CN103191803B - 立式辊磨机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉磨设备，尤其是在建材行业中广泛使用的水泥生料、水泥熟料、矿渣及燃煤粉磨加工的立式辊磨机，电机机座包括用于安装定子的筒体，电机转动体包括用于安装转子的转筒和顶安装板，转筒顶端同顶安装板固定连接；筒体和转筒套装，机座底部与底座固定连接，顶安装板由机座顶部接触支撑或者顶安装板经转筒由底座接触支撑，且对顶安装板的支撑位置同磨盘装置的碾压位置相适应；定心装置采用设置在机座和转动体之间或者底座和转动体之间的定心轴；磨盘装置固定安装在顶安装板上，由电机直接驱动磨盘装置绕电机轴向转动。采用筒状结构对顶安装板实施支撑，几乎不受弯矩影响，运转稳定，定心轴损坏的风险极小，且加工方便、成本低，节能环保。

Description

立式辊磨机

技术领域

本发明涉及一种粉磨设备，尤其是在建材行业中广泛使用的水泥生料、水泥熟料、矿渣及燃煤粉磨加工的立式辊磨机。

背景技术

立式辊磨机简称立磨，主要有德国莱歇公司生产的L/M磨、日本宇部公司生产的UBE磨、丹麦FLS公司生产的Atox磨、KHD洪堡公司生产的RM磨及Pfeiffer公司生产的MPS磨。上述各立磨均由选粉机、磨辊、磨盘、加压装置、减速机、电动机、机架及壳体等组成，其主要的区别在于磨辊与磨盘的结构组合不同。

具体的，立磨的磨盘装置直接放置在专用减速机的输出法兰上，通常输出法兰与磨盘底部用螺栓连接，并用多个定位销来传递扭矩；专用减速机则安装在立磨基座上。上述专用减速机既要起到减速和传递功率、带动磨盘转动的作用，又要承受磨盘、物料的重力以及碾磨压力。立磨的传动方式为：异步电机通过联轴器传动专用减速器，而专用减速器的输出法兰与磨盘装置把合为一体，从而实现了对磨盘的驱动。专用减速器通常为三级传动，第一级为螺旋伞齿轮副，将电机的水平轴传动变向为垂直轴传动，第二级为立装的平行斜齿传动，第三级为立装的行星齿轮传动。减速机内还有一定心装置，该定心装置对减速机内的末级行星齿轮传动机构的行星架进行定心，行星架与专用减速机输出法兰相联接，而输出法兰又与磨盘装置相把合，使定心装置同时完成了对行星架、输出法兰及磨盘装置的定心。由于该专用减速器结构复杂，受重载冲击载荷，使整个传动系统存在如下缺陷：

一、传动效率低：由于此减速器为三级传动，其机械效率约为94%，约有6%的机械传动效率损失；

二、传动系统制造成本高：由于专用减速器的螺旋伞齿轮副、行星齿轮系等的加工精度要求高，使减速器的造价很高，从而使整个传动系统的制造成本很高；

三、传动系统故障率较高：由于电机、联轴器、专用减速器组成的传动系统零部件特别多，而且由于减速器受到磨盘、物料的重力以及碾磨过程的冲击载荷大，使得发生故障发生率较高；

四、传动系统维修不便：由于减速机为一封闭结构，当减速机发生故障时，必须将磨盘顶起，然后将减速机拉出来进行维修，使减速机拆装费用高且很费时。加之减速机结构复杂，许多用户无法自己维修，往往需将减速机发回制造厂维修，导致减速器的维护费用高、维修停机时间长，影响设备的正常使用时间，降低生产率，给用户造成较大的经济损失。

为了解决上述问题，有人申请了一种申请号为201210219250.5、发明名称为组合式定转子永磁电动机直驱立磨磨盘的立式辊磨机，具体的，其将驱动电机做成短粗型立式结构，组合式定转子永磁电动机直驱立磨磨盘的主传动装置沿径向从内到外依次安装有定位轴、传动轴、转子支架、扇形转子块以及定子铁芯，定子铁芯固定在基座台阶上，传动轴通过推力轴承与基座连接，端盖通过扶正轴承与传动轴连接，大直径静压轴承通过螺栓固定在端盖上，磨盘支撑在大直径静压轴承上，传动轴通过旋辖支架把扭矩传递给磨盘。采用低速大扭矩永磁同步电机直接驱动磨盘装置，无需配置减速器，从而改变传统机械传动系统传动链冗长、体积和重量庞大的缺点。

但在立式辊磨机的运转过程中，由于传动轴和磨盘之间为硬连接，运转过程中产生的载荷，尤其是冲击载荷的径向分力会对传动轴形成弯矩，进而导致运转过程中的震动大、平稳性差，研磨效果差，并加剧传动轴轴承、大直径静压轴承的磨损和损坏，冲击较大时甚至引起传动轴的损坏，因此使用效果差。其次，对传动轴及其轴承的维护，需要对整机进行完全的拆卸，因此程序多、耗时长，维护不便，且需要对传动轴进行整体更换，成本极高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种运行平稳的立式辊磨机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：立式辊磨机，包括电机、磨盘装置、底座，所述电机采用永磁同步电机且轴向沿纵向设置，所述电机包括相配合的转子和定子、用于安装转子并随转子转动的转动体、用于固定安装定子的机座、用于保障转子和定子径向配合间隙的定心装置；所述机座包括用于安装定子的筒体，所述转动体包括用于安装转子的转筒和顶安装板，且所述转筒顶端同顶安装板固定连接；所述筒体和转筒套装，其中所述机座底部与底座固定连接，所述顶安装板由机座顶部接触支撑或者所述顶安装板经转筒由底座接触支撑，且对所述顶安装板支撑的位置同磨盘装置的碾压位置相适应；所述定心装置采用定心轴，所述定心轴设置在机座和转动体之间或者底座和转动体之间；所述磨盘装置固定安装在顶安装板上，由电机直接驱动磨盘装置绕电机轴向转动。

进一步的，所述定心轴顶部与转动体固定连接、底部悬空且同对应结构经定心轴承转动配合。

作为一种优选，所述转筒及固定安装于转筒的转子均位于筒体内，所述定子固定安装于筒体内壁，所述转筒底部由底座接触支撑。

作为一种优选，所述机座及固定安装于机座的定子均位于转筒内，所述转子固定安装于转筒内壁；所述转筒经顶安装板由机座顶部接触支撑。进一步的，所述磨盘装置的衬板直接安装在顶安装板上，设置有位于顶安装板上方并固定安装在顶安装板上的挡圈，由挡圈、衬板、顶安装板构成磨盘装置。进一步的，所述转筒顶部与顶安装板可拆卸固定连接、底部悬空，所述底座上部的外径小于转子内径，设置有转筒的临时支撑结构。进一步的，所述转动体包括位于转筒底端并与转筒固定连接的底部挡圈，由所述底部挡圈、转筒、顶安装板和机座包围构成密闭的电机内腔。进一步的，所述底部挡圈下方的筒体上设置有与筒体内腔连通的气孔。进一步的，所述机座包括用于安装定子的筒体及位于筒体顶端的顶支撑板。进一步的，所述顶支撑板顶部设置有润滑油腔，在润滑油腔内设置有环形的耐磨层，所述顶安装板底部设置有环状凸起，所述环状凸起伸入润滑油腔内并同耐磨层接触配合。

本发明的有益效果是：采用筒状结构对顶安装板实施支撑，载荷作用于实施支撑的筒状结构，并不直接作用于定心轴，且载荷作用于支撑位置的上方，因此筒状结构所受到的由载荷径向分力所产生的弯矩几乎或略不计，几乎不受弯矩的影响；且即使在极端情况下，需要承受弯矩，筒状结构对弯矩的抵抗能力也远远优于轴类零件，因此运转过程中的震动小，定转子之间的位置关系稳定，运转稳定，且定心轴损坏的风险极小。同时，与实心轴结构相比，采用筒体、转筒、定心轴，降低了整体对加工精度和力学性能的要求，且金属用量小、重量轻，因此加工方便、成本低，节能环保。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

立式辊磨机，包括电机200、磨盘装置100、底座300，所述电机200采用永磁同步电机且轴向沿纵向设置，所述电机200包括相配合的转子210和定子220、用于安装转子210并随转子210转动的转动体230、用于固定安装定子220的机座240、用于保障转子210和定子220径向配合间隙的定心装置；所述机座240包括用于安装定子220的筒体241，所述转动体230包括顶安装板232和用于安装转子210的转筒231，且所述转筒231顶端同顶安装板232固定连接；所述筒体241和转筒231套装，其中所述机座240底部与底座300固定连接，所述顶安装板232由机座240顶部接触支撑或者所述顶安装板232经转筒231由底座300接触支撑，且对所述顶安装板232支撑的位置同磨盘装置100的碾压位置相适应；所述定心装置采用定心轴510，所述定心轴510设置在机座240和转动体230之间或者底座300和转动体230之间；所述磨盘装置100固定安装在顶安装板232上，由电机200直接驱动磨盘装置100绕电机200轴向转动。

由于磨盘装置100尺寸大、重量大，且磨盘装置100的重量、物料的重量、粉磨辊的压力、粉磨过程中的冲击载荷均会传递至转动体230，因此本发明的立式辊磨机，在采用低速大扭矩永磁同步电机直接驱动磨盘装置100的同时，为了保证支撑和运转的稳定性，还对所使用电机200的结构进行了优化设计。

具体的，无论顶安装板232是由机座240顶部接触支撑还是经转筒231由底座300接触支撑，对顶安装板232实施支撑的均为筒状结构，运转过程中产生的载荷作用于实施支撑的筒状结构，并不直接作用于定心轴510，且支撑的位置同磨盘装置100的碾压位置相适应，也即载荷作用于支撑位置的上方，因此力臂极小甚至为零，对顶安装板232实施支撑的筒状结构所受到的由载荷径向分力所产生的弯矩几乎或略不计，也即是说对顶安装板232实施支撑的筒状结构几乎不受弯矩的影响；且即使在极端情况下，需要承受弯矩，筒状结构对弯矩的抵抗能力也远远优于轴类零件，因此运转过程中的震动小，定子220、转子210之间的位置关系稳定，运转稳定，且定心轴510损坏的风险极小。同时，与实心轴结构相比，采用筒体241、转筒231、定心轴510，降低了整体对加工精度和力学性能的要求，且金属用量小、重量轻，因此加工方便、成本低，节能环保。

由于顶安装板232由机座240顶部接触支撑或者顶安装板232经转筒232由底座300接触支撑，因此转动体230可以整体起吊，维护方便。进一步的，为了方便转动体230的吊装，所述定心轴510顶部与转动体230固定连接、底部悬空且同对应结构经定心轴承550转动配合。定心轴510底部悬空，能够进一步避免定心轴510承受轴向载荷，降低定心轴510损坏的风险。

上述的电机200，可以将定子220设置在外、转子210设置在内；也可以将定子220设置在内、转子210设置在外。为了方便电机200的设计及对支撑位置的设定，作为一种优选，所述转筒231及固定安装于转筒231的转子210均位于筒体241内，所述定子220固定安装于筒体241内壁，所述转筒231底部由底座300接触支撑；作为另一种优选，所述机座240及固定安装于机座240的定子220均位于转筒231内，所述转子210固定安装于转筒231内壁，所述转筒231经顶安装板232由机座240接触支撑。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例一

如图1所示，立式辊磨机，包括电机200、磨盘装置100、底座300，所述电机200采用永磁同步电机包括相配合的转子210和定子220、用于安装转子210并随转子210转动的转动体230、用于固定安装定子220的机座240、用于保障转子210和定子220径向配合间隙的定心装置；所述电机200轴向沿纵向设置，所述转动体230包括转筒231和顶安装板232，所述机座240及固定安装于机座240的定子220均位于转筒231内，所述转子210固定安装于转筒231内壁；所述机座240底部与底座300固定连接，所述顶安装板232同机座240转动配合并由机座240顶部支撑固定，所述转筒231顶端同顶安装板232固定连接，所述磨盘装置100固定安装在顶安装板232上；由电机200直接驱动磨盘装置100绕电机200轴向转动。为了简化结构，定心轴510设置在机座240和转动体230之间。

现有磨盘装置100通常包括箱型空腹结构的支撑座110、固定安装在支撑座上的衬板120。为了进一步简化结构，降低整机高度，提高稳定性，所述磨盘装置100的衬板120直接安装在顶安装板232上，设置有位于顶安装板232上方并固定安装在顶安装板232上的挡圈130，由挡圈130、衬板120、顶安装板232构成磨盘装置100。在如图1所示的实例中，衬板120通过楔形结构固定，并在顶安装板232和磨盘140之间设置防止磨盘衬板120转动的定位销560。

为了增强支撑强度，可以在转动体230下方设置一同转动体230转动支撑配合的支撑支架。但如图1所示，本发明的电机200与普通的电机不同，电机200定子在内而转子在外，因此为了方便对定子220尤其是定子绕组的检修，所述转筒231顶部与顶安装板232可拆卸固定连接、底部悬空，所述底座300上部的外径小于转子210内径，设置有转筒231的临时支撑结构。具体的，在图1的实例中，转筒231顶部与顶安装板232螺栓连接。维护时，首先拆卸转筒231顶部与顶安装板232之间的固定连接，然后将转筒231下放并通过临时支撑结构进行支撑，此时定子220暴露于外，因此检修方便。当然，为了方便对定子220尤其是定子绕组的检修，也可以设置对定子进行举升的升降机构，但结构过于复杂，实现成本较高。

由于转筒231底部悬空，进一步的，所述转动体230包括位于转筒231底端并与转筒231固定连接的底部挡圈233，由所述底部挡圈233、转筒231、顶安装板232和机座240包围构成密闭的电机内腔250，密闭的电机内腔250能够保证电机200使用寿命及性能的稳定，避免粉尘的影响。但定子220在内，且电机内腔250密闭，因此为了方便定子220散热，所述底部挡圈233下方的筒体241上设置有与筒体241内腔连通的气孔242。当然，除了上述方式以外，也可以通过水冷等方式对定子进行强制冷却。

在图1所示的实例中，为了简化结构、降低成本，同时保证定子220完全暴露于外，所述底座300包括支座310和基座，所述支座310固定安装在基座上，所述机座240固定安装在支座310上，所述支座310外径小于转子210内径、轴向高度与转筒231轴向高度相适配，由基座构成转筒231的临时支撑结构。上述轴向高度相适配也即能够保证转筒231在下放后顶部低于或平齐于定子220底部。除上述形式外，临时支撑结构可以由气动或液压的临时支架等机构构成。同理为了增强冷却，在机座240底部和支座310顶部分别设置相连通的通孔，在支座310侧壁设置有与通孔相连通的通风窗320。

为了进一步的提高支撑及运转的平稳性，在图1所示的实例中，所述机座300包括用于安装定子220的筒体241及位于筒体241顶端的顶支撑板243。此时，通过顶支撑板243和顶安装板232的面接触，能有效保证机座240对顶安装板232的支撑，增强对弯矩的抵抗能力，进而保证对磨盘装置100的支撑。

顶支撑板243和顶安装板232转动摩擦配合，为了进一步保证支撑的强度和稳定性，保证磨盘装置100运转的平稳，所述顶支撑板243顶部设置有润滑油腔540，在润滑油腔540内设置有环形的耐磨层520，所述顶安装板232底部设置有环状凸起234，所述环状凸起234伸入润滑油腔540内并同耐磨层520接触配合。当然，除了上述配合形式外，在所述顶支撑板243、顶安装板232之间也可以通过如油膜润滑机构、滚动机构、环形止推静压油垫等其他的防磨损机构，达到避免摩擦磨损、运行平稳的目的。由于润滑油腔540位于定子220、转子210上方，为了隔离润滑油腔540和电机内腔250，在顶安装板232底面和润滑油腔540腔壁顶端之间设置有迷宫密封结构530。

进一步的，为了方便转动体230的吊装，所述定心轴510顶部与顶安装板232固定连接、底部悬空且同顶支撑板243经定心轴承550转动配合。定心轴510底部悬空，能够进一步避免定心轴510承受轴向载荷。

该实施例的立式辊磨机，结构紧凑、体积小、重量轻。在装配时，同时分别完成定子220和机座240、转子210和转筒231的组装；之后将机座240吊装至底座300固定安装，再后将转筒231吊装并套在机座240外，然后将磨盘装置100及顶安装板232吊装到位，最后将转筒231安装到顶安装板232上，完成组装，因此组装方便；维护时，可将磨盘装置100和转动体230整体起吊或将转筒232下放进行维护，维护方便。且该实施例的立式辊磨机，顶支撑板243、顶安装板232、定心轴510均位于磨盘装置100相邻的下方，能进一步降低弯矩产生的可能，能进一步提高运转的平稳性。

实施例二

如图2所示，立式辊磨机，包括电机200、磨盘装置100、底座300，所述电机200采用永磁同步电机包括相配合的转子210和定子220、用于安装转子210并随转子210转动的转动体230、用于固定安装定子220的机座240、用于保障转子210和定子220径向配合间隙的定心装置；所述电机200轴向沿纵向设置，所述转动体230包括转筒231和顶安装板232，所述转筒231及固定安装于转筒231的转子210均位于筒体241内，所述定子220固定安装于筒体241内壁；所述机座240底部与底座300固定连接，所述转筒231顶端同顶安装板232固定连接，所述转筒231底部由底座300接触支撑，所述顶安装板232经转筒231由底座300接触支撑；所述磨盘装置100固定安装在顶安装板232上，由电机200直接驱动磨盘装置100绕电机200轴向转动。定心轴510设置在转动体230和底座300之间。

由顶安装板232、转筒231、机座240和底座300包围构成密闭的电机内腔250，能够保证电机200使用寿命及性能的稳定，避免粉尘的影响。磨盘装置100与现有相同，磨盘装置100和顶安装板232采用螺栓连接并设置多个定位销560。

为了进一步保证电机内腔250的密封效果，避免粉尘进入顶安装板232和筒体241之间的配合间隙，在如图2所示的实例中，顶安装板232位于筒体241上方且顶安装板232外径大于筒体241外径，在顶安装板232和筒体241之间设置有迷宫密封结构530。

具体的，在如图2所示的实例中，为了简化转动体230的制作，同时方便转动体230的吊装，定心轴510顶部经轴套235固定并经轴套235和转筒231之间的腹板236固定安装于转筒231内；定心轴510底部和底座300经定心轴承550转动配合且底部悬空，从而进一步避免定心轴510承受轴向载荷。

所述底座300与电机内腔250相对应的顶部设置有润滑油腔540，在润滑油腔540内设置有环形止推静压油垫570；所述转动体230包括位于转筒231底端的底部挡圈233，所述底部挡圈233位于润滑油腔540内并经环形止推静压油垫570与润滑油腔540底部接触配合。通过底部挡圈233的设置，能有效增大接触面积，从而有效保证支撑的强度和稳定性。当然，除了上述配合形式外，在所述底部挡圈233和底座300之间也可以通过如油膜润滑机构、滚动机构等其他的防磨损机构，达到避免摩擦磨损、运行平稳的目的。

进一步的，所述机座240与定子220均采用剖分式结构，剖分式的机座240与定子220能够直接拆除，在维护时无需先将磨盘装置100吊起，能够方便电机200的拆卸和维护，降低维修成本；剖分的数量同电机定子绕组的数量有关，在如图1所示的实例中，机座240与定子220均剖分为三部分。为了方便机座240的制作，降低成本，并方便定子220的散热，所述机座240筒体241及沿筒体241圆周均布的加强筋244。

Claims (10)

1.立式辊磨机，包括电机(200)、磨盘装置(100)、底座(300)，所述电机(200)采用永磁同步电机且轴向沿纵向设置，所述电机(200)包括相配合的转子(210)和定子(220)、用于安装转子(210)并随转子(210)转动的转动体(230)、用于固定安装定子(220)的机座(240)、用于保障转子(210)和定子(220)径向配合间隙的定心装置；其特征在于：

所述机座(240)包括用于安装定子(220)的筒体(241)，所述转动体(230)包括用于安装转子(210)的转筒(231)和顶安装板(232)，且所述转筒(231)顶端同顶安装板(232)固定连接；

所述筒体(241)和转筒(231)套装，其中所述机座(240)底部与底座(300)固定连接，所述顶安装板(232)由机座(240)顶部接触支撑或者所述顶安装板(232)经转筒(231)由底座(300)接触支撑，且对所述顶安装板(232)支撑的位置同磨盘装置(100)的碾压位置相适应；所述定心装置采用定心轴(510)，所述定心轴(510)设置在机座(240)和转动体(230)之间或者底座(300)和转动体(230)之间；

所述磨盘装置(100)固定安装在顶安装板(232)上，由电机(200)直接驱动磨盘装置(100)绕电机(200)轴向转动。

2.如权利要求1所述的立式辊磨机，其特征在于：所述定心轴(510)顶部与转动体(230)固定连接、底部悬空且同对应结构经定心轴承(550)转动配合。

3.如权利要求1所述的立式辊磨机，其特征在于：所述转筒(231)及固定安装于转筒(231)的转子(210)均位于筒体(241)内，所述定子(220)固定安装于筒体(241)内壁，所述转筒(231)底部由底座(300)接触支撑。

4.如权利要求1所述的立式辊磨机，其特征在于：所述机座(240)及固定安装于机座(240)的定子(220)均位于转筒(231)内，所述转子(210)固定安装于转筒(231)内壁；所述转筒(231)经顶安装板(232)由机座(240)顶部接触支撑。

5.如权利要求4所述的立式辊磨机，其特征在于：所述磨盘装置(100)的衬板(120)直接安装在顶安装板(232)上，设置有位于顶安装板(232)上方并固定安装在顶安装板(232)上的挡圈(130)，由挡圈(130)、衬板(120)、顶安装板(232)构成磨盘装置(100)。

6.如权利要求4所述的立式辊磨机，其特征在于：所述转筒(231)顶部与顶安装板(232)可拆卸固定连接、底部悬空，所述底座(300)上部的外径小于转子(210)内径，所述立式辊磨机设置有转筒(231)的临时支撑结构。

7.如权利要求6所述的立式辊磨机，其特征在于：所述转动体(230)包括位于转筒(231)底端并与转筒(231)固定连接的底部挡圈(233)，由所述底部挡圈(233)、转筒(231)、顶安装板(232)和机座(240)包围构成密闭的电机内腔(250)。

8.如权利要求7所述的立式辊磨机，其特征在于：所述底部挡圈(233)下方的筒体(241)上设置有与筒体(241)内腔连通的气孔(242)。

9.如权利要求4、5、6、7或8所述的立式辊磨机，其特征在于：所述机座(300)包括用于安装定子(220)的筒体(241)及位于筒体(241)顶端的顶支撑板(243)。

10.如权利要求9所述的立式辊磨机，其特征在于：所述顶支撑板(243)顶部设置有润滑油腔(540)，在润滑油腔(540)内设置有环形的耐磨层(520)，所述顶安装板(232)底部设置有环状凸起(234)，所述环状凸起(234)伸入润滑油腔(540)内并同耐磨层(520)接触配合。