立磨又稱立式磨、輥磨、立式輥磨。立磨廣泛應(yīng)用于水泥、電力、化工、冶金、非金屬礦等行業(yè)。它集破碎、干燥、粉磨、分級(jí)輸送于一體，生產(chǎn)效率高，可將塊狀、顆粒狀及粉狀原料磨成所要求的粉狀物料。立磨在我國的應(yīng)用始于上世紀(jì)四十年代末，當(dāng)時(shí)用于白水泥廠的生料粉磨。五十年代起，在一些小水泥廠開始使用小型立磨粉磨生料，也有用于濕法水泥廠磨煤粉。從七十年代末開始，國內(nèi)在干法水泥廠開始發(fā)展窯外分解新型干法工藝時(shí)，才重視立磨粉磨生料的研究開發(fā)工作。
在水泥生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的生粉料磨系統(tǒng)是球磨機(jī)粉磨系統(tǒng)。而當(dāng)立磨出現(xiàn)，由于它以其獨(dú)特的粉磨原理克服了球磨機(jī)粉磨機(jī)理的諸多缺陷，逐漸引起人們的重視。特別是經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)后的立磨與球磨系統(tǒng)相比，它有著顯著的優(yōu)越性，其工藝特點(diǎn)尤其適宜于大型預(yù)分解窯干法水泥生產(chǎn)線，因?yàn)樗軌虼罅坷脕碜灶A(yù)熱器的余熱廢氣，能高效綜合地完成物料的中碎、粉磨、烘干、選粉及氣力輸送過程，集多功能于一體。由于它是利用料床原理進(jìn)行粉磨，避免了金屬間的撞擊與磨損，金屬磨損量很小、噪音低;又因它是風(fēng)掃式粉磨，帶有內(nèi)部選粉功能，避免了過粉磨現(xiàn)象，因此減少了無用功的消耗，粉磨效率高，與球磨系統(tǒng)相比，粉磨電耗僅為后者的50%～60%，還具有工藝流程簡單、單機(jī)產(chǎn)量大、入料粒度大、烘干能力強(qiáng)、密閉性能好、負(fù)壓操作無揚(yáng)塵、對成品質(zhì)量控制快捷、更換產(chǎn)品靈活、易實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)，故在世界各國得到廣泛應(yīng)用[3]。目前已成為當(dāng)今國際上生料粉磨和煤粉磨的首選設(shè)備。
立磨由分離器1、殼體2、磨輥3、翻輥裝置4、液壓加壓裝置5、搖臂6、風(fēng)環(huán)7、磨盤8、傳動(dòng)裝置9、機(jī)座10等部分組成(圖1示)。
圖1.1 立磨的結(jié)構(gòu)簡圖
立磨的特點(diǎn)
與其他粉磨設(shè)備相比，立磨有以下特點(diǎn)：
（1）粉磨效率高，采用料床擠壓粉碎原理，粉磨方式合理。故粉磨效率高、油耗低，。粉磨電耗為球磨機(jī)的50%~60%,而整個(gè)系統(tǒng)電耗為球磨系統(tǒng)的75%~90%，其中原料水分越大，系統(tǒng)電耗節(jié)省越多。
（2）烘干效率高，熱風(fēng)從環(huán)形縫噴入，風(fēng)速可高達(dá)80m/s以上，磨內(nèi)通風(fēng)截面大，阻力小，利用窯尾預(yù)熱器廢氣可烘干含水6%~8%的物料，若有熱風(fēng)爐可烘干含水15%-20%的物料。
（3）入磨物料粒度大。一般可達(dá)磨輥直徑的5%，大型磨入料粒度可達(dá)150-200mm，可省掉二級(jí)破碎，節(jié)省投資，設(shè)備工藝性能優(yōu)越，單機(jī)產(chǎn)量大，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高，金屬磨損比球磨機(jī)低。
（4）對粉磨物料適應(yīng)性強(qiáng)，可用于粉磨各種原燃料，如石灰石、砂巖、煤、水泥熟料、高爐礦渣等。無論其易磨性、磨蝕性有多大差異，通過對立磨內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整和合理操作，均能生產(chǎn)出不同細(xì)度、不同表面積的合格產(chǎn)品。
（5）工藝流程簡單、布置緊湊，占地面積為球磨系統(tǒng)的50%~70%，占用空間小，日常維護(hù)費(fèi)用低，可露天設(shè)置，基建投資約為球磨機(jī)的70%。
（6）整體密封性較好、揚(yáng)塵小、噪聲低，有利于保護(hù)環(huán)境。立磨在工作中沒有球磨機(jī)中鋼球互相碰撞、撞擊襯板的金屬撞擊聲，因此噪音小，比球磨機(jī)低20-25dB。另外，立磨采用全密封系統(tǒng)，系統(tǒng)在負(fù)壓下操作，無揚(yáng)塵。
（7）成品質(zhì)量控制快捷，生產(chǎn)調(diào)節(jié)反應(yīng)快，便于實(shí)現(xiàn)操作智能化、自動(dòng)化。
（8）磨耗小，利用率高。用立式磨粉磨水泥原料時(shí)，零件磨損消耗一般為5到7克，輥套和磨盤襯板壽命可達(dá)8000h以上，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率可達(dá)90%以上[5]。
立磨的傳動(dòng)方案
首先滿足機(jī)器的功能要求，如所傳遞的功率大小、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式，此外還應(yīng)滿足工作可靠、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、工藝性好、使用維護(hù)方便。
常用傳動(dòng)方案有3種：
（1）帶—圓錐齒輪傳動(dòng)：特點(diǎn)是帶在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)打滑，但整體尺寸不大，制造成本也不高;
（2）圓錐—圓柱齒輪傳動(dòng)：特點(diǎn)是工作可靠、傳動(dòng)效率高、維護(hù)方便、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，但總體尺寸較大;
（3）螺旋傘齒-行星齒輪傳動(dòng)：特點(diǎn)是傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、減速比大、傳遞功率大、箱體受力合理，既便于加工制造，又有利于維護(hù)保養(yǎng)，造價(jià)也較低[6]。
根據(jù)立磨的工作環(huán)境及其自身的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)在制造技術(shù)的提高，選用螺旋傘齒-行星齒輪傳動(dòng)方案。
立磨的粉磨方案
通過功能分析，初步確定各個(gè)功能單元的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用原理。粉磨系統(tǒng)由磨盤、磨輥等組成。采用料床擠壓粉碎原理，物料通過鎖風(fēng)喂料裝置經(jīng)下料溜子落到磨盤中央，在離心力的作用下被甩向磨盤邊緣并受到磨輥受碾壓、剪切、沖擊作用，粉碎后的物料從磨盤的邊緣溢出，被來自風(fēng)環(huán)處高速向上的熱氣流帶起烘干，根據(jù)氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到分離器內(nèi)，粗粉經(jīng)分離后返回到磨盤上，重新粉磨;細(xì)粉則隨氣流出磨，在系統(tǒng)收塵裝置中收集下來，即為產(chǎn)品。萊歇磨外形尺寸比同等生產(chǎn)能力的MPS型輥式磨小，磨盤襯板可以翻面使用，磨內(nèi)設(shè)有磨輥與磨盤間隙限位
裝置，啟動(dòng)時(shí)可抬起磨輥空載啟動(dòng)，且無需進(jìn)行磨盤布料，磨輥可以翻出機(jī)外，檢查、維修和更換輥套方便，可節(jié)省時(shí)間。
分離器的結(jié)構(gòu)方案
分離器是保證產(chǎn)品細(xì)度的重要部件，立磨的分離器主要有靜態(tài)分離器、動(dòng)態(tài)分離器以及組合式分離器。
靜態(tài)分離器利用導(dǎo)風(fēng)葉使氣流旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)氣流中物料產(chǎn)生離心力，在離心力的作用下將大顆粒物料分離下來，粒徑小的物料隨氣流一起出磨，在收塵器中收集下來的即為產(chǎn)品。通過調(diào)節(jié)導(dǎo)風(fēng)葉的角度可調(diào)節(jié)產(chǎn)品細(xì)度。
動(dòng)態(tài)分離器轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，葉片與物料撞擊，給物料較大的圓周速度，從而產(chǎn)生較大的離心力，使粗顆粒分離下來。這種分離器結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)品細(xì)度可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速迅速改變，調(diào)節(jié)方便，分離器葉片磨損后更換方便。
動(dòng)靜態(tài)組合式分離器將上述兩種分離器相結(jié)合，能進(jìn)一步提高分離效率，同時(shí)又可將粗粉直接送到磨盤中央重新粉磨，減少了粗粉在磨內(nèi)循環(huán)的次數(shù)，降低磨機(jī)的壓力損失。但這種分離器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高，葉片磨損后更換不便，但由于分離效率高、又能提高磨機(jī)產(chǎn)量、降低運(yùn)行費(fèi)用，是目前立磨分離器的發(fā)展方向。
分離器的傳動(dòng)有機(jī)械和液壓兩種傳動(dòng)方式。
以前的立磨分離器為減輕傳動(dòng)系統(tǒng)的重量，多數(shù)采用液壓傳動(dòng)。隨著硬齒面減速機(jī)及變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，大大降低了傳動(dòng)系統(tǒng)的重量，目前大多數(shù)立磨都采用機(jī)械傳動(dòng)。
綜上所述，故選擇機(jī)械傳動(dòng)式動(dòng)靜態(tài)組合式分離器。
立磨的加壓方案
除擺輥磨外，所有型號(hào)的立磨根據(jù)規(guī)格的不同，可采用彈簧加壓或液壓加壓。彈簧加壓有四個(gè)較嚴(yán)重的缺點(diǎn)：第一，由于輥套和襯板逐漸磨損，彈簧加壓系統(tǒng)對物料的壓力逐漸減小，至使粉磨能力下降;第二，采用彈簧加壓的立磨必須在滿負(fù)荷狀態(tài)下啟動(dòng)，要求電機(jī)啟動(dòng)力矩大，啟動(dòng)困難;第三，彈簧壓力不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)磨內(nèi)進(jìn)入較大的物料或鐵塊等雜物時(shí)，磨機(jī)會(huì)嚴(yán)重過載，不利于安全運(yùn)行;第四，彈簧壓力有限，不能滿足大型立磨的需要。
液壓技術(shù)不斷發(fā)展，采用液壓加壓方式，使碾磨壓力穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，并可在運(yùn)行中進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)立磨內(nèi)進(jìn)入鐵塊等雜物時(shí)，加壓系統(tǒng)蓄能器中的氣體被壓縮，磨輥可以越過雜物，由蓄能器緩沖吸振作用使磨機(jī)不會(huì)過載，也可很方便地抬起磨輥，使磨機(jī)能輕載或空載啟動(dòng)。
通過上述分析該加壓方式采用液壓加壓。
磨機(jī)分離器的選擇
分離器安裝在磨機(jī)的頂部與上殼體相連，當(dāng)已被粉磨且烘干的物料與上升的氣流一起從殼體下不進(jìn)入分離器，在經(jīng)過導(dǎo)向葉片和轉(zhuǎn)子葉片兩次分選后將不合格的顆粒剔除。并被收集后，使之返回磨盤進(jìn)行在粉磨，合格顆粒與氣體混合物則從分離器的出風(fēng)口被排出磨外。分離器的傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸器組成。減速機(jī)的出軸通過聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)子主軸相連，從而帶動(dòng)籠形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和結(jié)合調(diào)整導(dǎo)向葉片的角度來達(dá)到對產(chǎn)品控制細(xì)度控制控制，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越快產(chǎn)品的細(xì)度越細(xì)。上述參數(shù)必須在磨機(jī)調(diào)試中摸索，最終可找出最佳轉(zhuǎn)速[11]。
分離器的主要部件件有上蓋、主軸、籠形轉(zhuǎn)子、張緊裝置、下料溜子、料斗等組成。分離器的上蓋設(shè)有出風(fēng)口，并支撐傳動(dòng)裝置。在主軸上套有分別承受徑向力和軸向力的軸承，軸承采用集中潤滑，并設(shè)有測溫裝置。籠形轉(zhuǎn)子安裝時(shí)可靠張緊裝置調(diào)整主軸的垂直度。在下料溜子上設(shè)有熱風(fēng)通氣管，如果來料水分較大，容易粘在溜子上，通入熱風(fēng)后可使物料與溜子脫離，并及時(shí)進(jìn)入磨內(nèi)。料斗將被分選出來的粗顆粒收集下來送到磨盤上進(jìn)行再粉磨。
通過查詢多種資料，網(wǎng)上了解目前國內(nèi)各立磨生產(chǎn)廠家的選粉設(shè)備，最終選擇由沈陽重型機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的與5000t水泥熟料生產(chǎn)線配套的400t/h的SLS型動(dòng)靜態(tài)組合式高效選粉機(jī)，該選粉機(jī)選用YCTD系列電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)，功率為180KW。
磨機(jī)減速機(jī)的選擇
立磨的減速機(jī)安裝在磨機(jī)下部，既要帶動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)又要承受磨盤、磨輥、物料的重量以及加壓裝置所施加的研磨壓力，是立磨的重要部件之一。由于要承受很大的垂直壓力及碾磨物料的沖擊載荷所以傳動(dòng)裝置有承受垂直力的止推軸承(小型立磨)和滑塊止推軸瓦[12]。
由于螺旋傘齒與直齒錐齒輪相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、增大接觸比，也就是增加了重迭系數(shù)，減輕了沖擊，使傳動(dòng)穩(wěn)，降低了噪音。
2、負(fù)荷比壓降低，磨損較均勻，相應(yīng)增大了齒輪的負(fù)載能力，使用壽命長。
3、可以實(shí)行大的傳動(dòng)比，小輪的齒數(shù)可以少至5齒。
4、可以進(jìn)行齒面的研磨，以降低噪音，改善接觸區(qū)和提高齒面光潔度。如進(jìn)行磨齒精度可達(dá)到5級(jí)。
故立磨所選用的減速機(jī)采用螺旋傘齒一行星齒輪傳動(dòng)，第一級(jí)螺旋傘齒減速并改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，再通過行星齒輪減速到所要求的轉(zhuǎn)速。行星級(jí)齒輪傳動(dòng)主要由太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈等組成。工作時(shí)太陽輪浮動(dòng)，以便使其輪齒同時(shí)和三個(gè)行星輪均勻接觸，達(dá)到均載目的;行星輪安裝在行星架上，在繞自身軸線傳動(dòng)的同時(shí)，也隨行星架一齊轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)齒輪安裝在殼體中固定不動(dòng)。輸出端用法蘭和磨盤相連。磨盤和磨內(nèi)物料的重量及磨輥對物料的碾磨壓力由推力軸瓦承受。這種傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、減速比大、傳遞功率大、箱體受力合理，既便于加工制造，又有利于維護(hù)保養(yǎng)，造價(jià)也較低，目前已經(jīng)廣泛用作各種立磨的傳動(dòng)裝置。
由于立磨所需減速機(jī)為大功率大體積的減速機(jī)，使用工況惡劣，減速機(jī)需要承受高強(qiáng)度負(fù)荷震動(dòng)、沖擊等高難度使用要求結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需有較長的使用壽命零件的熱處理及加工技術(shù)要求很高，技術(shù)難度大。因此，過去凡大型立磨減速機(jī)主要依靠進(jìn)口。近幾年來隨著立磨在國內(nèi)普遍使用，在引進(jìn)國外機(jī)生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上使我國減速機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)有了大幅提高。最終選擇由南京捷力齒輪箱技術(shù)有限公司公司研發(fā)的型號(hào)為JLM180的大型4200KW立磨減速機(jī)。
該減速機(jī)設(shè)計(jì)新穎，先進(jìn)可靠。本產(chǎn)品充分吸取了德國、日本、瑞士、丹麥等國外同類立磨減速機(jī)的特點(diǎn)，博采眾長，又結(jié)合了我國自己設(shè)備的特點(diǎn)和長期設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。不同于目前使用的國內(nèi)外任何減速機(jī)，是目前國內(nèi)外最先進(jìn)的減速機(jī)之一，是經(jīng)過數(shù)十年研究，是我國自主研發(fā)并具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型立磨減速機(jī)。該減速機(jī)能承受1000噸的靜負(fù)荷和2500噸的沖擊負(fù)荷，減速機(jī)的箱體在設(shè)計(jì)上使磨機(jī)的巨大載荷直接通過推力軸承傳入地下，減速機(jī)箱體采用焊接結(jié)構(gòu)，筒體的厚度比國外的要厚10mm，推力軸承的中心與筒體重和，為了增加箱體的剛度，有內(nèi)外主加強(qiáng)筋17塊和12塊軸承撐板。因此，同其他減速機(jī)相比都要更加堅(jiān)固。本機(jī)采用靜動(dòng)壓相結(jié)合的潤滑系統(tǒng)，保證減速機(jī)各個(gè)潤滑點(diǎn)充分有效的潤滑，是減速機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。本減速機(jī)的潤滑設(shè)計(jì)十分理想，打開側(cè)蓋，會(huì)看到潤滑油像瀑布一樣流向所有齒面，包括內(nèi)齒圈齒面。所有軸承都設(shè)有進(jìn)油孔。推力軸承在工作時(shí)保持潤滑油始終高出推力瓦20mm以上，推力瓦一直浸泡在油液中，在任何情況下都能保證推力瓦的動(dòng)壓潤滑。高速軸軸承和推力瓦的進(jìn)油量在現(xiàn)場是可以調(diào)節(jié)的，從而達(dá)到理想的狀態(tài)。
