粘膠短纖維生產(chǎn)4.5米精煉機(jī)托輥更換方案探索研究

摘要：介紹了唐山三友集團(tuán)粘膠短纖維三公司第十、十一生產(chǎn)線(xiàn)精煉機(jī)托輥的結(jié)構(gòu)及不同位置特點(diǎn)，更換方案的選擇設(shè)計(jì)、具體應(yīng)用操作步驟及實(shí)施效果。

關(guān)鍵詞：托輥;空間狹小;普通位置托輥;對(duì)柱托輥;固定導(dǎo)軌;滑動(dòng)式小車(chē)

化纖三公司第十、十一生產(chǎn)線(xiàn)的建成投產(chǎn)，標(biāo)志著化纖公司整體實(shí)力的進(jìn)一步提升，其大產(chǎn)業(yè)化精煉機(jī)有效寬度4.5米為行業(yè)首創(chuàng)，是1-5線(xiàn)的1.46倍，6-9線(xiàn)的1.2倍，同時(shí)各種組成部件隨之優(yōu)化改進(jìn)，輥體相應(yīng)加粗加長(zhǎng)加重，平時(shí)生產(chǎn)中檢修更換最多的是托輥，目前1-9線(xiàn)檢修，輥體輕，主要為人工使用吊裝帶更換，隨著生產(chǎn)線(xiàn)的加大，單體設(shè)備的加大加重，這種簡(jiǎn)易的吊裝，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性低，已不能滿(mǎn)足需要。重新摸索研究新的檢修方法，勢(shì)在必行。

1.輥體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

三公司精煉機(jī)托輥結(jié)構(gòu)為中間厚壁管，外陳一層耐酸堿腐蝕的膠板，兩端圓鋼軸頭與之烘裝在一起，直徑由原來(lái)的300mm加粗到420mm，輥體總長(zhǎng)5400mm，重量達(dá)到2.4噸，其上有Φ650上壓輥，壓輥與托輥間為輸送纖維的精煉機(jī)網(wǎng)帶，一側(cè)為精煉機(jī)立柱，另一側(cè)有支撐網(wǎng)帶托架的小立柱，下面左右是集液槽，前后有氣缸、軸承座、減速機(jī)等，運(yùn)行中，在托輥與壓輥上下間的網(wǎng)帶載一定厚度帶有酸堿浴液的纖維，通過(guò)氣缸使壓輥向下施壓，減速機(jī)帶動(dòng)托輥與壓輥相向轉(zhuǎn)動(dòng)使網(wǎng)帶上纖維中的浴液得到在線(xiàn)擠壓、清洗，擠出液體落于下面的集液槽中。托輥長(zhǎng)期在高壓及腐蝕液體中運(yùn)轉(zhuǎn)，表面陳膠層較容易與碳鋼本體分離脫落，這時(shí)就要及時(shí)檢修更換避免造成纖維產(chǎn)品質(zhì)量的不均勻。托輥立面結(jié)構(gòu)位置附圖1示意。各部件結(jié)構(gòu)緊湊，操作空間狹小。

現(xiàn)狀1：普通位置托輥：南北方向距離大于輥體長(zhǎng)度，空間位置充足，輥體可直接整體橫向南北移出。

思路1：根據(jù)三公司精煉機(jī)普通位置托輥的結(jié)構(gòu)、位置特點(diǎn)，設(shè)計(jì)固定導(dǎo)軌，單體移動(dòng)輥體的方案，繪制圖紙進(jìn)行移動(dòng)演示，對(duì)空間位置按實(shí)際比例進(jìn)行模擬，不影響各部件相對(duì)位置的前提下，設(shè)計(jì)工裝胎具滑動(dòng)式小車(chē)，輔助完成。附圖3托輥移動(dòng)示意圖。

實(shí)施方案1：

步驟1.1：停車(chē)后，掀開(kāi)精煉機(jī)上蓋，氣缸抬起上面大壓輥，松開(kāi)網(wǎng)帶張緊輥，使網(wǎng)帶松開(kāi)，利用精煉機(jī)上方的縱向吊軌用吊裝帶捆綁托輥兩端軸頭，托輥向上連帶網(wǎng)帶吊起，拆除下軸承支座。

步驟1.2：將設(shè)計(jì)制作好的固定式托架導(dǎo)軌橫向進(jìn)入精煉機(jī)，兩端借用原軸承支座的螺栓孔安裝固定在精煉機(jī)兩側(cè)的橫梁上，將設(shè)計(jì)制作的兩件托輥滑動(dòng)式小車(chē)，兩端各為2個(gè)軸承滾輪安裝到托架導(dǎo)軌兩側(cè)，半圓弧支架與輥體外圓配套使輥體穩(wěn)穩(wěn)固定于小車(chē)中，注意托架上要襯上一層橡膠板，防止輥體磕碰保護(hù)外陳膠層及橫向竄動(dòng)，同時(shí)精調(diào)整兩件托架導(dǎo)軌的間距，保證托輥滑動(dòng)小車(chē)整體移動(dòng)不卡頓、不脫軌。胎具示意位置附圖4。

步驟1.3：托輥下降高度與網(wǎng)帶分離，臥于托輥小車(chē)的半圓弧支架中，托輥牽引端軸頭捆綁鋼絲繩，隨滑動(dòng)式小車(chē)整體配合3噸手拉葫蘆進(jìn)行橫向移動(dòng)，精煉機(jī)外側(cè)軌道采用承插式延長(zhǎng)，避免焊接帶來(lái)的應(yīng)力與變形，同時(shí)減小整體式導(dǎo)軌重量，方便裝拆，設(shè)計(jì)制作移動(dòng)式接輥平臺(tái)，使機(jī)內(nèi)外導(dǎo)軌跨過(guò)檢修平臺(tái)，連貫成整體軌道，托輥從精煉機(jī)內(nèi)滑出到平臺(tái)后，用預(yù)先等待的3噸叉車(chē)，從高處運(yùn)下，經(jīng)安全通道放置到指定存放區(qū)域。

步驟1.4：新輥體的回裝與舊輥體的拆除步驟相反，注意期間注意輥體的保護(hù)，避免磕碰。

自制工裝卡具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，為此我們查找資料對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了嚴(yán)格的整體計(jì)算校核強(qiáng)度和撓度，有效保證檢修的安全快捷。

將主要承重托架導(dǎo)軌進(jìn)行剛度和強(qiáng)度的計(jì)算示例如下：

已知托架導(dǎo)軌為Q235材質(zhì)，選用16號(hào)熱軋工字鋼，跨度4500mm，作用在單導(dǎo)軌上的力P=12000N，將托架導(dǎo)軌的受力情況簡(jiǎn)化為中間均等分受兩個(gè)力的簡(jiǎn)支梁，設(shè)定a=50cm，b=50cm。

托架導(dǎo)軌的撓度計(jì)算：

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P1-131

托架導(dǎo)軌的最大撓度：

撓度與長(zhǎng)度之比：

0.6419/450=1/701<（1/1000～1/500）

綜上，撓度與長(zhǎng)度比在允許范圍之內(nèi)，托架導(dǎo)軌滿(mǎn)足剛度要求。

托架導(dǎo)軌的強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P1-131

托架導(dǎo)軌的最大彎矩：

Mp=Pa=12000×50=600000N

查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P3-114

16號(hào)工字鋼的X方向截面系數(shù)W=Wx=141cm3

δmax=Mp/W=600000/141=4255.3N/cm2

δmax=4255.3N/cm2≈42.6MPa

托架導(dǎo)軌采用Q235鋼材，基本許用應(yīng)力為190MPa

許用應(yīng)力：

δp=δjp/K ? ? ? 其中K為折減安全系數(shù)，一般選1.3

δp=δjp/K=190MPa/1.3=146.2MPa

綜上，δmax≈42.6MPa<δp=146.2MPa，導(dǎo)軌滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

通過(guò)計(jì)算校核，所選托架導(dǎo)軌16號(hào)工字鋼在精煉機(jī)托輥檢修更換中滿(mǎn)足剛度和強(qiáng)度要求，選用安全合格。

現(xiàn)狀2：對(duì)柱托輥更換：正對(duì)前方有2000mm寬承重柱，且軸頭距柱子只有3870mm，小于輥?zhàn)娱L(zhǎng)度，無(wú)法直接橫向南北移出，更換難度加大，如圖2。

思路2：托輥向精煉機(jī)上方抬起移出精煉機(jī)后，再將托輥向一邊移動(dòng)到一定空間，使輥體橫向移出。

實(shí)施方案2：斷開(kāi)精煉機(jī)網(wǎng)帶向上移出精煉機(jī)，拆除大壓輥與下托輥分別縱向移動(dòng)到柱子旁邊位置，然后橫向整體移出。

實(shí)施方案缺陷2：向上移出需解除斷開(kāi)精煉機(jī)網(wǎng)帶，由于三公司網(wǎng)帶寬度大，承載重，網(wǎng)帶拉伸變形較大，網(wǎng)帶拆裝都會(huì)困難，此方案需將上面完好的大壓輥也一同拆裝，工作量加大一倍以上，且現(xiàn)精煉機(jī)上方只有縱向吊軌，橫向移出，只能人工操作斜拉，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大且安全上不允許。

思路3：整體設(shè)計(jì)采用往氣缸一邊移動(dòng)1米以上距離，足夠使輥體可以橫向移出，再采用普通輥體方案1移出輥體。

實(shí)施方案3：

步驟3.1：停車(chē)后，將氣缸右側(cè)的整體式小立柱附圖5改進(jìn)為上下螺栓連接分體式附圖6，并在原有基礎(chǔ)上增加一根網(wǎng)帶托架橫撐（上），網(wǎng)帶托架橫撐（上）與小立柱（上）連接、原有網(wǎng)帶托架橫撐（下）與小立柱（下）連接，小立柱（上）、（下）連接，運(yùn)行時(shí)網(wǎng)帶上纖維運(yùn)行重量大，上、下橫撐共同托起網(wǎng)帶托架支撐。

步驟3.2：更換下托輥時(shí)，掀開(kāi)精煉機(jī)上蓋，抬起上面大壓輥，輥向上吊起，拆除下軸承支座，托輥下降高度與網(wǎng)帶分離。

步驟3.3：氣缸放下上壓輥，拆除氣缸，并將橫撐（下）與小立柱（下）拆除，空載不帶料，承重輕，用網(wǎng)帶托架橫撐（上）與小立柱（上）對(duì)網(wǎng)帶托架進(jìn)行支撐，留出托輥縱向平移空間，下托輥縱向右移到距原托輥位置約1米處。

步驟3.4：插入固定式托架導(dǎo)軌，托架借助小立柱與精煉機(jī)橫梁連接孔進(jìn)行固定安裝，托輥滑動(dòng)式小車(chē)安裝到托架上調(diào)整好，以下更換步驟和方案1相同。

2.實(shí)施效果

通過(guò)對(duì)不同位置托輥檢修方案的現(xiàn)場(chǎng)分析、試驗(yàn)論證及實(shí)際應(yīng)用，成功實(shí)現(xiàn)了三公司精煉機(jī)大型壓輥?lái)樌踩珯z修，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了檢修效率。

參考文獻(xiàn)

1.成大先主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》.第四版.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2002年1月.1-131，3-114

作者簡(jiǎn)介：

胡軍玲，女，1977年6月，漢族，河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，唐山三友集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)纖維有限公司，主任工程師，機(jī)電工程師，主要從事機(jī)械制造工作。