Оборудование целлюлозно-бумажного производства Том 2. Бумагоделатель

на которой закреплены упоры подъема и прижима валов, слу­ жит для подъема (разведения) и прижима валов, а другая является соединительным звеном с электромеханическим при­ водом подъема и опускания валов.

Упоры подъема валов (начиная от рычага верхнего вала) устанавливаются с нарастающими зазорами, благодаря чему при перемещении тяги с упорами вниз, упоры, поочередно взаи­ модействуя с рычагами валов, разводят их на примерно равные расстояния.

Для дополнительного прижима служат две диафрагмы, встроенные в червячные редукторы. Шток диафрагмы проходит через полый винт червячного редуктора и опирается на верхнее коромысло прижима, через которое при помощи разрезных упо­ ров прижима, закрепленных на тяге, давление передается на рычаги валов. Для независимого вылегчивания промежуточных валов служат устройства с мембранно-рычажными исполни­ тельными механизмами.

10.3. КОМПОНОВКА КАЛАНДРОВОЙ БАТАРЕИ ПРИ НАЛИЧИИ ВАЛОВ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПРОГИБОМ

В классической компоновке каландра, широко применяемой до последнего времени, обычные металлические валы распола­ гаются в одной плоскости один под другим, а нижний вал явля­ ется приводным и бомбированным. Дополнительный прижим (в случае необходимости) прилагается к верхнему валу. Коли­ чество валов в батарее определяется в основном линейным дав­ лением в последнем захвате каландра для данного вида бу­ маги.

На определенном этапе развития бумагоделательного маши­ ностроения классическая компоновка перестала удовлетворять эксплуатационным требованиям в связи с тем, что увеличение рабочих скоростей и ширины бумагоделательных машин стало приводить, во-первых, к частым обрывам бумаги из-за возник­ новения недопустимых вибраций в многовальной каландровой батарее и, во-вторых, к неравномерности профиля полотна по его ширине в связи с возникновением больших прогибов валов.

В связи с широким распространением валов с регулируе­ мым прогибом появились широкие технологические возможно­ сти по интенсификации процесса каландрирования. Современ­ ные конструкции каландров позволяют создавать необходимые линейные давления в любом захвате, сохраняя их равномер­ ность по всей длине валов. Это дало возможность уменьшить количество валов в каландровой батарее, повысить надежность ее работы и снизить металлоемкость.

Из большого многообразия компоновок каландров можно выделить следующие модификации для каландрирования раз­ личных видов бумаг: 1) двухвальный каландр; 2) каландр со

стационарным вторым валом; 3) каландр с дополнительным прижимом промежуточного вала; 4) каландр с независимым регулированием давления между валами в каждом захвате.

Каландры высокой интенсивности имеют лишь два вала с регулируемым прогибом, работают со значительно большими линейными давлениями в захвате, чем многовальные каландры. Так, в двухвальных каландрах, изготовляемых фирмой «Бе­ лойт» (США), линейное давление составляет до 200 кН/м (в обычных машинных каландрах линейное давление в ниж­ нем захвате в зависимости от вида вырабатываемой бумаги составляет обычно 80—100 кН/м). При таких давлениях дости­ гается необходимая степень уплотнения бумаги в одном за­ хвате. Лоск и гладкость бумаги после прохождения двухвального каландра высокой интенсивности несколько ниже, чем при обработке бумаги в многовальном каландре.

В двухвальных каландрах качество вырабатываемой про­ дукции зависит в большей степени от точности обработки на­ ружной поверхности валов, чем в многовальных каландрах, что создает некоторые трудности при их широком практическом применении.

Оригинальную компоновку имеет четырехвальный каландр

Нижний и верхний валы выполнены с регулируемым прогибом. В многовальном каландре с независимым регулированием давления между валами в каждом захвате фирмы «Белойт» устанавливается нижний вал типа Белойт (с поддерживающим башмаком) с регулируемым прогибом. Кроме того, устанавли­ ваются промежуточные валы с регулируемым прогибом, чере­

дующиеся с промежуточными валами обычного типа.

Валы с регулируемым прогибом позволяют изменять про­ гиб рубашки вала, сохраняя тем самым равномерное давление между всеми валами при различных линейных давлениях между ними. Из существующих разнообразных типов каланд­ ров с весьма различными технологическими характеристиками надо выбирать такой каландр, который при минимальных ка­ питальных и эксплуатационных затратах обеспечит получение продукции высокого качества и при этом является достаточно универсальным. В значительной степени этим требованиям удовлетворяет каландр отечественной конструкции (см. рис. 10.5), в котором при наличии нижнего и промежуточного ва­ лов с регулируемым прогибом дополнительный прижим может осуществляться в любом захвате. Для этого нужно только со­ ответствующим образом установить нижний прижимной упор на тяге подъема и прижима валов.

Вал с регулируемым прогибом, на который передается дополнительный прижим, как отмечалось, целесообразно уста­ навливать вторым или третьим сверху. Привод вращения ка­ ландра желательно осуществлять от второго вала снизу, бла­ годаря чему отпадает необходимость в применении трехкольце­ вого подшипника для нижнего вала.

При приводе в каландрах (рис. 10.7) второго снизу вала вра­ щение ему сообщается через карданный вал, что позволяет осу­ ществлять его подъем. По литературным данным, вместо кар­ данного вала для привода второго снизу вала применяют иногда гибкие валы.

В конструкцию каландра помимо рассмотренных выше дета­ лей и узлов могут входить различные вспомогательные приспо­ собления и устройства. Одни из них являются обязательной частью любого современного каландра, установка других может быть обусловлена особенностями технологического процесса вы­ работки определенного вида бумаги. Кроме того, они могут быть введены в конструкцию каландра для облегчения условий его обслуживания, придания ему определенной универсальности и технологической гибкости при выработке продукции широкого ассортимента.

Обязательная часть современных каландров — системы для воздушной или канатиковой заправки бумаги на каландр и на­ кат. Они установлены практически на всех бумагоделательных машинах, работающих на скоростях более 150 м/мин.

Современные каландры имеют также устройства для обо­ грева паром или охлаждения водой полых валов и воздушного обдува валов или отдельных их участков с дифференцированной подачей воздуха через систему сопл.

10.4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ВАЛЫ

ИПОДШИПНИКИ КАЛАНДРА

На нижний вал и его подшипники в вертикальной плоскости действует сила тяжести всех валов (включая собственный вес нижнего вала), сила тяжести подшипников и шаберов вышеле­ жащих валов (при отсутствии механизмов вылегчивания) и уси­ лие дополнительного прижима. Расчет на прочность и жесткость нижнего вала от действия этих нагрузок приведен в табл. 10.2.

Рис. 10.6. Каландр со стационарным вторым валом:

Рис. 10.7. Каландр с приводным вторым валом:

1 — валы обычной конструкции; 2 — нижний вал с регулируемым прогибом; 3 — кар­ данный вал; 4 — редуктор; 5 — соединительная муфта

При расчете диаметра нижнего вала принимают во внима­ ние только усилия, действующие в вертикальной плоскости, так как они на один-два порядка превышают усилия в горизонталь­ ной плоскости. При сообщении усилия дополнительного при­ жима верхнему валу промежуточные валы многовальной ба­ тареи в вертикальной плоскости не испытывают деформации из­ гиба, а подшипники практически не нагружаются.

Нагрузка (Qrop) на приводной вал в горизонтальной плоско­ сти равна суммарному тяговому усилию для преодоления потерь на трение качения валов по бумажному полотну, трения каче­ ния в подшипниках, трения скольжения шаберов о валы и на натяжение бумажного полотна (см. рис. 10.7).

вал от окружного усилия Г3- п, необходимого для вращения всех вышележащих валов (с третьего по последний), Н; N2— реак­ ция от окружного усилия Т2у необходимого для вращения ниж­ него вала, Н; qm— линейное давление шабера на вал, Н/м (обычно 9 ш= 100-^300 Н/м).

По мере передачи крутящего момента от нижнего к верхним валам тяговое усилие уменьшается. Тяговое усилие Т3- п скла­ дывается из усилий на преодоление сопротивлений трения в под­ шипниках второго и всех вышележащих валов, трения шаберов

шипникам, большее — к роликовым; D2\ D2- n — диаметры бочки

риала шабера по валу. Для металлических шаберов можно при­ нять /ш= 0,15ч-0,2; k — коэффициент трения качения валов по бумаге.

Аналогичным образом может быть определено тяговое уси­ лие Т2. Как следует из представленной зависимости, тяговое уси­ лие на валах и, следовательно, нагрузка в горизонтальной плос­ кости на промежуточные валы в значительной степени зависит от коэффициента трения качения валов по бумаге. Последний зависит от толщины обрабатываемой бумаги и от ее плотности. С ростом этих показателей коэффициент трения качения k уве­ личивается. Для бумаги толщиной до 0,2 мм он лежит в преде­ лах 0,01—0,02, а для картонов может достигать 0,06.

При каландрировании бумаг суммарное усилие в горизон­ тальной плоскости, подсчитанное по формуле (10.2), составит 2—5 % от нормального усилия. Прогиб промежуточных валов каландра широкоформатных машин в горизонтальной плоско­ сти может достигать 0,03—0,06 мм. Однако поскольку ширина площадки деформации бумаги в захвате валов обычно на два порядка выше, можно заключить, что в машинных каландрах прогиб валов в горизонтальной плоскости практически не отра­ жается на качестве каландрирования.

Если каландр оснащен валами обычной конструкции без устройств регулирования прогиба, размер бомбировки К ниж­ него вала каландра без дополнительного прижима равен удво­ енному прогибу нижнего вала под действием веса вышележа­ щих валов и собственного веса нижнего вала:

подшипников валов, за исключением подшипников нижнего вала, Н; ЕОг-п —общий вес всех шаберов валов за исключе­

Средние валы многовальных каландров, как правило, не бомбируются.

Ю.5. НАКАТ

Основные требования, предъявляемые к накату, заключа­ ются в обеспечении равномерной плотности намотки и легкости заправки полотна при намотке его в рулоны. Хорошее качество и равномерная плотность намотки рулонов необходимы для обеспечения нормальных условий процесса резки на продоль­ но-резательных станках.

По принципу наматывания различают два типа накатов: осевые и периферические. В накатах первого типа (осевых) во вращение непосредственно приводится тамбурный валик.

При постоянной окружной скорости бумаги (соответст­ венно режиму работы машины) частота вращения рулона дол­ жна непрерывно уменьшаться. Частоту вращения можно изме­ нять при помощи фрикционной или гидравлической муфты, а также при помощи электродвигателя с регулируемой часто­ той вращения (электронакат).

В периферических накатах (рис. 10.9) наматываемый рулон бумаги прижимается к цилиндру наката, вращающемуся с по­ стоянной окружной скоростью. Рулон бумаги вращается под

Рис. 10.9. Периферический накат:

действием окружного усилия между поверхностями рулона ь цилиндра наката. По мере увеличения диаметра наматывае­ мого рулона частота вращения его непрерывно уменьшается,, а окружная скорость остается постоянной, равной (с точностью до 0,05—0,15%) окружной скорости цилиндра наката. Перифе­ рический накат (накат Попе), нашедший применение на бума­ годелательных машинах в 1918—1921 гг., является одним из важнейших усовершенствований, позволивших значительно повысить скорость бумагоделательной машины. Такой накат позволяет осуществлять воздушную (пневматическую) заправку бумаги при высокой скорости машины. Ручная заправка, при­ меняемая на накате осевого типа (включая и электронакат), ограничивает скорость машины в пределах до 180—200 м/мин. На периферическом накате плотные, равномерно и туго намо­ танные рулоны получаются при меньшем натяжении бумаж­ ного полотна, чем на осевом накате. В связи с этим уменьша­ ется число обрывов не только на накате, но и на машинах, через которые в дальнейшем пропускают ролевую бумагу. В пе­ риферических накатах нет устройств для уменьшения частоты вращения наматываемого рулона, необходимых для осевых накатов.