铸铁压榨辊的强度计算与设计上的改进.pdf

铸铁压榨辊的强度计算
与设计上的改进

舒同林苗德华

卜
(声津轻工业学院)

提要
造纸机压榨辊属空心铸造辊。它的受力情况,仅仅视为一在工作面宽度上承受均布载荷的简支梁是

.
不适宜的这是因为该类辐筒是山辊体,闷头和轴经过盈配合而结成一体的。因此,配合后将产生复杂
的数值较大的装配应力。这对于压榨辊的强度计井和结钩设计来说,是不容忽视的因素。棍筒的受力应
为工作应力和装配应力的盛加并须考虑到疲劳间题。本文对辊筒做出了强度计算,并对结构和装配工艺

.
有关问题提出企设性意见

。、
造纸机中的压榨辊属于空心铸造辊过去辊体闷头和轴的装配应力计算,在固体
一般是仅将它做为一个整体简支梁,用材料力力学范畴内,是属于具有外伸端过盈配合的力

。
学方法进行应力分析和强度计算根据理论分学问题。由于问题的复杂性和具体结构的多样
析和辊筒在实际工作中的破坏情况表明,除了性,其计算方法至今还没有也不可能有理论解

。
在工作中把它视为一在工作面宽度上承受均布析解而计算装配应力则必须要探求可靠的计

,“。
载荷的整体简支梁致使辊筒上产生工作应算方法,方能使本文所研究的课题得到解决本

”,
力外还必须考虑到辊体与轴是通过中间的文籍助于经过理论和实验验证的有限元程序进
闷头实行过盈装配而结合成一体的〔御(图la行计算,现将计算结果和有关问题的分析阐述
所示)。即是说,辊在工作前,由于三件的过盈如下:

,“”。.
配合已产生了装配应力这些应力成份,1程序设计的基本原理

,。
对辊的强度来说是不容忽视的因素辊筒上为了解决具有外伸端的多层组合体的强度
任一点处的应力应为工作应力和装配应力的合问题,本文应用专门编制的有限元程序进行计

。。
成算现将程序的基本原理简述如下:
本文以造纸机中常用的一种压榨辊做为实首先列出多层组合体各部分的平衡方程,

。
例进行强度计算和结构分析其各部分的尺寸继之将这些平衡方程进行组合,并利用接触点

:
为法向位移间相差一个过盈量以及接触点间作用
跨度(两轴承间距)1一260cm;力和反作用力相等的关系,经线性变换后,可
辊筒工作面宽度b一Z16cm;得:

,,,·
轴代号“l”“ds钢外径17scln;

,“”,,。
闷头代号2灰铸铁外径3Icm;本文于1990年s月l口收到

,,,::,
辊体代号“3”灰铸铁外径相cm;〔注〕山于考虑到¹为满足辊筒动平衡的要求辊体内表
,,
,‘c。面必须加工辊体铸造后为了济砂方便旧式的辊筒没有
配合长度l=30mº
,的,之问加.
、闷头改进辊筒结构其辊体与轴有闷头
一装配应力
·42·中国造纸第2期
,
经典力学问题验证,其精度高是解决轴对称

。
多层组合体强度较为理想的计算工具

“.
卜,\\叹\\\京\火\2轴与闷头过盈装配后的装配应力
买一
七《水欢夕召,
_」从强度观点着眼辊体与闷头应先进行装
一
r,,一。
!{配然后轴再与辊体闷头组合体装配但由
一
l,

}于考虑到装配工艺的方便故在实践中辊筒各
“
八:,
卜\\\叫件的装配次序是首先轴与闷头进行过盈装
521
{、,
配使之成为一体;继之加工闷头外圆使轴
一闷头组合体与辊体间的过盈量处于图纸所标

。
/注的数值范围内,最后将三件装配成一整体
计算轴与闷头的有关装配应力,其目的在

、
l1”卜’UJ口”0口一
na,口n)0o于:

,
(l)为了在工作中能传递一定的转矩两

羊n引曰Ž、声,
、几工、配合件之间不致产生相对运动而保持一整体
则在轴与闷头之间必须要产生一定数值的接触
。,p
z压强再则配合段上的最大接触压强~不应
弓‘使轴进入塑性状态。
(2)由于轴与闷头先装配成一体,装配后,
为了保证闷头不致开裂(如某厂,由于直径过

、
盈量过大,两件装配后,最大环向应力了‘过
。
6sc们n
,,x
巨l脚
2一2截面沿壁厚l大致使闷头沿周向开裂)则要保证戈值以
方的了:分布
向3。
及相应的接触压强p不致过大
轴与闷头装配后,两体之间的接触压强p,2
⋯和闷头上最大环向应力al~沿配合长度的分
。
布示于图2b和图2c
3一3黔.一
辊体截面沿壁厚方向的3轴闷头组合体与辊体装配后的应力
剪应力T,分布(Mpa)
,
(1)经计算接触压强沿配合长度的分布

。
规律示于图lb由图可见,在配合段右端面附

,
图1近的区域内由于配合段以外辊体部分的影响
(其效果是增大了辊体在配合段右端面附近区
[K〕{6}~<F}+<G}域的刚度),致使该区域内的接触压强显著增

,
式中〔K〕线性变换后整个系统的总刚;大。
{6}—节点位移列阵;除配合段右端面附近的区域外,其接触压
{F}—线性变换后整个系统的节点外强p值近似于厚壁圆筒问题的拉梅公式计算
—载荷;值。

。
扣朴线性变换后过