為滿足砂場河卵石直接破碎粒度小于0.005 m 且每小時產量為140 t/h 的要求，在對輥磨機結構原理的分析基礎上，確定了高壓輥磨機組件設計所需的運動參數，并以Pro/E 軟件為建模仿真工具，針對高壓輥磨機主要組件機架及磨輥進行建模和有限元分析，對滿足要求的分析結果進行運動學仿真。

　　高壓輥磨機是新一代水泥工業專用粉末設備，與傳統的粉磨機相比具有能耗低、高產量等特點。砂場使用的主軸沖擊式破碎機對進料為0.03 m 左右、抗壓強度為250 MPa 的河卵石進行修整加工，產量為250 t/h。由于其粒度不能達到市場急需的小于0.005 m 的要求，現需設計一種能將粒度為0.03 m 的河卵石直接破碎為粒度小于0.005 m 的高壓輥磨機，且每小時產量為140 t/h 的輥壓機。

　　Pro/E 是一款兼具三維建模、有限元分析及運動仿真的三維設計軟件，綜合考慮各種三維設計軟件的設計效率及結果精確度，本文采用Pro/E 作為本文設計分析軟件，通過Pro/E將高壓輥磨機的三維模型繪制出來，再通過有限元分析模塊對高壓輥磨機的重要組件如機架、輥系實施仿真優化設計。通過對試機數據的收集分析并將此數據與理論數據對比分析，最終確認高壓輥磨機的設計方案的合理性。

1、基本原理

　　如圖 1 所示，兩個壓輥由傳動軸帶動，滑動滾兩端軸承座與油缸相連，在壓力作用下使軸承座在機座上平行移動，從而實現加工物料作用。與常用的磨機工作原理不同之處在于：進入輥磨機的物料是通過擠壓達到理想粒度的，而不是直接由輥子上的柱釘來擠壓。這些柱釘安裝在相向旋轉的輥子上，輥子之間的壓力可高達300 MPa(這遠遠高于進料的強度)。高壓輥磨機的通過量取決于輥子將進料拉入壓縮區的能力、進料的特性和機器的自身條件。要提高輥面的耐磨程度可在輥面焊接耐磨損的材料或在輥面安裝高出輥面數毫米的硬質柱釘。單個物料的破碎是點接觸，這樣的破碎形式會極大加速輥面的磨損，降低輥面使用壽命，因此高壓輥磨機致力于大量物料在壓縮區得到高壓力的研磨。高壓輥磨機連續的高壓力研磨不僅作用于進料中大塊的物料，還作用于進料當中的小塊物料，就連大塊物料在高壓力作用下擠壓生成的小塊物料也會被高壓輥磨機再次擠壓研磨。這使得實際中進料中會有高達70%的粒度大于輥縫間隙的物料能成功研磨。

圖1  高壓輥磨機基本原理圖

6、結論

　　本文針對砂場滿足出料粒度為0.005 m，產量為140 t/h 高壓輥磨機的主要部件機架和磨輥進行設計及有限元分析，并對此進行了仿真。通過理論分析為實際制造提供參考依據。盡管應用Pro/E 在設計高壓輥磨機的過程中取得了一定的效果，但在整個過程中還存在一定的不足，以下是對未來的工作提出的幾點建議和展望：

　　(1)進一步利用其它更專業的分析軟件對高壓輥磨機重要組件進行有限元分析，還可進一步對輥子與軸承的接觸受力和磨損分析等，并對比不同軟件的分析結果，取最優設計數值。

　　(2)開發一個集三維建模及快速有限元分析于一體的軟件，或者是將Pro/E 的優勢與Ansys 等專業有限元分析軟件的優勢集合在一起的仿真系統，以便快速對高壓輥磨機仿真分析，以提高設計效率和可靠性。