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靴压~国产靴压~配对辊的结构设计/培训试卷
靴压~国产靴压~配对辊的结构设计/培训试卷1 靴压配对辊的结构分析 靴式宽压区压榨与普通压榨相比，具有压区宽、线压力大、压强小的优点，有利于纸幅脱水。普通压榨的两辊之间的线压力最大不超过200 kN/m，对于压区幅宽6 m的压辊，总的线压力不超过1200 kN。靴式宽压区压榨，实际是面接触，线压力约1000 kN，对于同样压区幅宽6 m的压辊，总的线压力约为6000 kN，加上辊子本身的重量，与靴压配对的辊如果采用普通压榨辊的结构，则每端的轴承需要承受约3200 kN的压力。设计车速为1500 m/min，一般高速重载的轴承很难达到以上要求。巨大的线压力会使配对辊产生很大的挠度变形，而靴板和靴套需要产生很大的变形才能弥补配对辊的挠度变形，这对纸的品质、毛布、靴套的寿命都是不利的。所以靴压配对辊需要采用特殊的结构设计才能满足需要。 2 靴压配对辊的结构设计 靴压配对辊主要由辊壳、液压加载单元、辊芯、支座、传动装置、液压系统等部分组成。 2.1 辊芯的结构设计 辊芯是整个配对辊的骨架，材料为高强度球墨铸铁，中间部分采用“工”字形结构，两端轴头支撑在支座上，辊芯工作时不旋转。辊芯上面是一个平面，上面分布着一排液压加载单元，如图1所示。 
工作时，来自靴压辊的线压力通过辊壳、油膜、加载单元加在辊芯上，所以辊芯需要有足够的强度和刚性。辊芯“工”字形部分两端分别有一个轴承位置，上面各安装一套调心滚子轴承，轴承外径与辊壳两端的轴承孔配合，用以支撑辊壳。由于绝大多数的线压力都由液压加载单元传递给了辊芯，所以辊壳两端的轴承负荷并不太大。 2.2 辊壳的结构设计 辊壳整体形状是一个圆筒，外径表面喷涂有高强度、高硬度的耐磨涂层，内径表面经过高精度珩磨加工而成。工作时辊壳外径表面直接承受着来自靴辊的巨大压力，内径由液压加载单元通过油膜支撑，两端安装的调心滚子轴承支撑在辊芯上。工作时辊芯静止、辊壳旋转。在辊壳的传动侧端面固定有一个内齿轮，传动系统通过该齿轮将动力传递给辊壳使辊壳旋转，并通过辊壳带动毛布、纸幅和靴套运行。 2.3 液压加载单元的结构设计 液压加载单元是配对辊的核心部位，它的性能直接影响着辊的使用性能。液压加载单元安装在辊芯的上平面，沿轴向均匀排布。每个液压加载单元的结构与一套液压缸相似，其中里面的活塞固定在辊芯平面上，液压油通过辊芯中的进油孔和活塞中间的油孔进入活塞和油缸之间的空腔，油缸的材料为铜合金，油缸在液压油的压力驱动下向上移动接近辊壳内壁，油缸上面的形状与辊壳内壁形状吻合。油缸内径与活塞外径之间由复合油进行密封。与普通液压缸相比，油缸上面有许多小孔，每个孔内安装一个节流阀，节流阀小孔的直径和数量是通过严格计算和多次试验确定的。在工作时，液压油进入油缸和活塞之间的空腔将油缸顶起，使之接近辊壳内壁，部分高压油通过节流阀进入到油缸上面和内壁之间，在内壁和油缸上面之间形成一层薄薄的油膜，这样靴压辊的线压力就可以通过辊壳、油膜、液压加载单元传递到辊芯上。油膜可以有效地将高速旋转的辊壳和加载单元隔开，既减少了加载单元油缸的磨损，又降低了传动阻力。油缸的设计直径为200 mm，油缸间距265 mm，辊壳自重约15000 kg，液压加载单元油缸安装倾角18°，经计算当设计线压力1000 kN/m时，如果辊壳两端轴承完全不承受压力，则油缸内计算油压约为13 MPa。 2.4 传动装置的结构设计 靴压系统只有一个传动点，靴辊不传动，靴辊的旋转是靠配对辊带动的。在配对辊的轴头部位，与辊同轴安装有1台特殊的减速机。减速机有2个输入轴，分别通过联轴器与电机相连，2台电机同时驱动减速机运转。 
减速机内，2个输入轴上分别有一个主动齿轮和从动齿轮，从动齿轮由2个轴承支撑在内套上，减速机内套与辊芯同轴，固定在减速箱体上。传动装置工作时，内套静止不动，从动齿轮在2个主动齿轮的驱动下绕内套中心旋转。从动齿轮是一个复合齿轮，其外径为从动齿轮，内径还有一圈内齿轮与齿轮联轴器啮合，齿轮联轴器的另一端与辊壳端面安装的内齿轮啮合。这样从动齿轮就可以通过齿轮联轴器将动力传递给辊壳，从而带动靴辊旋转。 2.5 支座的结构设计 支座主要有两个作用，一是支撑配对辊及传动减速机，二是与靴辊轴座连接锁定。支座的内孔中安装有带球面的关节轴承，辊芯两端的轴头通过关节轴承支撑在轴座上，这样设计的目的是为了适应加压时辊芯的挠度变形。在支座上方安装有锁紧装置，用以将靴压辊支座与配对辊支座连接锁定为一体，这样，靴压辊与配对辊之间巨大的线压力就成为整个靴压装置的内力，对靴压以外的机架、基础等不产生过大的作用力。因此，锁紧装置要有足够的强度，并且在停机时能很方便地打开。 2.6 液压系统 在靴压配对辊结构中，液压系统主要用于向液压加载单元提供所需的油压和润滑。工作时，油箱中的液压油经油泵加压，控制阀调节后经油管进入配对辊。配对辊辊芯中间有一条深孔钻加工出来的长孔，为了方便加工，长孔从传动侧轴头端面到操作侧端面贯穿整个辊芯，并在每个加载单元下面各钻一个横向孔与长孔相通。液压油从辊芯传动侧端部进入长孔，然后分别进入各个液压加载单元，对液压加载单元加压，液压油经液压加载单元上的小孔溢出，将辊壳顶起，使辊壳能够承受来自靴压辊的巨大线压力，同时液压油经辊芯上的回油管，在气压的作用下回流到液压站的油箱，完成液压循环。液压油的油压是由控制装置自动调节的，它与靴压辊内的液压加载压力相适应。 3 纸机运行情况 设计的靴压辊及其配对辊于2012年6月上旬上机进行单机调试，8月8日整机上浆，试机车速900 m/min，靴压试验机线压力600 kN/m，一次试机成功。经过一个多月的调试运行，至9月10日，纸机车速可以稳定在1450 m/min，靴压辊线压力850 kN/m。为了提高产品质量，降低能耗，试机成功后又对纸机的各部分设备进行了升级改造，改造期间车速一般保持在1000～1400 m/min，靴压辊线压力一般为700～950 kN/m。 
图3为2013年5月纸机实际工作时控制系统的实时画面。 从图3可以看出，靴压辊和配对辊（中心辊）之间的线压力设定为800 kN/m，瞬时实际工作线压力为798.8 kN/m，润滑油回油风为10.4 kPa，回油温度46.3℃，设定车速1200 m/min，实际运行车速1200.2 m/min（在其他画面中显示）。目前该纸机的升级改造工作仍在进行中。 4 结语 靴压配对辊于2012年6月安装到河南XX纸业的6#纸机上进行调试，8月整机上浆，一次试机成功。车速1000～1400 m/min，靴压辊线压力700～950 kN/m。 《靴压配对辊的结构设计》培训试卷 适用岗位：靴压操作工、设备维护人员 满分：100分，考试时间：45分钟 一、填空题（每空2分，共30分） 1. 靴式宽压区压榨特点：压区宽、______、压强小，有利于纸幅脱水。 2. 普通压榨线压力最大不超过______ kN/m；靴压属于面接触，线压力可达约1000 kN/m。 3. 靴压配对辊主要由辊壳、液压加载单元、______、支座、传动装置、液压系统等部分组成。 4. 辊芯材料为高强度球墨铸铁，中间为______字形结构，工作时辊芯保持静止。 5. 辊壳外表面喷涂高强度、高硬度______涂层，内孔高精度珩磨加工。 6. ______是靴压配对辊的核心部件，性能直接决定配对辊使用性能。 7. 液压加载单元油缸设计直径200 mm，油缸间距______ mm。 8. 靴压系统只有一个传动点，______不传动，依靠配对辊带动旋转。 9. 配对辊减速机配置______台电机同步驱动。 10. 支座内孔安装带球面的______轴承，用来适应加压时辊芯挠度变形。 11. 支座锁紧装置作用：将靴压辊支座与配对辊支座锁定一体，靴压巨大线压力转化为装置______。 12. 该靴压配对辊在河南江河纸业____#纸机上机调试。 13. 试机稳定运行车速可达______ m/min，靴压线压力850 kN/m。 14. 生产运行中，靴压辊线压力控制区间一般为______~950 kN/m。 15. 液压加载单元工作时，油缸与辊壳内壁之间形成一层薄______，隔开旋转辊壳与加载单元。 二、判断题（每题2分，共20分，√正确，×错误） 1. 靴压配对辊工作时，辊芯静止，辊壳旋转。（） 2. 靴压线压力大，会造成配对辊挠度变形，普通压榨辊结构不能直接用于靴压配对辊。（） 3. 辊壳承受的绝大部分载荷，最终由辊壳两端轴承承担。（） 4. 液压加载单元节流阀小孔尺寸、数量，经过计算与试验确定。（） 5. 油膜可以减少油缸磨损，降低传动阻力。（） 6. 靴辊自带驱动电机，独立传动，不需要配对辊带动。（） 7. 支座关节轴承，用于补偿加压过程辊芯产生的挠度。（） 8. 液压油的油压自动调节，和靴压辊内部液压压力相匹配。（） 9. 上机调试时，一次试机成功，试机车速900 m/min，线压力600 kN/m。（） 10. 靴压配对辊锁紧后，巨大线压力会对外部基础产生很大作用力。（） 三、单项选择题（每题3分，共15分） 1. 靴压配对辊辊芯采用什么材料（） A. 普通碳钢 B. 高强度球墨铸铁 C. 不锈钢 D. 铜合金 2. 液压加载单元油缸材质是（） A. 球墨铸铁 B. 碳钢 C. 铜合金 D. 合金钢 3. 设计线压力1000 kN/m，辊壳两端不受压时，油缸内计算油压约（） A.13 MPa B.8 MPa C.20 MPa D.5 MPa 4. 靴压配对辊辊壳外表面作用（） A.和靴套直接接触承受线压力 B.内部安装液压油缸 C.传递润滑油 D.支撑辊芯 5. 靴压配对辊辊芯内部长孔作用（） A.减重 B.液压油输送通道 C.安装传感器 D.排水 四、简答题（共25分） 1. 简述靴式宽压区压榨相比普通压榨的优势，以及普通辊结构为什么不能直接用作靴压配对辊。（9分） 2. 液压加载单元的工作原理是什么？油膜起到什么作用？（8分） 3. 配对辊支座锁紧装置的作用是什么？（8分） 五、案例分析题（10分） 现场靴压运行，靴压线压力波动大，辊壳旋转阻力偏高，局部温度异常升高，请结合本篇文献知识，分析可能原因以及排查方向。 参考答案 一、填空题 1. 线压力大 2. 200 3. 辊芯 4. 工 5. 耐磨 6. 液压加载单元 7. 265 8. 靴辊 9. 2 10. 关节 11. 内力 12. 6 13. 1450 14. 700 15. 油膜 二、判断题 1.√ 2.√ 3.× 4.√ 5.√ 6.× 7.√ 8.√ 9.√ 10.× 三、单项选择题 1.B 2.C 3.A 4.A 5.B 四、简答题 1.答：优势：压区宽、线压力大、压强小，利于纸幅脱水。 普通辊结构不可行原因：靴压总载荷极大，普通辊两端轴承承载能力不足；巨大线压力会造成配对辊产生大挠度变形，靴套、靴板需要大幅变形补偿辊挠度，会降低纸页品质，加速毛布、靴套损耗，因此必须特殊结构设计。 2.答：液压油进入油缸与活塞空腔，向上顶起油缸贴近辊壳内壁；高压油通过节流阀进入油缸与辊壳内壁之间，形成薄油膜。 油膜作用：隔开高速旋转辊壳与静止加载单元，减少油缸磨损，降低传动阻力，将靴压辊的线压力传递至辊芯。 3.答：①将靴压辊支座与配对辊支座锁定为一体；②靴压辊与配对辊之间巨大线压力转化为整套靴压装置的内力，不会对外部机架、基础产生过大作用力；③锁紧装置强度足够，停机时可以方便打开。 五、案例分析题 可能原因 1. 液压加载单元供油压力不稳，油压调节与靴压内部液压不匹配； 2. 液压加载单元节流阀堵塞，油膜建立异常，辊壳与加载单元发生摩擦； 3. 辊芯内部液压油长孔、横向油路堵塞，单组/多组加载单元供油不足； 4. 传动减速机、齿轮联轴器磨损，传动阻力上升； 5. 支座关节轴承卡滞，挠度补偿失效。 排查方向 1. 查看DCS，核对油压、回油温度，检查液压系统压力自动调节功能； 2. 检查液压油清洁度，检查各加载单元节流阀有无堵塞，确认油膜正常建立； 3. 检查辊芯内部油路，确认液压油输送通畅； 4. 检查传动减速机、齿轮副运行状态，有无异响； 5. 检查支座关节轴承，确认加压时可以正常补偿辊芯挠度。
