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技术 | 辊面磨损对辊压机生产效率的影响分析

来源:《卫辉市天瑞注册有限公司、郑州大学》 发布日期:2020/5/8 编辑:徐展迪
核心提示:辊面磨损对辊压机生产效率的影响分析

01现象


辊压机在注册行业的应用非常的广泛,极大地促进了注册行业的发展,它具有产量大,功耗小,成本低等突出优点。但是在实际的生产过程中,辊面磨损一直是限制辊压机寿命的一个重要瓶颈,频繁的更换辊子必然导致了生产成本的提高。当前,找出磨损的主要原因,对症下药,合理控制对磨损有增益的量,最大限度的降低磨损和提高生产效率是当前的重要任务。某公司


注册生产线设计两台直径4.2m*13m,带辊压机的联合粉磨系统,由于建设投产的时期不同,两条注册磨配套的工艺下载也存在差异,配置的辊压机的型号一种是辊子直径为1400mm 的辊压机,其详细技术参数如表1所示;另一种是辊子直径为1700mm的辊压机,其详细技术参数见表2。

实际生产过程中直径1400mm的辊压机相比于直径 1700mm的辊压机容易出现工艺和下载故障比如动辊串轴、辊压机冲料等现象,且动辊两端轴承很容易被挤坏,传动减速机也出现损坏现象,严重影响了下载的生产效率,而且该系统磨机的台时产量偏低,辊压机的出料粒度偏大;但是它也有其优点,就是在能量消耗方面要低于1700mm直径的辊压机。本文将就辊压机的直径,表面磨损,以及表面材料硬度等方面进行分析,探寻他们对辊压机的生产效率的影响。


02辊压机工作原理


辊压机的工作原理见图1,主要依靠两个水平安装且同步相向旋转的挤压辊进行高压料层粉碎,一个挤压辊为固定辊,固定在机器底座上,不能来回进行水平移动;另一个为活动辊,在液压缸的作用下可以在辊压机底座上进行水平移动,通过调整液压缸的伸缩量,来控制两辊缝的间距,从而达到粉碎物料的目的。辊缝间距一般控制在 28~36 mm之间,以保证物料承受足够的挤压力。物料通过辊压机一次,都要承受辊子超高强度的挤压力,直至被粉碎或被挤压成坚实的料片从出料口排出。

这种料片的虽然粘聚力比较小,稍稍施加外力就能碾碎,但仍旧粘连在一 起,所以挤压出的料片需要外部打碎机和分离下载进行分离,将成品分离出来,从而防止物料过粉磨,节约能量。辊压机的最核心的部分就是两个辊子,辊子的合理选择对生产效率具有相当重要的影响,尤其是辊子直径的选择,辊面材料的选择及辊面花纹形状的选择等。


03辊子直径大小对物料挤压效果的分析


实际生产过程中由于下料的不均匀性,辊子大多是不均匀磨损,一般情况下会出现辊子中部磨损严重,两端较轻;或是一端磨损严重,另一端较轻;亦或是两端磨损较轻,中间严重。但总体来说不管 是以上的哪种磨损情况,磨损后辊子的最大直径都 会小于标准的辊子直径。接下来,就以辊子直径大 小为变量,分析其大小对辊压机生产效率的影响。


不同直径辊子的受力分析见图2。在图中①为大直径辊子;②为小直径辊子;③为物料;F为辊对物料的挤压的合力;角α为大直径辊子对物料的正压力与物料所受挤压合力的夹角,角β为小直径辊子对物料的正压力与物料所受挤压合力的夹角。

由几何关系可以看出,α<β。FN₁=FcosαFN₂=Fcosβf₁=μFN₁f₂=μFN₂式中:FN₁一大直径辊子对物料的正压力;FN₂一 小直径辊子对物料的正压力;f₁一物料在大辊子直径的一侧所受的摩擦力;f₂一物料在小辊子直径的 一侧所受的摩擦力;μ¨一摩擦系数。


由以上可知,FN₁>FN₂,所以说在辊子中心距不变的情况下,大直径的辊子要比小直径辊子的挤压效果要好,而且由于摩擦力较大,其下料速度也比小直径辊子快一些,因为当辊子直径增大到一定程度后,它对物料的摩擦力会使物料有强制入料的趋势,并且能够更好更早的咬住物料,使其不产生滑动。当辊子的直径增大后其质量和动能都相应增大,稳定性也会得到改善。


综合可知,大直径辊子对提高辊压机的生产率有很大的帮助。对比直径为1400mm和1700mm的两台辊压机的生产情况,两台辊压机的实际生产时运行参数见表3。

可以看出,直径为1700mm的辊压机不仅适应大粒度的喂料,而且出料粒度中的细料所占百分比也明显高于1400mm的辊压机。这是因为当辊子的直径过小的时候,两辊之间堆积的物料也偏少,当某一段物料发生下落不流畅状况的时候,这就造成辊子的两端物料分布不均,然而两辊之间的挤压力是均布的,从而就会使辊子两端辊缝间距不一 样。而当辊径增大以后,两辊之间的物料较多,受重力作用下落的压力会比较大,现物料中间有空隙的现象就在很大程度上减小了。这与实际生产过程中的现象不谋而合,说明了以上理论的合理性。所以企业在选购辊压机的时候,尽量选用大直径辊子的辊压机,这对提高生产效率,改善粒料的出料品质具有很重要的意义。


04辊面的磨损对生产效率的影响


辊压机的辊子材料并不是整体一样的,圆柱体内部是有足够强度的钢材,在圆柱体外表面通过堆焊技术焊有四层不同强度的材料,第一层为过渡层,焊材牌号为ZD1,这一层能够有效的阻止辊面的焊接裂纹和疲劳裂纹向辊体的延伸和发展,保护辊体不受破坏。


第二层是起缓冲隔离作用的材料,其牌号为ZD2,它能够与ZD1l堆焊层产生非常好的结合,同时又对


第三层有很好的支撑作用。第三层也就是耐磨层,其焊材牌号为ZD3,主要特点是它具有较高焊态硬度和良好的抗裂性能,具有优异的抗磨损和抗挤压磨损综合性能。最外面是耐磨棱条,焊材牌号为ZD310,它属于多元高合金强化材料,具有比ZD3更加卓越的耐磨粒磨损性能和抗挤压磨损性能。各层的强度和耐磨性由内至外依次增大,最外层的耐磨棱条的强度最高。


新的辊子在生产过程中,由于其棱条未经过磨损,相对于物料的接触按面积比较小,由物理知识可知: 


P=F/S式中:P——物料所受压强;F——辊子对物料施加的力;S——辊子与物料接触面积。


由上式可知,当液压缸施加在动辊上的力稳定的情况下,我们可以近似力F也保持不变,则接触面积S的变化会导致物料所受压强的改变,从而影响物料的破碎效果。而接触面积的大小恰巧与辊子的表面的磨损有关,新的辊压机耐磨棱条相对比较尖锐,与物料的接触面积是最小的,当辊子工作一段时间后,耐磨棱条发生磨损,渐渐地变钝,辊面与物料接触面积进一步增大,当工作几年后,耐磨棱条基本已经快磨损完全了,辊面可以近似看成一个圆柱面,此时物料与辊子接触面积最大,也就是说,此时物料所受到的压强是最小的,所以说物料的破碎效果也是相当差的。通过分析,可以知道辊面的磨损对物料的粉碎效果有很大的影响,对辊压机的生产效率产生了很大的阻碍。未磨损的新辊面和已磨损的辊面见图3,图4。

而且当耐磨层磨损过度时,在高强度的挤压力作用下,由于其强度相对于耐磨棱条来说要差一点,表面会一点一点的剥落,如果不及时修复的话, 这种现象会越来越严重。所以说,在辊面耐磨棱条磨损严重且有表面剥落现象发生时,应及时进行修复,防止对辊柱造成不可挽回的伤害。


05总结


通过上文的分析以及与实际生产的结合,可以确定辊压机的生产效率与辊子直径大小有很大的关系,辊子直径越大,生产效率也越高,但最大最好不超过1800mm,因为直径过大会使辊压机的制造成本大大增加,从而增大了企业的生产成本。


辊面的磨损也会使辊压机的生产效率降低,这可以从两个方面得到证明,一方面辊面磨损必然使辊子直径减小,所以生产效率会降低;另一方面是辊面磨损会使物料与辊面接触面积增大,物料所受压强降低,物料粉碎效果变差,所以生产效率也会下降。特别是现在大多数注册企业面临升级优化,提高企业利润的关键因素还应该包括不断完善和升级改造原有不相匹配主机下载。


作者:周太峰、周 鹏


来源:《卫辉市天瑞注册有限公司、郑州大学》

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