3主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、第三節(jié)第三節(jié) 高壓輥磨機(jī)主機(jī)設(shè)計(jì)高壓輥磨機(jī)主機(jī)設(shè)計(jì)1、主機(jī)構(gòu)成、主機(jī)構(gòu)成2、擠壓輥設(shè)計(jì)、擠壓輥設(shè)計(jì)3、機(jī)架設(shè)計(jì)、機(jī)架設(shè)計(jì)1、主機(jī)構(gòu)成、主機(jī)構(gòu)成 高壓輥磨機(jī)主機(jī)構(gòu)成：動輥組件、定高壓輥磨機(jī)主機(jī)構(gòu)成：動輥組件、定輥組件、機(jī)架、進(jìn)料裝置、主油缸、付輥組件、機(jī)架、進(jìn)料裝置、主油缸、付油缸、限位裝置、外殼等組成。油缸、限位裝置、外殼等組成。 動輥組件和定輥組件完全相同，因此動輥組件和定輥組件完全相同，因此都稱為擠壓輥。都稱為擠壓輥。我校研制的高壓輥磨機(jī)主機(jī)圖我校研制的高壓輥磨機(jī)主機(jī)圖高壓輥磨機(jī)主機(jī)圖三維圖高壓輥磨機(jī)主機(jī)圖三維圖2、擠壓輥設(shè)計(jì)、擠壓輥設(shè)計(jì) 擠壓輥是高壓輥磨機(jī)最重要的部件，由于擠壓輥是高壓輥

2、磨機(jī)最重要的部件，由于擠壓輥輥面與物料直接接觸，直接影響到高壓擠壓輥輥面與物料直接接觸，直接影響到高壓輥磨機(jī)的工作能力與生產(chǎn)效率，而其他部件都輥磨機(jī)的工作能力與生產(chǎn)效率，而其他部件都是為保證擠壓輥正常運(yùn)轉(zhuǎn)服務(wù)的。是為保證擠壓輥正常運(yùn)轉(zhuǎn)服務(wù)的。 擠壓輥必須具備壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、裝卸擠壓輥必須具備壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、裝卸和維修方便等特點(diǎn)。和維修方便等特點(diǎn)。擠壓輥組件結(jié)構(gòu)圖擠壓輥組件結(jié)構(gòu)圖 兩個(gè)相向旋轉(zhuǎn)的擠壓輥是輥壓機(jī)的核心部件，它由擠壓輥、軸承、兩個(gè)相向旋轉(zhuǎn)的擠壓輥是輥壓機(jī)的核心部件，它由擠壓輥、軸承、軸承座、密封圈等件組成，擠壓輥也是輥壓機(jī)制造周期最長、工藝軸承座、密封圈等件組成，擠壓輥也是輥壓機(jī)

3、制造周期最長、工藝難度最大的零件。難度最大的零件。擠壓輥組件圖擠壓輥技術(shù)擠壓輥技術(shù) 擠壓輥技術(shù)包括以下三個(gè)方面：擠壓輥技術(shù)包括以下三個(gè)方面： 一、輥面技術(shù)。一、輥面技術(shù)。 二、擠壓輥結(jié)構(gòu)。二、擠壓輥結(jié)構(gòu)。 三、圓錐配合組合輥技術(shù)三、圓錐配合組合輥技術(shù)一、輥面技術(shù)一、輥面技術(shù) 輥套和壓輥（整體）必須采用最好的材料（優(yōu)質(zhì)合輥套和壓輥（整體）必須采用最好的材料（優(yōu)質(zhì)合金鋼），而且必須進(jìn)行復(fù)雜的熱處理和準(zhǔn)確的探傷檢金鋼），而且必須進(jìn)行復(fù)雜的熱處理和準(zhǔn)確的探傷檢查，以確保各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到要求。查，以確保各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到要求。 擠壓輥不論采用哪種結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭芰O大，擠壓輥擠壓輥不論采用哪種結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭芰O

4、大，擠壓輥的表面都需要堆焊一層高硬耐磨的硬質(zhì)合金，焊后表的表面都需要堆焊一層高硬耐磨的硬質(zhì)合金，焊后表面不加工，硬度可達(dá)面不加工，硬度可達(dá)HRC55，能使用，能使用60008000小時(shí)小時(shí)，相當(dāng)于一年左右。，相當(dāng)于一年左右。 輥面技術(shù)大致經(jīng)歷了光滑輥面、堆焊花紋和鑲嵌輥面技術(shù)大致經(jīng)歷了光滑輥面、堆焊花紋和鑲嵌硬質(zhì)合金柱釘輥面等發(fā)展階段。硬質(zhì)合金柱釘輥面等發(fā)展階段。光滑輥面技術(shù)光滑輥面技術(shù) 光滑面擠壓輥具有制造簡單，維修方光滑面擠壓輥具有制造簡單，維修方便，輥面蝕點(diǎn)易修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，但它的主便，輥面蝕點(diǎn)易修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，但它的主要缺點(diǎn)是：要缺點(diǎn)是： 當(dāng)喂料不穩(wěn)定時(shí)，出料流量也隨之波當(dāng)喂料不穩(wěn)定時(shí)，出料流

5、量也隨之波動。容易引起壓輥負(fù)荷波動超限，產(chǎn)生動。容易引起壓輥負(fù)荷波動超限，產(chǎn)生振動和沖擊，進(jìn)而影響輥壓機(jī)的安全穩(wěn)振動和沖擊，進(jìn)而影響輥壓機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。定運(yùn)轉(zhuǎn)。 光滑輥面的咬合角小，擠壓后的料餅光滑輥面的咬合角小，擠壓后的料餅較薄，相同規(guī)格的輥壓機(jī)產(chǎn)量降低。較薄，相同規(guī)格的輥壓機(jī)產(chǎn)量降低。 焊接輥面焊接輥面 焊接輥面結(jié)構(gòu)有：螺旋線形堆焊層、人字形堆焊層、焊接輥面結(jié)構(gòu)有：螺旋線形堆焊層、人字形堆焊層、傾斜交叉堆焊層。傾斜交叉堆焊層。 焊接輥面都是通過堆焊來實(shí)現(xiàn)，此種結(jié)構(gòu)由于堆焊層焊接輥面都是通過堆焊來實(shí)現(xiàn)，此種結(jié)構(gòu)由于堆焊層根部有強(qiáng)度較弱的熱影響區(qū)，致使堆焊層容易剝落。根部有強(qiáng)度較弱的熱影響區(qū)

6、，致使堆焊層容易剝落。 焊接輥面結(jié)構(gòu)焊接輥面結(jié)構(gòu) 為了改善輥磨性能，為了改善輥磨性能，丹麥?zhǔn)访芩构狙兄屏说準(zhǔn)访芩构狙兄屏巳龑佣押腹に?，其結(jié)構(gòu)三層堆焊工藝，其結(jié)構(gòu)為：為： 在輥芯表面首先堆焊在輥芯表面首先堆焊一層緩沖層，然后在緩一層緩沖層，然后在緩沖層表面再堆焊一層過沖層表面再堆焊一層過渡層，最后再外表面堆渡層，最后再外表面堆焊成硬度為焊成硬度為HRC60的傾的傾斜交叉紋理的表面耐磨斜交叉紋理的表面耐磨層。層。合金柱釘輥面合金柱釘輥面 20世紀(jì)世紀(jì)90年代中期，輥面結(jié)構(gòu)發(fā)展成為：以硬質(zhì)合金小年代中期，輥面結(jié)構(gòu)發(fā)展成為：以硬質(zhì)合金小圓柱縱橫交錯(cuò)排列鑲嵌在輥面上，輥面壽命由原有的圓柱縱橫交錯(cuò)排

7、列鑲嵌在輥面上，輥面壽命由原有的3764h提高到提高到17000h。帶有料襯的兩種輥面結(jié)構(gòu)帶有料襯的兩種輥面結(jié)構(gòu)1、側(cè)面安裝護(hù)板、側(cè)面安裝護(hù)板2、側(cè)面焊接耐磨材料、側(cè)面焊接耐磨材料堆焊側(cè)面磨損保護(hù)層組成示意圖堆焊側(cè)面磨損保護(hù)層組成示意圖1.0、輥體、輥體2.0、輥釘、輥釘 3.0、堆焊側(cè)面磨、堆焊側(cè)面磨損保護(hù)層損保護(hù)層堆焊側(cè)面磨損保護(hù)層組成示意圖堆焊側(cè)面磨損保護(hù)層組成示意圖1.0、輥體、輥體2.0、輥釘、輥釘3.2.1、側(cè)面磨損保、側(cè)面磨損保護(hù)層部分螺栓護(hù)層部分螺栓3.2.2、內(nèi)六角螺釘、內(nèi)六角螺釘3.2.3、螺母鎖緊墊、螺母鎖緊墊圈圈3.2.4、螺栓防護(hù)罩、螺栓防護(hù)罩堆焊側(cè)面磨損保護(hù)層組成示

8、意圖堆焊側(cè)面磨損保護(hù)層組成示意圖1.0、輥體、輥體2.0、輥釘、輥釘3.3.1、硬質(zhì)合金屬、硬質(zhì)合金屬保護(hù)保護(hù)3.3.2、側(cè)面硬質(zhì)合、側(cè)面硬質(zhì)合金保護(hù)板金保護(hù)板3.3.3、插頭焊及耐、插頭焊及耐磨焊層磨焊層硬質(zhì)合金輥釘輥面特點(diǎn)硬質(zhì)合金輥釘輥面特點(diǎn) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1、硬質(zhì)合金合輥、硬質(zhì)合金合輥釘輥面在工作時(shí)，其表面釘輥面在工作時(shí)，其表面會由被擠壓物料顆粒形成會由被擠壓物料顆粒形成自生式保護(hù)層，該保護(hù)層自生式保護(hù)層，該保護(hù)層能避免物料顆粒與輥面直能避免物料顆粒與輥面直接接觸，減緩輥面磨損的接接觸，減緩輥面磨損的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。 2、硬質(zhì)合金合輥釘輥面、硬質(zhì)合金合輥釘輥面還具有提高設(shè)備處理能力還具有提高設(shè)

9、備處理能力，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。 由于具備上述特點(diǎn)，硬由于具備上述特點(diǎn)，硬質(zhì)合金合輥釘輥面成為了質(zhì)合金合輥釘輥面成為了高壓輥磨機(jī)迅速在冶金礦高壓輥磨機(jī)迅速在冶金礦業(yè)推廣應(yīng)用的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。業(yè)推廣應(yīng)用的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。二、擠壓輥結(jié)構(gòu)二、擠壓輥結(jié)構(gòu) 1、整體式、整體式 2、分塊式、分塊式 3、組合式、組合式整體式擠壓輥整體式擠壓輥 整體式擠壓輥結(jié)構(gòu)：整體鑄造式整體式擠壓輥結(jié)構(gòu)：整體鑄造式和整體鍛造式。通常在整體式擠壓輥和整體鍛造式。通常在整體式擠壓輥的輥面表層堆焊耐磨花紋護(hù)層，以增的輥面表層堆焊耐磨花紋護(hù)層，以增加輥面耐磨性和使用壽命。加輥面耐磨性和使用壽命。 由于整體鑄造式擠壓輥的使用效由于整體

10、鑄造式擠壓輥的使用效果遠(yuǎn)不如整體鍛造式，逐漸被淘汰。果遠(yuǎn)不如整體鍛造式，逐漸被淘汰。 整體式擠壓輥優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，整體式擠壓輥優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，制造簡單。制造簡單。 整體式擠壓輥缺點(diǎn)：輥面磨損后整體式擠壓輥缺點(diǎn)：輥面磨損后修復(fù)工序復(fù)雜，當(dāng)擠壓輥某處損傷較修復(fù)工序復(fù)雜，當(dāng)擠壓輥某處損傷較為嚴(yán)重時(shí)，則需更換整個(gè)擠壓輥，相為嚴(yán)重時(shí)，則需更換整個(gè)擠壓輥，相對成本較高，因而整體式擠壓輥多用對成本較高，因而整體式擠壓輥多用于中小型高壓輥磨機(jī)，主要粉碎硬性于中小型高壓輥磨機(jī)，主要粉碎硬性較低且沖擊較小的原料。較低且沖擊較小的原料。整體式擠壓輥有限元分析整體式擠壓輥有限元分析分塊式擠壓輥分塊式擠壓輥 分塊式擠壓

11、輥的特點(diǎn)：擠壓輥由塊狀輥面和組裝而成，因此，拆分塊式擠壓輥的特點(diǎn)：擠壓輥由塊狀輥面和組裝而成，因此，拆裝方便，維修時(shí)間短，輥面耐磨硬層如有局部損壞，可現(xiàn)場拆下進(jìn)裝方便，維修時(shí)間短，輥面耐磨硬層如有局部損壞，可現(xiàn)場拆下進(jìn)行手工電弧焊焊補(bǔ)，或送回公司補(bǔ)焊。行手工電弧焊焊補(bǔ)，或送回公司補(bǔ)焊。 分塊式擠壓輥的缺點(diǎn)：分塊式擠壓輥安全性受輥面單位應(yīng)力和喂分塊式擠壓輥的缺點(diǎn)：分塊式擠壓輥安全性受輥面單位應(yīng)力和喂料溫度影響較大，且對加工尺寸精度要求嚴(yán)格，由于分塊式擠壓輥料溫度影響較大，且對加工尺寸精度要求嚴(yán)格，由于分塊式擠壓輥輥身由多塊拼湊而成，容易導(dǎo)致輥面受力不合理，只適合于低壓力輥身由多塊拼湊而成，容易導(dǎo)

12、致輥面受力不合理，只適合于低壓力粉磨任務(wù)，如粘土、石灰石等物料的粉磨。粉磨任務(wù)，如粘土、石灰石等物料的粉磨。組合式擠壓輥組合式擠壓輥 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：組合式擠壓輥由輥軸、輥套和圓柱銷等組裝而成，輥軸和輥組合式擠壓輥由輥軸、輥套和圓柱銷等組裝而成，輥軸和輥套可采用圓柱過盈聯(lián)接，在兩端的配合界面加裝圓柱銷以增加定位和套可采用圓柱過盈聯(lián)接，在兩端的配合界面加裝圓柱銷以增加定位和傳動的可靠性示。傳動的可靠性示。 缺點(diǎn)：由于拆裝困難、承載能力不足等問題，后期逐漸由圓柱過盈缺點(diǎn)：由于拆裝困難、承載能力不足等問題，后期逐漸由圓柱過盈聯(lián)接演變成圓錐過盈聯(lián)接。聯(lián)接演變成圓錐過盈聯(lián)接。 圓錐過盈聯(lián)接式組合擠壓輥圓錐過盈

13、聯(lián)接式組合擠壓輥 優(yōu)點(diǎn)：采用圓錐過盈聯(lián)接的組合輥，具有結(jié)構(gòu)簡單、定心性好、承優(yōu)點(diǎn)：采用圓錐過盈聯(lián)接的組合輥，具有結(jié)構(gòu)簡單、定心性好、承載能力高和承受載荷與沖擊性能好等優(yōu)點(diǎn)，明顯改進(jìn)了擠壓輥的使用載能力高和承受載荷與沖擊性能好等優(yōu)點(diǎn)，明顯改進(jìn)了擠壓輥的使用壽命和可靠性，成為了擠壓輥的首選結(jié)構(gòu)。壽命和可靠性，成為了擠壓輥的首選結(jié)構(gòu)。圓錐過盈聯(lián)接特點(diǎn)圓錐過盈聯(lián)接特點(diǎn) 由于圓錐過盈聯(lián)接拆裝時(shí)相比圓柱過盈聯(lián)由于圓錐過盈聯(lián)接拆裝時(shí)相比圓柱過盈聯(lián)接具有周向推力小，壓合距離短，結(jié)合面不易接具有周向推力小，壓合距離短，結(jié)合面不易擦傷和多次裝拆而不影響聯(lián)接強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，主擦傷和多次裝拆而不影響聯(lián)接強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，主要裝

14、配方法有壓入法、漲縮法和液壓拆裝法。要裝配方法有壓入法、漲縮法和液壓拆裝法。 液壓拆裝法多用于傳遞較大轉(zhuǎn)矩，可承受液壓拆裝法多用于傳遞較大轉(zhuǎn)矩，可承受沖擊和振動載荷，配合處不加緊固件即可達(dá)到?jīng)_擊和振動載荷，配合處不加緊固件即可達(dá)到十分牢固的連接。十分牢固的連接。圓錐過盈聯(lián)接式組合擠壓輥結(jié)構(gòu)圓錐過盈聯(lián)接式組合擠壓輥結(jié)構(gòu)1.2、 輥軸輥軸1.3、 鍛造輥面鍛造輥面1.5 、輥釘、輥釘1.6 、側(cè)面耐磨、側(cè)面耐磨損保護(hù)層損保護(hù)層1.10、鍵、鍵圓錐過盈聯(lián)接式組合擠壓輥裝配過程圓錐過盈聯(lián)接式組合擠壓輥裝配過程 1、首先將組合輥首先將組合輥輥套平放在支撐架上輥套平放在支撐架上，然后將輥軸豎直緩，然后將輥

15、軸豎直緩慢插入輥套內(nèi)孔，輥慢插入輥套內(nèi)孔，輥軸在重力的作用下會軸在重力的作用下會自動壓合一段距離。自動壓合一段距離。圓錐過盈聯(lián)接式組合擠壓輥裝配過程圓錐過盈聯(lián)接式組合擠壓輥裝配過程 2、然后安裝并開啟液然后安裝并開啟液壓裝卸系統(tǒng)，壓裝卸系統(tǒng)，1500bar高高壓油將輥套的內(nèi)孔擴(kuò)開壓油將輥套的內(nèi)孔擴(kuò)開，輥軸在重力的作用下，輥軸在重力的作用下繼續(xù)向下移動繼續(xù)向下移動 3、輥軸移動到位后，、輥軸移動到位后，保持保持2030分鐘后，再緩分鐘后，再緩慢卸載高壓油，裝配過慢卸載高壓油，裝配過程完成。程完成。 拆卸過程與上述過程相拆卸過程與上述過程相反。反。三、組合輥圓錐配合技術(shù)三、組合輥圓錐配合技術(shù)（1）

16、圓錐面過盈聯(lián)接理論分析方法。）圓錐面過盈聯(lián)接理論分析方法。（2）組合輥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參量對承載扭矩的影）組合輥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參量對承載扭矩的影響。響。（3）形狀誤差對組合輥承載扭矩的影響。）形狀誤差對組合輥承載扭矩的影響。（4）溫度對組合輥圓錐配合承載扭矩的影）溫度對組合輥圓錐配合承載扭矩的影響。響。圓錐面過盈聯(lián)接理論分析方法圓錐面過盈聯(lián)接理論分析方法 組合輥過盈聯(lián)接接組合輥過盈聯(lián)接接觸分析屬于非線性結(jié)觸分析屬于非線性結(jié)構(gòu)靜力分析的大變形構(gòu)靜力分析的大變形分析范疇，可采用有分析范疇，可采用有限元分析軟件對其應(yīng)限元分析軟件對其應(yīng)力分布情況進(jìn)行仿真力分布情況進(jìn)行仿真分析。分析。等效應(yīng)力隨過盈量的分布規(guī)律等效應(yīng)

17、力隨過盈量的分布規(guī)律 不同過盈量條件下，結(jié)合面的圓錐小端到圓錐大端的等效不同過盈量條件下，結(jié)合面的圓錐小端到圓錐大端的等效應(yīng)力分布規(guī)律如下圖應(yīng)力分布規(guī)律如下圖。 不同結(jié)合面長度隨過盈量變化對最大不同結(jié)合面長度隨過盈量變化對最大承載扭矩的影響承載扭矩的影響不同摩擦系數(shù)條件下結(jié)合面半徑對組不同摩擦系數(shù)條件下結(jié)合面半徑對組合輥?zhàn)畲蟪休d扭矩的影響合輥?zhàn)畲蟪休d扭矩的影響結(jié)合面錐度對組合輥承載扭矩的影響結(jié)合面錐度對組合輥承載扭矩的影響軸圓度誤差對組合輥承載扭矩的影響軸圓度誤差對組合輥承載扭矩的影響軸圓錐誤差對組合輥承載扭矩的影響軸圓錐誤差對組合輥承載扭矩的影響軸鼓形誤差對組合輥承載扭矩的影響軸鼓形誤差對組

18、合輥承載扭矩的影響軸承座設(shè)計(jì)軸承座設(shè)計(jì)軸承選擇原則軸承選擇原則 在每個(gè)擠壓輥的兩端都由滾動軸承支承。在每個(gè)擠壓輥的兩端都由滾動軸承支承。 輥磨機(jī)因工作負(fù)荷很大，且料層波動頻繁，致使主軸輥磨機(jī)因工作負(fù)荷很大，且料層波動頻繁，致使主軸承的負(fù)荷很大，兩個(gè)擠壓輥的平行度在工作過程中難承的負(fù)荷很大，兩個(gè)擠壓輥的平行度在工作過程中難以準(zhǔn)確保證，所以一般都選用可調(diào)心的雙列球面滾子以準(zhǔn)確保證，所以一般都選用可調(diào)心的雙列球面滾子軸承，且多選用加強(qiáng)型的，以適應(yīng)擠壓輥在使用過程軸承，且多選用加強(qiáng)型的，以適應(yīng)擠壓輥在使用過程中所產(chǎn)生的歪斜，并且對軸承的密封、潤滑冷卻均有中所產(chǎn)生的歪斜，并且對軸承的密封、潤滑冷卻均有較高的要求。較高的要求。 考慮到軸承的拆卸，選用錐孔軸承，因此，軸頸處考慮到軸承的拆卸，選用錐孔軸承，因此，軸頸處也應(yīng)加工成園錐形。由于定位精度有嚴(yán)格要求，因此也應(yīng)加工成園錐形。由于定位精度有嚴(yán)格要求，因此，對錐軸頸的錐度公差、直徑尺寸和表面粗糙度均有，對錐軸頸的錐度公差、直徑尺寸和表面粗糙度均有特別嚴(yán)格的要求。特別嚴(yán)格的要求。大型輥磨機(jī)軸承選擇大型輥磨機(jī)軸承選擇 對于大型輥磨機(jī)，軸承的負(fù)荷更大。為保證軸承體型小，承載能對于大型輥磨機(jī)，軸承的負(fù)荷更大。為保證軸承體型小，承載能力大，也可選用四列圓柱滾子軸承，這種軸承直徑小，寬度大，力大