【文章內(nèi)容簡介】 時應(yīng)力和永久應(yīng)力之分。暫時應(yīng)力是隨溫度差（溫度梯度）的存在而存在，隨溫度差的消失而消失的熱應(yīng)力，亦即是暫時存在的，不需要人為操作即可減弱或消失的應(yīng)力。永久應(yīng)力是當(dāng)高溫玻璃經(jīng)退火到室溫，并達到溫度均衡后，玻璃中仍然存在的熱應(yīng)力，也稱為殘余應(yīng)力。玻璃退火后的殘余應(yīng)力隨玻璃的厚度增加而增加。應(yīng)力產(chǎn)生的原因在于：玻璃制品在加熱或冷卻的過程中，由于其導(dǎo)熱性能的差異，在其表面層和內(nèi)層之間必然產(chǎn)生溫度差，因而在內(nèi)外層之間就會產(chǎn)生應(yīng)力。玻璃制品在冷卻時，由于內(nèi)外層存在溫度差，即玻璃外表層溫度低于內(nèi)層，從而使外表層的收縮大于內(nèi)層，這就導(dǎo)致外表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)表層產(chǎn)生壓應(yīng)力。當(dāng)外表層不在降溫，內(nèi)層卻隨著溫度的不斷降低而繼續(xù)收縮，所產(chǎn)生的應(yīng)力與前期相反，若兩者大小相等，則溫度差消失后，就沒有應(yīng)力產(chǎn)生，若不相等，則產(chǎn)生永久應(yīng)力。應(yīng)力產(chǎn)生的原因與溫度區(qū)域的冷卻速度、溫度差、黏度和玻璃厚度有關(guān)[11]。 退火窯的分類及要求 退火窯的分類退火窯分為間歇式退火窯、半連續(xù)式退火窯和連續(xù)式退火窯三種類型。間歇式退火窯是指：玻璃制品固定，窯內(nèi)溫度按工藝要求隨時間變化，通常與坩堝窯配合退火。加熱方式又分為明焰式和隔焰式兩種形式。半連續(xù)式退火窯是指：玻璃制品間歇移動，窯內(nèi)各處溫度基本按退火曲線確定，且恒定不變。但各處溫度變化是不連續(xù)的，即跳躍式的。其中按結(jié)構(gòu)形式又分為牽連式和隧道式兩種。連續(xù)式退火窯的特點是：玻璃制品連續(xù)移動，窯內(nèi)各處溫度恒定不變。是目前工廠中普遍采用的一種形式。而連續(xù)式退火窯又分為網(wǎng)帶式、輥輪式和蝸桿式三種類型。網(wǎng)帶式退火窯是用網(wǎng)帶輸送玻璃制品，玻璃制品放在網(wǎng)帶上，網(wǎng)帶的移動是連續(xù)的，適用于單件玻璃制品的退火。輥輪式退火窯是在窯內(nèi)有一系列輥道，玻璃制品在輥道上向前移動，適用于平板玻璃、壓延玻璃的退火。蝸桿式退火窯類似于輥道式結(jié)構(gòu)，其特點是在窯內(nèi)有一系列蝸桿，通過蝸桿的旋轉(zhuǎn)將玻璃制品輸送到窯內(nèi)，此類退火窯適用于管狀類玻璃制品的退火。 圖21 網(wǎng)帶結(jié)構(gòu)圖 圖22 輥輪簡圖 對退火窯的要求無論什么類型的退火窯都應(yīng)該滿足以下要求：（1）保證玻璃制品的退火質(zhì)量；（2）盡量降低能量消耗；（3）在確保質(zhì)量、降低能耗的基礎(chǔ)上加快生產(chǎn)速度，提高生產(chǎn)效率；（4）退火窯的結(jié)構(gòu)也要求簡單、操作也要方便。 退火窯的分區(qū) 按玻璃制品的退火工藝要求將退火窯分為保溫區(qū)、緩冷區(qū)和快冷區(qū)。（A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)）退火窯前區(qū)（A區(qū)）是在退火窯的最前端為退火作準(zhǔn)備的區(qū)段，在正常生產(chǎn)的情況下，玻璃制品進入退火窯的溫度一般在580~600℃，此溫度高于玻璃的最高退火溫度，可以不再加熱。退火區(qū)（B區(qū)）是緊接A區(qū)之后的區(qū)段，玻璃制品在該區(qū)段內(nèi)通過緩慢冷卻至退火下限溫度，該區(qū)域也是退火過程中最關(guān)鍵的區(qū)域，這是因為經(jīng)退火后的玻璃制品中的永久應(yīng)力大小及其分布狀況，主要取決于玻璃制品在該區(qū)的冷卻速度和溫度分布狀況。B區(qū)的主要作用是消除玻璃中的殘余應(yīng)力。溫度一般控制在510~520℃左右。冷卻區(qū)（C區(qū))亦稱后退火區(qū)，是在玻璃退火的下限溫度以下進行冷卻的區(qū)段。冷卻的速度較A區(qū)、B區(qū)增加，但不能太快，此階段玻璃制品的產(chǎn)生的應(yīng)力為暫時應(yīng)力。若冷卻速度過快，則會使暫時應(yīng)力過大而使玻璃破裂，出C區(qū)的溫度一般在410~420℃左右。（D區(qū)、E區(qū)）圖23 退火窯整體結(jié)構(gòu)簡圖過渡區(qū)（D區(qū)）是C區(qū)和E區(qū)之間的過渡區(qū)域，該區(qū)段內(nèi)退火窯沒有保溫設(shè)施，靠鋼殼體散熱。出D區(qū)的溫度為370~380℃左右。熱風(fēng)循環(huán)冷卻區(qū)（E區(qū)）是緊接過渡區(qū)（D區(qū)）的區(qū)段，玻璃制品在該區(qū)段內(nèi)采用熱風(fēng)循環(huán)冷卻，對玻璃制品進行吹風(fēng)對流冷卻，能使冷卻速度較后退火區(qū)（C區(qū)）有所提高，使玻璃制品的表面溫度由370~380℃降到220~240℃。實踐證明，此區(qū)段不能用室溫空氣直接冷卻玻璃，以免玻璃冷卻溫度過大而引起炸裂。（F區(qū)）快冷區(qū)（F區(qū)）也稱為強制冷卻區(qū)，是整個退火區(qū)的最后一個區(qū)段。玻璃制品在該區(qū)段內(nèi)被強制冷卻。相應(yīng)的冷卻方式可以為自然冷卻和強制冷風(fēng)冷卻。溫度差△T在200℃左右，故可以使最終退火后的玻璃制品的溫度控制在20~40℃左右。 退火窯輸送裝置的改進 連續(xù)式退火窯輸送裝置是根據(jù)玻璃制品的特點而確定的。例如:對于形狀較小的玻璃制品宜采用網(wǎng)帶式輸送裝置；對于像玻璃板、壓延玻璃等大型玻璃制品，宜選用輥輪式輸送裝置；對于管狀類玻璃制品，宜采用蝸桿式輸送裝置。這是目前工廠中廣泛采用的各類退火窯輸送裝置。 改進后的退火窯三維輸送裝置連續(xù)式退火窯三維輸送裝置是在傳統(tǒng)的輸送裝置的基礎(chǔ)之上，將各類輸送裝置進行整合在一起的復(fù)合型輸送裝置。其改進后的結(jié)構(gòu)簡圖如圖24所示。圖24 退火窯三維輸送裝置簡圖從圖24中可以看出，改進后的復(fù)合型輸送裝置是用固定旋轉(zhuǎn)支座將各類傳統(tǒng)的輸送裝置連接在一起的。固定旋轉(zhuǎn)支座設(shè)計成等邊三角形的形狀，對于網(wǎng)帶輪和輥輪兩端都添加軸承及軸承支座裝置，從而保證輸送輪的良好旋轉(zhuǎn)。各類輸送裝置的轉(zhuǎn)換是通過中心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)的，而中心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動又是通過中心轉(zhuǎn)軸兩端的齒輪副結(jié)構(gòu)完成的。齒輪副是由大小兩個直齒輪外嚙合組成的，其中小齒輪直接固定在減速器的輸出軸上，通過編碼器來調(diào)整小齒輪轉(zhuǎn)動的角度，從而帶動大齒輪轉(zhuǎn)過合適的角度，使輸送裝置準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)到所需要的位置，此時導(dǎo)通該輸送裝置所對應(yīng)的行程開關(guān)SQ2（SQ3或SQ4）。主動輪傳動機構(gòu)在壓力繼電器的作用下導(dǎo)通主動輪處行程開關(guān)SQ1。并通過摩擦式離合器裝置將主動輪與輸送輪的轉(zhuǎn)動連接在一起，達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)動的目的。當(dāng)切換到蝸桿機構(gòu)時，由于其轉(zhuǎn)動方向與網(wǎng)帶輪和輥輪都相差90176。，因此采用錐齒輪傳動副將傳動方向進行合理的調(diào)整，為簡化加工工藝，將錐齒輪的傳動比設(shè)定為1:1，可以實現(xiàn)蝸桿機構(gòu)良好轉(zhuǎn)動的效果。其中錐齒輪的結(jié)構(gòu)簡圖如圖25所示。由于錐齒輪結(jié)構(gòu)的增加，主動輪傳動機構(gòu)處也要安裝相同的錐齒輪來實現(xiàn)蝸桿機構(gòu)的良好旋轉(zhuǎn)，只是在其他傳動狀態(tài)主動輪處的錐齒輪不參與嚙合而已。圖25 錐齒輪結(jié)構(gòu)簡圖考慮到蝸桿機構(gòu)在整個退火窯中的長度及同軸度要求，在固定旋轉(zhuǎn)支座上安裝蝸桿導(dǎo)向支座。在蝸桿導(dǎo)向支座的設(shè)計上，一要保證蝸桿的輸送作用不受影響；二要保證在蝸桿機構(gòu)不處于工作狀態(tài)時的穩(wěn)定性。因此將蝸桿導(dǎo)向支座設(shè)計成3/4個圓弧的形狀，這樣不僅可以解決上述問題還可以有效地解決蝸桿機構(gòu)由于重力而產(chǎn)生的偏心現(xiàn)象，同時也保證玻璃制品在退火窯內(nèi)退火的過程中高度達到一致，從而提高退火窯退火的質(zhì)量。主動輪傳動結(jié)構(gòu)與從動輪的傳動是通過鏈傳動實現(xiàn)的，當(dāng)然這僅是針對輥道式輸送機構(gòu)而言。鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持輥輪準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率較高。又因鏈條在傳動中不需要張得很緊，所以作用于軸上的徑向力較小，對軸承的壓力也相應(yīng)的減小。鏈條采用金屬材料制造，適合在退火窯內(nèi)高溫的環(huán)境中工作。為保證主動輪與各從動輪的轉(zhuǎn)向一致性，采用雙排鏈結(jié)構(gòu)，在增加傳動效率的同時，也使鏈的承載能力有所增強。 主要零部件的設(shè)計計算與說明目前工業(yè)