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高壓輥磨機是新一代水泥工業(yè)專用粉末設(shè)備，與傳統(tǒng)的粉磨機相比具有能耗低、高產(chǎn)量等特點。砂場使用的主軸沖擊式破碎機對進料為0.03 m左右、抗壓強度為250 MPa的河卵石進行修整加工，產(chǎn)量為250 t/h。由于其粒度不能達到市場急需的小于0.005m的要求，現(xiàn)需設(shè)計一種能將粒度為0.03 m的河卵石直接破碎為粒度小于0.005m的高壓輥磨機，且每小時產(chǎn)量為140 t/h的輥壓機。
Pro/E是一款兼具三維建模、有限元分析及運動仿真的三維設(shè)計軟件，綜合考慮各種三維設(shè)計軟件的設(shè)計效率及結(jié)果精確度，本研究采用Pro/E作為設(shè)計分析軟件。通過Pro/E將高壓輥磨機的三維模型繪制出來，再通過有限元分析模塊對高壓輥磨機的重要組件如機架、輥系實施仿真優(yōu)化設(shè)計。通過對試機數(shù)據(jù)的收集分析并將此數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)對比分析，最終確認高壓輥磨機的設(shè)計方案的合理性。
兩個壓輥由傳動軸帶動，滑動滾兩端軸承座與油缸相連，在壓力作用下使軸承座在機座上平行移動，從而實現(xiàn)加工物料作用。與常用的磨機工作原理不同之處在于：進入輥磨機的物料是通過擠壓達到理想粒度的，而不是直接由輥子上的柱釘來擠壓。這些柱釘安裝在相向旋轉(zhuǎn)的輥子上，輥子之間的壓力可高達300 MPa（這遠遠高于進料的強度）。
高壓輥磨機的通過量取決于輥子將進料拉入壓縮區(qū)的能力、進料的特性和機器的自身條件。要提高輥面的耐磨程度，可在輥面焊接耐磨損的材料或在輥面安裝高出輥面數(shù)毫米的硬質(zhì)柱釘。單個物料的破碎是點接觸，這樣的破碎形式會極大加速輥面的磨損，降低輥面使用壽命，因此高壓輥磨機致力于大量物料在壓縮區(qū)得到高壓力的研磨。高壓輥磨機連續(xù)的高壓力研磨不僅作用于進料中大塊的物料，還作用于進料當(dāng)中的小塊物料，就連大塊物料在高壓力作用下擠壓生成的小塊物料也會被高壓輥磨機再次擠壓研磨。這使得實際中進料中會有高達 70%的粒度大于輥縫間隙的物料能成功研磨。
高壓輥磨機的原料抗壓強度為250 MPa，出料粒度為0.005 m，電機功率最大值為320 kW。由高壓輥磨機的實驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)高壓輥磨機用于處理抗壓強度為300 MPa以下的石料時，高壓輥磨機輥系的比壓力的最佳取值為3860 kN/m2，輥子的最佳轉(zhuǎn)速為40 r/min。通過0.6 m的輥輪直徑的計算及分析，選出最能滿足要求的設(shè)計參數(shù)。如圖所示可求出高壓輥磨機嚙合角β。
通過對比發(fā)現(xiàn)此次開發(fā)的高壓輥磨機的輥徑和輥寬定為0.61 m和0.56 m時能滿足砂場的產(chǎn)量需求。當(dāng)輥徑D=0.61 m，β=16.067時，液壓系統(tǒng)總壓力F=1.25734 kN，輥寬B=0.56 m，生產(chǎn)率Q修正=144.19 t/h。
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