книги / Оборудование целлюлозно-бумажного производства. Бумагоделательные машины
.pdf8.4. СТАНИНЫ
Станины являются основаниями для установки узлов су шильной части. Основными требованиями, предъявляемыми к станинам, являются: удобство и безопасность обслуживания машины при ведении технологического процесса (заправка по-
Рис. 8.4. Станины сушильной части:
а — Г-образиые; б — прямые; / — станина; 2 — балка; 3 — станина верхняя; 4 — балка коленчатая; 5 — балка верхняя
лотна, уборка брака и т. п.); удобство проведения монтажно-де монтажных работ и технологического обслуживания узлов су шильной части — сушильных цилиндров, сукно- и сетковедущих валов, шаберов и т. д.; жесткость конструкции, отсутствие не
допустимой вибрации.
Основные станины (нижний ряд) выполняются литыми, чу гунными коробчатого сечения. Наиболее распространенные кон струкции представлены на рис. 8.4.
Станины типа б обеспечивают лучшие эксплуатационные ус' ловия и удобство проведения монтажно-демонтажных работ, 4eiv* станины типа а. Жесткость станин в обоих случаях достаточнаяВерхние прогоны, а также балки подвальной части выполня ются сварными из профильного проката и также имеют короб чатое сечение. Станины лицевой и приводной сторон соединя
ются поперечными связями.
8.5. СУШИЛЬНЫЕ, СУКНОСУШИЛЬНЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРЫ
Сушильные, сукносушильные и холодильные цилиндры — ос новные узлы сушильной части машины. Сушильные и сукносу шильные цилиндры предназначены для контактной сушки по лотна бумаги (картона) и сукон, а холодильные цилиндры-— для охлаждения и увлажнения бумажного (картонного) полотна перед его каландрированием и намоткой.
Сушильные цилиндры определяют .интенсивность процесса сушки и качество высушиваемого на них полотна. К ним предъ являются следующие основные требования: минимальное тер мическое сопротивление, механическая прочность, гладкость и износостойкость поверхности, минимальные отклонения от номи нальных размеров и правильность геометрической формы бочки, динамическая уравновешенность, удобство технического обслу живания в процессе эксплуатации.
Рабочие поверхности некоторых сушильных цилиндров, на пример устанавливаемых после клеильных прессов и других устройств для нанесения на бумагу покрытий, должны, кроме того, обладать повышенными антикоррозионными и антиадгезионными свойствами.
8.6. Нормы точности на изготовление |
сушильных, сукносушильных, |
||
холодильных цилиндров |
|
|
|
|
|
Допускаемые значения |
|
Наименование параметров точности |
для сушильных |
для сукносушиль |
|
|
|
и холодильных |
|
|
|
ных цилиндров |
|
|
|
цилиндров |
|
Отклонение от номинального размера диа |
±0,4 |
±0,8 |
|
метра бочки, мм |
|
|
|
Некруглость бочки, мм |
0,05 |
0,05 |
|
Нецилиндричность бочки, мм: |
|
|
|
для машин с обрезной шириной до |
0,05 : 1000 |
0,05 : 1000 |
|
4200 мм |
|
|
|
для машин с обрезной шириной свыше |
0,02 : 1000 |
0,03 1000 |
|
4200 мм |
|
|
|
Радиальное биение бочки относительно |
0,15 |
0,15 |
|
опорных шеек, |
мм |
|
|
Шероховатость |
поверхности бочки Ра, |
0,32 |
1,25 |
мкм |
|
|
|
Рис. 8.5. Сушильный цилиндр:
4- крышка Цлюка"Р5:-1С;„КаР^ ШКа лнцев°й стороны; 3 - крышка приводной стороны;
ннк^в^^опорТ'лдцевой^ етоппии* „колссо: «-корпус паразитного привода; 7 - подшиб 1° ипоРа лицевой стороны; 9 — конденсатоотводное устройство
А-А
Рис. 8.6. Установка опоры сушильного цилиндра на катках:
1 — основание; 2 — KQpnyc; 3 — подшипник; 4 — катки (ролики)
£ 8.7. Расчет основных элементов цилиндра (рис. 877)
4^
I Лш
Рис. 8.7. Схема сушильного цилиндра (к табл. 8.7)
|
Обозначе |
Единица |
|
|
|
Наименование параметров |
измере |
Формула |
Примечание |
||
ние |
|||||
|
|
ния |
|
|
|
|
|
Исходные данные |
|
||
Скорость машины |
V |
м/мин |
|
|
|
Давление пара |
Р |
МПа |
|
|
|
Общий вес цилиндра |
G |
Н |
Для |
сукон 5 = 2,5-103 Н/м; для |
|
Натяжение сукна или сетки |
S |
Н/м |
|||
|
|
|
сетки |
S = 3,5-103 Н/м |
Силовые факторы
Нагрузка от веса цилиндра
Нагрузка от натяжения сукна или сетки
Нагрузка от веса конденсата
Суммарная нагрузка, распределенная по длине бочки цилиндра
Реакция в опорах
Наибольший изгибающий момент
Наибольшее напряжение изгиба
Напряжение по окружности, созда ваемое давлением
Напряжение по окружности, созда ваемое центробежной силой
— Общее напряжение по окружности §? цилиндра
Я*
Яш
Як
я
R
м
Он
аф,
%
аф
Н/м |
|
|
1 |
|
Н/м |
|
Чн ■=* 25 |
|
|
Н/м |
Як = 0 ,5 - £ - (D - 2 6 )a Y |
|||
|
|
|
4 |
|
Н/м |
|
Я*=" Яш+ Як + |
Як |
|
н |
|
R |
= ± |
|
|
|
|
2 |
|
Расчет корпуса |
цилиндра |
|
||
Н-м |
м |
R |
A |
8 |
|
|
|
2 |
МПа |
|
0Н= |
М |
|
|
----- |
|||
|
|
|
|
W |
МПа |
* |
|
p ( |
D - 26) |
|
|
|
26 |
|
МПа |
а |
= |
„ . |
1 |
p ir-------- |
||||
|
ф* |
|
|
3600 |
МПа |
Оф = |
аф1 + Стф2 |
V = 9,81 • 103 Н/м3 — удельный вес воды
Расчет ведется для наиболее на груженного цилиндра — верх него, для которого нагрузки от веса и натяжения сукна совпадают по направлению
Расчетная |
схема |
|
|
и |
|
1 - |
|
1< |
|
|
|
^ |
|
А |
|
R |
|
|
|
|
|
|
26 \Н |
W=* 0 ,lD 3 [l — (l - ------—мо- |
|||
|
L |
\ |
D / |
мент сопротивления, |
см3 |
||
p = 7,2-103 кг/м3 — |
плотность |
||
материала |
корпуса |
|
Наименование параметров
Осевое напряжение в корпусе, созда ваемое давлением
Наибольшее суммарное осевое напря жение в корпусе Расчетное напряжение
Запас прочности
Обозначе |
Единица |
|
|
|
|
измере |
Формула |
|
Примечание |
||
ние |
|
||||
|
ния |
|
|
|
|
°гр |
МПа |
0_Л Е--1 р (D - 2б)2- |
|
|
|
|
|
|
4 (D — б) 6 |
|
|
Vz |
МПа |
<*z= а и + °zp |
|
|
|
СУрасч |
МПа |
|
|
Принимаем |
расчетным напряже |
|
|
„ |
<V |
нием большее из <тф и о2 |
|
п |
|
гп\ = 7 — для отожженных отли |
|||
|
п = |
------— |
|||
|
|
|
^расч |
вок; [п] = |
9 — для неотожженных |
|
|
|
|
отливок [48] |
Расчет крышки цилиндра
(для упрощения расчета крышка рассматривается как защемленная пластина)
Наибольшее |
напряжение в крышке |
ор |
МПа |
3Р X [(а2 + |
62) - |
|
от давления |
пара в цилиндре |
|
|
46, |
|
|
|
|
|
|
4а262 |
In |
[80] |
|
|
|
|
а2+ 62 |
а — радиус крышки по окруж ности болтов;
6 — радиус крышки в месте пере хода цапфы на тарель;
бх — толщина крышки
Наибольшее напряжение в крышке |
см |
МПа |
ам = - Ш | |
т + |
1 X |
от изгибающего момента |
|
|
4л6| 6 I |
|
|
|
|
|
X In 2 (0,45а — 6) |
[80] |
0,456а
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коэффициенту Пуассона; |
||||
|
|
|
|
|
к - |
0,1°2 |
|
[80] |
|
|
a |
|
|
|
|
(Ь + |
0,28а)2 |
|
|
Суммарное напряжение |
МПа |
a = |
(Jp + aM |
|
М = R L 2 |
|
|
||
Запас прочности |
п |
|
л = |
-^ -< [п ] |
[п\ = 7 |
для |
машин |
с |
обрезной |
|
|
|
|
a |
шириной до 4200 мм, |
[п] — 9 для |
|||
|
|
|
|
|
машин с обрезной шириной свыше |
||||
|
|
|
|
|
4200 мм |
|
|
|
|
Расчет |
цапф аналогичен расчету цапф трубчатых |
валов |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Приближение |
схемы |
нагружения |
||
|
|
|
|
|
вносит |
погрешность |
расчета |
||
|
|
Расчет болтов |
|
±20 % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Площадь поперечного сечения |
рб |
CM2 |
|
ndl |
|
|
|
|
|
F6 = |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расстояние от оси болтов до верхней |
h |
CM |
1‘~ТУ |
|
|
|
|
|
|
кромки цилиндра |
|
|
|
|
|
|
|
||
Расстояние от оси наиболее нагру |
1 |
CM |
l = — |
|
a t- = - 90° |
|
|||
женного болта до верхней кромки |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
цилиндра |
|
|
|
Мг1 |
|
|
|
|
|
Усилие растяжения наиболее нагру |
QM |
H |
|
|
|
|
|
|
|
QM — |
|
|
|
|
|
||||
женного болта от момента |
|
|
|
2/2 |
|
|
|
|
|
Усилие растяжения болта от давле |
|
H |
|
nD\ р |
|
|
|
|
|
Q P |
|
4z |
|
|
|
|
|
||
ния р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
наимснонание параметров |
Обозначе |
Единица |
|||
измере |
|||||
ние |
|||||
|
|
|
|
ния |
|
Суммарное |
растягивающее усилие, |
Q |
н |
||
действующее |
на |
наиболее нагружен |
|
|
|
ный болт |
|
|
|
|
|
Амплитуда переменных напряжений |
оа |
МПа |
|||
Наибольшее напряжение |
^шах |
МПа |
|||
Предел выносливости болта |
i k |
МПа |
|||
Запас прочности по амплитуде |
па |
|
|||
Запас прочности |
по максимальным |
п |
|
||
напряжениям |
|
|
|
|
|
Формула |
|
|
|
Примечание |
|
|
||
Q = Q M + Q p |
|
|
|
|
|
|
|||
О, |
|
X Q M - I O - 2 |
%= 0,2 ч- 0,3 — коэффициент ос |
||||||
|
2F6 |
|
|||||||
|
|
|
новной нагрузки [70, с. 48] |
|
|||||
Отах — ^ст(1 |
%) Q X |
kCT = 2,5 -г- 4 — коэффициент |
за |
||||||
|
|
F6 |
|
паса против раскрытия стыка [70, |
|||||
X 1, 3 |
|
•10-2 |
с. 48] |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
0 - Xk = |
где k0—эффективный |
||||
|
|
|
|
|
ко |
|
|
|
|
|
|
|
|
коэффициент концентрации напря |
|||||
|
|
|
|
жений [56, |
с. 100] |
|
|
|
|
|
па |
О —l k |
|
Условие прочности по амплитуде |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
па ^ |
[па] = |
2,5 -г- 4 |
[70, |
с. |
50] |
|
п |
Ох |
|
Условие |
прочности |
п ^ |
[п\ = |
||
|
|
а тах |
|
= |
1,25-т- 2,5 [70, с. |
51] |
|
|
Высокими антикоррозионными свойствами должны обладать холодильные цилиндры.
Отечественное бумагоделательное машиностроение изготов ляет цилиндры, рассчитанные на максимальное рабочее давле ние пара до 0,8 МПа. Характеристика норм точности на изго товление цилиндров представлена в табл. 8.6.
Конструкция сушильного цилиндра показана на рис. 8.5. Наибольшее применение имеют цилиндры диаметром 1500 мм. Основными частями цилиндра являются корпус и соединенные с ним болтами торцовые крышки с цапфами. Корпус и крышки отливаются из серого или высокопрочного чугуна. В крышке лицевой стороны имеется герметично закрытый люк овальной формы с размерами 325x400 мм, достаточными для проникно вения в цилиндр человека для проведения монтажа или ремонта конденсатоотводного устройства и внутреннего осмотра цилин дра. При больших нагрузках на широких бумагоделательных машинах цапфы цилиндра выполняются из стали или из наи более прочных марок чугуна и соединяются с крышками бол тами. Формы крышек цилиндров имеют несколько разновид ностей, наиболее распространены торообразные и сферические вогнутые и выпуклые.
На крышке лицевой стороны цилиндра имеется канавка для заправочных канатиков. На цапфу приводной стороны наса живается зубчатое колесо паразитного привода.
Внутренняя полость цилиндра растачивается, а наружная поверхность шлифуется. Цилиндр динамически балансируется и подвергается гидравлическому испытанию на давление, в 1,5 раза превышающее рабочее.
В опорах цилиндров устанавливают роликоподшипники. Они работают в условиях повышенной температуры (до 150— 170 °С) вследствие нагрева от цапф, через которые проходит пар. Температурная деформация внутреннего кольца подшип ника, сидящего на цапфе, значительно больше, чем наружного. Радиальный зазор в подшипнике при нагреве сушильных ци линдров существенно уменьшается. Для того чтобы не проис ходило полной выборки радиального зазора и защемления тел качения, подшипники сушильных цилиндров должны иметь по вышенные начальные радиальные зазоры по III или IV группе в зависимости от температурного режима. В подшипниковых узлах, работающих при температуре более 120 °С, должны уста навливаться подшипники, прошедшие специальную термообра ботку,— температурный отпуск для стабилизации размеров. В противном случае при высокой рабочей температуре вслед ствие структурных превращений в металле возникают остаточ
ные деформации внутренних колец |
подшипников, |
приводящие |
к ослаблению натяга в сопряжении |
подшипника |
с цапфой и |
уменьшению остаточного радиального зазора в подшипнике (иногда до нулевого значения).
Подшипники сушильных цилиндров подключаются к системе циркуляционной смазки.
Для компенсации температурных расширений сушильного ци линдра одна из опор (лицевая) делается «плавающей». На уз ких машинах это достигается перемещением в корпусе подшип ника с незакрепленным наружным кольцом. На более широких машинах, где осевое усилие от силы трения становится зна чительным, применяют подшипники с цилиндрическими роли ками и безбортовым наружным (или внутренним) кольцом или устанавливают корпус подшипника на призмах или катках (рис. 8.6).
Методика расчета основных элементов цилиндра представ лена в табл. 8.7.
8.6. СУШИЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРЫ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА (ЛОЩИЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРЫ)
Сушильные (лощильные) цилиндры большого диаметра при меняются на бумагоделательных машинах для выработки бу маги односторонней гладкости, на самосъемочных машинах, вы рабатывающих тонкие санитарно-гигиенические виды бумаги, и на картоноделательных машинах, вырабатывающих высоко качественный картон с высокой односторонней гладкостью, на пример хром-эрзац.
Лощильный цилиндр обеспечивает высокую гладкость по верхности бумаги, соприкасающейся с ним, и высокий съем воды при сушке.
Лощильные цилиндры (в зависимости от производительности машины) имеют диаметр от 3 до 6 м, стандартными диамет рами являются 3600; 4250; 6000 мм. Обычно лощильные ци линдры применяются для машин с обрезной шириной полотна до 4200 мм.
Конструкция лощильного цилиндра показана на рис. 8.8. Цилиндр состоит из корпуса, торцовых крышек и центрального полого вала с цапфами. Крышки соединены с корпусом и ва лом болтами. В обеих, крышках, а также в центральном полом валу имеются люки, необходимые для проведения монтажных работ и внутреннего осмотра. Корпус цилиндра отливается из чугуна с высокими прочностными характеристиками и высокой теплопроводностью. Внутренняя поверхность цилиндра выпол няется с кольцевыми ребрами, чем достигается увеличение эф фективной поверхности нагрева, а также ликвидация сплошной конденсатной пленки на внутренней поверхности цилиндра и улучшение конденсатоотвода. Конденсат в этом случае отво дится через сифонные трубки, входящие в канавки между реб рами. Производительность сушки на цилиндре с внутренней ребристой поверхностью на 15—20% выше, чем на гладкостен ном цилиндре.