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畢業(yè)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)翻譯
院（系）名稱(chēng)
工學(xué)院機(jī)械系
專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
王嚴(yán)嚴(yán)
指導(dǎo)教師
康紅偉
2012年 03 月 10 日
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)翻譯) 第 7 頁(yè)
高壓對(duì)輥成型機(jī)的設(shè)計(jì)及其新進(jìn)展
Ge ? Pasadena erg
德國(guó)魁角恩輥壓機(jī)制造公司
在現(xiàn)代工業(yè)中, 造粒, 即用細(xì)粉狀分散的物料, 通過(guò)加壓成型團(tuán)礦方法, 轉(zhuǎn)化為顆粒狀產(chǎn)品, 為此,要使用對(duì)輥成型機(jī)。工藝技術(shù)條件的改進(jìn), 設(shè)備尺寸的增大, 導(dǎo)致對(duì)輥成型機(jī)不斷進(jìn)步, 當(dāng)然其目的是為了使每條線(xiàn)的生產(chǎn)能力更大。
對(duì)輥成型機(jī)可用于成型、壓塊和顆粒的高壓破碎, 這種設(shè)備的給料裝置以及壓輥的表面將根據(jù)使用要求來(lái)設(shè)計(jì)。下面將介紹對(duì)輥成型機(jī)用于壓塊?? 造粒方面的應(yīng)用。
1 壓塊原理
壓塊是在一臺(tái)對(duì)輥成型機(jī)的壓輥間使細(xì)的固體顆粒增大粒度, 通過(guò)破碎和篩分使被壓成塊的物料制成所希望的粒度范圍, 細(xì)粒循環(huán)使用而過(guò)大的顆粒被重新破碎。當(dāng)然, 通過(guò)壓塊生產(chǎn)顆粒狀的產(chǎn)品（再加上儲(chǔ)存和運(yùn)輸設(shè)備）, 必須經(jīng)過(guò)對(duì)輥成型、破碎和篩分三個(gè)基本過(guò)程 （如圖1所示）
圖1 壓塊/造粒系統(tǒng)的簡(jiǎn)易流程圖
壓塊或造粒系統(tǒng)的核心是壓塊機(jī)（ 對(duì)輥成型機(jī)）。在該設(shè)備中給料被壓成堅(jiān)硬而密度大的料餅（ 圖）。顆?；a(chǎn)品的質(zhì)量在很大程度上取決于料餅的性質(zhì)。
圖2 兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的壓輥間被壓縮的物料示意圖
2 用于壓塊的對(duì)輥成型機(jī)
一臺(tái)對(duì)輥成型機(jī)可以分成以下幾個(gè)部件, 壓輥、軸承、用于支承壓輥的系統(tǒng)、給料系統(tǒng)、承壓支架、傳動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及液壓施壓系統(tǒng)。
圖3 是一臺(tái)典型的對(duì)輥成型機(jī)的水平剖面圖。兩個(gè)壓輥支承在可自動(dòng)調(diào)準(zhǔn)的球面滾柱軸承上, 而該軸承安裝在機(jī)架上。傳動(dòng)齒輪通過(guò)安全聯(lián)軸器與齒輪減速器的輸人軸相連。通過(guò)齒輪減速器?? 電機(jī)速度被降到高壓輥的速度。在齒輪加速器中，兩個(gè)斜齒輪與兩個(gè)輸出軸同步。壓輥與帶有牙嵌式齒輪聯(lián)軸器的雙輸出軸齒輪減速器相連。壓輥的上表面（圖3中看不到）安裝著給料系統(tǒng)。沒(méi)有表示出來(lái)的還有提供給主要齒輪的潤(rùn)滑系統(tǒng)裝置，支架上的齒輪箱的滑斷面，聯(lián)軸器以及使壓輥在一起的液壓系統(tǒng)的施壓裝置。
2.1 壓輥
對(duì)輥成型機(jī)的最主要部分是壓輥本身。不同的設(shè)計(jì)方案均是可以的。首先, 壓輥由具有堅(jiān)工作表面的堅(jiān)固的鍛造件制成。表面堅(jiān)硬可使之適于選擇各種表面結(jié)構(gòu)用于生產(chǎn)高強(qiáng)度的餅。另外一種方式是,壓輥的輥芯可能是可更換的。這樣, 對(duì)輥本身易于進(jìn)行水冷。這種輥環(huán)的工作表面通常被加工成淺的球窩。最新設(shè)計(jì)的成型機(jī)采用了這種方式。因?yàn)? 通常由于給料的溫度較高, 為了避免在物料表面發(fā)生“ 熔融” , 或當(dāng)傳導(dǎo)給壓輥的溫度必須降下來(lái)以確保軸承低溫工作時(shí), 必須使輥環(huán)的表面得到冷卻。
圖3 一臺(tái)典型對(duì)輥成型機(jī)的剖面圖
堅(jiān)硬的壓輥的優(yōu)點(diǎn)是它可以取代簡(jiǎn)單的機(jī)器部件。當(dāng)壓輥表面嚴(yán)重磨損后, 可以在外徑規(guī)的范圍內(nèi)對(duì)表面進(jìn)行重新焊接?? 這樣可使設(shè)備始終保持高效運(yùn)行。當(dāng)然, 使用經(jīng)過(guò)預(yù)處理的部件可以確保由于人料傳給的熱而不致于使壓輥過(guò)熱。使用內(nèi)表面具有冷卻系統(tǒng)的熱套套筒（ 圖4） 將更經(jīng)濟(jì), 并要求使用更清潔的冷卻水。為了避免與輥芯接觸的處理不當(dāng)?shù)乃畬?duì)壓輥的腐蝕, 用一個(gè)冷卻裝置使冷卻水系統(tǒng)封閉起來(lái)是合適的。大多數(shù)設(shè)備采用的是淺的長(zhǎng)方形的可以搖動(dòng)的鐵箱, 以便于空氣的排出和確保料餅具有高而均勻的密度和強(qiáng)度。根據(jù)圖?? , 設(shè)備中選用齒輪聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)是易于脫開(kāi)。在左邊, 在壓輥中心線(xiàn)的上邊所示的是聯(lián)軸器的一半已被移到左邊, 而壓輥被很容易的脫開(kāi)的情景（也可看支架的剖視圖）。
圖4 具有熱套筒和冷卻系統(tǒng)的壓塊機(jī)壓輥的剖面圖
2.2 軸承（壓輥的支撐裝置）
在現(xiàn)代大型的壓塊機(jī)中, 壓輥安裝在高效而體積小的、能自校準(zhǔn)的球面滾柱軸承上。這樣, 尤其在采用寬的壓輥時(shí), 可移動(dòng)的壓輥能隨給料的不均勻程度和給料的厚度（ 多少）自由調(diào)整。
為確保壓塊機(jī)更安全地工作, 正確選用適當(dāng)?shù)妮S承是至關(guān)重要的。最重要的考慮因素包括軸承的設(shè)計(jì)以及密封、冷卻和潤(rùn)滑。在軸承套內(nèi)軸承的受力及分布必須為最優(yōu)。這就要求進(jìn)行精確的計(jì)算。就象Koppern公司提供的最新型的壓塊機(jī)中, 軸承套的實(shí)際變形是采用有限元方法進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算后得出的。進(jìn)行這些計(jì)算的目的是為了使軸承套的變形量與軸承負(fù)荷的理論分布相一致（圖5）。
圖5能自校準(zhǔn)的球面滾柱軸承負(fù)載分布圖
如果需要的話(huà), 冷卻系統(tǒng)將確保軸承低溫工作,并能改善潤(rùn)滑效果, 潤(rùn)滑脂低溫工作還能確保軸承在軸承套內(nèi)具有良好的密封性能。較高的負(fù)荷、低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承要求采用特殊潤(rùn)滑脂, 它具有大約高達(dá)10-3/m2的粘度, 并加了一定的添加劑。
2.3 給料系統(tǒng)
給料系統(tǒng)位于壓塊機(jī)支架正對(duì)著壓輥輥隙的上邊。在給料為細(xì)粒和?? 或需要較大產(chǎn)量以及一些其它的特殊原因, 簡(jiǎn)單的重力給料滑槽可能不被采用, 在這些情況下, 螺旋給料是必須的。由于螺旋給料的特征是在螺距的中心及邊緣的給料量是不一樣的及螺距的幾何尺寸與輥隙面積的尺寸不同, 所采用的螺距的直徑受到限制。
為使壓輥機(jī)沿輥寬得到均勻的給料分布, 采用了多螺旋給料機(jī)。例如, 一臺(tái)生產(chǎn)能力為80~100t/h的壓塊機(jī), 要求其單輥的工作寬度在于1000~1200mm之間, 這樣就要求安裝多螺旋給料機(jī)。螺旋成一定角度安裝在給料中心的兩邊, 在重力的作用下,物料進(jìn)人給料機(jī), 通過(guò)螺旋的螺距向下輸送, 迫使物料直接進(jìn)人壓輥間的輥隙（ 圖6）
圖6 螺旋給料機(jī)的示意圖
特別是在細(xì)粒物料壓實(shí)過(guò)程中, 物料中空氣的排出對(duì)于壓塊機(jī)的高效工作起著重要的作用,例如, 在鉀鹽的壓塊中, 散料的密度大約為1g/cm3，，而料餅的密度大約為2 g/cm3,，如果產(chǎn)量為100t/h，那么大約有50m3/h的空氣被排出, 這么大量的空氣必須能通過(guò)散料中的孔隙排出。由于散料中孔隙隨壓實(shí)過(guò)程而變小,因此, 這種物料的壓塊將變得更困難。
在壓輥輥隙間壓實(shí)成塊，由于物料緊緊地填滿(mǎn)了壓輥，向下移動(dòng)的物料中的空氣必須逆著物流向上溢出，如果不是這樣, 機(jī)器的顫動(dòng)將導(dǎo)致機(jī)器設(shè)備的損。因此, 在設(shè)計(jì)時(shí)必須實(shí)現(xiàn)（1）允許空氣從給料器低部和輥面間排出：（2） 保證兩邊和壓輥的肩角的縫隙（ 圖7 ）。
圖7 壓塊機(jī)中空氣的溢出
研究表明, 如果輥寬不超過(guò)500 一600mm , 空氣僅僅能有效地從兩邊溢出, 這樣輥寬的極限也總是取決于散料的顆粒粒度分布或散料的透氣性。隨著輥寬的增大, 空氣可能被迫夾在輥隙間的物料中不能逸出而導(dǎo)致壓塊機(jī)負(fù)荷的進(jìn)一步增加。為避免出現(xiàn)這一問(wèn)題,對(duì)總寬度1000 一1200mm 的壓塊機(jī), 其總的工作寬度將被分成2個(gè)500 一600mm 的兩部分,每一部分設(shè)置兩個(gè)螺旋。為了使空氣能夠溢出, 所有?? 臺(tái)螺旋是相同的( 見(jiàn)圖4 ) , 為了滿(mǎn)足各種不同給料速度和設(shè)備生產(chǎn)能力的要求, 螺旋的速度必須能被分別調(diào)整。
2.4 承壓支架
在設(shè)計(jì)壓塊機(jī)的承壓支架時(shí), 必須使之能夠承受壓輥傳來(lái)的高壓和支承給料系統(tǒng), 通常采用雙支架。所謂的標(biāo)準(zhǔn)支架要求維修方便, 比如, 由于磨損或者檢修時(shí)必須將壓輥移開(kāi)。不僅如此, 象Koppern公司又發(fā)展了一種“ 鉸接” 支架( 圖8 ) , 這種支架易于移開(kāi)或更換壓輥。支架垂直部分的底端與水平部分的上面相連, 而垂直支架可以通過(guò)鉸接處放下, 在移開(kāi)一部分壓輥附件和浮輥端的液壓箱, 以及斷開(kāi)齒輪連軸器、潤(rùn)滑脂的管路、冷卻水的連接系統(tǒng)之后, 壓輥可以被拉出到一個(gè)易于用橋式吊車(chē)吊起的地方。如果使用標(biāo)準(zhǔn)的支架, 更換一次壓輥可能化費(fèi)一周的時(shí)間,而使用鉸接式支架, 可能只需要1 一2 個(gè)班即可。為了使維修工作更方便, 設(shè)計(jì)中采用了一個(gè)壓輥移開(kāi)裝置和一個(gè)提升橫桿, 二者均與壓輥的軸承箱相連。
圖8 鉸鏈?zhǔn)街Ъ艿氖疽鈭D
2.5 驅(qū)動(dòng)齒輪系
壓輥機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪系由兩個(gè)大型齒輪聯(lián)軸器, 包括同步斜齒輪在內(nèi)的減速器齒輪, 和在電機(jī)與齒輪箱輸人軸間的一個(gè)安全聯(lián)軸器組成。通常, 安全聯(lián)軸器是一個(gè)能自動(dòng)復(fù)位的機(jī)構(gòu), 它可以在通常工作時(shí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的1.7~1.9倍范圍內(nèi)調(diào)整。減速齒輪包括兩部分：:減速器和同步轉(zhuǎn)矩分配齒輪, 一般情況下, 減速器的安全系數(shù)為?? , 而同步轉(zhuǎn)矩分配齒輪的安全系數(shù)為2。大型齒輪減速器裝有油冷卻和過(guò)濾裝置, 以確保設(shè)備能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
最主要的是, 同步齒輪和齒輪聯(lián)軸器的連接保證了提供給壓輥完全均勻的線(xiàn)速度。僅僅在沒(méi)有剪切力作用的情況下設(shè)備才能獲得較高的產(chǎn)量。
2.6 潤(rùn)滑
一個(gè)連續(xù)潤(rùn)滑系統(tǒng)能提供給主要齒輪和浮輥的滑面一種連續(xù)的、可靠的特殊潤(rùn)滑脂。為確保有效地工作, 潤(rùn)滑系統(tǒng)被監(jiān)控。大型機(jī)器往往也總是具有對(duì)齒輪聯(lián)軸器的自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng), 這樣可使設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而不必停車(chē)進(jìn)行潤(rùn)滑維修。
2.7 液壓施壓系統(tǒng)
液壓施壓系統(tǒng)用于提供給液壓箱壓力，改壓力迫使輥向被壓實(shí)的物料和固定輥靠近。為滿(mǎn)足特殊的工作需要，壓力的高低和大小可自由調(diào)整。壓力的梯度隨間距的變化而升高, 通過(guò)改變液壓儲(chǔ)能器中氮的分壓可以在很大范圍內(nèi)調(diào)整壓力的梯度。在物料被壓人壓輥的間隙時(shí)液壓系統(tǒng)也用作安全裝置。一臺(tái)電控系統(tǒng)監(jiān)控它的功能。
3 最新進(jìn)展
Koppern 公司不斷地對(duì)輥壓塊機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。這些改進(jìn)的目的是為了進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量, 同時(shí)增加生產(chǎn)能力和優(yōu)化壓塊機(jī)的可靠性。
在壓輥的改進(jìn)中, 主要取得了兩方面的進(jìn)展： 一是具有完整軸頸和堅(jiān)固的承壓表面的鑄造壓輥。對(duì)于表面堅(jiān)硬的物料和它們的應(yīng)用, 進(jìn)一步改進(jìn)還在不斷的持續(xù)； 另一個(gè)是關(guān)于熱物料加工時(shí)帶有水冷套的壓輥。對(duì)損壞的壓輥和輥環(huán)的進(jìn)一步研究和分析說(shuō)明需要進(jìn)行安全設(shè)計(jì)。可以肯定的是, 帶有熱套的新的水冷壓輥, 其壽命與鑄造壓輥一樣長(zhǎng)。
如果設(shè)備得到精心維護(hù), 對(duì)軸承的各種計(jì)算, 己經(jīng)達(dá)到理論值與實(shí)際值相附的水平。