立磨机总体结构设计与液压系统研究

1、    立磨机总体结构设计与液压系统研究    陈昱良【摘 要】立磨机因其细磨效率高、节能效果好、噪音低等优势被广泛应用于冶金、化工、建材、轻工、材料等行业。基于此，本文笔者对立磨机的总体结构进行了设计，并分析其工作原理，进而讨论液压工作过程，这对提高加工效率，降低生产成本具有重要意义。旨在为液压支架总体结构设计提供参考。【关键词】液压支架；工作原理；安全系数；液压系统本文主要对立磨机的总体结构进行了设计，并阐述了各组成部分的作用。基于总体结构设计和工作过程分析，研究了立磨机的工作流程及加工原理。此外，对物料的受力情况进行了分析并作理论推导，结果表明，辊

2、盘转速可通過辊盘半径进行初步确定，这对实现理论指导实际具有重要价值。通过液压系统原理分析，可进一步明确辊轮的加压、保压和卸压过程，进而达到提高工作效率的目的。1.立磨机工作原理介绍1.1立磨机的构造立磨机的结构比较简单。工作时，待磨物料从筒体下端压力给人，旋转的螺旋搅拌器驱动磨矿介质作上下垂直循环运动。切向螺旋线运动以及强烈的自旋运动，物料受到磨矿介质的强烈磨剥而粉碎。1.2立磨机工作过程分析立磨机研磨工作过程原理图如图1所示。物料通过原料入口经过锁风阀、导料槽进入磨盘中间；在减速器主轴的带动下，磨盘开始转动，辊轮在摩擦力作用下也开始转动。物料在离心力状态下向磨盘边缘移动，并被送人辊轮与磨盘问

3、进行粉磨，而磨辊由液压系统进行增压、减压以满足粉磨要求，并根据物料硬度进行调整。物料颗粒受到挤压之后，将在磨盘的运动轨道上会形成料床，而颗粒之间的相互挤压和磨擦又引起棱角和边缘的再次剥落，这就起到进一步粉碎物料的作用。物料在研磨过程中逐渐向盘边运动，直至被推向边缘，此时，热气流从喷口环自下而上高速带动溢出的粉磨物料上升，较大的颗粒重新返回到磨盘进行再次粉磨，而符合要求的较小颗粒则在热气流的带动作用下进入选粉器内。选粉器内有多排叶片，并在电动机带动下旋转，从而合格的成品被收集起来，并从粉磨出口排出。特别难研磨的料块及其它杂质可通过刮板和出渣口排出磨盘之外，并经过分选后由提升装置重新送入物料入口，

4、进行下一轮的物料。在整个研磨过程中，物料与热气流的相互接触时可被烘干，达到所要求的产品水分。1.3物料受力原理分析基于上述分析，立磨机在工作过程中，物料的研磨粉碎是比较关键的。如果磨盘的转速太低，则立磨机的工作效率较低，但如果转速太高，则物料会因过大的离心力而不经过磨辊研磨便直接甩出磨盘，从而降低立磨机的产量，同时电耗升高，增加生产成本。因此，应控制适当的转盘转速，使处于磨盘边缘位置的物料能在离心力的作用下滑人研磨槽内，进而使物料获得合理的接触面积而发生粉碎。2.立磨机液压系统概述2.1液压支架主要技术参数支架总体设计方案：采用正四连杆结构型式，支护方式采用及时支护；顶梁结构为整体顶梁带铰接前

5、梁，带护帮；底座为分体式刚性结构，底座上配置抬底机构；立柱前方设置人行通道；推移装置采用倒装千斤顶长推杆结构。2.2液压支架变量确定利用二次开发的matlab软件对液压支架各设计变量进行优化设计。液压支架设计变量主要包括：顶梁与掩护梁的铰点变量l2、y2；掩护梁前后连杆铰点变量y0、y1、y5、y6；底座前后连杆铰点变量z1、z2、z3、z4；前、后连杆长度变量g1、g2。变量优化满足以下几点要求：1）支架由高到低双纽线轨迹始终向前，并且摆动幅度不超过100mm，；2）掩护梁背角大于18°；3）后连杆的水平夹角不超过85°；4）前、后连杆力绝对值之和最小；5）支架四连杆长度

6、之和最小；6）满足平均支护强度0.53mpa0.6mpa，底座前端比压1.6mpa2.3mpa。综合考虑最终优化出一组参数。2.3液压系统原理分析立磨机的辊轮是在摇臂的控制下保持与辊盘的工作间隙的，而摇臂则是在液压缸的驱动下完成相应的动作。整个液压系统是以液压油作为驱动力工作，立磨机辊压力的大小与液压缸的规格以及液压油压力等因素有关，并可通过液压控制实现物料粉碎过程。立磨机液压系统原理图如图2所示，其主要由液压站，电磁阀、单向阀、溢流阀等控制阀以及液压缸，蓄能器等部分组成。根据立磨机实际工作过程，可将液压系统工作原理分为辊轮加压过程、辊轮保压过程以及辊轮卸压过程。（1）辊轮加压过程。立磨机主电

7、源接通后，在主程序的控制下，液压油泵电动机3启动，同时，三位四通电磁换向阀7左位回路接通。液压油经油箱1、滤油器2、普通单向阀5、电磁换向阀7以及提动式单向阀8进入液压系统。进入系统的液压油最终分别打人到液压缸9，10中去，此时液压缸活塞在液压油的推动下前进，并通过摇臂对辊轮进行加压，当达到系统设定的压力时，先导性溢流阀6开始溢流，加压过程结束。另外，液压缸前进过程中，蓄能器l1逐渐进行蓄能，而液压缸另一腔的液压油则经三位四通电磁换向阀7流回油箱。（2）辊轮保压过程。当液压系统压力达到溢流阀的设定压力后，三位四通电磁换向阀7断电，即中位回路接通，在单向阀5的作用下，液压油不能回流。同时，液压缸

8、的回流通路也被截止，系统进入保压过程，即开始进行物料粉碎研磨作业。在粉磨过程中会收到物料对辊轮间歇性的外力作用，并产生振动和冲击，此时蓄能器ll可相应的增压或减压，起到缓冲作用，提高整个系统的工作稳定性。除此之外，液压缸回路的液压油可通过提升式单向阀8进行压力补偿，补偿液压缸另一腔在工作过程中的压力损失，保持液压缸两腔压力的平衡。（3）辊轮卸压过程。粉磨结束后，三位四通电磁换向阀7的右位接通，液压油进入液压缸的后退腔，并推动液压缸后退，前进腔的液压油由提升式单向阀8回流至油箱，此时单向阀8的卸压回路被打开。当系统压力恢复正常后，卸压完毕，完成整个辊轮卸压过程。3.结束语与卧式球磨机相比，立磨机有如下优点：（1）动力消耗少；（2）粉碎比大；（3）噪音小，（4）占地面积小，基建费用低等特点，可有效地增加物料的比表面积，从面强化有关的化学反应、溶解、吸附等过程，