Продольно-резательный станок производительностью 350 т/сутки - реферат

АННОТАЦИЯ

В дипломном проекте приведен анализ существующих конструкций продольно-резательных станков для картоноделательных машин и рассмотрены следующие основные вопросы:

конструкции продольно – резательных станков;
существующие схемы продольно – резательных станков;
механизмы продольной резки;
компоновка и привод продольно – резательных станков.

В проекте предложен вариант продольно – резательного станка с нижней заправкой полотна картона.

В ходе разработки проекта были произведены технологические и конструктивные расчеты, разработана автоматизированная пневматическая схема регулирования плотности намотки рулонов, разработаны мероприятия по безопасности объекта (разработана схема отсоса пыли от ножей и произведен расчет пневмотранспорта отходов от ПРС), а также приведен расчет экономической эффекта от внедрения проектируемого продольно – резательного станка в производство.

Дипломный проект сопровожден необходимыми чертежами, выполненными в соответствие с существующими ГОСТами.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ………………………………………………………….. 3
Технико-экономическое обоснование проекта ………..…... 10
Технологические расчеты ...…………………...……………… 44
Конструктивные расчеты ………………….……….………….. 49
Автоматизация ………………………………….…………….… 70
Экономическая часть …..….…………………………………… 75
Безопасность объекта …………………..……………………... 79
Перечень используемой литературы ……...……...………… 90

1. ВВЕДЕНИЕ

Лесная и целлюлозно-бумажная промышленность является важной "экспортной" составляющей российской экономики. Пройдя через нелегкий этап структурной трансформации в период 1991 - 1996 г.г., лесная и целлюлозно-бумажная отрасль России в настоящее время выходит на новый этап качественного развития. Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности России в 2000 году произвели 3,4 млн. тонн бумаги, что на 12,5% больше, чем в 1999 году. При этом объем производства картона составил 1,9 млн. тонн (21,4%). На целлюлозо-бумажную отрасль приходится 63% прибыли лесопромышленного комплекса России. При этом рентабельность отрасли в 2000 году составила 42%. Как заявляют в Минпромнауки, увеличение объемов производства произошло в связи с ростом российской промышленности в целом, что повлекло за собой повышение спроса на упаковку. По этой причине загрузка мощностей в целлюлозно-бумажной промышленности в прошлом году увеличилась на 3—5% по сравнению с 1999 годом и достигла 75%. Помимо того, немаловажную роль сыграла благоприятная конъюнктура мировых цен, которые в прошлом году превышали в среднем на 5% цены 1999 года. Согласно прогнозам экспертов министерства, темпы роста объемов производства в текущем году должны замедлиться, поскольку сейчас намечается тенденция к снижению цен на целлюлозу и картон. Тем не менее, аналитики ожидают, что в целом по отрасли рост производства превысит 10%. Как сообщили в пресс-службе компании "Илим Палп Энтерпрайз", в 2002 году эта лесопромышленная корпорация планирует увеличить производство товарной продукции на 37,2% до 2 млн. 182 тыс. тонн. Объем варки целлюлозы должен возрасти на 41% по сравнению с показателем 2001 года и составить 2 млн. 151 тыс. тонн. Увеличение выпуска товарной продукции и объема варки целлюлозы связано с тем, что в начале 2002 года в корпорацию "Илим Палп Энтерпрайз" вошел Усть-Илимский ЛПК, который в 2002 году должен выпустить 533 тыс. тонн товарной продукции, а объем варки целлюлозы составит 572,9 тыс. тонн.

Для справки: ЗАО "Илим Палп Энтерпрайз" (Санкт-Петербург) зарегистрировано 30 апреля 1992 года. Сейчас в корпорацию входят "Котласский ЦБК", "Братский ЛПК", "Санкт-Петербургский картонно-полиграфический комбинат", "Усть-Илимский ЛПК" и 42 лесозаготовительных предприятия. Ежегодный объем лесозаготовки составляет 8 млн. кубических метров. На предприятиях, входящих в ЗАО "Илим Палп Энтерпрайз", производится 61% российской целлюлозы и 77% коробочного картона.

Картонная тара – это один из стабильно растущих сегментов на рынке упаковки, что подразумевает многообразие различных упаковок, начиная c индивидуальной упаковки (коробки для шоколадных конфет, печенья, пачки сигарет) и заканчивая транспортной упаковкой (картонные коробки, ящики). Сегодня, во время социально-этического, индивидуализированного маркетинга, когда большое внимание уделяется не только качеству товара, но и качеству упаковки товара, ее дизайну, эргономичности, экологической чистоте, информативности и т.д., спрос на качественную потребительскую и транспортную картонную тару среди отечественных производителей интенсивно растет. Тем более что картон и бумага являются наиболее распространенными упаковочными материалами, как в нашей стране, так и во многих европейских странах. Например, в Германии доля картонной и бумажной тары среди упаковочных материалов составляла в 1995 году около 40%, в России в 1998 году – около 38%.

Картонная тара является продуктом лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, поэтому целесообразно обратиться к данным по развитию производства в этой сфере. На рис. 1 видна динамика производства лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности за январь-сентябрь 2001 года. Спад производства произошел только в феврале месяце на 1,7%. Средний рост производства за январь-сентябрь 2001 года по сравнению с аналогичным периодом 2000 года составил 2,5%. Минэкономразвития и торговли РФ прогнозирует рост производства продукции этой отрасли на 2001 год – 3,9%, на 2002 год – 4,2%.

Данные Госкомстат РФ.

Но в таких отраслях, как лесозаготовительная и деревообрабатывающая за эти три квартала произошел спад производства на 1,9 и 1,5% соответственно. Тогда как целлюлозно-бумажная отрасль показала особенно хорошие результаты – увеличение производства на 8,2%. Недаром она приносит около 63% прибыли всей отрасли, являясь одной из наиболее рентабельных отраслей лесоперерабатывающего комплекса. Перспективным для этой отрасли является и внутренний рынок, как уже было сказано, растет спрос на картонную тару со стороны отечественных производителей, так и мировой рынок. Хотя последние тенденции мирового рынка целлюлозно-бумажной продукции несколько тревожны, еще с прошлого года цены на продукцию этой отрасли на мировом рынке снижаются. Тем не менее, на экспорт производится до 2/3 всей произведенной продукции.

Н а рис. 2 отражена товарная структура целлюлозно-бумажной отрасли и динамика производства по каждому товарному направлению за три квартала 2001 года по сравнению с данными аналогичного периода 2000 года (источник - Госкомстат РФ).

Данные Госкомстат РФ.

Производство картонных ящиков возросло на 18,5% и составило 93,7 млн. кв. м., темпы роста производства картонной тары превысили темпы роста картона в целом: производство картонной тары увеличилось на 16,6%, что составило 126 тыс. тонн.

В целом за этот период было произведено картона на 13,5% больше, чем за аналогичный период прошлого года, тогда как Минэкономразвития РФ прогнозирует рост производства картона в 2002 году – на 11% (рис.3).

На внутреннем рынке в соответствии со спросом, растет и предложение картонной тары. Причем, аналитики прогнозируют и дальнейший рост производства. Наиболее крупные производственные центры этой продукции сосредоточены в Архангельской области, Алтайском и Красноярском краях - районах с оптимальным сочетанием производственного и сырьевого комплекса.

Но вместе с ростом спроса на картонную тару повышаются требования клиентов к ее качеству. Высокие стандарты качества характерны и для мирового рынка, где с падением спроса, показатель качества стал особенно актуален. Также растет спрос на качественную картонную тару и на российском рынке. Естественно, требования со стороны клиентов зависят от вида картонной упаковки, например, более высокие требования предъявляются к индивидуальным упаковкам, здесь играет роль и толщина картона, его цвет, однородность, возможность нанесения краски.

Основываясь на вышесказанном, можно прогнозировать дальнейшее динамичное развитие целлюлозно-бумажной отрасли в целом и сектора картонной тары в частности. А как следствие увеличения сегмента рынка картонной тары можно ожидать повышение рентабельности предприятий, работающих в этом направлении, и их инвестиционной привлекательности.

Несмотря на то, что в последнее время наблюдается вытеснение упаковочных картонов полимерными материалами, в некоторых сегментах отрасли картоны по-прежнему остаются незаменимыми, в силу своих преимуществ, таких как, возможность декорирования и конструирования, небольшой вес, прочность. Картоны сравнительно недороги, а главное, универсальны.

Картонная потребительская тара остается, в России, высокоэффективным видом упаковки, и поэтому за последние несколько лет производство коробочного картона в Российской Федерации увеличилось в 3,5 раза.

Коробочный картон - это второй (после гофрокартона) вид картона, входящий в группу тароупаковочного картона. Коробочный картон - это массовый вид картона, однако, его доля в общем объёме производства картона всех видов ниже, чем у гофрокартона (64%) и составляет около 18%. Вместе с тем, в ценностном выражении доля коробочного картона сопоставима с гофрокартоном. Коробочный картон используется для изготовления потребительской тары. Отдельные марки коробочного картона могут использоваться для изготовления прокладок и решеток в картонные ящики. Для того чтобы обеспечить высокое качество упаковки необходимо строго соблюдать технологию изготовления полуфабриката на всех участках его производства.

Сырьем для изготовления картона является беленая целлюлоза, макулатура или другие волокнистые полуфабрикаты, процентное соотношение для сырья может быть различным, в зависимости от марки изготовляемого картона.

Основная наматываемая продукция картон хром – эрзац макулатурный, предназначенный для изготовления коробок, пачек и другой потребительской тары с многокрасочной печатью и без нее, выпускается по ТУ 13-0281020-97-90 и коробочный картон для изготовления коробок без печати по ТУ 13-028-1020-99-90 и СТП 2-63-91.

Картон хром – эрзац макулатурный должен соответствовать требованием ГОСТ 7933.

Картон изготавливается следующих марок:

МО – мелованный для офсетного и типоофсетного способов печати.

МГ – мелованный для глубокого способа печати.

Н – не мелованный для офсетного, типоофсетного и высокого способов печати.

Картон изготовляется в рулонах, в листах, в бобинах, в коробках или пачках правильной геометрической формы, в зависимости от дальнейшего применения. Размеры по ширине и диаметру рулонов и бобин и форматы листового картона устанавливаются по согласованию с заказчиком. Картон должен вырабатываться с обрезанными кромками, которые должны быть ровными и чистыми. Число обрывов должно быть минимальным и не превышать установленных стандартов. Эти требования должны обеспечиваться проектируемым продольно-резательным станком.

Кроме того, продольно-резательные станки должны удовлетворять следующим требованиям:

- надежность;

- безопасность и удобство обслуживания;

- эргономичность конструкции;

Выполнение всех вышеперечисленных требований к продольно-резательным станкам обеспечивает надежную работу оборудования и высокое качество картонных полуфабрикатов. Что в свою очередь положительно влияет на конкурентоспособность выпускаемой продукции, как на отечественном, так и на зарубежных рынках сбыта.

2. Технико-экономическое обоснование проекта

2.1. Общие сведения

Для печатания и переработки бумаги повсеместно применяют ротационные машины, в связи с этим в общем производстве бумаги ролевая бумага занимает первое место. Некоторые виды бумаги (газетная, мешочная, кабельная и др.) почти полностью выпускаются в рулонах. Ролевая бумага, не подвергающаяся отделке на суперкаландре, с наката бумагоделательной машины краном передается на установленный вслед за ней продольно-резательный станок.

Раньше бумага с наката поступала на перемоточно-сортировочный станок. На этом станке, имеющем только раскат и накат, производилась перемотка бумаги, склейка обрывов и так называемая сортировка (удаление бракованных участков полотна). В настоящее время необходимость в установке перемотно-сортировочных станков отпала вследствие улучшения качества намотки рулонов и уменьшения числа обрывов на бумагоделательной машины.

Продольно-резательные станки – наиболее быстроходные из всех машин бумажного производства: скорость их достигает 1500 – 1800 м/мин, а в отдельных случаях более 2400 м/мин. Все валы этих станков должны быть динамически уравновешены и проверены на критическую скорость.

Наиболее целесообразной в отношении общей компоновки и маневрирования во время работы является установка одного продольно-резательного станка на одну бумагоделательную машину. В этом случае производительность станка должна соответствовать производительности бумагоделательной машины, для которой он предназначен, и иметь достаточный разрыв, чтобы не лимитировать ее работу.

К конструкции продольно-резательного станка предъявляются требования равномерной плотности намотки рулонов, чистоты и гладкости их торцевых поверхностей, легкого разделения рулонов (без применения клиньев), удобной и быстрой заправки бумаги, механизированного съема и опускания рулонов и безопасности работы на станке.

2.2. Схемы продольно-резательных станков

Продольно-резательные станки, которые появились еще в конце XIX века, подразделяются на два типа: периферической и комбинированной намотки. В станках первого типа приводятся во вращение несущие валы, на которые опирается наматываемый рулон, что и обеспечивает периферическую намотку. Иногда, при скорости свыше 800 – 1000 м/мин, устанавливают отдельные электродвигатели для привода прижимного и ножевого валов, но это не меняет самого принципа наматывания.

На станках с комбинированной намоткой приводными являются не только несущие валы, но и наматываемый рулон. В этих станках одновременно используются принципы осевой и периферической намотки. Плотность намотки на этих станках можно регулировать в широком диапазоне, от тугой до мягкой (в пределах как одного, так и разных рулонов). Для этого следует изменить отношение крутящих моментов, передаваемых несущим валам и наматываемому рулону, а также величину линейного давления между рулоном и несущими валами. Соотношение крутящих моментов изменяют при помощи электродвигателей, установленных на намоточном и несущих валах, или посредством механического дифференциала с тормозом на одном из несущих валов. Станки с комбинированной намоткой не нашли широкого распространения ввиду сложности их конструкции. Они применяются лишь при необходимости перематывания на одном и том же станке различных видов бумаги, требующих как тугой, так и мягкой намотки.

Большое количество имеющихся схем периферической намотки может быть сведено к двум принципиальным схемам: с верхней и нижней заправкой бумаги. Станки с верхней заправкой имеют несколько основных конструктивных решений:

а ) с ножевым валом, одновременно являющимся и прижимным (рис. 2.2.1)

Рис. 2.2.1 Схема продольно-резательного станка с верхней заправкой с ножевым валом;

1- разматываемый рулон; 2 - бумаговедущий вал; 3 - механизм продольной резки; 4 - несущий вал; 5 - наматываемый рулон

б) с ножевым валом и отдельно установленным прижимным валом (рис. 2.2.2)

Рис. 2.2.2. Схема продольно-резательного станка с верхней заправкой с ножевым валом и отдельно установленным прижимным валом;

1- разматываемый рулон; 2 - бумаговедущий вал; 3 - механизм продольной резки; 4 - несущий вал; 5 - наматываемый рулон; 6 – прижимной вал

в) с отдельно расположенными ножами и двумя бумаговедущими валами до и после механизма продольной резки (рис. 2.2.3)

Рис. 2.2.3 Схема продольно-резательного станка с верхней заправкой с отдельно расположенными ножами и двумя бумаговедущими валами до и после механизма продольной резки;

1- разматываемый рулон; 2 - бумаговедущий вал; 3 - механизм продольной резки; 4 - несущий вал; 5 - наматываемый рулон; 6 – прижимной вал.

На всех станках с верхней заправкой бумаги разматываемый рулон устанавливают на тамбурном устройстве, где имеется тормоз, создающий необходимое натяжение бумаги. Бумага заправляется сверху по бумаговедущим валикам и расправочной дуге, проходит через механизм продольной резки, огибает прижимной вал и наматывается на намоточный валик. Наматываемый рулон опирается на два приводных несущих вала. По мере увеличения диаметра наматываемого рулона ось его перемещается кверху. Одновременно с рулоном перемещаются прижимной вал и механизм продольной резки.

Станки с нижней заправкой имеют много конструктивных решений. Чаще применяются следующие схемы станков:

а ) с заправкой между несущими валами и отдельно стоящими (рис. 2.2.4)

Рис. 2.2.4 Схема продольно-резательного станка с нижней заправкой между несущими валами и отдельно стоящими ножами;

1- разматываемый рулон; 2 - бумаговедущий валик; 3 - механизм продольной резки; 4 - несущий вал; 5 - наматываемый рулон; 6 – прижимной вал

б) с заправкой на передний несущий вал и с ножевым валом, расположенным под несущими валами (рис 2.2.5)

Рис. 2.2.5 Схема продольно-резательного станка с нижней заправкой на передний несущий вал и с ножевым валом;

1- разматываемый рулон; 2 - бумаговедущий валик; 3 - механизм продольной резки; 4 - несущий вал; 5 - наматываемый рулон; 6 – прижимной вал; 7 – расправочная дуга; 8 – транспортер для заправки бумаги.

в ) с пневматической заправкой и ножевым валом, расположенным впереди несущих валов (рис. 2.2.6)

Рис. 2.2.6 Схема продольно-резательного станка с нижней заправкой с пневматической заправкой и ножевым валом;

1- разматываемый рулон; 2 - бумаговедущий валик; 3 - механизм продольной резки; 4 - несущий вал; 5 - наматываемый рулон; 6 – прижимной вал.

На станках с нижней заправкой бумага разматываемого рулона заправляется снизу по бумаговедущим валикам, проходит через стационарно установленный механизм продольной резки, огибает передний несущий вал или заправляется между несущими валами и наматывается на намоточный валик.

Рассмотрим преимущества и недостатки принципиальной схемы станков с верхней и нижней заправкой. Следует заметить, что качество работы станка зависит не только от его схемы, но и от конструкции и надежности работы основных его узлов. При выборе схемы станка следует учитывать удобство заправки и склейки бумаги, влияние схемы на качество намотки и на разделение рулонов и условия безопасности работы на станке.

Преимуществом станков с верхней заправкой является более удобная заправка бумаги. В этом случае отпадает необходимость высоко устанавливать несущие валы и устраивать углубление под станком, как это иногда приходится делать на станках с нижней заправкой. При больших диаметрах наматываемого рулона заправка бумаги на станке с верхней заправкой при обрыве полотна на рулон диаметром больше 1000 – 1200 мм затруднительна ввиду высокого расположения механизма продольной резки. Как правило. Рулоны лучше разделяются на станках с нижней заправкой ввиду стационарного расположения на этих станках механизма продольной резки (в отличие от станков с верхней заправкой, где этот механизм по мере наматывания рулона перемещается кверху). Стационарное расположение механизма продольной резки уменьшает возможность осевого перемещения ножей, что исключает или уменьшает нахлестывание кромок полотна бумаги и облегчает разделение рулонов. На станках с нижней заправкой легче осуществить автоматическую (воздушную) заправку бумаги ввиду стационарного расположения зоны контакта рулона с несущим валом, где бумажное полотно начинает наматываться на рулон.

При выборе схемы станка следует обязательно учитывать условия безопасности работы на нем. К опасным для обслуживающего персонала участками. Где возможно попадание руки между валами, на станках с верхней заправкой относятся: участок контакта прижимного (ножевого) вала с рулоном, где бумагу при обрыве заправляют вручную, и участок контакта рулона с несущим валом с задней стороны станка.

На станках с нижней заправкой опасным является участок контакта рулона с передним несущим валом. Здесь, однако, можно установить откидное ограждение, при котором работа на таких станках менее опасна.

Наилучшие условия безопасности обеспечены на станке с нижней заправкой, при наличии воздушной заправки, исключающей ручную заправку бумаги на несущие валы, опасна лишь зона контакта рулона с верхним прижимным валом. Однако при работе станка нет необходимости подправлять бумагу на этом участке.

Все новые станки изготовляются с нижней заправкой, так как при прочих равных условиях стационарное расположение механизма продольной резки обеспечивает лучшее разделение разрезаемых рулонов.

2.3. Основные узлы продольно-резательных станков.

2.3.1. Раскат и тормоз рулона.

В целях уменьшения количества наматываемых рулонов на бумагоделательной машине и разматываемых рулонов на продольно-резательном станке диаметр наматываемого рулона на накате бумагоделательной машины достигает 2000 – 2400 мм. Разматываемый рулон бумаги диаметром до 2400 мм устанавливают на стойках, называемых раскатом. Для получения с обеих сторон бумажного полотна одинаковой ширины обрезаемых кромок рулон может перемещаться воль своей оси. На станках старой конструкции рулон перемещается относительно стоек. На современных станках для большей жесткости системы стойки перемещаются относительно шин. Наряду с ручным перемещением рулона применяется и автоматическое при помощи пневматического регулятора с соплом. Струя воздуха определенного давления попадает на чувствительную мембрану. Смещение кромки полотна перекрывает струю воздуха, что изменяет давление на мембрану. Это передается пневматическим цилиндрам, перемещающим разматываемый рулон в осевом направлении. Для этой же цели применяются и фотоэлектрические регуляторы. Принцип их действия основан на изменении количества отраженного света от кромки бумаги при смещении полотна. Этот импульс передается электродвигателям, смещающим рулон в осевом направлении. Автоматические устройства для осевого смещения рулона позволяют работать с меньшей шириной обрезаемой кромки (5-10 мм вместо 20-25 мм при ручном регулировании).

Подшипник с лицевой стороны тамбурного вала можно перемещать перпендикулярно оси рулона. Это позволяет установить рулон как параллельно, так и непараллельно несущим валам. Необходимость в непараллельной установке рулона возникает тогда, когда один конец намотан слабее, чем другой.

Для хорошего качества намотки рулона и устойчивой работы станка натяжение бумажного полотна при наматывании должно поддерживаться постоянным. Величина линейного натяжения зависит от прочности бумаги, обусловленной ее разрывной длиной и весом.

Линейное натяжение бумаги на продольно-резательном станке обычно в 5-10 раз меньше разрывного усилия.

Н а рис. 2.3.1, по данным фирмы Блэк-Клозон, приведен график зависимости линейного натяжения бумаги и картона от веса 1 м².

Рис. 2.3.1. График зависимости линейного натяжения бумаги и картона от веса 1 м²

Натяжение бумажного полотна создается при помощи тормоза, соединенного с тамбурным валом рулона. Для того чтобы при обрыве полотна на станке свести к минимуму длину размотанной бумаги, с помощью этого же тормоза быстро останавливают разматываемый рулон.

На продольно-резательных станках применяют три типа тормозов: механические, вакуумные и электрические. Из механических тормозов на широких станках чаще применяют дисковые тормоза, а на узких – ленточные.

Дисковый тормоз (рис. 2.3.2) имеет неподвижный корпус, охлаждаемый проточной водой. На валу, свободно проходящем внутри корпуса, на направляющих шпонках установлены диски. Они прижимаются к торцовым поверхностям корпуса при помощи винтовой и червячной передачи и маховика, расположенного со стороны обслуживания станка. Посредством вилки или муфты тормозной вал соединен с разматываемым рулоном.

Рис. 2.3.2. Схема дискового тормоза продольно-резательного станка:

1- вал; 2 - корпус; 3 - диск; 4 - направляющая шпонка; 5 - прокладка; 6 - включающая муфта; 7 - тамбурный валик; 8 - маховик для прижима дисков; 9 - червячная передача; 11 - рычаг

Натяжение бумаги будет постоянным при уменьшении тормозного момента по мере разматывания рулона. Для этого на механических тормозах необходимо вручную уменьшать усилие прижима дисков, что осложняет эксплуатацию станка. При обрыве полотна бумаги тормозной момент необходимо быстро вручную увеличить до максимально возможного предела.

Вакуумный тормоз представляет собой ящик, в котором создается вакуум 0,19 – 0,39 кПа. Бумажное полотно, проходящее над ящиком, под действием вакуума прижимается к его поверхности.

Натяжение бумаги не зависит от радиуса разматываемого рулона и остается постоянным при неизменном вакууме. Следует учесть. Что, кроме вакуумного тормоза, необходимо установить еще и механический тормоз для торможения разматываемого рулона при обрыве бумаги

Наилучшим является электрическое торможение, осуществляемое генератором постоянного тока, соединенным с тамбурным валиком разматываемого рулона. Тормозной генератор (рис. 2.3.3) при постоянной линейной скорости бумаги развивает постоянную мощность независимо от угловой скорости рулона и поддерживает постоянное натяжение полотна.

Рис. 2.3.3. Раскат с тормозным генератором:

1 и 2 – стойки раската с лицевой и приводной сторон; 3 – маховик для перемещения рулона перпендикулярно его оси; 4 – тамбурный вал; 5 – разматываемый рулон; 6 – электродвигатель с редуктором для перемещения рулона вдоль его оси; 7 – вилка для соединения тамбурного вала с редуктором тормозного генератора; 8 – редуктор; 9 – тормозной генератор

Необходимая величина натяжения регулируется при помощи реостата. При обрыве бумажного полотна тормозной генератор автоматически и быстро затормаживает рулон. При заправке бумаги тормозной генератор работает как разгонный двигатель, вследствие чего уменьшается натяжение бумаги и отпадает необходимость в развороте рулона, как при заправке вручную. Тормозной генератор рекуперирует до 50-60% потребляемой станком мощности.

Мощность тормозного генератора раньше обычно выбирали из условия создания необходимого натяжения бумаги при работе станка. В период торможения рулона при обрыве полотна генератор работал с 2-3 – кратной перегрузкой.

Устанавливать тормозной генератор, исходя из мощности, потребной для торможения рулона во время обрыва (с учетом 3-4 – кратной перегрузки), нецелесообразно, так как его мощность будет значительной. При работе такой генератор будет загружен только на 15-20%, вследствие чего он будет малочувствительным к регулировке. Поэтому наряду с тормозным генератором целесообразно устанавливать добавочный механический тормоз, автоматически включающийся при обрыве полотна, а также увеличить длительность торможения до 20-30 секунд. Увеличение длительности торможения не вызовет значительных потерь бумаги. Наблюдения, проведенные в производственных условиях, показали, что вес размотанной бумаги значительно меньше теоретически вычисленного по средней скорости и длительности торможения, так как спустя 2-3 секунды после начала торможения бумага больше не сбрасывается с рулона, а образуются лишь несколько десятков витков слабо намотанной бумаги, которые затем срывают с рулона.

Если в период разгона станка, при переходе от заправочной к рабочей скорости, не предусмотрен принудительный привод разматываемого рулона, то в полотне бумаги возникает добавочное натяжение, которое суммируется с натяжением, создаваемым тормозным генератором.

Во избежание возникновения больших динамических натяжений при высоких скоростях станков и больших диаметрах разматываемого рулона необходимо либо увеличить длительность разгона до 90-120 секунд, либо принудительно приводить во вращение разматываемый рулон в период разгона станка.

Увеличение длительности разгона нецелесообразно. Так как при этом уменьшается производительность станка и увеличивается цикл намотки. Целесообразно, чтобы в период разгона станка тормозной генератор работал в качестве разгонного двигателя.

Для поддержания заданного натяжения бумажного полотна во время разгона и работы станка постоянным применяется в качестве датчика пружинный бумаговедущий валик, перемещение которого определяется натяжением бумаги.

2.3.2. Механизм продольной резки.

Одним из важнейших узлов станка является механизм продольной резки. Если этот механизм обеспечивает ровный и гладкий рез, то рулоны легко разделяются; кроме того, уменьшается пыление бумаги при печатании.

На продольно-резательных станках применяют два метода резки: по принципу ножниц и под давлением. При резке по принципу ножниц (рис. 2.3.4) бумага проходит между режущими кромками двух ножей: чашечного и дискового. Чашечные ножи насажены на вращающемся валу. На широких станках этот вал имеет дополнительную опору посередине для уменьшения его прогиба. На трубе, установленной поперек станка, имеются рычаги для укрепления осей, на которых вращаются дисковые ножи.

Рис. 2.3.4 Резка по принципу ножниц:

1 – вал нижних ножей; 2 – подшипники вала; 3 – шестерня для привода вала; 4 – нижний чашечный нож; 5 – верхний нож; 6 – эксцентричная ось дискового ножа; 7 – подшипники верхнего ножа; 8 – спиральная пружина для прижима ножа; 9 – рукоятка для выключения верхнего ножа; 10 – кронштейн верхних ножей.

Они прижимаются к чашечным ножам при помощи пружин и приводятся во вращение трением. Ножи соответственно необходимого формату (длине) рулона устанавливают с точностью до перемещением чашечных ножей по валу и дисковых – по трубе. Число устанавливаемых ножей (4-8) зависит от заданной длины рулонов. На станках с верхней заправкой вал чашечных ножей приводится во вращение ременной или цепной передачей от прижимного вала, лежащего на рулоне, а на станках с нижней заправкой – от несущих валов или от ближайщего бумаговедущего валика. Для получения более чистого и гладкого реза скорость ножей должна быть на 10-20% выше скорости движения бумаги.

При резке по методу давления (рис. 2.3.5) бумажное полотно охватывает нижний ножевой вал, к которому верхние дисковые ножи прижимаются пружинами или пневматическим устройством.

Рис. 2.3.5. Резка давлением:

1 – труба ножевого вала; 2 – патрон; 3 – цапфа; 4 – корпус подшипника; 5 – подшипник; 6 – ножевое кольцо; 7 и 8 – гайка и контргайка ножевого вала; 9 – верхний дисковый нож; 10 – ось верхнего ножа; 11 – подшипники верхнего ножа; 12 – рычаг верхнего ножа; 13 – пружина для прижима ножа; 14 – кронштейн верхних ножей; 15 – труба для установки кронштейнов

Ножевой вал – трубчатый, на него надеты стальные закаленные кольца высокой твердости. На станках с верхней заправкой ножевой вал, одновременно являющийся и прижимным, лежит на рулоне, приводящем его во вращение. На станках с нижней заправкой ножевой вал приводится во вращение от несущего вала, иногда для привода ножевого вала устанавливают отдельный электродвигатель.

Метод резки по принципу ножниц, обеспечивающий более чистый и гладкий рез и большую износоустойчивость ножей, распространен больше, чем метод резки давлением. При резке методом давления затруднен подбор соотношения величин твердости колец и дисковых ножей. Если твердость колец выше твердости ножей, последние затупляются. При обратном соотношении величин твердости на кольцах образуются риски.

Чашечные и дисковые нож изготовляют из хромоникелевой стали, обладающей высокой износоустойчивостью. Твердость чашечных ножей по Роквеллу R_c = 58  60, дисковых R_c = 53  55. При резке бумаги без наполнителя ножи затачивают через 4 – 8 месяцев. При наличии в бумаге наполнителей срок службы ножей сокращается более чем вдвое.

Компоновка станка в значительной степени зависит от принятого метода резки. При резке по принципу ножниц бумага не может охватывать ножевой вал, на котором в отдельных местах расположены чашечные ножи. В этом случае независимо от вида заправки (верхней или нижней) необходимо, чтобы бумажное полотно при разрезании находилось в натянутом состоянии на прямом участке. Что достигается установкой двух валиков: бумаговедущего – до ножей, и прижимного – после них (на станке с верхней заправкой) или двух бумаговедущих валиков (на станке с нижней заправкой).

При резке по методу давления бумага может охватывать нижний ножевой вал, на котором по всей его длине надеты кольца. В этом случае количество бумаговедущих валиков уменьшается на один или два. Преимущества ножевого вала особенно заметны на станках с верхней заправкой, где механизм продольной резки расположен над наматываемым рулоном и перемещается кверху по мере увеличения диаметра рулона. При резке по методу ножниц бумаговедущий и прижимной валы увеличивают размеры и вес перемещающихся узлов. Ножевой вал на станках с верхней заправкой осуществляет и функцию прижимного, вследствие чего число валов уменьшается и упрощается компоновка станка.

Для использования при компоновке станка преимуществ резки по методу ножниц и ножевого вала создана конструкция ножевого вала, на кольцах которого имеется семь - восемь ножевых канавок (рис. 2.3.6) (при наличии семи-восьми ножевых канавок, используе -

Рис. 2.3.6 Ножевой вал:

1 – труба ножевого вала; 2 – патрон; 3 – цапфа; 4 – корпус подшипника; 5 – подшипник качения; 6 – крышка подшипника; 7 и 8 – затяжная гайка и контргайка ножевого вала; 9 – сплошное кольцо; 10 – разъемное ножевое кольцо; 11 – верхний дисковый нож; 12 – ось дискового ножа; 13 – спиральная пружина для прижима ножа; 14 – рукоятка для выключения верхнего ножа

мых поочередно, ножевые кольца можно шлифовать значительно реже, чем при обычных ножах). Верхний дисковый нож соприкасается с режущей поверхностью ножевой канавки. Кольца с ножевыми канавками (ножевые кольца) могут быть сплошными или разъемными. Разъемные ножевые кольца заканчиваются коническими или цилиндрическими хвостовиками, входящими в выточки сплошных колец. Всю систему разъемных ножевых и сплошных колец закрепляют на валу при