粘膠短纖維生產4.5米精煉機托輥更換方案探索研究

摘要：介紹了唐山三友集團粘膠短纖維三公司第十、十一生產線精煉機托輥的結構及不同位置特點，更換方案的選擇設計、具體應用操作步驟及實施效果。

關鍵詞：托輥;空間狹小;普通位置托輥;對柱托輥;固定導軌;滑動式小車

化纖三公司第十、十一生產線的建成投產，標志著化纖公司整體實力的進一步提升，其大產業化精煉機有效寬度4.5米為行業首創，是1-5線的1.46倍，6-9線的1.2倍，同時各種組成部件隨之優化改進，輥體相應加粗加長加重，平時生產中檢修更換最多的是托輥，目前1-9線檢修，輥體輕，主要為人工使用吊裝帶更換，隨著生產線的加大，單體設備的加大加重，這種簡易的吊裝，人工勞動強度大，安全性低，已不能滿足需要。重新摸索研究新的檢修方法，勢在必行。

1.輥體結構特點

三公司精煉機托輥結構為中間厚壁管，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，直徑由原來的300mm加粗到420mm，輥體總長5400mm，重量達到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網帶，一側為精煉機立柱，另一側有支撐網帶托架的小立柱，下面左右是集液槽，前后有氣缸、軸承座、減速機等，運行中，在托輥與壓輥上下間的網帶載一定厚度帶有酸堿浴液的纖維，通過氣缸使壓輥向下施壓，減速機帶動托輥與壓輥相向轉動使網帶上纖維中的浴液得到在線擠壓、清洗，擠出液體落于下面的集液槽中。托輥長期在高壓及腐蝕液體中運轉，表面陳膠層較容易與碳鋼本體分離脫落，這時就要及時檢修更換避免造成纖維產品質量的不均勻。托輥立面結構位置附圖1示意。各部件結構緊湊，操作空間狹小。

現狀1：普通位置托輥：南北方向距離大于輥體長度，空間位置充足，輥體可直接整體橫向南北移出。

思路1：根據三公司精煉機普通位置托輥的結構、位置特點，設計固定導軌，單體移動輥體的方案，繪制圖紙進行移動演示，對空間位置按實際比例進行模擬，不影響各部件相對位置的前提下，設計工裝胎具滑動式小車，輔助完成。附圖3托輥移動示意圖。

實施方案1：

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

步驟1.2：將設計制作好的固定式托架導軌橫向進入精煉機，兩端借用原軸承支座的螺栓孔安裝固定在精煉機兩側的橫梁上，將設計制作的兩件托輥滑動式小車，兩端各為2個軸承滾輪安裝到托架導軌兩側，半圓弧支架與輥體外圓配套使輥體穩穩固定于小車中，注意托架上要襯上一層橡膠板，防止輥體磕碰保護外陳膠層及橫向竄動，同時精調整兩件托架導軌的間距，保證托輥滑動小車整體移動不卡頓、不脫軌。胎具示意位置附圖4。

步驟1.3：托輥下降高度與網帶分離，臥于托輥小車的半圓弧支架中，托輥牽引端軸頭捆綁鋼絲繩，隨滑動式小車整體配合3噸手拉葫蘆進行橫向移動，精煉機外側軌道采用承插式延長，避免焊接帶來的應力與變形，同時減小整體式導軌重量，方便裝拆，設計制作移動式接輥平臺，使機內外導軌跨過檢修平臺，連貫成整體軌道，托輥從精煉機內滑出到平臺后，用預先等待的3噸叉車，從高處運下，經安全通道放置到指定存放區域。

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，避免磕碰。

自制工裝卡具有一定的安全風險，為此我們查找資料對結構進行了嚴格的整體計算校核強度和撓度，有效保證檢修的安全快捷。

將主要承重托架導軌進行剛度和強度的計算示例如下：

已知托架導軌為Q235材質，選用16號熱軋工字鋼，跨度4500mm，作用在單導軌上的力P=12000N，將托架導軌的受力情況簡化為中間均等分受兩個力的簡支梁，設定a=50cm，b=50cm。

托架導軌的撓度計算：

根據《機械設計手冊》P1-131

托架導軌的最大撓度：

撓度與長度之比：

0.6419/450=1/701<（1/1000～1/500）

綜上，撓度與長度比在允許范圍之內，托架導軌滿足剛度要求。

托架導軌的強度計算

根據《機械設計手冊》P1-131

托架導軌的最大彎矩：

Mp=Pa=12000×50=600000N

查《機械設計手冊》P3-114

16號工字鋼的X方向截面系數W=Wx=141cm3

δmax=Mp/W=600000/141=4255.3N/cm2

δmax=4255.3N/cm2≈42.6MPa

托架導軌采用Q235鋼材，基本許用應力為190MPa

許用應力：

δp=δjp/K ? ? ? 其中K為折減安全系數，一般選1.3

δp=δjp/K=190MPa/1.3=146.2MPa

綜上，δmax≈42.6MPa<δp=146.2MPa，導軌滿足強度要求。

通過計算校核，所選托架導軌16號工字鋼在精煉機托輥檢修更換中滿足剛度和強度要求，選用安全合格。

現狀2：對柱托輥更換：正對前方有2000mm寬承重柱，且軸頭距柱子只有3870mm，小于輥子長度，無法直接橫向南北移出，更換難度加大，如圖2。

思路2：托輥向精煉機上方抬起移出精煉機后，再將托輥向一邊移動到一定空間，使輥體橫向移出。

實施方案2：斷開精煉機網帶向上移出精煉機，拆除大壓輥與下托輥分別縱向移動到柱子旁邊位置，然后橫向整體移出。

實施方案缺陷2：向上移出需解除斷開精煉機網帶，由于三公司網帶寬度大，承載重，網帶拉伸變形較大，網帶拆裝都會困難，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，且現精煉機上方只有縱向吊軌，橫向移出，只能人工操作斜拉，人工勞動強度大且安全上不允許。

思路3：整體設計采用往氣缸一邊移動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。

實施方案3：

步驟3.1：停車后，將氣缸右側的整體式小立柱附圖5改進為上下螺栓連接分體式附圖6，并在原有基礎上增加一根網帶托架橫撐（上），網帶托架橫撐（上）與小立柱（上）連接、原有網帶托架橫撐（下）與小立柱（下）連接，小立柱（上）、（下）連接，運行時網帶上纖維運行重量大，上、下橫撐共同托起網帶托架支撐。

步驟3.2：更換下托輥時，掀開精煉機上蓋，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，用網帶托架橫撐（上）與小立柱（上）對網帶托架進行支撐，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：插入固定式托架導軌，托架借助小立柱與精煉機橫梁連接孔進行固定安裝，托輥滑動式小車安裝到托架上調整好，以下更換步驟和方案1相同。

2.實施效果

通過對不同位置托輥檢修方案的現場分析、試驗論證及實際應用，成功實現了三公司精煉機大型壓輥順利安全檢修，降低了工人勞動強度，提高了檢修效率。

參考文獻

1.成大先主編.《機械設計手冊》.第四版.北京.化學工業出版社.2002年1月.1-131，3-114

作者簡介：

胡軍玲，女，1977年6月，漢族，河北工業大學機械設計制造及其自動化，唐山三友集團遠達纖維有限公司，主任工程師，機電工程師，主要從事機械制造工作。