【QB轻工标准】 造纸机用铸铁压榨辑设计规定

中华人民共和国轻工行业标准 造纸机用铸铁压榨辊设计规定 1 范围 QB/T 2070—1994 本标准规定了造纸用铸铁压榨辊和托辊设计的符号、代号、基本要求和设计计算方法。本标准适用于直径小于或等于 1000mm，幅宽小于 6200mm，工作线压低于 100N/mm² 带有闷头的铸铁压榨辊和托辊。不带闷头的压榨辊、托辊亦应参照使用。 2 引用标准 GB/T 699 优质碳素结构钢技术条件 GB/T 5799 造纸机械辊筒与烘缸动平衡 GB/T 9439 灰铸铁件 QB/T 1422.3 造纸机械用普通铸铁辊技术条件 3 符号及代号 3.1 结构及说明 辊筒的结构示意图如图 1 所示。其中，各件相互间经过盈装配而结成一体。 3.2 符号说明 1、2、3 分别为轴头、闷头及辊体的零件代号。 q：压榨辊承受的分布力, N/mm²； p：压榨辊之间作用的线压力, N/mm； q_u：压榨辊承受的分布力, N/mm²； D_s：上压榨辊直径, mm； D_x：下压榨辊直径, mm； G_s：上压榨辊自重, N； G_x：下压榨辊自重, N； E：材料的弹性模量, N/mm²； E_s：上压榨辊材料的弹性模量, N/mm²； E_x：下压榨辊材料的弹性模量, N/mm²； I_s：上压榨辊截面的轴惯性矩, mm⁴； I_x：下压榨辊截面的轴惯性矩, mm⁴； I：辊轴承间距, mm； b：辊工作面宽度, mm； l：过盈配合中，包容件与被包容件的配合长度, mm； Y：辊筒挠度, mm； Y_s：双辊压榨中，上辊的挠度, mm； Y_x：双辊压榨中，下辊的挠度, mm； Y_1、Y_2、Y_3：复式压榨中各辊的挠度, mm； $kappa$：辊的相对挠曲率； $kappa_{许}$：辊的许用相对挠曲率； K：双辊压榨或复式压榨中，辊组的总中高度, mm； K_1、K_2、K_3：复式压榨中各辊的中高度, mm； Q：辊筒线压力的合力, N (Q = qL u00b7 b)； $ heta$：上、下压榨辊中心联线与垂线的夹角； D：辊体外直径, mm； d：辊体内直径, mm； D_z：闷头的外直径, mm (D_z = D)； D_i：闷头的内直径, mm； d：轴头直径, mm (d = D_z)； k_2：轴头与闷头间的直径过比； k_3：辊体内的直径比； d_a：轴头与闷头间的直径过盈量, mm； d_b：轴头-闷头组合体与辊体间的直径过盈量, mm； $sigma_a$：在工作载荷下的弯曲正应力, MPa； $ au_a$：在工作载荷下的弯曲剪应力, MPa； $sigma_p$：由过盈装配产生的弯曲正应力, MPa； $ au_p$：由过盈装配产生的弯曲剪应力, MPa； $sigma_{lim}$：材料在对称循环下的持久极限 (正应力), MPa； $ au_{lim}$：材料在对称循环下的持久极限 (剪应力), MPa； $sigma_{许}$：材料的许用 (正) 应力, MPa。 4 基本要求 4.1 装配过盈量的要求 轴头与闷头装配、轴头-闷头组合体与辊体装配后，对包容件应满足强度要求，在配合面之间，其接触压强数值应传递足够的转矩，以保证压榨辊正常工作。 4.2 对于辊体与闷头相配合的辊体的孔上，和对于闷头与轴头相配合的头的孔上，由于加工误差产生的锥度，其孔径允许外端面小、内端面大，而不能反之。 4.3 配合面的表面粗糙度，其轮廓算术平均偏差 Ra 应小于 3.2 u03bcm。 4.4 轴头非配合部分的直径 d' 应小于配合直径并以圆角过渡，通常可取 d' u2265 1.05d，圆角半径可取 r u2265 (0.05 sim 0.1)d 且不小于 5 mm。 4.5 材质及热处理 4.5.1 辊体、轴头与平衡盘材质应符合 QB/T 1422.3 的规定。辊体与闷头不低于 HT200，工作线压大于 80N/mm² 时，应选用 HT300；平衡盘不低于 HT150。轴头材料机械性能亦应符合 QB/T 1422.3 的规定，钢号不低于 45。 4.5.2 辊体铸造后应做消除铸造应力的处理。 4.5.3 轴头应调质或锻后正火。 4.6 辊筒平衡 转速大于 100r/min 或线速大于 150m/min 时，应进行动平衡，平衡品质不低于 GB 5799 规定的 G 级。 4.7 辊筒在工作中应满足刚度要求，即相对挠曲率 $\kappa = \frac{8 Y}{L^2} \le \kappa_{许}$。 4.8 辊筒的中凸度和中高度要求 4.8.1 辊筒外表面轮廓应符合中凸度 (Convexity) 要求。 4.8.2 辊筒中高度 (Crown) K 的计算： 4.8.2.1 托辊辊筒中高度的计算： K = 2 * (Y_s + Y_x) / (D_s + D_x) 其中： Y_s = (Q * (D_s + D_x)^3) / (384 * E * I_s) Y_x = (Q * (D_x + D_s)^3) / (384 * E * I_x) 4.8.2.2 双辊压榨的压榨辊辊筒中高度的计算： K = 2 * (Y_s + Y_x) / (D_s + D_x) 4.8.2.3 复式压榨中，各中高度的计算及分配： a. 根据已知条件求得各辊的载荷和挠度 (Y_1、Y_2、Y_3)； b. 对于位于中间的辊筒（称第 2 辊），计算出其挠度 Y_2 后，将其分解为沿两个压区邻辊中心线的两个分量，即 Y_21 和 Y_22。其中 Y_21 为第 2 辊在第 1 压区的两辊 (1, 2) 中心联线方向的挠度；Y_22 为第 2 辊在第 1 压区的两辊 (2, 3) 中心联线方向的挠度。 c. 先按线压较低的那个压区计算出相邻两辊的中高度，并按辊直径成比例的原则分配各辊的中高度。 第 1 辊的中高度：K_1 = 2 * (Y_1 + Y_21) / (D_1 + D_2) 第 2 辊的中高度：K_2 = 2 * (Y_21 + Y_22) / (D_2 + D_3) 第 3 辊的中高度：K_3 = 2 * (Y_22 + Y_3) / (D_2 + D_3) 复式压榨结构辊组的总中高度：K = K_1 + 2K_2 + K_3 5 铸铁压榨的设计计算 5.1 压榨受力简图见图 2。 5.2 辊体 (代号 3) 的设计计算 5.2.1 辊体壁厚 H 的确定： H = (D_s + D_x) / 2 按危险截面 1-1 确定 D_t： D_t = K_3 * D_s 根据强度条件确定壁厚 H： H u2265 (K_3 * D_s) / 2 5.2.2 强度验算：对截面进行强度验算。 M / (n * W) u2265 u03c3 其中：M 为在工作载荷下截面的弯矩；W 为该截面的抗弯截面模量；n 为安全系数。 5.3 头 (代号 2) 壁厚的确定 强度条件：根据图 3 查找 K_2，通过 D_t 进行确定。 5.4 轴头 (代号 1) 强度校核 对 N-N 截面进行强度校核，满足抗剪或抗弯强度要求。 5.5 直径过盈量的确定 5.5.1 由辊体与轴头-闷头组合体直径过盈量 d_b 的确定： (d_b)min = (360 u00d7 10^{-5}) u00d7 Q / D_c (d_b)max = D_s * K_s * (1 - K_t) / (D_s * K_t) 5.5.2 轴头与闷头装配时，直径过盈量 (d_a) 的确定。