1 懸擺及立式縱擺磨粉機工作原理
1.1 懸擺式磨粉機
(胡繼生,桂林恒達礦山機械有限公司)懸擺式磨粉機主機的示意圖見圖1。當主電機動力經齒輪減速機減速后,驅動中心軸及固定在中心軸上的梅花架旋轉,鉸接懸掛在梅花架上的磨輥總成繞中心軸旋轉,同時磨輥繞磨輥軸自轉,在離心力的作用下,磨輥向外擺動壓緊磨環,使鏟刀鏟起的物料在其間達到粉碎和研磨作用,粉碎后的粉末被鼓風機的氣流吹到主機上方的分離器進行分離,粒度過粗者仍落入主機腔內重磨,粒度合乎要求的隨風流進入旋風收集器,收集后經出粉管排出即為成品。
1.2 立式縱擺式磨粉機
立式縱擺式磨粉機主機示意圖見圖2。當主電機動力經齒輪減速機減速后,驅動中心軸及固定在中心軸上的梅花架旋轉時,磨輥在離心力的作用下繞中心軸旋轉,同時也繞縱擔軸平行擺動,使得磨輥向外平行壓緊磨環,從而保證磨輥和磨環以最大面接觸。同時磨輥繞磨輥軸自轉,使鏟刀鏟起的物料在其間達到粉碎和研磨作用,粉碎后的粉末被鼓風機的氣流吹到主機上方的分離器進行分離,粒度過粗者仍落入主機腔內重磨, 粒度合乎要求的隨風流進入旋風收集器,收集后經出粉管排出即為成品。
2 結構分析
2.1 磨輥總成
懸擺式磨輥總成由磨輥套、磨輥軸、磨輥、橫擔軸、及軸承組成(圖3),橫擔軸兩端通過橡膠套管水平懸掛在梅花架上。
立式縱擺磨輥總成(圖4)由磨輥套、磨輥軸、磨輥縱擔軸及軸承組成。磨輥套為雙筒結構:右筒內通過上下兩軸承裝有磨輥軸、磨輥。左筒內通過上下兩軸承裝有縱擔軸,縱擔軸的兩端垂直固定在梅花架上下兩爪上。
2.2 主機結構
懸擺式磨粉機主機結構分析見圖5。懸擺式磨粉機由于結構尺寸的限制,使磨輥和磨環接觸不佳,從圖可以看出, 磨環孔徑尺寸過小致磨輥中心偏離5 mm,磨輥和磨環之間形成了一個負擺角0.5°,這樣縮小了回旋半徑R,從而減小了研磨力Fg(因Fg∝R)。此外,研磨面集中在上角,減小了磨輥的研磨面,因而結構尺寸的不合理性是導至粉磨效率低一個重要原因。
從上述分析可知,懸擺式磨粉機磨輥總成的回旋半徑小、相對研磨力小,接觸面積不恒定。當新磨輥裝入主機開始粉磨時,單位產量最低,隨著磨輥的磨損,負擺角逐漸消失,產量增高,當磨輥繼續磨損到一定程度時,產生正擺角,這時產量又降低,就是因為上述的道理。
立式縱擺式磨粉機主機結構分析見圖6。從圖上可以看出:磨輥在離心力Fc的作用下繞中心軸旋轉,同時也繞縱擔軸平行擺動,使得磨輥向外平行壓緊磨環,從而保證磨輥和磨環以最大面接觸,并且Fc全部轉化成研磨力Fg。從上述分析可知,立式縱擺式磨粉機的研磨力和研磨面積比懸擺式磨粉機都恒定, 這就決定了立式縱擺磨粉機的產量比懸擺式磨粉機產量要高。
3 參數分析
懸擺式磨粉機的制粉效率跟磨輥的研磨力有著重要的關系,增加磨輥對墊粉層的研磨力,可提高制粉效率。研磨力的大小取決于磨輥總成的自重、重心位置、主機的幾何尺寸和轉速。主機的研磨力是通過中心軸傳動經活動支點帶動磨輥裝置旋轉,產生離心力,傳給磨輥作用在磨料上,磨料在磨輥、磨環之間滑行,受到磨輥的擠壓被碾碎。計算公式為:
Fc=Σma (1)
Fg=Fch/H (2)
Fc=Kn2mR (3)
式中: K 為恒定系數; Fc為離心力; R 為磨輥總成重心至中心軸的旋轉半徑; Fg為研磨力; h 為懸掛點到磨輥總成重心的長度; H 為懸掛點到磨輥重心總長度; n 為主機轉速; m 為磨輥總成的質量。
從式(3)可知,當質量m 不變時,提高主機轉速,研磨力有所提高。對于硬度較高的礦物,其產量會明顯提高;但對于硬度低的物料,則產量提高不是很明顯,因為隨著轉速的提高,鏟刀鏟料性能差,影響墊料層的形成,造成空磨,出現嚴重的振動和噪音,機件易損壞,同時振動大時研磨面減?。ㄒ蛘駝訒r磨輥和磨環接觸為點接觸或線接觸)。由于h/H<1,故Fg<Fc,因此,懸擺式磨粉機的研磨力總是小于離心力。
立式縱擺式磨粉機的制粉效率跟磨輥的研磨力也有著重要的關系,增加磨輥對墊粉層的研磨力,可提高制粉效率。研磨力的大小取決于磨輥總成的自重、主機的幾何尺寸和轉速。磨輥在離心力的作用下繞中心軸旋轉,同時也繞縱擔軸平行轉動,使得磨輥向外平行壓緊磨環,離心力直接轉換成研磨力,即Fc= Fg。此外,磨輥繞縱擔軸平行傳動壓緊磨環,從而保證磨輥和磨環以最大面接觸。對于立式縱擺式磨粉機,研磨力等于離心力。
4 研磨力比較
桂林恒達礦山機械有限公司生產的懸擺式和立式縱擺磨輥總成質量比為1∶1.2 (設計質量的比值);懸擺式磨輥總成的重心和磨輥重心到懸掛點的距離之比即h/H=0.8(由重心計算得出的比值)。在同等功率電機的帶動下,Fg,vp / Fg,up=1.2×(10/8)=1.5,因此,立式縱擺磨粉機研磨力是懸擺式磨粉機的研磨力大1.5 倍。
從以上分析及計算可知,立式縱擺磨粉機比懸擺式磨粉機研磨力大,研磨面積恒定,因而產量較高。從用戶使用情況來看,立式縱擺式磨粉機較懸擺式磨粉機產量可以高出30%左右。但是該結構存在密封可靠性問題,即立式縱擺式磨粉機因磨輥繞中心軸旋轉的同時也繞縱擔軸轉動,但轉動的角度在0~10°范圍(擺動),擺動的頻率非常高,磨輥裝置(或梅花架總成)中的縱擔軸上的軸承密封的可靠性存在很大的難度,密封很容易失效,軸承進粉,維修頻繁,從而制約了該設備的推廣。
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