Определение основных параметров работы машины

Введение

Данное учебное пособие предназначено для разработки дипломных, курсовых проектов, выпускных работ или курсовых заданий на тему «Сеточная часть» бумагоделательной, картоноделательной или сушильной машины по курсу ТиК БДМ. В учебном пособии рассмотрены расчёты на прочность и жёсткость отдельных узлов сеточной части, а также определение мощности необходимой для её работы.

В данном учебном пособии не рассматривается расчёт обезвоживания в сеточной части.

Сеточная часть

Сеточная часть предназначена для формования и обезвоживания волокнистой суспензии и превращения её во влажное бумажное полотно концентрацией от 18% до 22% (в зависимости от вырабатываемой продукции).

По конструкции сеточные части также можно разделить на следующие:

- круглосеточные, с ваннами и погружёнными в них сеточными цилиндрами, прямоточного и противоточного типов;

- с вакуумформующими цилиндрами и индивидуальными напорными ящиками, как правило, турбулентного типа;

- с плоскими сеточными и столами (самыми распространёнными в РФ);

- комбинированными сеточными частями, сочетающими плоский сеточный стол и верхнее формующее устройство (двухсеточное формование), например Симформер;

- с несколькими плоскими сеточными столами для выработки многослойной продукции;

- комбинированными сеточными частями, сочетающими плоский стол и ванну с сеточным цилиндром для нанесения верхнего слоя (такая конструкция используется для выработки гознаковской бумаги для документов и банкнотной бумаги);

сеточные части для формования и обезвоживания полотна между двумя сетками (двухсеточного формования).

Конструкция сеточной части представляет систему стоек, поперечных и продольных балок образующих сеточный стол (столы) или секции (при двухсеточном формовании), на которых устанавливаются обезвоживающие элементы, крепятся грудной вал, поворотный вал, спрыски кромочные и заправочный отсечек. Сеточные части, имеющие сеточные столы или секции оснащаются устройствами для измерения натяжения сетки, для натяжения и правки сетки.

Для обслуживания нижней ветви сетки устанавливаются спрыски высокого давления периодического или постоянного действия, моющие спрыски постоянного действия. Все сетковедущие валы оснащены шаберами, а внутренние валы шаберами с корытами.

Сеточные части также оснащаются отбойными спрысками для смыва брака в гауч-мешалку при обрывах и отбойными кромочными спрысками постоянного действия.

Для обезвоживания или для нанесения водяных знаков сеточные части с плоскими столами могут оснащаться ровнителями.

Для снижения анизотропии и улучшения просвета бумажного полотна, сеточные части могут оснащаться механизмом тряски однозональным, двухзональным, или обеспечивающим тряску одного грудного вала. Фирмой «Фойт » разработана высокочастотная тряска дающая возможность её использования при высоких скоростях работы машин.

Сеточные части любого типа оснащаются корытами или сборниками для отводимой от полотна воды. Вода из сборников поступает в подсеточную ванну, расположенную под сеточной частью, если машина двухэтажная, или в рядом стоящий сборник в одноэтажных машинах. Чтобы предотвратить растекание суспензии после напуска на плоских сеточных столах устанавливаются форматные линейки, которые крепятся к фланцам боковых стенок напорного ящика.

Для удобства одевания синтетических сеток на современных машинах как двухэтажных, так одноэтажных (при модернизации старых сеточных сеточных частей) используются консольные сеточные столы или секции при сеточных частях двухсеточного формования. Модернизация сеточных столов одноэтажных машин сводится к установке «S» образных балок, которые старые разборные столы превращают в консольные, тем самым значительно облегчая смену сетки.

Наряду с очень старыми разборными столами (которые в настоящее время в основном сносятся) имеют место на старых машинах выкатные столы, которые также доживают свой век и редко модернизируются.

Все консольные и выкатные столы для удобства одевания сетки имеют механизмы для опускания грудного вала, оснащаются тележками и скалками.

Стойки и балки сеточного стола (в отечественной промышленности) сварной конструкции изготавливаются из стали марки СТ3 и облицовываются нержавеющей сталью марок 12Х18Н9Т или 08Х22Н6Т.

Сеточные части также оснащаются мостками обслуживания, изготовленными из нержавеющей стали и крепящимися к продольным балкам сеточного стола.

Расчёты, подтверждающие работоспособность отдельных узлов сеточной части машины

К расчётам, подтверждающим работоспособность отдельных узлов сеточной части относятся расчёты на прочность, на жёсткость и для валов расчёт на критическую скорость.

Расчёт валов сеточной части на прочность

Расчёт гауч-валов

По конструкции гауч-валы могут быть ячейковые (на очень старых одноэтажных машинах), однокамерные (с одной зоной отсоса) и двухкамерные (с двумя зонами отсоса).

Применение однокамерных и двухкамерных валов в основном зависит от наличия в конструкции сеточной части поворотного вала или нет. При наличии в конструкции поворотного вала всегда используются двухкамерные валы, а при отсутствии – используются однокамерные валы. Однокамерные валы и ячейковые валы используются на очень старых машинах со скоростями до 160 м/мин, как правило, с ручной заправкой полотна бумаги или картона. У большинства современных гауч – валов перфорированные рубашки изготавливаются из нержавеющей стали, путём центробежного литья (сталь 08Х12НДЛ). Очень редко используются для изготовления трубы из нержавеющей стали. Бронзу можно встретить только на старых низкоскоростных машинах.

Многие зарубежные фирмы облицовывают перфорированные рубашки гауч - валов.

Отсасывающие валы прессовой части всегда облицованы.

Расчёт отсасывающих валов сводиться к расчёту на прочность и жёсткость перфорированной рубашки, а также проверки подшипниковых узлов на долговечность. На современных БДМ и КДМ как правило гауч – вал крепиться подшипниковыми опорами к продольным балкам сеточного стола и при смене сетки вывешивается вместе с консольной частью. Отсасывающие валы (многокамерные) прессовой части комбинированного типа крепятся к станинам или к кронштейнам, соединённым со станинами.

Условие прочности для рубашек отсасывающих валов:

(80)

где [n] – запас прочности в опасном сечении от предела выносливости следует

принимать не менее – 2, 5(при значительных нагрузках на вал);

Рис.19 Двухкамерный гауч-вал

1- обрезиненные ролики; 2 – вакуумная камера; 3 – резиновая пневмокамера для прижима уплотнений к рубашке; 4 – стальная рамка для установки уплотнений; 5 – графитовые уплотнения; 6 – сетка; 7 – червяк; 8 – сектор червячной пары; 9 – канал для удаления мокровоздушной смеси; 10 – полая цапфа; 11 – подшипник; 12 – крышка; 13 – перфорированная вращающаяся рубашка; 14 – подшипник, удерживающий отсасывающую камеру в приводной цапфе; 15 – приводная цапфа

[σ _-1]_D – допускаемый предел выносливости рубашки вала в ослабленном сечении [4];

[σ _-1]_D = (90)

(k_σ) – коэффициент концентрации напряжений [4],

(91)

где k_σ – эффективный коэффициент концентрации напряжений от перфорации – 2, 05;

k_σ^п – коэффициент учитывающий нарезание резьбы под обрезиновку – 1, 96 (если имеет место облицовка);

ε _σ – масштабный фактор зависит от толщины рубашки вала – 0, 85

Для стали 10Х12НДЛ σ _-1 = 260 МПа

Для стали 08Х12НДЛ σ _-1 = 240 МПа

Расчётное напряжение определяется по формуле 25

где максимальный изгибающий определяется по формуле [6];

(92)

где q – суммарная нагрузка, приложенная к рубашке вала, кН/м (кг/см);

L, b_р. – соответственно расстояние по осям подшипников и длина рабочей части вала, м (см);

W - момент сопротивления цилиндра рубашки, м³

W = , (93)

где I – наименьший момент сопротивления рубашки отсасывающего вала в наиболее опасном сечении, м⁴;

D – диаметр рубашки вала по металлу, м;

С достаточной точностью наименьший момент инерции можно определить из выражения [6];

(94)

(95)

где I_ц- момент инерции цилиндра без учёта отверстий;

D – наружный диаметр рубашки, м;

d – внутренний диаметр рубашки, м;

d₀ – диаметр отверстий перфорации, м

Рис.20

(96)

где –n- число отверстий в поперечном сечении цилиндра,

соответственно одному полному обороту спирали;

t₁ – шаг отверстий по длине окружности, м

(97)

d₀ – диаметр отверстий без зенковки, м;

F_об. – общая площадь прямоугольника, м (см. рис.20),

, (98)

где t₁ и t₂ –соответственно расстояния между отверстиями по дуге окружности в поперечном сечении цилиндра и по его образующей, м (см. рис.21)

При расположении отверстий по двум спиралям в диаметральном сечении по образующей вала, формула для определения коэффициента живого сечения примет следующий вид (см. рис.21);

(99)

Рис. 21

Определение прогиба вала

Прогиб гауч-вала определяется из следующего выражения [6],

(100)

В расчёте прогиба вала при определении суммарной нагрузки – Q (q) вместо веса рубашки вала – G вставить в формулу полный вес вала – G_в.

Е – модуль упругости рубашки, для стали – 210000 МПа

Введение

В данном учебном пособии не рассматривается расчёт обезвоживания в сеточной части.

Сеточная часть

По конструкции сеточные части также можно разделить на следующие:

- круглосеточные, с ваннами и погружёнными в них сеточными цилиндрами, прямоточного и противоточного типов;

- с вакуумформующими цилиндрами и индивидуальными напорными ящиками, как правило, турбулентного типа;

- с плоскими сеточными и столами (самыми распространёнными в РФ);

- с несколькими плоскими сеточными столами для выработки многослойной продукции;

сеточные части для формования и обезвоживания полотна между двумя сетками (двухсеточного формования).

Определение основных параметров работы машины

При разработке курсового проекта необходимо знать производительность машины «НЕТТО», т.е. на складе и «БРУТТО» по которой производится расчёт. Предприятиями для разработки машины как правило, в техническом задании, указывается ассортимент вырабатываемой продукции с указанием массы 1м² в граммах, годовая производительность машины, ориентировочная усадка полотна в сушильной части и некоторые другие параметры о которых будем говорить ниже.

Основной характеристикой работы машины является часовая производительность машины, имеющая размерность кг/час и всегда являющейся «БРУТТО»

При заданной годовой производительности «НЕТТО» определяется часовая производительность машины:

Таблица 1

где Q- годовая производительность, т/год;

t- количество часов работы машины в сутки - 24;

n- количество суток в году – 365;

k₁ – коэффициент, учитывающий потери товарной продукции холостом ходу, в браке при обрывах, резке и отделке;

k₂ – коэффициент использования скорости машины;

k₃ – коэффициент рабочего числа работы машины в сутки

Значения всех коэффициенты сведены в таблицу 1

Однако для определения часовой производительности машины имеется также формула, связывающая основные параметры машины и массу квадратного метра вырабатываемой продукции [6];

где Β – ширина бумажного полотна на накате (необрезная), м;

V – скорость машины (определяется по скорости последнего сушильного цилиндра), м/мин;

q - масса 1м² бумаги, картона или целлюлозы, г

Из этой формулы по заданной (как правило) ширине машины определяется скорость машины;

Так как значение часовой производительности уже было определено, то подставляя значение Q_час. из формулы 1 получим следующую формулу для скорости машины [4];

При расчётах скорость по приводу, как правило, увеличивают на 25÷ 30% откуда

V_пр. = V·(1, 25÷ 1, 3) (5)

Рис.1

При расчётах используется всегда скорость по приводу, но так как скорости агрегатов машины разные в соответствии с изменениями ширины полотна при обезвоживании, то и скорости по приводу также разные.

На рисунках 1, 2, 3, 4, 5, 6, представлены cхемы и изображение агрегатов современных сеточных частей бумагоделательных и картоноделательных машин.

Рис.2

Рис.3

Рис. 4

Рис. 5

Рис.6

12 3 4 5 Следующая ⇒