АННОТАЦИЯ

Вдипломномпроекте приведенанализ существующихконструкцийпродольно-резательныхстанков длякартоноделательныхмашин и рассмотреныследующиеосновные вопросы:

конструкциипродольно –резательныхстанков;
существующиесхемы продольно– резательныхстанков;
механизмыпродольнойрезки;
компоновкаи привод продольно– резательныхстанков.

Впроекте предложенвариант продольно– резательногостанка с нижнейзаправкойполотна картона.

Входе разработкипроекта былипроизведенытехнологическиеи конструктивныерасчеты, разработанаавтоматизированная пневматическаясхема регулированияплотностинамотки рулонов,разработанымероприятияпо безопасностиобъекта (разработанасхема отсосапыли от ножейи произведенрасчет пневмотранспортаотходов отПРС), а такжеприведен расчетэкономическойэффекта отвнедренияпроектируемого продольно –резательногостанка в производство.

Дипломныйпроект сопровожденнеобходимымичертежами,выполненнымив соответствиес существующимиГОСТами.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………..3
Технико-экономическоеобоснованиепроекта ………..…...10
Технологическиерасчеты...…………………...………………44
Конструктивныерасчеты ………………….……….…………..49
Автоматизация………………………………….…………….…70
Экономическаячасть …..….……………………………………75
Безопасностьобъекта…………………..……………………...79
Переченьиспользуемойлитературы……...……...…………90

1. ВВЕДЕНИЕ

Леснаяи целлюлозно-бумажнаяпромышленностьявляется важной"экспортной"составляющейроссийскойэкономики.Пройдя черезнелегкий этапструктурнойтрансформациив период 1991 - 1996 г.г.,лесная ицеллюлозно-бумажнаяотрасль Россиив настоящеевремя выходитна новый этапкачественногоразвития. Предприятияцеллюлозно-бумажнойпромышленностиРоссии в 2000 годупроизвели 3,4млн. тонн бумаги,что на 12,5% больше,чем в 1999 году. Приэтом объемпроизводствакартона составил1,9 млн. тонн (21,4%). Нацеллюлозо-бумажнуюотрасль приходится63% прибылилесопромышленногокомплексаРоссии. Приэтом рентабельностьотрасли в 2000 годусоставила 42%.Как заявляютв Минпромнауки,увеличениеобъемов производствапроизошло всвязи с ростомроссийскойпромышленностив целом, чтоповлекло засобой повышениеспроса на упаковку.По этой причинезагрузка мощностейв целлюлозно-бумажнойпромышленностив прошлом годуувеличиласьна 3—5% по сравнениюс 1999 годом и достигла75%. Помимо того,немаловажнуюроль сыгралаблагоприятнаяконъюнктурамировых цен,которые в прошломгоду превышалив среднем на5% цены 1999 года.Согласно прогнозамэкспертовминистерства,темпы ростаобъемов производствав текущем годудолжны замедлиться,посколькусейчас намечаетсятенденция кснижению ценна целлюлозуи картон. Темне менее, аналитикиожидают, чтов целом по отраслирост производствапревысит 10%. Каксообщили впресс-службекомпании "ИлимПалп Энтерпрайз",в 2002 году эталесопромышленнаякорпорацияпланируетувеличитьпроизводствотоварной продукциина 37,2% до 2 млн. 182 тыс.тонн. Объемварки целлюлозыдолжен возрастина 41% по сравнениюс показателем2001 года и составить2 млн. 151 тыс. тонн.Увеличениевыпуска товарнойпродукции иобъема варкицеллюлозысвязано с тем,что в начале2002 года в корпорацию"Илим ПалпЭнтерпрайз"вошел Усть-ИлимскийЛПК, которыйв 2002 году долженвыпустить 533тыс. тонн товарнойпродукции, аобъем варкицеллюлозысоставит 572,9 тыс.тонн.

Длясправки: ЗАО"Илим ПалпЭнтерпрайз"(Санкт-Петербург)зарегистрировано30 апреля 1992 года.Сейчас в корпорациювходят "КотласскийЦБК", "БратскийЛПК", "Санкт-Петербургскийкартонно-полиграфическийкомбинат","Усть-ИлимскийЛПК" и 42 лесозаготовительныхпредприятия.Ежегодный объемлесозаготовкисоставляет8 млн. кубическихметров.На предприятиях,входящих в ЗАО"Илим ПалпЭнтерпрайз",производится61% российскойцеллюлозы и77% коробочногокартона.

Картоннаятара – это одиниз стабильнорастущих сегментовна рынке упаковки,что подразумеваетмногообразиеразличныхупаковок, начинаяc индивидуальнойупаковки (коробкидля шоколадныхконфет, печенья,пачки сигарет)и заканчиваятранспортнойупаковкой(картонныекоробки, ящики).Сегодня, вовремя социально-этического,индивидуализированногомаркетинга,когда большоевнимание уделяетсяне только качествутовара, но икачеству упаковкитовара, ее дизайну,эргономичности,экологическойчистоте, информативностии т.д., спрос накачественнуюпотребительскуюи транспортнуюкартонную тарусреди отечественныхпроизводителейинтенсивнорастет. Темболее что картони бумага являютсянаиболеераспространеннымиупаковочнымиматериалами,как в нашейстране, так иво многих европейскихстранах. Например,в Германии долякартонной ибумажной тарысреди упаковочныхматериаловсоставлялав 1995 году около40%, в России в 1998году – около38%.

Картоннаятара являетсяпродуктомлесной, деревообрабатывающейи целлюлозно-бумажнойпромышленности,поэтому целесообразнообратитьсяк данным поразвитию производствав этой сфере.На рис. 1 виднадинамика производствалесной, деревообрабатывающейи целлюлозно-бумажнойпромышленностиза январь-сентябрь2001 года. Спадпроизводствапроизошелтолько в февралемесяце на 1,7%.Средний ростпроизводстваза январь-сентябрь2001 года по сравнениюс аналогичнымпериодом 2000 годасоставил 2,5%.Минэкономразвитияи торговли РФпрогнозируетрост производствапродукции этойотрасли на 2001год – 3,9%, на 2002 год– 4,2%.

ДанныеГоскомстатРФ.

Нов таких отраслях,как лесозаготовительнаяи деревообрабатывающаяза эти три кварталапроизошел спадпроизводствана 1,9 и 1,5% соответственно.Тогда какцеллюлозно-бумажнаяотрасль показалаособенно хорошиерезультаты– увеличениепроизводствана 8,2%. Недаромона приноситоколо 63% прибыливсей отрасли,являясь однойиз наиболеерентабельныхотраслейлесоперерабатывающегокомплекса.Перспективнымдля этой отраслиявляется ивнутреннийрынок, как ужебыло сказано,растет спросна картоннуютару со стороныотечественныхпроизводителей,так и мировойрынок. Хотяпоследниетенденциимирового рынкацеллюлозно-бумажнойпродукциинесколькотревожны, ещес прошлого годацены на продукциюэтой отраслина мировомрынке снижаются.Тем не менее,на экспортпроизводитсядо 2/3 всей произведеннойпродукции.

арис. 2 отраженатоварная структурацеллюлозно-бумажнойотрасли и динамикапроизводствапо каждомутоварномунаправлениюза три квартала2001 года по сравнениюс даннымианалогичногопериода 2000 года(источник -ГоскомстатРФ).

ДанныеГоскомстатРФ.

Производствокартонныхящиков возрослона 18,5% и составило93,7 млн. кв. м., темпыроста производствакартонной тарыпревысили темпыроста картонав целом: производствокартонной тарыувеличилосьна 16,6%, что составило126 тыс. тонн.

Вцелом за этотпериод былопроизведенокартона на13,5% больше, чемза аналогичныйпериод прошлогогода, тогда какМинэкономразвитияРФ прогнозируетрост производствакартона в 2002 году– на 11% (рис.3).

Навнутреннемрынке в соответствиисо спросом,растет и предложениекартонной тары.Причем, аналитикипрогнозируюти дальнейшийрост производства.Наиболее крупныепроизводственныецентры этойпродукциисосредоточеныв Архангельскойобласти, Алтайскоми Красноярскомкраях - районахс оптимальнымсочетаниемпроизводственногои сырьевогокомплекса.

Новместе с ростомспроса на картоннуютару повышаютсятребованияклиентов к еекачеству. Высокиестандартыкачества характерныи для мировогорынка, где спадением спроса,показателькачества сталособенно актуален.Также растетспрос на качественнуюкартонную таруи на российскомрынке. Естественно,требованиясо стороныклиентов зависятот вида картоннойупаковки, например,более высокиетребованияпредъявляютсяк индивидуальнымупаковкам,здесь играетроль и толщинакартона, егоцвет, однородность,возможностьнанесениякраски.

Основываясьна вышесказанном,можно прогнозироватьдальнейшеединамичноеразвитиецеллюлозно-бумажнойотрасли в целоми сектора картоннойтары в частности.А как следствиеувеличениясегмента рынкакартонной тарыможно ожидатьповышениерентабельностипредприятий,работающихв этом направлении,и их инвестиционнойпривлекательности.

Несмотря нато, что в последнеевремя наблюдаетсявытеснениеупаковочныхкартонов полимернымиматериалами,в некоторыхсегментахотрасли картоныпо-прежнемуостаютсянезаменимыми,в силу своихпреимуществ,таких как,возможностьдекорированияи конструирования,небольшой вес,прочность.Картоны сравнительнонедороги, аглавное, универсальны.

Картоннаяпотребительскаятара остается,в России, высокоэффективнымвидом упаковки,и поэтому запоследниенесколько летпроизводствокоробочногокартона в РоссийскойФедерацииувеличилосьв 3,5 раза.

Коробочныйкартон - этовторой (послегофрокартона)вид картона,входящий вгруппу тароупаковочногокартона. Коробочныйкартон - этомассовый видкартона, однако,его доля в общемобъёме производствакартона всехвидов ниже, чему гофрокартона(64%) и составляетоколо 18%. Вместес тем, в ценностномвыражении долякоробочногокартона сопоставимас гофрокартоном.Коробочныйкартон используетсядля изготовленияпотребительскойтары. Отдельныемарки коробочногокартона могутиспользоватьсядля изготовленияпрокладок ирешеток в картонныеящики. Для тогочтобы обеспечитьвысокое качествоупаковки необходимострого соблюдатьтехнологиюизготовленияполуфабрикатана всех участкахего производства.

Сырьемдля изготовлениякартона являетсябеленая целлюлоза,макулатураили другиеволокнистыеполуфабрикаты,процентноесоотношениедля сырья можетбыть различным,в зависимостиот марки изготовляемогокартона.

Основнаянаматываемаяпродукциякартон хром– эрзац макулатурный,предназначенныйдля изготовлениякоробок, пачеки другой потребительскойтары с многокрасочнойпечатью и безнее, выпускаетсяпо ТУ 13-0281020-97-90 и коробочныйкартон дляизготовлениякоробок безпечати по ТУ13-028-1020-99-90 и СТП 2-63-91.

Картонхром – эрзацмакулатурныйдолжен соответствоватьтребованиемГОСТ 7933.

Картонизготавливаетсяследующихмарок:

МО– мелованныйдляофсетногоитипоофсетногоспособовпечати.

МГ– мелованныйдля глубокогоспособа печати.

Н– не мелованныйдля офсетного,типоофсетногои высокогоспособов печати.

Картонизготовляетсяв рулонах, влистах, в бобинах,в коробках илипачках правильнойгеометрическойформы, в зависимостиот дальнейшегоприменения.Размеры поширине и диаметрурулонов и бобини форматы листовогокартона устанавливаютсяпо согласованиюс заказчиком.Картон долженвырабатыватьсяс обрезаннымикромками, которыедолжны бытьровными и чистыми.Число обрывовдолжно бытьминимальными не превышатьустановленныхстандартов.Эти требованиядолжны обеспечиватьсяпроектируемымпродольно-резательнымстанком.

Крометого, продольно-резательныестанки должныудовлетворятьследующимтребованиям:

- надежность;

- безопасностьи удобствообслуживания;

- эргономичностьконструкции;

Выполнениевсех вышеперечисленныхтребованийк продольно-резательнымстанкам обеспечиваетнадежную работуоборудованияи высокое качествокартонныхполуфабрикатов.Что в свою очередьположительновлияет наконкурентоспособностьвыпускаемойпродукции, какна отечественном,так и на зарубежныхрынках сбыта.

2. Технико-экономическоеобоснованиепроекта

2.1. Общиесведения

Дляпечатания ипереработкибумаги повсеместноприменяютротационныемашины, в связис этим в общемпроизводствебумаги ролеваябумага занимаетпервое место.Некоторые видыбумаги (газетная,мешочная, кабельнаяи др.) почтиполностьювыпускаютсяв рулонах. Ролеваябумага, неподвергающаясяотделке насуперкаландре,с наката бумагоделательноймашины краномпередаетсяна установленныйвслед за нейпродольно-резательныйстанок.

Раньшебумага с накатапоступала наперемоточно-сортировочныйстанок. На этомстанке, имеющемтолько раскати накат, производиласьперемоткабумаги, склейкаобрывов и такназываемаясортировка(удаление бракованныхучастков полотна).В настоящеевремя необходимостьв установкеперемотно-сортировочныхстанков отпалавследствиеулучшениякачества намоткирулонов и уменьшениячисла обрывовна бумагоделательноймашины.

Продольно-резательныестанки – наиболеебыстроходныеиз всех машинбумажногопроизводства:скорость ихдостигает 1500– 1800 м/мин, а в отдельныхслучаях более2400 м/мин. Все валыэтих станковдолжны бытьдинамическиуравновешеныи проверенына критическуюскорость.

Наиболеецелесообразнойв отношенииобщей компоновкии маневрированияво время работыявляется установкаодного продольно-резательногостанка на однубумагоделательнуюмашину. В этомслучае производительностьстанка должнасоответствоватьпроизводительностибумагоделательноймашины, длякоторой онпредназначен,и иметь достаточныйразрыв, чтобыне лимитироватьее работу.

Кконструкциипродольно-резательногостанка предъявляютсятребованияравномернойплотностинамотки рулонов,чистоты и гладкостиих торцевыхповерхностей,легкого разделениярулонов (безпримененияклиньев), удобнойи быстрой заправкибумаги, механизированногосъема и опусканиярулонов ибезопасностиработы на станке.

2.2. Схемыпродольно-резательныхстанков

Продольно-резательныестанки, которыепоявились ещев конце XIXвека, подразделяютсяна два типа:периферическойи комбинированнойнамотки. В станкахпервого типаприводятсяво вращениенесущие валы,на которыеопираетсянаматываемыйрулон, что иобеспечиваетпериферическуюнамотку. Иногда,при скоростисвыше 800 – 1000 м/мин,устанавливаютотдельныеэлектродвигателидля приводаприжимногои ножевоговалов, но этоне меняет самогопринципа наматывания.

Настанках скомбинированнойнамоткой приводнымиявляются нетолько несущиевалы, но и наматываемыйрулон. В этихстанках одновременноиспользуютсяпринципы осевойи периферическойнамотки. Плотностьнамотки на этихстанках можнорегулироватьв широком диапазоне,от тугой домягкой (в пределахкак одного, таки разных рулонов).Для этого следуетизменить отношениекрутящих моментов,передаваемыхнесущим валами наматываемомурулону, а такжевеличину линейногодавления междурулоном и несущимивалами. Соотношениекрутящих моментовизменяют припомощи электродвигателей,установленныхна намоточноми несущих валах,или посредствоммеханическогодифференциалас тормозом наодном из несущихвалов. Станкис комбинированнойнамоткой ненашли широкогораспространенияввиду сложностиих конструкции.Они применяютсялишь при необходимостиперематыванияна одном и томже станке различныхвидов бумаги,требующих кактугой, так имягкой намотки.

Большоеколичествоимеющихся схемпериферическойнамотки можетбыть сведенок двум принципиальнымсхемам: с верхнейи нижней заправкойбумаги. Станкис верхней заправкойимеют несколькоосновныхконструктивныхрешений:

)с ножевым валом,одновременноявляющимсяи прижимным(рис. 2.2.1)

Рис.2.2.1 Схема продольно-резательногостанка с верхнейзаправкой сножевым валом;

1- разматываемыйрулон; 2 - бумаговедущийвал; 3 - механизмпродольнойрезки; 4 - несущийвал; 5 - наматываемыйрулон

б)с ножевым валоми отдельноустановленнымприжимным валом(рис. 2.2.2)

Рис.2.2.2. Схема продольно-резательногостанка с верхнейзаправкой сножевым валоми отдельноустановленнымприжимнымвалом;

1- разматываемыйрулон; 2 - бумаговедущийвал; 3 - механизмпродольнойрезки; 4 - несущийвал; 5 - наматываемыйрулон; 6 – прижимнойвал

в)с отдельнорасположенныминожами и двумябумаговедущимивалами до ипосле механизмапродольнойрезки (рис. 2.2.3)

Рис.2.2.3 Схема продольно-резательногостанка с верхнейзаправкой сотдельнорасположенныминожами и двумябумаговедущимивалами до ипосле механизмапродольнойрезки;

1- разматываемыйрулон; 2 - бумаговедущийвал; 3 - механизмпродольнойрезки; 4 - несущийвал; 5 - наматываемыйрулон; 6 – прижимнойвал.

Навсех станкахс верхней заправкойбумаги разматываемыйрулон устанавливаютна тамбурномустройстве,где имеетсятормоз, создающийнеобходимоенатяжениебумаги. Бумагазаправляетсясверху побумаговедущимваликам ирасправочнойдуге, проходитчерез механизмпродольнойрезки, огибаетприжимной вали наматываетсяна намоточныйвалик. Наматываемыйрулон опираетсяна два приводныхнесущих вала.По мере увеличениядиаметранаматываемогорулона ось егоперемещаетсякверху. Одновременнос рулономперемещаютсяприжимной вали механизмпродольнойрезки.

Станкис нижней заправкойимеют многоконструктивныхрешений. Чащеприменяютсяследующие схемыстанков:

)с заправкоймежду несущимивалами и отдельностоящими (рис.2.2.4)

Рис.2.2.4 Схема продольно-резательногостанка с нижнейзаправкой междунесущими валамии отдельностоящими ножами;

1-разматываемыйрулон; 2 - бумаговедущийвалик; 3 - механизмпродольнойрезки; 4 - несущийвал; 5 - наматываемыйрулон; 6 – прижимнойвал

б)с заправкойна переднийнесущий вали с ножевымвалом, расположеннымпод несущимивалами (рис2.2.5)

Рис.2.2.5 Схема продольно-резательногостанка с нижнейзаправкой напередний несущийвал и с ножевымвалом;

1-разматываемыйрулон; 2 - бумаговедущийвалик; 3 - механизмпродольнойрезки; 4 - несущийвал; 5 - наматываемыйрулон; 6 – прижимнойвал; 7 – расправочнаядуга; 8 – транспортердля заправкибумаги.

)с пневматическойзаправкой иножевым валом,расположеннымвпереди несущихвалов (рис. 2.2.6)

Рис.2.2.6 Схема продольно-резательногостанка с нижнейзаправкой спневматическойзаправкой иножевым валом;

1-разматываемыйрулон; 2 - бумаговедущийвалик; 3 - механизмпродольнойрезки; 4 - несущийвал; 5 - наматываемыйрулон; 6 – прижимнойвал.

На станкахс нижней заправкойбумага разматываемогорулона заправляетсяснизу по бумаговедущимваликам, проходитчерез стационарноустановленныймеханизм продольнойрезки, огибаетпередний несущийвал или заправляетсямежду несущимивалами и наматываетсяна намоточныйвалик.

Рассмотримпреимуществаи недостаткипринципиальнойсхемы станковс верхней инижней заправкой.Следует заметить,что качествоработы станказависит нетолько от егосхемы, но и отконструкциии надежностиработы основныхего узлов. Привыборе схемыстанка следуетучитыватьудобство заправкии склейки бумаги,влияние схемына качествонамотки и наразделениерулонов и условиябезопасностиработы на станке.

Преимуществомстанков с верхнейзаправкойявляется болееудобная заправкабумаги. В этомслучае отпадаетнеобходимостьвысоко устанавливатьнесущие валыи устраиватьуглублениепод станком,как это иногдаприходитсяделать на станкахс нижней заправкой.При большихдиаметрахнаматываемогорулона заправкабумаги на станкес верхней заправкойпри обрывеполотна нарулон диаметромбольше 1000 – 1200 ммзатруднительнаввиду высокогорасположениямеханизмапродольнойрезки. Как правило.Рулоны лучшеразделяютсяна станках снижней заправкойввиду стационарногорасположенияна этих станкахмеханизмапродольнойрезки (в отличиеот станков сверхней заправкой,где этот механизмпо мере наматываниярулона перемещаетсякверху). Стационарноерасположениемеханизмапродольнойрезки уменьшаетвозможностьосевого перемещенияножей, что исключаетили уменьшаетнахлестываниекромок полотнабумаги и облегчаетразделениерулонов. Настанках с нижнейзаправкой легчеосуществитьавтоматическую(воздушную)заправку бумагиввиду стационарногорасположениязоны контактарулона с несущимвалом, где бумажноеполотно начинаетнаматыватьсяна рулон.

Привыборе схемыстанка следуетобязательноучитыватьусловия безопасностиработы на нем.К опасным дляобслуживающегоперсоналаучастками. Гдевозможно попаданиеруки междувалами, на станкахс верхней заправкойотносятся:участок контактаприжимного(ножевого) валас рулоном, гдебумагу приобрыве заправляютвручную, и участокконтакта рулонас несущим валомс задней стороныстанка.

Настанках с нижнейзаправкойопасным являетсяучасток контактарулона с переднимнесущим валом.Здесь, однако,можно установитьоткидное ограждение,при которомработа на такихстанках менееопасна.

Наилучшиеусловия безопасностиобеспеченына станке снижней заправкой,при наличиивоздушнойзаправки, исключающейручную заправкубумаги на несущиевалы, опасналишь зона контактарулона с верхнимприжимнымвалом. Однакопри работестанка нетнеобходимостиподправлятьбумагу на этомучастке.

Всеновые станкиизготовляютсяс нижней заправкой,так как припрочих равныхусловиях стационарноерасположениемеханизмапродольнойрезки обеспечиваетлучшее разделениеразрезаемыхрулонов.

2.3. Основныеузлы продольно-резательныхстанков.

2.3.1. Раскати тормоз рулона.

Вцелях уменьшенияколичестванаматываемыхрулонов набумагоделательноймашине и разматываемыхрулонов напродольно-резательномстанке диаметрнаматываемогорулона на накатебумагоделательноймашины достигает2000 – 2400 мм. Разматываемыйрулон бумагидиаметром до2400 мм устанавливаютна стойках,называемыхраскатом. Дляполучения собеих сторонбумажногополотна одинаковойширины обрезаемыхкромок рулонможет перемещатьсяволь своей оси.На станкахстарой конструкциирулон перемещаетсяотносительностоек. На современныхстанках длябольшей жесткостисистемы стойкиперемещаютсяотносительношин. Наряду сручным перемещениемрулона применяетсяи автоматическоепри помощипневматическогорегуляторас соплом. Струявоздуха определенногодавления попадаетна чувствительнуюмембрану. Смещениекромки полотнаперекрываетструю воздуха,что изменяетдавление намембрану. Этопередаетсяпневматическимцилиндрам,перемещающимразматываемыйрулон в осевомнаправлении.Для этой жецели применяютсяи фотоэлектрическиерегуляторы.Принцип ихдействия основанна измененииколичестваотраженногосвета от кромкибумаги присмещении полотна.Этот импульспередаетсяэлектродвигателям,смещающим рулонв осевом направлении.Автоматическиеустройствадля осевогосмещения рулонапозволяютработать сменьшей ширинойобрезаемойкромки (5-10 ммвместо 20-25 мм приручном регулировании).

Подшипникс лицевой сторонытамбурноговала можноперемещатьперпендикулярнооси рулона. Этопозволяетустановитьрулон какпараллельно,так и непараллельнонесущим валам.Необходимостьв непараллельнойустановкерулона возникаеттогда, когдаодин конецнамотан слабее,чем другой.

Дляхорошего качестванамотки рулонаи устойчивойработы станканатяжениебумажногополотна принаматываниидолжно поддерживатьсяпостоянным.Величина линейногонатяжениязависит отпрочностибумаги, обусловленнойее разрывнойдлиной и весом.

Линейное натяжениебумаги напродольно-резательномстанке обычнов 5-10 раз меньшеразрывногоусилия.

арис. 2.3.1, по даннымфирмы Блэк-Клозон,приведен графикзависимостилинейногонатяжениябумаги и картонаот веса 1 м².

Рис.2.3.1. График зависимостилинейногонатяжениябумаги и картонаот веса 1 м²

Натяжениебумажногополотна создаетсяпри помощитормоза, соединенногос тамбурнымвалом рулона.Для того чтобыпри обрывеполотна настанке свестик минимумудлину размотаннойбумаги, с помощьюэтого же тормозабыстро останавливаютразматываемыйрулон.

Напродольно-резательныхстанках применяюттри типа тормозов:механические,вакуумные иэлектрические.Из механическихтормозов нашироких станкахчаще применяютдисковые тормоза,а на узких –ленточные.

Дисковыйтормоз (рис.2.3.2) имеет неподвижныйкорпус, охлаждаемыйпроточнойводой. На валу,свободно проходящемвнутри корпуса,на направляющихшпонках установленыдиски. Ониприжимаютсяк торцовымповерхностямкорпуса припомощи винтовойи червячнойпередачи имаховика,расположенногосо стороныобслуживаниястанка. Посредствомвилки или муфтытормозной валсоединен сразматываемымрулоном.

Рис.2.3.2. Схема дисковоготормозапродольно-резательногостанка:

1-вал; 2 - корпус;3 - диск; 4 - направляющаяшпонка; 5 - прокладка;6 - включающаямуфта; 7 - тамбурныйвалик; 8 - маховикдля прижимадисков; 9 - червячнаяпередача; 11 - рычаг

Натяжениебумаги будетпостояннымпри уменьшениитормозногомомента по мереразматываниярулона. Дляэтого на механическихтормозах необходимовручную уменьшатьусилие прижимадисков, чтоосложняетэксплуатациюстанка. Приобрыве полотнабумаги тормозноймомент необходимобыстро вручнуюувеличить домаксимальновозможногопредела.

Вакуумныйтормоз представляетсобой ящик, вкотором создаетсявакуум 0,19 – 0,39 кПа.Бумажное полотно,проходящеенад ящиком, поддействиемвакуума прижимаетсяк его поверхности.

Натяжениебумаги не зависитот радиусаразматываемогорулона и остаетсяпостояннымпри неизменномвакууме. Следуетучесть. Что,кроме вакуумноготормоза, необходимоустановитьеще и механическийтормоз дляторможенияразматываемогорулона приобрыве бумаги

Наилучшимявляетсяэлектрическоеторможение,осуществляемоегенераторомпостоянноготока, соединеннымс тамбурнымваликом разматываемогорулона. Тормознойгенератор (рис.2.3.3) при постояннойлинейной скоростибумаги развиваетпостояннуюмощность независимоот угловойскорости рулонаи поддерживаетпостоянноенатяжениеполотна.

Рис.2.3.3. Раскат с тормознымгенератором:

1и 2 – стойки раскатас лицевой иприводнойсторон; 3 – маховикдля перемещениярулона перпендикулярноего оси; 4 – тамбурныйвал; 5 – разматываемыйрулон; 6 – электродвигательс редукторомдля перемещениярулона вдольего оси; 7 – вилкадля соединениятамбурноговала с редукторомтормозногогенератора;8 – редуктор; 9– тормознойгенератор

Необходимаявеличина натяжениярегулируетсяпри помощиреостата. Приобрыве бумажногополотна тормознойгенераторавтоматическии быстро затормаживаетрулон. При заправкебумаги тормознойгенераторработает какразгонныйдвигатель,вследствиечего уменьшаетсянатяжениебумаги и отпадаетнеобходимостьв разворотерулона, как призаправке вручную.Тормознойгенераторрекуперируетдо 50-60% потребляемойстанком мощности.

Мощностьтормозногогенераторараньше обычновыбирали изусловия созданиянеобходимогонатяжениябумаги приработе станка.В период торможениярулона приобрыве полотнагенераторработал с 2-3 –кратной перегрузкой.

Устанавливатьтормознойгенератор,исходя из мощности,потребной дляторможениярулона во времяобрыва (с учетом3-4 – кратнойперегрузки),нецелесообразно,так как егомощность будетзначительной.При работетакой генераторбудет загружентолько на 15-20%,вследствиечего он будетмалочувствительнымк регулировке.Поэтому нарядус тормознымгенераторомцелесообразноустанавливатьдобавочныймеханическийтормоз, автоматическивключающийсяпри обрывеполотна, а такжеувеличитьдлительностьторможениядо 20-30 секунд.Увеличениедлительноститорможенияне вызоветзначительныхпотерь бумаги.Наблюдения,проведенныев производственныхусловиях, показали,что вес размотаннойбумаги значительноменьше теоретическивычисленногопо среднейскорости идлительноститорможения,так как спустя2-3 секунды посленачала торможениябумага большене сбрасываетсяс рулона, аобразуютсялишь несколькодесятков витковслабо намотаннойбумаги, которыезатем срываютс рулона.

Еслив период разгонастанка, припереходе отзаправочнойк рабочей скорости,не предусмотренпринудительныйпривод разматываемогорулона, то вполотне бумагивозникаетдобавочноенатяжение,которое суммируетсяс натяжением,создаваемымтормознымгенератором.

Воизбежаниевозникновениябольших динамическихнатяжений привысоких скоростяхстанков и большихдиаметрахразматываемогорулона необходимолибо увеличитьдлительностьразгона до90-120 секунд, либопринудительноприводить вовращениеразматываемыйрулон в периодразгона станка.

Увеличениедлительностиразгона нецелесообразно.Так как приэтом уменьшаетсяпроизводительностьстанка и увеличиваетсяцикл намотки.Целесообразно,чтобы в периодразгона станкатормознойгенераторработал в качестверазгонногодвигателя.

Дляподдержаниязаданногонатяжениябумажногополотна вовремя разгонаи работы станкапостояннымприменяетсяв качестведатчика пружинныйбумаговедущийвалик, перемещениекоторого определяетсянатяжениембумаги.

2.3.2. Механизмпродольнойрезки.

Однимиз важнейшихузлов станкаявляется механизмпродольнойрезки. Еслиэтот механизмобеспечиваетровный и гладкийрез, то рулонылегко разделяются;кроме того,уменьшаетсяпыление бумагипри печатании.

Напродольно-резательныхстанках применяютдва методарезки: по принципуножниц и поддавлением. Прирезке по принципуножниц (рис.2.3.4) бумага проходитмежду режущимикромками двухножей: чашечногои дискового.Чашечные ножинасажены навращающемсявалу. На широкихстанках этотвал имеетдополнительнуюопору посерединедля уменьшенияего прогиба.На трубе, установленнойпоперек станка,имеются рычагидля укрепленияосей, на которыхвращаютсядисковые ножи.

Рис.2.3.4 Резка по принципуножниц:

1– вал нижнихножей; 2 – подшипникивала; 3 – шестернядля приводавала; 4 – нижнийчашечный нож;5 – верхний нож;6 – эксцентричнаяось дисковогоножа; 7 – подшипникиверхнего ножа;8 – спиральнаяпружина дляприжима ножа; 9 – рукояткадля выключенияверхнего ножа;10 – кронштейнверхних ножей.

Ониприжимаютсяк чашечнымножам при помощипружин и приводятсяво вращениетрением. Ножисоответственнонеобходимогоформату (длине)рулона устанавливаютс точностьюдо

перемещениемчашечных ножейпо валу и дисковых– по трубе. Числоустанавливаемыхножей (4-8) зависитот заданнойдлины рулонов.На станках сверхней заправкойвал чашечныхножей приводитсяво вращениеременной илицепной передачейот прижимноговала, лежащегона рулоне, а настанках с нижнейзаправкой –от несущихвалов или отближайщегобумаговедущеговалика. Дляполучения болеечистого и гладкогореза скоростьножей должнабыть на 10-20% вышескорости движениябумаги.

Прирезке по методудавления (рис.2.3.5) бумажноеполотно охватываетнижний ножевойвал, к которомуверхние дисковыеножи прижимаютсяпружинами илипневматическимустройством.

Рис.2.3.5. Резка давлением:

1– труба ножевоговала; 2 – патрон;3 – цапфа; 4 – корпусподшипника;5 – подшипник;6 – ножевое кольцо;7 и 8 – гайка иконтргайканожевого вала;9 – верхний дисковыйнож; 10 – ось верхнегоножа; 11 – подшипникиверхнего ножа;12 – рычаг верхнегоножа; 13 – пружинадля прижиманожа; 14 – кронштейнверхних ножей;15 – труба дляустановкикронштейнов

Ножевойвал – трубчатый,на него надетыстальные закаленныекольца высокойтвердости. Настанках с верхнейзаправкойножевой вал,одновременноявляющийсяи прижимным,лежит на рулоне,приводящемего во вращение.На станках снижней заправкойножевой валприводитсяво вращениеот несущеговала, иногдадля приводаножевого валаустанавливаютотдельныйэлектродвигатель.

Методрезки по принципуножниц, обеспечивающийболее чистыйи гладкий рези большуюизносоустойчивостьножей, распространенбольше, чемметод резкидавлением. Прирезке методомдавления затрудненподбор соотношениявеличин твердостиколец и дисковыхножей. Еслитвердость колецвыше твердостиножей, последниезатупляются.При обратномсоотношениивеличин твердостина кольцахобразуютсяриски.

Чашечныеи дисковые ножизготовляютиз хромоникелевойстали, обладающейвысокойизносоустойчивостью.Твердостьчашечных ножейпо РоквеллуR_c= 58 60, дисковых R_c= 53 55. При резке бумагибез наполнителяножи затачиваютчерез 4 – 8 месяцев.При наличиив бумаге наполнителейсрок службыножей сокращаетсяболее чем вдвое.

Компоновкастанка в значительнойстепени зависитот принятогометода резки.При резке попринципу ножницбумага не можетохватыватьножевой вал,на котором вотдельныхместах расположенычашечные ножи.В этом случаенезависимоот вида заправки(верхней илинижней) необходимо,чтобы бумажноеполотно приразрезаниинаходилосьв натянутомсостоянии напрямом участке.Что достигаетсяустановкойдвух валиков:бумаговедущего– до ножей, иприжимного– после них (настанке с верхнейзаправкой) илидвух бумаговедущихваликов (настанке с нижнейзаправкой).

Прирезке по методудавления бумагаможет охватыватьнижний ножевойвал, на которомпо всей егодлине надетыкольца. В этомслучае количествобумаговедущихваликов уменьшаетсяна один илидва. Преимуществаножевого валаособенно заметнына станках сверхней заправкой,где механизмпродольнойрезки расположеннад наматываемымрулоном иперемещаетсякверху по мереувеличениядиаметра рулона.При резке пометоду ножницбумаговедущийи прижимнойвалы увеличиваютразмеры и весперемещающихсяузлов. Ножевойвал на станкахс верхней заправкойосуществляети функцию прижимного,вследствиечего числовалов уменьшаетсяи упрощаетсякомпоновкастанка.

Дляиспользованияпри компоновкестанка преимуществрезки по методуножниц и ножевоговала созданаконструкцияножевого вала,на кольцахкоторого имеетсясемь - восемьножевых канавок(рис. 2.3.6) (при наличиисеми-восьминожевых канавок,используе -

Рис.2.3.6 Ножевой вал:

1 – трубаножевого вала;2 – патрон; 3 –цапфа; 4 – корпусподшипника;5 – подшипниккачения; 6 – крышкаподшипника;7 и 8 – затяжнаягайка и контргайканожевого вала;9 – сплошноекольцо; 10 – разъемноеножевое кольцо;11 – верхний дисковыйнож; 12 – ось дисковогоножа; 13 – спиральнаяпружина дляприжима ножа;14 – рукояткадля выключенияверхнего ножа

мых поочередно,ножевые кольцаможно шлифоватьзначительнореже, чем приобычных ножах).Верхний дисковыйнож соприкасаетсяс режущейповерхностьюножевой канавки.Кольца с ножевымиканавками(ножевые кольца)могут бытьсплошными илиразъемными.Разъемныеножевые кольцазаканчиваютсяконическимиили цилиндрическимихвостовиками,входящими ввыточки сплошныхколец. Всю системуразъемныхножевых и сплошныхколец закрепляютна валу припомощи затяжныхгаек. При измененииформата бумагизатяжные гайкиотвинчиваютна двойнуюдлину хвостовика,снимают разъемныеножевые кольца,сдвигают сплошныекольца и устанавливаютножевые кольцав необходимыхместах по длиневала. Однакоизготовлениеи шлифовкаразъемныхножевых колецвесьма сложны.Поэтому частоих делают сплошными,а промежуточныекольца – разъемными.

Нановых продольно– резательныхстанках сплошныеножевые кольцазакрепляютпри помощишпонок, перемещающихсяпод давлениемпневматическихшлангов (рис.2.3.7)

Ножевыекольца установленыпо всей длиневала. Зазормежду кольцамиравен 8 – 10 мм. Таккак на кольцахимеется семь– восемь ножевыхканавок, то присмещении колецна величинузазора можноразрезатьполотно бумагина рулоны нужнойширины.

Приразрезаниипухлой бумагималого объемноговеса на станкахс верхней заправкойканавки ножевоговала, опирающегосяна наматываемыйрулон, оставляютна бумаге отпечатки.Поэтому длятакой бумагиустанавливаютотдельныйприжимной вал,от которогоприводитсяво вращениеножевой валпри помощиклиноременнойпередачи.

Механизмпродольнойрезки располагаюткак можно ближек наматываемомурулону. Этимизбегаетсявозможноебоковое смещениеразрезаемыхполос бумагипри их движении.При смещенииполос кромкиполотен бумагинахлестываютсядруг на друга,что затрудняетразделениерулонов. Иногдаво избежаниеуказанногосмещения полосперед наматываемымрулоном устанавливаютразделители(тонкие пластинки)или сферическиенаконечники,которые способствуютлучшему разделениюрулонов.

Рис.2.3.7 Ножевой валс пневматическимзакреплениемновых колец:

1 – цапфа;2 – подшипники;3 – труба вала;4 – пневматическийшланг; 5 – шпонка;6 – сплошноеножевое кольцо;7 – ниппель дляподачи воздуха;8 – концевыевтулки

Усилиерезания длябумаги весом50 – 60 г/м²не превышает0,98 – 2,94 Н на одинрез. Мощность,потребная длярезания бумаги,очень мала иее при расчетахпренебрегают.

Обрезанныекромки бумажногополотна удаляютсяспециальнымвентилятором,внутри которогоимеется диск,разрывающийкромки. Вентиляторнаправляеткромки потрубопроводамв размольныйагрегат.

2.3.3. Механизмырегулированиядавления междурулоном и несущимивалами.

Увеличениедиаметранаматываемогорулона значительноповышаетпроизводительностьне толькопродольно-резательныхстанков, но имашин, на которыхиспользуетсяролевая бумага(например,типографская,мешочная идр.), поэтомузаметна тенденцияувеличениядиаметранаматываемогорулона до 1500 мми даже до 1800 мм.Однако приувеличениидиаметра рулоновдолжны бытьучтены условияих транспортировкии возможностииспользованиятаких рулоновпотребителями.

Плотностьнамотки рулоновна продольно-резательномстанке в основномопределяетсялинейным давлениеммежду рулономи несущимивалами. Давлениемежду рулономи прижимнымвалом оказываетменьшее влияниена плотностьнамотки, таккак большуючасть временинаматыванияоно меньше, чемдавление междурулоном и несущимивалами. Плотностьнамотки рулоновна продольно-резательныхстанках выше,чем на накатах,ввиду большеголинейногодавления междурулоном и несущимивалами и наличиядвух несущихвалов, создающихдве зоны контактамежду ними ирулоном.

Давлениемежду рулономи несущимивалами приотсутствиимеханизмарегулированиявозрастаетпо мере увеличениядиаметра рулона,хотя и в меньшейстепени, чемвес рулона.

Дляобеспечениянеобходимоголинейногодавления вначальныйпериод намотки,когда вес намотаннойбумаги в рулонезначителен,применяетсяприжимныйвалик.

Донедавнеговремени бумагунаматывалитолько на картонныегильзы наружнымдиаметром 90 –95 мм, надетыена намоточныйвалик диаметром70 мм. Намоточныйвалик представляетсобой тонкостеннуютрубу с запрессованнымипо концам цапфами.По окончаниинамотки рулонанамоточныйвалик из неговытаскивают,что являетсяодной из тяжелыхи до сих порпочти не механизированныхопераций. Нанекоторыхстанках механизацияэтой операциисводится ктому, что рулонвместе с намоточнымваликом опускаютна транспортер,намоточныйвалик однимконцом прикрепляютк специальнойстойке так, чтотранспортер,двигаясь вместес рулоном, стаскиваетего с намоточноговалика. Дляуменьшенияусилия вытаскиваниянамоточноговалика из рулонабумаги началиприменятьраздвижныетрубчатыевалики. Онисостоят изтрех-четырехсекторов, опирающихсяна резиновыйшланг, в которыйдля раздвижениявалика подаютвоздух; привытаскиваниивалика воздухвыпускают.

НаБалахнинскомкомбинатевпервые началиприменятьбесштанговуюнамотку, значительнооблегчающуюусловия работына станке. Вэтом случаегильзы свободнонадеваютсяна деревяннуюскалку, длинакоторой на100-150 мм меньшеобщей длинырулонов. С торцовгильзы зажимаютсяконусами,вращающимисяна подшипникахкачения. Ухудшениякачества намоткипри бесштанговойнамотке ненаблюдается.В начальныйпериод наматыванияпри малом давленииприжимноговала и большомнатяжениибумаги былиединичныеслучаи выбрасываниянамотанногорулона. Проведенныеаналитическиеисследованияпоказывают,что наибольшаявозможностьвыбрасываниярулона – настанках с верхнейзаправкой, таккак при этойсхеме горизонтальныесоставляющиеокружных усилийсо сторонынесущих валовна рулон иравнодействующаянатяжениябумаги действуютв одном и томже направлении.На станках снижней заправкойэти усилиядействуют вразных направлениях,что практическиисключаетвозможностьвыбрасываниянаматываемыхрулонов.

Придиаметренаматываемогорулона 1500 и 1800 ммлинейное давлениерулона на несущийвал от собственноговеса рулонасоставляет4,9 и 7,85 кН/м. Уменьшитьэто давлениепри бесштанговой намотке нельзя,так как наматываемыйрулон не можетбыть вывешен.Даже при наличиинамоточноговалика усилиевывешиванияне может уменьшитьлинейное давлениебольше чем на0,98 кН/м из-зазначительныхнапряженийизгиба, возникающихв намоточномвалике.

Качествонамотки рулоновбольшого диаметраоказываетсядостаточноудовлетворительным.В связи с этимнадо полагать,что между плотностьюнамотки и линейнымдавлением нетпрямолинейнойзависимости.Вероятно, послеопределенноголинейногодавления(предположительно2,94 - 3,92 кН/м) дальнейшееего повышениепочти не увеличиваетплотностинамотки. Поэтомуцелесообразно,чтобы прижимнойвал в началенамотки обеспечиваллинейное давлениемежду рулономи несущимивалами 2,94 – 3,92 кН/м.По мере увеличениядиаметра рулонадо 800-1000 мм прижимнойвалик вывешиваетсясоответственноувеличениювеса рулонов.В этом интерваледиаметранаматываемогорулона линейноедавление сохраняетсяпримерно постоянным(2,94 - 3,92 кН/м). Затемпри дальнейшемнаматыванииприжимный валвывешиваетсяс постояннымусилием и вследствиеувеличениявеса рулоналинейное давлениемежду рулономи несущимивалами возрастаетдо 4,9 - 7,85 кН/м.

Насовременныхпродольно-резательныхстанках применяютсяпневматическиеи гидравлическиемеханизмывывешиванияприжимноговала. Так какпо мере увеличениядиаметра рулонаусилие вывешиваниядолжно возрастать,устанавливаютсяпрограммныерегуляторыдавления.

Прижимнойвал (а в станкахс верхней заправкой– и механизмпродольнойрезки) необходимоподнять на50-100 мм, чтобы можнобыло скатитьрулон с несущихвалов. Послеукладки нанесущие валыкартонных гильзопускаетсяприжимной вал.Подъем и опусканиеприжимноговала ранеепроизводилисьпри помощимаховика ицепной передачи,а на современныхстанках – припомощи цилиндровмеханизмавывешивания.

2.3.4. Несущиевалы

Несущиевалы продольно-резательныхстанков представляютсобой чугунныеили стальныетрубы (рис. 2.3.8)диаметром400-600 мм, в зависимостиот ширины станка,и длиной на150-200 мм большеширины бумажногополотна, поступающегона продольно-резательныйстанок. Дляоблегченияуравновешиваниявалов трубы

внутрирастачивают.Относительныйпрогиб рабочейчасти несущихвалов не долженпревышать ¹/₁₀₀₀₀-¹/₁₂₀₀₀.Расстояниемежду центраминесущих валовна 10-15 мм большедиаметра вала.При таком близкомрасстояниибумажные (картонныегильзы), укладываемыена несущиевалы, в началенамотки незаклиниваются.

Нанекоторыхстанках установленырифленые валы.Иногда рифленымявляется толькопервый по ходубумаги вал.Рифы представляютсобой спиральныеканавки – правыена одной половиневала по длине,и левые - на другой.

Рифыувеличиваюткоэффициенттрения междурулоном и несущимивалами и уменьшаютшум при работестанка, а такжеспособствуютудалению воздухамежду рулономи несущимивалами.

Следуетучесть, что присталкиваниинамотанногорулона спродольно-резательногостанка он опираетсятолько на переднийнесущий вал.Это удваиваетнагрузку навал, но эта нагрузкаявляется статической,так как при еевоздействиивал не вращается,поэтому допускаемыенапряженияизгиба могутбыть повышены.

Рис.2.3.8. Несущие валы:

1– цилиндр; 2 –диск сварногопатрона; 3 и 4 –цапфы с лицевойи приводнойсторон; 5 – щиток;6 – подшипниккачения; 7 –эластичнаямуфта

2.3.5. Приводи потребляемаямощность

Впродольно-резательныхобычной (некомбинированной)намотки приводятсяво вращениеоба несущихвала. При скоростистанков свыше1000 м/мин приводимеет ещебумаговедущиеприжимный иножевой валы,что уменьшаетнапряжениев бумаге.

Вовремя работыстанка тяговыеусилия длявращениябумаговедущегои ножевоговалов невелики,и если эти валыприводятсяво вращениебумажным полотном,то дополнительноенатяжение,возникающеев бумажномполотне, непревышает0,0098 – 0,0196 кН/м на одинвалик. Крометого, в этихусловиях припереходе отзаправочнойк рабочей скоростив период разгонав полотне возникаетдобавочноединамическоенатяжение.

Таккак на продольно-резательномстанке имеетсянесколькобумаговедущихваликов, суммарноединамическоенатяжение можетдостигнуть0,392 – 0,49 кН/м, чтонедопустимо.Этим и объясняетсянеобходимостьпривода бумаговедущегои ножевоговалов на быстроходныхстанках.

Длябыстрого остановабумаговедущихвалов при обрывебумажногополотна нановых станкахустановленымеханическиетормоза спневматическимуправлением,расположенныевнутри валана приводнойстороне.

Заправочнаяскоростьпродольно-резательныхстанков обычноравна 20-25 м/мин.Увеличениескорости упрощаетэлектрическуюсхему привода,но затрудняетзаправку. Пределрегулированиярабочей скоростисоставляет1:3 и 1:5. Переход сзаправочнойна рабочуюскорость иповышениерабочей скоростидолжны бытьплавными. Встарых конструкцияхот электродвигателяприводилсяво вращениеодин несущийвал, а второй– ременнойпередачейпервого. Однаковвиду малогомежцентровогорасстоянияусловия работыременной передачинеблагоприятны,поэтому второйнесущий валчасто фактическиприводилсяво вращениеот рулона, а неот ременнойпередачи. Болеесовершеннымявляется привод(рис. 2.3.9) при помощи

Рис.2.3.9. Привод несущихвалов от одногоэлектродвигателя:

1 и 2 –первый и второйнесущие валы;3 – редуктор; 4и 5 – ведущая иведомая шестерни;6 – электродвигатель

редуктора,приводнаяшестерня которогосоединенаодновременнос двумя зубчатымиколесами, надетымина цапфы несущихвалов.

Большаяплотностьнамотки рулоновдостигаетсяпри скоростивторого по ходубумаги несущеговала, несколькопревышающей(на 1-2%) скоростьпервого несущеговала.

асовременныхстанках соотношенияскоростейнесущих валоврегулируютсяпри помощи двухэлектродвигателей(рис. 2.3.10), установленныхпо одному накаждом несущемвалу.

Рис.2.3.10. Привод несущихвалов двухэлектродвигателей:

1 и 2 –первый и второйнесущие валы;3 – редуктор; 4и 5 – ведущая иведомая шестерни;6 – электродвигатель

Мощностьмежду электродвигателямивалов в этомслучае распределяетсянеравномерно:двигательвторого несущеговала, имеющийбольшую скорость,потребляети большую мощность.

Регулированиеплотностинамотки изменениемсоотношенияскоростейнаиболее эффективнона станках снижней заправкой,когда уголохвата бумагойпервого по ходубумаги несущеговала составляетсоответственно180⁰и 90⁰,ввиду отсутствияскольжениямежду бумагойи первым несущимвалом окружнаяскорость рулонав этом случаебудет равнаокружной скоростипервого несущеговала. Болеевысокая скоростьвторого по ходубумаги несущеговала увеличитпри этом плотностьнамотки. Настанках с верхнейзаправкой ина станках снижней заправкойс малым угломохвата бумагойнесущего валаокружная скоростьрулона будетпримерно равнаполусуммеокружных скоростейнесущих валов.Тогда окружнаяскорость первогонесущего валабудет меньшескорости рулона,а второго несущеговала – большенее. В этом случаеразная скоростьнесущих валовне окажет заметноговлияния наплотностьнамотки.

Длябыстрого остановастанка на современныхстанках применяютэлектродинамическоеторможениеэлектродвигателей.Для возможностиостановкинаматываемогорулона в определенномположениисоответственноместу склейкиполотна бумагиустанавливаетсянебольшоймеханическийтормоз на одномиз несущихвалов.

Вомногих случаяхдля отделочныхмашин целесообразнаустановкагидравлическихили механическихвариантов(редукторовс переменнымпередаточнымчислом). Стоимостьвариаторовниже стоимостиэлектродвигателейпостоянноготока с генераторами,а коэффициентполезногодействия ихвыше и обслуживаниепроще.

Длинанамотаннойбумаги (в метрах)учитываетсясчетчикомметража, соединеннымс несущим валом.При обрывебумажногополотна электромагнитнаямуфта выключаетсчетчик. Импульсомдля выключенияслужит изменениесилы тока,потребляемогоэлектродвигателемстанка.

Напреодолениетрения в тормозеразматываемогорулона, т. е. насоздание натяженияполотна бумаги,расходуетсядо 60-80% всей потребляемойстанком мощности.Чем большенатяжениебумаги, тембольше долямощности, расходуемойна натяжение,так как остальнаяпотребляемаямощность почтине зависит отнатяжениябумаги.

Мощность,потребляемуюпродольно-резательнымистанками, определяютметодом тяговыхусилий.

2.3.6. Механизмысталкиванияи опусканиярулона.

Посленамотки рулоннеобходимостолкнуть снесущих валов,опустить непол и вытащитьиз него намоточныйвалик или деревяннуюскалку прибесштанговойнамотке. Краномснимать рулонневозможноввиду малогодиаметра цапфнамоточноговалика и расположениянад рулономприжимноговала. Вместоприменявшихсяранее на узкихстанках ручногосталкивателярулонов насовременныхстанках устанавливаютмеханическиеили гидравлическиесталкиватели.

Механизмсталкивания(рис. 2.3.11) на современныхстанках

Рис.2.3.11. Механизмсталкивателярулона:

1 – несущиевалы; 2 – наматываемыйрулон; 3 – цилиндр;4 – поперечныйвалик; 5 – поршень;6 - шток

состоитиз двух цилиндров,шарнирно закрепленныхна станинах.Со штокамицилиндровсвязан валик.Расположенныйпоперек станкаи упирающийсяпри сталкиваниив рулоны бумаги.

Нескольконаклонноерасположениецилиндровуменьшаетусилие сталкивания.Для станкашириной 4200 ммпри диаметрецилиндра 100 ммнеобходимоедавление воздухав цилиндре непревышает 5ати.

Наибольшееприменениеимеют два устройствадля опусканиярулонов: приемныйстол и опускающиесялапы.

Первоеустройство(рис. 2.3.12) состоитиз приемногостола, которыйподнимаетсяштоком цилиндра.Воздух приподъеме стола

Рис.2.3.12. Механизмопусканиярулона (приемныйстол поднимаетсяштоком цилиндра):

1 – несущиевалы; 2 – намотанныйрулон; 3 – приемныйстол; 4 – цилиндр;5 – поршень; 6 –тяги, ограничивающиевысоту подъема;7 – выдвижнаябалка дляперекатываниярулона.

подаетсяво внутреннююпустотелуючасть поршняи через отверстия,имеющиеся вдне поршня,поступает вцилиндр. Опускаетсяприемный столпод действиемсобственноговеса и весарулона бумаги.Воздух при этомвытесняетсяво внутреннююпустотелуючасть поршня,откуда по трубевыпускаетсячерез вентильв атмосферу.

Второеустройство(рис. 2.3.13) состоитиз лап, расположенныхпоперек станкана расстоянии800 – 1000 мм друг отдруга и закрепленныхна сквозномпоперечномвалу. Послеокончаниянамотки лапыподнимаются,на них сталкиваетсярулон, затем,поворачиваясь,лапы опускаютрулон на пол.

Рис.2.3.13. Механизмопусканиярулона:

1– несущие валы;2 – намотанныйрулон; 3 – опускающиесялапы; 4 – сквознойпоперечныйвал; 5 – гидравлический(пневматический)цилиндр; 6 – рулон,опущенный напол

Сквознойвал поворачиваетсяпри помощигидравлических(пневматических)цилиндров илиот электродвигателяс червячнымиредукторами.

2.4.Схема и общееописание работыпроектируемогостанка

Дляпроектируемогостанка выбираемследующуюпринципиальнуюсхему (рис 2.4.1)

Рис.2.4.1 Схема проектируемогопродольно-резательногостанка с нижнейзаправкой;

1-разматываемыйрулон; 2 - бумаговедущийвалик; 3 - механизмпродольнойрезки; 4 - несущийвал; 5 - наматываемыйрулон; 6 – прижимнойвал; 7 – транспортердля заправкибумаги.

Напродольно –резательномстанке перематываетсярулон картона,поступающийс наката картоноделательноймашины. В процессеперемоткипроизводитсяпродольнаярезка на полосыстандартнойширины и намоткав рулоны требуемогодиаметра.

Процесспереработкирулона на продольно– резательномстанке состоитиз целого рядапоследовательновыполняемыхопераций. Рулонкартона послеснятия с накатакартоноделательноймашины, устанавливаетсяв стойках раската.Корпуса подшипниковтамбурноговала зажимаютсярычагами спомощью пневмоцилиндров;тамбурный валсоединяетсяс генераторомпривода раскатамуфтой включения.

Разматываемоес тамбурноговала полотнокартона огибаетбумаговедущийвал, проходитпо направляющемуаппарату верхнимии нижними ножами,огибает снизунесущий вал.При этом несущиевалы и бумаговедущийвал работаютна уровне заправочнойскорости икрайние верхниеножи находятсяв контакте снижними. Резкаосуществляетсяпо принципуножниц. Дляоблегченияпроцесса проводкибумажногополотна предусмотрентранспортерзаправочной.После проводкиполотна картонамежду несущимивалами приводостанавливают.На несущие валыукладываютгильзы, зажимаютштоками каретокбесштанговойнамотки и заправляютна них картон.Для расправленияразрезаемогополотна переднесущими валамиустановленрасправочныйвал. Необходимоелинейное давлениемежду рулономи несущимивалами в начальныйпериод намоткисоздаетсяприжимнымвалом. Чтобылинейное давлениеоставалосьпримерно постоянным,по мере увеличениядиаметра рулона,прижимной валвывешиваетсядвумя пневмоцилиндрами.Для обеспечениябезопаснойработы на станкеустановленыограждения.После заправкиполотна гильзыподнимаютограждение,опускают прижимнойвал, включаютверхние ножии вентиляторразрыватель.Станок включаютдля работы назаправочнойскорости и,убедившисьв нормальномходе процессаперемотки,разгоняют дотребуемогоуровня рабочейскорости.

Назаправочнойскорости станокможет работатьпри опущенномограждениирулона. Переходна рабочуюскорость иработа на рабочейскорости можетпроисходитьтолько приподнятом ограждении.

Станокпо программеразгоняется,работает назаданном уровнерабочей скоростии, при достижениитребуемогодиаметра рулонаили метражабумаги в рулоне,привод автоматическитормозится.Автоматическоеуправлениеотдельнымимеханизмамистанка осуществляетсяс помощью конечныхвыключателей,установленныхна станке.

Послеполной остановкистанка прижимнойвал поднимается,разжимаютсяштоки каретокбесштанговойнамотки, выключаютсякрайние верхниеножи, опускаетсяограждениеи стол приемный.Готовые рулонысталкиваютсясталкивателем.

Дляобеспечениябесперебойнойработы станкаустанавливаетсянакопитель.На накопительукладываютсярулоны, снимаемыес наката машины.

3. Технологическиерасчеты

3.1. Определениескоростикартоноделательноймашины по приводу

Позаданнойпроизводительностивыбрать ширинумашины и рассчитатьрабочую скоростьмашины Vр:

где: Q– производительностьмашины, кг/сут,Q= 350000 кг/сут

b– ширина полотнана накате, м, b= 4,2 м

q– масса 1 м²,г/м²,q= 300 г/м²

k₁– коэффициентзагрузки работымашины в течениесуток (числочасов фактическойработы, обычноk₁= 22,523),ч, k₁=22,5

k₂– коэффициентиспользованиярабочего ходамашины (учетхолостых ходовk₂= 0,950,98),k₂= 0,95

k₃– коэффициентвыхода неттотоварной продукциииз брутто всеймашинной продукции(учет оборотногобрака, k₃= 0,880,98),, k₃= 0,88

Рассчитатьскорость машиныпо приводу:

Скоростьпо приводууточняетсясогласно табл.2 [ 3 ] и принимается,как правило,равной ближайшемубольшему значению.

3.2. Механизмпродольнойрезки

Напродольно-резательныхстанках применяютдва методарезки: по принципуножниц и поддавлением. Прирезке по принципуножниц бумагапроходит междурежущими кромкамидвух ножей:чашечного идискового. Прирезке по методудавления бумажноеполотно охватываетножевой вал,на которыйнадеты стальныезакаленныекольца высокойтвердости. Кнему сверхуприжимаютсяпружинамидисковые ножи,осуществляющиерезку бумаги.Количествоножей на единицубольше количестварулонов, таккак по краямустанавливаютсядополнительныеножи для обрезаниякромок.

Наибольшеераспространениеполучил методрезки по принципуножниц, обеспечивающийболее чистыйи гладкий рези большуюизносоустойчивостьножей.

Прирезании попринципу ножницустановка ножейпоказана нарис. 3.2.1

Рис.3.2.1 Установкадисковых ножей

1 – дисковыйнож; 2 – чашечныйнож; 3 - бумага

Уголвзаимногонаклона ножейизменяетсяот 2₂к 2₁.В свою очередь,эти углы равны(при условииравенстварадиусов верхнегои нижнего ножей).

где h– перекрытиеножей, 0.0014 м

r– радиус ножей,0.315 м

 -толщина бумажногополотна, 0.001 м

Врасчетах принимаютсредний уголнаклона ножей2_ср

Величинуперекрытияножей hпринимаюттакой, чтобысредний уголнаклона 2_срне превышал15⁰.В противномслучае появляющиесяв месте встречиножей силавытесненияматериала можетпревысить силутрения бумагио ножи, что приведетк опасностиразрыва кромокполотна и егообрыву.

3.3. Определениескорости ПРС

Скоростьпродольно-резательногостанка определяется,как минимум,тремя факторами.

Впервую очередь,при определениискорости ПРСнеобходимоисходить изпроизводительности(скорости)бумагоделательноймашины. Какправило, БДМобслуживаетодин станок.Тогда необходимая(минимальная)скоростьпродольно-резательногостанка

где: V_м– скорость БДМпо приводу,м/мин, V_м= 350 м/мин;

t_всп– длительностьвспомогательныхопераций (установкаи съем рулонов,заправка исклейка приобрывах и т.п.),обычно составляет6 8 мин, t_всп= 6 мин;

S– длина намотаннойбумаги, м;

линубумаги в рулонеможно вычислитьпо формуле

где: D– наружныйдиаметр рулонана накате БДМ,2.2 м;

D_т– диаметр тамбурноговала, 0.42 м [ 5 ];

б – толщинабумажногополотна, 0.001 м [ 6].

 -коэффициентзапаса, = 1,15.

Второйи третий факторыограничиваютмаксимальнуюскорость станка.

Привращении рулонав его наружномвитке от действияцентробежныхсил возникаютрастягивающиенапряжения,которые придостижениинекоторойкритическойскорости V_прмогут превыситьдопускаемыенапряженияна разрыв. Взявза характеристикупрочностикартона егоразрывную длинув машинномнаправлении,можно определитькритическуюскорость,обусловленнуюцентробежнымисилами

гдеL– разрывнаядлина картонав продольномнаправлении,6000м

g– ускорениесилы тяжести,g=9.81м/с².

Врасчетах необходимопринимать, чтонапряженияв картоне недолжны превосходить20% предела егопрочности.Тогда допускаемаяскорость наматывания

Сучетом будущеймодернизацииКДМ, для дальнейшихрасчетов, принимаемскоростьпроектируемогостанка равнойV_ст=2200 м/мин. = 36.7 м/с.,

4. Конструктивныерасчеты

4.1. Исходныеданные длярасчетов:

обрезнаяширина бумажногополотна, м –4.2
скоростьстанка max, м/мин – 2200
скоростьстанка min, м/мин – 945
скоростьзаправочная,м/мин – 25
скоростьрабочая, м/мин– 2200
диаметрнесущих валов,м – 0.59
диаметрцапф несущихвалов, м – 0.14
диаметрприжимноговала, м – 0.24
диаметрцапф прижимноговала, м – 0.08
коэффициенттрения каченияв подшипниках– 0.02
максимальныйдиаметр наматываемогорулона, м – 1.5
максимальныйдиаметр разматываемогорулона, м – 2.2
коэффициентотношениялинейной скоростиприжимноговала и скоростиполотна – 1.02
коэффициенттрения рулонапо несущимвалам – 0.1

4.2. Расчетмощности,потребляемойпродольно-резательнымстанком.

Впродольно-резательныхстанках приводнымиявляются несущиевалы, а при скоростисвыше 1000 м/минпривод имеютеще бумаговедущие,прижимный иножевой валыдля компенсациидобавочныхдинамическихнатяжений вбумажном полотнепри разгонестанка.

Мощность,потребляемуюстанком определяютпо формуле:

гдеV_c_т - скорость станка

Т– сумма тяговыхусилий дляпреодолениясил трения вузлах станка

гдеТ₁– тяговое усилиедля преодолениятрения в подшипникахнесущих валов;

Т₂– тяговое усилиедля преодолениятрения в подшипникахприжимноговала;

Т₃– тяговое усилиедля преодолениятрения качениямежду рулономи несущим валом;

Т₄– тяговое усилиедля преодолениятрения междурулоном и прижимнымвалом;

Т₅– тяговое усилиедля преодолениятрения в подшипникахтамбурноговала;

Т₆– тяговое усилиедля наматываниябумаги;

Т₇– тяговое усилиедля размоткибумаги (усилиенатяженияполотна);

Т₈– тяговое усилиедля преодолениятрения в подшипникахбумаговедущеговала;

гдеf– коэффициенттрения в подшипниках,f= 0,02

d– диаметр цапфынесущего вала,м

D– диаметр несущеговала, м

Q_o– общая нагрузкана несущий вал,Н

гдеQ– нагрузка нанесущий валот веса рулона:

гдеG_рул– вес наматываемогорулона, Н

гдеb– обрезнаяширина, 4.2 м

 -объемный веснамотанногополотна, равный550 кг/м³

D_рул– диаметрнаматываемогорулона, равный1.5 м

 -угол междувертикальюи линией соединенияцентров валаи рулона, =20⁰

P_д– динамическаянагрузка отвозможногоэксцентриситетанаматываемогорулона

гдеВ_о– обрезнаяширина, 4.2 м

 -объемный веснамотаннойбумаги равный550 кг/м³

V_c_т– скоростьстанка, 2200 м/мин= 36.7 м/с

g– ускорениесвободногопадения, 9.81 м/с²

e– добавочнаянагрузка отвозможногоэксцентриситетарулона, принимаютравным 0.003 0.005, 0.005

G_в– вес несущеговала, 1.4 10⁴Н

гдеf– коэффициенттрения каченияв подшипниках

d– диаметр цапфыприжимноговала, 0.08 м

D– диаметр прижимноговала, 0.24 м

Q– нагрузка наподшипникиприжимноговала, Н

гдеq– линейноедавление междуприжимным валоми рулоном, равное4000 Н/м [1];

b– длина рабочейчасти вала, 2.1м

Посколькуприжимной валсостоит из двухсекций, то имеемдве пары подшипников,поэтому Т₂= 112 Н, т.е. в два разабольше, полученногопри расчетерезультата.

гдеR– коэффициенттрения качениярулона бумагипо прижимномувалу, равный2

D_пр– диаметр прижимноговала, мм

D_г– диаметр гильз,мм

Q– давлениемежду валоми рулоном, 16800 Нм

гдеR– коэффициенттрения качениярулона бумагипо прижимномувалу, равный2

D_н.в– диаметр несущеговала, 590 мм;

D_р– диаметрнаматываемогорулона, 1500 мм;

Q– нагрузка нанесущий валот наматываемогорулона;

гдеq– линейноенатяжениеравное 20 кг/м= 200 Н

b– ширина наматываемогорулона, 4.2 м

гдеf– коэффициенттрения каченияв подшипниках,0.02

d– диаметр тамбурноговала, 0.42 м

D– диаметрразматываемогорулона, 2.2 м

Q– нагрузка натамбурный вал,Н

гдеG_бум– вес разматываемогобумажногополотна, 8.6 10⁴Н

G_т.в.– вес тамбурноговала, Н

где– плотностьстали,

b– длина рабочейчасти вала, м

D_н– наружныйдиаметр тамбурноговала, м

D_вн– внутреннийдиаметр тамбурноговала, м

гдеq– линейноенатяжениеполотна, 20 кг/м= 200 Н/м

b– ширина разматываемогорулона

где f– коэффициенттрения каченияв подшипниках

d– диаметр цапфбумаговедущеговала, м

D– диаметрбумаговедущеговала, м

Q– нагрузка набумаговедущийвал

Рис.4.2.1 Схема нагружениябумаговедущеговала

гдеQ_z– составляющаяот натяжениябумажногополотна

G_в– вес бумаговедущеговала

где– плотностьстали, 7800 кг/м³,

b– длина рабочейчасти вала,4.45 м

D_н– наружныйдиаметр бумаговедущеговала, м

D_вн– внутреннийдиаметр бумаговедущеговала, м

Мощностьпотребляемаянесущими валами:

Мощностьпотребляемаяраскатом:

Мощностьторможения:

МощностьпотребляемаяПРС

4. 2. Расчетмеханизматорможенияраската

Дляхорошего качестванамотки рулонаи устойчивойработы станканеобходимосоздать иподдерживатьпостояннымнатяжениябумажногополотна. Величиналинейногонатяжениязависит отпрочностибумаги, обусловленнойее разрывнойдлиной и весом.

Натяжениебумажногополотна создаетсяпри помощигенератора,который призаправке работаеткак двигатель,а при намоткерулона работаетв тормозномрежиме

Определениетормозногомомента наразматываемомрулоне длясоздания натяжениябумажногополотна определяетсяпо формуле:

гдеq– линейноенатяжениебумаги, 200 Н/м

В_о– обрезнаяширина, 4.2 м

D_р– диаметрразматываемогорулона, 2.2 м

Определениетормозногомомента длябыстрого остановаразматываемогорулона:

где,G_р– вес разматываемогорулона, Н

гдеb– обрезнаяширина, 4.2 м

 -плотностьнамотаннойбумаги, 550 кг/м³

D_рул– диаметрразматываемогорулона, 2.2 м

V_c_т– скоростьстанка,

D_р– диаметр рулонав момент обрыва,м

g– ускорениесвободногопадения, 9.81 м/с²

t– время торможения,3 с

Определениетормозногомомента в случаеэкстренноготорможенияв случае аварииили при несчастномслучае определяетсяпо формуле:

Такоготормозногомомента самдвигательсоздать неможет, поэтомудля экстренноготорможенияразматываемогорулона предусматриваемдисковый тормозустановленныйна приводномвалу раската.

4.3. Расчетнесущих валов

Несущиевалы продольно-резательныхстанков представляютсобой чугунныеили стальныетрубы диаметром400 600 мм в зависимостиот ширины станкаи длиной на 150200 мм больше шириныполотна. Ихрасчет на прочностьи жесткостьпроизводятпо общепринятойметодике расчетатрубчатыхвалов. Относительныйпрогиб рабочейчасти несущихвалов не долженпревышать

.Особенностьих расчета напрочностьсостоит в том,что при определениинагрузки, кромесобственноговеса и давлениярулона, учитываютдобавочнуюнагрузку отвозможногоэксцентриситетарулона е,который принимаютравным 0,003 0,005м [ 4 ]

Рис. 4.3.1 Схеманесущего вала

Проверкавала на критическуюскорость приВ₀= 4200 мм; V_ст= 2200 м/мин

где,g– ускорениесвободногопадения

f_ст– статическийпрогиб вала

где G_в– вес вала, Н,

L– расстояниемежду центрамиподшипниковвала, 4.6 м,

b– длина рабочейчасти вала

Е– модуль упругостистали, 2.1 10⁵МПа = 2.1 10¹¹Па

I– момент инерциипоперечногосечения стальноговала, м⁴,

I₁– жесткостьсечения цапфынесущего вала.

где D₁– диаметр несущеговала, м

d₁– внутреннийдиаметр несущеговала, м

где d_ц– диаметр несущеговала,

где – плотностьстали, 7800 кг/м³,

С учетомвеса цапф принимаемвес вала равным14000 Н

Рабочаяскорость определяетсяпо формуле:

где V– скоростьбумажногополотна, 36.7 м/с

R₁– радиус несущеговала, 0.295 м

Воизбежаниирезонансарабочая угловаяскорость недолжна превышать60 80% критической,т. е.

Условиевыполняется!

4.4. Определениеотносительногопрогиба вала

Рис.4.4. Схема нагружениянесущего вала.

Определяемсилу тяжестирулона:

где D_р– диаметрнаматываемогорулона, 1.5 м

d_г– диаметр гильз,

В_о– обрезнаяширина,

 – плотностьнамотки картонаравная 550 650 кг/м³,

Находимусилие взаимодействиянесущего валаи рулона:

где Р_ст– статическаясоставляющая,

Р_д– динамическаясоставляющая,

где m_р– масса намотанногорулона, 4080 кг

е –эксцентриситетрулона, 0.005

_р– угловая скоростьнаматываемогорулона

где R– радиус рулона,

_р– угловая скоростьнаматываемогорулона

где q₁– давлениемежду рулономи несущим валом, q₁= 4000 Н/м,

B₀– обрезнаяширина, 4.2 м

Определяемнагрузку наподшипникивала без учетаусилия натяженияполотна:

где G_в– сила тяжестивала,

Р₁– усилие взаимодействиянесущего валаи рулона.

где R_в– радиус вала,

R_р– радиус рулона.

с –расстояниемежду центрамивалов

Равнодействующаявсех сил будетравна:

Силас учетом натяжениябудет равна:

где – угол переходаполотна к валу.

Т_о– усилие натяженияполотна,

где q– линейноенатяжениебумажногополотна

Определяемпрогиб рабочейчасти вала:

где Р– нагрузка навал,

В – длинарабочей частивала,

L– расстояниемежду осямиподшипников,

Е– модуль упругостистали, 2.1 10⁵МПа = 2.1 10¹¹Па

I– момент инерциипоперечногосечения стальноговала, м⁴,

Величинаотносительногопрогиба:

Условиевыполняется!

4.5. Проверкаподшипниковнесущих валов

Выборподшипниковпроизводимпо динамическойгрузоподъемности:

Определяемэквивалентнуюдинамическуюнагрузку:

гдеF_r– радиальнаянагрузка,

F_o– осевая нагрузка,

х –коэффициентрадиальнойнагрузки,

y– коэффициентосевой нагрузки,

к₆– коэффициентбезопасности,

к_т– коэффициенттемпературный.

Значения«х» и «y»для этого типаподшипниковравны:

ри

Определениедолговечностии динамическойгрузоподъемностииз формулы:

Дляусловий желаемойдолговечности100000 часов, из отношения:

получаем:

Потребуемой динамическойгрузоподъемностис_дин= 675.6 кН может бытьподобран радиально– сферическийроликовыйподшипник собозначением3628 с габаритнымиразмерами140х300х102 с расчетнойдолговечностьюL_h=100000 часов и динамическойгрузоподъемностью681кН

4.6. Расчеттамбурноговала

4.6.1. Расчетвала на критическуюскорость

Приработе станкаразматываемыйрулон расположенна тамбурномвалу. Посколькускорость ПРСможет превышатьскорость машиныв 2 – 3 раза, возникаетопасностьпоявлениярезонансаколебанийтамбурноговала от статическогопрогиба.

Проверкавала на критическуюскорость приВ₀= 4200 мм; V_ст= 2200 м/мин

где,g– ускорениесвободногопадения, 9.81 м/с²

f_ст– статическийпрогиб валас рулоном:

где G_в– вес тамбурноговала, 6.37 10³кг

G_б– вес рулонабумаги (плотностьнамотаннойбумаги = 550 650 кг/м³),8777 кг = 86073 H

L– расстояниемежду осямиподшипниковтамбурноговала, 5.17 м;

b– ширина валарабочая, 4.45 м;

а– длина цапфы(расстояниеот центра подшипникадо рабочейчасти вала)

Е_с– модуль объемнойупругостистали, Па, Е_с=2,1 10⁵МПа

I_c– момент инерциипоперечногосечения стальноготамбурноговала, м⁴,

где D_н– диаметр тамбурноговала, м

D_в– внутреннийтамбурноговала, м

Е_б– модуль продольнойупругостинамотанногорулона бумаги(Е_б=6001000МПа), 800 МПа = 0.008 10¹¹Па

I_б– момент инерциипоперечногосечения рулонабумаги.

где D_рул– диаметр рулона,м

D_в– диаметр тамбурноговала, м

Рабочаячастота вала:

где V– скоростьстанка,

R₁– радиус тамбурноговала,

Рабочаяугловая скоростьне должна превышать60 80% критической,т. е.

Условиевыполняется!

4.6.2. Расчеттамбурноговала на жесткость

Расчетведем из условияпрочности:

где Q– нагрузка навал,

В – длинарабочей частивала,

L– расстояниемежду осямиподшипников,

Е – модульупругостистали,

I– момент инерциипоперечногосечения стальноговала,

Таккак натяжениеполотна посравнению снагрузкой отвеса вала ивеса рулонамало, в расчетеэтой величинойпренебрегаем:

где G_в– вес вала, 6.37 10³Н

G_р– вес рулона,8.6 10⁴Н

Условиевыполняется!

4.6.3. Расчеттамбурноговала на прочность

Расчетведем из условияпрочности:

где М_изг– изгибающиймомент в опасномсечении,

W– момент сопротивленияпоперечногосечения вала,

где Q_o– общая нагрузкана вал

гдеG_в– вес вала,

G_р– вес рулона,

b– длина рабочейчасти вала,

l– расстояниемежду осямиподшипников,

где D– наружныйдиаметр вала,м

d– внутреннийдиаметр вала,м

Допускаемоенапряжениеизгиба [_-1]для стальныхтруб не должнопревышать150160МПа

=55.83МПа _-1]=150МПа

Условиевыполняется!

4.7. Расчетвыталкивающеговала

Рис.4.7.1. Схема выталкивающеговала

где G_p– вес рулона,Н

 – уголмежду силами

где S– площадь поршня

Р – давлениев цилиндре

L– длина рычага

где D– диаметр поршняцилиндра, равный:

Т.к. гидроцилиндрову механизмавыталкиваниядва, то диаметрбудет равен268 мм

4.7.1. Расчетвыталкивающеговала на прочность

Расчетведем из условияпрочности:

где М_изг– изгибающиймомент в опасномсечении,

W– момент сопротивленияпоперечногосечения вала,

где G_в– вес вала, Н

q– распределеннаянагрузка,

l– рабочая длинавыталкивающеговала,

где D– наружныйдиаметр вала,м

d– внутреннийдиаметр вала,м

Допускаемоенапряжениеизгиба [_-1]для стальныхтруб не должнопревышать150160МПа

=50.2МПа _-1]=150МПа

Условиевыполняется!

4.8. Расчетгидроцилиндровспускногоустройства

Рис.4.8.1. Схема спускногоустройства

где р– давление вгидроцилиндре,

F– площадь поршнягидроцилиндра

где G_р– вес рулона,Н

G_c_.у.– вес спускногоустройства,

Т. к.спускное устройствоимеет двагидроцилиндра,диаметр каждогобудет равен195 мм.

5. Автоматизация

5.1. Регулированиеплотностинамотки рулонов

Дляобеспечениякачественнойплотностинамотки рулоновна продольно– резательномстанке применяетсяприжимной вал,который обеспечиваетнеобходимоеусилие прижиманаматываемогорулона картонак несущим валам,тем самым обеспечиваяпостоянноелинейное давлениеи сцеплениенесущих валовс наматываемымрулоном.

Вначальныймомент работытребуемоелинейное давлениемежду рулономи несущим валомобеспечиваетсяза счет прижимаприжимноговала. По мерероста диаметранаматываемогорулона усилиеприжима прижимноговала уменьшаетсяпропорциональноросту массынаматываемогорулона. В момент,когда необходимоелинейное давлениебудет обеспечиватьсявесом намотанногорулона, возникаетнеобходимостьвывешиванияприжимноговала.

Пневматическиецилиндрыустановленныес обоих концовприжимноговала позволяютподдерживатьпостояннымлинейное давлениемежду рулономи прижимнымвалом при различнойтолщине бумажногополотна с правогои левого края.

Воздух(рис. 5.1.1.) из магистралипоступает вштоковые полостицилиндров черезрегуляторыдавления 2РДи 3РД, настраиваемыевручную независимодруг от другадля лицевойи приводнойсторон. Контрольдавления сжатоговоздуха послерегуляторов2РД и 3РД производитсяпо манометрам2М и 3М, установленнымикак и регуляторына пульте.

Перемещениемеханизмаприжимноговала осуществляетсяпневмоцилиндрамидвухстороннегодействия,расположенныммис лицевой иприводнойстороны. Приподъеме прижимноговала включаетсяэлектромагнитвоздухораспределителя10ВРЭ, сжатыйвоздух черезрегулятор 8РДи воздухораспределительпоступает вштоковые полостицилиндров, приэтом воздухиз поршневыхполостей сбрасываетсяв атмосферучерез вентиль2В9 и воздухораспределитель9ВРЭ.

Рис.5.1.1. Схема пневматическаяпринципиальнаярегулированияплотностинамотки рулонов

Приопусканииприжимноговала включаютсяэлектромагнитывентиля 2ВЭ ивоздухораспределителя9ВРЭ, сжатыйвоздух поступаетв поршневыеполости пневмоцилиндров,а штоковые –соединяютсяс атмосферойчерез воздухораспределитель10ВРЭ.

Приручном режимеработы прижимвала осуществляетсярегуляторомдавления 4РД,установленнымна пульте инастраиваемымвручную поманометру 4М.При этом включаетсяэлектромагнитвентиля 2ВЭ,воздух поступаетв поршневыеполости, а изштоковых полостейвоздух черезвоздухораспределитель10ВРЭ стравливаетсяв атмосферу.

Дроссели8ДОК, 9ДОК, 13ДОКи 14ДОК позволяютрегулироватьскорость подъемаи опусканиявала.

Дляостанова прижимноговала в режимеподъема илиопускания влюбом промежуточномположении ипри необходимостиснятия прижиманеобходимообесточитьвсе электромагниты.

Возможныережимы работыприжимноговала

табл.5.1.1

Наименованиемеханизма	Режим работы	Электромагниты
Наименованиемеханизма	Режим работы	2ВЭ	10ВРЭ	9ВРЭ	4ВЭ	3ВЭ
Прижимнойвал	Снятьприжим	-	-	-	-	-
	Поднять	-	+	-	-	-
	Опустить	+	-	+	-	-
	Прижимавтомат	+	-	-	+	-
	Прижимручной	+	-	-	-	+

5.2. Схемапневматическаяпринципиальная

Схема(рис. 5.2.1.) предусматриваетавтоматическийприжим прижимноговала (усилиеприжима валак рулону находитсяв функции отдиаметранаматываемогорулона). На осизвездочкиприжимноговала установленсельсин - датчик,электрическисвязанный ссельсин - приемником,находящегосяв пульте. Осьсельсин - приемникамеханическисвязана с осьюпневматическогопреобразователяПП, выдающегопневматическийсигнал, пропорциональныйуглу поворотасельсин – приемника,т.е. перемещениюприжимноговала. Выходнойсигнал преобразователяпоступает навыход пропорциональногорегулятораПР. Выходнойсигнал регуляторапропорционаленразности давлениявходного сигналаи давлениязадания, настраиваемогозадатчикомЗУ. Сигнал отпропорциональногорегулятораПР поступаетна управляемуюмембрану регулятора5РД (см. рис 5.2.1),являющегосяусилителемэтого сигналапо давлениюи по мощности.Сжатый воздухо регулятора5РД при автоматическомрежиме прижимаприжимноговала черезвентиль 4В9(электромагнитвключен) поступаетв поршневыеполости пневмоцилиндров,производя егоприжим принамотке.

РегуляторыРДФ устанавливаютдавление питания(Р_пит.= 1,4 + 10% кгс/см²)пропорциональнорегулятораи пневмопреобразователя.

Спомощью задатчикаЗУ по манометруМ, находящихсяна пульте,устанавливаютзадание нарегулятор,соответствующеенеобходимомуприжиму.

Рис.5.2.1 Схема пневматическаяпринципиальная

5.3. Описаниеприборов используемыхв схемах

2М … 4М– манометрпоказывающийобщего назначенияМОШ 1-100

2РД …3РД – пневмоклапанП-КР12-12

6В, 7В –вентиль запорныймуфтовый 15 НЖ6бк

9ВРЭ,10ВРЭ – пневмораспределительВ64-25М

9ВРЭ-ЭМ,10ВРЭ-ЭМ – электромагнит

8РД, 9РД– пневмоклапанП-КР 25-11

2ВЭ… 4ВЭ – вентильмембранныйс электромагнитнымприводом 15КЧ888рСВМ-220В

4РД –пневмоклапанП-КР 16-12

5РД –регулятордавления С5.16.21.200

3Ф – фильтрвлагоотделитель22-16Х40 ГОСТ17437-72

8ДОК,9ДОК, 13ДОК, 14ДОК– пневмодроссель16-1 ГОСТ 19485-74

5СМ, 6СМ– маслораспределительВ44-24

6. Экономическаячасть

6.1.Сметакапитальныхзатрат

Вкачестве базыдля сравненияпроектируемогопродольно-резательногостанка выбираемстанок обрезнойшириной 4200 мми фактическойрабочей скоростью1100 м/мин.

Проектируемыйпродольно-резательныйстанок отличаетсяот базовогоболее простойконструкциейвалов. Стоимостьбазового станкас учетом переоценкиосновных фондов22 023 500 руб. Стоимостьпроектируемогостанка с учетомизмененияконструкциивалов 22 003 100 руб.,причем стоимостьдвух несущих,бумаговедущегои тамбурноговалов 800 000 руб.

Капитальныезатраты определяютсярасчетом наоснове составлениясметы затрат.

табл.6.1.1

№ п/п	Наименование затрат	Суммазатрат, руб
1	Основноеоборудование(несущие, бумаговедущийи тамбурныйвалы)	800000
2	Дополнительныекомплектующиеизделия	80000
3	Установочныерасходы	90600
	Всегозатрат (К _см)	970600

6.2. Расчетфактическойсуммы капитальныхзатрат:

К_фотличаетсяот сметной К_смв зависимостиот уровня моральногои физическогоизноса заменяемыхдеталей

Таккак старые узлыфизически иморально устарелии полностьюамортизированы,то они сдаютсяв лом.

К_ф= К_см– Л= 970 600 – 9 500 = 961 100 руб,

где Л– стоимостьлома, руб., определяетсяпо формуле:

Л= mЦ = 9.5 1000 = 9 500 руб.

гдеm– масса (вес)демонтируемыхузлов, 9.5 т

Ц – ценаметаллолома,1000 руб./т

6.3. Расчетусловной годовойэкономии

Изменениезатрат наамортизационныеотчисленияопределяемпо формуле:

гдеК₁и К₂– стоимостьбазового ипроектируемогостанка, равнаясоответственно22 023 500 руб. и 22 003 110 руб.;

А₁и А₂– годоваяпроизводительностьбазового ипроектируемогостанка, равная120000 т/год;

N_a– норма амортизационныхотчислений,равная 7%

Изменениезатрат на ремонтыопределяетсяпо формуле:

гдес_бал– стоимостьвалов базовогостанка, равная1 180 000 руб.

к_пр– стоимостьвалов проектируемогостанка, равная970 600 руб.

5.2и 4.2 – затратына текущийремонт к стоимостиоборудованиясоответственнодо и послемодернизации,%

4.3 – затратына капитальныйремонт, %

Изменениезатрат наэлектроэнергию:

гдеN₁и N₂– мощностьдвигателейбазового ипроектируемогостанка, равнаясоответственно250 и 200 кВт;

Q_час– часоваяпроизводительность,равная 14,5 т/ч;

Ц – цена1 кВт ч электроэнергии,равная 0,5 руб/кВтч

Изменениепроцента браканаходим черезпроизводительность:

Запланированнаяпроизводительностьпосле модификации:

где, В– ширина обрезная,4.2 м

q– вес 1м²,350 гр. = 0.35 кг

V- скорость рабочая(фактическая),1100 м/мин

Фактическаяпроизводительностьдо модификации:

Количествобрака, которыйуходит в бракомелкуравно 4.2% от суточнойпроизводительности.На проектируемомстанке количествобрака уменьшаетсяв полтора раза.

Разницамежду полнойсебестоимостьюпродукции истоимостьюкомпозиции,руб.:

2 000 – 1 200 =800 руб.

Условнаяэкономия побраку:

Общаясумма условногодовой экономии:

Коэффициентэкономическойэффективности:

Годовойэкономическийэффект:

Принормативномкоэффициентеравным Е_н=0.25 мероприятияпо замене валовбудут достаточноэффективными.

7. Безопасностьобъекта

7.1.Анализ условийтруда

Помере усложнениясистемы “Человек-техника”все более ощутимеестановитсяэкономическиеи социальныепотери отнесоответствияусловий трудаи техникипроизводствавозможностямчеловека. Анализусловий трудана участкепродольно-резательногостанка, приводитк заключениюо потенциальнойопасностиданного участка.Суть опасностизаключаетсяв том, что воздействиеприсутствующихопасных и вредныхпроизводственныхфакторов начеловека, приводитк травмам,заболеваниям,ухудшениюсамочувствияи другим последствиям.

Научастке имеютсяследующиевредные и опасныефакторы:

1.механическиефакторы, характеризующиесявоздействиемна человекакинетической,потенциальнойэнергий имеханическимвращением. Кним относятсякинетическаяэнергия движущихсяи вращающихсятел, шум, вибрация.

2.термическиефакторы, характеризующиесятепловой энергиейи аномальнойтемпературой. К ним относятсятемпературанагретых предметов,поверхностейи окружающейсреды.

3.электрическиефакторы, характеризующиесяналичием токоведущихчастей оборудования.

4.микроклиматическиефакторы, характеризующиесяналичием вокружающемвоздухе пылевыделения.

Приразработкемероприятийпо улучшениюусловий труданеобходимоучитывать веськомплекс факторов,воздействующихна формированиебезопасныхусловий труда.

7.2.Защита от движущихчастей, шумаи вибрации.

Напроектируемомстанке предусмотреноограждениеопасных местстанка такихкак: вращающиесядетали станка,муфты. При поднятойперегородкеневозможнопереключитьскорость станкас заправочнойна рабочую. Дляэкстренноготорможенияпри несчастномслучае предусмотренпневматическийдисковый тормоз,который останавливаетпродольно-резательныйстанок за 0,5 с.

Шуми вибрация напроизводственномучастке наноситбольшой ущерб,вредно действуяна организмчеловека иснижая производительностьтруда.

Шум- это беспорядочноехаотическоесочетание волнразличнойчастоты иинтенсивности.

Шумвозникает примеханическихколебаниях.Различают триформы воздействияшума на органыслуха:

а) утомлениеслуха;

б) шумовая травма;

в) посредственнаятугоухость.

Дляснижения шума,возникающегов цехе, предусмотрено:массивныйбетонный фундамент,шумопоглащающиелаки, применениезвукоизолирующихкожухов иакустическихэкранов наоборудовании,являющимсяисточникамиповышенногоуровня шума.

7.3.Пожарнаябезопасность.

Пожарына бумагоделательныхпредприятияхпредставляютбольшую опасностьдля работающихи могут причинитьогромный материальныйущерб. К основнымпричинам пожаров,возникающихпри производствебумаги, можноотнести: нарушениетехнологическогорежима, неисправностьэлектрооборудования(короткое замыкание,перегрузки),самовозгораниепромасленнойветоши и другихматериалов,склонных ксамовозгоранию,несоблюдениеграфика плановогоремонта, реконструкцииустановок сотклонениемот технологическихсхем. На участкепродольно-резательногостанка возможныследующиепричины возникновенияпожара: перегрузкапроводов, короткоезамыкание,возникновениебольших переходныхсопротивлений,самовозгораниеразличныхматериалов,смесей и масел,высокая концентрациявоспламеняемойсмеси пыли своздухом. Длялокализациии ликвидациипожара внутрицеховымисредствамисоздаютсяследующиеусловия предупрежденияпожаров: куритьтолько в строгоотведенныхместах, подтекии разливы маслаи растворителяубирать ветошью,ветошь должнанаходитьсяв специальноприспособленномконтейнере.

7.4.Электробезопасность.

Широкоеприменениев промышленностиэлектродвигателей,систем управления,работающихв различныхусловиях, связанас применениемэлектрическойэнергии и требуетобеспеченияэлектробезопасности,разработкимероприятийи средств,обеспечивающихзащиту людейот воздействияэлектрическоготока.

Электрическийток проходячерез организм,оказываеттермическое,электролитическое,и биологическоевоздействие,вызывая местныеи общие электротравмы.Основнымипричинамивоздействиятока на человекаявляются:

- случайноеприкосновениеили приближениена опасноерасстояниек токоведущимчастям;

- появлениенапряженияна металлическихчастях оборудованияв результатеповрежденияизоляции илиошибочныхдействий персонала;

- шаговоенапряжениев результатезамыканияпровода наземлю.

Существуютследующиеосновные мерызащиты от поражениятоком, применяемыеотдельно илив сочетаниидруг с другом:недоступностьтоковедущихчастей, защитноезаземление,применениеспециальныхэлектрозащитныхсредств, зануление,защитное отключение,электрическоеразделениесетей разногонапряжения,применениемалого напряжения,изоляция токоведущихчастей, выравниваниепотенциалов.

Одноиз наиболеечасто применяемоймерой защитыот поражениятоком являетсязащитное заземление.

Заземление- преднамеренноеэлектрическоесоединениес землей металлическихнетоковедущихчастей, которыемогут оказатьсяпод напряжением.Разделяютзаземлителиискусственные,предназначенныедля целей заземления,и естественные- находящиесяв земле металлическиепредметы дляиных целей. Для искусственныхзаземлителейприменяютобычно вертикальныеи горизонтальныеэлектроды. Вкачестве вертикальныхэлектродовиспользуютстальные трубыдиаметром 3 5 см и стальныеуголки размеромот 40 х 40 до 60 х 60 ммдлиной 3 5 м. Также применяютстальные пруткидиаметром 10 20 мм и длиной10 м. Для связивертикальныхэлектродови в качествесамостоятельногогоризонтальногоэлектродаиспользуютсталь сечениемне менее 4 х 12 мм и сталь круглогосечения диаметромне менее 6 мм.

Вкачестве заземляющихпроводниковприменяютполосовую иликруглую сталь,прокладкукоторых производятоткрыто поконструкцииздания на специальныхопорах. Заземлительноеоборудованиеприсоединяетсяк магистрализаземленияпараллельноотдельнымипроводниками

Вэлектроустановках(ЭУ) напряжениемдо 1000 В с изолированнойнейтралью ив ЭУ постоянноготока с изолированнойсредней точкойприменяютзащитное заземлениев сочетаниис контролемизоляции илизащитное отключение.

Вэтих электроустановкахсеть напряжениемдо 1000 В, связаннуюс сетью напряжениемвыше 1000 В черезтрансформатор,защищают отпоявления вэтой сети высокогонапряженияпри поврежденииизоляции междуобмоткаминизшего и высшегонапряженияпробивнымпредохранителем,который можетбыть установленв каждой фазена стороненизшего напряжениятрансформатора.

Защитноеотключениеприменяетсяв качествеосновного илидополнительногоспособа защитыв случае, еслине может бытьобеспеченабезопасностьприменениемзащитногозаземленияили зануленияили их применениевызывает трудности.

Всеэлектродвигателипроектируемогостанка имеютзащитное заземление.

7. 5.Освещениепроизводственногоучастка.

Правильноспроектированноеи выполненноеосвещениепроизводственногоучастка улучшаетусловия работы,снижает утомляемость,способствуетповышениюпроизводительноститруда и качествавыпускаемыхполуфабрикатов,безопасноститруда и снижениютравматизмана участке.

Освещениерабочего участка- важнейшийфактор созданиянормальныхусловий труда.В зависимостиот источникасвета производственноеосвещение можетбыть двух видовестественноеи искусственное.

Естественноеосвещениеподразделяетсяна боковое,осуществимоечерез световыепроемы в наружныхстенах; верхнее,осуществимоечерез аэрационныеи зенитныефонари, проемыв перекрытиях;комбинированное,когда к верхнемуосвещениюдобавляетсябоковое. Искусственноеосвещение можетбыть двух систем- общее и комбинированное,когда к общемуосвещениюдобавляетсяместное, концентрирующеесветовой потокнепосредственнона рабочихместах.

Проектируемыйстанок имеетобщее искусственноеосвещение сравномернымрасположениемсветильниковт.е. с одинаковымирасстояниямимежду ними. Зона ножей изона несущихвалов освещаетсядвумя рядамисветильников.Светильникипредставляютсобой две штанги,закрепленныес помощью кронштейновк станинам. Кштангам подвешенысветильникитипа ПВЛ-2Х40.

7.6.Очистка воздушнойсреды.

Одноиз необходимыхусловий здоровогои высокопроизводительноготруда – обеспечитьнормальныеусловия и чистотувоздуха научастке. Требуемоесостояниевоздуха рабочейзоны может бытьобеспеченовыполнениемопределенныхмероприятийк основным изкоторых относятся:

1.Применениетехнологическихпроцессов иоборудования,исключающихобразованиевредных веществили попаданияих в рабочуюзону.

2.Надежная герметизация оборудования, в частностивалов, гденагреваютсяподшипники,с поверхностикоторых испаряетсямасло.

3.Установка напроектируемомучастке устройствавентиляцииили кондиционирования.

4.Применениесредств индивидуальнойзащиты, а именно:спецодежда,защищающеетело человека;защитные очкии фильтрующиесредства защиты;защитные мази,защищающеекожу рук отмасел (при смазкеподшипникови деталей двигателя);защитные рукавицы(при выполнениитранспортировочныхработ).

Процессрезки бумагиобычно сопровождаетсяпобочным явлением,отрицательновлияющий намикроклиматпроизводственногопомещения. Этипобочные явленияназываютсявредными выделениями.К их числу относитсяи пылевыделение– выделениепыли в количествах,обуславливающихзапыленностьсверх нормы.На продольно-резательныхстанках используетсямеханическаярезка бумагии в результатевоздействиямеханизма резкина полотнопроисходитобрыв волокон,которые и образуютпыль. Влияниепыли на безопасностьздоровьяобслуживающегоперсоналаобуславливаетприменениепневмотранспортаотходов. Нарис. 10.5.1. показанасхема удаленияотходов резкина проектируемомстанке.

Рис.7.6.1. Схема отсосапыли от ножей.

1 –пылеприемники;2 – гофрированныешланги; 3, 5 – трубопровод;4 – вентилятор;6 – циклон.

7.7.Расчет пневмотранспортаотходов от ПРС

Находимсекундныйрасход отходовот каждой парыножей по формуле:

где V_п– скоростьподачи бумажногополотна,

b– ширина разреза

h– толщина бумажногополотна

_п– плотностьбумажногополотна

Количествовоздуха, котороенеобходимопросасыватьчерез кожухопылеприемникодной парыножей, определяемпо формуле:

где G_i– количествоотходов, отсасываемыхот кожухопылеприемников,

_b– плотностьвоздуха

 –весовая концентрацияаэросмеси

Знаярасход воздуха,находим внутреннийдиаметр трубопроводапо формуле:

где W_b– средняя скоростьвоздушногопотока,

принимаемвнутреннийдиаметр трубопроводаd = 0.08 м

Общеедавление, котороедолжен развиватьвентилятор,складываетсяиз суммарныхпотерь давленияна всасывающеми нагнетательнымучасткахтрубопровода.

Потерядавление вобщем случаескладываетсяиз:

а)потерь на приданиесмеси кинетическойэнергии:

б)потерь на местныесопротивления– в кожухахпылеприемниках

где _м– коэффициентместногосопротивления

наповоротах _м=0,12

вместах врезкивоздуховодов_м =0,12

в)потерь в прямолинейныхучастках:

где  –коэффициентсопротивлениятрубопроводапри движениив нем чистоговоздуха

где d_i– внутреннийдиаметр трубопровода

где _i– динамическийкоэффициентвязкости длявоздуха

_э– эквивалентнаяшероховатостьтрубопровода

l_i– длина участкатрубопровода

R– опытный коэффициентзависящий отфизико – механическихсвойств транспортногоматериала искороститранспортирования.

Общийперепад давления:

P=152,6+259,2+20,7+31,1+563,7=1027,3Па

Пографику подбираемцентробежныйпылевой вентиляторЦ6-46 №3 с комплектующимидвигателямиА2 и А02 со следующимипараметрамиn=2440 об/мин,Q=0,65 тыс. м³/г

Затемпо графикувыбираем циклонЦН-11, одиночный,с перепадомдавления Р=120кг/м³; Q=0,45тыс. м³/г; D=250мм; H=950 мм;m=115.72 кг.

8. Переченьиспользуемойлитературы

Бумагоделательныеи отделочныемашины, изд.3-е, испр. и доп.Эйдлин И. Я. Изд-во«Лесная промышленность»,Москва, 1970 г., 623 с.
Технологическийрасчет процессовобезвоживанияна сеточнойчасти бумагоделательныхмашин с использованиемЭВМ. Методическиеуказания ккурсовому идипломномупроектированию.Под ред. проф.И. Д. Кугушева.Сост. А. Е. Слуцкий,А. П. Спирин, Ю.Н. Швецов; ЛТИЦБП, Л., 1988. 27 с
Расчетосновныхконструктивныхи технологическихпараметровпродольно-резательныхстанков. Методическиеуказания повыполнениюсамостоятельнойработы. ТретьяковС.Ю., КалугинЮ.К., Ленинград,1990. 14 с.
Справочникмеханикацеллюлозно-бумажногопредприятия.Пожитков В.И., Калинин М.И., Старец И. С.и др.; Под ред.канд. техн. НаукМ. И. Калинина.– М.: Леснаяпром-сть, 1983 г.,415 с
Журнал«Бумага и жизнь»№ 3, 2002 г. изд. «Украина»
Эксплуатацияи ремонт бумагоделательныхмашин. С. С. Киселев,М. ГосЛесБум.1973 г, 320 с
Валыбумагоделательныхи отделочныхмашин. ЭйдлинИ. Я., М. ГосЛесБум.1961 г, 590 с
Раздел«Охрана труда»в дипломныхпроектах студентовмеханическогофакультета.Методическиеуказания. Сост.:Якимов В. И. –Л; ЛТИЦБП, 1985 г.18 с
ГОСТ7933-75 «Картонкоробочный»
Методическиеуказания длявыполненияконтрольныхработ по курсу«Вентиляцияи кондиционированиевоздуха целлюлозно– бумажныхпредприятий».Сост.: НаместниковИ. В., Якимов В.И. – Л; ЛТИЦБП,1975 г. 46 с
Дипломноепроектирование.Методическиеуказания. Порядокизложения ипостроенияпояснительнойзаписки. Сост.:Кугушев И. Д.,Калугин Ю. К.– Л; ЛТИЦБП, 1986 г.24 с
Автоматикаи автоматизацияпроизводственныхпроцессовцеллюлозно– бумажныхпроизводств,Буйлов Г. П., ДронинВ. А., СеребряковН. Г. , М; Экология1995 г, 320 с
Дипломноепроектирование,часть II.Порядок оформленияграфическойчасти (методическиеуказания). Сост.:Кугушев И. Д.,Калугин Ю. К.– Л; ЛТИЦБП, 1986 г.32 с
Обоснованиетипажа ПРСмашин. КаупельсонГ. Н. – Л; ЛТИЦБП,1965 г. 260 с
Методыповышенияработоспособностирезательныхаппаратов.Кисилев С. С.М; Лесная промышленность,1968 г., 280 с
ОборудованиеЦБП. Чичаев В.А.; М; Леснаяпромышленность,1981 г., 330 с
Экономическоеобоснованиеорганизацииремонта имодернизациис использованиемсетевых моделей.Терешкина Т.Р., КоваленкоЮ. К., Лапин Ю. И.–СПб; СПбГТУРП,1993 г.,32 с

Overview

скорость
скорость2
тормоз
экономика

Sheet 1: скорость

343.97	длина нам бумаги, м
				вес рулона, кг
толщ. бум. полот, м	0.01			8776.61
наружн.диаметр рул D, м	2.2	чертеж
диам тамб вала,D, м	0.15	Калинин 53 стр





скорость БДМ по приводу, м/мин	450		508.3	скорость ПРС м/мин
коэф запаса >1	1.15
t всп, вспомог. время 6-8 мин	7



произв. Картона кг/сут	350000		210.97	рабочая скорость машины, м/мин
масса картона г/м2	350
ширина полотна на накате, м	4.2		200.42	скорость сеточной части, м/мин
к1 22,5 - 23	22.5
к2 0,95 -0,98	0.95		240.5	скорость БДМ по приводу, м/мин
к3 0,88 - 0,98	0.88			принимаем 450 м/мин
				метода 9-12

Sheet 2: скорость2

242.6	критич скор. м/с		108.5	допуск скор намат м/с


разрывн длин картона в прод напр, м	6000		0.000265	критич. углов скор, с-1
ускорение силы тяж, м/с2	9.81




радиус рулона. М	2.2		139326293.8	статич прогиб рул, м
вес тамбурного вала, кг	150
вес рулона бумги, кг	8777		10000
расст меж центр подшип там вал, м	4.6
ширина бумажного полотна, м	4.2
Ес - модуль объемной упруг стали, МПа	2.1
Ic -момент инерц поп сеч стальн там вал, м4	50
Еб-мод прод упруг намот рул 600-1000 МПа	600
мом инерц поп сеч намот рул, м4	45.6
жестк сечения цапфы тамб валика	30
длина цапфы (раст от цент подш до р ч в), м	0.2
плотность намотан бумаги 550-650 кг/м3	550

момент инерции рулона бумаги	16770.6

толщина бумаги, б, м	0	метода

Sheet 3: тормоз

линейное натяжение, q, Н/м	2100

коэффициент	0.1

тормоз мом, Мт, Н м	5292
диам рул в момен обрыв, м	1.2

мощн тормож, Вт, Nт	4483578.11

торм. мом для ост., Мтор, Нм	83378.789
время тормож 2-5 сек	3

движущ момент, Мр, Нм	393902589.61
время разгона, tр, сек (30-60)	30



Механизм торможения ПРС

Sheet 4: экономика

стоим базов станка	24023550
стоим проект	24002110	изм затр на аморт	0.01	т.руб/т
произв базов	122500
произв проек	122500
норма амортиз	5.3

стоим вал баз ст	118000	изм затр на рем
стоим вал проек ст	97600

Санкт-ПетербургскийГосударственныйТехнологическийУниверситет

РастительныхПолимеров

КафедраМАС

Отчето преддипломнойпрактике

На тему: Продольно-резательныйстанок производительностью350 тонн в суткикоробочногокартона

Руководитель

ТретьяковС. Ю.

Студент6 курса

заочногоотделения

ЗавьяловА.В.

шифр971-429

Санкт-Петербург

2002 г.

Общиесведения опредприятиии выпускаемойпродукции.

Санкт-Петербургскийкартоно –полиграфическийкомбинат находитсяв Гатчинскомрайоне Ленинградскойобласти в 30 км.от городаСанкт-Петербургаи 1,5 км. от станцииАнтропшинона берегу рекиИжора.

Санкт-Петербургскийкартоно –полиграфическийкомбинатспециализируетсяна выработкеиз макулатурывысококачественногокартона хром-эрзацмакулатурного(мелованногои немелованного)и заготовоккартонныхкоробок смногокрасочнойпечатью.

В качествесырья дляизготовленияпродукциииспользуется80% макулатурыи 20% беленойцеллюлозы.

Общаямощность картонногопроизводствасоставляет2000 тысяч тоннкартона в год(без учетамелования).

Картоноделательныемашины К-27 спроектированыЦНИИ БумМашемс использованиемпроекта машинс вакуум - формующимицилиндрамитипа «Сауч -формер» фирмыЭшер – Висс.

Изготовителеми поставщикомкартоноделательныхмашин являетсязавод тяжелогобумагоделательногомашиностроения«ИжТяжБумМаш»с доукомплектованиемпо импортуследующихчастей:

вакуум– формующейчасти со вспомогательнымоборудованием;
прессовойчасти;
клеильногопресса (дляКДМ №1)

Основноетехнологическоеоборудованиеразмещено вдвух производственныхблоках № 1 и №2.

В составблока №1 входятследующиепроизводства:

Складмакулатуры,завод макулатурноймассы мощностью240 тысяч тоннмассы в год, всоставе отделароспускаполуфабрикатови отдела подготовкимакулатурноймассы.
Картоноделательныйцех мощностью200 тысяч тоннкартона в год(без учетамелования)

В составблока №2 входятследующиетехнологическиепроизводства:

складготовой продукции;
главныйматериальныйсклад;
участокприготовленияхимикатов имелованнойпасты со складамихимикатов;
цехпереработкикартона в составеучастка листовогокартона мощностью20,9 тысяч тоннв год товарноголистовогокартона;
участокмалоформатныхрулонов мощностью41,9 тысяч тоннв год;
участоксклеенногокартона мощностью26,5 тысяч тоннв год;
производствозаготовоккоробок смногокрасочнойпечатью и складомзаготовоккоробок мощностью50 тысяч тоннв год.

Водоснабжениекомбинатаосуществляетсяв основномсточной водойБКФ «Коммунар»,очищеннойсточной водойпосле собственныхочистных сооружений.

Год вводакартоно –полиграфическогокомбината вэксплуатацию– 1982 г.

Генеральныйпроектировщик.Проектировщиктехнологическойи строительнойчасти – Гипробум.

Разработчиктехнологическогопроцесса –УкрНПОбумпроми фирма Эшер– Висс.

2. Картоноделательныемашины.

На комбинатеустановленыдве картоноделательныемашины маркиК-22.

КаждаяКДМ оснащенасемью вакуумформующимицилиндрамии служит дляизготовлениякоробочногокартона массой1 м²от 200 до 500 грамм.

Ширинамокрого полотнакартона, мм 4500

Ширинаполотна картонапосле отсечкикромок, мм 4450

Максимальнаянеобрезнаяширина, мм 4270

Производительностьпри 93% а.с.в. нанакате,т/24 ч. 360

Картоноделательныемашины состоятиз следующихчастей: сеточной,прессовой исушильной.

Сеточнаячасть состоитиз 7 вакуум -формующихустройств, вкомплект которыхвходят 7 напускныхустройств дляподачи массына формующиецилиндры, каждыйиз семи массныхпотоков, предназначенныхдля подачи наформующиецилиндры, оснащенавтономнойсистемой очистки,емкостями длямассы и водыс насосами.

3. Характеристикапроизводимойпродукции.

Основнойпродукциейкомбинатаявляется картонхром – эрзацмакулатурный,предназначенныйдля изготовлениякоробок, пачеки другой потребительскойтары с многокрасочнойпечатью и безпечати для нужднародногохозяйства,выпускаетсяпо ТУ 13-0281020-97-90 и коробочныйкартон дляизготовлениякоробок безпечати по ТУ13-028-1020-99-90 и СТП 2-63-91.

Картонхром – эрзацмакулатурныйдолжен соответствоватьтребованиемГОСТ 7933 и настоящихтехническихусловий иизготовляютсяпо технологическомурегламенту,утвержденномув установленномпорядке.

Марки
1. Картондолжен изготавливатьсяследующихмарок:

МО– мелованныйдля офсетногои типоофсетногоспособов печати.

МГ– мелованныйдля глубокогоспособа печати.

Н– не мелованныйдля офсетного,типоофсетногои высокогоспособов печати.

Допускаетсяприменятькартон всехмарок для упаковкипищевых продуктовс влажностьюне более 15% безиспользованиядополнительныхупаковочныхсредств.

Картондолжен вырабатыватьсяв рулонах, бобинахи листах. Размерыпо ширине идиаметру рулонови бобин и форматылистовогокартона устанавливаютсяпо согласованиюсторон.

Допускотклоненийпо размерамне долженпревышать:

 3 мм. полистовомукартону и ширинерулонов.

 2 мм. поширине бобин.

Картондолжен вырабатыватьсяс обрезаннымикромками.Обрезанныекромки должныбыть ровнымии чистыми. Картон,изготовляемыйв рулонах, долженнаматыватьсябелым слоемнаружу.
Техническаяхарактеристика

Картондолжен изготовлятьсямногослойным.Покровный слойкартона долженизготовлятьсяиз беленойцеллюлозы.Остальные слоикартона должныизготовлятьсяиз макулатурыили ее смесис другимиволокнистымиполуфабрикатамиза исключениеммакулатурымарки МС-12 поГОСТ 10700.

3.4. Методыиспытаний.

Испытаниякартона вкондиционированныхусловиях допускаетсяпроводитьпериодически.Периодичностьиспытания вкондиционированныхусловиях икоэффициентпересчета нормпоказателейкачества картонадля этих условийустанавливаетсяв технологическихрегламентах.

4. Общиесведения опродольно –резательномстанке

4.1. Назначениеизделия

Станкипродольно –резательныеС5-304.00.000 левогоисполненияи С5П-304.00.000 правогоисполненияпредназначеныдля разрезанияи перемоткив рулоны картонамассой 1 м²150…750 г/м².

Станкирасчитаны наработу в помещениис температуройне ниже + 5⁰С и относительнойвлажностьювоздуха 65…85%.

Завод– изготовитель:Ижевский заводтяжелых бумагоделательныхмашин.

4.2. Техническаяхарактеристика.

4.2.1. Обрезнаяширина бумажногополотна, мм4200

4.2.2. Скоростьстанка, м/мин

максимальная1200

минимальная300

заправочная25

Максимальныйдиаметр наматываемогорулона, мм 1500
Максимальныйдиаметр разматываемогорулона, мм 2200
Минимальнаяширина наматываемогорулона, мм 420
Пределыизменениянатяженияполотна картонана раскате,кгс/см 0,3…1,2
Габаритыстанка, мм

Длина16640

Высотас приямком 5804

Ширина11475

Масса,кг 74000
Резкабумаги по принципуножниц

Количествопар ножей 9…11

Намоткабесштанговая

Внутреннийдиаметр намоточнойгильзы, мм 75, 125,250

Минимальнаятолщина стенкигильзы, мм 10
Заправкаполотна бумаги нижняя
Род токаэлектроприводастанка постоянный
Пределрегулирования1: 4
Типпреобразователейэлектропривода тиристорные
Напряжениеэлектросети,в 380
Частотатока, гц 50
Режимработы непрерывный
Системасмазки комбинированная6консистентнаяи жидкая картерная.

Общееописание работыстанка

На продольно– резательномстанке перематываетсярулон картона,поступающийс наката картоноделательноймашины. В процессеперемоткипроизводитсяпродольнаярезка на полосыстандартнойширины и намоткав рулоны требуемогодиаметра.

На заправочнойскорости станокможет работатьпри опущенномограждениирулона. Переходна рабочуюскорость иработа на рабочейскорости можетпроисходитьтолько приподнятом ограждении.

4.5. Механизмрегулированиядавления междурулоном и несущимивалами

Плотнаянамотка бумагина продольно-резательномстанке достигаетсяпутем прижиманаматываемогорулона к несущимвалам. Для этойцели служитприжимныйвалик, устанавливаемыйнад наматываемымрулоном. Схемасил, действующихна рулон и несущиевалы, показанана рис. 4.5.1.

Рис.4.5.1. Схема нагрузокна несущие валы

Общаявертикальнаянагрузка Q_o на несущиевалы складываетсяиз веса намотаннойбумаги Q_б,веса намоточноговала (если онустановлен)Q_ни давления Q_пприжимноговала на рулон

Линейноедавление междурулоном и несущимивалами равно:

где - угол междувертикальюи линией соединенияцентров рулонаи несущеговала.

В своюочередь, уголопределяетсявыражением:

где с– половинарасстояниямежду центраминесущих валов,м

r_ри r_н– соответственнорадиусы рулонаи несущих валов,м

Установлено,что достаточнаяплотностьнамотки достигаетсяпри q_н(34)10³Н/м. С такимдавлениемприжимаетсяприжимной валикв начале намоткибумаги. По мереувеличениярадиуса рулонаего вес возрастает,и чтобы сохранитьлинейное давлениерулона на несущиевалы постоянным,прижимный валиквывешиваютс помощью специальныхмеханизмоввывешивания.При достижении q_н= (34)10³Н/м его выводятиз контактас рулоном, идалее плотностьнамотки обеспечиваетсядействием весарулона на несущиевалы. Для автоматизациипроцесса вывешиванияприжимноговала на современныхПРС устанавливаютпрограммныерегуляторыдавления.

Вопросына защите:

приувеличениипроизводительностиКДМ и невозможностиувеличиватьскорость станка– установкавторого п-р.станка
почемувыбраны рифленыенесущие валыа невалы снапылением- рифленые несущиевалы досих поростаются актуальнымидля картона
Чемрегулируется(обеспечивается)плотностьнамотки – натяжениемполотна, наличиемприжимноговала, разнымсоотношениемскоростейнесущих валов,скорость второгопо ходу несущеговала на 1-2% вышечем первого
Кол-вотамбурныхвалов – 10 штук
Маркисталей несущихвалов Ст50 или30Х
Длячего служиттормознойгенератор –для обеспеченияпостоянногонатяженияполотна
Материалножей – ШХ15 ствердостью60-65 по Бринелю
чтотакое металл– материал сметаллическойсвязью междуатомами, приувеличениитемпературыматериалаувеличиваетсяэлектрическоесопротивление
Длячего служатнесущие валы– для поддержаниянаматываемогорулона и приданияему вращательногодвижения
Длячего на несущемвалу присутствуютспиральныеканавки, правыена одной половинеи левые на другой– для увеличениякоэф. трениямежду несущимивалами и наматываемымрулоном, уменьшенияшума при работестанка, удалениявоздуха изпромежуткамежду валамии рулоном, длярасправлениябум. полотна
Засчет чегоуменьшилосьвспомогательноевремя – за счетсамозатачивающихсяи самоустанавливающихсяножей.
Длячего нуженбумаговедущийвал - для расправлениябум. полотна
ещебыл вопрос побезопасностиобъекта но яего не помнюточно, вродекак о защитеот движущихсячастей, отвечалчто-то проблокираторы.

Зановыми схемамистанков и болеесвежей информациейпо ним, а такжеза помощью подиплому, обращайтесьв ЦНИИ БумМаш,там всегдапомогут, в отличиеот руководителейпроектов, вБумМаше можночертить еслихорошо попросить(знал бы я этов период дипломногопроектирования)

Вашемувниманию предложенпроект продольно-резательногостанка производительностью350 т/сутки.

В настоящеевремя, несмотряна то, что наблюдаетсянекотороевытеснениеупаковочныхкартонов полимернымиматериалами,в некоторыхсегментах рынкакартоны по-прежнемуостаютсянезаменимыми,в силу своихпреимуществ,таких как,возможностьдекорированияи конструирования,небольшой вес,прочность.Картоны сравнительнонедороги, аглавное, универсальны.

Картоннаятара – остаетсяодним из стабильнорастущих сегментовна рынке упаковки,что подразумеваетмногообразиеразличных еевидов, начинаяc индивидуальной(коробки дляшоколадныхконфет, печенья,пачки сигарет)и заканчиваятранспортнойупаковкой(картонныекоробки и ящики).Сегодня, большоевнимание уделяетсяне только качествутовара, но икачеству егоупаковки, еедизайну, эргономичности,экологическойчистоте иинформативности,и поэтому спросна качественнуюпотребительскуюи транспортнуюкартонную тарусреди отечественныхпроизводителейрастет. Темболее что картони бумага являютсянаиболеераспространеннымиупаковочнымиматериалами,как в нашейстране, так иво многих европейскихстранах.

Можнопрогнозироватьдальнейшеединамичноеразвитиецеллюлозно-бумажнойотрасли в целоми сектора картоннойтары в частности.А как следствиеувеличениясегмента рынкакартонной тарыможно ожидатьповышениерентабельностипредприятий,работающихв этом направлении,и их инвестиционнойпривлекательности.

Картонхром – эрзацмакулатурныйизготавливаетсяследующихмарок:

МО– мелованныйдля офсетногои типоофсетногоспособов печати.

МГ– мелованныйдля глубокогоспособа печати.

Н– не мелованныйдля офсетного,типоофсетногои высокогоспособов печати.

Картондолжен вырабатыватьсяс обрезаннымикромками, которыедолжны бытьровными и чистыми.Число обрывовдолжно бытьминимальными не превышатьустановленныхнорм.

Эти требованияобеспечиватьсяспроектированнымпродольно-резательнымстанком.

Разработанныйстанок состоитиз следующихосновных частей:

накопитель,обеспечивающийбесперебойнуюработу станка
раскат,где происходитразмотка рулона
бумаговедущеговала
механизмапродольнойрезки (закаленныеножи, стальШХ15 с твердостьюпо Бринелю60-65 единиц)
рифленыхнесущих валов(маркастали Ст50)
заправочноготранспортера
прижимноговала
рулоно-выталкивающегоустройства
приемногостола

В процессепроектированиябыли произведены:

Технологическиерасчеты, врезультатекоторых определенанеобходимая минимальнаяскорость станка,равная945 м/мин

Конструктивныерасчеты, врезультатекоторых определены:

Разработанасхема регулированияплотностинамотки рулона,которая предусматриваетавтоматическийприжим прижимноговала (усилиеприжима валак рулону находитсяв функции отдиаметранаматываемогорулона)

Былпроведен анализусловий трудаи разработанымероприятияпо безопасностиобъекта, такиекак:
- защитаот движущихсячастей, шума,и вибрации
- мерыпротивопожарнойбезопасности
- мерыпо электрическойбезопасностистанка
- мерыпо освещениюпроизводственногоучастка
- мерыпо оздоровлениювоздушнойсреды, в рамкахкоторого былпроизведенрасчет пневмотранспортаотходов изучастка продольнойрезки полотна.

5. В результатепроведенныхрасчетов былдостигнутэкономическийэффект равный201 тыс. руб. в год,

Эффектбыл достигнутза счет установкив механизмепродольнойрезки самозатачивающихсяи самоустанавливающихсяножей, а такжеза счет уменьшениявспомогательноговремени за счетавтоматизациизаправки полотна!

Продольно-резательный станок производительностью 350 т/сутки

Рис. 4.3.1 Схеманесущего вала

Снятьприжим

Поднять

табл.6.1.1

Установочныерасходы

Overview

Sheet 1: скорость

Sheet 2: скорость2

Sheet 3: тормоз

Sheet 4: экономика

Отчето преддипломнойпрактике