Реферат: Прессовая часть бумагоделательной машины с разработкой гранитного вала для производства офсетной бумаги Q=300т/сут.

Федеральноеагентство по образованию.

Государственное образовательноеучреждение высшего профессионального образования.

Санкт-Петербургскийгосударственный технологический

университетрастительных полимеров

Курсовойпроект

Прессоваячасть БДМ с разработкой гранитного вала для производства офсетной бумаги Q=300т/сут.

Санкт-Петербург

2009


Содержание

1Композиция и показатели для офсетной бумаги

2Современные представления о процессе обезвоживания, в прессовой части. Путиинтенсификации обезвоживания в прессовой части

3.Выбор чистообрезной ширины бумагоделательной машины. Расчет рабочей скорости искорости машины по приводу. Расчет скорости прессов

4.Выбор конструкции и размеров валов

5.Расчет обезвоживания в прессовой части

6.Расчет гранитного вала пресса

7.Расчетмощности, потребляемой наиболее нагруженным прессом. Выбор электродвигателя

8.Выбори проверка подшипников отсасывающего вала


1 Композиция ипоказатели для офсетной бумаги

 

ГОСТ 9094–83распространяется на бумагу, предназначенную для печатаньяиллюстрационно-текстовых изданий и изобразительной продукции офсетным способом.

Стандарт устанавливаеттребования к офсетной бумаге, изготовляемой для нужд народного хозяйства ипоставляемой на экспорт.

Установленные настоящимстандартом показатели технического уровня предусмотрены для высшей и первойкатегории качества.

1.1     Маркии размеры

1.1.1  Бумагадолжна выпускаться следующих номеров и марок:

№1 марок А, Б, В;

№2

1.1.2  Бумагадолжна выпускаться в рулонах и листах.

Бумага №1 марки Вмассой бумаги площадью 1 м2 220 и 240 г выпускается в листах, по согласованию с потребителем – в рулонах.

Размеры листовой бумагиширина рулона, предельные отклонения по размерам и косине должнысоответствовать ГОСТ 1342–78.

1.1.3  Диаметррулона должен быть (850±50) мм. По согласованию с потребителем допускаетсяизготовление рулонов бумаги диаметром до 1100 мм.

1.2     Техническиетребования

1.2.1  Бумагадолжна изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта потехнологическим регламентам, утвержденным в установленном порядке.

1.2.2  Показателикачества офсетной бумаги первого сорта должны соответствовать нормам, указаннымв таблице.

1.2.3  Вкомпозиции бумаги должен применяться каолин с белизной не менее 80% по ГОСТ19285–73 и другой нормативно технической документации.

В композиции бумаги №1марки Б при массе бумаги площадью 1 м2 60 г. должна применяться окись титана по ГОСТ 9808–84.

1.2.4  Влистовой бумаги большая часть листа должна совпадать с машинным направлением.

1.2.5  Обрезоклистовой и рулонной бумаги должен быть чистым и ровным.

1.2.6  Просветбумаги должен быть равномерным и соответствовать образцу, согласованному междуизготовителем и потребителем.

1.2.7  Бумагадолжна обладать хорошим восприятием печатной краски, иметь прочную поверхностьи не должна пылить при печатанье.

1.2.8  Заметнаяразнооттеночность бумаги в одной партии не допускается.

1.2.9  Намоткабумаги должна быть равномерной по всей ширине рулона.

1.2.10           Вбумаге не допускаются: складки, морщины, волнистость, залощенность, грязные ипросвечивающие пятна, разрыв кромки и дырчатость.

В рулонной бумагедопускаются малозаметные морщины, залощенность, пятна, которые не могут бытьобнаружены в процессе перемотки, если показатель этих внутренних дефектов,определенный по ГОСТ13525,5-68, не превышает: для бумаги №1 – 1,0%; №2 – 1,5%.

1.2.11           Числосклеек в рулоне бумаги, поставляемой на экспорт, и высшей категории качества,предназначенной для печати на рулонных машинах, не должно превышать одной;бумаги первой категории качества, предназначенной для печати на рулонныхмашинах — двух; в бумаге, предназначенной для печати на листовых машинах — трех.

В партии бумаги высшейкатегории качества, предназначенной для рулонной печати, допускается не более10 % рулонов со склейками.

1.2.12           Концыполотна бумаги в местах обрывов должны быть прочно склеены по всей ширинерулона без склейки смежных слоев. Ширина места склейки должна быть не менее 10 мм. Расстояние от кромки до места склейки с каждой стороны не должно превышать 10 мм.

Место склейки должнобыть отмечено цветными сигналами, видимыми с торца рулона.

1.2.13           Бумагапервой категории качества должна переводиться во второй сорт при наличии врулоне или кипе бумаги не более трех перечисленных ниже отклонений от норм:

Увеличение допускаемыхотклонений по массе бумаги площадью 1 м2 не более чем на 3%;

Увеличение допускаемыхотклонений по плотности не более чем на ±0,02г/см2;

Снижение норм разрывнойдлины не более чем на 10%;

Снижение нижнего илиповышения верхнего предела зольности не более чем на 10 %;

Увеличение нормсорности не более чем на 15 %;

Увеличениевнутрирулонных дефектов не более чем на 1 %;

Увеличения числа склеекв рулоне бумаги, предназначенной для печати на рулонных машинах – до трех,листовых машинах – до четырех.

Наименование показателя 1А Машинной гладкости Калландри-рованая Высшей категории качества Первой категории качества Первой категории качества

1. Состав по волокну, %:

Целлюлозы беленой сульфитной по ГОСТ3914–74 марки А–1 не более

Целлюлозы беленой сульфатной лиственной по нормативно-технической документации, не менее

Массы древесной белой по ГОСТ 10014–73, не менее

60

40

–/>

70

30

–/>

/>

70

30

–/>

/>

2. Масса бумаги площадью 1 м2, г.

/>

/>

3. Плотность г/см3:

0,75-0,85 0,75-0,85 0,80-0,90

4. Разрывная длинна не менее:

В машинном направлении бумаги, предназначенной для рулонной печати

В среднем по двум направлениям бумаги, предназначенной для листовой печати

3700

3500

2300

3500

2500

5 Сопротивление излому (число двойных перегибов в поперечном направлении), не менее 7 7 8 6 Степень проклейки, мм 1,25–1,75 1,25–1,75 1,25–1,75

7 Белизна %, не менее

без оптически отбеливающего вещества

с оптически отбеливающим веществом

80

78

83

78

83

8 Разница значений белизны по сторонам бумаги с оптически отбеливающим веществом, %, не более – 2,0 2,0 9 Зольность, % 10–14 10–14 10–14 10 Гладкость, с 40–80 30–80 80–150 11 Линейная деформация бумаги для листовой печати, %, не более – +2,2 +2,2

12 Сорность (число соринок на 1м2 площадью от 0,10 до 0,50 мм2), не более

100 120 100 13 Влажность, %: 6,0±1,0 6,0±1,0 6,0±1,0 14 Стойкость поверхности к выщипыванию, м/с, не менее 1,8 1,7 1,7 2 Современные представления о процессеобезвоживания, в прессовой части. Пути интенсификации обезвоживания в прессовойчасти

В последние годы былипроведены значительные работы в области прессования бумаги. Основныеисследования были направлены на изучение процесса удаления воды из бумажногополотна на отсасывающих прессах и на установление роли прессового сукна.


/>

Рис. 1 Фазы удаленияводы на прессах:

1 – гранитный вал; 2 –полотно бумаги; 3 – сукно; 4 – обрезиненный вал; I – IV – фазы прессования

В настоящее время весьпериод прохождения полотна через зону контакта валов делят на четыре периодаили фазы. В Iфазеполотно проходит на сукне путь от места соприкосновения сукна с нижним валом довхода в зону контактов валов; во IIфазе– от места поступления полотна бумаги и сукна в зону контакта до ее середины; вIIIфазе — 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 отвала. Иногда рассматривают лишь три первые фазы. При входе в зону контактавалов бумага и сукно сжимаются. Наибольшую деформацию сжатия испытывает сукно.Когда бумага достигает точки насыщения, в ней создаются гидравлические силы иобразуется градиент гидравлического давления между бумагой и сукном, вызывающийперемещение воды.

В обычном процессе сгладкими валами существует два градиента давления: вертикальный – по толщинебумаги и сукна, и горизонтальный, вызывающий перемещение воды по сукну вобратную сторону движения сукна.

В обычном процессескорость фильтрации по сукну против его движения должна быть больше скоростимашины. Только в этом случае вода будет удаляться на нижний вал пресса. Отжимаемаявода образует перед входом в зону контакта валов водяной клин. Полотно бумагиперед поступлением в пресс дополнительно увлажняется, перепад гидравлическогодавления между полотном и сукном уменьшается из-за повышения гидравлическогопротиводавления в сукне. Повышение давления прессования на обычных прессах привысокой скорости машины вызывает дробление (раздавливание) полотна.

Для интенсификацииобезвоживания бумаги на прессах во IIфазе необходимо поддерживать высокое удельное давление и высокую пористостьсукна в сжатом состоянии.

На выходной сторонезоны контакта прессовых валов (фаза III)давление в сукне и бумаги постепенно уменьшается. Восстанавливается толщинаполотна бумаги, сукна и упругой облицовки вала. С прекращением давленияградиент гидравлического давления падает до нуля и теоретически возможновозникновение частичного вакуума, при этом в твердой структуре (волокнах) всееще могут действовать напряжения сжатия.

Работами рядаисследователей установлено, что в IIIфазе перемещается влага из сукна в бумагу.

Методы интенсификациипроцесса:

1 Достижениемаксимально возможной сухости:

а) использованиебашмачного пресса;

б) использование прессас гибкой деформируемой оболочкой;

2 Подогрев бумажногополотна;

3 Совмещения процессовпрессования и сушки;

4 Совершенствованиетехнологии отвода воды удаляемой из полотна в прессовом захвате;

5 Конденционирование иочистка прессовых сукон.


3 Выбор чистообрезнойширины бумагоделательной машины. Расчет рабочей скорости и скорости машины поприводу. Расчет скорости прессов

Принимаем чистообрезнуюширину бумагоделательной машины равной 6720мм. Ширина полотна в прессовой частибольше на 4-11% ширины на накате из-за усадки полотна при сушке. После наката сдвух сторон отрезают полоски по 25мм и получают чистообрезную ширину бумаги.Таким образом ширина в прессовой части составит:

/>

/>

Расчет рабочей скорости

/>

Где Q– производительность, Q=300000кг/сутки;

В – обрезная ширина,В=6,72 м.;

q– масса м2 бумаги, q=70гр/м2;

к1 – числочасов работы в сутки, к1=23ч.;

к2 –коэффициент использования рабочего хода машины учитывая холостой ход, к2=0,96;

к3 –коэффициент выхода товарной продукции, к3=0,95.

/>

Скорость машины поприводу.

Срок службы машины 30лет, за это время она может несколько раз модернизироваться, что позволяетподнять ее скорость на 15–20 % поэтому некоторые узлы на стадии проектированиярассчитывают на приводную скорость.

/>

Скорость машины по приводусогласно ГОСТ 26-08-76 принимаем равной 770м/мин

Расчет скоростипрессов.

Скорость прессовойчасти будет равна, если за рабочую скорость машины положить скорость первого сушильногоцилиндра:

/>

4 Выбор конструкции и размеров валов

Выбираем конструкциюпрессовой части, состоящую из трех отдельно стоящих прессов. Первый пресссостоит из гранитного вала (D=1050мм)и желобчатого (D=830мм). Второйи третий прессы — отсасывающие, в которых гранитный вал как у первого, аотсасывающие D=1150мм.

Данная прессовая частьимеет простую конструкцию, высокую степень взаимозаменяемости, обладаеткомпактностью.

5 Расчет обезвоживания в прессовой части

Расчет сухости насдвоенном прессе по опытным данным.

Сухость бумаги послепрессования определяется по формуле:

/>


где Ск –сухость бумаги после прессования, %;

А – коэффициент,характеризующий конструкцию пресса;

α0–коэффициент вида бумаги;

m0– коэффициент, зависящий от марки сукна, массы 1м2 бумаги и скоростимашины;

μср–среднее удельное давление между валами;

сс– сухостьсукна перед прессом;

сн– сухостьбумаги перед прессом

q– масса 1 м2 бумаги;

β – коэффициентмассы 1 м2 бумаги;

V–скорость машины, м/мин

ШР – степень помоламассы, °ШР;

γ, θ, ω,ε, Ψ– опытные коэффициенты

Значение коэффициента Адля 1-го пресса(желобчатый вал):

/>

t– шаг между канавками;

b– ширина канавки.

Для отсасывающихпрессов:

/>,

где Н – вакуум вотсасывающей камере (соответственно для 2,3 прессов: 400, 500 мм рт.ст.;

В – ширина отсасывающейкамеры, В=125мм.

/>,

/>,


Для желобчатого валаширина площадки контакта:

/>мм

δс=4мм– толщина сукна перед зоной прессования;

δmin=3мм– толщина сукна в зоне прессования;

R1,R2– радиусы валов, см.

Среднее удельноедавление между валами для 1-го пресса:

/>

Среднее удельноедавление между валами для остальных прессов может быть рассчитано по формуле:

/>

где q– линейное давление

D– диаметр обрезиненного вала, D=1150мм.

Т – твердостьобрезиненного покрытия в единицах по прибору ТШМ-2, Т=20 ед.

/>

/>

Значения величины ирезультаты расчетов сведены в таблицу.


1

2

3

Линейное давление, кг/см 70 80 90

Удельное давление, кг/см2

5,14 14,9 16,3

Степень помола, 0ШР

50 50 50

Масса 1 м2, г, q

70 70 70 Скорость валов, м/мин 542 542 542 Сухость сукна, % 50 50 50 A 0,924 1,441 1,447

A0

0,86 0,73 0,73

m0

14,7 21 21 Γ 0,147 0,123 0,123 Θ 0,07 0,07 0,07 Ω 0,131 0,127 0,127 Β 0,1 0,026 0,026 Ε 0,067 0,059 0,059 Ψ 0,145 0,145 0,145 Сухость бумаги на входе, % 19 24,7 31,2 Сухость бумаги на выходе, % 24,7 31,2 37,9

6Расчет гранитного вала пресса

Данные для расчета:

1.        Линейноедавление между гранитным и желобчатым валом 70

2.        Линейноедавление между гранитным

3.        ипервым отсасывающим валом q2,кН/м 80

4.        Линейноедавление между гранитным

5.        ивторым отсасывающим валом q3кН 90

6.        Длиннарабочей части вала b, м … 7,31

7.        Расстояниямежду осями опор l, м…7,5

8.        Массавала (ориентировочно) G,60000

Давление желобчатоговала

Q2=q1.b=70.7,31=511,7кН

Давление первогоотсасывающего вала на гранитный.


Q2=q2.b=80.7,31=584,8кН

Давление второгоотсасывающего вала на гранитный.

Q2=q3.b=90.7,31=657,9кН

Горизонтальнаясоставляющая веса гранитного вала

Rг=G.tg45°=600.1,0=600кН

Величинаравнодействующей из сил многоугольника

R=702,17кН

Гранитный валрассчитывается на прочность и жесткость при соблюдении следующих условий:

1.        Силатрения между шайбами и гранитным валом должна быть больше силы, смещениясердечника относительно цилиндра.;

2.        Поплоскости соприкосновения с цилиндром шайба не должна отходить от него поддействием изгибающего момента (условие не раскрытия стыка).

Гранит являетсяанизотропным материалом, имеющий низкий предел прочности при растяжении (10-40МПа), поэтому при работе в гранитном блоке не должны возникать растяжения илиизгибы более 2-3 МПа, то есть должно соблюдаться следующее условие:

/>

где σсж– напряжение сжатия в гранитном блоке то усилия прижатия шайб;

σF– напряжение от изгиба, обусловленное действием изгибающего момента.

Напряжения сжатия будутравны

/>

где Dи d – наружный и внутренние диаметрыгранитного блока;

Т0–расчетное усилие сжатие гранитного блока шайбами, равное:

/>

Т – сила прижима шайб кграниту, определяемая из условия отсутствия смещения гранитного блокаотносительно шайб (первое условие).

/>

где ƒ –коэффициент трения между гранитом и шайбами, равный 0,15;

Изгибающие напряжения вгранитном блоке

/>

где М – изгибающиймомент посередине пролета вала:

/>

W– момент сопротивления сечения гранитного блока.

Момент сопротивлениястального сердечника и бетонной заливки между сердечником и гранитом неучитывают в следствии его малости.


/>

После подстановкивыражений для М и W в формулуимеем:

/>

Условие прочностигранитного блока после подстановки σсж и σFв начальную формулу примет вид:

/>

Условие жесткостигранитного вала (относительный прогиб вала, то есть отношение прогиба валапосередине к длине его рабочей части).

/>

где Ег –модуль упругости гранита, равный (5÷8).1010 МПа;

Jг– момент сопротивления поперечного сечения гранитного блока

/>

Для определениянаружного и внутреннего диаметра гранитного блока необходимо выполнитьсовместно эти два условия.


/>

После подстановкичисленных значений

/>

Проведя преобразованияимеем

/>

Пологая />

/>

Преобразуя выражениеполучаем:

D=1050мм;d=400мм


7.Расчет мощности, потребляемой наиболеенагруженным прессом. Выбор электродвигателя

Проведем расчетмощности, потребляемой вторым прессом.

Нагрузка на гранитныйвал от давления прессования:

/>

b=735см-длина зоны прессования.

Также на гранитный валдействует собственный вес вала />

Равнодействующую отэтих сил определяем графически:

Масштаб: 1см-100кН

Rтр=390кН

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

/>

dц=450мм- диаметр цапоры гранитного вала;

D=1050мм – диаметр гранитного вала;

f=0,02– коэффициент трения в подшипниках.

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

/>

Как показываетпрактика, средняя нагрузка на сукноведущие валики при ширине БДМ 6,72 м составляет 60 кН. Тогда тяговое усилие, необходимое для преодоления трения в подшипникахкачения сукноведущих валиков:

/>

n– количество валиков.

Площадь соприкосновенияуплотнений 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=995мм – внутренний диаметр обечайки.

Суммарное тяговоеусилие:

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

Увеличение тяговогоусилия при повышении скорости БДМ учитывает коэффициент:

КV=1+0,0004(Vпр-200)=1+0,0004(502-200)=1,12


Возможное увеличениетягового усилия по сравнению со средним учитывает коэффициент: Км=1,25÷1,3.

Принимаем Км=1,3.

Мощность, потребляемаявторым прессом:

/>

Vпр=502м/мин=8,4м/с – скорость по приводу.

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

/>кВт

Выбираемэлектродвигатель: 4ПФ225

Мощность – 170 кВт

КПД – 89,7%

Частота вращения – 15001/мин

8.Выбор и проверка подшипниковотсасывающего вала

По конструктивнымсоображениям выбираем подшипники качения №30031/530.

D=780мм;d=530мм; b=165мм.

Долговечность ПК: [c]=9,0млн.об.

Нагрузка на один ПК:

/>


Частота вращенияотсасывающего вала:

/>

Приведеннаядолговечность:

/>

kK=1– коэффициент вращения;

kδ=1,2– коэффициент выгрузки;

kТ=1– температурный коэффициент;

h=100000час– потребная долговечность.


Список литературы

1.   ОборудованиеЦБП, Методические указания по выполнению курсовой работы, В.А.Смирнов, ЛТИ ЦБП.Л.,1990,38 с.

2.   Справочникмеханика ЦБП., Пожитков В.И., Калинин М.И., Старец И.С.,-М., Леснаяпромышленность, 1983, 552 с.

3.   Бумагоделательныеи отделочные машины., Эйдлин И.Я., .,-М., Лесная промышленность, 1970, 624 с.

еще рефераты
Еще работы по промышленности, производству