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(chǎn)線精煉機托輥的結(jié)構(gòu)及不同位置特點，更換方案的選擇設(shè)計、具體應(yīng)用操作步驟及實施效果。

關(guān)鍵詞：托輥;空間狹小;普通位置托輥;對柱托輥;固定導(dǎo)軌;滑動式小車

化纖三公司第十、十一生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)，標(biāo)志著化纖公司整體實力的進一步提升，其大產(chǎn)業(yè)化精煉機有效寬度4.5米為行業(yè)首創(chuàng)，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(yōu)化改進，輥體相應(yīng)加粗加長加重，平時生產(chǎn)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(chǎn)線的加大，單體設(shè)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(jié)構(gòu)特點

三公司精煉機托輥結(jié)構(gòu)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(wǎng)帶，一側(cè)為精煉機立柱，另一側(cè)有支撐網(wǎng)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(wǎng)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(zhuǎn)動使網(wǎng)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(zhuǎn)，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(chǎn)品質(zhì)量的不均勻。托輥立面結(jié)構(gòu)位置附圖1示意。各部件結(jié)構(gòu)緊湊，操作空間狹小。

現(xiàn)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(jù)三公司精煉機普通位置托輥的結(jié)構(gòu)、位置特點，設(shè)計固定導(dǎo)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(shè)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(wǎng)帶張緊輥，使網(wǎng)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(wǎng)帶吊起，拆除下軸承支座。

步驟1.2：將設(shè)計制作好的固定式托架導(dǎo)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(cè)的橫梁上，將設(shè)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(dǎo)軌兩側(cè)，半圓弧支架與輥體外圓配套使輥體穩(wěn)穩(wěn)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(diào)整兩件托架導(dǎo)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(wǎng)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(cè)軌道采用承插式延長，避免焊接帶來的應(yīng)力與變形，同時減小整體式導(dǎo)軌重量，方便裝拆，設(shè)計制作移動式接輥平臺，使機內(nèi)外導(dǎo)軌跨過檢修平臺，連貫成整體軌道，托輥從精煉機內(nèi)滑出到平臺后，用預(yù)先等待的3噸叉車，從高處運下，經(jīng)安全通道放置到指定存放區(qū)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(fēng)險，為此我們查找資料對結(jié)構(gòu)進行了嚴(yán)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(dǎo)軌進行剛度和強度的計算示例如下：

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

托架導(dǎo)軌的撓度計算：

根據(jù)《機械設(shè)計手冊》P1-131

托架導(dǎo)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(nèi)，托架導(dǎo)軌滿足剛度要求。

托架導(dǎo)軌的強度計算

根據(jù)《機械設(shè)計手冊》P1-131

托架導(dǎo)軌的最大彎矩：

Mp=Pa=12000×50=600000N

查《機械設(shè)計手冊》P3-114

16號工字鋼的X方向截面系數(shù)W=Wx=141cm3

δmax=Mp/W=600000/141=4255.3N/cm2

δmax=4255.3N/cm2≈42.6MPa

托架導(dǎo)軌采用Q235鋼材，基本許用應(yīng)力為190MPa

許用應(yīng)力：

δp=δjp/K ? ? ? 其中K為折減安全系數(shù)，一般選1.3

δp=δjp/K=190MPa/1.3=146.2MPa

綜上，δmax≈42.6MPa<δp=146.2MPa，導(dǎo)軌滿足強度要求。

通過計算校核，所選托架導(dǎo)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(xiàn)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(wǎng)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(wǎng)帶，由于三公司網(wǎng)帶寬度大，承載重，網(wǎng)帶拉伸變形較大，網(wǎng)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(xiàn)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(shè)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(cè)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(chǔ)上增加一根網(wǎng)帶托架橫撐（上），網(wǎng)帶托架橫撐（上）與小立柱（上）連接、原有網(wǎng)帶托架橫撐（下）與小立柱（下）連接，小立柱（上）、（下）連接，運行時網(wǎng)帶上纖維運行重量大，上、下橫撐共同托起網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)帶托架橫撐（上）與小立柱（上）對網(wǎng)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(dǎo)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(diào)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(xiàn)場分析、試驗論證及實際應(yīng)用，成功實現(xiàn)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(shè)計手冊》.第四版.北京.化學(xué)工業(yè)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(yè)大學(xué)機械設(shè)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。