CN100392180C - 用于靴形压榨装置的靴压板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于靴形压榨装置的靴压板，包括压区曲面、底座，所述压区曲面与上压辊相对，纸页在压区曲面与上压辊之间，底座与靴压辊内部的液压系统连接，所述压区曲面包括入口、中间、出口三部分，靴压板的压区曲面与上压辊的配合间隙范围为15mm～13mm；压区曲面的宽度范围为210mm～455mm，其入口部分的宽度范围为30mm～65mm，中间部分的宽度范围为150mm～325mm，出口部分的宽度范围为30mm～65mm。本发明对靴压板的压区曲面设计合理，易加工，过渡段圆滑，较好地遵循了压区配合间隙由大到小再到较大的原则。
Description
技术领域
本发明涉及造纸机靴形压榨技术领域，具体是指用于靴形压榨装置的靴压板。
背景技术
靴压板是造纸机靴形压榨装置中，用于完成纸页高效压榨与脱水作业的关键部件。目前，有关期刊文献和专利文献中仅见造纸机靴形压榨整体装置或者是靴形压榨的靴套及附属部件的报道，但对靴压板的结构及其设计未见有报道。
日本东京市川毛织株式会社渡边一正在2003年1月30日申请的专利“造纸机的靴形压榨装置”，提出在造纸机的靴形压榨装置中，一个压榨部包括一个起压榨件作用的辊和一个靴形物。一个带夹在辊和靴形物之间。一个润滑剂供给器在靴形物的上游侧从靴形物的外侧供给润滑剂。一个包括多个沟槽的润滑剂保持段设置在靴形物的上游端上。从润滑剂供给器供应的润滑剂保持在靴形物的润滑剂保持段内，并且当带穿过压榨部时能更可靠地向压榨部供给润滑剂。润滑剂保持段的结构较简单，并且该润滑剂保持段减少了摩擦力，由此节省了能量。另外为德国沃伊斯造纸专利有限公司于2002年7月12日申请的专利“柔性压榨套和具有这种柔性压榨套的靴形压榨辊”，申请号为02815388.X，该发明涉及一种制造或处理连续移动纤维素纤维材料纸幅(2)的设备如纸、薄纸或纸板机中的压榨部(1)，压榨部(1)包括压榨装置(3)和设置在压榨装置对面的对置件(4)，设置对置件(4)以构成压榨区域(5)，压榨区域(5)呈与压榨装置(3)合作的延伸压榨压区的形式，具有沿设备方向(W)的确定宽度，以便在纤维纸幅(2)移动通过压榨压区(5)时对其进行压榨，所述压榨装置包括压榨鞋形物(6)，支承件(7)，用于沿向着对置件的方向通过动力装置(8)支承和压推压榨鞋形物；至少一个动力装置(8)，设置在压榨鞋形物和支承件之间，用于在压榨操作中将确定的压力施加在纤维纸幅上；挠性的而且最好不可渗透的带(11)，沿围绕支承件的连续环路移动并穿过压榨压区，与压榨鞋形物滑动接触；以及用于压榨鞋形物的第一导向件(22)，设置在压榨鞋形物的下游，所述第一导向件可在至少第一和第二位置之间移动；其中压榨装置还包括用于压榨鞋形物的第二导向件，所述第二导向件设置在压榨鞋形物的大体上游或至少从压榨鞋形物的上游侧并基本沿设备方向(W)起作用，所述第二导向件可在至少第一位置和第二位置之间移动。上述两个专利中所提到的“靴形物”即靴压板，对靴压板的具体结构和设计的相关内容均未作说明。
目前，我国的造纸机靴形压榨装置全部依赖国外进口，国产化基础薄弱，国内鲜见其他人或单位从事此方面的研究工作；同时，通过生产现场调研了解到，进口的造纸机靴形压榨装置靴套使用寿命很短，通常约为5个月左右，经分析靴压板压区结构的不合理，也是影响靴套使用寿命短的原因之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种压区结构优化，压力分布曲线理想，使用寿命长的用于靴形压榨装置的靴压板。
本发明的目的通过下述技术方案实现：本用于靴形压榨装置的靴压板，包括压区曲面、底座，所述压区曲面与上压辊相对，纸页在压区曲面与上压辊之间，底座与靴压辊内部的液压系统连接，所述压区曲面包括入口、中间、出口三部分，所述靴压板的压区曲面与上压辊的配合间隙范围为15mm～13mm；压区曲面的宽度范围为210mm～455mm，其入口部分的宽度范围为30mm～65mm，中间部分的宽度范围为150mm～325mm，出口部分的宽度范围为30mm～65mm。
为了更好得实现本发明，所述压区曲面外形曲线由下式决定：
y＝-0.0001x4+0.0051x3-0.0675x2+0.2096x-40.4202，其中，x为压区的宽度，y为压区曲线的高度，单位为mm。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明对靴压板的压区曲面设计合理，易加工，过渡段圆滑，较好地遵循了压区配合间隙由大到小再到较大的原则。本靴压板的压区曲面与上压辊构成的压区具有理想的压力分布曲线，即纸页通过压区时，压区压力平稳地增加，而在压区末端压力则急速而明显地降低。
附图说明
图1是靴形压榨装置的结构示意图；
图2是本发明用于靴形压榨装置的靴压板的结构示意图；
图3是图2所示靴压板的压区曲面外形曲线坐标点标注图；
图4是图2所示靴压板与上压辊的配合间隙坐标点标注图；
图5是图2所示靴压板与上压辊的配合间隙的变化曲线图；
图6是图2所示靴压板与上压辊之间的压区内物料的受力情况模拟曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
如图2所示，本发明用于靴形压榨装置的靴压板1，包括压区曲面1-1、底座1-2，如图1所示，压区曲面1-1与上压辊2相对，纸页3在压区曲面1-1与上压辊2之间，底座1-2与靴压辊内部的液压系统连接。
如图1所示，压区曲面1-1包括入口、中间、出口三部分，入口部分为物料入口段，中间部分为工作部分，出口部分为物料出口段。压区曲面1-1的外形曲线相应分为中间、出口、入口三部分，要求过渡圆滑，靴压板1与上压辊2的配合间隙由大到小，按曲线基准宽度25mm，配合间隙的设计由15mm到13mm变化。
采用美国CNC Software，INC公司研制开发的CAD/CAM软件系统Mastercam软件对压区曲面外形曲线进行设计。如图3所示，其设计过程分别为：
(1)中间部分。打开Mastercam绘图界面，先画基准点，即把坐标原点设在左下角，过原点画一条宽为25mm的水平线，用补正功能画两条水平线，和第一条线的垂直距离分别为16mm和81mm。以点(12.5，81)即中点为圆心画R55圆。此圆设为O1圆。
为了满足压区曲面的外形曲线和O1圆的配合间隙从大到小的变化要求，先假定点(9.5，68)为圆心再画另一个R55的圆弧，此圆设为O2，然后以原点为基准在25mm范围内调整两圆弧从左到右的间隙由15mm逐渐降至13mm，调整时O1的圆心点x坐标始终保持不变，始终保持在行程的中心点，只调整其纵坐标和O2圆弧的圆心坐标。最后确定O2圆心位置和半径分别设定为(8.86，69.33)，半径R为55.53。
(2)出口部分。以点(12.5，-56)为圆心画R74.5圆弧，此圆为压榨物料时的一个导圆，必须保证曲线外形的一端与其接近相切，现选择出口端和它相切为基准调整它的位置，调整位置时要以外形曲线一起调整且保持X轴位置处于中点不变。
为保证出口处的间隙都要比物料经过的厚度要大，且保证物料的迅速脱离，所以出口和工作区的变化较为明显，最后经过调整，出口端的过渡圆弧设计如下图所示，该圆弧和工作区相切过度，圆心位置定在(25.18，13.29)半径为2.90mm。R74.5圆弧的圆心坐标最后确定的位置为(12.50，-56.90)。
(3)入口部分。入口段要保证物料进入工作区有一个渐进的过程，因而其轨迹应是慢慢变化直到和工作段圆弧相切，同时也要考虑和R74.5圆弧的距离不能太远，最后入口处的设计如下图所示，圆弧半径为8.39，圆心坐标为(2.11，6.07)。
按此设计得到的压区曲面，压区曲面1-2的宽度33.45mm，其入口部分的宽度4.78mm，中间部分的宽度23.90mm，出口部分的宽度4.78mm。
如图4所示，通过采点的办法，即在有效长度范围内的圆弧段平均取14个点，找出靴压板1与上压辊2的配合间隙的变化规律。把坐标数据按从左到右排列，如表1所示：
表1
| 序号 | 圆弧O<sub>1</sub>上的点(x<sub>1</sub>，y<sub>1</sub>) | 曲线上相对应点(x<sub>2</sub>，y<sub>2</sub>) | Y坐标的变化量(x，Δy＝y<sub>2</sub>-y<sub>1</sub>) |
| 1 | (-5.36，30.68) | (-5.36，9.89) | (-5.36，-20.79) |
| 2 | (-3.0，29.93) | (-3.0，12..72) | (-3.0，-17.21) |
| 3 | (0，29.14) | (0，14.19) | (0，-14.95) |
| 4 | (1.84，28.74) | (1.84，14.24) | (1.84，-14.5) |
| 5 | (3.20，28.49) | (3.20，14.09) | (3.20，-14.4) |
| 6 | (6.41，28.04) | (6.41，13.85) | (6.41，-14.19) |
| 7 | (9.64，27.77) | (9.64，13.80) | (9.64，-13.9) |
| 8 | (12.49，27.70) | (12.49，13.92) | (12.49，-13.78) |
| 9 | (12.88，27.70) | (12.88，13.94) | (12.88，-13.76) |
| 10 | (16.12，27.82.) | (16.12，14.27) | (16.12，-13.55) |
| 11 | (19.33，28.13) | (19.33，14.79) | (19.33，-13.34) |
| 12 | (22.53，28.62) | (22.53，15.51) | (22.53，-13.11) |
| 13 | (25.00，29.14) | (25.00，16.20) | (25.00，-12.94) |
| 14 | (25.72，29.31) | (25.72，16.14) | (25.72，-13.17) |
| 15 | (26.41，29.49) | (26.41，15.92) | (26.41，-13.57) |
| 16 | (28.08，29.95) | (28.08，13.29) | (28.08，-16.66) |
根据表1的数据，可用如图5所示的曲线表示靴压板1与上压辊2的配合间隙的变化规律。
根据配合间隙大，受力小的物理规律，靴压板1与上压辊2之间的压区内物料的受力情况物料可用如图6所示的模拟曲线表示。可推导出此曲线的数学模型方程为：
F＝ln(0.3315*10-6+0.066*10-6x)(1)
式中：F为压区线压榨力，kN/m
x为压区的宽度，mm
由表1列出的曲线上的坐标点，可拟合出压区曲面外形曲线的数学模型公式为：
y＝-0.0001x4+0.0051x3-0.0675x2+0.2096x-40.4202。(2)
式中：y为压区曲线高度，mm
x为压区的宽度，mm
用Mastercam软件的曲面造型模块的扫描面造型功能设计靴压板的外形曲面如图2所示。
用Mastercam软件的CAM功能编制刀具路径(CAI)，通过后处理转换成NC程式，传送至数控机床对工件进行粗加工、精加工后，便可得到本发明用于靴形压榨装置的靴压板1。
如上所述，便可较好地实现本发明。
Claims (2)
1.用于靴形压榨装置的靴压板，包括压区曲面、底座，所述压区曲面与上压辊相对，纸页在压区曲面与上压辊之间，底座与靴压辊内部的液压系统连接，所述压区曲面包括入口、中间、出口三部分，其特征在于：所述靴压板的压区曲面与上压辊的配合间隙范围为15mm～13mm；压区曲面的宽度范围为210mm～455mm，其入口部分的宽度范围为30mm～65mm，中间部分的宽度范围为150mm～325mm，出口部分的宽度范围为30mm～65mm。
2.按权利要求1所述用于靴形压榨装置的靴压板，其特征在于所述压区曲面外形曲线由下式决定：
y＝-0.0001x4+0.0051x3-0.0675x2+0.2096x-40.4202，其中，x为压区的宽度，y为压区曲线的高度。
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