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  水泥工业是世界上公认的耗能大户，在水泥生产的全部过程中，需要消耗大量的能量。我国又是能耗很高的国家，可见节能在我国水泥工业中具有特殊的意义。在水泥厂中，每生产一吨水泥需要粉磨的各种物料就有３～４吨之多。粉磨生料、熟料和原煤等的电能消耗占工厂总电能消耗的60～70%。粉磨成本占水泥生产总成本的35%左右。这三种磨机的钢铁消耗占工厂钢铁总消耗的55%以上。这些磨机及其辅属设备的维修量约占全厂设备总维修量的60%。尤其应当指出的是这些管磨机的噪音都很高，最高可达130dB，最低也不小于100dB，严重危害工人的健康。由此可见，改善粉磨作业在水泥生产中具有十分重要的意义。

  长期以来，承担上述粉磨任务的设备主要是管磨机。它们的粉磨效率极低，能耗很高。根据世界各国粉磨工作者的研究和试验测定证明：管磨机的粉磨效率只有百分之几，其余为声能消耗、研磨介质与衬板的磨损能量消耗等。因此，它一直是世界各国粉磨工作者所关注的大问题，多年来各国专家们都在极力寻求提高粉磨效率的方法。

  近代复苏的立磨，具有增产节能的优点。但是，它对磨蚀性大的物料比较敏感，粉磨熟料时磨损严重，这使辊式磨的应用受到一定的限制。不过，它在粉磨机理上给人们以很大的启迪。它与球磨机的粉磨机理完全不同，属于低压（12～14MPa）的料层粉碎，致使粉磨效率高于单粒粉碎的各种管磨机。这就促使人们对高压料层粉碎进行进一步的研究。

  原联邦德国科劳斯特尔大学选矿冶炼工学院Ｋ.逊纳特(schonert)教授对高压料层粉碎进行了深入的系统研究。试验表明,水泥熟料在50～300MPa的压力下就能结块成为料饼。料饼中已含有20～30%的细粉,有60%的物料颗粒小于2mm，就是稍大的颗粒内部也产生微裂纹，这样强度大幅度的降低，对进一步粉磨极为有利。结果证明：料层粉碎比单颗粒粉碎能耗要低得多。立磨和辊压机均属于料层粉碎，由于物料是受到挤压作用，挤压的无效功比冲击的无效功要少得多。管磨机属于单颗粒粉碎，物料主要受冲击作用；国际上许多粉磨专家对单颗粒物料粉碎进行了大量基础研究工作。他们从能量有效利用的观点出发，研究了不同粉碎方式对单一颗粒脆性物料粉碎的能量消耗并进行了比较。根据结果得出：在一个物料颗粒的粉碎过程中，施加纯粹压力时，物料颗粒所产生的应变是施加纯粹剪力所产生应变的５倍。这就是料层粉碎的基础。单一颗粒在高压50～300MPa下，粉碎所需的能耗大大低于传统粉磨方法所需的能耗。然而，单颗粒高压粉碎在工业中没办法实现，必须对物料颗粒群体进行粉碎才有实用意义。于是开始了高压料层粉碎的理论研究，在此基础上出现了辊压机。1977年逊纳特教授申报了辊压机专利，并与伯力鸠斯公司合作，制造了世界上第一台辊压机。由于辊压机的显著增产节电效果，引起世界上几家著名水泥机械制造公司的极大关注。德国的伯力鸠斯（Polysius）公司、洪堡（KHD）公司，美国的富乐（Fuller）和丹麦史密斯（Smidch）公司都相继开发了自己的辊压机，并向世界各国提供。法国和日本也制造了辊压机。这表明辊压机正在世界上被十分迅速地大量推广采用。

  辊压机这项新技术在我们国家发展也较快，不仅从德国KHD公司、Koppern公司、Polysius公司和美国Fuller公司进口了辊压机原装产品,中信重机公司也从德国KHD公司引进了部分型号辊压机的设计、制造技术，并已转化生产了近百台不一样的规格的辊压机，先后用在新建水泥厂和老水泥厂改造带辊压机的粉磨系统中。我国是世界上水泥生产大国，水泥产量位居世界第一，并仍保持快速地增长。水泥工业又是耗能大户,所以推广使用辊压机的意义十分重大。为适应这种需要，不少设计生产单位也研制开发了很多类型的辊压机，并已投入生产使用，均取得了明显的节电效果。

  人们不仅在辊压机的结构上进行深入的研究，而且对粉磨的物料和工艺流程也进行了大量的研究工作。结果证明，辊压机不仅适用于水泥工业，而且适用于煤炭、冶金、化工等行业的脆性物料的粉磨，均可取得大幅度的增产节电效果。对由它所组成的各种粉磨系统也进行了比较，总结出了各自的特点。

  纵观国内外的发展的新趋势，无可置疑地得出以下结论：辊压机特别优越的增产节电性能已经肯定，结构方面的难关已被逐步突破并相继获得解决，国内外开发的辊压机产品都已取得长足进步，终粉磨系统所生产的水泥质量上的问题也已经基本解决。能预见，辊压机全部替代使用150余年的低效管磨机的时代已经为期不远了，水泥厂的粉磨系统将以划时代的全新面貌出现于世。

  一种粉碎设备工作效率的高低，取决于它们的工作原理。而它们的工作原理又与物料粉碎的机理息息相关。因此系统地研究物料的粉碎机理和全面地描述粉碎设备的工作状况非常必要，这样才可以利用某种设备实现物料的粉碎机理，达到高效率节约能源的目的。这就要进行下列方面的研究工作：

  物料颗粒通过粉碎机械所施加的机械力的作用，发生变形，继而碎裂。物料颗粒由大变小完全是物理过程，应用单颗粒粉碎研究和料层粉碎研究可以揭示这样的一个过程的内在关系。

  德国的学者从６０年代起对单颗粒粉碎进行了大量的研究，使用的主要设备有压力试验机，压剪联合试验机和对辊机等。试验表明，物料颗粒仅受纯压力比受剪力产生的应变要大得多。这就是辊压机产生的理论基础。

  管磨机的粉碎方式基本属于单颗粒粉碎的范畴。管磨机内物料颗粒在研磨介质之间和研磨介质与衬板之间被冲击和研磨而粉碎，物料颗粒由大变小的过程具有很大的随机性。也就是说，磨球运动产生的能量分布频谱很宽，过大或过小的能量不能及时合理地被物料在粉碎过程中所吸收，因而能量有效利用率极低。由于研磨介质之间有较大孔隙，理论上是点或线接触，所以，物料属于单粒粉碎的范畴。

  管磨机在粉碎物料过程中，研磨介质和衬板的表面常吸附一层细粉．起缓冲垫层作用。这层细粉一方面吸收能量进行再粉磨，物料颗粒过细，即造成所谓的“过粉磨’，消耗不必要的能量；另一方面，对真正需要研磨的物料颗粒又得不到充分的冲击能量。磨内研磨体在其运动轨迹中总有一个滞留带，在该区域内研磨体基本作无用功，浪费了能量。 管磨机内的一个研磨体 ，循环冲击1000次，只有一次冲击在物料颗粒上进行粉碎工作，其余的冲击全是无效的，可是提升它们所做功白白地浪费了。这就是导致管磨机粉磨效率极低、电耗很高的基本原因。尽管人们对管磨机及其粉磨系统来进行了不断地改进，尤其对磨机本身的内部结构和系统中选粉设备所采取提高效率的许多有益的措施，取得了一定的成效，但终因粉磨机理没有很大改变，所以水泥熟料的破碎和粉磨系统的电耗目前仍很难降低到32kWh／t以下。如欲提高水泥标号，其单位粉磨电耗还会随之激增。

  立磨是一种低压料层粉碎的工业设施。物料层在磨辊与磨盘之间除主要受压力作用之外，还受一定的剪力作用。这是因为磨辊与磨盘在滚动过程中，除中线圆周上的相对速度为零外，两侧都存在一定的相对速度，而且越远离磨盘中心越大。另外，料层在受到压力作用时，这种压力在料层中物料颗粒间传递，受碾压作用的物料，颗粒受一定的剪切作用。物料颗粒受剪力作用时发生的应变比受压力作用时小得多，而受压力作用的强度和比例都远比管磨机大。再者，立磨已是料层粉碎，形成一定的料床，在横断面的边缘，其受离心力作用，不会向里侧堆落延展，其外设置一可调节高度的围板阻挡，只能抛落一部分，不像管磨机内的物料，在受到磨球冲击作用时，可以向四周任意推移，使受冲击颗粒无约无束，吸收的冲击功很少。因此，立磨的粉碎效率比管磨机高，电耗比较低。

  立磨是靠离心力、 液压力通过磨辊对物料层施加压力，磨盘转动，带动磨辊绕其自身的中心线滚动。显然立磨比管磨机的压力要大得多。但相对于辊压机而言，这个压力就低得多。所以说，立式磨是一种低压的料层粉碎设备。由于压力较小，料层比较松散，物料颗粒间存在相互挤压作用，使其表面受到剥磨，即受有剪力作用。

  辊压机工作原理如图 2-1所示，主要是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。被封闭的物料层在被迫向下移动的过程中所受挤压力逐渐增至足够大，直至被粉碎且被挤压成密实料饼从机下排出。这种料饼的机械强度很低，手捻即碎。料饼中含有大量的细粉，其中小于90m的成品细小颗粒约占20～30%，粗颗粒的内部结构已被破坏，产生许多微裂纹，易磨性很高。也就是说，在挤压过的料饼中小于2 mm的物料颗粒约占60～70%，而且又有许多微裂纹。

  辊压机从外形上看与辊式破碎机比较类似，都有两个相向旋转的辊子，在外界推力的作用下，把被作用的物料“破碎”，但它们工作原理却截然不同。辊压机工作原理简单概括就是：高压料层粉碎。与破碎机相比这就是：1.由液压系统提供的挤压力达到几百吨甚至上千吨，即压力高。.2.不是单颗粒粉碎，而是物料之间在封闭空间内相互挤压形成高压料层粉碎。辊压机节能就在于此。

  （1） 提高产量：在粉磨系统中安装辊压机，可以使粉磨设备的潜在能力得以充分发挥，增加产量达50-100%，提高了总系统的生产效率。

  （2） 降低电耗：用辊压机粉磨物料，可以使粉磨系统的总电耗明显降低。比传统粉磨方式节能25-50%，每年节电效益相当可观。

  （3） 节省投资：对于同样生产能力要求的辊压机与管磨机相比，辊压机结构相对比较简单、体积小、重量轻，占用厂房空间小，能节约土建投资，同时也便于对原有粉磨系统来进行改造。此外，辊压机的操作、维修也非常简便。

  （4） 工作环境好：物料在挤压辊罩内，被连续稳定地挤压粉碎，有害粉尘不易扩散，同时，由于近乎无冲击发生，故辊压机的噪音比管磨机小得多。

  （5） 易于发展：传统管磨机受到加工、运输、热处理等条件的限制，管磨机大型化受到很大的制约。配辊压机粉磨系统很好地解决了此类问题。使粉磨系统向大型化发展变成了现实。

  （1） 喂入的物料应具有一定的料压，借以保证物料稳定连续地喂入辊间，形成较密实的料层。

  （2） 喂入的物料粒度应满足设计的基本要求，借以形成较密实的料层，但在高压料层粉碎前可以发生单颗粒破碎的部分除外。

  （3） 粉磨时应有充足大的挤压粉碎力，不过，该粉碎力数值对于不同的物料和挤压效果有不同的要求，应通过试验确定最佳值。

  辊压机的最大特点是高压工作。就辊压机而言，尽管各个公司或厂家的产品结构不同，有的公司新老产品变化也比较大，另外有些公司，则在总结其它公司辊压机使用经验的基础上，自己设计开发出了结构新颖的辊压机。这样，就使当前辊压机的构造千差万别，形状不一。可是，就其构造组成来看，却是基本相同的。即均由机架、固定挤压辊、活动挤压辊、料斗、液压系统和传动装置等组成。

  机架是辊压机别的部分安装固定的基体，主要由底座、左右立架、中间立柱、顶部等部分所组成，均为焊接结构件，它们用螺栓和剪力销等件连成一个整体，如图2-4所示。

  机架上的调节垫板主要用来调节辊缝的初始值，即是最小值。借助中间立柱使活动辊轴承座与固定辊轴承座紧紧压靠，并将初始液压推力传递给立架。当要改变初始辊缝时，更换不同厚度的调节垫板。考虑到挤压辊的水平浮动要求，要求底座上设置导向滑键，并且在接触面间采取有减少滑动摩擦系数的措施，如贴焊不锈钢板等。

  对于大中型辊压机，在固定辊轴承座与立架之间设计弹性支承板，借以缓冲水平冲击。机架的联接螺栓多为高强度螺栓，拧紧时应严格按照拧紧力矩的要求拧紧。

  两个相向旋转的挤压辊是辊压机的核心部件，辊压机能否使用好关键在此。一般的挤压辊有两种基本结构，即整体压辊和镶套压辊，图2-5(c.b) 。挤压辊也是辊压机制造周期最长、工艺难度最大的零件，主要由辊体和堆焊耐磨层等组成。辊套和压辊（整体）不仅一定要采用最好的材料（优质合金钢），而且进行复杂的热处理和准确的探伤检查，确保各项质量指标达到一定的要求。不论哪种结构，因为受力极大，挤压辊的表面堆焊有一层高硬耐磨的硬质合金，因考虑物料咬入条件而设计有堆焊的“—”字形或“人”字形花纹。由于辊面与辊体的硬度差别很大，所以中间堆焊有硬度适中的过渡层，借以保证辊面质量。

  如果物料较软，能够使用带楔型联接的镶套式压辊，如图2-5（ａ）所示。上半部表示辊套与轴为整体，下半部表示多加了一个实心辊套，与轴热装。挤压水泥熟料，由于所需的压力极高，其机械强度往往不能承受如此之高的压力，所以在水泥工业中较少采用。一般会用机械强度更高的实心压辊，轴与辊套成为整体，表面堆焊耐磨层，如图（ｂ）所示。采用这种结构，焊后表面不加工，硬度可达HRC55，能使用6000～8000小时，相当于一年左右。经磨损后的耐磨层，可以多次堆焊。辊套与轴为分体结构的联接采用热装结构，见图（Ｃ）。

  挤压辊辊面有沟槽辊面和光滑辊面两种。沟槽辊面，一般设计人字形，如图（ｄ）所示，或者“一” 字形。光滑辊面无论在制造或维修方面的成本都比较低，辊面一旦磨蚀也容易修复。但它的主要缺点是：

  ⑴ 当喂料不稳定时，出料流量也随之波动。会造成压辊负荷波动超限，产生振动和冲击，进而影响辊压机的安全稳定运转。

  为克服上述缺点，多采用沟槽辊面。从国内外的使用经验看，采用沟槽辊面确实效果较好，现在应用广泛。

  德国洪堡公司：带有料衬的辊面。以硬质合金小圆柱镶嵌在辊面上，呈纵横交错排列，如图2-6 所示。辊压机在工作时，许多细颗粒物料便将这些小圆柱之间的空隙充填，形成一层较薄的料衬。

  丹麦史密斯公司的辊面结构，如图2-7所示，都是通过辊面堆焊来实现。图（ａ）为螺旋线形堆焊层，图（ｂ）为人字形堆焊层，图（ｃ）为倾斜交叉堆焊层，其原理与洪堡公司镶嵌硬质合金小圆柱基本相同，旨在形成料衬，仅仅是靠堆焊层实现。由于堆焊层根部有强度较弱的热影响区，致使堆焊层容易剥落。德国魁珀恩公司也采用了这种结构。

  丹麦史密斯公司研制的倾斜交叉堆焊层工艺为三层堆焊，在辊芯表面堆焊一层缓冲层，在缓冲层表面再堆焊一层过渡层，最外表面堆焊成硬度为HRC60的倾斜交叉纹理的表面耐磨层，如图（ｅ）所示。

  以上说明，辊压机的挤压辊表面的耐磨性仍然是大家寻求的核心，所以世界各国都在深入进行研究，以期获得更加耐磨、效率更加高、常规使用的寿命更长的辊面结构。

  在每个挤压辊的两端都有支承的滚动轴承装置。辊压机因工作负荷很大，且料层波动频繁，致使主轴承的负荷很大，两个挤压辊的平行度在使用中难以准确保证，所以一般都选用可调心的双列球面滚子轴承，且多选用加强型的，以适应挤压辊在使用中产生的歪斜，如图2-9所示，并且对轴承的密封、润滑冷却均有较高的要求。考虑到轴承的拆卸，选用锥孔轴承，因此，轴颈处也应加工成锥形。由于定位精度的严格要求，锥轴颈的锥度公差、直径尺寸和表面粗糙度均有特别严格的要求。

  对于大型辊压机，轴承的负荷更大。为保证轴承体型小，承载能力大，也有选用四列圆柱滚子轴承，如图2-10所示。这种轴承直径小，宽度大，承载能力高，但不可调心。为适应挤压辊的歪斜，需要有特殊的轴承座，如图2-11 所示。

  辊压机应根据不同的物料性质调整两辊之间的最小间隙，另外也不可避免地有时会进入一些硬质物，如铁件等，这都需要把辊隙设计成可调的。从结构上，将一个辊子固定，称为固定辊。另一个辊子既可以水平前后移动，也可以使辊子呈歪斜状态移动，称为活动辊。活动辊的移动通过特殊的轴承座在机架中的移动来实现。

  挤压辊轴承座根据受力特点设计为中心偏置的形式，且为冷却主轴承而在内部设计有冷却水循环槽，为控制轴承温度提供了可靠条件。因轴承座要在机架内频繁滑动，故上、下平面均有摩擦系数极小的经活化处理的聚四氟乙烯板。

  装于轴承座上的端面热电阻是用来检测主轴承温度的，它紧贴在轴承外环上，与电控系统配合，保证连续检测，并根据设定条件进行报警以控制轴承温度。

  挤压辊装配是辊压机的最关键工作部件，工作中辊面是最易磨损的，故应按时进行检查，以便及时修复。

  喂入物料的体积必须超过卸出物料的体积。也就是说，两个辊子最小间隙的上方必须在全宽上充满着充足的物料，并保证喂入物料的连续性。如果喂料失去连续性或物料颗粒之间存有互不接触的空间，那么辊压机的作用就与传统的双辊破碎机没有差别。为此，在喂料方式上一定要保持一定高度的料柱，即靠料柱的重力迫使物料进入辊隙之中；或者在其上部加设立式绞刀，进行强迫喂料，以产生更大的喂进力。这不仅会使产量提高，而且还会降低物料与辊面的相对滑动，减轻辊面的磨损。

  为了调节辊压机的喂料量，以与整个粉磨系统相匹配，进料斗设置有一种可调节喂料量的调节插板。这种插板是控制辊压机正常操作的一项重要措施，可以在一定的范围内调节辊压机的物料通过量和需用功率，即粉碎功，而不影响压辊的优化操作压力，保持辊压机的稳定操作。

  因为辊压机的粉磨物料不同，辊隙亦应随之变化，通过能力也就不同。但料斗尺寸的设计只能是一个，这就限制了辊压机的适应性。加设调节喂料插板后，使辊压机的适应能力大幅度的提升，并可随意调节辊隙，使压辊在设定压力下正常操作。

  这种调节喂料插板的结构并不复杂；利用手轮和调节丝杠，即可使插板上下移动，进而改变进料斗的宽度。

  一般来说，辊压机的喂料斗都设计成比较窄的钢板焊接结构，置于两辊之间机体的上部，高度应适当，以满足形成料柱的要求，同时又不易产生堵塞现象。脆性物料容易满足这种要求，但是对于含泥灰质成分或水分高的物料，不仅影响挤压效果，而且易产生堵塞现象。遇有这样的一种情况的物料，应将它们剔除，保证辊压机的正常而高效率的操作。

  辊压机对物料的挤压系属高压作业，在两个挤压辊的两端或两侧辊隙处的物料极易挤出。被挤出这部分物料不能很好地受到挤压，因此大颗粒较多。实践表明，经辊压机挤压的物料中，大于2mm的颗粒绝大部分都是由于所谓辊端漏料所造成的。这不仅使辊压机的粉磨效率受到严重影响，尤其对窄辊辊压机的影响就更为严重，而且给辊压机的正常操作也带来很大困难。有的将这部分物料返回辊压机重新挤压，这虽能解决大颗粒过多的问题，但极度影响粉磨效率。为此，在辊端采用加侧挡板的办法，取得了较好的效果。为了能够更好的保证挡板的合适预压力，调节处设置有缓冲环节，借以减少因物料不均匀而产生的冲击和振动。

  传动系统主要由减速器，液力偶合器，万向联轴器，缩套联轴器，电动机，润滑装置等部分所组成。由于辊压机的压力极高，所以两个压辊采用单独传动，即有两台电机分别驱动两个挤压辊，两辊的转速同步问题主要靠电气控制管理系统来解决。

  我公司选配的减速器为行星减速器，体积小，重量轻，且承载能力高，齿轮和轴承的寿命长。该机采用自身油池润滑方式，并配置有润滑油的循环冷却系统。该系统能根据油温的变化自动控制冷却系统的进行，直至达到设定限值而自动停机。

  减速器输出轴与挤压辊入轴采用缩套联轴器连接，不但保证了装拆方便，而且使两件近乎刚性地固接在一起，确保可靠地传递扭矩。缩套联轴器的拧紧力矩应严格根据相关要求执行。安装时，减速器输出轴与挤压辊入轴的配合面处清理洗涤干净，严禁有任何油脂。

  液力偶合器可改善起动性能，提高起动能力，具有过载保护作用，能隔离扭振和冲击。