分步计算法

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【说明】 分步计算法是对纸机各分部的实际耗用功率，分别根据其受力的具体情况与要求加以分析计算的方法。它能反映纸机的具体结构特点和工作特点。在完成纸机各部结构设计的基础上，利用此法可较精确地计算出各部所需的功率。在进行计算时，必须知道轴承上的负荷、辊筒和轴颈的直径、轴承及密封中的摩擦系数和铜网对吸水箱的摩擦以及各辊筒之间的滚动摩擦等。

1．克服轴承内的摩擦所需的功率

❶ 克服一个辊的轴承中摩擦力所需的功率

【公式】

式中 P₁——克服一辊轴承摩擦所需功率(kw)

Q₁——轴承上的总负荷(包括辊自重、铜网或毛毯拉力的合力、上辊给轴承的负荷等)(N)

V₁——轴颈的圆周速度(m／min)

f₁——轴承中的摩擦系数，滚动轴承一般为0．01～0．02，滚珠轴承取低值，滚柱轴承取高值；采用带油环润滑的滑动轴承时，可取0．03～0．04

T₁——加在辊筒外径D上的牵引力(N)

d——轴颈的直径(m)

D——辊筒的外径(m)

V——辊的圆周速度(m／min)

❷ 每个分部各个轴承的摩擦力所需功率

【公式】

式中 ∑T₁——该分部所有辊牵引力的总和(N)

其它同上

2．克服两辊之间的滚动摩擦所需的功率

【公式】

式中 P₂——克服滚动摩擦所需功率(kW)

T₂——克服两辊之间滚动摩擦所加于上、下两辊的总牵引力(N)

T_x——附加于下辊的牵引力(N)

T_s——附加于上辊的牵引力(N)

Q₂——两辊之间的压力(N)

D_x——下辊直径(cm)

D_s——上辊直径(cm)

K——滚动摩擦系数(cm)，对具有包胶下辊的压榨辊来说，K=0．07～0．16cm，胶层越软，毛布越厚，则K值越大；对压光机来说，如辊间有纸幅通过时，K=0．015～0．018cm

3．克服刮刀对辊筒或对烘缸的摩擦力所需的功率

【公式】

式中 T₃——克服刮刀对辊筒或对烘缸的摩擦所需的牵引力(N)

T₃=f₃q₃b (1－15－647)

f₃——刮刀对辊的摩擦系数，对网部和压榨部的刮刀其值如下：当q₃=1．96～2．94N／cm(0．2～0．3kgf／cm)时，f₃=0．2～0．25；当q₃=1．96～3．92N／cm(0．2～0．4kgf／cm)时，f₃=0．2～0．3；对于压光机的刮刀，当q₃=0．98～2．94N／cm(即0．1～0．3kgf／cm)时，f₃=0．15～0．2

q——刮刀对辊的线压力(N／cm)

B——刮刀与辊接触的长度(cm)

4．用于克服铜网对吸水箱表面摩擦力所需的功率

【公式】

式中 P₄——所需功率(kW)

T₄——用于克服铜网对吸水箱表面摩擦的牵引力(N)

T₄=f₄FP (1－15－649)

F₄——铜网及吸水箱之间的摩擦系数，取决于箱面的材料种类，对未浸蜡的木面板，f₄=0．3～0．4；对夹布胶面板或浸蜡木面板，f₄=0．15～0．18

F——吸水箱的有效面积(抽气面积)(m²)

P——真空度的平均值(Pa)，其值与纸种有关，薄页纸P=0．02～0．03Pa；新闻纸P=0．07～0．12Pa

5．用于克服密封物与真空辊外壳之间的摩擦或烘缸蒸汽头密封填料的摩擦所需的功

【公式】

式中 P₅——所需功率(kW)

T₅——克服密封物与真空辊外壳之间的摩擦或烘缸蒸汽头密封填料的摩擦所需的牵引力(N)

P_m——密封物的单位压力(Pa)

F₅——密封物与辊筒的回转面的接触面积(m²)

f₅——密封物与真空辊内表面之间的摩擦系数(或密封物与垫片回转面之间的摩擦系数)

d₀——产生摩擦的回转面的直径(m)

D₅——辊筒或烘缸的外径(m)

6．压光机所需功率的计算

【说明】 当计算压光机的功率时，除了按上述方法算出各种牵引力外，还要加上为了克服压光机某一辊筒和它的下辊之间的滑动摩擦所需的牵引力，再按上述方法求出该项功率。

❶ 辊筒克服滑动摩擦的牵引力

【公式】

式中 T₆——牵引力(N)

α₆——压光机辊筒之间的滑动(%)，一般为0．05～0．1%

f₆——辊面沿著纸幅的滑动系数，一般取0．3

Q₆——该辊筒和它的下辊之间的压力(N)

❷ 所有辊筒克服滑动摩擦的牵引力

【说明】 因辊与辊缝间都有滑动摩擦，因此要将所有辊筒(除传动的底辊外)克服滑动摩擦的牵引力T₆先行确定，然后相加，或者按下式用各辊之间的压力总和来求牵引力总和。

【公式】

式中 T₆^′——牵引力总和(N)

∑Q₆——所有辊筒间压力的总和(N)

∑Q₆=1G₂+2G₃+……(n－1)(G_n+P_n) (1－15－654)

G₂——第二辊和它的轴承重力(N)

G₃——第三辊及其轴承的重力(N)

G_n——第n辊及其轴承的重力(N)

P_n——附加压力(N)

n——压光机的辊数

❸ 其它各种牵引力的计算

【说明】 其它牵引力主要包括克服轴承内的摩擦所需的牵引力(见式1－15－641)、克服两辊之间的滚动摩擦所需的牵引力(见式1－15－645)、克服刮刀对辊筒的摩擦所需的牵引力(见式1－15－647)等。将其相加后，即得出T_其这里不再复述。

❹ 压光机所需功率的计算

【公式】

式中 P₆——压光机所需功率(kW)

其它同上

7．造纸机各分部所耗用的总功率计算

【说明】 造纸机各分部耗用的总功率，实际上是求各分部牵引力的总和，据此，即可求出该分部所耗用的总功率。

【公式】

式中 P_部——造纸机分部所耗总功率(kW)

∑T——分部内各牵引力的总和(N)

其它同上

8．造纸机传动所需的总功率

【说明】 将求出的各分部所耗用的总功率相加，即为造纸机传动所需的总功率。

【公式】

P_总=∑P_部 (1－15－657)

式中 P_总——总功率(kW)

∑P_部——各分部功率之和(kW)

9．几点注意的问题

【说明】
❶ 当计算干燥部所耗用的功率时，应考虑干燥部的总效率，这个效率与传动系数和齿轮传动效率有关。齿轮的传动效率可由计算决定或选用经验数据，一般可取0．80～0．85。

❷ 牵引力的大小与纸机的速度有关。纸机的车速在100～150m／min时，牵引力最小；纸机车速为300～500m／min，并使用滑动轴承时，牵引力需增加15～30%。当车速提高时，牵引力的增加系数k_v可用下式计算：

K_V=1+0．0004(V－150) (1－15－658)

通常可以认为车速在150m／min以上，每增加50m／min，牵引力则增加2%。另外，牵引力是以纸机正常的生产工艺条件来计算的，但在操作过程中由于生产工艺条件的改变，也会引起牵引力的变化。因此，要采用极限系数k_m来加大牵引力。网部、压榨部、压光机和卷纸机等的K。为1．25～1．30；而干燥部的k_m为1．25～1．50。将极限系数k和速度系数K_V一井考虑在内，则牵引力的最大值为：

∑T_max=∑T·K_v·K_m (1－15－659)

式中符号含义及单位同前

❸ 在选择纸机各分部的电动机时，其功率除应用最大牵引力进行计算外，还要考虑纸机起动时的起动力矩M_n：

M_n=M_g+_Mt=K_nM (1－15－660)

式中 M_n——起动力矩(N·m)

M_g——克服惯性力的起动力矩(N·m)

M₁——克服起动时的摩擦力的力矩(N·m)

K_n——系数、纸机各部的K_n值见表1－15－58

表1－15－58 纸机各部的起动系数Kn

M、T——名义工作力矩(不考虑K_m和K_V)(N·m)及名义工作牵引力(N)

T_n——起动牵引力(N)