一種紙機(jī)烘缸砂帶磨削裝置的設(shè)計(jì)

闞 萍

(四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川廣元，628017)

一種紙機(jī)烘缸砂帶磨削裝置的設(shè)計(jì)

闞 萍

(四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川廣元，628017)

介紹了一種能對(duì)造紙機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)上的受損傷的烘缸外表噴涂不銹鋼后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)磨光修復(fù)的專(zhuān)用磨床，即砂帶磨削裝置。該裝置可同時(shí)對(duì)其他大直徑內(nèi)外圓工件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)磨光，其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，磨光方法新穎;可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)磨光，避免拆卸、吊裝、運(yùn)輸、重新安裝的耗資耗力，大大減少了停工時(shí)間帶來(lái)的損失。

烘缸;磨床;砂帶磨削

烘缸是各種紙機(jī)干燥裝置的主要部件，烘缸表面對(duì)總紙機(jī)的干燥效率以及干燥紙幅的質(zhì)量有著重要的影響，因而對(duì)烘缸表面的粗糙度要求較高。每一個(gè)造紙廠(chǎng)都需要經(jīng)常對(duì)被拉傷、磨損的烘缸外表面進(jìn)行修復(fù)。然而，這種修復(fù)工作由于造紙機(jī)烘缸本身所具有的體積大 (每臺(tái)烘缸直徑一般都在2 m以上)、質(zhì)量大，拆裝困難和烘缸外表面硬度大，精度、光潔度要求高，制造工藝復(fù)雜，加工難度大，以及造紙廠(chǎng)本身又難以配備體積龐大、價(jià)格昂貴、機(jī)重約達(dá)幾噸甚至幾十噸的烘缸制造或修復(fù)設(shè)備而變得極為困難。本課題設(shè)計(jì)了可對(duì)造紙機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)上的受到損傷的烘缸外表噴涂不銹鋼后進(jìn)行磨削的裝置。此裝置的優(yōu)點(diǎn)在于不用拆卸烘缸，只要把磨床直接卡合在烘缸支架上就可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)磨削。

1 砂帶磨削裝置的總體結(jié)構(gòu)

砂帶磨削裝置分為磨頭、床體、傳動(dòng)3個(gè)部分。磨頭部分主要有磨頭架座板、接觸輪、張緊器、張緊輪。床體部分有導(dǎo)軌，電機(jī)座上有電機(jī)和皮帶輪，在床體下方還有固定裝置。傳動(dòng)部分，在橫向傳動(dòng)上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，再經(jīng)絲杠螺母連接，使橫拖板進(jìn)行橫向進(jìn)給;縱向傳動(dòng)也是采用的絲杠螺母連接使縱拖板在導(dǎo)軌上縱向往復(fù)移動(dòng)，縱向進(jìn)給采用電機(jī)通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)。圖1為砂帶磨床的簡(jiǎn)圖。

2 磨頭部分的設(shè)計(jì)

砂帶磨削技術(shù)優(yōu)越性的發(fā)揮，很大程度上要依賴(lài)于砂帶磨床本身，因而磨床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的工作，在砂帶磨床的設(shè)計(jì)中，磨頭又是最關(guān)鍵的。

2.1 接觸輪的設(shè)計(jì)

接觸輪在砂帶磨削中的作用表現(xiàn)在：支承砂帶;抵抗施加于砂帶上的接觸壓力;有時(shí)接觸輪還用作驅(qū)動(dòng)輪，把必需的向前的運(yùn)轉(zhuǎn)力或圓周力傳至砂帶。接觸輪的運(yùn)動(dòng)精度會(huì)通過(guò)砂帶反應(yīng)到工件之上，并影響加工平穩(wěn)性及表面質(zhì)量等。

圖1 砂帶磨床簡(jiǎn)圖

接觸輪采用實(shí)體式;材料以鋼為輪芯，然后在其外圓上硫化一層橡膠，硬度選為85 Hs。設(shè)計(jì)中接觸輪的直徑為300 mm，寬度為125 mm。接觸輪表面形狀設(shè)計(jì)為開(kāi)槽形，它的作用是可提高接觸輪的牽引能力;可使砂帶磨料的切入能力大大增強(qiáng)，有效提高砂帶的磨削性能;接觸輪外緣表面上的許多小槽可存置磨屑，減少填塞現(xiàn)象，能提高砂帶壽命。輪面上的齒形角選取30°。接觸輪的中凸高度δ1為1.25 mm。

2.2 張緊輪的設(shè)計(jì)

張緊輪不但起張緊砂帶的作用，而且還起導(dǎo)向作用，使砂帶不致偏離接觸輪。張緊輪直徑越大，導(dǎo)向控制越靈敏。張緊輪的直徑選取為150 mm，寬度為125 mm，中凸高度δ2為2 mm，材料為鋼，在張緊輪外緣硫化一層橡膠，旨在增大摩擦因數(shù)。選擇張緊力時(shí)要注意既能避免砂帶受力過(guò)大而被拉斷，又能保持砂帶在運(yùn)行中不跑偏、不打折，切除率高。

2.3 砂帶的選擇及相關(guān)計(jì)算

2.3.1 砂帶的選擇

砂帶的基本組成是：基材、磨料和黏結(jié)劑，合稱(chēng)為砂帶構(gòu)成的三要素。

基材是砂帶磨料和黏結(jié)劑的承載體，基材品質(zhì)的好壞直接影響砂帶的磨削性能。砂帶所使用的基材主要有4大類(lèi)：紙、布、紙-布復(fù)合式基材以及無(wú)紡布。本課題選用布基材，它柔軟性好、強(qiáng)度高。

磨料是改善砂帶磨削性能的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)中所選用的是棕剛玉，它的韌性高，能承受較大的壓力，抗破碎能力強(qiáng)，耐高溫性及化學(xué)穩(wěn)定性均較好［1］。

對(duì)于黏結(jié)劑所選用的是合成樹(shù)脂黏結(jié)劑，它是目前制造砂帶用量最多的黏結(jié)劑，其特點(diǎn)是黏結(jié)強(qiáng)度高、硬度大，有很好的耐水、耐熱性和其他機(jī)械性能。

2.3.2 砂帶的周長(zhǎng)及相關(guān)參數(shù)計(jì)算

計(jì)算砂帶的周長(zhǎng)L，通常的方法是先根據(jù)機(jī)床及磨頭工藝結(jié)構(gòu)的布置，按初步確定的接觸輪與張緊輪的中心距和各傳動(dòng)輪的直徑，初算出砂帶的周長(zhǎng)L'，根據(jù)L'再按砂帶制造廠(chǎng)的砂帶周長(zhǎng)規(guī)格套取L值。

計(jì)算砂帶周長(zhǎng)：

初定中心距α'，取

式中，D1為接觸輪直徑，300 mm;D2為張緊輪直徑，150 mm;α'為初算中心距。

初取α'=800 mm，根據(jù)幾何關(guān)系，按式 (2)初算出L'值。

選取L=2310 mm。

實(shí)際中心距α：

中心距不宜過(guò)大，也不能過(guò)小。過(guò)大時(shí)會(huì)由于載荷變化引起砂帶煽動(dòng)及機(jī)床空間尺寸過(guò)大。中心距過(guò)小，砂帶周長(zhǎng)愈短，砂帶的循環(huán)工作次數(shù)愈多，同時(shí)參與切削的磨粒數(shù)目減少，必然降低砂帶壽命。

2.4 張緊機(jī)構(gòu)

張緊機(jī)構(gòu)采用的是彈簧手柄式，與常用機(jī)構(gòu)略有不同，由手柄、滑套及支承軸等組成。操作時(shí)只需將手柄、張緊輪拉下即可更換砂帶。此張緊機(jī)構(gòu)更為方便、簡(jiǎn)單。張緊機(jī)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 張緊機(jī)構(gòu)

3 床體部分的設(shè)計(jì)

床體是砂帶磨床基礎(chǔ)支承件，使裝在其上的砂帶架在工作時(shí)保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置。

床體部分的床架是鑄造而成的。在床架下方焊有加強(qiáng)筋，既節(jié)省材料又便于清砂。上方設(shè)有一副導(dǎo)軌，導(dǎo)軌采用三角形與矩形的組合，縱拖板在機(jī)架上通過(guò)導(dǎo)軌縱向定位并可以左右往復(fù)移動(dòng)。床體一端安有電機(jī)，電機(jī)通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)絲杠傳動(dòng)。在床體的最下部安裝有可以?shī)A持在烘缸支架上的固定裝置［2］。

4 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)

傳動(dòng)部分采用的是手動(dòng)進(jìn)給，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，橫拖板下方安有絲杠螺母，通過(guò)螺母?jìng)鲃?dòng)，使磨頭架做橫向進(jìn)給［3］。

磨床的縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用電機(jī)通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)，使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。在床身部分的縱拖板下方有螺母機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，使縱拖板在導(dǎo)軌上進(jìn)行縱向往復(fù)移動(dòng)。

在磨頭架座板上安裝有電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)皮帶輪，經(jīng)傳動(dòng)軸，使接觸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸輪通過(guò)表面的摩擦力帶動(dòng)砂帶，砂帶再帶動(dòng)張緊輪轉(zhuǎn)動(dòng)，中間的張緊機(jī)構(gòu)使砂帶具有一定的拉力，可防止砂帶打滑。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)精度、光潔度要求較高的造紙機(jī)烘缸外表面在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)被拉傷、磨損，致使所造紙張質(zhì)量下降、廢品增加等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種可在紙機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)上直接對(duì)烘缸表面進(jìn)行修復(fù)的磨削裝置。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，磨光方法新穎且可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)磨光，避免拆卸、吊裝、運(yùn)輸、重新安裝的耗資耗力，大大減少了停工時(shí)間帶來(lái)的損失。

［1］ 黃 云，朱派龍．砂帶磨削原理及其應(yīng)用［M］．重慶：重慶大學(xué)出版社，1993．

［2］ 濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)［M］．北京：高等教育出版社，2001．

［3］ 戴 曙．金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981．

The Design of an Abrasive Belt Grinding Device for Paper Machine Dryer

KAN Ping
(Sichuan Information Technology College，Guangyuan，Sichuan Province，628017)

The device is a special grinder particularly used for paper machine dryer on-site polish repair after surface coating of stainless steel;it also can be used on-site polish of other inner or outer annulus work pieces with large diameter．The device can overcome the current trouble of disassembling of the dryer and long distance transportation to the special workshop to repair with special grinder．Although the types of abrasive belt grinders are not be comprehensively available in domestic market，to develop and apply an abrasive belt grinder for repairing the dryer is feasible．On-site polish is convenient，it can avoid the cost for disassembling，hoisting，transportation and re-installing，and also greatly save the time for suspension of work．

dryer;grinder;abrasive belt grinding

TS734+.1

B

0254-508X(2012)02-0054-03

闞 萍女士，講師，工程師;主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。

(E-mail：173229492@qq．com)

2011-03-03

(責(zé)任編輯：郭彩云)