一種新型磨盤及其制造方法

梁錢華

(四川機電職業技術學院，四川攀枝花，617000)

磨漿機是制漿造紙廠主要設備之一，磨盤是磨漿機的關鍵零部件，屬于易損件。為了保持生產中成漿質量的穩定，則要求磨盤除了具有良好的磨漿效果外，還要具有較長的使用壽命，并且易于生產制造和維修［1］。生產中磨齒的壽命決定了磨盤的壽命，但是目前使用的磨盤結構多數為磨齒和磨盤基體一體式結構，使得磨齒和磨盤基體必須采用相同的材料制成［2］，這樣不利于控制成本，而整體式的結構也不方便維修。目前使用的磨盤一般采用徑向齒［3-4］或平行齒［5］，這使得同一磨盤上磨齒長短不一，給生產制造帶來很大的困難。

1 結構原理

為了克服現有技術的缺點，設計了一種新的磨盤結構，其原理如圖1所示。

圖1 磨盤結構原理圖

該磨盤被同心圓族分為若干個區域，本例中磨盤被8個同心圓在徑向上分為6個區域，圓2和圓3構成疏解區Ⅰ，圓3和圓4構成磨區Ⅱ，圓5和圓6構成磨區Ⅳ，圓7和圓8構成磨區Ⅵ，Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ這3個磨區通常依次被描述為粗磨區、中磨區和精磨區，根據磨漿過程的需要，磨齒可以采用不同的齒型和間距。磨區Ⅱ的外徑圓4和磨區Ⅳ的內徑圓5所夾的區域為漿擋區Ⅲ，磨區Ⅳ的外徑圓6和磨區Ⅵ的內徑圓7所夾的區域為漿擋區Ⅴ。整個磨盤被曲線10a(b)在周向上分為2N個區域，每個區所夾的角度為β，2N與β的乘積為360°。如圓周被分為20個區，每個區所夾的角為18°，采用偶數分區的目的是為了便于磨片制造。所有曲線10a(b)均與圓1相切，該切線方向也是漿流被拋出的方向。曲線10a(b)與磨盤半徑成一定夾角α，α也就是磨紋傾角，磨紋傾角一般在 7.5°～30°之間［3-4］。

2 基礎結構

目前使用的磨盤通常采用鑄鐵或鑄鋼整體鑄造成型，雖然材料本身價格低廉、穩定性好、不容易變形，但缺點是耐磨性差、使用壽命短;同時，由于磨盤采用一次鑄造成型，造成磨盤成品率低、材料浪費等問題，因此造成高壽命磨盤的價格較高［6］。

為了克服以上缺點，本磨盤總體由磨盤基體、磨齒和齒槽3部分組成，如圖2所示。根據各部分的使用性能，可選用不同的材料，因此根據實際需要只要提高磨齒和齒槽的硬度和強度即可，這樣在延長磨盤使用壽命的同時也降低了磨盤的材料成本，減少材料的浪費。一般采用強度和硬度較高的合金或非合金材料作為磨齒，用相對經濟的材料作齒槽，如不銹鋼磨齒配碳鋼齒槽，陶瓷磨齒配合金鋼齒槽等。磨盤基體可用鑄鐵或其他經濟適用材料，經焊接、擴散連接等適宜的又能滿足使用強度的方法將其連接在一起。

圖2 磨盤結構圖

3 磨片制造方法

目前使用的磨盤一般采用徑向齒或平行齒。徑向齒即磨齒的排布沿磨盤徑向;平行齒磨盤一般由若干磨片構成，每個磨片上的磨齒都平行于其中一道磨齒 (一般是最邊緣上最長的那一道)。這兩種結構有一個共同的缺點就是磨齒長度不相同，給制造和維修帶來極大的不便。為了克服以上缺點，設計了如圖1所示的磨盤結構，區域Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ為磨漿區，由于它們的構成方式相同，故只選擇磨區Ⅱ作一說明。如圖3所示，曲線10a(或10b)和曲線10b(或10a)在磨區Ⅱ內的線段與圓4上的弦11b和線段11a所圍成的區域為12A(或12B)，弦11b的弦切角為 γ，線段 11a平行于弦 11b，12A(或12B)即為一個磨片，一個磨區由2N個這樣的磨片組成。

圖3 磨片幾何定義示意圖

如圖4(a)所示，令四邊形12A的邊10b與四邊形12B的邊10b重合，12A的邊11b(或12a)與12B的邊11a(或12b)共線，由于11a與11b平行，故四邊形12為平行四邊形。線段10b所在的直線RC將平行四邊形12分割成兩個全等的四邊形12A和12B，RC與半徑RO之間的夾角即為磨紋傾角α，線段10a與10b之間的夾角為β。平行四邊形12即為一個基本的磨片制造單元。一個磨區由N個單元構成。將磨齒14和齒槽13平行于邊10a依次排列在這個平行四邊形中，按照材料所適合的方式將它們固定在一起，然后沿線RC切割成兩部分。通過這樣的方式來保證同一磨區中所需的磨齒長度相等。其他磨區中的磨片制造方法與此相同。由于磨片的外邊緣為弦而非圓弧，故每個磨區的外邊緣實際上為類圓曲線，這就打破了一般磨盤為整圓的常規。該方法簡單可行，制造和維修極其方便。

圖4 磨片組成示意圖

圖5 磨盤主視圖

如圖5所示，磨區和磨區之間分布著z字形漿擋，能有效防止漿料短路，消除生漿片或纖維束，提高打漿的均勻度。

該磨盤的另一創新之處在于疏解區的結構。疏解區Ⅰ位于磨盤內區，是漿料進入磨漿區的入口，其內沿若干同心圓周向均布了小圓臺17。這種結構增加了纖維在疏解區的停留時間。纖維在破碎區停留的時間增加，將得到更大的比容積［7］，從而使磨漿機更穩定。更多的能量被消耗在對漿料的壓縮上，用于纖維研磨的能量就相對減少，從而降低了磨齒對纖維的切斷作用，而漿流對磨盤的反作用力也相應減小，故而增加了磨漿機的穩定性。這種結構還增加了纖維的碰撞次數，緩和了磨盤對纖維的破碎作用，保留了纖維的長度和強度。

多個磨片可經一定的方式組成磨片組。磨片組經其上的螺栓孔18與磨盤基體連結。螺栓孔也可布置在磨盤背面，以保持磨片的完整性和清潔度，提高磨盤壽命。

［1］ 姚 俊，王 平．盤磨機磨盤間隙的測量與調節方法［J］．中國造紙，2012，31(1):67．

［2］ 張 輝，李忠正．盤式磨漿機技術研究進展與趨勢［J］．中國造紙，2007，26(10):40．

［3］ 盧謙和．造紙原理和工程［M］．北京:中國輕工業出版社，2004．

［4］ 隆言泉．造紙原理和工程［M］．北京:中國輕工業出版社，2003．

［5］ 張愛芳．一種磨漿機新型磨片:CN，101590439A［P］．2009-12-02．

［6］ 朱小林．用于盤磨機的磨片及其制造方法:CN，101654888A［P］．2010-02-24．

［7］ 制漿造紙手冊編寫組．制漿造紙手冊第六分冊·機械法制漿［M］．北京:中國輕工業出版社，1993．