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φ2600筒輥磨液壓系統(tǒng)及料流控制裝置設(shè)計(jì)
摘 要：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。法國FCB公司于1993年推出了第一臺(tái)筒輥磨，我國牡丹江水泥廠已引進(jìn)該設(shè)備。本課題的內(nèi)容主要包括筒輥磨液壓系統(tǒng)和料流控制裝置設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：第一部分，液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)；第二部分，液壓元件選型；第三部分，油路塊設(shè)計(jì)；第四部分，液壓泵站設(shè)計(jì)。料流控制裝置設(shè)計(jì)包括進(jìn)料、刮料和導(dǎo)料三個(gè)部分。因本設(shè)計(jì)在國內(nèi)仍無成功案例可尋，可以反求牡丹江水泥廠φ3800筒輥磨來完成本設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：筒輥磨；反求工程；料流控制
The Hydraulic System and the Material Flows Control Device Design in φ2600 Horomill
Abstract: In the recent years, on the basis of in-depth study of existing grinding mechanism and the grinding equipment, Horomill has been developed the new grinding equipment with the quality and reliability of a ball mill, and compact structure of the vertical mill and low energy consumption roller press. The advantages of Horomill are: playing a full energy-saving potential of the new channels for grinding extrusion. France FCB Company in 1993 launched the first drum roll mill. In China, Mudanjiang has introduced the plant equipment. The topics mainly include the design of hydraulic system of drum roll mill and information flow control device. Hydraulic system is mainly composed of the following parts: The first part, design of hydraulic system; The second part, hydraulic components Selection; The third part ,the design of asphalt block; the forth Part, design of hydraulic pump station ; Information flow control device includes feed, scraper and derivative information. The design for the domestic inconclusive success stories can be found, can reverse Mudanjiang plant φ3800 tube roller mill to complete the design.
Key word: Horomill; the hydraulic system;the material flows the control
目 錄 1 前言 .1 2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .4 2.1 設(shè)計(jì)要求 .4 2.2 總體規(guī)劃 .4 2.3 計(jì)算泵的流量、選擇液壓泵 .5 2.4 選擇液壓控制元件 .9 2.5 液壓輔助件的選擇 10 3 料流控制裝置設(shè)計(jì) 14 3.1 進(jìn)料裝置設(shè)計(jì) 14 3.2 導(dǎo)料裝置設(shè)計(jì) 14 3.3 出料裝置設(shè)計(jì) 15 4 系統(tǒng)總體評價(jià)與可行性分析 16 5 結(jié)論 17 參考文獻(xiàn) 18 致謝 19 附錄 20 1 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FC B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(shí)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)
800
45
1～2
22.5～45
3800
2400
120
20
南京院
800
55
1.52～.5
223～6.7
1600
400
19.5～20
202～0.5
新華廠
1000
85
4.4～5.5
15.5～19.3
1600
204
11～13
15.71～8.5
2000
580
30～35
16.6～19.3
2500
1120
55～60
18.72～0.4
3000
1600
759～5
16.82～1.3
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。
1.4.3 工藝設(shè)計(jì)
φ2600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。
1.4.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
a、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D0:1.82 m；磨輥輥壓寬度L0:1.36 m；主電機(jī)功率:2 400 kW；磨筒體轉(zhuǎn)速:35.5 r/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)
=O m2
=0.4935m2
本課題為2600的筒輥磨，數(shù)據(jù)為：磨輥直徑D＝1.3 m；磨輥輥壓寬度L＝1.04 m，則其磨輥壓力區(qū)的受力面積S:
S0=L××
=O m2
=0.2696m2
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(shí)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
500
250
16
2355
1.33
由GB·7933－87，圓整速比＝1.46，取D＝500mm，d＝280mm，則
S＝（D2－d2）
＝
＝0.134706m2
故 （2-3）
油缸壁厚 （2-4）
＝
?。?5mm
所以，液壓缸外徑D0＝D＋2=500+2×45=590mm。
由于此缸為自制，缸筒加工工藝過程如表2-2
表2－2 液壓缸制作工序
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
工藝裝備
1
校
校直，全長跳動(dòng)小于1.5mm
校直機(jī)
2
車
車兩端夾口及中間架子口
車床
3
劃
劃接頭座焊接位置線
4
焊
按線將接頭座焊接好
5
車
粗鏜孔
深孔鏜床
6
車
細(xì)鏜孔
7
車
精鏜孔
深孔鏜床
8
車
滾壓孔
深孔鏜床
9
車
車兩端架子口
車床
10
車
車接頭座端
車床
11
車
車成另一端
車床
12
車
修接頭座架子孔
車床
13
車
車內(nèi)孔各部
車床
14
劃
劃孔線
15
鉆
鉆通油孔
鉆床
16
鉆
鉆成孔
鉆床
17
鉗
去各部毛刺
18
檢
檢查
2.3.3 泵的計(jì)算于選擇
a.計(jì)算泵的流量、壓力，并選擇泵的型號(hào)
泵的最大壓力：PP=P1＋ (2-5)
=2×14.31+0.5+0.5
=29.62MPa
式中：PP—－泵的最大工作壓力，即靜壓力
P1－執(zhí)行元件最大工作壓力
－進(jìn)油管路中壓力損失，取0.5MPa
泵的額定壓力Pn=0.25 PP
=1.25×29.62MPa
=37.025MPa
查閱液壓設(shè)計(jì)手冊，選取CY14－63型柱塞泵，參數(shù)見表2-3
表2－3 柱塞泵參數(shù)
理論轉(zhuǎn)矩T（N·M）
329
公稱排量V（ml／r）
63
額定壓力最高壓力（MPa）
32
最大壓力 （MPa）
40
額定轉(zhuǎn)速（r／min）
1500
最高轉(zhuǎn)速（r／min）
2000
則泵的平均理論流量q=n·v （2-6）
＝1500×63
＝94500 ml／min
＝1.575×103 m3／s
液壓缸速度V＝ （2-7）
驗(yàn)算泵的流量：qPKL· （2-8）
＝1.2×94.5L／min
=113.4 L／min=1.89×10-3 m3／s
式中：qP－泵的最大流量
－同時(shí)動(dòng)作時(shí)所需流量之和的最大值
KL－系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，取1.1～1.3
應(yīng)為qP×80%=113.4×80%=90.72<94.5
所以，泵符合系統(tǒng)要求。
2.3.4 選擇與泵匹配的電機(jī)
由泵最大輸出流量、壓力可以得到最大需求功率，即電機(jī)輸出功率。由電機(jī)額定轉(zhuǎn)速和泵每轉(zhuǎn)排量應(yīng)該與電機(jī)最大流量吻合，選擇電機(jī)。但是電機(jī)輸出功率應(yīng)該大于泵輸出功率。由上述選擇原則和選定的數(shù)據(jù)，選擇Y180L-2型電機(jī)。
查閱設(shè)計(jì)手冊，電機(jī)數(shù)據(jù)如下表
表2－4 泵匹配電機(jī)參數(shù)表
額定功率P(KW)
37
滿載轉(zhuǎn)速(r/min)
2939
額定轉(zhuǎn)矩
1.9
滿載電流（A）
69.2
效率
95%
凈重（Kg）
220
2.4 選擇液壓控制元件
根據(jù)液壓系統(tǒng)原理提供的情況，審查圖上各閥在各種工況下達(dá)到的最高工作壓力和最大流量，以此選擇閥的額定壓力和額定流量。一般情況下，閥的實(shí)際壓力和流量應(yīng)與額定值相接近，但必要時(shí)允許實(shí)際流量超過額定流量的20%。有的電液換向閥有時(shí)會(huì)出現(xiàn)高壓下?lián)Q向停留時(shí)間稍長不能復(fù)位的現(xiàn)象，因此，用于有可靠性要求的系統(tǒng)時(shí)，其壓力以降額（32MPa降至20~25MPa）使用為宜，或選用液壓強(qiáng)制對中的電液換向閥。
2.4.1 溢流閥的選擇
溢流閥在系統(tǒng)中的作用主要有作為安全閥防止液壓系統(tǒng)過載、作為溢流閥使液壓系統(tǒng)中壓力保持恒定、遠(yuǎn)程調(diào)壓等。在該系統(tǒng)中，由液壓系統(tǒng)的原理圖計(jì)算出需要選擇兩種溢流閥，一是為保持液壓的壓力恒定，另一個(gè)閥是起安全保護(hù)作用。選取DBD型。技術(shù)參數(shù)如表2-5
表2-5 溢流閥參數(shù)表
通徑（mm）
10
壓力（MPa）
32
額定流量(L/min)
40
調(diào)壓范圍(MPa)
8～20
凈重量(Kg)
2.8
2.4.2 單向閥的選擇
由液壓系統(tǒng)的原理圖,以及系統(tǒng)的流量、壓力查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇型號(hào)為S型單向閥.該閥為錐閥式結(jié)構(gòu),壓力損失小.主要用于泵的出口處,作背壓閥和旁路閥用。單向閥參數(shù)如表2-6
表：2-6 SV10P20液控單向閥的技術(shù)規(guī)格
介質(zhì)
礦物液壓油
介質(zhì)黏度（m2/s）
（2.8～380）×106
介質(zhì)溫度
-30～80
最大工作壓力（MPa）
31.5
開啟壓力（MPa）
符合特性曲線
最大流量（L/min）
符合特性曲線
2.4.3 換向閥的選擇
電液位換向閥由電磁閥起先導(dǎo)控制作用,液動(dòng)換向閥進(jìn)行油路換向、卸荷及順序動(dòng)作。電液換向閥換向的快慢,可用控制油路中的節(jié)流閥(阻尼器)來調(diào)節(jié),以避免液壓系統(tǒng)的換向沖擊。一般適用于流量較大的液壓系統(tǒng)中,使用電源要求與電磁換向閥相同。由液壓系統(tǒng)的原理圖,以及系統(tǒng)的流量、壓力查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇型號(hào)為34BH-B10H-J的電液位換向閥,主要的技術(shù)參數(shù)如表2-7
表2－7 換向閥參數(shù)表
通徑/mm
10
公稱流量/
40
公稱壓力/MPa
31.5
允許背壓/MPa
<6.3
換向頻率/
60
最高換向頻率/
120
電壓
AC:220V 50Hz ; DC:12V、24V
允許電壓變動(dòng)范圍
10%
電磁鐵功耗(吸持時(shí))
AC:40W, DC:43W
2.4.4 壓力表開關(guān)的選擇:
壓力表開關(guān)是小型的截止閥,主要用于切斷或接通壓力表和油路的連接。通過開關(guān)起阻尼作用,減輕壓力表急劇跳動(dòng),防止損壞。也可作為一般截止閥應(yīng)用。壓力表開關(guān),按其所能測量的測量點(diǎn)的數(shù)目,可分為一點(diǎn)的及多點(diǎn)的。多點(diǎn)壓力表開關(guān)可以使壓力表和液壓系統(tǒng)1~6個(gè)被測油路相通,分別測1~6點(diǎn)的壓力。由液壓系統(tǒng)的原理圖,以及系統(tǒng)的流量、壓力查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇型號(hào)為KF-L8/14E，參數(shù)如表2-8
表2－8 壓力表開關(guān)參數(shù)表
型號(hào)
通 徑
壓 力
/MPa
壓力表接頭
D/mm
壓力油進(jìn)口
E/mm
Y
/mm
/in
KF-L8/14E
8
1/4
350
M14×1.5
M14×1.5
27
2.5、液壓輔助件的選擇
2.5.1 管路選擇
a. 金屬管
液壓系統(tǒng)用鋼管,有精密無縫鋼管和輸送流體用無縫鋼管或不銹鋼無縫鋼管。鋼管有紫銅管和黃銅管。紫銅管用于壓力較低(P≤6.5~10MPa)的管路,裝配時(shí)可按需要來彎曲,但由于抗振能力較低,且易是油氧化,價(jià)格昂貴;黃銅管可承受較高的壓力((P≤25 MPa),但不如紫銅管易于彎曲。對于本系統(tǒng)的壓力來說,該系統(tǒng)的管路應(yīng)該取黃銅管。通過計(jì)算確定管子的內(nèi)徑(d)和壁厚(δ)，如下：
取流量V=0.8m.s
則，管內(nèi)徑d，取50mm
管壁厚，取6.5mm
所以，管外徑D=d+2=50+13=63mm, 參數(shù)如表2-9
表2－9 金屬管參數(shù)表
接頭連接螺紋
公稱壓力
推薦管路流量
M60×2
5MPa
630L/min
b.軟管
軟管是用于連接兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)不見之間的管路。分高、低壓兩種。高壓軟管是以鋼絲編織或鋼絲纏繞成骨架的橡膠軟管,用于壓力油路。低壓軟管是一麻線或棉線編織體為骨架的橡膠軟管,用于壓力較低的回油路或氣動(dòng)管路中。鋼絲編織(或纏繞)膠管由內(nèi)膠層、鋼絲編織(或纏繞)層、中間膠層和外膠層組成。鋼絲編織層有1~3層,鋼絲纏繞層有2、3和6層,層數(shù)愈多,管徑愈小,耐壓力愈高。鋼絲纏繞膠管還具有管體較柔軟、脈沖性能好的優(yōu)點(diǎn)。
選取計(jì)算過程如下：
所以，d=10.2mm
選取鋼絲增強(qiáng)型液壓橡膠軟管。
C.接頭選擇:
焊接式的管接頭是利用管與管子焊接。接頭體和接管之間用O形密封圈端面密封。這種焊接式管接頭結(jié)構(gòu)簡單,密封性好,對管子尺寸精度要求不高。工作壓力可達(dá)31.5MPa,工作溫度-25~80,適用于油為介質(zhì)的管路系統(tǒng)。
焊接式管接頭都能滿足該系統(tǒng),故我們可以根據(jù)壓力選擇焊接式管接頭。
2.5.2 蓄能器的選擇
蓄能器是將壓力液體的液壓能轉(zhuǎn)換為勢能儲(chǔ)存起來,當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)再由勢能轉(zhuǎn)化為液壓能而做功的容器。因此,蓄能器可以作為輔助的或者應(yīng)急的動(dòng)力源;可以補(bǔ)充系統(tǒng)的泄露,穩(wěn)定系統(tǒng)的工作壓力,以及吸收泵的脈動(dòng)和回路上的液壓沖擊等。
根據(jù)計(jì)算出的蓄能器總?cè)莘e和工作壓力,選擇蓄能器的型號(hào)。我們可以選擇NXQ型囊式蓄能器。囊式蓄能器是一種儲(chǔ)能裝置。它的主要作用是儲(chǔ)存能量、吸收脈動(dòng)和緩和沖擊,它具有體積小、重量輕、反應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)。蓄能器(NXQ1-L2.5/20-L)的主要技術(shù)參數(shù)如表2-10
表2-10 蓄能器參數(shù)表
公稱容積/L
2.5
公稱通徑/mm
32
公稱壓力/MPa
20
質(zhì)量/kg
14.7
2.5.3 過濾器的選擇
過濾器是液壓系統(tǒng)中重要元件。它可以清除液壓油中的污染物,保持油液的清潔度,確保系統(tǒng)元件工作的可靠性。根據(jù)以上選擇原則以及該液壓系統(tǒng)本身的要求,查相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊可以選型號(hào)為ZU-H10×10S的濾油器,選型號(hào)為E-25的空氣濾清器，主要參數(shù)如表2-11
規(guī) 格
E-25
加油流量/
9
空氣流量/
65
油過濾面積/
80
表2－11 空氣濾清器參數(shù)表
表2-12 ZU-H10×10S濾油器的主要技術(shù)參數(shù)
流量（）
10
額定壓力（MPa）
32
過濾精度（μm）
10
壓差指示器工作壓差（MPa）
0.35
初始壓力降（MPa）
0.08
2.5.4 油箱的設(shè)計(jì)
油箱有效容積一般為泵每分鐘流量的3～5倍。油箱中油液溫度一般推薦30~50,最高不應(yīng)該超過65,最低不低于15。
a. 對于本系統(tǒng)油箱有效容積取泵每分鐘流量的4倍，則有效容積V:
V=
b. 油箱容積的驗(yàn)算：
系統(tǒng)發(fā)熱總功率 H=P-P0
式中，P－泵輸入功率，取34.5KW
P0－缸輸出功率，取21.16KW
則，H=34.5-21.16=13.34KW
油箱散熱面積A=
假設(shè)通風(fēng)良好，取油箱散熱系數(shù)KW/(m2oC)
溫升℃
設(shè)環(huán)境溫度=25℃,則
=25℃+22.2℃=47.2℃=55℃
油箱散熱達(dá)到系統(tǒng)要求。
由選擇油箱尺寸原則：三邊比例1：1：1～1：2：3
設(shè)定尺寸為：長970mm,寬720mm,高540mm
另壁板厚4mm，底腳高200mm，頂板厚8mm
外形如圖2-4所示
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 導(dǎo)料裝置設(shè)計(jì)
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FC B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。
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