01現(xiàn)象

輥壓機(jī)在水泥行業(yè)的應(yīng)用非常的廣泛，極大地促進(jìn)了水泥行業(yè)的發(fā)展，它具有產(chǎn)量大，功耗小，成本低等突出優(yōu)點(diǎn)。但是在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，輥面磨損一直是限制輥壓機(jī)壽命的一個(gè)重要瓶頸，頻繁的更換輥?zhàn)颖厝粚?dǎo)致了生產(chǎn)成本的提高。當(dāng)前，找出磨損的主要原因，對(duì)癥下藥，合理控制對(duì)磨損有增益的量，最大限度的降低磨損和提高生產(chǎn)效率是當(dāng)前的重要任務(wù)。某公司

水泥生產(chǎn)線設(shè)計(jì)兩臺(tái)直徑4.2m*13m，帶輥壓機(jī)的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，由于建設(shè)投產(chǎn)的時(shí)期不同，兩條水泥磨配套的工藝設(shè)備也存在差異，配置的輥壓機(jī)的型號(hào)一種是輥?zhàn)又睆綖?400mm 的輥壓機(jī)，其詳細(xì)技術(shù)參數(shù)如表1所示；另一種是輥?zhàn)又睆綖?700mm的輥壓機(jī)，其詳細(xì)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中直徑1400mm的輥壓機(jī)相比于直徑 1700mm的輥壓機(jī)容易出現(xiàn)工藝和設(shè)備故障比如動(dòng)輥串軸、輥壓機(jī)沖料等現(xiàn)象，且動(dòng)輥兩端軸承很容易被擠壞，傳動(dòng)減速機(jī)也出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了設(shè)備的生產(chǎn)效率，而且該系統(tǒng)磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量偏低，輥壓機(jī)的出料粒度偏大；但是它也有其優(yōu)點(diǎn)，就是在能量消耗方面要低于1700mm直徑的輥壓機(jī)。本文將就輥壓機(jī)的直徑，表面磨損，以及表面材料硬度等方面進(jìn)行分析，探尋他們對(duì)輥壓機(jī)的生產(chǎn)效率的影響。

02輥壓機(jī)工作原理

輥壓機(jī)的工作原理見(jiàn)圖1，主要依靠?jī)蓚€(gè)水平安裝且同步相向旋轉(zhuǎn)的擠壓輥進(jìn)行高壓料層粉碎，一個(gè)擠壓輥為固定輥，固定在機(jī)器底座上，不能來(lái)回進(jìn)行水平移動(dòng)；另一個(gè)為活動(dòng)輥，在液壓缸的作用下可以在輥壓機(jī)底座上進(jìn)行水平移動(dòng)，通過(guò)調(diào)整液壓缸的伸縮量，來(lái)控制兩輥縫的間距，從而達(dá)到粉碎物料的目的。輥縫間距一般控制在 28～36 mm之間，以保證物料承受足夠的擠壓力。物料通過(guò)輥壓機(jī)一次，都要承受輥?zhàn)映邚?qiáng)度的擠壓力，直至被粉碎或被擠壓成堅(jiān)實(shí)的料片從出料口排出。

這種料片的雖然粘聚力比較小，稍稍施加外力就能碾碎，但仍舊粘連在一 起，所以擠壓出的料片需要外部打碎機(jī)和分離設(shè)備進(jìn)行分離，將成品分離出來(lái)，從而防止物料過(guò)粉磨，節(jié)約能量。輥壓機(jī)的最核心的部分就是兩個(gè)輥?zhàn)樱佔(zhàn)拥暮侠磉x擇對(duì)生產(chǎn)效率具有相當(dāng)重要的影響，尤其是輥?zhàn)又睆降倪x擇，輥面材料的選擇及輥面花紋形狀的選擇等。

03輥?zhàn)又睆酱笮?duì)物料擠壓效果的分析

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于下料的不均勻性，輥?zhàn)哟蠖嗍遣痪鶆蚰p，一般情況下會(huì)出現(xiàn)輥?zhàn)又胁磕p嚴(yán)重，兩端較輕；或是一端磨損嚴(yán)重，另一端較輕；亦或是兩端磨損較輕，中間嚴(yán)重。但總體來(lái)說(shuō)不管 是以上的哪種磨損情況，磨損后輥?zhàn)拥淖畲笾睆蕉?會(huì)小于標(biāo)準(zhǔn)的輥?zhàn)又睆健＝酉聛?lái)，就以輥?zhàn)又睆酱?小為變量，分析其大小對(duì)輥壓機(jī)生產(chǎn)效率的影響。

不同直徑輥?zhàn)拥氖芰Ψ治鲆?jiàn)圖2。在圖中①為大直徑輥?zhàn)樱虎跒樾≈睆捷佔(zhàn)樱虎蹫槲锪希籉為輥對(duì)物料的擠壓的合力；角α為大直徑輥?zhàn)訉?duì)物料的正壓力與物料所受擠壓合力的夾角，角β為小直徑輥?zhàn)訉?duì)物料的正壓力與物料所受擠壓合力的夾角。

由幾何關(guān)系可以看出，α<β。FN₁=FcosαFN₂=Fcosβf₁=μFN₁f₂=μFN₂式中：FN₁一大直徑輥?zhàn)訉?duì)物料的正壓力；FN₂一 小直徑輥?zhàn)訉?duì)物料的正壓力；f₁一物料在大輥?zhàn)又睆降囊粋?cè)所受的摩擦力；f₂一物料在小輥?zhàn)又睆降?一側(cè)所受的摩擦力；μ¨一摩擦系數(shù)。

由以上可知，F(xiàn)N₁>FN₂，所以說(shuō)在輥?zhàn)又行木嗖蛔兊那闆r下，大直徑的輥?zhàn)右刃≈睆捷佔(zhàn)拥臄D壓效果要好，而且由于摩擦力較大，其下料速度也比小直徑輥?zhàn)涌煲恍驗(yàn)楫?dāng)輥?zhàn)又睆皆龃蟮揭欢ǔ潭群螅鼘?duì)物料的摩擦力會(huì)使物料有強(qiáng)制入料的趨勢(shì)，并且能夠更好更早的咬住物料，使其不產(chǎn)生滑動(dòng)。當(dāng)輥?zhàn)拥闹睆皆龃蠛笃滟|(zhì)量和動(dòng)能都相應(yīng)增大，穩(wěn)定性也會(huì)得到改善。

綜合可知，大直徑輥?zhàn)訉?duì)提高輥壓機(jī)的生產(chǎn)率有很大的幫助。對(duì)比直徑為1400mm和1700mm的兩臺(tái)輥壓機(jī)的生產(chǎn)情況，兩臺(tái)輥壓機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)時(shí)運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表3。

可以看出，直徑為1700mm的輥壓機(jī)不僅適應(yīng)大粒度的喂料，而且出料粒度中的細(xì)料所占百分比也明顯高于1400mm的輥壓機(jī)。這是因?yàn)楫?dāng)輥?zhàn)拥闹睆竭^(guò)小的時(shí)候，兩輥之間堆積的物料也偏少，當(dāng)某一段物料發(fā)生下落不流暢狀況的時(shí)候，這就造成輥?zhàn)拥膬啥宋锪戏植疾痪欢鴥奢佒g的擠壓力是均布的，從而就會(huì)使輥?zhàn)觾啥溯伩p間距不一 樣。而當(dāng)輥徑增大以后，兩輥之間的物料較多，受重力作用下落的壓力會(huì)比較大，現(xiàn)物料中間有空隙的現(xiàn)象就在很大程度上減小了。這與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的現(xiàn)象不謀而合，說(shuō)明了以上理論的合理性。所以企業(yè)在選購(gòu)輥壓機(jī)的時(shí)候，盡量選用大直徑輥?zhàn)拥妮亯簷C(jī)，這對(duì)提高生產(chǎn)效率，改善粒料的出料品質(zhì)具有很重要的意義。

04輥面的磨損對(duì)生產(chǎn)效率的影響

輥壓機(jī)的輥?zhàn)硬牧喜⒉皇钦w一樣的，圓柱體內(nèi)部是有足夠強(qiáng)度的鋼材，在圓柱體外表面通過(guò)堆焊技術(shù)焊有四層不同強(qiáng)度的材料，第一層為過(guò)渡層，焊材牌號(hào)為ZD1，這一層能夠有效的阻止輥面的焊接裂紋和疲勞裂紋向輥體的延伸和發(fā)展，保護(hù)輥體不受破壞。

第二層是起緩沖隔離作用的材料，其牌號(hào)為ZD2，它能夠與ZD1l堆焊層產(chǎn)生非常好的結(jié)合，同時(shí)又對(duì)

第三層有很好的支撐作用。第三層也就是耐磨層，其焊材牌號(hào)為ZD3，主要特點(diǎn)是它具有較高焊態(tài)硬度和良好的抗裂性能，具有優(yōu)異的抗磨損和抗擠壓磨損綜合性能。最外面是耐磨棱條，焊材牌號(hào)為ZD310，它屬于多元高合金強(qiáng)化材料，具有比ZD3更加卓越的耐磨粒磨損性能和抗擠壓磨損性能。各層的強(qiáng)度和耐磨性由內(nèi)至外依次增大，最外層的耐磨棱條的強(qiáng)度最高。

新的輥?zhàn)釉谏a(chǎn)過(guò)程中，由于其棱條未經(jīng)過(guò)磨損，相對(duì)于物料的接觸按面積比較小，由物理知識(shí)可知： 

P=F／S式中：P——物料所受壓強(qiáng);F——輥?zhàn)訉?duì)物料施加的力；S——輥?zhàn)优c物料接觸面積。

由上式可知，當(dāng)液壓缸施加在動(dòng)輥上的力穩(wěn)定的情況下，我們可以近似力F也保持不變，則接觸面積S的變化會(huì)導(dǎo)致物料所受壓強(qiáng)的改變，從而影響物料的破碎效果。而接觸面積的大小恰巧與輥?zhàn)拥谋砻娴哪p有關(guān)，新的輥壓機(jī)耐磨棱條相對(duì)比較尖銳，與物料的接觸面積是最小的，當(dāng)輥?zhàn)庸ぷ饕欢螘r(shí)間后，耐磨棱條發(fā)生磨損，漸漸地變鈍，輥面與物料接觸面積進(jìn)一步增大，當(dāng)工作幾年后，耐磨棱條基本已經(jīng)快磨損完全了，輥面可以近似看成一個(gè)圓柱面，此時(shí)物料與輥?zhàn)咏佑|面積最大，也就是說(shuō)，此時(shí)物料所受到的壓強(qiáng)是最小的，所以說(shuō)物料的破碎效果也是相當(dāng)差的。通過(guò)分析，可以知道輥面的磨損對(duì)物料的粉碎效果有很大的影響，對(duì)輥壓機(jī)的生產(chǎn)效率產(chǎn)生了很大的阻礙。未磨損的新輥面和已磨損的輥面見(jiàn)圖3，圖4。

而且當(dāng)耐磨層磨損過(guò)度時(shí)，在高強(qiáng)度的擠壓力作用下，由于其強(qiáng)度相對(duì)于耐磨棱條來(lái)說(shuō)要差一點(diǎn)，表面會(huì)一點(diǎn)一點(diǎn)的剝落，如果不及時(shí)修復(fù)的話， 這種現(xiàn)象會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。所以說(shuō)，在輥面耐磨棱條磨損嚴(yán)重且有表面剝落現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，防止對(duì)輥柱造成不可挽回的傷害。

05總結(jié)

通過(guò)上文的分析以及與實(shí)際生產(chǎn)的結(jié)合，可以確定輥壓機(jī)的生產(chǎn)效率與輥?zhàn)又睆酱笮∮泻艽蟮年P(guān)系，輥?zhàn)又睆皆酱螅a(chǎn)效率也越高，但最大最好不超過(guò)1800mm，因?yàn)橹睆竭^(guò)大會(huì)使輥壓機(jī)的制造成本大大增加，從而增大了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

輥面的磨損也會(huì)使輥壓機(jī)的生產(chǎn)效率降低，這可以從兩個(gè)方面得到證明，一方面輥面磨損必然使輥?zhàn)又睆綔p小，所以生產(chǎn)效率會(huì)降低；另一方面是輥面磨損會(huì)使物料與輥面接觸面積增大，物料所受壓強(qiáng)降低，物料粉碎效果變差，所以生產(chǎn)效率也會(huì)下降。特別是現(xiàn)在大多數(shù)水泥企業(yè)面臨升級(jí)優(yōu)化，提高企業(yè)利潤(rùn)的關(guān)鍵因素還應(yīng)該包括不斷完善和升級(jí)改造原有不相匹配主機(jī)設(shè)備。

作者：周太峰、周 鵬

來(lái)源：《衛(wèi)輝市天瑞水泥有限公司、鄭州大學(xué)》

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