纸机干网运行中所需张力远大于干毯,因此导网辊危险断面易发生断裂,为此笔者对本厂#4机烘缸导网辊进行了强度校核,以供造纸机械生产厂家设计参考。
1 校核所用原始依据
导网辊结构及尺寸见图1,导辊自重(g)约338kg,聚酯干网实际宽度(l)340cm,聚酯干网工作张力(t)24.5n/cm,中间筒体:φ214mm×8mm,两端筒体:φ214mm×7mm(均为无缝钢管),轴头采用#45钢,辊体受力分析见图1和图2。
图1 #4机导网辊装配结构示意图
图2 辊体受力图
设t=t1=t2=24.5n/cm,l(力距)、d(直径)、d(直径)分别对应各自校核截面而言。
1.1 网张力合力所形成的均布载荷(q1)节能q1=2·t·sinα/2=2×24.5×sin180/2=49n/cm
1.2 自重增加的均布载荷(q2)节能q2=g/l=(338×9.8)/340=9.8n/cm
1.3 总均布载荷(q)节能q=q1+q2=49+9.8=58.8n/cm
2 校核各危险断面
2.1 校核轴c-c截面
2.1.1 计算支反力(ra、rb)节能ra=rb=(q·l)/2=(58.8×340)/2=9996n
2.1.2 计算c-c截面弯矩(mc)节能mc=ra·l=9996×0.225=2249n·m(2.249×106n·mm)
2.1.3 计算c-c截面弯曲应力(σc)
σc=mc/wz=(2.249×106)/(πd3/32)=(2.249×106×32)/(3.142×753)=54.29n/mm2=54.29mpa
2.1.4 查轴的许用弯曲应力[σ-16]
轴头为#45钢,属一般机械,按对称循环变化,查《实用机械设计手册》(上)1985年7月版p691表7-14ⅲ类[σ-16]为64mpa。
2.2 校核筒体e-e截面
2.2.1 计算e-e截面弯矩(me)
me=ral-q·l/2·(l/2/2)=ra·l-q·l2/8=9996×(4.1/2)-5880×3.42/8=12000n·m(1.2×107n·mm)
2.2.2 计算e-e截面弯曲应力(σe)
σe=me/wz=1.2×107/π(d4-d4)/32d=(1.2×107×32×214)/〔3.142×(2144-1984)〕=47.04n/mm2=47.04mpa
查华南工学院等合编《制浆造纸机械与设备》下册,对于导辊筒体许用弯曲应力[σ]为68.6~98mpa。
d-d截面为非危险截面,校核从略。
导网辊各危险截面弯曲应力比较见下表:
项 目c-ce-e实际应力 mpa
许用应力 mpa54.3
6447.0
68.6~98
可见轴c-c截面实际弯曲应力最大,是设计考虑的关键,若以轴头许用弯曲应力推算,干网运行时最大张力约2.94kn/m。
干网的张力可用专用张力仪测定,根据我们实测结果看,干网进入导辊一端张力常大于2.94kn/m,考虑到干网老化会使干网本身强度降低,干网运行张力控制在1.96~2.94kn/m为宜。干网不吸湿,有条件者使用干网时应配备热风,这样既可提高干燥效率,又减轻了导网辊锈蚀。作为制造厂家要重点保障导辊轴头强度,并采用先进的筒体表面处理技术,以提高导辊的使用寿命。
