随着矿山开采、水泥、冶金等行业的发展,粉磨行业进入了飞速发展阶段。立磨作为一种粉磨设备,以其占地面积小、能耗低和易损件寿命长等优点日益受到行业关注。国外对立磨已经有了相当长时间的研究与设计经验,并具有丰富的工程经验,产品整体工作性能较好,但价格昂贵并且维护成本很高;国内企业基本都是通过类比设计的方法对国外成型产品加以仿制,理论研究偏少,产品往往存在着能耗过高、工作效率偏低的问题。本课题的主要研究内容是立足现有立磨制造技术与研究成果,针对立磨在设计及使用中所存在的几个核心问题,运用最新研究方法进行理论分析研究,并对关键零部件进行优化设计。本文首先对主流的粉磨理论进行总结,并将轮胎辊与锥型辊两种工程常用的磨辊作为研究对象,应用最新的粉磨理论对两种磨辊在工作中的应力分布进行数学建模,并在Matlab环境下编写了分析程序。经过分析,得到在不同的磨辊倾角、研磨力与料层厚度下两种磨辊的应力分布特点,同时又对两种磨辊在相同工作条件下的应力分布进行对比,结果表明轮胎辊在工作中的受力分布比锥型辊更为均匀,应力峰值更小,有更好的工作特性。本文对典型立磨的液压加压系统的工作原理进行简要介绍,并在AMESim环境下建立了液压系统保压过程的仿真模型,运用单一变量法研究了蓄能器容积、蓄能器充气压力、连接油管直径等关键参数对液压系统保压能力的影响,然后分析了料层厚度变化对液压系统工作特性的影响。最后针对传统磨辊轴重量过重、加工工艺性差的问题,将磨辊轴由实心结构改为空心焊接结构,在ANSYS Workbench环境下对新型磨辊轴进行了静力学分析,得到其在正常工作状态下的应力及变形分布,通过与实心磨辊轴的对比,确认其最大应力与最大变形量满足使用要求。然后又通过nCode Design Life软件计算得到磨辊轴在工作载荷下的疲劳寿命,确定了满足疲劳寿命要求的空心磨辊轴的最小壁厚。本文的研究与分析结果为立磨的设计提供了强有力的分析方法与设计依据,同时具有较高的指导立磨生产的工程应用价值。