陳昱良/中材建設(shè)有限公司

立磨機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與液壓系統(tǒng)研究

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立磨機(jī)因其細(xì)磨效率高、節(jié)能效果好、噪音低等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建材、輕工、材料等行業(yè)?；诖耍疚墓P者對(duì)立磨機(jī)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并分析其工作原理，進(jìn)而討論液壓工作過(guò)程，這對(duì)提高加工效率，降低生產(chǎn)成本具有重要意義。旨在為液壓支架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

液壓支架；工作原理;安全系數(shù)；液壓系統(tǒng)

本文主要對(duì)立磨機(jī)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并闡述了各組成部分的作用?；诳傮w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作過(guò)程分析，研究了立磨機(jī)的工作流程及加工原理。此外，對(duì)物料的受力情況進(jìn)行了分析并作理論推導(dǎo)，結(jié)果表明，輥盤(pán)轉(zhuǎn)速可通過(guò)輥盤(pán)半徑進(jìn)行初步確定，這對(duì)實(shí)現(xiàn)理論指導(dǎo)實(shí)際具有重要價(jià)值。通過(guò)液壓系統(tǒng)原理分析，可進(jìn)一步明確輥輪的加壓、保壓和卸壓過(guò)程，進(jìn)而達(dá)到提高工作效率的目的。

1.立磨機(jī)工作原理介紹

1.1 立磨機(jī)的構(gòu)造

立磨機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。工作時(shí),待磨物料從筒體下端壓力給人,旋轉(zhuǎn)的螺旋攪拌器驅(qū)動(dòng)磨礦介質(zhì)作上下垂直循環(huán)運(yùn)動(dòng)。切向螺旋線運(yùn)動(dòng)以及強(qiáng)烈的自旋運(yùn)動(dòng),物料受到磨礦介質(zhì)的強(qiáng)烈磨剝而粉碎。

1.2 立磨機(jī)工作過(guò)程分析

立磨機(jī)研磨工作過(guò)程原理圖如圖1所示。物料通過(guò)原料入口經(jīng)過(guò)鎖風(fēng)閥、導(dǎo)料槽進(jìn)入磨盤(pán)中間；在減速器主軸的帶動(dòng)下，磨盤(pán)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，輥輪在摩擦力作用下也開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。物料在離心力狀態(tài)下向磨盤(pán)邊緣移動(dòng)，并被送人輥輪與磨盤(pán)問(wèn)進(jìn)行粉磨，而磨輥由液壓系統(tǒng)進(jìn)行增壓、減壓以滿足粉磨要求，并根據(jù)物料硬度進(jìn)行調(diào)整。物料顆粒受到擠壓之后，將在磨盤(pán)的運(yùn)動(dòng)軌道上會(huì)形成料床，而顆粒之間的相互擠壓和磨擦又引起棱角和邊緣的再次剝落，這就起到進(jìn)一步粉碎物料的作用。物料在研磨過(guò)程中逐漸向盤(pán)邊運(yùn)動(dòng)，直至被推向邊緣，此時(shí)，熱氣流從噴口環(huán)自下而上高速帶動(dòng)溢出的粉磨物料上升，較大的顆粒重新返回到磨盤(pán)進(jìn)行再次粉磨，而符合要求的較小顆粒則在熱氣流的帶動(dòng)作用下進(jìn)入選粉器內(nèi)。選粉器內(nèi)有多排葉片，并在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，從而合格的成品被收集起來(lái)，并從粉磨出口排出。特別難研磨的料塊及其它雜質(zhì)可通過(guò)刮板和出渣口排出磨盤(pán)之外，并經(jīng)過(guò)分選后由提升裝置重新送入物料入口，進(jìn)行下一輪的

物料。在整個(gè)研磨過(guò)程中，物料與熱氣流的相互接觸時(shí)可被烘干，達(dá)到所要求的產(chǎn)品水分。

圖1 立磨機(jī)工作過(guò)程原理圖

1.3 物料受力原理分析

基于上述分析，立磨機(jī)在工作過(guò)程中，物料的研磨粉碎是比較關(guān)鍵的。如果磨盤(pán)的轉(zhuǎn)速太低，則立磨機(jī)的工作效率較低，但如果轉(zhuǎn)速太高，則物料會(huì)因過(guò)大的離心力而不經(jīng)過(guò)磨輥研磨便直接甩出磨盤(pán)，從而降低立磨機(jī)的產(chǎn)量，同時(shí)電耗升高，增加生產(chǎn)成本。因此，應(yīng)控制適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速，使處于磨盤(pán)邊緣位置的物料能在離心力的作用下滑人研磨槽內(nèi)，進(jìn)而使物料獲得合理的接觸面積而發(fā)生粉碎。

2.立磨機(jī)液壓系統(tǒng)概述

2.1 液壓支架主要技術(shù)參數(shù)

支架總體設(shè)計(jì)方案：采用正四連桿結(jié)構(gòu)型式，支護(hù)方式采用及時(shí)支護(hù)；頂梁結(jié)構(gòu)為整體頂梁帶鉸接前梁，帶護(hù)幫；底座為分體式剛性結(jié)構(gòu)，底座上配置抬底機(jī)構(gòu)；立柱前方設(shè)置人行通道；推移裝置采用倒裝千斤頂長(zhǎng)推桿結(jié)構(gòu)。

2.2 液壓支架變量確定

利用二次開(kāi)發(fā)的Matlab軟件對(duì)液壓支架各設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。液壓支架設(shè)計(jì)變量主要包括：頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)變量L2、Y2；掩護(hù)梁前后連桿鉸點(diǎn)變量Y0、Y1、Y5、Y6；底座前后連桿鉸點(diǎn)變量Z1、Z2、Z3、Z4；前、后連桿長(zhǎng)度變量G1、G2。

變量?jī)?yōu)化滿足以下幾點(diǎn)要求：1）支架由高到低雙紐線軌跡始終向前，并且擺動(dòng)幅度不超過(guò)100mm，；2）掩護(hù)梁背角大于18°；3）后連桿的水平夾角不超過(guò)85°；4）前、后連桿力絕對(duì)值之和最小；5）支架四連桿長(zhǎng)度之和最??；6）滿足平均支護(hù)強(qiáng)度0.53MPa～0.6MPa，底座前端比壓1.6MPa～2.3MPa。綜合考慮最終優(yōu)化出一組參數(shù)。

2.3 液壓系統(tǒng)原理分析

立磨機(jī)的輥輪是在搖臂的控制下保持與輥盤(pán)的工作間隙的，而搖臂則是在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下完成相應(yīng)的動(dòng)作。整個(gè)液壓系統(tǒng)是以液壓油作為驅(qū)動(dòng)力工作，立磨機(jī)輥壓力的大小與液壓缸的規(guī)格以及液壓油壓力等因素有關(guān)，并可通過(guò)液壓控制實(shí)現(xiàn)物料粉碎過(guò)程。立磨機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示，其主要由液壓站，電磁閥、單向閥、溢流閥等控制閥以及液壓缸，蓄能器等部分組成。

根據(jù)立磨機(jī)實(shí)際工作過(guò)程，可將液壓系統(tǒng)工作原理分為輥輪加壓過(guò)程、輥輪保壓過(guò)程以及輥輪卸壓過(guò)程。

(1)輥輪加壓過(guò)程。立磨機(jī)主電源接通后，在主程序的控制下，液壓油泵電動(dòng)機(jī)3啟動(dòng)，同時(shí)，三位四通電磁換向閥7左位回路接通。液壓油經(jīng)油箱1、濾油器2、普通單向閥5、電磁換向閥7以及提動(dòng)式單向閥8進(jìn)入液壓系統(tǒng)。進(jìn)入系統(tǒng)的液壓油最終分別打人到液壓缸9，10中去，此時(shí)液壓缸活塞在液壓油的推動(dòng)下前進(jìn)，并通過(guò)搖臂對(duì)輥輪進(jìn)行加壓，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的壓力時(shí)，先導(dǎo)性溢流閥6開(kāi)始溢流，加壓過(guò)程結(jié)束。另外，液壓缸前進(jìn)過(guò)程中，蓄能器l1逐漸進(jìn)行蓄能，而液壓缸另一腔的液壓油則經(jīng)三位四通電磁換向閥7流回油箱。

(2)輥輪保壓過(guò)程。當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力達(dá)到溢流閥的設(shè)定壓力后，三位四通電磁換向閥7斷電，即中位回路接通，在單向閥5的作用下，液壓油不能回流。同時(shí)，液壓缸的回流通路也被截止，系統(tǒng)進(jìn)入保壓過(guò)程，即開(kāi)始進(jìn)行物料粉碎研磨作業(yè)。在粉磨過(guò)程中會(huì)收到物料對(duì)輥輪間歇性的外力作用，并產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊，此時(shí)蓄能器ll可相應(yīng)的增壓或減壓，起到緩沖作用，提高整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。除此之外，液壓缸回路的液壓油可通過(guò)提升式單向閥8進(jìn)行壓力補(bǔ)償，補(bǔ)償液壓缸另一腔在工作過(guò)程中的壓力損失，保持液壓缸兩腔壓力的平衡。

(3)輥輪卸壓過(guò)程。粉磨結(jié)束后，三位四通電磁換向閥7的右位接通，液壓油進(jìn)入液壓缸的后退腔，并推動(dòng)液壓缸后退，前進(jìn)腔的液壓油由提升式單向閥8回流至油箱，此時(shí)單向閥8的卸壓回路被打開(kāi)。當(dāng)系統(tǒng)壓力恢復(fù)正常后，卸壓完畢，完成整個(gè)輥輪卸壓過(guò)程。

圖2 立磨機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

3.結(jié)束語(yǔ)

與臥式球磨機(jī)相比,立磨機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn):(1)動(dòng)力消耗少;(2)粉碎比大;(3)噪音小,(4)占地面積小,基建費(fèi)用低等特點(diǎn),可有效地增加物料的比表面積,從面強(qiáng)化有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)、溶解、吸附等過(guò)程,被廣泛運(yùn)用,對(duì)立磨機(jī)的總體結(jié)構(gòu)與液壓系統(tǒng)進(jìn)行了分析，意義重大。

[1]鄭描，劉威．VTM立磨機(jī)在銀山選礦廠的應(yīng)用[J]．有色設(shè)備，2013(2)：38—42．

[2]嵇光國(guó).液壓系統(tǒng)故障診斷與排除[M].北京:海洋出版社,2012.．