Модернизация станка ПРС (продольно резательные станок) с бумагоделательной машины

Большая плотность намотки рулонов достигается при скорости второго по ходу бумаги несущего вала, несколько превышающей (на 1−2%) скорость первого несущего вала.

На современных станках соотношения скоростей несущих валов регулируются при помощи двух электродвигателей (рис. 3.10), установленных по одному на каждом несущем валу.

Мощность между электродвигателями валов в этом случае распределяется неравномерно: двигатель второго несущего вала, имеющий большую скорость, потребляет и большую мощность.

Регулирование плотности намотки изменением соотношения скоростей наиболее эффективно на станках с нижней заправкой, когда угол охвата бумагой первого по ходу бумаги несущего вала составляет соответственно 1800 и 900, ввиду отсутствия скольжения между бумагой и первым несущим валом окружная скорость рулона в этом случае будет равна окружной скорости первого несущего вала. Более высокая скорость второго по ходу бумаги несущего вала увеличит при этом плотность намотки.

Рис. 3.

10. Привод несущих валов двух электродвигателей:

1 и 2 — первый и второй несущие валы; 3 — редуктор; 4 и 5 — ведущая и ведомая шестерни; 6 — электродвигатель.

На станках с верхней заправкой и на станках с нижней заправкой с малым углом охвата бумагой несущего вала окружная скорость рулона будет примерно равна полусумме окружных скоростей несущих валов. Тогда окружная скорость первого несущего вала будет меньше скорости рулона, а второго несущего вала — больше нее. В этом случае разная скорость несущих валов не окажет заметного влияния на плотность намотки.

Для быстрого останова станка на современных станках применяют электродинамическое торможение электродвигателей. Для возможности остановки наматываемого рулона в определенном положении соответственно месту склейки полотна бумаги устанавливается небольшой механический тормоз на одном из несущих валов.

Во многих случаях для отделочных машин целесообразна установка гидравлических или механических вариантов (редукторов с переменным передаточным числом). Стоимость вариаторов ниже стоимости электродвигателей постоянного тока с генераторами, а коэффициент полезного действия их выше и обслуживание проще.

Длина намотанной бумаги (в метрах) учитывается счетчиком метража, соединенным с несущим валом. При обрыве бумажного полотна электромагнитная муфта выключает счетчик. Импульсом для выключения служит изменение силы тока, потребляемого электродвигателем станка.

На преодоление трения в тормозе разматываемого рулона, т. е. на создание натяжения полотна бумаги, расходуется до 60−80% всей потребляемой станком мощности. Чем больше натяжение бумаги, тем больше доля мощности, расходуемой на натяжение, так как остальная потребляемая мощность почти не зависит от натяжения бумаги.

Мощность, потребляемую продольно-резательными станками, определяют методом тяговых усилий.

3.

6. Механизмы сталкивания и опускания рулона.

Механизм сталкивания (рис. 3.11) на современных станках состоит из двух цилиндров, шарнирно закрепленных на станинах.

Рис. 3.

11. Механизм сталкивателя рулона:

1 — несущие валы; 2 — наматываемый рулон; 3 — цилиндр; 4 — поперечный валик; 5 — поршень; 6 — шток.

Со штоками цилиндров связан валик. Расположенный поперек станка и упирающийся при сталкивании в рулоны бумаги. После намотки рулон необходимо столкнуть с несущих валов, опустить не пол и вытащить из него намоточный валик или деревянную скалку при бесштанговой намотке. Краном снимать рулон невозможно ввиду малого диаметра цапф намоточного валика и расположения над рулоном прижимного вала. Вместо применявшихся ранее на узких станках ручного сталкивателя рулонов на современных станках устанавливают механические или гидравлические сталкиватели.

Несколько наклонное расположение цилиндров уменьшает усилие сталкивания. Для станка шириной 4200 мм при диаметре цилиндра 100 мм необходимое давление воздуха в цилиндре не превышает 5 атм.

Наибольшее применение имеют два устройства для опускания рулонов: приемный стол и опускающиеся лапы.

Рис. 3.

12. Механизм опускания рулона (приемный стол поднимается штоком цилиндра):

1 — несущие валы; 2 — намотанный рулон; 3 — приемный стол; 4 — цилиндр; 5 — поршень; 6 — тяги, ограничивающие высоту подъема; 7 — выдвижная балка для перекатывания рулона.

Первое устройство (рис. 3.12) состоит из приемного стола, который поднимается штоком цилиндра. Воздух при подъеме стола подается во внутреннюю пустотелую часть поршня и через отверстия, имеющиеся в дне поршня, поступает в цилиндр. Опускается приемный стол под действием собственного веса и веса рулона бумаги. Воздух при этом вытесняется во внутреннюю пустотелую часть поршня, откуда по трубе выпускается через вентиль в атмосферу.

Второе устройство (рис. 3.13) состоит из лап, расположенных поперек станка на расстоянии 800 — 1000 мм друг от друга и закрепленных на сквозном поперечном валу. После окончания намотки лапы поднимаются, на них сталкивается рулон, затем, поворачиваясь, лапы опускают рулон на пол.

Рис. 3.

13. Механизм опускания рулона:

1 — несущие валы; 2 — намотанный рулон; 3 — опускающиеся лапы; 4 — сквозной поперечный вал; 5 — гидравлический (пневматический) цилиндр; 6 — рулон, опущенный на пол.

4. Конструкторская часть.

4.1 Схема проектируемого станка Для проектируемого станка выбираем следующую принципиальную схему (рис 4.1).

Рис. 4.1 Схема проектируемого продольно-резательного станка с нижней заправкой;

1- разматываемый рулон; 2 — бумаговедущий валик; 3 — механизм продольной резки; 4 — несущий вал; 5 — наматываемый рулон; 6 — прижимной вал; 7 — транспортер для заправки бумаги.

На продольно — резательном станке перематывается рулон бумагаа, поступающий с наката бумагаоделательной машины. В процессе перемотки производится продольная резка на полосы стандартной ширины и намотка в рулоны требуемого диаметра.

Процесс переработки рулона на продольно — резательном станке состоит из целого ряда последовательно выполняемых операций. Рулон бумагаа после снятия с наката бумагаоделательной машины, устанавливается в стойках раската. Корпуса подшипников тамбурного вала зажимаются рычагами с помощью пневмоцилиндров; тамбурный вал соединяется с генератором привода раската муфтой включения.

Разматываемое с тамбурного вала полотно бумагаа огибает бумаговедущий вал, проходит по направляющему аппарату верхними и нижними ножами, огибает снизу несущий вал. При этом несущие валы и бумаговедущий вал работают на уровне заправочной скорости и крайние верхние ножи находятся в контакте с нижними. Резка осуществляется по принципу ножниц. Для облегчения процесса проводки бумажного полотна предусмотрен транспортер заправочной. После проводки полотна бумагаа между несущими валами привод останавливают.

На несущие валы укладывают гильзы, зажимают штоками кареток бесштанговой намотки и заправляют на них бумага. Для расправления разрезаемого полотна перед несущими валами установлен расправочный вал. Необходимое линейное давление между рулоном и несущими валами в начальный период намотки создается прижимным валом. Чтобы линейное давление оставалось примерно постоянным, по мере увеличения диаметра рулона, прижимной вал вывешивается двумя пневмоцилиндрами. Для обеспечения безопасной работы на станке установлены ограждения.

После заправки полотна гильзы поднимают ограждение, опускают прижимной вал, включают верхние ножи и вентилятор разрыватель. Станок включают для работы на заправочной скорости и, убедившись в нормальном ходе процесса перемотки, разгоняют до требуемого уровня рабочей скорости.

На заправочной скорости станок может работать при опущенном ограждении рулона. Переход на рабочую скорость и работа на рабочей скорости может происходить только при поднятом ограждении.

Станок по программе разгоняется, работает на заданном уровне рабочей скорости и, при достижении требуемого диаметра рулона или метража бумаги в рулоне, привод автоматически тормозится. Автоматическое управление отдельными механизмами станка осуществляется с помощью конечных выключателей, установленных на станке.

После полной остановки станка прижимной вал поднимается, разжимаются штоки кареток бесштанговой намотки, выключаются крайние верхние ножи, опускается ограждение и стол приемный. Готовые рулоны сталкиваются сталкивателем.

Для обеспечения бесперебойной работы станка устанавливается накопитель. На накопитель укладываются рулоны, снимаемые с наката машины.

4.

2. Определение скорости бумагоделательной машины по приводу По заданной производительности выбрать ширину машины и рассчитать рабочую скорость машины Vр:

где: Q — производительность машины, кг/сут, Q = 350 000 кг/сут.

b — ширина полотна на накате, м, b = 4,2 м.

q — масса 1 м², г/м2, q = 300 г/м2.

k1 — коэффициент загрузки работы машины в течение суток (число часов фактической работы, обычно k1 = 22,5(23), ч, k1 =22,5.

k2 — коэффициент использования рабочего хода машины (учет холостых ходов k2 = 0,95(0,98), k2 = 0,95.

k3 — коэффициент выхода нетто товарной продукции из брутто всей машинной продукции (учет оборотного брака, k3 = 0,88(0,98),, k3 = 0,88.

Рассчитать скорость машины по приводу:

Скорость по приводу уточняется согласно табл. 2 [ 3 ] и принимается, как правило, равной ближайшему большему значению.

4.3 Выбор и расчет механизма продольной резки На продольно-резательных станках применяют два метода резки: по принципу ножниц и под давлением. При резке по принципу ножниц бумага проходит между режущими кромками двух ножей: чашечного и дискового. При резке по методу давления бумажное полотно охватывает ножевой вал, на который надеты стальные закаленные кольца высокой твердости. К нему сверху прижимаются пружинами дисковые ножи, осуществляющие резку бумаги. Количество ножей на единицу больше количества рулонов, так как по краям устанавливаются дополнительные ножи для обрезания кромок.

Наибольшее распространение получил метод резки по принципу ножниц, обеспечивающий более чистый и гладкий рез и большую износоустойчивость ножей.

При резании по принципу ножниц установка ножей показана на рис. 4.2.

Рис. 4.2 Установка дисковых ножей.

1 — дисковый нож; 2 — чашечный нож; 3 — бумага.

Угол взаимного наклона ножей изменяется от 2(2 к 2(1. В свою очередь, эти углы равны (при условии равенства радиусов верхнего и нижнего ножей).

где h — перекрытие ножей, 0.0014 м.

r — радиус ножей, 0.315 м.

(- толщина бумажного полотна, 0.001 м В расчетах принимают средний угол наклона ножей 2(ср

Величину перекрытия ножей h принимают такой, чтобы средний угол наклона 2(ср не превышал 150. В противном случае появляющиеся в месте встречи ножей сила вытеснения материала может превысить силу трения бумаги о ножи, что приведет к опасности разрыва кромок полотна и его обрыву.

4.

4. Определение скорости ПРС Скорость продольно-резательного станка определяется, как минимум, тремя факторами.

В первую очередь, при определении скорости ПРС необходимо исходить из производительности (скорости) бумагоделательной машины. Как правило, БДМ обслуживает один станок. Тогда необходимая (минимальная) скорость продольно-резательного станка где: Vм — скорость БДМ по приводу, м/мин, Vм = 350 м/мин;

tвсп — длительность вспомогательных операций (установка и съем рулонов, заправка и склейка при обрывах и т. п.), обычно составляет 6 (8 мин, tвсп = 6 мин;

S — длина намотанной бумаги, м;

длину бумаги в рулоне можно вычислить по формуле где: D — наружный диаметр рулона на накате БДМ, 2.2 м;

Dт — диаметр тамбурного вала, 0.42 м [ 5 ];

б — толщина бумажного полотна, 0.001 м [ 6 ].

(- коэффициент запаса, (= 1,15.

Второй и третий факторы ограничивают максимальную скорость станка.

При вращении рулона в его наружном витке от действия центробежных сил возникают растягивающие напряжения, которые при достижении некоторой критической скорости Vпр могут превысить допускаемые напряжения на разрыв. Взяв за характеристику прочности бумагаа его разрывную длину в машинном направлении, можно определить критическую скорость, обусловленную центробежными силами где L — разрывная длина бумага в продольном направлении, 6000 м.

g — ускорение силы тяжести, g=9.81 м/с2.

В расчетах необходимо принимать, что напряжения в бумагае не должны превосходить 20% предела его прочности. Тогда допускаемая скорость наматывания С учетом будущей модернизации КДМ, для дальнейших расчетов, принимаем скорость проектируемого станка равной Vст = 2200 м/мин. = 36.7 м/с.,.

4.

6. Регулирование плотности намотки рулонов Для обеспечения качественной плотности намотки рулонов на продольно — резательном станке применяется прижимной вал, который обеспечивает необходимое усилие прижима наматываемого рулона бумагаа к несущим валам, тем самым обеспечивая постоянное линейное давление и сцепление несущих валов с наматываемым рулоном.

В начальный момент работы требуемое линейное давление между рулоном и несущим валом обеспечивается за счет прижима прижимного вала. По мере роста диаметра наматываемого рулона усилие прижима прижимного вала уменьшается пропорционально росту массы наматываемого рулона. В момент, когда необходимое линейное давление будет обеспечиваться весом намотанного рулона, возникает необходимость вывешивания прижимного вала.

Пневматические цилиндры установленные с обоих концов прижимного вала позволяют поддерживать постоянным линейное давление между рулоном и прижимным валом при различной толщине бумажного полотна с правого и левого края.

Воздух (рис. 4.

3.) из магистрали поступает в штоковые полости цилиндров через регуляторы давления 2РД и 3РД, настраиваемые вручную независимо друг от друга для лицевой и приводной сторон. Контроль давления сжатого воздуха после регуляторов 2РД и 3РД производится по манометрам 2 М и 3 М, установленными как и регуляторы на пульте.

Рис. 4.

3. Схема пневматическая принципиальная регулирования плотности намотки рулонов.

Перемещение механизма прижимного вала осуществляется пневмоцилиндрами двухстороннего действия, расположеннымми с лицевой и приводной стороны. При подъеме прижимного вала включается электромагнит воздухораспределителя 10ВРЭ, сжатый воздух через регулятор 8РД и воздухораспределитель поступает в штоковые полости цилиндров, при этом воздух из поршневых полостей сбрасывается в атмосферу через вентиль 2В9 и воздухораспределитель 9ВРЭ.

При опускании прижимного вала включаются электромагниты вентиля 2ВЭ и воздухораспределителя 9ВРЭ, сжатый воздух поступает в поршневые полости пневмоцилиндров, а штоковые — соединяются с атмосферой через воздухораспределитель 10ВРЭ.

При ручном режиме работы прижим вала осуществляется регулятором давления 4РД, установленным на пульте и настраиваемым вручную по манометру 4 М. При этом включается электромагнит вентиля 2ВЭ, воздух поступает в поршневые полости, а из штоковых полостей воздух через воздухораспределитель 10ВРЭ стравливается в атмосферу.

Дроссели 8ДОК, 9ДОК, 13ДОК и 14ДОК позволяют регулировать скорость подъема и опускания вала. Для останова прижимного вала в режиме подъема или опускания в любом промежуточном положении и при необходимости снятия прижима необходимо обесточить все электромагниты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе проанализированы оборудования, входящего в состав продольно-резательного станка, схемы, а также подробно рассмотрены основные узлы продольно-резательных станков бумагодельных машин. Разработана система автоматизированного регулирования плотности намотки рулонов продольно-резательного станка.

В конструкторской части было рассмотрено:

— Выбрана схема модернизируемого станка;

— Рассчитана скорость продольно-резательного станка по приводу;

— Выбран и рассчитан механизм продольной резки;

— Рассчитана скорость продольно-резательного станка в составе бумагодельной машины.

В результате выполненной модернизации была упрощена конструкции, станка внедрена система автоматического регулирования плотности намотки рулонов, что в свою очередь повысило качество производимой бумаги и снизило эксплуатационные и накладные расходы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Орлов П. И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Кн. 2. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: «Машиностроение», 1977. -574с.

Буйлов, Г. П. Автоматика и автоматизация производственных процессов целлюлозно-бумажных производств: учеб. пособие для вузов /Г.П. Буйлов, В. А. Доронин, Н. П. Серебряков. — М.: Экология, 1995. — 320 с.

Терентьев, О. А. Бумаго-картоноделательные и сушильные машины для выработки массовых видов продукции: учеб. пособ./О.А. Терентьев, Г. З. Шульман, Н. Н. Кокушин. — СПб, 2001. — 280 с.

Белов, М. П. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации: учеб. пособ. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 368 с.

Куров, В. С. Бумагоделательные и картоноделательные машины: /В.С. Куров, Н. Н. Кокушин. — СПб. Изд-во Политехн.

ун-та, 2008. — 588 с.

Расчет основных конструктивных и технологических параметров продольно-резательных станков. Методические указания по выполнению самостоятельной работы. Третьяков С. Ю., Калугин Ю. К., Ленинград, 1990. 14 с.

Справочник механика целлюлозно-бумажного предприятия. Пожитков В. И., Калинин М. И., Старец И.

С. и др.; Под ред. канд. техн. Наук М. И. Калинина.

— М.: Лесная пром-сть, 1983 г., 415 с.

Песьяков, Г. Н. Регулирование натяжения бумажного полотна. — М.: Лесная промышленность, 1992. — 136 с.

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись.

Дата.

Лист.

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись.

Дата.

Лист.