Определение усилий на преодоление потерь от трения в подшипниках гауч-вала и потерь от трения уплотнений отсасывающей камеры по внутренней поверхности рубашки

При работе гауч-вала во вращение приводится только приводная цапфа вместе с рубашкой. На подшипники гауч-вала действуют усилия от натяжения набегающей ветви сетки, сбегающей ветви сетки, веса перфорированной рубашки, от разрежения в отсасывающих зонах и от прижима уплотнений отсасывающих зон к внутренней стороне рубашки. Величина натяжения набегающей ветви численно равна сумме всех усилий необходимых для преодоления трения начиная, с подшипников грудного вала. Эта величина получена расчетным путём в предыдущих разделах.

Суммарная нагрузка, приложенная к рубашке гауч – вала определяется из схемы рисунок 18.,

где Q_нг – натяжение сетки перед гауч – валом, кН;

Q_пу – усилие от давления продольных и поперечных уплотнений отсасывающей камеры на внутреннюю поверхность рубашки вала, кН;

Q_в1,Q_в2 – нагрузки от разряжения в первой и второй зонах отсоса гауч – вала, приложенные к рубашке, кН;

G – вес рубашки гауч – вала, кН;

Q_сп. – натяжение сходящей ветви после поворотного вала, кН;

Q_нп = Q_сг – натяжение сбегающей ветви сетки гауч – вала, кН;

α,β – соответственно угол охвата сеткой приводного сеткоповоротного вала и угол между сбегающей ветвью гауч – вала и осью ординат, в градусах.

Необходимое натяжение сетки задаётся на измерительном валике после поворотного вала перед первой натяжкой. Поскольку гауч – вал и поворотный вал являются приводными, то натяжение сетки между ними можно определить из выражения [4]:

Рис.18

(68)

где α – угол охвата сеткой поворотного вала, рад.;

μ – коэффициент трения сетки по покрытию поворотного вала

При расчётах можно использовать нагрузки, отнесённые к ширине сетки (сукна в прессовой части) с теми же самыми индексами, с размерностью кН/м.

(69)

где b_сет. – ширина сетки, м;

откуда

(70)

Для определения суммарного усилия действующего на рубашку гауч-вала проектируем все силы на оси координат:
(71)

(73)

Угол, определяющий направление суммарной нагрузки;

(74)

(75)

(76)

где p_в1, p_в2 – разрежение в отсасывающих камерах, кПа;

a_в1,b_в1, a_в2,b_в2 – продольная длина зон отсоса первой и второй камер и их ширина, м. Ширина зоны отсоса определяется по хорде.

Давление от продольных и поперечных уплотнений

,кН (77)

р – удельное давление между уплотнениями и внутренней поверхностью перфорированной рубашки, кПа (кН/м²)

Принимаем удельное давление – 50кПа

Площадь соприкосновения уплотнений с рубашкой гауч-вала с двумя зонами отсоса (см. рис.10) определяется из следующего выражения;

м², (78)

где а_ш. – ширина широкого продольного уплотнения, м – 0,054м;

а_у. – ширина узкого продольного уплотнения, м – 0,024м;

а_поп. – ширина поперечных уплотнений, м – 0,024м;

b_пр. – длина продольных уплотнений, м;

b_поп. – длина поперечных уплотнений, м;

k – коэффициент перфорации рубашки отсасывающего вала

Коэффициент перфорации определяется по формуле;

, (79)

где F_ж. – площадь живого сечения вала без учёта зенковки, т.е. площадь отверстий в прямоугольнике, м² (см. рис.12). Приближённо площадь живого сечения без зенковки составляет - 20÷25% от площади поверхности цилиндра. Т.е. коэффициент перфорации составляет – 0,2÷0,25.

Усилие от преодоления потерь на трение в результате прижима уплотнений отсасывающей камеры к внутренней поверхности рубашки гауч-вала определяется из выражения;

(80)

Суммарное усилие для определения мощности необходимое для работы сеточной части складывается из всех усилий необходимых для преодоления потерь на трение, где они имеют место.

6. Расчёт гауч-валов

По конструкции гауч-валы могут быть ячейковые (на очень старых одноэтажных машинах), однокамерные (с одной зоной отсоса) и двухкамерные (с двумя зонами отсоса).

Применение однокамерных и двухкамерных валов в основном зависит от наличия в конструкции сеточной части поворотного вала или нет. При наличии в конструкции поворотного вала всегда используются двухкамерные валы, а при отсутствии – используются однокамерные валы. Однокамерные валы и ячейковые валы используются на очень старых машинах со скоростями до 160 м/мин, как правило, с ручной заправкой полотна бумаги или картона. У большинства современных гауч – валов перфорированные рубашки изготавливаются из нержавеющей стали, путём центробежного литья (сталь 08Х12НДЛ). Очень редко используются для изготовления трубы из нержавеющей стали. Бронзу можно встретить только на старых низкоскоростных машинах.

Многие зарубежные фирмы облицовывают перфорированные рубашки гауч - валов.

Отсасывающие валы прессовой части всегда облицованы.

Расчёт отсасывающих валов сводиться к расчёту на прочность и жёсткость перфорированной рубашки, а также проверки подшипниковых узлов на долговечность. На современных БДМ и КДМ как правило гауч – вал крепиться подшипниковыми опорами к продольным балкам сеточного стола и при смене сетки вывешивается вместе с консольной частью. Отсасывающие валы (многокамерные) прессовой части комбинированного типа крепятся к станинам или к кронштейнам, соединённым со станинами.

Условие прочности для рубашек отсасывающих валов:

(80)

где [n] – запас прочности в опасном сечении от предела выносливости следует

принимать не менее – 2,5(при значительных нагрузках на вал);

Рис.19 Двухкамерный гауч-вал

1- обрезиненные ролики; 2 – вакуумная камера; 3 – резиновая пневмокамера для прижима уплотнений к рубашке; 4 – стальная рамка для установки уплотнений; 5 – графитовые уплотнения; 6 – сетка; 7 – червяк; 8 – сектор червячной пары; 9 – канал для удаления мокровоздушной смеси; 10 – полая цапфа; 11 – подшипник; 12 – крышка; 13 – перфорированная вращающаяся рубашка; 14 – подшипник, удерживающий отсасывающую камеру в приводной цапфе; 15 – приводная цапфа

[σ_-1]_D – допускаемый предел выносливости рубашки вала в ослабленном сечении [4];

[σ_-1]_D = (90)

(k_σ) – коэффициент концентрации напряжений [4],

(91)

где k_σ – эффективный коэффициент концентрации напряжений от перфорации – 2,05;

k_σ^п – коэффициент учитывающий нарезание резьбы под обрезиновку – 1,96 (если имеет место облицовка);

ε_σ – масштабный фактор зависит от толщины рубашки вала – 0,85

Для стали 10Х12НДЛ σ_-1 = 260 МПа

Для стали 08Х12НДЛ σ_-1 = 240 МПа

Расчётное напряжение определяется по формуле 25

где максимальный изгибающий определяется по формуле [6];

(92)

где q – суммарная нагрузка, приложенная к рубашке вала, кН/м (кг/см);

L, b_р. – соответственно расстояние по осям подшипников и длина рабочей части вала, м (см);

W - момент сопротивления цилиндра рубашки, м³

W = , (93)

где I – наименьший момент сопротивления рубашки отсасывающего вала в наиболее опасном сечении, м⁴;

D – диаметр рубашки вала по металлу, м;

С достаточной точностью наименьший момент инерции можно определить из выражения [6];

(94)

(95)

где I_ц - момент инерции цилиндра без учёта отверстий;

D – наружный диаметр рубашки, м;

d – внутренний диаметр рубашки, м;

d₀ – диаметр отверстий перфорации, м

Рис.20

(96)

где –n- число отверстий в поперечном сечении цилиндра,

соответственно одному полному обороту спирали;

t₁ – шаг отверстий по длине окружности, м

(97)

d₀ – диаметр отверстий без зенковки, м;

F_об. – общая площадь прямоугольника, м (см. рис.20),

, (98)

где t₁ и t₂ –соответственно расстояния между отверстиями по дуге окружности в поперечном сечении цилиндра и по его образующей, м (см. рис.21)

При расположении отверстий по двум спиралям в диаметральном сечении по образующей вала, формула для определения коэффициента живого сечения примет следующий вид (см. рис.21);

При расположении отверстий по двум спиралям в диаметральном сечении по образующей вала, формула для определения коэффициента живого сечения примет следующий вид (см. рис.21) [6];

(99)

Рис. 21