Сеточная часть бумагоделательной машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Бумага является упруго-пластическим, капиллярнопористым листовым материалом, состоящим главным образом из мелких растительных волокон, соответствующим образом обработанных и соединенных в тонкий лист, в котором волокна связаны между собой поверхностными силами сцепления. Соединение мелких волокон в бумажное полотно производится обычно методом осаждения и фильтрации на сетке бумагоделательной машины из сильно разбавленной в воде волокнистой суспензии. Затем бумажное полотно подвергается прессованию, сушке и отделке. Для придания бумаге необходимых свойств к размолотому волокнистому материалу добавляют минеральные наполнители, гидрофильные или гидрофобные проклеивающие вещества, красители и другие химикаты. С этой же целью готовую бумагу подвергают дополнительной отделке или специальной обработке [1].

В последнее время, кроме обычного способа изготовления бумаги, находит все большее применение так называемый «сухой» способ, при котором волокна соединяются в лист бумаги методами текстильного производства в отсутствии воды. Все большее практическое значение для изготовления специальных видов бумаги приобретает также применение различных синтетических и искусственных волокон взамен растительных. Независимо от способа производства волокна в бумажном листе связаны между собой поверхностными силами сцепления, что отличает бумагу от текстильного материала.

Бумагу вырабатывают в основном на длинносеточных, так называемых столовых бумагоделательных машинах. Цилиндровые машины применяются для выработки картона и лишь ограниченного ассортимента бумаги.

Обрезная ширина машины 2070 мм, рабочая скорость от 80 до 150 м/мин, достигнутая мощность 4,2 тыс. тонн бумаги в год (проектная мощность 2,2 тыс. тонн бумаги в год).

На бумагоделательной машине фирмы «Пашке» вырабатываются бумаги массой 1 м ² от 23 до 35 г: для производства салфеток, для производства салфеток сервировочных, влагопрочная санитарно-гигиенического назначения, санитарно-гигиенического назначения, упаковочная, упаковочная для продуктов, основа парафинированной бумаги [2].

В последнее время длинносеточная столовая машина широко используется и в картонном производстве при выработке тарного картона. Независимо от типа бумагоделательной машины (кроме машины «сухого формования») технологический процесс изготовления бумаги на машине в принципе один и тот же. Он включает следующие основные операции: подготовку и аккумулирование бумажной массы; подачу бумажной массы на машину; разбавление бумажной массы водой и установление необходимой концентрации, обеспечивающей нормальный процесс отлива; очистку бумажной массы от посторонних включений, узелков и воздуха; выпуск массы на сетку; отлив бумаги на сетке бумагоделательной машины; прессование мокрого листа бумаги и удаление избытка воды; сушку; машинную отделку и намотку бумаги.

При работе бумагоделательных машин на высоких скоростях регистровые валики становятся причиной нарушения формования бумажного полотна, особенно в первой части сеточного стола, где отсасывающее действие валиков максимально, а волокнистый слой еще не сформирован или очень слаб. Даже при невысоких скоростях над каждым регистровым валиком на сетке виден гребень, который образуется вследствие заноса воды, прилипшей к поверхности валика, и выдавливания ее им через сетку в бумажную массу. При этом вода отмывает мелкое волокно и наполнители с нижней стороны листа, вызывая разносторонность бумаги. При увеличении скорости высота гребней увеличивается, могут происходить всплески массы (масса подбрасывается над сеткой в виде столбиков и брызг), что создает более сильные помехи для формования бумаги. Чаще такие всплески наблюдаются на быстроходных машинах в местах прохождения струй массы над регистровыми валиками. Этим всплескам массы способствует также и провисание сетки при прохождении ее над зоной отсоса валика [1].

Чтобы устранить этот недостаток, на быстроходных машинах, а также и на машинах средних скоростей можно установить вместо регистровых валиков гидропланки. Гидропланка представляет собой разновидность шабера, устанавливаемого под сеткой с небольшим углом (1-4°) к ней. Гидропланка передней кромкой снимает, как шабером, пленку воды, повисшую под сеткой и удерживаемую силами поверхностного натяжения, и удаляет часть воды из волокнистого слоя вследствие разрежения, возникающего в клине между сеткой и поверхностью гидропланки.

Кроме стационарных гидропланок, описанных выше, применяют также гидропланки аналогичной формы, но с регулируемым углом наклона ее поверхности по отношению к сетке в пределах от 0 до 4°, а также многоэлементные стационарные гидропланки, размещаемые обычно в общем ящике с небольшими промежутками между отдельными элементами. В одном ящике может быть размещено от трех до восьми отдельных элементов. Применение таких гидропланок позволяет увеличить обезвоживающее действие регистровой части сеточного стола. Кроме того, при установке гидропланок взамен регистровых валиков можно сократить длину сеточного стола на современных бумагоделательных машинах почти в 2 раза.

При работе с гидропланками взамен регистровых валиков снижаются потери мелкого волокна и наполнителей и уменьшается разносторонность бумаги [1].



1. Аналитический обзор

1.1 Описание технологической схемы

Технологический процесс производства бумаги включает подготовку массы, отлив, формование, прессование, сушку, резку, упаковку бумаги, переработку брака [2].

Подготовка целлюлозной массы

Целлюлоза со склада транспортером подается в гидроразбиватель ГРВ-0 (п.1) и распускается свежей и оборотной водой. Из гидроразбивателя масса насосом подается в приемный бассейн (п.3).

Из приемного бассейна масса подается на размол, который осуществляется на дисковой мельнице МД-02-1 (п.5). Размолотая масса поступает в машинный бассейн емкостью 25 м³ (п.6).

При выпуске бумаги окрашенной в массе красителем, раствор красителя, приготовленный предварительно в специальном бачке, дозируется в машинный бассейн.

Из бассейна масса насосом подается на БПУ с переливом в машинный бассейн (п.8) и далее направляется на смесительный насос (п.9), где происходит разбавление массы оборотной водой до необходимой концентрации.

Разбавленная масса направляется на очистку на очистители массы (п.10).

Очищенная масса после очистки поступает на дальнейшую очистку от пучков волокон в узлоловитель закрытого типа УЗ-01 (п.11) и далее в напорный ящик машины, а отходы через сборник насосом направляются в приемный бассейн.

Подготовка макулатурной массы

Масса поступает из макулатурного цеха в машинный бассейн и идет по потоку целлюлозной массы.

Приготовление раствора красителя

В емкость вместимостью 0,1 м³ заливается вода и производится подогрев воды паром до температуры (50-80)^оС. После подогрева воды подача пара прекращается и производится подача красителя в количестве 4 кг.

Содержимое емкости перемешивается в течение 5 мин до полного растворения красителя. Во избежание неравномерности окраски массы не рекомендуется использовать горячие растворы красителей и не рекомендуется доводить их до кипения и кипятить во избежание появления сгустков.

Рабочий раствор красителя дозируется постоянно в машинный бассейн.

Перед растворением новой порции красителя старый раствор полностью выливается из емкости.

Емкость необходимо промывать водой после каждого использования.

Полнота растворения красителя проверяется фильтровальной бумагой и должна давать равномерно окрашенное пятно без осадка и ореола.

Приготовление раствора флокулянта

В бак эмульгатора заливается 1,25 м³ воды включается мешалка и тонкой струйкой засыпается 1,5 кг флокулянта «Праестол». После тщательного перемешивания в течение 30 мин добавляется свежая вода до объема 1,5 м3,

производится перемешивание раствора в течение 1 часа. Рабочий раствор флокулянта концентрацией (1,3+0,2) г/л насосом перекачивается в расходную емкость 2,0 м³ и насосом-дозатором подается на флотоловушку.

Отлив, формование, прессование, сушка, намотка, резка полотна бумаги.

Формование бумажного полотна из разбавленной волокнистой суспензии происходит в сеточной части бумагоделательной машины. Поступление массы на сетку обеспечивает напорный ящик, снабженный двумя вращающимися перфорированными валиками, которые предназначены для устранения хлопьеобразования и более равномерного выхода массы на сетку и перфоплиты, разделенной на 4 части.

Сеточная часть машины состоит из регистровой части, которая начинается грудным валом диаметром 400 мм, грудной доски (формующей), регистровых валиков диаметром 100 мм (3 штук), двух пакетов гидропланок по 5 штук в каждом и отдельной гидропланки.

В этой части сеточного стола происходит формование бумажного полотна и удаление большой части воды путем ее стекания под влиянием незначительного напора массы на сетке и отсасывающего действия валиков и гидропланок и созданием вакуума между сеткой и гидропланками.

Образуемый влажный слой волокон подвергается дальнейшему обезвоживанию и формованию на отсасывающих ящиках (3 шт.) под воздействием вакуума, создаваемого вакуумным насосом или вентилятором, установленным на отсасывающих ящиках и на гауч-вале диаметром 450 мм.

При своем обратном движении в сеточной части машины сетка проходит ряд валиков: один «правительный» для регулирования движения сетки и предотвращения ее смещения на сторону, два натяжных для натяжения сетки, два сетковедущих, расположенных снаружи сетки и снабженных деревянными шаберами для очистки поверхности валиков от приставших комочков массы и одного балансировочного.

Для очистки ткани сетки и поддержания ее в чистоте используется водяной спрыск.

Для съема бумажного полотна с сетки на гладильное сукно и во избежание обрывов в этой части машины установлено пересасывающее устройство, состоящее из корпуса типа щелевой сукномойки и двух поддерживающих валиков.

Пересасывающее устройство и прессовый вал диаметром 450 мм охватываются гладильным сукном, которое в процессе работы загрязняется, т.е. поры сукна забиваются мелким волокном, частицами смолы, наполнителя и других веществ. При загрязнении сукон ухудшается фильтрация воды, которая не находя выхода через ткань сукна, вынуждена двигаться через бумажное полотно, вызывая нарушение его структуры и приводя к дроблению бумаги и обрывам.

Для устранения указанного недостатка сукно в процессе работы тщательно промывают. Для этого установлены щелевая сукномойка, смачивающий спрыск и спрыск высокого давления асцилирующий.

Окончательное удаление воды из бумажного полотна до допустимой влажности происходит в сушильной части машины, состоящей из одного сушильного цилиндра диаметром 2,5 м и одного досушивающего диаметром 2.5 м, снабженного сушильным сукном.

Для придания бумаге степени крепирования на сушильном цилиндре (янки цилиндре) установлен крепирующий шабер, угол заточки которого производится в зависимости от желаемой величины крепа. Величина крепа регулируется разностью скоростей верхнего сушильного цилиндра и нижнего.

Перед входом на накат бумажное полотно огибает правочную дугу, при этом полотно разглаживается и устраняются морщины.

Намотка бумаги в рулоны производится на брабанном переферическом накате с пневматическим прижимом тамбура к несущему барабану.

С наката машины тамбуры бумаги тельфером подаются на продольно-резательный станок, где бумага разрезается на рулоны требуемого формата.

Упаковка рулонов производится вручную.

Использование оборотного брака и оборотной воды.

Сухой брак с машины и продольно-резательного станка распускается в гидроразбивателе брака и перекачивается в приемный бассейн, куда поступают и обрезки с ПРС.

Оборотная вода с сеточной части и от вакуум-насосов собирается в приямок под сеточной частью машины, откуда насосом подается в сборник оборотной воды с переливом. Часть воды используется для поддержания уровня массы в бачке постоянного уровня и на разбавление массы перед смесительным насосом, оставшаяся часть воды направляется для осветления на флотоловушку. Осветленная вода поступает в бассейн осветленной воды, а волокно подается в приемный бассейн. С бассейна осветленная вода насосом направляется на спрыски, на отсечки, на роспуск целлюлозы в гидроразбиватель ГРВ-02, переработку брака, на уплотнение сальниковых колец вакуумных насосов, на пеногашение, а избыток самотеком поступает на промстоки.

Использование свежей воды.

Свежая вода используется:

при роспуске беленой целлюлозы;

при роспуске волокнистых полуфабрикатов в случае отсутствия или недостатка осветленной воды с ЦПФ;

на спрыск асцилирующий;

на залив вакуумнасоса в случае отсутствия осветленной воды;

на охлаждение сальников на мельнице;

на сантехнические нужды и при отсутствии осветленной воды на машине;

приготовление химикатов.

1.2 Аналитический обзор конструкций бумагоделательных машин

1.2.1 Ящик гидропланок бумагоделательной машины

Изобретение относится к конструкции бумагоделательной машины и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности [7].

Данная конструкция, имеющая гидропланки, определенным образом, установленные в корпусе, позволяет использовать ее лишь на плоских участках мокрой части бумагоделательной машины, не позволяет регулировать процесс обезвоживания при изменении параметров, что снижает качество формования бумажного полотна. В связи с постоянством направления градиентов фильтрационных напоров на плоской сетке в одну сторону формующийся лист обладает переменной структурой по толщине. На стороне, прилегающей к сетке, откладывается в начальный период элементарный тонкий слой волокон, содержащий меньше мелочи, которая проваливается в ячейки сетки и уходит в промой, нежели в слоях, формирующихся над ним. Получаемый лист обладает разносторонностью, проявляющейся в готовой продукции в виде ряда специфических свойств: сворачиваемости, пылимости, неравномерности впитываемости и печатных свойств с разных сторон листа. С целью борьбы с этим главным недостатком были созданы конструкции с криволинейной зоной формования.

Цель изобретения - повышение качества отливаемого полотна и расширение технологических возможностей бумагоделательной машины.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемой конструкции ящика гидропланок корпус изготовлен с возможностью изменения радиуса кривизны образующей поверхности, гидропланки ящика выполнены составными, при этом одна из составных частей гидропланки содержит сердечник электромагнита, а применяемая сетка имеет в своем плетении нить из магнитопроводящего материала. Кроме того, гидропланки установлены в поворотных осях на телескопических амортизационных стойках.

Указанная совокупность признаков позволяет придать объекту новые свойства и получить новый технический результат.

Изготовление ящика гидропланок с изменяемой кривизной образующей поверхности корпуса позволяет регулировать процесс формования без остановок бумагоделательной машины, делая ее конструкцию технологичной, а процесс обезвоживания - тонко регулируемым и без непроизводительных простоев. Выполнение гидропланок ящика из составных частей, содержащих сердечники электромагнитов, позволяет сетке, имеющей в своем плетении нить из магнитопроводящего материала, обеспечить работоспособность конструкции. Установка гидропланок в поворотных осях на амортизационных стойках позволяет им постоянно контактировать с сеткой, точно отслеживая кривизну плоской мокрой части при изменении геометрии поверхности ящика.

Ящик гидропланок бумагоделательной машины содержит корпус 1 и гидропланки 2, расположенные под сеткой 3. Гидропланки 2 ящика выполнены составными (рисунок 1.1). Одна из составных частей содержит сердечник 4 электромагнита 5, а применяемая сетка 3 имеет в своем плетении нить из магнитопроводящего материала, например стали (рисунок 1.2).

Рисунок 1.1 - Разрез ящика гидропланок: 1 - корпус; 2 - гидропланки; 3 - сетка; 6 - поворотные оси; 7 - телескопические амортизационные стойки.

Гидропланки 2 установлены в поворотных осях 6 на телескопических амортизационных стойках 7.

Ящик гидропланок бумагоделательной машины работает следующим образом.

Сетка 3 бумагоделательной машины транспортирует массу, которая обезвоживается под воздействием фильтрационного напора и вакуума, возникающего на гидропланках 2. В результате этого процесса возрастает концентрация массы, изменяются ее вязкотиксотропные свойства, формуется бумажный лист. При изменениях параметров технологического режима (состава композиции массы, концентрации и скорости формования) возникает необходимость регулирования процесса формования, которую осуществляют без остановки машины путем изменения геометрии зоны обезвоживания при помощи вертикальных перемещений гидропланок 2, выполненных составными и установленных в поворотных осях 6 на телескопических амортизационных стойках 7, которые изменяют высоту расположения гидропланок 2 и углы их расположения. При этом сетка 3, имеющая в своем переплетении нити из магнитопроводящего материала, взаимодействует с составными частями гидропланок 2, содержащими сердечники 4 электромагнитов 5, и плотно прилегает к гидропланкам 2 по образующей поверхности корпуса 1.

Рисунок 1.2 - Поперечный разрез устройства гидропланки: 4 - сердечник; 5 - электромагнит.

Перенастройка главного формующего агрегата без остановки позволяет значительно снизить непроизводительные простои и потери и расширить технологические возможности бумагоделательной машины.

При неизбежных колебаниях в работе бумагоделательной машины начальной концентрации транспортируемой массы, связанных со стабильностью напуска и обезвоживания и перепадах композиционного состава массы, геометрию образующей поверхности корпуса 1 и кривизну сетки 3 изменяют. Предлагаемая конструкция ящика гидропланок обеспечивает стабильность процесса формования бумажного листа и тонкое регулирование процесса.

1.2.2 Гидропланка сеточной части бумагоделательной машины

Изобретение относится к обезвоживающим элементам, устанавливаемым в сеточной части бумагоделательных машин, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности [8].

Однако при выходе из строя какой-либо части износостойкой вставки необходимо бумагоделательную машину остановить и полностью заменить гидропланку.

Сущность изобретения заключается в том, что наличие свободных участков между размещенными в корпусе выступами, жестко связанными с износостойкими элементами, исключает коробление износостойких элементов и их повреждение при измерении температурных условий.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.3 - Гидропланка, поперечный разрез

На рисунке 1.3 показана гидропланка, поперечный разрез; на рисунке 1,4 одна из секций корпуса, вид сверху; на рисунке 1,5 вид А на рисунке 1,3; на рисунке 1,6 соединение соседних секций корпуса; на рисунке 1,7 соседние секции, вид сверху.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.4 - Секция корпуса



Гидропланка содержит установленную в выполненном из отдельных секций корпусе 1 и связанную с ним соединением типа ласточкин хвост вставку в виде отдельных износостойких (керамических) элементов 2, а также крепежные средства 3 для соединения между собой секций корпуса, выполненного в виде жесткого металлического каркаса с выступами, образованными отдельными металлическими пластинами 4, контактирующими с боковой поверхностью хвостовой части износостойких элементов, при этом металлические пластины имеют расположенные одно над другим отверстия для прохода дополнительных крепежных средств: винтов 5 и гаек 6, жестко связывающих в поперечном сечении каркас с пластинами и два соседних износостойких элемента, а также сами пластины 4 со смонтированными между ними ограничительными втулками 7, и каркас корпуса 1.

Рисунок 1.5 - Вид А гидропланки

Крайние износостойкие элементы каждой из секций опираются одновременно на корпусы соседних секций.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.6 - Соединение соседних секций корпуса

Устройство работает следующим образом:

При работе с массой, температура которой превышает температуру окружающей среды на 20-40^оС (например, при производстве газетной бумаги), в результате температурной деформации происходит изменение длины керамических

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.7 - Соединение секции, вид сверху элементов 2 и пластин 4 корпуса 1.

Благодаря жесткому каркасу корпуса 1 с пластинами 4 и ограничительными втулками 7 крепежные средства надежно фиксируют износостойкие элементы, предотвращая перемещение последних в поперечном направлении. В то же время наличие свободных участков между выступами не препятствует продольному удлинению каркаса 1 вместе с износостойкими элементами. При этом несмотря на различия величин их коэффициент линейного расширения исключается коробление элементов 2, а следовательно, и сколы торцовой поверхности (металлические выступы предпочтительнее, например, полимерных, так как они имеют коэффициент линейного расширения ближе к керамике).

Для замены гидропланки достаточно разъединить крепежные средства 3 последовательно каждой из секций корпуса, сдвигая последний по Т-образной направляющей.

Размещением выступов напротив стыков между соседними износостойкими элементами достигается крепление к одной базовой поверхности (т.е. соответствующему выступу) соседних элементов 2 вставки, исключая перекосы и разновысотность последних в пределах секции, а также предотвращая повреждение торцовой поверхности элементов.

Монтаж крайних износостойких элементов секций одновременно в двух соседних корпусах обеспечивает установку на одном уровне всех износостойких элементов по ширине машины, способствуя повышению качества готовой продукции.

1.2.3 Сеточная часть бумагоделательной машины

Изобретение относится к сеточной части бумагоделательной машины и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности [9].

Известно устройство (рисунок 1.8), представляющее формующий ящик (1) с неподвижными формующей доской (2) и гидропланками (3) и ящик гидропланок (4), тоже с неподвижными гидропланками (5). Эта конструкция установлена в начале сеточной части буммашины, где происходит формирование и отлив бумажного полотна из бумажной массы, которая непрерывным потоком поступает из напорного ящика (6).

На равномерность формирования бумажного полотна оказывает влияние равномерный налив массы на сетку (7) буммашины. Для корректировки профиля налива массы на сетку (7) предусматривают возможность небольших местных перемещений по ширине машины секций передней стенки (8) напорного ящика (6) в вертикальной плоскости.

Типовая конструкция начала сеточной части буммашины, повсеместно применяемая на бумкомбинатах, имеет некоторые недостатки: регулирование профиля выходной струи массы по высоте A происходит только в направлении сверху - за счет перемещения передней стенки (8) напорного ящика (6) - и имеет определенные пределы, зависящие от свойств материала стенки (8).

Цель изобретения - облегчение регулирования профиля получаемого бумажного полотна по ширине машины путем дополнительного влияния на толщину отливаемого слоя, осуществляемого вертикальным перемещением участков формующей доски и гидропланок в направлении, перпендикулярном движению полотна.

Предлагаемое устройство (фиг.2) представляет собой сеточную часть бумагоделательной машины, содержащую формующий ящик (1) с формующей доской (2) и гидропланками (3) и ящик гидропланок (4). Формующая доска (2) и гидропланки (3) формующего ящика и гидропланки (5) ящика гидропланок (4) имеют исполнительные механизмы (6), осуществляющие перемещение участков формующей доски (2) и гидропланок (3) и (5) в направлении, перпендикулярном движению полотна.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.8 - Сеточный стол

Устройство работает следующим образом. По заданному сигналу исполнительный механизм (6) перемещает участки формующей доски (2) и гидропланок (3) и (5). В результате изменяется характер налива формируемого слоя и корректируются погрешности профиля, образовавшиеся в бумажном полотне при прохождении в различных частях буммашины (например, дефект нижней губы (7) напорного ящика (8), дефект бомбировки прессовых валов и т.д.).

1.3 Объект курсового проектирования

Бумагоделательная машина (рисунок 1.9, 1.10) основная и наиболее сложная машина в производстве бумаги, на которой осуществляются непрерывно и последовательно следующие технологические процессы: отлив, формование, обезвоживание, прессование, сушка, охлаждение, отделка и свёртывание готовой бумаги в рулоны. Бумагоделательные машины подразделяются на плоскосеточные, двухсеточные с вертикальным или горизонтальным расположением сеток, круглосеточные, ваккуум-формующие, комбинированные, сухого формования и др. Бумагоделательная машина состоит из сеточной, прессовой, сушильной частей, каландра и наката. Сеточная часть имеет одну или две бесконечно движущиеся сетки, на которые непрерывным потоком, равномерно по всей их ширине поступает разбавленная водой бумажная масса. При обезвоживании бумажной массы на сетке или между сетками происходит формование бумажного полотна, которое далее обезвоживается в прессовой части и окончательно высушивается в сушильной части машины. Прессовая часть Бумагоделательной машины состоит из нескольких 2-вальных (иногда 3-вальных) прессов, между валами которых (находясь на прессовом сукне) проходит бумажное полотно. При этом часть влаги из него отжимается. Сушильная часть бумагоделательной машины состоит из 2-ярусных батарей сушильных вращающихся цилиндров, обогреваемых изнутри паром. Сырое бумажное полотно, проходя между горячими поверхностями цилиндров и сушильным сукном каждой батареи, высушивается до влажности 5-7%. В конце сушильной части бумагоделательной машины имеется холодильный цилиндр (иногда 2) для охлаждения бумаги. Затем бумага проходит машинный каландр, придающий ей гладкость, и наматывается в рулон на накате. Производительность современной бумагоделательной машины 250-500 т/сут., ширина обрезанного бумажного полотна около 10 м, рабочая скорость 800-1500 м/мин, масса машины около 3500 т, длина 115 м, ширина 20 м и высота до 15 м. Мощность всех электродвигателей около 30 МВт.

Рисунок 1.9 - Схема плоскосеточной бумагоделательной машины



1 - машинный бассейн; 2 - насос; 3 - бак постоянного напора; 4 - коническая мельница; 5 - смесительный насос; 6 - задвижка; 7 - очистная аппаратура; 8 - напорный ящик; 9 - сеточная часть; 10 - грудной вал; 11 - гауч-вал; 12 - регистровые валки; 13 - отсасывающие ящики; 14 - решительный валик (эгутёр); 15 - правильный валик; 16 - прессовая часть; 17 - прессовые валы; 18 - шерстяные сукна; 19 - сушильная часть; 20, 21 - сушильные цилиндры; 22 - каландр; 23 - холодильные цилиндры; 24 - накат; 25 - продольно-разрезный станок.

Рисунок 1.10 - Общий вид бумагоделательной машины

Сеточный стол бумагоделательной машины состоит из регистровой части, отсасывающих ящиков и гауч-пресса. Разбавленная волокнистая суспензия непрерывным потоком вытекает на движущуюся бесконечную сетку. На сеточном столе масса теряет большую часть содержащейся в ней воды, превращаясь в бумажное полотно, которое при сухости около 15-20% передается с сетки на сукно первого пресса для дальнейшего уплотнения и механического обезвоживания прессованием. Сетка, обогнув нижний вал гауч-пресса, возвращается к грудному валу. При обратном движении сетка, направляемая несколькими сетковедущими валиками, промывается водой при помощи водяных спрысков, и снова подходит к регистровой части сеточного стола. Оборотная вода от регистровой части машины по желобам и сливам отводится в сборник оборотной воды. Чтобы предотвратить растекание жидкой массы по краям сетки, в начале регистрового стола устанавливают ограничительные линейки. Для обрезания неровных кромок сырого бумажного полотна перед гауч-прессом имеются две краевые отсечки (водяные ножи) и одна переводная, используемая для разрезания бумажного полотна при заправке бумаги.

Сеточный стол монтируется на фундаментных шинах горизонтально.

Регистровая часть начинается от грудного вала и состоит из регистровых валиков, расположенных в одной плоскости. Между грудным валом и первым регистровым валиком установлена формующая доска для устранения провисания сетки и улучшения формования.

Регистровые валики снабжены шариковыми подшипниками, которые установлены в гнездах, расположенных на регистровых балках, снабженных приспособлениями для установки валика по высоте, а иногда и по горизонтали.

Регистровые валики поддерживают сетку и способствуют обезвоживанию бумажной массы на сеточном столе.

На свободных участках сетки между регистровыми валиками, за исключением лишь первой части сеточного стола, вода почти не удаляется, так как ее поверхностное натяжение под сеткой достаточно велико и противодействует силе тяжести и напору массы над сеткой. Вода стекает лишь на участке регистрового валика между точками А и В (рисунок 1.11), когда сетка входит в соприкосновение с поверхностью регистрового валика в пункте А.

Рисунок 1.11 - Схема отсасывающего действия регистрового валика:

Н - слой массы над сеткой; h - слой воды под сеткой, удерживаемый силами поверхностного натяжения; щ - зона отсоса.

Благодаря смачиванию и силам сцепления воды с поверхностью регистрового валика, а также кинетической энергии вращения валика и движения сетки происходит всасывание воды в кармане АВС. В некоторой точке В всасывающее действие валика прекращается, так как подвод воды из слоя массы на сетке оказывается недостаточным, чтобы заполнить карман водой.

Недостатком регистровых валиков является то, что при работе бумагоделательных машин на высоких скоростях регистровые валики становятся причиной нарушения формования бумажного полотна, особенно в первой части сеточного стола, где отсасывающее действие валиков максимально, а волокнистый слой еще не сформирован или очень слаб. Даже при невысоких скоростях над каждым регистровым валиком на сетке виден гребень, который образуется вследствие заноса воды, прилипшей к поверхности валика, и выдавливания ее им через сетку в бумажную массу. При этом вода отмывает мелкое волокно и наполнители с нижней стороны листа, вызывая разносторонность бумаги. При увеличении скорости высота гребней увеличивается, могут происходить всплески массы (масса подбрасывается над сеткой в виде столбиков и брызг), что создает более сильные помехи для формования бумаги. Чаще такие всплески наблюдаются на быстроходных машинах в местах прохождения струй массы над регистровыми валиками. Этим всплескам массы способствует также и провисание сетки при прохождении ее над зоной отсоса валика [1].

Чтобы устранить этот недостаток, можно установить вместо регистровых валиков гидропланки (рисунок 1.12). Гидропланка представляет собой разновидность шабера, устанавливаемого под сеткой с небольшим углом (1-4°) к ней. Гидропланка передней кромкой снимает, как шабером, пленку воды, повисшую под сеткой и удерживаемую силами поверхностного натяжения, и удаляет часть воды из волокнистого слоя вследствие разрежения, возникающего в клине между сеткой и поверхностью гидропланки.

Рисунок 1.12 - Гидропланки: а - стационарная; б - многоэлементная

Применение гидропланок позволяет увеличить обезвоживающее действие регистровой части сеточного стола. Кроме того, при установке гидропланок взамен регистровых валиков можно сократить длину сеточного стола на современных бумагоделательных машинах почти в 2 раза.

бумагоделательный формующий обезвоживающий сеточный



2. Технологические расчеты

2.1 Расчет возможной производительности бумагоделательной машины

Цель любого технологического расчета - определение возможной производительности машины или какой-либо ее части по заданным параметрам или определение основных параметров (размеров) машины по заданной ее производительности. Ввиду сложности явлений, происходящих на сеточной части при формовании и обезвоживании бумажного полотна, до сих пор еще нет научно обоснованного технологического расчета сеточной части. Технологический расчет сеточной части основан на методе удельной производительности (так называемом съеме). Съемом называют количество воздушно сухой бумаги, которое может быть получено с 1 м² площади сеточного стола. Величина съема зависит от многих факторов; наиболее важными из них являются: скорость машины, свойства бумажной массы (композиция, концентрация и помол) и ее температура. Понижение степени помола, наличие в композиции коротковолокнистой, легко обезвоживающейся массы, повышение температуры массы -- все эти факторы увеличивают скорость обезвоживания. Удельная производительность возрастает (до определенного предела) при увеличении вакуума и площади отсоса отсасывающих ящиков и гауча. Технология производства бумаги и конструкция бумагоделательных машин непрерывно совершенствуются, что приводит к увеличению удельных съемов на сеточной части [3]. Площадью сеточного стола принято считать площадь, определяемую необрезной шириной b (м) бумаги на накате и длиной l (м) сеточного стола (расстояние между осями грудного и нижнего вала гауча):

(2.1)

Возможная часовая производительность машины при = 150 м/мин при съёме санитарно-гигиенической бумаги k = 25 кгс/м²ч [3] равна

(2.2)

Часовая производительность машины равна

(2.3)

где b - необрезная ширина бумаги на накате, м;

- скорость, машины (скорость бумаги на накате), м/мин;

q - вес бумаги, г/м².

Длина сеточного стола современных бумагоделательных машин равна 8 - 20 м. В нашем случае l = 9,5 м.

Длина сетки l_c на машинах без пересасывающего устройства в 2,15 -- 2,25 раза больше длины сеточного стола. При наличии пересасывающего устройства длина сетки возрастает еще примерно на 2,5--3,5 м.

(2.4)

2.2 Ширина сетки и длина валов сеточной части

Ширина сетки бумагоделательной машины равна

(2.5)

где b - ширина бумаги на накате (необрезная ширина бумаги);

b₀ - обрезная ширина бумаги (после обрезки кромок на продольно-резательном станке или бумагорезательной машине);

с - ширина обрезаемых кромок (обычно с = 20-25 мм);

а - ширина отсекаемых на гауче полосок - отсечек (обычно а = 25-50 мм);

d - ширина устройств для ограничения разлива массы по ширине сетки (при ограничительных планках d = 5-10 мм);

е - ширина свободных кромок сетки (обычно е = 20-50 мм);

₁ - общий процент усадки бумажного полотна на прессовой и сушильной частях машины, зависящий от вида вырабатываемой бумаги (_i = 1,5-3% для бумаги с большим содержанием древесной массы).

В целях упрощения и унификации изготовлении сеток ширина их согласно ГОСТ 981-51 принята одинаковой независимо от вида вырабатываемой бумаги; для машин шириной 2070 мм ширина сеток равна 2200 мм.

Длина рабочей части валов сеточной части (грудного и сетковедущих) обычно больше ширины сетки на 100--150 мм (меньшая величина относится к более узким машинам). Длину перфорированной части отсасывающего вала гауча принимают равной ширине сетки или меньше этой ширины на 50 мм [3].

(2.6)

(2.7)



3. Механические и прочностные расчеты

3.1 Выбор конструкционных материалов

Анализ конструкции и условий эксплуатации показывает, что при выборе конструкционных материалов для их изготовления необходимо учитывать следующие факторы:

- назначение и конструктивное исполнение детали, сборочной единицы или изделия;

- условия работы (давление и температура рабочей среды, степень её коррозионной активности), характер приложения нагрузки (статический, малоцикловый, циклический):

- механические характеристики материала при заданных условиях эксплуатации;

- стоимость материала (с учётом экономного использования дефицитных легирующих элементов);

- возможность обеспечения поставки материалов металлургической промышленностью.

При выборе материалов предназначенных для установки на открытых площадках или в неотапливаемых помещениях, необходимо учитывать влияние на свойства материалов минимальной температуры окружающей среды для данного района в случае, если температура стенки при работе может стать отрицательной от воздействия этой среды.

Согласно перечисленным критериям и на основании результатов исследований изменения механических свойств и микроструктуры сталей, а также по рекомендациям [6] для изготовления машины (валы, гидропланки, втулки, крышки подшипников) выбираем, материалы (содержания элементов в %), которые представлены в таблицах 3.1 - 3.4.



Таблица 3.1

Химический состав стали 20

С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	P	S	ГОСТ, ТУ
						Не более
0.17-0.24	0.17-0.37	0.35-0.65	0…0.25	0…0.03	0…0.3	0.035	0.04	ГОСТ 1050-88

Таблица 3.2

Химический состав стали Ст.3

С	Si	Mn	Cr	Ni	As	Cu	P	S	ГОСТ, ТУ
							Не более
0.14-0.22	0.12-0.30	0.40-0.65	0…0.30	0…0.03	0…0.08	0…0.3	0.04	0.05	ГОСТ 380-94

Таблица 3.3

Химический состав фторопласта-3

Модуль упругости нормальный, МПа	Относительное удлинение после разрыва, %	Плотность, кг/м3	Предел прочности при изгибе, МПа	Предел прочности при растяжении, МПа	Темпер. плавл., 0С	ГОСТ, ТУ
1400	200	0.5-0.8	70	40	130	ГОСТ 13744-87

Таблица 3.4

Химический чугуна СЧ-15

С	Si	Mn	Cr	P	S	ГОСТ, ТУ
				Не более
3.5-3.7	2-2.4	0.5-0.8	0…0.30	0.2	0.15	ГОСТ 380-94

3.2 Расчет сетконатяжного вала

Все валы должны обладать высокой динамической уравновешенностью и минимальным прогибом. Валы, относящиеся к группе поддерживающих или направляющих (сетковедущие и др.), кроме того, должны иметь минимальный вес, так как в большинстве своём приводятся во вращение сеткой.

Валы бумагоделательных машин рассчитывают на прочность, жёсткость и критическую скорость.

При расчёте валов на прочность учитываются следующие силовые факторы: собственный вес вала, равнодействующая сил натяжения сетки. Собственный вес вала, пренебрегая наличием патронов и цапф, можно считать нагрузкой равномерно распределённой по длине вала (ошибка при этом не превышает 2-5%) [4].

Натяжение сетки по мере её удлинения должно поддерживаться примерно постоянным. Для этого устанавливают механизм натяжения, расположенный на нижней, нерабочей ветви. Механизм состоит из сетковедущего валика, охватываемого сеткой на 10-30, который может перемещаться в вертикальной плоскости.

Разность натяжения обеих ветвей сетки, равная усилию, необходимому для преодоления трения в опорах вала, незначительна и ею также можно пренебречь [3].

По конструкции сетконатяжной вал представляет собой стальную трубу, по концам которой запрессованы стальные патроны, в которые запрессованы стальные цапфы.

Наружная поверхность вала облицована твёрдой резиной с целью предохранения от коррозии. Сетконатяжной вал установлен на рычагах, которые с одной стороны закреплены с помощью шарнира к продольным балкам сеточного стола, а с другой - к устройству для их перемещения.

3.2.1 Расчет вала на прочность

Исходные данные для расчёта (рисунок 3.1)

Наружный диаметр вала (по резине): D = 0,27 м

Наружный диаметр трубы вала: D₁ = 0,252 м

Внутренний диаметр трубы вала: d = 0,225 м

Диаметр цапфы (сечение I-I): d₁ = 0,07 м

Диаметр цапфы (сечение II-II): d₂ = 0,08 м

Расстояния: а₁ = 0,1 м; а₂ = 0,215 м

Вес вала с рычагами: P = 7,2 кН

Материал трубы и цапф вала: сталь 35

Модуль упругости стали: Е = 210⁸ кН/м²

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.1 - Расчётная схема сетконатяжного вала

Определение расстояния между опорами вала (рычагами)

Расстояние между опорами вала определяется в зависимости от ширины сетки

L = b_с + 0,58 (3.1)

L = 2,2 + 0,58 = 2,78 м

Расчет и построение эпюр были проведены на ЭВМ при помощи программы «BENDING». Результаты расчета представлены на рисунке 3.2.

Расчёт на прочность рубашки вала

Расчет на прочность цилиндра вала заключается в определении максимального напряжения от изгибающего момента, действующего в опасном сечении, и его сравнения с допустимым напряжением для материала, из которого изготавливается корпус вала.

Определяем максимальный изгибающий момент посередине длины вала



(3.2)

Определяем момент сопротивления поперечного сечения вала

(3.3)

Определяем наибольшие напряжения в этом сечении

(3.4)

Учитывая важное значение сетконатяжного вала сеточной части и необходимость обеспечения его надёжной работы в условиях знакопеременных нагрузок, допускаемое напряжение для стальных валов принимают от 210⁵ до 610⁵ кН/м², что больше расчётного.

Расчёт на жёсткость рабочей части вала

Расчет валов на жесткость заключается в определении величины абсолютного или относительного прогиба от действующих нагрузок и его сравнение с допустимым значением, пределы которого для различных валов приведены в таблице 13 [4] приложения.

Определяем момент инерции сечения трубы вала

(3.5)

Определяем прогиб рабочей части вала в середине пролёта

(3.6)

Определяем относительный прогиб

(3.7)

Допускаемый относительный прогиб рабочей части вала

(3.8)

Расчётное значение прогиба рабочей части вала удовлетворяет требованиям жёсткости.

3.2.2 Расчёт цапф вала на выносливость

Расчет на прочность цапф вала заключается в расчете их на выносливость по длительно действующим нагрузкам с учетом режима нагружения. Опасные сечения в данном случае выбирают с учетом напряженности сечения цапфы и величины концентрации напряжений в этом сечении. В качестве возможных опасных сечений выбирают сечения, проходящие по галтелям, отверстиям, местам выхода шпоночных канавок и шлицев, по краю посаженной детали и т. д.

Рисунок 3.2 - Расчетная схема вала

Рисунок 3.3 - Расчётная схема цапфы сетконатяжного вала

Ввиду симметричности нагружения вала (рисунок 3.3) реакции опор равны между собой.

Определяем реакцию одной опоры вала

(3.9)

Определяем изгибающий момент цапфы в сечении I-I от нагрузки R

(3.10)

Определяем момент сопротивления сечения I-I цапфы

(3.11)

Определяем номинальное напряжение изгиба цапфы в сечении I-I

(3.12)

Допустимый коэффициент концентрации для сечения I-I цапфы без технологического упрочения определяется по выражению

(3.13)

Для определения K найдём отношения d₂/d₁ и r₁/d₁,

где r₁ - радиус галтели, принимаем равным 0,004 м.

_в = 530 мН/м² - для цапфы сталь 35;

K = 1,71 - определяется по таблице 2 [4] приложения;

K = 1,07 - определяется по таблице 8 [4] приложения для вида обработки - обточка;

₀ = 0,75 - определяется по таблице 10 [4] приложения.

Определяем предел выносливости стали при изгибе с симметричным циклом

_-1 = 0,43, (3.14)

_-1 = 0,43530 = 238 мН/м²

Определяем предел усталости цапфы в сечении I-I

(3.15)

Определяем запас прочности от предела усталости

(3.16)



[n] 1,3 1,5 (3.17)

В данном случае n > [n] следовательно, запас прочности цапфы вала в сечении I-I обеспечивается.

Расчёт сечения II-II производим аналогично приведённому выше.

Определяем изгибающий момент цапфы в сечении II-II от нагрузки R

(3.18)

Определяем момент сопротивления сечения II-II цапфы

(3.19)

Определяем номинальное напряжение изгиба цапфы в сечении II-II:

(3.20)

Определяем предел усталости цапфы в сечении II-II

[K] = 2,46 - допустимый коэффициент концентрации напряжений для валов с посаженными деталями (таблица 7) [4].

Определяем запас прочности от предела усталости

(3.21)

В данном случае n > [n] следовательно, запас прочности цапфы вала в сечении II-II обеспечивается.

После проведения расчетов на прочность, жесткость и критическую скорость вала производим подбор подшипников, исходя из характера нагружения с учетом долговечности по коэффициенту работоспособности.

3.3 Подбор подшипников

Габариты подшипника выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипника: d_П = 80 мм. Принимаем радиальные роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами (рисунок 3.4) [5]. Выбранные подшипники с их параметрами занесём в таблицу 3.5.

Рисунок 3.4 - Подшипник радиальный роликовый с короткими цилиндрическими роликами



Таблица 3.5

Параметры радиальных роликоподшипников с короткими цилиндрическими роликами

Обозначение № подшипника	dП, мм	D, мм	B, мм ширина	Динамическая грузоподъёмность: С, кН	Предельная частота вращения подшипников n пред, мин-1
2316	80	170	39	79,5	3150

Проверка подшипников на долговечность

Проверим подшипник №2316

C_тр < C_табл, (3.22)

где C_тр - динамическая грузоподъёмность, кН

C_тр = R_э · L₁₀^1/, (3.23)

где R_э - радиальная нагрузка на подшипник (суммарная опорная реакция), Н;

- показатель степени, для роликовых подшипников, = 10/3;

L₁₀ - долговечность в млн. об.

L₁₀ =(С/R_э), (3.24)

R_э = V · R · К · К_т , (3.25)

где V - кинематический коэффициент, при вращении внутреннего кольца подшипника, V = 1.

К - коэффициент, учитывающий характер нагрузки, К = 1,8.

К_т - коэффициент, учитывающий влияние температуры на долговечность подшипника, при t < 100C, К_т = 1.

Определим долговечность подшипника в часах

(3.26)

где L_10h - долговечность подшипника в часах;

n - частота вращения подшипника, мин^-1.

36 · 10³ L_10h 10 · 10³ часов. (3.27)

R_э = 1 · R · 1,8 · 1 = 4300 · 1,8 = 7740 Н

L₁₀ =(79500/7740)^10/3 = 2337 млн. об.

C_тр = 7740 · 2337^0,3 = 79315 Н

79315 < 79500

Условие (3.27) выполняется, следовательно, подшипники на вал можно установить.



Заключение

В данном курсовом проекте рассмотрены различные формующие и обезвоживающие устройства сеточной части бумагоделательной машины (БДМ). Произведены технологические и конструкторские расчёты.

Технологические расчёты включают в себя:

- расчёт возможной производительности бумагоделательной машины;

- определение ширины сетки и длины валов сеточной части.

Конструкторские расчёты включают в себя:

- расчёт сетконатяжки, включающий в себя расчёт сетконатяжного вала на прочность и жёсткость, а также подбор подшипников.

На основе выполненных расчетов, мы можем утверждать о необходимости и целесообразности проведения модернизации оборудования, а именно сеточной части бумагоделательной машины с внедрением новых обезвоживающих элементов.



Список использованной литературы

1. Иванов, С.Н. Технология бумаги / С.Н. Иванов. - 3-е изд. - М.: Школа бумаги, 2006. - 696 с.

2. Материалы конструкторско-технологической практики ОАО СКБЗ «Альбертин»

3. Эйдлин, И. Я. Бумагоделательные и отделочные машины / И. Я. Эйдлин - М.: Лесная промышленность, 1970. - 624 с.

4. Расчет валов бумагоделательных и картоноделательных машин: учеб. пособие / Ю. Д. Алашкевич и др.. - Красноярск: СибГТУ, 2002. - 96 с.

5. Старец, И. С. Подшипники качения в оборудовании целлюлозно-бумажного производства / И. С. Старец . - 3-е изд., перераб. - М.: Лесная промышленность, 1985. - 312 с.

6. Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справочник / А.А. Лащинский, А.Р. Толщинский. - Л.: Машиностроение, 1970. - 752 с;

7. Ящик гидропланок бумагоделательной машины: пат. 2150539 РФ, МПК7 D 21 F 1/48 / С.Ю. Ризаев, С.П. Захарычев, Т.Н. Мельникова; заявитель Хабаровский государственный технический университет. - № 99105610/12; заявл. 18.03.1999; опубл. 10.06.2000.

8. Гидропланка сеточной части бумагоделательной машины: пат. 2061135 РФ, МПК7 D 21 F 1/48 / Ю.Л. Вдовенко, Д.А. Алмакаев; заявитель Центральный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по проектированию оборудования для целлюлозно-бумажной промышленности. - № 92016017/12; заявл. 30.12.1992; опубл. 27.05.1996.

Сеточная часть бумагоделательной машины: пат. 2133309 РФ, МПК7 D 21 F 1/00 / В.В. Аверкин; заявитель Научно-производственное предприятие "АСК БИФОР" - № 96108553/12; заявл. 25.04.1996; опубл. 20.07.1999.

Размещено на Allbest.ru