Оборудование целлюлозно-бумажного производства Том 2. Бумагоделатель

и невозможность изменения профиля вала в процессе работы (если требуется изменить линейное давление по технологиче­ ским причинам).

В связи со все возрастающими требованиями к качеству про­ дукции и увеличением ширины и скорости бумагоделательных и отделочных машин все большее применение находят валы, имеющие устройства для регулирования и компенсации про­ гибов. Эти валы обычно выполняются составными из сердеч­ ника и рубашки с гидравлической или механической внутрен­ ней поддержкой. Более подробно конструкция этих валов рас­ смотрена в подразделе 2.7. Конструктивно такие валы сложнее, чем цельные, но они позволяют во время работы машины менять линейное давление, сохраняя его равномерным по ши­ рине.

Рис. 2.4. Бомбированный вал и прогиб бомбированного вала

В основу классификации валов для обработки бумаги дав­ лением принято деление этих валов на две основные группы: валы обычной конструкции (валы 1—5 на рис. 2.3) и валы с устройствами для регулирования прогиба, т. е. валы с ре­ гулируемым прогибом (валы 6— 10 на рис. 2.3). Валы этих двух групп существенно отличаются по выполнению основного требования — обеспечению равномерности линейного давления и по конструктивным признакам. Валы обычной конструкции могут быть выполнены цилиндрическими или бомбированными. Наличие или отсутствие бомбировки — существенный техноло­ гический и конструктивный признак вала.

Цилиндрические и бомбированные валы можно подразде­ лить на пять групп: литые чугунные каландровые; литые чу­ гунные прессовые с покрытием (нижние прессовые и лощиль­ ные валы); составные с перфорированной рубашкой (отсасы­ вающие прессовые); составные с гранитной рубашкой (верхние прессовые); набивные валы суперкаландров.

Промышленное распространение из валов с регулируемым

Сплошные валы с концевым нагружением (вал 6 на рис. 2.3) обычно выполняются бомбированнымн. Прогиб регулиру­ ется приложением дополнительных усилий к консольным ча­ стям вала с лицевой и приводной сторон.

Валы с гидравлической поддержкой рубашки (валы 7, 8 на рис. 2.3) могут иметь несколько модификаций. Распространение получили валы типа «Кюстерс»с подачей агента давления непо­ средственно между рубашкой и сердечником и валы фирмы «Эшер-Висс» с поддерживающими плавающими опорами.

Из класса валов с промежуточными механическими опорами рубашки (валы 9 и 10 на рис. 2.3) в эксплуатации находятся валы, закрепленные посередине, и валы, рубашка которых за­ креплена на сердечнике на двух шарнирных опорах (малопрогибаемые валы).

2.4. ПРЕССОВЫЕ И КАЛАНДРОВЫЕ ВАЛЫ ОБЫЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ

На большинстве бумаго- и картоноделательных машин пока еще эксплуатируются прессовые и каландровые Балы обычной конструкции, для компенсации прогиба которых бомбируют один или несколько смежных валов.

Литой чугунный пустотелый прессовый вал (вал 3 на рис. 2.3) состоит из чугунной отливки, в которую по концам запрессованы стальные цапфы. Диаметр валов такого типа от 400 до 1000 мм, а толщина стенки 30—150 мм. Облицовываются эти валы слоем резины толщиной до 25 мм твердостью 20—40 ед. по ТШМ-2 (0,020—0,040 см). Твердость резинового слоя выбирают в зависимости от места установки вала и вида вырабатываемой продукции. Основные размеры валов в зависи­ мости от обрезной ширины приведены в табл. 2.5, нормы точ­ ности— в табл. 2.6. Отсасывающие прессовые валы современ­ ных машин состоят из вращающейся перфорированной ру­ башки, внутри которой находится неподвижная отсасывающая камера, поджимаемая к ее внутренней поверхности через уп­ лотнения, выполненные из антифрикционного материала. По конструкции эти валы аналогичны отсасывающим гауч-ва- лам.

Рубашки отсасывающих валов изготовляются из бронзы или нержавеющей стали толщиной 40—75 мм и облицовываются слоем резины толщиной 25 мм твердостью 15—30 ед. по ТШМ-2.

Отсасывающий вал рассчитывают на прочность и жесткость. Методика расчета приведена в подразделе 7.6.

Гранитный вал состоит из гранитной рубашки, закреплен­ ной на стальном сердечнике с помощью торцевых шайб и гаек. Внутренняя полость вала между гранитной рубашкой и сталь­ ным сердечником заливается раствором на основе портланд-

цемента (см. вал. 2 на рис. 2.3). К гранитным заготовкам предъявляются следующие требования:

мелко- и среднезернистость структуры; допускается скопле­ ние крупных зерен в виде пятен диаметром до 1,5 см; среднее временное сопротивление сжатию в воздушносухом состоянии должно быть не менее 145 МПа; среднее временное сопротив­ ление изгибу должно быть не менее 27,5 МПа. Размеры гра­ нитных валов, изготовляемых заводами бумагоделательного машиностроения, приведены в табл. 2.5.

Методика расчета гранитного вала представлена в табл. 2.4. При расчете следует учитывать, что давление сжатия гранит­ ной рубашки шайбами от действия крутящего момента не должно превышать 13 МПа. Наличие растягивающих напря­ жений в гранитной рубашке недопустимо. Поэтому в гранит­ ной рубашке предварительно создаются сжимающие напряже­ ния, в 1,3—1,5 раза превышающие растягивающие напряжения от изгиба гранитной рубашки. Давление шайб на гранит не должно превышать допустимое.

Для обеспечения равномерного прилегания валов по ширине полотна прессовые валы обычной конструкции, нак правило, бомбируются. Размер бомбировки нижнего вала двухвального пресса с вертикальным расположением валов равен удвоен­ ному прогибу нижнего и верхнего валов K = 2(fH+ fB).

Для уменьшения скорости скольжения между валами, выз­ ванной разностью диаметров поперечных сечений по длине, и износа сукон рекомендуется [78] бомбировать нижний и верх­ ний валы пресса. В этом случае размеры бомбировок нижнего

Каландровые валы при эксплуатации испытывают значи­ тельные деформации и контактные напряжения, поэтому рабо­ чая поверхность их должна быть твердой и износостойкой. Этим требованиям в значительной степени удовлетворяют валы, изготовленные из чугунных отливок с отбеленным поверхност­ ным слоем.

Твердый и износостойкий отбеленный слой образуется бла­ годаря быстрому охлаждению наружного слоя при отливке вала в металлическую форму (кокиль). Поверхностная твер­ дость в этом случае в зависимости от химического состава чу­ гуна достигает 65—80 ед. по Шору. Цапфы валов не отбели­ вают. Чугунные каландровые валы для современных бумаго­ делательных машин легируют хромом, никелем и молибденом. Глубина отбеленного слоя достигает 45 мм.

По своим механическим свойствам такой чугун близок к чу­ гуну СЧ24-44.

Валы каландров обычной конструкции до недавнего времени отливали заодно с цапфами (рис. 2.6,а). Для машин с обрез­ ной шириной свыше 4200 мм сейчас применяют чугунные валы с запрессованными и приставными [А. с. 351956 (СССР)] стальными цапфами (рис. 2.6, б). При стальных цапфах у ниж­ него каландрового вала посадочный диаметр цапфы под под­ шипник для широкоформатных машин на 10—15 % уменьша­ ется против посадочного диаметра у чугунных цапф. Диаметр нижнего вала каландра определяют из условия жесткости: от-

Рис. 2.6. Литой чугунный пустотелый каландровый вал с коническими шей­ ками (а) и каландровый вал с приставными цапфами (б)

носительный прогиб рабочей части вала не должен превышать

Минимальный диаметр средних валов каландра ограничи­ вается размерами корпусов их подшипников. Минимальный диа­ метр вала после износа должен быть больше высоты корпуса его подшипника. Длина рабочей части валов должна быть на 130—180 мм больше ширины бумаги на каландре. К точ­ ности исполнения геометрической формы валов предъявляют весьма высокие требования.

Несмотря на то, что все поверхности каландровых валов об­ рабатываются, каландровые валы скоростных бумагоделатель­ ных машин с обрезной шириной более 4200 мм проходят ста­ тическую и динамическую балансировку. Основные размеры валов каландров в зависимости от обрезной ширины машин представлены в табл. 2.5, а нормы точности — в табл. 2.6.

2.5. ПРОГИБ ВАЛОВ БУМАГО- И КАРТОНОДЕЛАТЕЛЬНЫХ МАШИН

В процессе обработки движущегося полотна давлением в прессах и каландрах бумаго- к картоноделательных машин, а также в суперкаландрах нижние валы нагружены весом вы­ шележащих валов и усилием дополнительного прижима. Про­ гиб нижних валов, закрепленных в самоустанавливающихся под­ шипниках, может в этом случае рассматриваться, как прогиб балки, закрепленной на двух шарнирных опорах (рис. 2.7).

При определении уравнения изогнутой оси вала влиянием объемных деформаций на характер н абсолютное значение про-

Рис. 2.7. С:гема нагружения нижнего вала пресса обычнсш конструкции (а) и расчетная схема прогиба вала обычной конструкции (б)

гпба можно пренебречь {21]. Тогда прогиб вала у в любом се­

Уравнение изогнутой оси вала и максимальный прогиб r/max определяется на основании решения дифференциальных урав­ нений изогнутой оси соответственно от действия изгибающего момента и перерезывающих сил:

•(для круглого сечения ^ = !%).

опорами вала, м.

Подставив зависимости (2.4) и (2.5) в равенство (2.1), по­ лучим уравнение изогнутой оси вала с учетом действия изги­

от действия перерезывающих сил /п, может быть с достаточной для практики точностью определено из выражений [мЦ<з~Ь2/0 2 для дельных валов и fM/fQ^b2/ (D2—Л) для пустотелых валов, где fn — максимальный прогиб вала от действия изгибающего момента.

Как следует из представленных зависимостей, влияние пере­ резывающих сил на прогиб валов с малой длиной бочки более существенно, чем для валов большой длины.

Практически для бумагоделательных машин обрезной шири­ ной более 2,5 м при определении закономерности прогиба двух­ опорных валов влиянием перерезывающих сил можно прене­ бречь (для валов с промежуточными опорами рубашки пере­ резывающие силы следует учитывать [21]). Тогда для опреде­ ления относительных значений прогибов (табл. 2.7) можно воспользоваться уравнением (2.4). Перейдя к безразмерной

Приведенное уравнение удобно для определения численных значений ординат прогиба валов., нагруженных равномерно рас­ пределенной нагрузкой.