CN218339928U - 一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，包括立磨机，立磨机动力***，双向载荷缓冲装置，支撑框架和基座，动力***包括转子机构和环形定子机构，转子机构套设于环形定子机构内，环形定子机构驱动转子机构转动，磨盘设于转子机构上方，转筒与立式磨机的磨盘相连接，环形定子结构主要由立体式外壳，电机绕组和底座组成，底座用于支撑定子结构和固定轴承，双向载荷缓冲装置设置在定子结构的上端面或者磨盘下端面的圆周位置，双向载荷缓冲装置是由扇形模块组成并拼成圆环型结构；双向载荷缓冲装置既可以保证定子结构和转子结构的相对滑动，也可以承担来自永磁直驱立磨的径向与轴向的双向承载力。

Description

一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机

技术领域

本发明涉及立式磨机技术领域，具体为一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机。

背景技术

立磨机是物料在被破碎了之后，再进行研磨成粉末的关键设备，立式磨粉机是在广泛采用国内外先进技术的基础上，结合多年的各种磨机，磨粉机，球磨机的生产经验，设计开发的先进粉磨设备；是一种集破碎、干燥、粉磨、分级输送于一体的磨粉行业理想设备。可广泛应用于水泥、电力、冶金、化工、非金属矿等行业。用于将块状、颗粒状及粉末状原料磨成所要求的粉状物料。上世纪60年代前，刚开发出来的立磨，结构不完善，磨损件不耐磨，只能磨较软的煤，寿命也不长，仍主要靠球磨机。上世纪70年代，随着新型干法水泥技术的飞速发展以及规模的不断扩大，节能要求的提高，使立磨技术不断进步完善。立磨机的各项技术指标都有了一定的提高，同时也降低了运行和维修成本，使得一次性投资也大大减少。

目前使用的立磨机大多是辊式磨，虽然结构上会有一定的差异，都是应用料床粉磨原理粉磨物料，由磨盘的旋转带动磨辊转，物料在离心力作用下向磨盘边缘移动，啮入辊盘之间进行研磨，辊盘间只有在标准直径处，线速度一致，其他部位均有速度差，即形成剪切。基础由主机机座、减速机底座、电动机底座、地脚螺栓厢、张紧装置下支座等组成；传动装置，由主异步电动机、主减速机等组成；辊盘结构，主要构件是辊和盘；加压装置，立磨有弹簧加压和液压加压；这种异步电机-减速机-齿轮副的传动结构体积大、安装占地面积大、运行时噪声大，机械效率不高，存在耗能高、能量利用率低等问题。同时，边缘传动的开式齿轮处于难以严格密封的齿轮罩，难以保持良好的润滑，暴露的齿轮副需要不断加油润滑，易污染，粉尘侵入后磨损相当剧烈，其寿命较短，且边缘传动的零件分散，供油点和检查点较大，操作、检查、维修困难。特别是在起动和运转时因要克服滑动轴承的相对较大的摩擦力，必然增大电机功率损耗。

为了解决上述传动效率不高和相关不足的缺陷，近年来也有许多专利提出改进立磨机的效率问题，在中国专利申请号为“201110038911.X”专利名称为“大功率低转速机械设备的电气直接传动技术”、中国专利申请号为“201210219250.5”专利名称为“组合式定转子永磁电动机直驱立磨磨盘”、中国专利申请号为“201821535752.8”专利名称为“一种立磨设备及其立磨驱动***”都提出了去除传统机械传动思想，改用日趋成熟的永磁同步电动机直接驱动。现有永磁直驱立磨承载润滑***中，有转子下端的限位轴承，转子上端的扶正轴承和推力轴承，由于磨机直径大，扶正轴承和推力轴承直径也较大，因而轴承的制造维修成本高，在安装与维护时也会因磨机与轴承体积大而带来不便，无法满足实际使用中的需求，所以市面上迫切需要能改进的技术，以解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，方便制造，装配，维修，拆卸，装配在最大外周位置，双向承载力度也可以最大化，制造与维修成本大大降低，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，包括立式磨机、立磨机动力***、双向载荷缓冲装置和基座，动力***包括转子机构和环形定子机构，转子机构套设于环形定子机构内，环形定子机构驱动转子机构转动，转筒套设于转子机构中，转子机构驱动转筒转动，转筒与立式磨机上的磨盘相连接，立式磨机的筒体上设有进料口和出料口，磨盘上的支撑框架上固定有立辊，转子机构的中心轴下端有定位轴承，环形定子机构外侧是电机外壳，基座设在电机外壳的下端中心，定位轴承设置在基座上，环形定子机构上端面设置有油槽，双向载荷缓冲装置浸在油槽里，双向载荷缓冲装置包括扇形模块，扇形模块通过工形卡件吊装拼接在磨盘下方，油槽与环形定子机构上端面固定连在一起，油槽内与载荷装置的接触面上设置有镜板，双向载荷缓冲装置或倒过来装配在环形定子机构上，镜板则固定在磨盘下侧。

进一步的，所述立磨机动力***由永磁同步电机提供，采用模块化设计，可以对定转子分块，便于制造，运输与安装和维修。

进一步的，所述环形定子机构的个数大于1时，定子机构包括扇形壳体和扇形壳体内的定子铁芯，定子铁芯上设置有缠绕铁芯的定子绕组，扇形壳体与扇形壳体之间整体拼接成环形结构，电机机壳下方垫有垫块。

进一步的，所述具有双向载荷缓冲功能的装置由独立的扇型块组成，每个扇形模块的弧面与转筒同心，扇形模块与磨盘通过工形卡件沿圆周连接，扇形模块侧面与底面设置成不锈钢半圆管、推力轴瓦、滚柱、滚珠或滚轮组合的双向载荷承载结构，双向载荷缓冲结构浸在油槽中。

进一步的，所述不锈钢半圆管可以用不锈钢管一分为二作为半壁管焊接在扇形模块上，每个扇形模块上焊接的数量和厚度与径向与轴向承载重量关联，经承载重量计算后决定，每个扇形模块上焊接的厚度经弧形与平面研磨后使用。

进一步的，所述的滚柱为圆柱，滚珠为球体，均采用传统的轴承结构与保护***制造，在扇形模块表面开好相应大小的槽，通过焊接或者螺接固定在扇形模块表面，所述滚轮内装配轴承，滚轮固定在带有定位键的轴筒上，轴筒上有缓冲碟簧，通过螺母将轴筒固定在扇形模块上，所述推力轴瓦采用常规的推力轴瓦设计，为了减少推力轴瓦的大面积摩擦起热，推力轴瓦与扇形模块之间增加碟簧结构和定位轴，在保证定位的基础下获得一定的缓冲，减少摩擦，增加使用寿命。

进一步的，所述工形卡件是连接双向载荷缓冲装置与磨盘的重要零件，在磨盘上与扇形模块上共同开工字形卡件的槽，卡槽留有很小的缝隙便于扇形模块的安装拆卸。

进一步的，将扇形模块与磨盘安装在一起后，在磨盘下方的工形卡件上，加装若干个固定螺丝紧紧固定扇形模块。

进一步的，所述油槽是一环形结构，与双向载荷缓冲装置的接触面为镜板，环形无接缝镜板由不锈钢或轴承钢材料等耐磨的材料组成，在油槽侧壁开有进油口和出油口，在磨盘吊装之前，先在油槽中注入润滑油。

进一步的，将立磨机的转筒、立辊等其它装置按照传统立磨结构安装在磨盘上方。

每个滑动滚动单元所采用的结构，是为了减小接触面的摩擦以及通过缓冲装置来对磨盘进行缓冲、支撑与平衡，对转筒进行缓冲与扶正，采用不锈钢半圆管结构，可以将大面积的面接触摩擦转变为小面积的摩擦，同时不锈钢半圆管可以产生弹性形变，安装在扇形模块下方可在轴向上承担磨盘及上方其它装置的压力，可以起到缓冲、支撑以及平衡磨盘的作用，安装在扇形模块的侧面则可起到缓冲与扶正转筒的作用，同理，采用滚柱、滚珠、滚轮、推力轴瓦也能达到同样的作用，滚柱、滚珠、滚轮可将滑动摩擦转为滚动摩擦来减小摩擦，推力轴瓦可设计成小块减少接触面积来减小摩擦，这些滑动滚动单元都设计有一定的载荷与缓冲能力，可以安装在径向或轴向来承担压力，同时磨机与双向载荷缓冲装置相接触的摩擦面为镜板，配合润滑油，可以有效减小摩擦。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用永磁直驱的动力***，***中通入交流电之后，在环形定子机构的磁场感应转子机构的磁场，再由转子机构直接带动转筒旋转，实现低速大转矩永磁同步电动机直驱立磨磨盘，实现电机与机械装备一体化集成设计，环形定子机构采用拼接式结构，方便工厂制造运输，现场拼装以及后续维护，定子采用扇形结构，方便安装和维修时替换故障单元，从根本上改变传统机械传动***传动链冗长、体积和重量庞大的缺点，可以广泛应用到大型立磨磨盘技术中。

2、由于永磁同步电机的优良性能，可以做到低速大转矩的工况要求，使转子机构直接驱动动磨盘旋转，取消了现有技术中繁琐的传动机构，没有齿轮传动消耗，同时使设备运行更稳定。

3、通过设置载荷缓冲支撑件，磨机摩擦面装配镜板，配合润滑油的作用，可以有效的解决磨盘在转动过程中的摩擦损耗以及摩擦生热的问题，同时立磨机产生的振幅的能量，被缓冲支撑件有效抵消释放，达到立磨机运行的平稳与高效运行，传统辊式立磨机的振动问题非常普遍，振动的原因主要是磨辊与磨盘之间的材料层厚度不均匀，研磨压力不稳定，引起立磨机振动。采用双向载荷缓冲装置，可以很好的解决摩擦问题，为了减少摩擦损耗在电机设计时，应将立磨直驱电机设计为静止时磁力中心线偏下一点点，电机启动与运行时磁力中心上移一点点，通过磁力吸引也能减轻载荷装置相对镜板之间的摩擦力，同时也减轻立磨机的振动问题。传统立磨速度单一，工况适应能力差，遇到突发事件，调整磨辊高度来改变***工作环境，***反应慢，采用双向载荷缓冲装置有一定的保护作用，并且传统立磨由于磨机本身的大直径，采用的扶正轴承与推力轴承直径也较大，生产及维修成本高，安装维修复杂，本双向载荷缓冲装置可以在起到扶正轴承与推力轴承作用的同时，还具有节约成本，便于安装维修的优点，因而本发明在实际生产过程中的有很强的实用性。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明电机驱动部分剖面结构示意图；

图3为本发明A处放大结构示意图；

图4为本发明双向载荷缓冲装置倒装结构示意图；

图5为本发明双向载荷缓冲装置的局部结构示意图；

图6为本发明推力轴瓦与扇形模块组合结构示意图；

图7为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图一；

图8为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图二；

图9为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图三；

图10为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图四；

图11为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图五；

图12为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图六；

图13为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图七；

图14为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图八；

图15为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图九；

图16为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图十；

图17为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图十一；

图18为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图十二；

图19为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图十三；

图20为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图十四；

图21为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图十五；

图22为本发明载荷缓冲装置扇形模块组合图十六。

图中：1立式磨机、2环形定子机构、3转子机构、4磨盘、5铝板、6定位轴承、7转筒、8基座、9扇形模块、10工形卡件、11不锈钢半圆管、12滚柱、13滚珠、14滚轮、15油槽、16碟簧、17推力轴瓦、18镜板、19径向内支撑面、20轴向支撑、21油室外密封、22油面线、23固定螺丝。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

结合附图详细描述本发明提供一种技术方案：一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，立式磨机1的驱动电机为环形立式结构，永磁电机直驱立磨磨盘的主传动装置，沿径向由内到外依次安装扇形转子块和定子铁芯，定子铁芯固定在基座8台阶上，转筒7通过定位轴承6与基座连接，双向载荷缓冲装置采用模块化设计，由扇形模块9组成，安装在磨盘4下方, 磨盘焊接或螺接在转筒上。

环形定子机构2的定子铁芯由扇形模块状定子铁芯组装成型，每块定子铁芯由紧固螺栓螺接在基座台阶上，基座下设置垫块与基础螺接。定子绕组可采用成型绕组，配备变频器调速启动运行，转子机构3由多个转子块拼接成型，转子块通过螺钉固定在转子支架上，转子支架和转子块之间装有隔磁的铝板5，相邻转子块之间安装永磁体，并且永磁体两端装有挡板，永磁体采用矩形块内置式切向结构。由于环形定子机构直径大不变运输，环形定子机构包括扇形壳体和扇形壳体内的定子铁芯，定子铁芯上设置有缠绕铁芯的定子绕组，扇形壳体与扇形壳体之间整体拼接成环形结构。磨盘也可以二分之一直径拼接而成，到使用现场后拼接成磨盘并螺接到转子结构上。

双向载荷缓冲装置通过工形卡件10沿圆周吊装在磨盘下方，安装完成定位后通过多个螺丝将工形卡件与磨盘固连，从而紧固双向载荷缓冲装置，工形卡件与螺丝可以起到径向和轴向两个方向的定位。也可以在双向载荷缓冲装置的模块上平面锥母丝孔，在镂空磨盘结构上用螺丝将扇形模块吊装固定。

在双向缓冲装置下方的电机外壳的上方设置环形的油槽15，油槽内设置有油面线22，并开有进油口和出油口，往槽里注入润滑油，可以减小双向承载缓冲装置与镜板18的摩擦系数，进油口和出油口开在油槽的外侧壁，装有润滑油的油箱设有冷却装置，通过油泵将冷却后的润滑油经过油管由进油口注入油槽中，再通过出油口将润滑油流回油箱中，形成一个既能润滑，又能冷却的油循环装置，具体实施时，进出油口的大小和数量视电机尺寸和具体工况决定。

在装配时，与磨盘螺接的转子中心定位完成后，自上而下完成转子与定子的装配工作。

整个荷载缓冲装置也可以倒过来装配，此时镜板就变成了异形镜板，异形镜板螺接固定在磨盘下侧，双向载荷缓冲装置螺接在定子上端面的油槽里，油槽可以与定子上端面结构设计在一起，然后在油槽里注入润滑油，同时为了安装方便，油槽的外周侧壁也可以设计成可以通过固定螺丝23固定的板，并对连接处缝隙进行油室外密封21，防止润滑油的泄露，载荷缓冲扇形模块的外侧面都开有两个向内侧面贯穿的圆形小孔，便于安装加长杆吊装拆卸使用。

双向载荷缓冲装置由扇形模块通过工形卡件吊装沿圆周拼接在磨盘下方，荷载缓冲装置浸在定子上端面的油槽里，油槽可以与定子上端面结构设计在一起，也可以独立设计油槽结构螺接在定子结构上。镜板固定在油槽内与载荷装置的接触面上，即油槽底面与侧面。荷载缓冲装置也可以倒过来装配在定子结构上，双向载荷缓冲装置螺接在定子上端面的油槽里，镜板可以设计成L形或倒U形固定在磨盘下侧伸到油槽里面，扇型块侧面与镜板之间形成径向内支撑面19，镜板可以设计成L形或倒U形固定在磨盘的下面，扇形模块顶面与镜板之间形成轴向支撑20，油槽内的镜板可以采用巴氏合金镀金处理或其它耐磨工艺形式的处理，采用双向载荷缓冲装置可使安装维修更加便利，镜板与油槽可进一步减小摩擦损耗。为了减少摩擦损耗在电机设计时，应将立磨直驱电机设计为静止时磁力中心线偏下一点点，电机启动与运行时磁力中心上移一点点，这是通过磁力吸引的原理，转子结构向上移动一点点也能减轻一定的摩擦力，同时采用永磁直驱电机也弥补了传统立磨机的机械传动***的冗长和效率低不足。

把转子上端的扶正轴承和推力轴承合并成模块化的双向载荷缓冲装置，方便制造，装配，维修，拆卸，装配在最大外周位置，双向承载力度也可以最大化，制造与维修成本大大降低。

双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，其特征在于扇形模块的双向承重部位可以采用不锈钢半圆管11、推力轴瓦17、滚柱12、滚珠13和滚轮组14合设计，不锈钢半圆管可以用不锈钢管一分为二作为半壁管焊接在扇形模块上，管的厚度，管的分布的密度视承载重量计算后决定，推力瓦采用常规的推力瓦设计，为了减少推力瓦的大面积摩擦起热，推力瓦与扇形模块之间增加碟簧16结构和定位轴，在保证定位的基础下获得一定的缓冲，减少摩擦，增加使用寿命，滚珠采用已有的滚珠单元，见图以多种形式安装在模块上，承载径向或轴向的力度的传递，滚珠单元设置柔性装置，便于轴向和周向定位，滚柱采用传统的轴承结构与滚柱保护***制造，滚轮装置有径向滚轮与轴向滚轮总成在一块，承担双向载荷，轴向滚轮承载比径向滚轮较大的力度，滚轮内装配轴承，承载双向力度的滚轮固连在模块化的扇形基础上，径向滚轮内有碟簧，轴向滚轮结构在加工时需要精度，以保证均衡承担上下力度。

径向设置的接触导轮，接触体或摩擦体可以设置在环形模块的外周或内周，也可以在内外周都设置。径向设置的接触导轮，接触体，摩擦体与镜板相对接触。

具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机在使用过程中，若载荷缓冲扇形模块出现了损坏，更换维修也十分方便，用三个或三个以上千斤顶先将磨盘托起一点点距离支撑固定，然后用同样的方法将电机机壳向上顶起一小段距离，将垫在电机机壳下方的垫块抽走，之后便可将电机机壳落下，露出双向载荷缓冲装置，需要注意的是，落下的高度只需要露出双向载荷缓冲扇形模块即可，转筒外周转子部分不能与定子铁芯线圈部分完全分离，避免更换载荷扇形模块后，将转筒装入电机定子时永磁体磁力带来的操作不便，露出双向载荷缓冲装置后，拧松需要更换的扇形模块对应工形卡件上的固定螺丝，扇形块自然下垂后，在扇形模块侧壁的两个小孔里***钢管，用吊机吊住钢管，缓慢抽出缓冲扇形模块，也可以锥母丝孔安装吊耳方便径向拉出而上下吊装即可，更换或修理后的扇形块经径向定位后将扇形模块件牢固固定在磨盘下方，至于固定的方式有多种，只要扇形块与磨盘方便固定就可以。将载荷缓冲扇形模块维修或更换好，再重新装回，然后将工形卡件的下方固定螺丝重新拧紧，最后将电机机壳用千斤顶顶起，将垫块放回原处，将机壳与基础螺接，撤下千斤顶，完成载荷缓冲扇形模块的更换。以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (9)

1.一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，包括立式磨机、立磨机动力***、双向载荷缓冲装置和基座，动力***包括转子机构和环形定子机构，转子机构套设于环形定子机构内，环形定子机构驱动转子机构转动，转筒套设于转子机构中，转子机构驱动转筒转动，转筒与立式磨机上的磨盘相连接，立式磨机的筒体上设有进料口和出料口，磨盘上的支撑框架上固定有立辊，转子机构的中心轴下端有定位轴承，环形定子机构外侧是电机外壳，基座设在电机外壳的下端中心，定位轴承设置在基座上，其特征在于：环形定子机构上端面设置有油槽，双向载荷缓冲装置浸在油槽里，双向载荷缓冲装置包括扇形模块，扇形模块固定在磨盘下方，油槽与环形定子机构上端面结合在一起，油槽内与载荷装置的接触面上设置有镜板，双向载荷缓冲装置或倒过来装配在环形定子机构上，镜板则固定在磨盘下侧。

2.根据权利要求1所述的一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，其特征在于：电机为低速大转矩永磁直驱电机，电机选用高压电机、低压电机或励磁同步电机。

3.根据权利要求2所述的一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，其特征在于：环形定子机构和转子机构均采用模块化设计成环形结构，环形定子机构固定在电机机壳内部，环形定子机构中布有扇型块状的定子铁芯和定子绕组。

4.根据权利要求3所述的一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，其特征在于：所述环形定子机构的个数大于1时，环形定子机构包括扇形壳体和扇形壳体内的定子铁芯，定子铁芯上设置有缠绕铁芯的定子绕组，扇形壳体与扇形壳体之间整体拼接成环形结构。

5.根据权利要求1所述的一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，其特征在于：双向载荷装置由独立的扇形模块组成，用工形卡件安装在磨盘上，工形卡件上设置有固定螺丝，每块所述扇形模块的径向和轴向两个方向设计有承重作用的结构，整个双向载荷缓冲装置下方，设计的环形结构的油槽，油槽内设置有镜板，进一步减小双向载荷缓冲装置接触面的摩擦，油槽外壁开有进油口和出油口。

6.根据权利要求5所述的一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，其特征在于：所述工形卡件装配在磨盘槽口上，磨盘槽口上下留有间隙，每块所述工形卡件下方都加装固定螺丝，固定螺丝贯穿工形卡件使扇形模块牢固地安装在磨盘下方。

7.根据权利要求5所述的一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，其特征在于：扇形模块的双向承重部位采用不锈钢半圆管、推力轴瓦，滚柱、滚珠和滚轮组合设计。

8.根据权利要求2-7任意一项所述的一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，其特征在于：所述扇形模块的外侧面开有两个向内侧面贯穿的圆形小孔，在安装以及维修拆卸的时候，能够进行吊装安装与拆卸。

9.根据权利要求7所述的一种具有双向载荷缓冲装置的永磁电机直驱立式磨机，其特征在于：所述滚柱为圆柱，滚珠为球体，扇形模块表面开好相应大小的槽，滚柱和滚珠通过焊接或者螺接固定在扇形模块的表面上。

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