一種紙機烘缸砂帶磨削裝置的設計

闞 萍

(四川信息職業技術學院，四川廣元，628017)

一種紙機烘缸砂帶磨削裝置的設計

闞 萍

(四川信息職業技術學院，四川廣元，628017)

介紹了一種能對造紙機生產線上的受損傷的烘缸外表噴涂不銹鋼后進行現場磨光修復的專用磨床，即砂帶磨削裝置。該裝置可同時對其他大直徑內外圓工件進行現場磨光，其優點是：結構簡單，磨光方法新穎;可進行現場磨光，避免拆卸、吊裝、運輸、重新安裝的耗資耗力，大大減少了停工時間帶來的損失。

烘缸;磨床;砂帶磨削

烘缸是各種紙機干燥裝置的主要部件，烘缸表面對總紙機的干燥效率以及干燥紙幅的質量有著重要的影響，因而對烘缸表面的粗糙度要求較高。每一個造紙廠都需要經常對被拉傷、磨損的烘缸外表面進行修復。然而，這種修復工作由于造紙機烘缸本身所具有的體積大 (每臺烘缸直徑一般都在2 m以上)、質量大，拆裝困難和烘缸外表面硬度大，精度、光潔度要求高，制造工藝復雜，加工難度大，以及造紙廠本身又難以配備體積龐大、價格昂貴、機重約達幾噸甚至幾十噸的烘缸制造或修復設備而變得極為困難。本課題設計了可對造紙機生產線上的受到損傷的烘缸外表噴涂不銹鋼后進行磨削的裝置。此裝置的優點在于不用拆卸烘缸，只要把磨床直接卡合在烘缸支架上就可以進行現場磨削。

1 砂帶磨削裝置的總體結構

砂帶磨削裝置分為磨頭、床體、傳動3個部分。磨頭部分主要有磨頭架座板、接觸輪、張緊器、張緊輪。床體部分有導軌，電機座上有電機和皮帶輪，在床體下方還有固定裝置。傳動部分，在橫向傳動上，通過轉動手輪，再經絲杠螺母連接，使橫拖板進行橫向進給;縱向傳動也是采用的絲杠螺母連接使縱拖板在導軌上縱向往復移動，縱向進給采用電機通過皮帶輪傳動。圖1為砂帶磨床的簡圖。

2 磨頭部分的設計

砂帶磨削技術優越性的發揮，很大程度上要依賴于砂帶磨床本身，因而磨床的結構設計是一項非常關鍵的工作，在砂帶磨床的設計中，磨頭又是最關鍵的。

2.1 接觸輪的設計

接觸輪在砂帶磨削中的作用表現在：支承砂帶;抵抗施加于砂帶上的接觸壓力;有時接觸輪還用作驅動輪，把必需的向前的運轉力或圓周力傳至砂帶。接觸輪的運動精度會通過砂帶反應到工件之上，并影響加工平穩性及表面質量等。

圖1 砂帶磨床簡圖

接觸輪采用實體式;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。設計中接觸輪的直徑為300 mm，寬度為125 mm。接觸輪表面形狀設計為開槽形，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，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 張緊輪的設計

張緊輪不但起張緊砂帶的作用，而且還起導向作用，使砂帶不致偏離接觸輪。張緊輪直徑越大，導向控制越靈敏。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。選擇張緊力時要注意既能避免砂帶受力過大而被拉斷，又能保持砂帶在運行中不跑偏、不打折，切除率高。

2.3 砂帶的選擇及相關計算

2.3.1 砂帶的選擇

砂帶的基本組成是：基材、磨料和黏結劑，合稱為砂帶構成的三要素。

基材是砂帶磨料和黏結劑的承載體，基材品質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：紙、布、紙-布復合式基材以及無紡布。本課題選用布基材，它柔軟性好、強度高。

磨料是改善砂帶磨削性能的關鍵。設計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，耐高溫性及化學穩定性均較好［1］。

對于黏結劑所選用的是合成樹脂黏結劑，它是目前制造砂帶用量最多的黏結劑，其特點是黏結強度高、硬度大，有很好的耐水、耐熱性和其他機械性能。

2.3.2 砂帶的周長及相關參數計算

計算砂帶的周長L，通常的方法是先根據機床及磨頭工藝結構的布置，按初步確定的接觸輪與張緊輪的中心距和各傳動輪的直徑，初算出砂帶的周長L'，根據L'再按砂帶制造廠的砂帶周長規格套取L值。

計算砂帶周長：

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，根據幾何關系，按式 (2)初算出L'值。

選取L=2310 mm。

實際中心距α：

中心距不宜過大，也不能過小。過大時會由于載荷變化引起砂帶煽動及機床空間尺寸過大。中心距過小，砂帶周長愈短，砂帶的循環工作次數愈多，同時參與切削的磨粒數目減少，必然降低砂帶壽命。

2.4 張緊機構

張緊機構采用的是彈簧手柄式，與常用機構略有不同，由手柄、滑套及支承軸等組成。操作時只需將手柄、張緊輪拉下即可更換砂帶。此張緊機構更為方便、簡單。張緊機構示意圖如圖2所示。

圖2 張緊機構

3 床體部分的設計

床體是砂帶磨床基礎支承件，使裝在其上的砂帶架在工作時保持準確的相對位置。

床體部分的床架是鑄造而成的。在床架下方焊有加強筋，既節省材料又便于清砂。上方設有一副導軌，導軌采用三角形與矩形的組合，縱拖板在機架上通過導軌縱向定位并可以左右往復移動。床體一端安有電機，電機通過皮帶輪帶動絲杠傳動。在床體的最下部安裝有可以夾持在烘缸支架上的固定裝置［2］。

4 傳動部分的設計

傳動部分采用的是手動進給，轉動手輪，帶動絲杠轉動，橫拖板下方安有絲杠螺母，通過螺母傳動，使磨頭架做橫向進給［3］。

磨床的縱向進給機構采用電機通過皮帶輪傳動，使絲杠轉動。在床身部分的縱拖板下方有螺母機構，經過絲杠螺母傳動，使縱拖板在導軌上進行縱向往復移動。

在磨頭架座板上安裝有電機，電機帶動皮帶輪，經傳動軸，使接觸輪轉動，接觸輪通過表面的摩擦力帶動砂帶，砂帶再帶動張緊輪轉動，中間的張緊機構使砂帶具有一定的拉力，可防止砂帶打滑。

5 結語

針對精度、光潔度要求較高的造紙機烘缸外表面在使用過程中經常會被拉傷、磨損，致使所造紙張質量下降、廢品增加等問題，設計了一種可在紙機生產線上直接對烘缸表面進行修復的磨削裝置。該裝置的優點是結構簡單，磨光方法新穎且可進行現場磨光，避免拆卸、吊裝、運輸、重新安裝的耗資耗力，大大減少了停工時間帶來的損失。

［1］ 黃 云，朱派龍．砂帶磨削原理及其應用［M］．重慶：重慶大學出版社，1993．

［2］ 濮良貴，紀名剛．機械設計［M］．北京：高等教育出版社，2001．

［3］ 戴 曙．金屬切削機床設計［M］．北京：機械工業出版社，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：機械設計與制造。

(E-mail：173229492@qq．com)

2011-03-03

(責任編輯：郭彩云)