造纸机沟纹压榨辊设计说明书.docx
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造纸机沟纹压榨辊设计说明书
过程装备综合设计实训说明书
题目：
φ1200沟纹压榨辊设计
学生姓名：
赵明凯
学号：
200801020130
院（系）：
造纸工程学院
专业：
过程装备与控制工程
指导教师：
刘艳
2011年11月30日
1.概述
1.1选题背景
造纸机压榨部的主要作用是用机械挤压的方法降低纸幅的含水量，提高纸幅进入干燥部时的干度。
此外，压榨可以改善纸的表面质量，增大成纸紧度，纸的强度也有一定的提高。
压榨部的脱水沿纸幅宽度上应该是均匀的。
纸幅有局部的过干或过湿时，就会产生纸幅局部地方过于干燥和压溃的现象。
沟纹压榨辊是在20世纪60年代广泛研究压榨脱水的机理的基础上发展起来的。
使用沟纹压辊时，可以提高压榨的线压力而无压溃和产生印纹的危险，压榨后的纸幅干度高而且脱水均匀。
在某些高速纸机上，沟纹压榨部分的取代了真空压榨。
此外，沟纹压榨适用于旧纸机普通压榨的改造，不需要添设真空系统及其动力装置，既经济，又方便。
为此，本文对净纸宽度8000造纸机沟纹压榨辊进行了设计。
1.2设计依据
本文设计沟纹压榨辊适用于车速1600m/min、线压80kg/cm、纸幅定量52g/m2,新闻纸、净纸幅宽8000mm的高速新闻纸机。
2.辊体设计
2.1选材
压榨辊需要承受一定的压力，而且本纸机幅宽较大，转速较高，而HT300是一种高强度、高耐磨性的灰铸铁，其强度、耐磨性都优于其他牌号的灰铸铁，但铸造性能较差，铸后需要人工时效处理。
综合各方面因素考虑，本设计辊体材料采用HT300。
2.2压榨辊各参数计算、确定
2.2.1压榨辊辊径的计算
由于本纸机是净纸幅宽8000的造纸机，根据舒赫曼曾提出的一套初步计算压榨辊直径是经验公式。
舒赫曼计算公式一共有以下三组：
（1）当设计线压为35kg/cm时，
压榨下辊直径
Dx=0.115Bw+250（mm）（2-1）
压榨上辊直径
Ds=0.08BW+300（mm）（2-2）
（2）当设计线压为50kg/cm时，
压榨下辊直径
Dx=0.115Bw+250（mm）（2-3）
压榨上辊直径
Ds=0.08BW+350（mm）（2-4）
（3）当设计线压为80kg/cm时，
压榨下辊直径
Dx=0.145Bw+200（mm）（2-5）
压榨上辊直径
Ds=0.110BW+300（mm）（2-6）
以上式中Bw为成型网的网宽（mm），S:
上，D:
下。
本设计采用的是80kg/cm的线压，故：
压榨下辊直径Dx=0.110Bw+300=0.110×8000+300
=1180
取辊径D=1200mm
2.2.2压榨辊壁厚设计
辊子高速运行条件下，为了防止辊子跳动，同时也要保证经过压榨辊的纸页受压均匀，压榨辊的壁厚设计显得尤为重要，既不能太薄也不能太厚。
由赫曼提供的较为详细的压榨辊直径尺寸，可知：
当线压为80kg/cm，辊径为1200时辊子壁厚取50mm为宜。
2.3轴头设计
2.3.1选材
在整个压榨辊中，闷头对辊的工作状态如跳动、动平衡等有着至关重要的影响。
综合各方面因素考虑，根据GB/T11352-1989对工程用铸造碳钢的规定，现选用牌号为ZG340-640,屈服强度δs等于340MPa，抗拉强度为640MPa，正火回火后硬度为169~229HBW的工程用铸造用钢。
2.3.2轴头尺寸确定
闷头与辊体采用热装工艺，故轴头应与辊体间有一定的过盈量。
辊体的内径是1100mm，取轴头过盈部分的外径为1116mm。
2.3.3轴头上轴承设计
（1）选型
由于径向载荷大且轴承位置间可能发生不对中，故选用承载能力强的调心滚子轴承231或232系列，因轴承座的高度受辊子直低的轴承高度也是很重要的。
轴承额定寿命Lh>100000小时，在润滑条件良好（粘度比k=3，系数a2311=3）和较高清洁度（污染指数V=0.5〉时，调整后的额定寿命计算值可远大Lhna>100000小时。
（2）加工公差：
内圈受圆周载荷并附着在带锥度的轴上，圆度公差IT5/2，锥度公差AT7。
（3）润滑：
循环油润滑，（最小油量为7l/min）润滑油为矿物油（ISOVG100）并含EP和抗腐蚀性及油水分离性能的添加剂。
将油直接供到轴承中心实现有效的润滑。
润滑油通过集油室和连接孔回到轴承两侧。
（4）密封:
轴头上的甩油槽防止油通过轴承盖溢出。
非接触和免维修的间隙式密封防止轴承受环境影响。
（2）轴承中心距确定
1）该设计净纸宽度为8000mm；
2）铜网宽度
铜网宽度常作为纸机各部分宽度的基数。
因为纸幅在压榨和干燥的过程中都会发生横向收缩，纸幅在纸机的各部位的宽度是不同的。
根据净纸宽度来计算铜网宽度时，公式如下：
BW=BM/（1-e）+A（2-7）
式中，BW——铜网的计算宽度
BM——卷纸机上毛纸宽度，一般BM=净纸宽度+40
e——纸幅的总横缩率（对含有大量机械木浆的纸张e=0.015~0.3；对全化学木浆的书写和印刷纸，e=0.03~0.035；对电容纸和粘状浆的薄纸，e=0.08~0.13）。
本设计为新闻纸，故选e=0.03。
A——考虑到湿边纸的宽度和铜网错动宽度的系数，对于开式引纸的纸机，取A=150mm，对设有真空吸移装置的纸机，取A=250~300mm。
铜网宽度的采用值是与其计算值相接近的铜网宽度的标准值。
综上所述，代人相关数值，得：
铜网宽度BW=11735mm。
取BW为11700mm。
3）纸机的轨距（轴承中心距）
轨距是指纸机基础上底轨的中心距。
纸机的轨距有铜网宽度决定并应考虑到烘缸端而与基础梁之间有足够的间距。
轨距的估算用下列经验式：
设I表示轨距（毫米〉，当铜网宽度BW<2600亳米时，
I=1.14BW+300（2-8）
当铜网宽度BW>2600亳米时，
I=1.03BW+600（2-9）
造纸机的轨距通常也就是纸机各辊子两轴承间的中心距。
故轴承中心距I=12651mm
3.胶层设计
3.1胶层选材
胶层的材料一般来说是工业用的橡胶，具体的橡胶品种视使用要求及工作环境、工作条件等不同而各不相同。
本设计采用工业橡胶作为胶层材料。
胶层硬度为90度～92度。
3.2沟纹尺寸设计
根据贝洛伊特公司所得到的结论：
（1）车出的沟纹能富足有余的容纳由压区中挤压出来的全部水分；
（2）沟纹不宜过宽，否则在高压下易产生沟痕，辊面上沟纹部分的面积占辊面全面积的比率约为16%为最佳；
（3）上述最佳沟纹尺寸（宽0.5mm，深2.5mm，节距3.2mm）已经实验证明对大多数造纸机所要求的使用条件来说是具有较好的脱水效果的，而且对沟纹维护也是相对便利的。
所以本设计采用的沟纹规格是：
宽0.5mm，深2.5mm，节距3.2mm。
显然，对于机械制造厂而言，应有通用且标准的沟纹尺寸以利于加工制造，这也便于配用专用机床或专用工具，甚至可以向造纸厂提供加工标准沟型的标准刀具。
这样的标准沟型应采用上述的最隹沟纹尺寸为宜。
当然，制造厂也应制出其他的沟型以适应造纸广提出的某些特珠要求。
选择沟型时除考虑辊面材质及加工制造、沟纹维护等条件外，应核算在运行使用条件下的沟纹理论冲水率，这对于在给定的车速下选用适当的沟纹排水措施也是有关的。
沟纹理论充水率是指在给定的纸种、浆种、进压区的纸輻干度、线压、毛轮特征、棍面材质和车速的条件下自沟纹压区中脱出的水量对于沟纹容量的百分率。
前者最好是从实验中求得，在作较粗略的计算时可以用纸幅进、出压区的干度来求得，并假设纸幅经过沟纹压区后的干度比通过相同条件的普通压区提髙1〜3%，对于位于压榨部分湿端的第一、二压区可取其较大值，对第三压区或以后的压区则取其低值，这样，沟纹理论充水率r可按下式计算：
r=
%（3-1）
式中w——纸幅定量，g/m2；
m——成纸水分；
p——沟纹节距，mm；
c1，c2——纸幅进出压区的干度；
b——沟纹宽度，mm；
d——沟纹深度，mm。
对于上述最佳沟纹尺寸，已知b,p,d，又c1=15%，c2=34%，w=52g/m2，可得：
r=54%
沟纹尺寸示意图如图3-1所示：
图3-1沟纹尺寸示意图
3.3胶层与辊体连接设计
通过辊上铣轴向燕尾槽增加衬胶层与辊体结合强度。
沟纹压榨所适用的线压比普通压榨线压要高的多，通常达到80~110kg/cm，因此其辊面包覆层应能承受高压。
此外，也有一些中等压力的包胶压榨辊采用加强结合用胶衬层与辊体结合强度的措施。
这种加强措施中普遍使用的老办法是在辊面上铣出轴向燕尾槽。
这种燕尾槽的尺寸通常为窄口处的宽度为2.5mm，深度约为3mm，燕尾角度60度，燕尾槽沿辊体圆周间隔30度分布。
这样结合用衬胶层与辊体更能强固的结合在一起。
4.沟纹压榨辊常见问题分析
4.1沟纹印
4.1.1沟纹印的外观特征
沟纹印的外观特征主要表现为纸张迎光透视时，纸页中呈现出纵向的明暗相间的规则直条印。
这种条印，起初很多人认为是由毛毯的经线听产生的毛毯印。
但通过观察分析，发现该条印与压榨胶辊的沟纹是完全对应吻合的。
通过实测，条印的尺寸、数量与胶辊沟纹的尺寸、数量确实是对应吻合的。
4.1.2沟纹印产生的原因及其影响因素
（1）原因
沟纹印实际上是一种“水印”，它和网部水印辊形成的“水印”是属同类性质的。
进人压榨压区的湿纸页和毛毯与胶辊沟对应的部位压力低，与沟间部分对应的部位压力高。
因而牙处湿纸的水分将向沟处转移，致使沟处湿纸页水分较大。
这一方面要削弱湿纸页的组织结构，另一方面当水脱走时，将要携带走细小纤维及填料。
从而使该处所对应的纸页填料及细小纤维少，显现出透明条印。
而明条印相间部分则呈现暗条印。
（2）影响因素
由沟纹印的产生原因以及在实践中的观察，认为沟纹印的影响因素有：
①胶辊沟纹开口率低，即胶辊沟纹每英寸宽度内沟或牙的数量少，亦即牙纹粗，沟纹印易产生且较重。
这是由于粗牙纹使湿纸和毛毯受压面积大，水分由牙处向沟处转移的量大、沟处水分较大所致。
②进人压榨湿纸页的水分含量高，受压后沟处水分含量则更髙，因此亦易形成较重的沟纹印。
③浆料打浆度过髙，上网滤水困难，则进压榨水分含量高，同样易形成沟纹印。
④压榨线压力过高，昆然易形成沟纹印。
⑤纸浆中细小纤维及填料含量髙，当脱水时、易被带走，而易形成沟纹卬。
⑥毛毯较薄或用旧脏污时吸水、滤水性差，会造成沟处湿纸水分过大，亦易形成沟纹印。
（3）消除措施
摘淸沟纹印形成原因及影响因素以后，当纸页沟纹印较重时，应具体加以解决。
针对机滤嘴棒纸沟纹卬，我们通过对比分折，认为主要是由于胶辊沟纹幵口率低，牙纹太粗所致。
因此我们在保证脱水效果的前提下，适当调整了开口率，更换成16牙/英寸胶辊，同时又加强网部脱水，控制进压榨湿纸水分，沟纹印基本消除。
纸机文化用纸的沟纹印，主要是由于草类纤维配用量过大，滤水性差，进压榨湿纸页水分含量大，压榨毛毯薄使用期限长，压榨线压力高等造成。
对此我们采取了降低草浆打浆度、加强网部脱水、降低压榨线压力和提高毛毯克重以及缩短毛毯使用期限等措施，成纸沟纹基本消除。
4.2“拔毛”现象产生原因
产生“拔毛”现象的原因可能有：
沟纹宽度较小、深度较浅、沟内充满水的特点，使水从湿纸经过毛毯流向沟纹的阻力增大，造成毛毯及湿纸“回湿”严重，出一压后纸的干度提高较少。
虽然开口面积百分率增大，但是由于胶辊硬度小，沟纹易变形，脱水效率并不会提高。
生产“细沟纹”胶辊的沟纹易堵塞，对毛毯产生“拔毛”现象，毛毯的使用寿命缩短，平均为7~8天。
沟纹内冲水较多，使湿纸中压出的水不能及时排走，湿纸易压花断纸。
5.工艺卡
5.1压榨辊装配工艺卡
5.1.1钳
1）将辊体与闷头配合部分清理干净，按实测尺寸及所需过盈量选配成组。
2）加热辊体，用量杆测量，控制热胀尺寸，按图热装，结合端面切实，按通用技术要求用力矩板扳手拧紧各螺栓。
（螺栓螺纹处加润滑剂）
3）定位销定位（不少于三个）
注：
自制T型量具
每端热装后，将轴头支撑20——30分钟
两端透气孔应对正
5.1.2检
检查配合车工检查两端轴头中心直线度及轴头跳动。
5.1.3车
1）配合检验检查轴头跳动
2）卡一短轴头上托架，架基准外圆。
打表测量尾座端轴头跳动，修研中心孔，接辊体两端轴头基准外圆及闷头大外圆，倒到角。
3）按技术要求于辊体两端车挡水槽。
注：
注意保护好轴头已加工面。
5.1.4钳
1）轴头清理干净，架两端轴头，装好皮带，调整张紧力。
按照100~150RPM，转动45分钟，消除静挠度。
2）平衡转速747RPM，粗精校动平衡。
3）固定平衡块，将螺栓焊死，清理焊渣。
4）测量辊面中心动态跳动值。
5）测量各重要位置的静跳动值。
5.1.5包胶
1）按图纸要求包胶，直径留余量4~5mm。
2）按两端轴头锥轴颈外径打表精确找正，精车胶面外圆及两端圆角，端面磨外圆。
5.1.6钳
同工序4，复校动平衡
注：
注意保护已加工面
5.1.7漆
按通用喷漆工艺规程要求两端闷头喷漆处理。
5.1.8钳
库领螺钉，领螺盖，涂端面密封胶，装好端盖。
注：
端盖有保护膜面朝外。
清理保护膜及油污。
5.2轴头制造工艺卡
5.2.1铸造
按照辊体尺寸铸造，留有2~3mm的加工余量。
5.2.2钳
修光辊体和轴头结合面毛刺并清理干净，用压缩空气吹净辊体内铁屑和杂物。
5.2.3钻孔攻丝
按规定在轴头端面钻孔攻丝，并将孔内的铁屑清理干净。
5.2.4车
1）装夹好辊体，按两端轴找正（找正值0.03mm）
2）半精车外圆，直径留余量0.8mm，表面Ra6.3
3）修光辊体内径
5.2.5钳
1）用吊装工具，预热装好两端轴头
2）预校动平衡，把平衡块
5.2.6车
精车外圆至图纸尺寸
5.2.7钳
再次进行动平衡校正，平衡质量等级G=1.6，然后装好平衡块。
5.2.8包胶
按照规定在辊子表面包胶达规定值，要进行硫化处理。
5.2.9车
按图纸要求精车辊体表面达要求，再在胶层上车出沟纹。
6.总结
此次对造纸机沟纹压榨辊的设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次设计使我明白了原来自己知识还比较欠缺，自己要学习的东西还太多。
此次专业性设计要求我们尽量把学到的知识毫无保留得发挥出来，如今的社会已是知识经济发展迅速的时代，我们学的远远不够。
因为知识的海洋着无边际，我们只有不断的学习，不断的充实自己，才能不断迈步向前。
在为期一个多月的设计过程中我学到了许多东西，不仅仅是设计中的，也学到了不少设计以外其它的东西。
在设计中，我们遇到了许多不太明白的地方，然后就要着手查阅相关资料，除此之外，老师也给了我们提供了很多必要的帮助，在老师精心的指导下找出设计中的不足，改进设计方案，力求达到完美的效果。
在设计中，我们经常为了一个问题而绞尽脑汁苦苦思索，当一个问题得到圆满解决时而流露出来的高兴，其中的困惑、苦恼、兴奋、激动只有自己饱尝后才知道。
在设计开始的时候由于对自己不够自信，心里多多少少有一些胆怯，但当一切经过自己的辛苦努力将要结束时又有一丝丝怀念。
觉得自己的能力还是可以的。
通过这次设计，我明白了自己不用心去尝试，去努力，怎知道所走路的酸甜苦乐。
这样的一次实践设计，让我们进一步培养了自己分析总结和表达能力，也巩固深化了在设计过程中所获得的知识，也是对我们以往所学知识的一次总体的考查.它是通过对相关课程的内容进行有机融合，使课程内容与岗位能力的培养紧密结合，使我们在实践与设计过程中，能把所学的知识与岗位实践联系起来，达到共鸣的效果.我了解到CAD是一门应用广泛的技术性应用的软件，在机械、建筑等行业尤为的重要，电脑辅助绘图相对手工绘图有很多突出的优点，在精度和准度、美观度方面它远超于手工画图。
我们现在所学习的都是工程方面的知识，在今后进入社会后，大多数同学都从事建筑行业，因此，工程制图对我们来说是一门最基础的课程，学习好这项技能对我们今后的工作很是实用，当然，如果仅仅只是手绘，可能会对施工有影响，对比来看，CAD电脑制图就是显得很精确，而且绘制起来也很方便、快捷。
通过这次实训我们将理论和实践很好的结合在了一起。
除了完成了老师给的实训任务，我们收获更多的是一个集体的力量，一起共同完成一项任务后的满足感，真的很感谢学校和老师在期末给我们怎么好的实训机会，所以每次我都十分珍惜这些机会，这次也不例外。
所以我非常感谢学校和老师给我们这么好的学习机会，实训是短暂的，但它让我们在学校里学到了我们平常在书本上没能学到的动手方面的实践，那也是我们毕业前与社会工作的接触，它让我们感受集体的力量，感受了与社会类似的工作。
为我们毕业后的社会工作做好准备。
通过了这次的设计，我们的实训将得以圆满的实现。
但我们并不能因此而骄傲，它也同时提醒我们学海无边，知识只有学了去灵活运用才能发挥它的真正价值，并且也提醒我们在走上人生社会之后也要保持在学校时同样的求知欲和上进心.有了这个做基础，我们才能充实自己，不断进步，才能在社会中立稳脚跟，不被淘汰.让我们以全新的心态进入另一所叫做“社会”的大学，工作就是发挥知识的一种实践，也是一种工具，它让我们知道什么是不具备的，让我们自觉去学习，去领悟，让我们去充实在学校的学习中所欠缺的人生经验。
在此要感谢我们的指导老师对我们悉心的指导，感谢老师给我们的帮助。
参考文献
[1]肖守玉,沟纹压榨,纸和造纸[J],1994,7:
33
[2]沈立新,吕兴,沟纹印产生原因及消除措施,[J]中华纸业,1999,3:
42
[3]张进先,造纸机使用沟纹压榨问题的探讨,[J]西南造纸,2002,4:
39
[4]陈克复,制浆造纸机械与设备（下）[M],中国轻工出版社
[5]吴宗泽,罗圣国,机械设计课程设计手册[M],高等教育出版社
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