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基于Pro/E高压辊磨机组件的有限元分析

发布于:2016-07-16 19:34
有限元分析

      高压辊磨机是新一代水泥工业专用粉末设备,与传统的粉磨机相比具有能耗低、高产量等特点。砂场使用的主轴冲击式破碎机对进料为0.03 m左右、抗压强度为250 MPa的河卵石进行修整加工,产量为250 t/h。由于其粒度不能达到市场急需的小于0.005m的要求,现需设计一种能将粒度为0.03 m的河卵石直接破碎为粒度小于0.005m的高压辊磨机,且每小时产量为140 t/h的辊压机。
      Pro/E是一款兼具三维建模、有限元分析及运动仿真的三维设计App,综合考虑各种三维设计App的设计效率及结果精确度,本研究采用Pro/E作为设计分析App。通过Pro/E将高压辊磨机的三维模型绘制出来,再通过有限元分析模块对高压辊磨机的重要组件如机架、辊系实施仿真优化设计。通过对试机数据的收集分析并将此数据与理论数据对比分析,最终确认高压辊磨机的设计方案的合理性。
      两个压辊由传动轴带动,滑动滚两端轴承座与油缸相连,在压力作用下使轴承座在机座上平行移动,从而实现加工物料作用。与常用的磨机工作原理不同之处在于:进入辊磨机的物料是通过挤压达到理想粒度的,而不是直接由辊子上的柱钉来挤压。这些柱钉安装在相向旋转的辊子上,辊子之间的压力可高达300 MPa(这远远高于进料的强度)。
      高压辊磨机的通过量取决于辊子将进料拉入压缩区的能力、进料的特性和机器的自身条件。要提高辊面的耐磨程度,可在辊面焊接耐磨损的材料或在辊面安装高出辊面数毫米的硬质柱钉。单个物料的破碎是点接触,这样的破碎形式会极大加速辊面的磨损,降低辊面使用寿命,因此高压辊磨机致力于大量物料在压缩区得到高压力的研磨。高压辊磨机连续的高压力研磨不仅作用于进料中大块的物料,还作用于进料当中的小块物料,就连大块物料在高压力作用下挤压生成的小块物料也会被高压辊磨机再次挤压研磨。这使得实际中进料中会有高达 70%的粒度大于辊缝间隙的物料能成功研磨。
      高压辊磨机的原料抗压强度为250 MPa,出料粒度为0.005 m,电机功率最大值为320 kW。由高压辊磨机的实验数据可知,当高压辊磨机用于处理抗压强度为300 MPa以下的石料时,高压辊磨机辊系的比压力的最佳取值为3860 kN/m2,辊子的最佳转速为40 r/min。通过0.6 m的辊轮直径的计算及分析,选出最能满足要求的设计参数。如图所示可求出高压辊磨机啮合角β。
      通过对比发现此次开发的高压辊磨机的辊径和辊宽定为0.61 m和0.56 m时能满足砂场的产量需求。当辊径D=0.61 m,β=16.067时,液压系统总压力F=1.25734 kN,辊宽B=0.56 m,生产率Q修正=144.19 t/h。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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