何 苗 熊寶玉

（四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 廣元 628017）

0 引言

微晶玻璃又名玻璃陶瓷（glass ceramic）或微晶陶瓷,是新型微晶材料的一種，將加有成核劑（個(gè)別也可不加）的特定組成的基礎(chǔ)玻璃或其它材料在加熱過(guò)程中進(jìn)行控制晶化而得到的一種含有大量微晶體和玻璃體均勻分布的復(fù)合固體材料。它兼有玻璃和陶瓷的優(yōu)點(diǎn),具有許多常規(guī)材料難以達(dá)到的優(yōu)異性能，如高機(jī)械強(qiáng)度、低電導(dǎo)性、良好的可加工性、耐化學(xué)腐蝕等。 微晶玻璃主要有四種工藝方法：壓延法、燒結(jié)法、浮法和滲膠—凝膠法。 壓延法生產(chǎn)微晶玻璃是指將原材料（礦渣）按一定化學(xué)組成的配合料熔化成礦渣玻璃，經(jīng)成型機(jī)成型為制品后， 再經(jīng)過(guò)熱處理過(guò)程生長(zhǎng)成微晶玻璃結(jié)晶材料。 其生產(chǎn)工藝流程如下: 配合料制備→玻璃熔制→壓延成型→熱處理→冷加工→成品。

國(guó)內(nèi)壓延法生產(chǎn)建筑微晶玻璃起始于20 世紀(jì)80 年代中后期，通過(guò)技術(shù)交流方式，獲得了一些微晶玻璃壓延成型機(jī)的設(shè)計(jì)資料，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。 目前我國(guó)對(duì)建筑微晶玻璃的發(fā)展速度較快，現(xiàn)已初具規(guī)模。 但在生產(chǎn)和市場(chǎng)方面仍存在著微晶玻璃的生產(chǎn)技術(shù)和工藝尚不完善，綜合能耗高等問(wèn)題。

設(shè)計(jì)的原始參數(shù)：

本次設(shè)計(jì)是根據(jù)國(guó)內(nèi)微晶玻璃生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一臺(tái)高速、高生產(chǎn)率和低成本的微晶玻璃壓延成型機(jī)。 此設(shè)備生產(chǎn)的微晶玻璃幅寬為0.9m，厚度在8～14mm 之間，預(yù)計(jì)出料速度在20～100m/h，年產(chǎn)量：70 萬(wàn)m2，比重：2.7g/cm3,合格率：90%，成品率：70%。

1 總體設(shè)計(jì)方案的擬定

壓延法是指兩個(gè)壓輥將從玻璃窯爐里出來(lái)的熔融態(tài)玻璃液輥壓成型的生產(chǎn)方式， 壓延生產(chǎn)方式具有生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)壓延而具有更高的生產(chǎn)率，在微晶玻璃生產(chǎn)行業(yè)里得到廣泛應(yīng)用。 壓延機(jī)根據(jù)兩個(gè)壓輥的布置方式不同可分為三類：即水平布置、垂直對(duì)正布置和傾斜布置。 水平布置方式在成型玻璃板引輥的牽引下即可實(shí)現(xiàn)退火等熱處理。 但是其垂直方向的尺寸比較大，布置困難。 而且兩壓輥應(yīng)安置在玻璃窯爐內(nèi)，工作環(huán)境惡劣，冷卻困難，不利于維修。 垂直對(duì)正布置方式對(duì)成型玻璃板引出較為方便，但是對(duì)玻璃液的引入困難。 傾斜布置方式對(duì)玻璃液的引入和引出均較方便，故本次設(shè)計(jì)采用傾斜布置方式如圖1 所示：

圖1 壓輥的布置方式

根據(jù)以上對(duì)壓延成型機(jī)的分析，本次設(shè)計(jì)采用壓輥垂直傾斜布置方式。 根據(jù)設(shè)計(jì)原始參數(shù)，本壓延成型機(jī)應(yīng)包括壓輥支架、上輥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、機(jī)架、整機(jī)的上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、出料槽和機(jī)座。 現(xiàn)具體擬定設(shè)計(jì)方案如圖2 所示：

圖2 總體布局圖主視圖

根據(jù)設(shè)計(jì)原始參數(shù)， 本壓延成型機(jī)應(yīng)包括壓輥支架、上輥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、機(jī)架、整機(jī)的上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、出料槽和機(jī)座等。

2 壓輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選則

壓輥是壓延成型機(jī)的工作部件， 它直接將玻璃輥壓成型。 熔融態(tài)微晶玻璃可達(dá)1300℃并且具有弱酸腐蝕性，故壓輥承受著玻璃液的高溫和腐蝕。 為提高產(chǎn)品的質(zhì)量，壓輥部件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇是要能夠提高壓輥的高溫特性。

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為提高壓輥的高溫特性，我們考慮對(duì)壓輥內(nèi)通冷卻液進(jìn)行冷卻。 按生產(chǎn)實(shí)際中用冷卻水作為冷卻液，效果較好，因此我們選用冷卻水作為冷卻液。 但是壓輥在工作時(shí)，冷卻水進(jìn)水管不能隨壓輥一起運(yùn)動(dòng)，而且冷卻系統(tǒng)的密封要良好。 所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是運(yùn)動(dòng)分離和密封成為主要要解決的問(wèn)題。

因?yàn)樯舷螺伖ぷ髟硐嗤?、結(jié)構(gòu)相似，現(xiàn)只對(duì)上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。 根據(jù)總體布局圖及上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)解決的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出上輥結(jié)構(gòu)如圖3，下輥結(jié)構(gòu)如圖4：

圖3 上輥結(jié)構(gòu)

圖4 下輥結(jié)構(gòu)

下面對(duì)方案的可行性進(jìn)行分析：

（a）運(yùn)動(dòng)分離。 從圖中可見(jiàn)，左右半軸與支架之間通過(guò)滑動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)分離；管接頭與錐接頭之間通過(guò)滾動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)分離。

（b）密封。 管接頭與錐接頭因離壓輥工作區(qū)較遠(yuǎn)，故它們之間采用通用的氈圈密封即可。 錐接頭與左右半軸之間通過(guò)錐接頭本身的錐度即可實(shí)現(xiàn)密封。 左右半軸與連接法蘭之間采用焊接，故不存在泄漏。 考慮到輥筒是易損件，上輥更換相對(duì)頻繁，而且將上輥進(jìn)行雕刻就可以生產(chǎn)壓花玻璃等其它規(guī)格的玻璃，為了降低更換成本輥筒與連接法蘭之間不宜采用焊接；該處密封離工作區(qū)較近，不宜采用通用的橡膠墊圈密封；此處采用銅墊圈有效的解決了以上問(wèn)題。

（c）本方案中錐接頭的使用，使更換輥筒時(shí)無(wú)需拆卸管接頭與錐接頭之間的聯(lián)接，既提高了更換效率，又使?jié)L動(dòng)軸承免去頻繁拆卸，從而提高它們之間聯(lián)接的可靠性。

（d）為能生產(chǎn)出各種厚度規(guī)格的微晶玻璃，在上輥設(shè)計(jì)一螺旋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)上下輥之間的距離。 因?yàn)榇苏{(diào)節(jié)只在更換產(chǎn)品規(guī)格時(shí)使用，故采用人工調(diào)節(jié)方式。

綜上分析，此方案能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 壓輥材料選擇

根據(jù)前面分析，壓輥的材料應(yīng)該具有耐高溫、耐腐蝕性的能力。 經(jīng)過(guò)查閱資料， 高溫不銹鋼1Cr18Ni9Ti 能耐約1000℃的高溫，但是對(duì)輥筒再通水冷卻就能夠滿足此要求。 株洲玻璃廠的壓延機(jī)輥筒采用該材料并對(duì)輥筒通水冷卻取得良好的效果。 因此我們選用1Cr18Ni9Ti 作為輥筒的材料。

3 結(jié)論

傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩級(jí)傳動(dòng)。 第一級(jí)用減速器傳動(dòng)；第二級(jí)采用鏈傳動(dòng)。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)對(duì)象是以傳遞動(dòng)力為主，不宜采用帶傳動(dòng)；且傳遞距離較遠(yuǎn)，不宜采用齒輪傳動(dòng)；結(jié)合設(shè)計(jì)對(duì)象以上兩特點(diǎn)，所以第二級(jí)采用鏈傳動(dòng)。 采用鏈傳動(dòng)時(shí)，我們用一條鏈條將上下壓輥與減速器輸出軸連在一起，使上下壓輥的轉(zhuǎn)速比保持穩(wěn)定。 通過(guò)對(duì)壓輥的變形和各主要零件進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，上下壓輥的變形量均小于0.5mm，在誤差的允許范圍內(nèi)，各主要部件的強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。

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