立磨又称立式磨、辊磨、立式辊磨。立磨广泛应用于水泥、电力、化工、冶金、非金属矿等行业。它集破碎、干燥、粉磨、分级输送于一体，生产效率高，可将块状、颗粒状及粉状原料磨成所要求的粉状物料。立磨在我国的应用始于上世纪四十年代末，当时用于白水泥厂的生料粉磨。五十年代起，在一些小水泥厂开始使用小型立磨粉磨生料，也有用于湿法水泥厂磨煤粉。从七十年代末开始，国内在干法水泥厂开始发展窑外分解新型干法工艺时，才重视立磨粉磨生料的研究开发工作。
在水泥生产中，传统的生粉料磨系统是球磨机粉磨系统。而当立磨出现，由于它以其独特的粉磨原理克服了球磨机粉磨机理的诸多缺陷，逐渐引起人们的重视。特别是经过技术改进后的立磨与球磨系统相比，它有着显著的优越性，其工艺特点尤其适宜于大型预分解窑干法水泥生产线，因为它能够大量利用来自预热器的余热废气，能高效综合地完成物料的中碎、粉磨、烘干、选粉及气力输送过程，集多功能于一体。由于它是利用料床原理进行粉磨，避免了金属间的撞击与磨损，金属磨损量很小、噪音低;又因它是风扫式粉磨，带有内部选粉功能，避免了过粉磨现象，因此减少了无用功的消耗，粉磨效率高，与球磨系统相比，粉磨电耗仅为后者的50%～60%，还具有工艺流程简单、单机产量大、入料粒度大、烘干能力强、密闭性能好、负压操作无扬尘、对成品质量控制快捷、更换产品灵活、易实现智能化、自动化控制等优点，故在世界各国得到广泛应用[3]。目前已成为当今国际上生料粉磨和煤粉磨的首选设备。
立磨由分离器1、壳体2、磨辊3、翻辊装置4、液压加压装置5、摇臂6、风环7、磨盘8、传动装置9、机座10等部分组成(图1示)。
图1.1 立磨的结构简图
立磨的特点
与其他粉磨设备相比，立磨有以下特点：
（1）粉磨效率高，采用料床挤压粉碎原理，粉磨方式合理。故粉磨效率高、油耗低，。粉磨电耗为球磨机的50%~60%,而整个系统电耗为球磨系统的75%~90%，其中原料水分越大，系统电耗节省越多。
（2）烘干效率高，热风从环形缝喷入，风速可高达80m/s以上，磨内通风截面大，阻力小，利用窑尾预热器废气可烘干含水6%~8%的物料，若有热风炉可烘干含水15%-20%的物料。
（3）入磨物料粒度大。一般可达磨辊直径的5%，大型磨入料粒度可达150-200mm，可省掉二级破碎，节省投资，设备工艺性能优越，单机产量大，设备运转率高，金属磨损比球磨机低。
（4）对粉磨物料适应性强，可用于粉磨各种原燃料，如石灰石、砂岩、煤、水泥熟料、高炉矿渣等。无论其易磨性、磨蚀性有多大差异，通过对立磨内部结构调整和合理操作，均能生产出不同细度、不同表面积的合格产品。
（5）工艺流程简单、布置紧凑，占地面积为球磨系统的50%~70%，占用空间小，日常维护费用低，可露天设置，基建投资约为球磨机的70%。
（6）整体密封性较好、扬尘小、噪声低，有利于保护环境。立磨在工作中没有球磨机中钢球互相碰撞、撞击衬板的金属撞击声，因此噪音小，比球磨机低20-25dB。另外，立磨采用全密封系统，系统在负压下操作，无扬尘。
（7）成品质量控制快捷，生产调节反应快，便于实现操作智能化、自动化。
（8）磨耗小，利用率高。用立式磨粉磨水泥原料时，零件磨损消耗一般为5到7克，辊套和磨盘衬板寿命可达8000h以上，设备运转率可达90%以上[5]。
立磨的传动方案
首先满足机器的功能要求，如所传递的功率大小、转速和运动形式，此外还应满足工作可靠、传动效率高、结构简单、尺寸紧凑、工艺性好、使用维护方便。
常用传动方案有3种：
（1）带—圆锥齿轮传动：特点是带在高速转动时会打滑，但整体尺寸不大，制造成本也不高;
（2）圆锥—圆柱齿轮传动：特点是工作可靠、传动效率高、维护方便、环境适应性强，但总体尺寸较大;
（3）螺旋伞齿-行星齿轮传动：特点是传动装置结构紧凑、体积小、重量轻、减速比大、传递功率大、箱体受力合理，既便于加工制造，又有利于维护保养，造价也较低[6]。
根据立磨的工作环境及其自身的特点，结合现在制造技术的提高，选用螺旋伞齿-行星齿轮传动方案。
立磨的粉磨方案
通过功能分析，初步确定各个功能单元的结构及应用原理。粉磨系统由磨盘、磨辊等组成。采用料床挤压粉碎原理，物料通过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力的作用下被甩向磨盘边缘并受到磨辊受碾压、剪切、冲击作用，粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，被来自风环处高速向上的热气流带起烘干，根据气流速度的不同，部分物料被气流带到分离器内，粗粉经分离后返回到磨盘上，重新粉磨;细粉则随气流出磨，在系统收尘装置中收集下来，即为产品。莱歇磨外形尺寸比同等生产能力的MPS型辊式磨小，磨盘衬板可以翻面使用，磨内设有磨辊与磨盘间隙限位
装置，启动时可抬起磨辊空载启动，且无需进行磨盘布料，磨辊可以翻出机外，检查、维修和更换辊套方便，可节省时间。
分离器的结构方案
分离器是保证产品细度的重要部件，立磨的分离器主要有静态分离器、动态分离器以及组合式分离器。
静态分离器利用导风叶使气流旋转，在旋转气流中物料产生离心力，在离心力的作用下将大颗粒物料分离下来，粒径小的物料随气流一起出磨，在收尘器中收集下来的即为产品。通过调节导风叶的角度可调节产品细度。
动态分离器转子高速旋转，叶片与物料撞击，给物料较大的圆周速度，从而产生较大的离心力，使粗颗粒分离下来。这种分离器结构简单，产品细度可通过调节转子转速迅速改变，调节方便，分离器叶片磨损后更换方便。
动静态组合式分离器将上述两种分离器相结合，能进一步提高分离效率，同时又可将粗粉直接送到磨盘中央重新粉磨，减少了粗粉在磨内循环的次数，降低磨机的压力损失。但这种分离器结构复杂，造价较高，叶片磨损后更换不便，但由于分离效率高、又能提高磨机产量、降低运行费用，是目前立磨分离器的发展方向。
分离器的传动有机械和液压两种传动方式。
以前的立磨分离器为减轻传动系统的重量，多数采用液压传动。随着硬齿面减速机及变频调速电动机的应用，大大降低了传动系统的重量，目前大多数立磨都采用机械传动。
综上所述，故选择机械传动式动静态组合式分离器。
立磨的加压方案
除摆辊磨外，所有型号的立磨根据规格的不同，可采用弹簧加压或液压加压。弹簧加压有四个较严重的缺点：第一，由于辊套和衬板逐渐磨损，弹簧加压系统对物料的压力逐渐减小，至使粉磨能力下降;第二，采用弹簧加压的立磨必须在满负荷状态下启动，要求电机启动力矩大，启动困难;第三，弹簧压力不能自动调节，当磨内进入较大的物料或铁块等杂物时，磨机会严重过载，不利于安全运行;第四，弹簧压力有限，不能满足大型立磨的需要。
液压技术不断发展，采用液压加压方式，使碾磨压力稳定，调节方便，并可在运行中进行调节。当立磨内进入铁块等杂物时，加压系统蓄能器中的气体被压缩，磨辊可以越过杂物，由蓄能器缓冲吸振作用使磨机不会过载，也可很方便地抬起磨辊，使磨机能轻载或空载启动。
通过上述分析该加压方式采用液压加压。
磨机分离器的选择
分离器安装在磨机的顶部与上壳体相连，当已被粉磨且烘干的物料与上升的气流一起从壳体下不进入分离器，在经过导向叶片和转子叶片两次分选后将不合格的颗粒剔除。并被收集后，使之返回磨盘进行在粉磨，合格颗粒与气体混合物则从分离器的出风口被排出磨外。分离器的传动装置由电动机、减速机、联轴器组成。减速机的出轴通过联轴器与转子主轴相连，从而带动笼形转子的旋转。电动机的转速可调，通过调节转子的转速和结合调整导向叶片的角度来达到对产品控制细度控制控制，转子转速越快产品的细度越细。上述参数必须在磨机调试中摸索，最终可找出最佳转速[11]。
分离器的主要部件件有上盖、主轴、笼形转子、张紧装置、下料溜子、料斗等组成。分离器的上盖设有出风口，并支撑传动装置。在主轴上套有分别承受径向力和轴向力的轴承，轴承采用集中润滑，并设有测温装置。笼形转子安装时可靠张紧装置调整主轴的垂直度。在下料溜子上设有热风通气管，如果来料水分较大，容易粘在溜子上，通入热风后可使物料与溜子脱离，并及时进入磨内。料斗将被分选出来的粗颗粒收集下来送到磨盘上进行再粉磨。
通过查询多种资料，网上了解目前国内各立磨生产厂家的选粉设备，最终选择由沈阳重型机械有限责任公司生产的与5000t水泥熟料生产线配套的400t/h的SLS型动静态组合式高效选粉机，该选粉机选用YCTD系列电磁调速电动机，功率为180KW。
磨机减速机的选择
立磨的减速机安装在磨机下部，既要带动磨盘转动又要承受磨盘、磨辊、物料的重量以及加压装置所施加的研磨压力，是立磨的重要部件之一。由于要承受很大的垂直压力及碾磨物料的冲击载荷所以传动装置有承受垂直力的止推轴承(小型立磨)和滑块止推轴瓦[12]。
由于螺旋伞齿与直齿锥齿轮相比具有以下优点：
1、增大接触比，也就是增加了重迭系数，减轻了冲击，使传动稳，降低了噪音。
2、负荷比压降低，磨损较均匀，相应增大了齿轮的负载能力，使用寿命长。
3、可以实行大的传动比，小轮的齿数可以少至5齿。
4、可以进行齿面的研磨，以降低噪音，改善接触区和提高齿面光洁度。如进行磨齿精度可达到5级。
故立磨所选用的减速机采用螺旋伞齿一行星齿轮传动，第一级螺旋伞齿减速并改变转动方向，再通过行星齿轮减速到所要求的转速。行星级齿轮传动主要由太阳轮、行星轮、内齿圈等组成。工作时太阳轮浮动，以便使其轮齿同时和三个行星轮均匀接触，达到均载目的;行星轮安装在行星架上，在绕自身轴线传动的同时，也随行星架一齐转动。内齿轮安装在壳体中固定不动。输出端用法兰和磨盘相连。磨盘和磨内物料的重量及磨辊对物料的碾磨压力由推力轴瓦承受。这种传动装置结构紧凑、体积小、重量轻、减速比大、传递功率大、箱体受力合理，既便于加工制造，又有利于维护保养，造价也较低，目前已经广泛用作各种立磨的传动装置。
由于立磨所需减速机为大功率大体积的减速机，使用工况恶劣，减速机需要承受高强度负荷震动、冲击等高难度使用要求结构复杂，且需有较长的使用寿命零件的热处理及加工技术要求很高，技术难度大。因此，过去凡大型立磨减速机主要依靠进口。近几年来随着立磨在国内普遍使用，在引进国外机生产技术的基础上使我国减速机设计生产有了大幅提高。最终选择由南京捷力齿轮箱技术有限公司公司研发的型号为JLM180的大型4200KW立磨减速机。
该减速机设计新颖，先进可靠。本产品充分吸取了德国、日本、瑞士、丹麦等国外同类立磨减速机的特点，博采众长，又结合了我国自己设备的特点和长期设计经验。不同于目前使用的国内外任何减速机，是目前国内外最先进的减速机之一，是经过数十年研究，是我国自主研发并具有知识产权的大型立磨减速机。该减速机能承受1000吨的静负荷和2500吨的冲击负荷，减速机的箱体在设计上使磨机的巨大载荷直接通过推力轴承传入地下，减速机箱体采用焊接结构，筒体的厚度比国外的要厚10mm，推力轴承的中心与筒体重和，为了增加箱体的刚度，有内外主加强筋17块和12块轴承撑板。因此，同其他减速机相比都要更加坚固。本机采用静动压相结合的润滑系统，保证减速机各个润滑点充分有效的润滑，是减速机正常运转的必要条件。本减速机的润滑设计十分理想，打开侧盖，会看到润滑油像瀑布一样流向所有齿面，包括内齿圈齿面。所有轴承都设有进油孔。推力轴承在工作时保持润滑油始终高出推力瓦20mm以上，推力瓦一直浸泡在油液中，在任何情况下都能保证推力瓦的动压润滑。高速轴轴承和推力瓦的进油量在现场是可以调节的，从而达到理想的状态。