CN114618648A - 磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨 - Google Patents

磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨 Download PDF

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Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明属于立式辊磨设备技术领域，尤其涉及磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，所述磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨包括主电机、磨盘、磨辊驱动组件；主电机通过主电机联轴器带动主减速机、磨盘转动，物料经过铰刀喂料并送到磨盘中心；磨辊驱动组件包括磨辊电机、上摇臂、下摇臂、磨辊组件、液压油缸和支架，并在磨盘上均匀分布；采用两个液压油缸同步进行加载，液压油缸的拉力使得磨辊组件围绕摇臂轴向下转动，并在磨盘上对物料进行研磨；磨辊组件由磨辊电机带动主动转动，各个磨辊的输入功率、转速相等。本发明提供一种主电机和磨辊电机均采用可调速电机直接驱动，提高了研磨效率及磨机的产量，并节约电耗的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨。

Description

磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨
技术领域
本发明属于立式辊磨设备技术领域，尤其涉及磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨。
背景技术
现有技术：
现有的立式辊磨广泛应用于生料、煤粉、水泥、矿渣等粉体材料的生产。立磨是主电机通过联轴器带动主减速机、磨盘转动，磨辊在磨盘上对物料进行加压研磨。
但本申请发明人发现上述现有技术至少存在如下技术问题：
现有技术的缺陷是，立磨是由磨盘主动转动，通过研磨物料产生的摩擦力带动磨辊转动，磨辊是被动转动；磨辊在运行时频繁摆动，物料对磨辊的摩擦力是不稳定的，会导致磨辊在研磨区域的线速度总是小于磨盘的线速度，存在速度差偏大的问题；从而造成物料在磨辊的前方堆积，物料不能被主动咬入研磨区，导致磨机震动偏大，研磨效率降低，很难研磨出高比表的产品。特别是物料的摩擦系数较小时如高硅水泥和纯硅水泥，立磨暴露出的震动大、产量低、电耗高等问题尤为突出。
随着立磨的大型化需求越来越多，需要配置的电机功率和减速机的扭矩会更大，其制造难度及成本大幅增加，可靠性降低。如果需要研磨不同的物料，需要调整磨盘的转速，但是大功率电机的变频器制造难度及成本太大，所以磨盘基本是采用恒定转速，传统立磨对于研磨多种物料的适应性较差。
解决上述技术问题的难度和意义：
因此，基于这些问题，提供一种主电机和磨辊电机均采用可调速电机直接驱动，提高了研磨效率及磨机的产量，并节约电耗的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨具有重要的现实意义。
发明内容
本申请目的在于为解决现有技术中的技术问题而提供一种主电机和磨辊电机均采用可调速电机直接驱动，提高了研磨效率及磨机的产量，并节约电耗的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨。
本申请实施例为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，所述磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨包括主电机、磨盘、磨辊驱动组件；主电机通过主电机联轴器带动主减速机、磨盘转动，物料经过铰刀喂料并送到磨盘中心；磨辊驱动组件包括磨辊电机、上摇臂、下摇臂、磨辊组件、液压油缸和支架，并在磨盘上均匀分布；采用两个液压油缸同步进行加载，液压油缸的拉力使得磨辊组件围绕摇臂轴向下转动，并在磨盘上对物料进行研磨；磨辊组件由磨辊电机带动主动转动，各个磨辊的输入功率、转速相等；
磨辊电机通过螺栓连接在电机支座上，电机支座通过螺栓连接则上摇臂的后端面，电机支座上设有环形孔以便联轴器的安装，磨辊电机通过联轴器与旋转轴连接，旋转轴通过调心滚子轴承A、深沟球轴承、轴端支座连接在空心轴套内，旋转轴的末端采用一对切向键连接在闷盖上，闷盖通过传动销轴和连接螺栓固定在轮毂上，轮毂的外部设有磨辊辊套，通过压圈和T型螺栓固定。
本申请实施例还可以采用以下技术方案：
在上述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨中，进一步的，所述磨辊和磨盘分别通过可调速电机直接驱动，磨辊电机为永磁直驱电机，主电机为变频电机；磨辊在研磨区域的线速度等于或略大于磨盘在研磨区域的线速度。
每个磨辊由磨辊电机单独驱动；可以实现多种转速、功率等参数的调整，来适用不同的物料，达到理想的状态。利用磨辊和磨盘旋转时对物料的摩擦力(即钳入力)将物料主动咬入研磨区域，避免物料在磨辊前端堆积，减少了物料与磨辊之间的相对滑动，提高了料层的稳定性和粉磨效率。
在上述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨中，进一步的，所述磨辊电机的功率乘以磨辊数量等于主电机的功率。
保证在研磨区域处磨盘对物料的摩擦力和磨辊对物料的摩擦力近似相等，实现磨辊电机和主电机的负荷匹配处于平衡的状态，可以延长磨辊电机和主电机的使用寿命。
在上述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨中，进一步的，所述辊套通过压圈和T型螺栓固定在轮毂中。
辊套可方便更换，辊套的形状可以是锥辊、柱辊、轮胎辊、锥胎辊，对应磨盘衬板的形状为平盘、斜盘、碗盘、异形盘。即磨辊驱动组件应用在平盘锥辊、平盘柱辊、斜盘柱辊、碗盘轮胎辊、锥胎辊等立磨中。
在上述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨中，进一步的，所述空心轴套为空心轴，上端的内部装有调心滚子轴承A，末端装有轴端支座，轴端支座内安装有深沟球轴承，旋转轴通过调心滚子轴承A、深沟球轴承、轴端支座连接在空心轴套内，空心轴套通过两组胀套和压盖固定连接在上摇臂内，空心轴套的下端外部设有圆柱轴承和双列圆锥轴承，并装在轮毂内；其中，双列圆锥轴承位于磨辊辊套的大端，圆柱轴承位于磨辊辊套的小端。
这种轴承的配置结构选用的轴承尺寸最小，成本最优。
在上述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨中，进一步的，所述磨辊是通过空心轴套里的旋转轴来驱动的，空心轴套为固定心轴，工作时只承受弯矩；空心轴套上设有进油孔，回油孔和透气孔。
透气孔是用于保证磨辊腔体内、外发生压力差时能自动地与大气相通，使回油顺畅。磨辊轴承配置单独的磨辊润滑油站，采用稀油站强制供油、回油泵吸油的润滑冷却方式，供油量和回油量相等。油液从进油孔进入磨辊腔体，采用低位进油，高位回油的方式，并从回油孔回到油箱。循环油既可以带走轴承工作时产生的热量，又可以带走轴承内部的杂质，延长磨辊轴承的使用寿命。
在上述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨中，进一步的，所述采用两个液压油缸同步进行加载，液压油缸一端与下摇臂铰接，另一端与支架铰接，液压油缸的油缸上耳环内设有采用调心滚子轴承B，调心滚子轴承B内设有油缸销轴，油缸销轴的中间区域装有两个圆柱轴承并固定在下摇臂的下耳部内。
可以提高油缸销轴的转动灵活性，避免油缸销轴断裂的风险。由于增加了磨辊驱动，提高了料层的稳定性，磨辊的工作压力可以大幅提高。每个磨辊的投影压强可以达到1600KN/m2，同比传统立磨磨辊的投影压强1200KN/m2有约33％的增幅，从而保证了非常高的研磨效率，可生产更高细度的产品。
在上述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨中，进一步的，所述上摇臂和下摇臂中间设有摇臂轴，并固定在支架的轴承座中，上摇臂和下摇臂采用四个锥销锥套组件连接，锥销锥套均设有相等锥度的锥面；锥套的开口采用不开透的设计，锥套厚的区域开透，锥锥套薄的区域不开口，以增加锥销和锥套的接触面积，提高锥销锥套的承载能力，安装时锥套的开口朝下，锥销通过碟形弹簧和端盖压紧，碟形弹簧用于缓冲吸震。
在上述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨中，进一步的，所述上摇臂设有密封架、挡料环，密封架和中壳体密封门四周的间隙约10mm，轮毂的外部设有喇叭套，挡料环和喇叭套之间有小于5mm的环形间隙。
密封风由单独的风机连续提供，密封风从上摇臂的气孔中进入，到磨辊油封区域，使其与磨机内部的粉尘隔离，从而增加磨辊油封、轴承的寿命。
在上述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨中，进一步的，所述上摇臂后端设有摇臂支架，摇臂支架与翻辊油缸铰接，翻辊油缸的下部铰接在支架后面的翻辊支座上。
磨辊可通过翻辊油缸的拉力翻出磨机外部，以便检修。检修磨辊组件时候，拆卸磨辊电机、电机支座、联轴器等，在上摇臂的后端采用螺栓连接装上摇臂支架，并装上翻辊油缸，翻辊油缸的下部铰接在支架后面的翻辊支座上。通过翻辊油缸的拉力使得磨辊从磨机中缓慢翻出，以便检修。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：
1、本发明主电机和磨辊电机均采用可调速电机直接驱动，磨辊和磨盘均为主动工作件，同比传统立磨，增加了磨辊驱动用的磨辊电机，主电机的功率和输出扭矩大幅降低，特别是在大型立磨上的优势更明显。
2、本发明主电机采用变频电机，磨辊电机采用永磁直驱电机，保证每个磨辊的输出转速、功率相等，可以实现多种转速、功率等参数的调整，来适应不同的物料，达到理想的状态。
3、本发明磨辊在研磨区域的线速度等于或略大于磨盘的线速度，物料被主动咬入研磨区域，避免了物料在磨辊的前段堆积，减少了物料与磨辊之间的相对滑动，提高了料层的稳定性和粉磨效率；
4、本发明同比传统立磨的稳定性更好，可以采用更高的辊压，能量有效传递利用率高，可生产更高比表的产品，提高研磨效率和磨机的产量并节约电耗。
5、本发明立磨具有较高的运行可靠性和运转率，当一个磨辊驱动电机出故障时，只需将该磨辊施压在磨盘上，以防磨盘偏载，磨机仍可以继续运转，只是产量会有一定的降低。该装置能有效提高磨机的稳定性和粉磨的效率，并提高磨机的产量。
附图说明
以下将结合附图来对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本申请范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1是本发明磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨的示意图；；
图2是磨辊驱动组件剖视图；
图3是空心轴套上的油孔示意图；
图4是油缸销轴的剖视图；
图5是锥销锥套组件的剖视图；
图6是翻辊示意图；
图7是模块化的磨辊驱动组件三维图。
图中：1、主电机，2、主电机联轴器，3、减速机，4、铰刀，5、磨盘，6、刮料板，7、风道，8、支架，8a、翻辊支座，8b、轴承座，9、液压油缸，10、下摇臂，11、磨辊组件，12、风环，13、摇臂轴，14、上摇臂，14a、上摇臂锥套孔，15、电机支座，16、联轴器，17、磨辊电机，18、中壳体密封门，19、旋转轴，20、空心轴套，20a、进油孔，20b、回油孔，20c、透气孔，21、喇叭套，22、双列圆锥轴承，23、轮毂，24、磨辊辊套，25、T型螺栓，26、压圈，27、传动销轴，28、闷盖，29、轴端支座，30、深沟球轴承，31、切向键，32、圆柱轴承，33、连接螺栓，34、挡料环，35、密封架，36、胀套，37、调心滚子轴承A，38、压盖，39、油缸上耳环，40、调心滚子轴承B，41、圆柱轴承，42、油缸销轴，43、锥套，43a、锥套的开口，44、锥销，45、碟形弹簧，46、端盖，47、翻辊油缸，48、摇臂支架。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1
磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，磨辊和磨盘分别通过可调速电机直接驱动，均为主动工作件。主电机1通过主电机联轴器2带动主减速机3、磨盘5转动，物料经过铰刀喂料4并送到磨盘中心。物料在离心力的作用下向磨盘边缘移动，磨机运行时物料在磨盘上形成料层并被推进研磨区域。磨辊组件11由磨辊电机17带动主动转动，磨辊电机17采用永磁直驱电机，磨辊在研磨区域的线速度等于或略大于磨盘的线速度，利用磨辊组件11和磨盘5旋转时对物料的摩擦力(即钳入力)将物料主动咬入研磨区域，避免物料在磨辊前端堆积，减少了物料与磨辊之间的相对滑动，从而减少磨机的震动，提高了磨机的稳定性。
粉碎后的物料从磨盘5边缘溢出，同时被来自风环12的高速气流带起，粗颗粒落到磨盘5再次进行研磨。小颗粒带至与选粉机内，合格的细粉则随气流出磨，在收尘装置中收集下来，即为产品。粗粉经选粉机分选后落回到磨盘5上，重新进行粉磨；一部分大颗粒物料掉入风环12和风道7内，由刮料板6排出磨外。
每个磨辊驱动组件包括磨辊电机17、上摇臂14、下摇臂10、磨辊组件11，液压油缸9和支架8，并在磨盘上均匀分布。每个磨辊由磨辊电机17单独驱动，磨辊电机17采用永磁直驱电机，转速可调，可以保证各个磨辊的输入功率、转速相等。磨辊电机17通过螺栓连接在电机支座15上，电机支座15通过螺栓连接则上摇臂14的后端面，电机支座15上设有环形孔以便联轴器16的安装。磨辊电机17通过联轴器16与旋转轴19连接，旋转轴19通过调心滚子轴承A37、深沟球轴承30、轴端支座29连接在空心轴套20内。空心轴套20为空心轴，上端的内部装有调心滚子轴承A37，末端装有轴端支座29，轴端支座29内安装有深沟球轴承30。旋转轴19的末端采用一对切向键31(120°安装)连接在闷盖28上，闷盖28通过传动销轴27和连接螺栓33固定在轮毂23上。旋转轴19为传动轴，工作时只承受扭矩，通过磨辊电机17的转动带动旋转轴19转动，进而带动磨辊组件11转动。
磨辊驱动组件采用模块化的设计，同一个磨辊驱动组件可以用于不同规格的磨盘。磨辊组件11、液压油缸9、上摇臂14、下摇臂10、支架8等作为独立的加压单元，通过改变磨辊电机17、磨辊的数量、主电机1、盘体5等即可实现模块化的而设计，满足多种产量的需求。
空心轴套20通过两组胀套36和压盖38固定连接在上摇臂14内，空心轴套20的下端外部设有圆柱轴承32和双列圆锥轴承22，并装在轮毂23内。其中，双列圆锥轴承22位于磨辊辊套的大端，圆柱轴承32位于磨辊辊套的小端。这种轴承的配置结构选用的轴承尺寸最小，成本最优。轮毂23的外部设有磨辊辊套24，通过压圈26和T型螺栓25固定。磨辊辊套24可以方便更换，磨辊辊套24的形状可以是锥辊、柱辊、轮胎辊、锥胎辊，对应磨盘衬板的形状为平盘、斜盘、碗盘、异形盘。空心轴套20为固定心轴，工作时只承受弯矩。空心轴套20上设有进油孔20a，回油孔20b，透气孔20c。透气孔是用于保证磨辊腔体内、外发生压力差时能自动地与大气相通，使回油顺畅。磨辊轴承配置单独的磨辊润滑油站，采用稀油站强制供油、回油泵吸油的润滑冷却方式，供油量和回油量相等。油液从进油孔进入磨辊腔体，采用低位进油，高位回油的方式，并从回油孔回到油箱。循环油既可以带走轴承工作时产生的热量，又可以带走轴承内部的杂质，延长磨辊轴承的使用寿命。
采用两个液压油缸9同步进行加载，液压油缸9一端与下摇臂10铰接，另一端与支架8铰接。液压油缸的上耳环39内设有调心滚子轴承B 40，调心滚子轴承B40内设有油缸销轴42，油缸销轴42的中间区域装有两个圆柱轴承41并固定在下摇臂10的下耳部中，可以提高油缸销轴42的转动灵活性，避免油缸销轴断裂的风险。液压油缸9的拉力使得磨辊组件11围绕摇臂轴13向下转动，并在磨盘5上对物料进行研磨，物料在磨辊的重力、研磨力和剪切力等作用下进行粉磨。由于增加了磨辊驱动，物料被主动咬入研磨区域，提高了料层的稳定性。每个磨辊的投影压强可以达到1600KN/m2，同比传统立磨磨辊的投影压强1200KN/m2有约33％的增幅，从而保证了非常高的研磨效率，可生产更高细度的产品。
上摇臂14设有密封架35、挡料环34，密封架35和中壳体密封门18的间隙约10mm。轮毂23的外部设有喇叭套21，挡料环34和喇叭套21之间有小于5mm的环形间隙，可以保证此处密封风的风速，减少物料进入喇叭套内。密封风由单独的风机连续提供，密封风从上摇臂14的气孔中进入，到磨辊油封区域，使其与磨机内部的粉尘隔离，从而增加磨辊油封、磨辊轴承的寿命。
上摇臂14和下摇臂10中间设有摇臂轴13，并固定在支架8的轴承座8b中。上摇臂14和下摇臂10采用四个锥销锥套组件连接，锥销锥套均设有相等锥度的锥面。锥套43的开口43a采用不开透的设计，锥套厚的区域开透，锥锥套薄的地方不开口，以增加锥销44和锥套43的接触面积，提高锥销锥套的承载能力，安装时锥套的开口43a朝下。锥销44通过碟形弹簧45和端盖46压紧，碟形弹簧45用于缓冲吸震。
检修磨辊组件11时候，拆卸磨辊电机17、电机支座15、联轴器16等，在上摇臂14的后端采用螺栓连接装上摇臂支架48，并装上翻辊油缸47，翻辊油缸47的下部铰接在支架8后面的翻辊支座8a上。通过翻辊油缸47的拉力使得磨辊组件11从磨机中缓慢翻出，以便检修。
综上所述，本发明提供一种主电机和磨辊电机均采用可调速电机直接驱动，提高了研磨效率及磨机的产量，并节约电耗的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，其特征在于：所述磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨包括主电机、磨盘、磨辊驱动组件；主电机通过主电机联轴器带动主减速机、磨盘转动，物料经过铰刀喂料并送到磨盘中心；磨辊驱动组件包括磨辊电机、上摇臂、下摇臂、磨辊组件、液压油缸和支架，并在磨盘上均匀分布；采用两个液压油缸同步进行加载，液压油缸的拉力使得磨辊组件围绕摇臂轴向下转动，并在磨盘上对物料进行研磨；磨辊组件由磨辊电机带动主动转动，各个磨辊的输入功率、转速相等；
磨辊电机通过螺栓连接在电机支座上，电机支座通过螺栓连接则上摇臂的后端面，电机支座上设有环形孔以便联轴器的安装，磨辊电机通过联轴器与旋转轴连接，旋转轴通过调心滚子轴承A、深沟球轴承、轴端支座连接在空心轴套内，旋转轴的末端采用一对切向键连接在闷盖上，闷盖通过传动销轴和连接螺栓固定在轮毂上，轮毂的外部设有磨辊辊套，通过压圈和T型螺栓固定。
2.根据权利要求1所述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，其特征在于：所述磨辊和磨盘分别通过可调速电机直接驱动，磨辊电机为永磁直驱电机，主电机为变频电机；磨辊在研磨区域的线速度等于或略大于磨盘在研磨区域的线速度。
3.根据权利要求1所述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，其特征在于：所述磨辊电机的功率乘以磨辊数量等于主电机的功率。
4.根据权利要求1所述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，其特征在于：所述辊套通过压圈和T型螺栓固定在轮毂中。
5.根据权利要求1所述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，其特征在于：所述空心轴套为空心轴，上端的内部装有调心滚子轴承A，末端装有轴端支座，轴端支座内安装有深沟球轴承，旋转轴通过调心滚子轴承A、深沟球轴承、轴端支座连接在空心轴套内，空心轴套通过两组胀套和压盖固定连接在上摇臂内，空心轴套的下端外部设有圆柱轴承和双列圆锥轴承，并装在轮毂内；其中，双列圆锥轴承位于磨辊辊套的大端，圆柱轴承位于磨辊辊套的小端。
6.根据权利要求1所述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，其特征在于：所述磨辊是通过空心轴套里的旋转轴来驱动的，空心轴套为固定心轴，工作时只承受弯矩；空心轴套上设有进油孔，回油孔和透气孔。
7.根据权利要求1所述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，其特征在于：所述采用两个液压油缸同步进行加载，液压油缸一端与下摇臂铰接，另一端与支架铰接，液压油缸的油缸上耳环内设有采用调心滚子轴承B，调心滚子轴承B内设有油缸销轴，油缸销轴的中间区域装有两个圆柱轴承并固定在下摇臂的下耳部内。
8.根据权利要求1所述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，其特征在于：所述上摇臂和下摇臂中间设有摇臂轴，并固定在支架的轴承座中，上摇臂和下摇臂采用四个锥销锥套组件连接，锥销锥套均设有相等锥度的锥面；锥套的开口采用不开透的设计，锥套厚的区域开透，锥锥套薄的地方不开口，以增加锥销和锥套的接触面积，提高锥销锥套的承载能力，安装时锥套的开口朝下，锥销通过碟形弹簧和端盖压紧，碟形弹簧用于缓冲吸震。
9.根据权利要求1所述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，其特征在于：所述上摇臂设有密封架、挡料环，密封架和中壳体密封门四周的间隙约10mm，轮毂的外部设有喇叭套，挡料环和喇叭套之间有小于5mm的环形间隙。
10.根据权利要求1所述的磨辊和磨盘双驱动的立式辊磨，其特征在于：所述上摇臂后端设有摇臂支架，摇臂支架与翻辊油缸铰接，翻辊油缸的下部铰接在支架后面的翻辊支座上。
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