Прессовая часть бумагоделательной машины газетной бумаги с разработкой бумаговедущего вала (производительность 200 т/сут)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Физические и механические свойства газетной бумаги согласно ГОСТ

2. Современные представления о процессе обезвоживания в прессовой части. Пути интенсификации обезвоживания в прессовой части

3. Выбор обрезной ширины БДМ. Расчет рабочей скорости и скорости по приводу

4. Выбор конструкции и размеров валов, количества и компоновки прессов

5. Расчет обезвоживания в прессовой части

6. Расчет бумаговедущего вала

7. Расчет мощности, потребляемой наиболее нагруженным прессом. Выбор электродвигателя

8. Выбор и проверка подшипников бумаговедущего вала

Библиографический список



1. Физические и механические свойства газетной бумаги согласно ГОСТ

Масса бумаги площадью 1м2, г 45 ± 1,5

Плотность, г/м2 0,60

Гладкость по каждой стороне, с, не менее 50

Разрывная длина, м 3000

Сопротивление раздиранию, мН (гс) 206 (21)

Белизна, % 78,0-86,0

Массовая доля золы, % 5

Сорность (число соринок на 1м2) не более 75

Влажность, % 8+2-1Непрозрачность, %, не менее 95



2. Современные представления о процессе обезвоживания в прессовой части. Пути интенсификации обезвоживания в прессовой части

Обезвоживание на прессах оказывает весьма существенное влияние на свойства бумаги: повышается ее объемный вес (бумага уплотняется), улучшается структура полотна, повышаются показатели разрывной длины, числа двойных перегибов (вдоль и поперек волокна) и сопротивления продавливанию, уменьшается воздухопроницаемость бумаги. В настоящее время исследователи весь период прохождения полотна через зону контакта валов делят на 4 периода, или фазы.

1-гранитный вал;

2- полотно бумаги;

3 - сукно;

4 - обрезиненный вал;

I-V - фазы прессования.

В фазе I полотно проходит на сукне путь от места соприкосновения сукна с нижним валом до входа в зону контакта валов; в II-й фазе - от места поступления полотна бумаги и сукна в зону контакта до ее середины; в III -й фазе - от середины зоны контакта до выхода из нее бумаги и сукна; в IVфазе от места выхода бумаги и сукна из зоны контакта до точки отрыва сукна от вала. При входе в зону контакта валов бумага и сукно сжимаются. Когда бумага достигает точки насыщения, в ней создаются гидравлические силы и образуется градиент гидравлического давления между бумагой и сукном, вызывающий перемещение воды. В обычном прессе скорость фильтрации воды. В обычном прессе скорость фильтрации воды по сукну против его движения должна быть больше скорости машины. Только в этом случае вода будет удаляться на нижний вал пресса. Отжимаемая вода образует перед входом в зону контакта валов водяной клин. Полотно бумаги перед поступлением в пресс дополнительно увлажняется, перепад гидравлического давления между полотном и сукном уменьшается из-за повышения гидравлического противодавления в сукне. Повышение давления прессования на обычных прессах при высокой скорости машины вызывает дробление полотна. Для интенсификации обезвоживания бумаги на прессах во II фазе необходимо поддерживать высокое удельное давление и высокую пористость сукна в сжатом состоянии. На выходящей стороне зоны контакта прессовых валов (фаза III) давление в сукне и бумаге постепенно уменьшается. Восстанавливается толщина полотна бумаги, сукна и упругой облицовки вала. С прекращением давления градиент гидравлического сопротивления падает до нуля и теоретически возможно возникновение частичного вакуума. Сокращение длительности контакта полотна бумаги с сукном сразу после выхода из захвата пресса способствует повышению сухости полотна. Чем меньше площадка контакта валов, тем плотнее сукно и более пористая бумага, тем меньше воды впитывается бумагой из сукна. Обезвоживание на прессовой части может быть увеличено равномерным повышением линейного давления между валами, применением сукон определенной плотности, соответствующих режиму прессования, необходимым числом и типом прессов.

Прессовая часть бумагоделательной машины комплектуется из 2-5 отдельных прессов различного типа в зависимости от основных параметров машины. Существуют следующие конструкции двухвальных прессов: обычный, обратный, отсасывающий , сглаживающий, горячий.

При выработке некоторых видов бумаги (газетной, мешочной) применяются многовальные прессы.

Основными путями интенсификации процесса обезвоживания в прессах являются следующие:

- повышение максимального линейного давления между валами прессов;

- выбор рациональной компоновки прессовой части и конструкции прессов;

- применение сукон, соответствующих режиму прессования и эффективных устройств для кондиционированных сукон;

- повышение температуры массы и некоторое снижение ее помола.

3. Выбор обрезной ширины БДМ. Расчет рабочей скорости и скорости по приводу

Рабочая скорость БДМ:

V= Q / (0,06*b*f*K1*K2*K3), м/мин

Q - производительность БДМ;

Q=200 т/сут= 200 *103 кг/ сут;

f - масса 1м2 бумаги; f= 45г/м2

b - ширина полотна на накате, м;

К1 - коэффициент загрузки работы БДМ в течение суток; К1=23 часа;

К2 - коэффициент использования рабочего хода машины, К2=0,98;

К3 - коэффициент, учитывающий оборотный брак; К3=0,98.

Для рекомендуемых обрезных ширин (ГОСТ 2228-62) получим:

b,м	1,25	2,52	4,2	5,3	6,3
нр,м/мин	2759,3	1368,7	821,2	650,8	547,5

Согласно систематизации БДМ принимаем b=6,3 м. Следовательно:

нр= 200000/(0,06*6,3*45*23*0,98*0,98)= 532 м/мин

Скорость по приводу:

нпр = (1,15?1,25)* нр=665 м/мин

Согласно табл.2 [1] нпр=750 м/мин

Скорость прессовой части:



V=(0,985?0,99) *нр=527м/мин

4. Выбор конструкции и размеров валов, количества и компоновки прессов

Выбираем конструкцию прессовой части, состоящую из четырех отдельно стоящих прессов. Первый пресс состоит из гранитного вала ( диаметр 1050 мм) и желобчатого вала (диаметр 830 мм). Второй, третий и четвертый - отсасывающие, в которых гранитный вал, как и у первого пресса, диаметром 1050 мм, а отсасывающие диаметром 1150 мм. Данная прессовая часть имеет простую конструкцию, высокую степень взаимозаменяемости, обладает компактностью.

вал бумагоделательная машина газетная бумага

5. Расчет обезвоживания в прессовой части

Сухость бумаги после прессования выражается по формуле:

, где

Ск - сухость бумаги после прессования, % ;

А - коэффициент, характеризующий конструкцию пресса;

бо - коэффициент вида бумаги;

mо - коэффициент, зависящий от марки сукна, массы 1 м2 бумаги и скорости машины;

pср - среднее удельное давление между валами, кг/см2;

Сс - сухость сукна перед прессом, % ;

Сн - сухость бумаги перед прессом, % ;

g - масса 1 м2 бумаги, г/м2;

в ? коэффициент массы 1 м2 бумаги;

V - скорость машины, м/мин;

ШР - степень помола массы, ?? ШР;

г, и, щ, е, ш - опытные коэффициенты

Значение коэффициента А для первого пресса ( желобчатый вал ):

, где

t - шаг между канавками;

b - ширина канавки;

Для отсасывающих прессов:

,где

Н - вакуум в отсасывающей камере (соответственно для 2,3 и 4 прессов: 400, 500 и 600 мм рт.ст.)

В - ширина отсасывающей камеры, В=125 мм

Для желобчатого вала ширина площадки контакта равна:

, где



бс = 4 мм - толщина сукна перед зоной прессования

бmin = 3 мм - толщина сукна в зоне прессования

R1 , R2 - радиусы валов, см

Среднее удельное давление для первого пресса:

Среднее удельное давление для остальных прессов:

,где

D - диаметр обрезиненного вала; D=1150 мм;

Т - твердость резины в единицах твердости по прибору ТШМ-2; Т=20

кг/см2

кг/см2

кг/см2

Значения величины и результаты расчетов сведены в таблицу 1. Значения коэффициентов выбирались по таблицам [2] стр.221-225.



6. Расчет бумаговедущего вала пресса

Так как бумаговедущие валы II, III и IV прессов идентичны, расчет производим для вала II пресса, так как он наиболее нагружен. Схема нагрузок, действующих на бумаговедущий вал второго пресса.

Рпр-усилие от давления прессования;

G- собственный вес вала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Помимо изображенных на схеме на вал действуют:

-усилие от натяжения сукна, но эти силы малы и поэтому ими пренебрегают.

Усилие от давления прессования.

Рпр=g2*b=80*735=58800 кг=588 кН

g2=80 кг/см- линейное давление прессования во второй зоне прессования.

b=735см-длина зоны прессования.

ак=0,125м- ширина камеры;

bк=6,85м-длина камеры;

Вес вала: G=20000кг=200кН [3] табл.5

Таблица 1.

	I	II	III	IV
Линейное давление, кг/см	70	80	90	100
Удельное давление, кг/см?	5,14	14,9	16,3	17,6
Ст.помола, ?ШР	50	50	50	50
Масса 1м?, г, g	70	70	70	70
Скорость валов, м/мин, н	542	542	542	542
Сухость сукна, %, Сс	50	50	50	50
А	0,924	1,441	1,447	1,453
б0	0,86	0,73	0,73	0,73
m0	14,7	231	21	21
г	0,147	0,123	0,123	0,123
и	0,07	0,07	0,07	0,07
щ	0,131	0,127	0,127	0,127
в	0,10	0,026	0,026	0,026
е	0,67	0,059	0,059	0,059
ш	0,145	0,145	0,145	0,145
Сухость бумаги на входе, %,Сн	19	24,7	31,2	37,9
Сухость бумаги на выходе, %, Ск	24,7	31,2	37,9	41,2

Равнодействующую сил, действующих на вал, находим графическим способом.

М :1 см : 5кН

R=800 кН

Перфорированный цилиндр вала рассчитывается на прочность и жесткость.

Крутящим моментом пренебрегаем, т.к. он мал по сравнению с изгибающим.

Условие прочности цилиндра:

уF = M/W ?[уP]

М - изгибающий момент посередине рубашки вала;

W - момент сопротивления в опасном сечении.

Изгибающий момент посередине вала

М=R )

l=7,8 м - расстояние между опорами,

b=7.35 - длина рабочей части

Допускаемые напряжения:

[уP] =

е = 0,5 - масштабный фактор для легированных сталей;

у-1 = 260 МПа - предел выносливости для стали 20Х13

еп = 0,8 - поверхностный фактор

Ку = 2,8 - коэффициент концентрации напряжений;

[S] = 2.25 - коэффициент запаса прочности.

Необходимый момент сопротивления поперечного сечения вала:

W =

Условие жесткости перфорированного цилиндра:

е - относительный прогиб, равный для бумаговедущего вала



Для расчета принимаем

;

Е - модуль упругости стали = 2*1011Па

J - момент инерции поперечного сечения вала, м4

Тогда необходимый момент инерции:

J=

Поскольку бумаговедущий вал должен удовлетворять требованиям прочности и жесткости, то средний диаметр цилиндра и его толщина могут быть определены путем совместного решения уравнений

J = 0.4*Dср3*у = 0,023 м4

W = 0.8*Dср2*у = 0,045м3

Dср - средний диаметр цилиндра;

у - толщина цилиндра.

Решение данной системы уравнений дает следующий результат:

Dср = 1055 мм, у = 60 мм

Тогда наружный диаметр металлического цилиндра:

Dm = Dср+у = 1055+60=1115 мм



Внутренний диаметр цилиндра:

Dвн=Dср* д = 1055- 60=955 мм

7. Расчет мощности, потребляемой наиболее нагруженным прессом. Выбор электродвигателя

Проведем расчет мощности, потребляемой вторым прессом.

Нагрузка на гранитный вал от давления прессования:

b=735 см-длина зоны прессования.

Также на гранитный вал действует собственный вес вала

Равнодействующую от этих сил определяем графически:

Масштаб: 1см-100кН

Rтр=390кН

Тяговое усилие, необходимое для преодоления трения в подшипниках качения гранитного вала:

dц=450 мм- диаметр цапоры гранитного вала;

D=1050 мм - диаметр гранитного вала;

f=0,02 - коэффициент трения в подшипниках.

Тяговое усилие, необходимое для преодоления трения в подшипниках качения отсасывающего вала:

Как показывает практика, средняя нагрузка на сукноведущие валики при ширине БДМ 6,3 м составляет 60 кН. Тогда тяговое усилие, необходимое для преодоления трения в подшипниках качения сукноведущих валиков:

n - количество валиков.

Площадь соприкосновения уплотнений с обечайкой отсасывающего вала:

а1=0,032м; а2=0,068м - ширина уплотнений;

bотс=6,85м - длина уплотнений.

Тяговое усилие, необходимое для преодоления трений уплотнений:

f=0,15 - коэффициент трения уплотнений и цилиндра;

Ру=50 кН/м2 - давление уплотнений;

d0=995 мм - внутренний диаметр обечайки.

Суммарное тяговое усилие:



Т=Тгр+Т0+Тсв+Туп=3,34+7,37+2,18+4,45=17,34кН

Увеличение тягового усилия при повышении скорости БДМ учитывает коэффициент:

КV=1+0,0004(Vпр-200)=1+0,0004(750-200)=1,22

Возможное увеличение тягового усилия по сравнению со средним учитывает коэффициент: Км=1,25?1,3.

Принимаем Км=1,3.

Мощность, потребляемая вторым прессом:

Vпр=750 м/мин=12,5м/с - скорость по приводу.

Т.к. приводные гранитный и отсасывающий валы, то мощность одного электродвигателя составит:

кВт

Выбираем электродвигатель: 4ПФ225

Мощность - 170 кВт

КПД - 89,7%

Частота вращения - 1500 1/мин



8. Выбор и проверка подшипников бумаговедущего вала

По конструктивным соображениям выбираем подшипники качения №30031/530.

D=780мм; d=530мм; b=165мм.

Долговечность ПК: [c]=9,0 млн.об.

Нагрузка на один ПК:

Частота вращения бумаговедущего вала:

Приведенная долговечность:

kK=1 - коэффициент вращения;

kд=1,2 - коэффициент выгрузки;

kТ=1 - температурный коэффициент;

h=100000час - потребная долговечность.



Библиографический список

«Оборудование ЦБП» под редакцией Ю.К. Калугина, В.А. Смирнова (Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов заочного факультета), СПб, 1992.

«Технологический расчет процессов обезвоживания на сеточной части БДМ с использованием ЭВМ» (Методические указания к курсовому проектированию), Ленинград, 1988.

И.Я. Эйдлин «Бумагоделательные и отделочные машины», Москва, 1970

Н.Е. Новиков «Прессование бумажного полотна», Москва .1972

Размещено на Allbest.ru