悬摆式磨粉机和立式纵摆磨粉机原理、结构和磨粉性能对比

1 悬摆及立式纵摆磨粉机工作原理
1.1 悬摆式磨粉机
悬摆式磨粉机主机的示意图见图1。当主电机动力经齿轮减速机减速后，驱动中心轴及固定在中心轴上的梅花架旋转，铰接悬挂在梅花架上的磨辊总成绕中心轴旋转，同时磨辊绕磨辊轴自转，在离心力的作用下，磨辊向外摆动压紧磨环，使铲刀铲起的物料在其间达到粉碎和研磨作用，粉碎后的粉末被鼓风机的气流吹到主机上方的分离器进行分离，粒度过粗者仍落入主机腔内重磨，粒度合乎要求的随风流进入旋风收集器，收集后经出粉管排出即为成品。

1.2 立式纵摆式磨粉机
立式纵摆式磨粉机主机示意图见图2。当主电机动力经齿轮减速机减速后，驱动中心轴及固定在中心轴上的梅花架旋转时，磨辊在离心力的作用下绕中心轴旋转，同时也绕纵担轴平行摆动，使得磨辊向外平行压紧磨环，从而保证磨辊和磨环以最大面接触。同时磨辊绕磨辊轴自转，使铲刀铲起的物料在其间达到粉碎和研磨作用，粉碎后的粉末被鼓风机的气流吹到主机上方的分离器进行分离，粒度过粗者仍落入主机腔内重磨， 粒度合乎要求的随风流进入旋风收集器，收集后经出粉管排出即为成品。

2 结构分析
2.1 磨辊总成
悬摆式磨辊总成由磨辊套、磨辊轴、磨辊、横担轴、及轴承组成（图3），横担轴两端通过橡胶套管水平悬挂在梅花架上。
立式纵摆磨辊总成（图4）由磨辊套、磨辊轴、磨辊纵担轴及轴承组成。磨辊套为双筒结构：右筒内通过上下两轴承装有磨辊轴、磨辊。左筒内通过上下两轴承装有纵担轴，纵担轴的两端垂直固定在梅花架上下两爪上。

2.2 主机结构
悬摆式磨粉机主机结构分析见图5。悬摆式磨粉机由于结构尺寸的限制，使磨辊和磨环接触不佳，从图可以看出， 磨环孔径尺寸过小致磨辊中心偏离5 mm，磨辊和磨环之间形成了一个负摆角0.5°，这样缩小了回旋半径R，从而减小了研磨力Fg（因Fg∝R）。此外，研磨面集中在上角，减小了磨辊的研磨面，因而结构尺寸的不合理性是导至粉磨效率低一个重要原因。

从上述分析可知，悬摆式磨粉机磨辊总成的回旋半径小、相对研磨力小，接触面积不恒定。当新磨辊装入主机开始粉磨时，单位产量最低，随着磨辊的磨损，负摆角逐渐消失，产量增高，当磨辊继续磨损到一定程度时，产生正摆角，这时产量又降低，就是因为上述的道理。

立式纵摆式磨粉机主机结构分析见图6。从图上可以看出：磨辊在离心力Fc的作用下绕中心轴旋转，同时也绕纵担轴平行摆动，使得磨辊向外平行压紧磨环，从而保证磨辊和磨环以最大面接触，并且Fc全部转化成研磨力Fg。从上述分析可知，立式纵摆式磨粉机的研磨力和研磨面积比悬摆式磨粉机都恒定， 这就决定了立式纵摆磨粉机的产量比悬摆式磨粉机产量要高。
3 参数分析
悬摆式磨粉机的制粉效率跟磨辊的研磨力有着重要的关系，增加磨辊对垫粉层的研磨力，可提高制粉效率。研磨力的大小取决于磨辊总成的自重、重心位置、主机的几何尺寸和转速。主机的研磨力是通过中心轴传动经活动支点带动磨辊装置旋转，产生离心力，传给磨辊作用在磨料上，磨料在磨辊、磨环之间滑行，受到磨辊的挤压被碾碎。计算公式为：

Fc=Σma （1）
Fg=Fch/H （2）
Fc=Kn2mR （3）

式中： K 为恒定系数； Fc为离心力； R 为磨辊总成重心至中心轴的旋转半径； Fg为研磨力； h 为悬挂点到磨辊总成重心的长度； H 为悬挂点到磨辊重心总长度； n 为主机转速； m 为磨辊总成的质量。
从式（3）可知，当质量m 不变时，提高主机转速，研磨力有所提高。对于硬度较高的矿物，其产量会明显提高；但对于硬度低的物料，则产量提高不是很明显，因为随着转速的提高，铲刀铲料性能差，影响垫料层的形成，造成空磨，出现严重的振动和噪音，机件易损坏，同时振动大时研磨面减小（因振动时磨辊和磨环接触为点接触或线接触）。由于h/H＜1，故Fg＜Fc，因此，悬摆式磨粉机的研磨力总是小于离心力。
立式纵摆式磨粉机的制粉效率跟磨辊的研磨力也有着重要的关系，增加磨辊对垫粉层的研磨力，可提高制粉效率。研磨力的大小取决于磨辊总成的自重、主机的几何尺寸和转速。磨辊在离心力的作用下绕中心轴旋转，同时也绕纵担轴平行转动，使得磨辊向外平行压紧磨环，离心力直接转换成研磨力，即Fc= Fg。此外，磨辊绕纵担轴平行传动压紧磨环，从而保证磨辊和磨环以最大面接触。对于立式纵摆式磨粉机，研磨力等于离心力。
4 研磨力比较
桂林恒达矿山机械有限公司生产的悬摆式和立式纵摆磨辊总成质量比为1∶1.2 （设计质量的比值）；悬摆式磨辊总成的重心和磨辊重心到悬挂点的距离之比即h/H=0.8（由重心计算得出的比值）。在同等功率电机的带动下，Fg，vp / Fg，up=1.2×（10/8）=1.5，因此，立式纵摆磨粉机研磨力是悬摆式磨粉机的研磨力大1.5 倍。
从以上分析及计算可知，立式纵摆磨粉机比悬摆式磨粉机研磨力大，研磨面积恒定，因而产量较高。从用户使用情况来看，立式纵摆式磨粉机较悬摆式磨粉机产量可以高出30%左右。但是该结构存在密封可靠性问题，即立式纵摆式磨粉机因磨辊绕中心轴旋转的同时也绕纵担轴转动，但转动的角度在0～10°范围（摆动），摆动的频率非常高，磨辊装置（或梅花架总成）中的纵担轴上的轴承密封的可靠性存在很大的难度，密封很容易失效，轴承进粉，维修频繁，从而制约了该设备的推广。