一种新型圆柱式磨浆机的结构与性能分析.docx

一种新型圆柱式磨浆机的结构与性能分析董继先 ,谷建功(陕西科技大学机电工程学院 ,陕西 咸阳 712081)摘要 :分析研究了一种新型圆柱式磨浆机的结构与性能 ,将其与传统的磨浆机在空运转能耗 、磨浆效果以及磨片间隙调节等方面进行了对比 ,对于该型磨浆机的生产应用及设计改进具 有积极的理论意义 。关键词 :圆柱式磨浆 ; 磨浆理论 ; 磨浆效果 ; 磨片间隙中图分类号 : TS733 + . 3文献标识码 : A0前言磨浆机是制浆造纸厂的核心设备 ,通过对浆料施加反复的压缩和减压过程使纤维疲劳 ,产生弹性和塑性变形 ,并进而完成纤维的分离 、帚化和分丝 ,细胞壁在破裂之前产生多次弹性变形和塑性变形 。磨浆不 仅直接影响产品质量 ,而且关系到产品的生产能耗和成本 。因此 ,降低能耗 ,提高磨浆效率和磨浆的质量 是研制磨浆设备时需要考虑的主要问题 。圆柱式磨浆是对磨浆设备中磨浆方式的一种改进 ,与传统磨浆 方式相比能够有效降低能耗 、提高磨浆的效率和质量 。如图 1 所示 , 新型圆柱式磨浆 机〔1〕采 用空 心主 轴 3 供 料 ,主轴 3 右端为进浆口 8 ,上部为 2 个出料口 5 和 7 ,通过 电动机 1 驱动磨盘间隙调节装置 2 和 4 ,从而调节圆柱形磨 浆区 6 中的圆柱形磨浆间隙 。新型圆柱式磨浆机适用于对 各种长 、短纤维的连续磨浆 ,对纤维切断能力强 ,分丝和帚化 效果显著 。图 2 为新型圆柱式磨浆机的内部结构示意图 ,圆柱形的 定子 6 包络着转子 7 ,从主轴右端的空心段进浆口 2 供料 ,利 用离心力和纸浆压力通过转子中部的磨盘出浆口 3 将纸浆图 1新型圆柱式磨浆机结构示意图1 - 调节电机 ; 2 ,4 - 磨片间隙调节装置 ;3 - 主轴 ;5 ,7 - 出浆口 ; 8 - 进浆口 ;10 - 机架均匀的输送到磨浆区 ,在圆柱式的磨浆区进行充分的加工 ,最后成浆从出浆口 1 出浆 ,进入后续的加工 。 磨盘的间隙调节是通过调节磨盘间隙调节装置 5 ,从而带动定子运动来实现的 。具体调节原理如图 3 所示 。该机与传统的圆柱式磨浆机相比 ,具有如下特点 : ( 1) 纸浆的传送和加工过程互不影响 ; ( 2) 在整个磨 浆区的加工条件是一致的 ; (3) 由于在整个磨浆区的磨浆速度不变 ,不仅降低了磨浆能耗 ,而且提高了磨浆 质量 ; (4) 与传统的磨浆机相比 ,其空载动力消耗大幅度降低 ; (5) 实现了真正意义上的连续磨浆 。1新型圆柱式磨浆机的磨浆理论对于低浓度磨浆过程的理论研究 ,国际上普遍运用的是将有效缘角载荷和有效表面载荷两种理论相3 收稿日期 : 2006 - 02 - 16作者简介 : 董继先 ( 1957 - ) ,男 ,陕西省礼泉县人 ,教授 ,研究方向 : 机械设计及机电一体化第 3 期董继先等 :一种新型圆柱式磨浆机的结构与性能分析·7 ·图 2新型圆柱式磨浆机内部结构示意图1 - 出浆口 ; 2 - 进浆口 ;3 - 磨盘出浆口 ;4 - 磨齿 ; 5 - 磨盘间隙调节装置 ;6 - 定子 ; 7 - 转子结合的方法 。1 . 1有效磨浆功 ( SR E)在磨浆过程中 ,作用到浆料内的净能量称为有效磨浆功 ,用每吨绝干纤维磨浆时所消耗的净能量表 示 。有效磨浆功 ( k W ·h ·t - 1 ) 反映了磨浆机对浆料处理程度的强弱 ,其计算公式为 := Pe = Pt - P0 S R Em0 . 0006 Q ·C式中 Pe 为有效磨浆功率 ( k W) , Pt 为电机输入的总功率 ( k W) , P0 为空运转功率 ( k W) , m 为纤维流量 ( t ·h - 1 ) , Q 为浆流量 (L ·mi n - 1 ) , C 为浆浓度 ( %) 。P0 的大小受磨盘转速 、直径 、材料 、磨片结构以及 磨浆机结构的影响 。合理设计磨片及磨浆机结构 ,正确选择其工作参数 ,是提高磨浆机工作效率的有效途 径 。1 . 2 有效缘角载荷 ( S EL )根据有效缘角载荷理论 ,用有效缘角载荷描述磨浆机的磨浆效果 ,它表示转子磨齿切刃和定子磨齿切 刃共同施加到纤维上的能量 。有效缘角载荷 (J ·m - 1 ) 可用以下公式计算 := Pe - P0 S ELCEL ×n式中 n 为磨盘的工作转速 ( r ·mi n - 1 ) , C EL ( Cut ti ng Edge L e ngt h) 表示转子和定子磨齿切刃的长度( m ·r - 1 ) 。C EL 可根据磨片结构 ,由公式 CEL =静止磨盘的磨齿齿数 , l 为相应的磨齿长度 ( m) 。1 . 3有效表面载荷 ( SSL )描述磨浆效果的