一种纸机烘缸砂带磨削装置的设计

阚 萍

(四川信息职业技术学院，四川广元，628017)

一种纸机烘缸砂带磨削装置的设计

阚 萍

(四川信息职业技术学院，四川广元，628017)

介绍了一种能对造纸机生产线上的受损伤的烘缸外表喷涂不锈钢后进行现场磨光修复的专用磨床，即砂带磨削装置。该装置可同时对其他大直径内外圆工件进行现场磨光，其优点是：结构简单，磨光方法新颖;可进行现场磨光，避免拆卸、吊装、运输、重新安装的耗资耗力，大大减少了停工时间带来的损失。

烘缸;磨床;砂带磨削

烘缸是各种纸机干燥装置的主要部件，烘缸表面对总纸机的干燥效率以及干燥纸幅的质量有着重要的影响，因而对烘缸表面的粗糙度要求较高。每一个造纸厂都需要经常对被拉伤、磨损的烘缸外表面进行修复。然而，这种修复工作由于造纸机烘缸本身所具有的体积大 (每台烘缸直径一般都在2 m以上)、质量大，拆装困难和烘缸外表面硬度大，精度、光洁度要求高，制造工艺复杂，加工难度大，以及造纸厂本身又难以配备体积庞大、价格昂贵、机重约达几吨甚至几十吨的烘缸制造或修复设备而变得极为困难。本课题设计了可对造纸机生产线上的受到损伤的烘缸外表喷涂不锈钢后进行磨削的装置。此装置的优点在于不用拆卸烘缸，只要把磨床直接卡合在烘缸支架上就可以进行现场磨削。

1 砂带磨削装置的总体结构

砂带磨削装置分为磨头、床体、传动3个部分。磨头部分主要有磨头架座板、接触轮、张紧器、张紧轮。床体部分有导轨，电机座上有电机和皮带轮，在床体下方还有固定装置。传动部分，在横向传动上，通过转动手轮，再经丝杠螺母连接，使横拖板进行横向进给;纵向传动也是采用的丝杠螺母连接使纵拖板在导轨上纵向往复移动，纵向进给采用电机通过皮带轮传动。图1为砂带磨床的简图。

2 磨头部分的设计

砂带磨削技术优越性的发挥，很大程度上要依赖于砂带磨床本身，因而磨床的结构设计是一项非常关键的工作，在砂带磨床的设计中，磨头又是最关键的。

2.1 接触轮的设计

接触轮在砂带磨削中的作用表现在：支承砂带;抵抗施加于砂带上的接触压力;有时接触轮还用作驱动轮，把必需的向前的运转力或圆周力传至砂带。接触轮的运动精度会通过砂带反应到工件之上，并影响加工平稳性及表面质量等。

图1 砂带磨床简图

接触轮采用实体式;材料以钢为轮芯，然后在其外圆上硫化一层橡胶，硬度选为85 Hs。设计中接触轮的直径为300 mm，宽度为125 mm。接触轮表面形状设计为开槽形，它的作用是可提高接触轮的牵引能力;可使砂带磨料的切入能力大大增强，有效提高砂带的磨削性能;接触轮外缘表面上的许多小槽可存置磨屑，减少填塞现象，能提高砂带寿命。轮面上的齿形角选取30°。接触轮的中凸高度δ1为1.25 mm。

2.2 张紧轮的设计

张紧轮不但起张紧砂带的作用，而且还起导向作用，使砂带不致偏离接触轮。张紧轮直径越大，导向控制越灵敏。张紧轮的直径选取为150 mm，宽度为125 mm，中凸高度δ2为2 mm，材料为钢，在张紧轮外缘硫化一层橡胶，旨在增大摩擦因数。选择张紧力时要注意既能避免砂带受力过大而被拉断，又能保持砂带在运行中不跑偏、不打折，切除率高。

2.3 砂带的选择及相关计算

2.3.1 砂带的选择

砂带的基本组成是：基材、磨料和黏结剂，合称为砂带构成的三要素。

基材是砂带磨料和黏结剂的承载体，基材品质的好坏直接影响砂带的磨削性能。砂带所使用的基材主要有4大类：纸、布、纸-布复合式基材以及无纺布。本课题选用布基材，它柔软性好、强度高。

磨料是改善砂带磨削性能的关键。设计中所选用的是棕刚玉，它的韧性高，能承受较大的压力，抗破碎能力强，耐高温性及化学稳定性均较好［1］。

对于黏结剂所选用的是合成树脂黏结剂，它是目前制造砂带用量最多的黏结剂，其特点是黏结强度高、硬度大，有很好的耐水、耐热性和其他机械性能。

2.3.2 砂带的周长及相关参数计算

计算砂带的周长L，通常的方法是先根据机床及磨头工艺结构的布置，按初步确定的接触轮与张紧轮的中心距和各传动轮的直径，初算出砂带的周长L'，根据L'再按砂带制造厂的砂带周长规格套取L值。

计算砂带周长：

初定中心距α'，取

式中，D1为接触轮直径，300 mm;D2为张紧轮直径，150 mm;α'为初算中心距。

初取α'=800 mm，根据几何关系，按式 (2)初算出L'值。

选取L=2310 mm。

实际中心距α：

中心距不宜过大，也不能过小。过大时会由于载荷变化引起砂带煽动及机床空间尺寸过大。中心距过小，砂带周长愈短，砂带的循环工作次数愈多，同时参与切削的磨粒数目减少，必然降低砂带寿命。

2.4 张紧机构

张紧机构采用的是弹簧手柄式，与常用机构略有不同，由手柄、滑套及支承轴等组成。操作时只需将手柄、张紧轮拉下即可更换砂带。此张紧机构更为方便、简单。张紧机构示意图如图2所示。

图2 张紧机构

3 床体部分的设计

床体是砂带磨床基础支承件，使装在其上的砂带架在工作时保持准确的相对位置。

床体部分的床架是铸造而成的。在床架下方焊有加强筋，既节省材料又便于清砂。上方设有一副导轨，导轨采用三角形与矩形的组合，纵拖板在机架上通过导轨纵向定位并可以左右往复移动。床体一端安有电机，电机通过皮带轮带动丝杠传动。在床体的最下部安装有可以夹持在烘缸支架上的固定装置［2］。

4 传动部分的设计

传动部分采用的是手动进给，转动手轮，带动丝杠转动，横拖板下方安有丝杠螺母，通过螺母传动，使磨头架做横向进给［3］。

磨床的纵向进给机构采用电机通过皮带轮传动，使丝杠转动。在床身部分的纵拖板下方有螺母机构，经过丝杠螺母传动，使纵拖板在导轨上进行纵向往复移动。

在磨头架座板上安装有电机，电机带动皮带轮，经传动轴，使接触轮转动，接触轮通过表面的摩擦力带动砂带，砂带再带动张紧轮转动，中间的张紧机构使砂带具有一定的拉力，可防止砂带打滑。

5 结语

针对精度、光洁度要求较高的造纸机烘缸外表面在使用过程中经常会被拉伤、磨损，致使所造纸张质量下降、废品增加等问题，设计了一种可在纸机生产线上直接对烘缸表面进行修复的磨削装置。该装置的优点是结构简单，磨光方法新颖且可进行现场磨光，避免拆卸、吊装、运输、重新安装的耗资耗力，大大减少了停工时间带来的损失。

［1］ 黄 云，朱派龙．砂带磨削原理及其应用［M］．重庆：重庆大学出版社，1993．

［2］ 濮良贵，纪名刚．机械设计［M］．北京：高等教育出版社，2001．

［3］ 戴 曙．金属切削机床设计［M］．北京：机械工业出版社，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

阚 萍女士，讲师，工程师;主要研究方向：机械设计与制造。

(E-mail：173229492@qq．com)

2011-03-03

(责任编辑：郭彩云)