螺旋挤浆机螺旋辊的设计计算.docxVIP

黄石茂(华南理工大学工业装备与控制工程系 ,广州 510641)摘 要 本文介绍了设计计算螺旋辊时如何选择材料和结构 ,对螺旋辊的受力进行了分析 ,同时对螺旋辊进行了强度计算和校核 。关键词 螺旋辊 ;受力分析 ;设计计算螺旋挤浆机是采用高浓高压方式来提取黑液的洗浆设备 ,这种设备造价和投资低 ,压 滤脱水能力强 ,提取率高 ,且在高浓状态下挤 压 ,所得黑液浓度和温度较高 ,有利于浆料和 黑液的保温 。因而在中小型造纸厂得到广泛 的应用 。螺旋挤浆机是利用螺旋辊在固定的圆筒 形滤鼓内旋转 ,使浆料在滤鼓内轴向推进中 受挤压而脱水 、浓缩 。螺旋辊是其主要的工 作零件 。螺旋辊是在浆料的摩擦力及各种阻 力下工作 , 其主要失效为磨损 , 也有设计不 当 ,由于强度不够而破坏的 。螺旋辊设计计 算时 ,要根据螺旋挤浆机的生产能力和工作 条件来选择材料和结构 ,确定螺旋辊直径 、长 径比 、压缩比 、螺距等结构参数 ,然后进行受 力分析和强度校核 。铸造结构的材料一般采用球墨铸铁和铸钢 。如 Q T900 - 2 ,其强度比 40Cr 钢低 10 %～20 % ,其他性能与 40Cr 钢接近 ,淬火后回 火硬度可达 HRc57～60 ,而耐磨性比 40Cr 钢高 40 % ,且可以进行精密铸造 , 其加工性能 与减震性都优于 40Cr 钢 。铸钢 ,如 ZG270 - 500 ,具有较高的强度和较好的塑性 ,铸造性能和切削性能良好 ,为 提高其耐磨性 ,压缩段螺旋工作面和出料段 表面应喷焊 2～3 mm 厚的耐磨硬质合金 ,喷焊后的表面硬度可达 HRc52～58 。2螺旋辊结构参数的确定螺旋辊的结构按其作用分为输送段 、压缩段和出料段 (光轴段) 三个区段 。输送段起 到计量和喂料的作用 ,它的设计确定了进料 的能力 。浆料首先从料斗以一定的供料量进 入机内的滤鼓和螺旋辊之间的间隙 ,物料被 输送段强行推进到压缩段 ,压缩段的长度较 长 ,此段设计成定外径 、变根径和变螺距的结 构 ,因此压缩段起到输送 、压缩物料进行脱 水 、形成料塞和增加料塞密度的作用 。物料 再向前进入出料段 ,物料在出料段进一步受 到均匀压缩 ,最后将料定压 、定量地由出口挤 出 。出料段一般作为装设堵头之用 。锥形堵 头尾端有调节螺旋辊轴向移动的装置 。用以 调节出浆间隙与堵浆压力 。螺旋辊的主要结构参数一般有 : 螺旋辊 直径 、压缩比 、长径比 、螺距和螺旋槽深度等 。2 . 1 螺旋辊直径 D2000 . No . 61螺旋辊的材料和结构的选择螺旋辊的材料除应满足强度和刚度外 ,还应具有很好的耐磨性 。螺旋辊从结构上可 分为焊接结构和铸造结构 。焊接结构是将螺 旋叶片和轴分别加工好焊接在一起 ,其特点是加工方便 ,成本低 ,但螺旋叶片厚度一般不变化 ,压缩段后段的螺旋叶片磨损较快 ,直接 影响螺旋辊的使用寿命 。焊接结构的材料一般采用 45 号钢和40Cr 钢 。45 号钢的切削加工性能较好 ,成本 较低 ,而耐磨性和耐腐蚀性较低 。40Cr 钢的强度比 45 号钢高 20 % , 加工后进行表面淬 火 ,其硬度可达 HRc45 。《广东造纸》26螺旋辊直径是螺旋挤浆机的主要结构参数之一 。在设计螺旋辊时 ,一般都已知所需 要的生产能力 。生产能力不仅与螺旋辊直径 有关 ,而且与其他几何尺寸 、工艺操作条件 、 浆料的性能和出浆堵头压力等有关 ,所以 ,用 理论公式计算是有困难的 ,因此 ,螺旋辊的直 径往往用以下方式选取 。在初步确定的螺旋挤浆机生产能力和转 速之后 ,可根据近似的生产能力公式确定 。近似的生产能力公式 Q ( kg/ h) 为 :多数螺旋辊为圆柱形 ,为达到 1∶1 . 15～4 的压缩比 , 可以改变螺旋槽的深度或改变 螺旋的螺距 ,也可以同时改变 。等距变深螺旋是从进料端的第一个螺旋 槽开始直至压缩段的最后一个螺旋槽的深度 是逐渐变浅 ,这种螺旋辊加工方便 ,螺旋表面 可以达到一定光洁度 。等深变螺距是指螺旋 槽深度不变 ,螺距从进料段第一螺距开始至压缩段末端是从宽逐渐变窄 。这种螺旋辊当辊径较大时 ,在出浆处的浆层太厚 ,容易内外 干度不均匀 。变深变距螺旋辊是指螺旋槽深 度和螺纹升程 ( 从进料段开始至压缩段末端 都是逐渐变化 ,即螺旋升程) 从宽逐渐变窄 , 螺旋槽深度由深逐渐变浅 。这种螺旋辊具有 前两种螺旋辊的特点 ,虽然加工比较麻烦 ,但 可以获得比只收敛螺距或减小螺槽深度具有 更大优点 。现时国内新设计的螺旋辊大多采 用这种螺旋辊 。2 . 3长径比和螺距数目 在螺旋辊直径和压缩比一定的条件下 ,螺距数多 ,压缩段长 ,即长径比大 ,结果增加物料在压缩段内停留时间 ,使浆料逐步压缩 和逐渐排出废液 。同