tǒng)。一旦發(fā)生工作事故時可使輥輪水平移動。 經(jīng)優(yōu)化的液壓加壓裝置，液壓系統(tǒng)的給油裝置，迷宮式密封的油脂潤滑和在低粉塵環(huán)境下的循環(huán)油潤滑系統(tǒng)都已經(jīng)證明是成功的。帶有旋轉式液壓缸和組合式安全閥以及可移動輥子的運動學設計共同保證了在雜質出現(xiàn)情況下，輥壓機仍具有很高的防護特性。3.3 輥壓機機架設計機架是輥壓機的主體，許多零部件都與機架發(fā)生關系。輥子之間的強大作用力由聯(lián)結的承載銷承受，機架也有通過加強筋板密集的鋼結構來滿足強大的受力要求。具體如下圖示意：學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 27 頁 共 42 頁與老式輥壓機相比，新設計的機架可以更好的接近輥子，這種機架包括兩個相同的頂梁，底梁，橫梁，末端部件和橡膠止推軸承。從輥壓機前面可以易于檢查和維修。頂部與橫梁可以整體提起。這樣在更換輥輪時可節(jié)省裝配時間，頂部和底部的橫梁分布采用可自由進入檢查輥子的大門形式，此檢查門位于輥壓機前端。一旦喂料堵塞輥間，無法清除時，可在停機后使用隨機輔助設備拆卸止推橡膠軸承，使輥間隙增大100毫米。每個橡膠止推軸承上安有一塊橡膠板，橡膠板可將整體載荷均勻地分布到軸承座上，繼而直接分布到滾柱軸承上。與此相似，橡膠止推軸承還能保證載荷均勻分布到定輥的滾柱軸承上。機架上裝有工作平臺保證了操作人員的工作安全。3.4 傳動系統(tǒng)設計傳動系統(tǒng)是機電系統(tǒng)中的重要組成部分之一。(1) 減速或增速 通過傳動將動力機的速度降低或增高，傳動系統(tǒng)中實現(xiàn)減速或增速的傳動裝置稱為減速器或增速器。(2)變速 在動力機速度一定的情況下，能獲得多種輸出速度，這種輸入、輸出速度關系可變的傳動裝置稱為減速器(3)改變運動形式 在動力機與執(zhí)行機構或執(zhí)行構件之間實現(xiàn)運動形式的變換，如將轉動變?yōu)橐苿?、擺動或間歇運動，并且兩者之間具有特定的函數(shù)關系。(4)分配運動和動力 通過傳動系統(tǒng)，將一個動力機的運動、動力經(jīng)變換后分別傳學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 28 頁 共 42 頁遞給多個執(zhí)行機構或執(zhí)行構件，并在各執(zhí)行機構或執(zhí)行構件之間建立起確定的運動、動力關系。(5)實現(xiàn)某些操縱控制功能 如起停、離合、制動或換向等。按工作原理可分為機械傳動系統(tǒng)、流體（液體、氣體）傳動系統(tǒng)、電力傳動系統(tǒng)三大類。本章僅介紹機械傳動系統(tǒng)按傳動比或輸出速度變化分 定傳動比傳動系統(tǒng)（動力機速度一定，執(zhí)行機構或執(zhí)行構件的速度無需改變，兩者之間的速度需進行增速或減速時采用）和變速傳動系統(tǒng)（有級變速傳動系統(tǒng)，無級變速傳動系統(tǒng)和周期變速傳動系統(tǒng)）按驅動形式分為：獨立驅動的傳動系統(tǒng)（只有一個執(zhí)行機構的傳動系統(tǒng)，有運動不相關的多個執(zhí)行機構的傳動系統(tǒng)，數(shù)字控制機械的傳動系統(tǒng)）；集中驅動的傳動系統(tǒng)（執(zhí)行機構或執(zhí)行機構之間有一定的傳動比要求，執(zhí)行機構或執(zhí)行機構之間有動作順序要求；各執(zhí)行機構或執(zhí)行機構的運動相互獨立）；聯(lián)合驅動的傳動系統(tǒng)。傳動系統(tǒng)包括以下裝置：（1）變速裝置，其作用是改變動力機的輸出速度和轉矩以適應執(zhí)行機構的需要。常用的變速裝置有以下幾種：交換齒輪變速機構；滑移齒輪變速機構；離合器變速機構；嚙合器變速機構；（2）起停和換向裝置，作用是控制執(zhí)行機構的起動、停車以及改變運動方向，其學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 29 頁 共 42 頁結構有齒輪-摩擦離合器換向機構，齒輪換向機構。（3）制動裝置，作用是使執(zhí)行機構的運動能夠迅速停止，常用的制動分摩擦式和非摩擦式兩大類，摩擦式制動器又分外抱塊式，內張?zhí)闶?，帶式和盤式等；非摩擦式分磁粉式，磁渦流式和水渦流式等。（4）安全保護裝置，作用是機械在工作中若載荷變化頻繁、變化幅度較大、有過載可能而本身又無保護作用時，應在傳動系統(tǒng)中設置安全保護裝置，以避免損壞傳動機構，常用的安全保護裝置有：銷釘安全連軸器，鋼珠安全離合器，摩擦式安全離合器。3．4．1、傳動比的分配傳動比的分配的原則：1 各種傳動的單級傳動比應在推薦值的范圍內；2 各級傳動比應使傳動裝置尺寸協(xié)調，結構勻稱，不發(fā)生干涉現(xiàn)象；3 設計雙級圓柱齒輪減速器時，應盡量使高速級和低速級的齒輪強度接近相等，即按等強度原則分配傳動比；4 當減速器內的齒輪采用油池潤滑時，不應使大齒輪浸油過深，而增加攪油損失。在方案中 取 i1 =7 .i = 總傳動比 = 107.8?970i1 = 皮帶的傳動比 =7i2=3.41=4.5?3i153．4．2、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)就是計算各個軸的轉速、功率、扭矩。下面我們就方案計算如下：學 院 屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書第 30 頁 共 42 頁對于方案： n 1 = n1 / = 970 / 7=138.6 r / minin2= n2 / =138.6/3.41 = 40.6 r / min40.6/ 4.5= 9 r / min?33ip1 =pd 1 =1.4915×0.96 = 1.4318 kw ηp2 = p1 22 = 1.4318 × 0.982 =1.3751 kw p3 = p2 4 = 1.3751×0.99 =1.3610 kw T1 = 9500 p1 / n1 = 9500×1.4318/970 =14.02 N.mT2 = 9500 p2 / n2 = 9500×1.3751 /138.6= 94.25N.mT3 =9500 p3 / n3 = 9500 ×1.3610 /40.6= 318.4N.m各軸的運動及動力參數(shù)見下表：軸號 轉速 r/min 功率 P kw 轉矩 N.m 傳動比 I1 138.6 1.4915 14.02 72 40.6 1.4318 94.25 3.413 9 1.3751 318.4 4.5聯(lián)軸器和滾動軸承的型號是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的結構設計是在初步計算軸徑的基礎上進行的，故要初算軸徑。軸的直徑可按扭轉強度法進行估算，即：p:軸傳遞的功率 (kw) n:軸的轉速 (r/min) c:由軸的材料和受載3p/nc≥d情況確定的系數(shù) 軸的材料 Q235 120 35 45 40Cr,35siMnc 160—135 135—118 118—107 107—98軸的材料一般為優(yōu)質碳素鋼。c 取植時應考慮軸上彎矩對軸強度的影響，當只受轉矩或彎矩相對轉矩較小時，c 取小值；當彎矩相對轉矩較大時，c 取大值。由于滾筒篩的轉速低轉矩較大且彎矩較小，故 c 應取較小值，在這里我們取 c