Ilgtspējīga ēdināšanas pakalpojumu iepakojuma izgatavošana ir atkarīga no spēcīgas mašīnbūves. Projekts pārveido saplacinātus papīra krājumus par praktiskiem, trīsdimensiju izstrādājumiem. Galvenais šī darba rīks irHidrauliskā papīra plākšņu formēšanas mašīna.Sistēma izmanto hidrodinamiku, termisko kontroli un automātiskās komandas. Daļas darbojas kopā, tāpēc ražošana paliek nemainīga. Ir svarīgi saprast katru daļu un to, ko tā dara. Šīs zināšanas ir nepieciešamas operatoriem, remontētājiem un pircējiem. Viņi to izmanto, lai pārbaudītu mašīnas veiktspēju vai atrisinātu problēmas. Šķiet, ka tehnoloģija nav tik vērsta uz izlaides skaitļiem, kā uz pārdošanas materiāliem. Tā vietā tā pēta šo mašīnu interjerus. Šajā pētījumā ir pieņemti standarta inženiertehniskie noteikumi un nozares normas. Katrai daļai ir noteikta loma. Šīs lomas nodrošina, ka spiediens, siltums un laiks labi sakrīt. Šī kombinācija rada daudz kvalitatīvu papīra šķīvju.
Hidrauliskais spēka bloks: sistēmas sirds un spiediena radīšana
Hidrauliskais barošanas bloks (HPU) ir galvenais enerģijas avots jebkurai hidrauliskās papīra plākšņu formēšanas mašīnai. Ierīcei ir elektromotors, hidrauliskais sūknis, enerģijas akumulators, filtrs un spiediena samazināšanas vārsti. Pamatojoties uz pamata hidrodinamiskajām grāmatām, HPU galvenais uzdevums ir pārveidot elektroenerģiju hidroenerģijā. Šī enerģija paliek saspiestajā šķidrumā [1]. Sūknis pārvieto eļļu no rezervuāra uz sistēmas ķēdi. Šī plūsma rada spiedienu, saskaroties ar formēšanas cilindra pretestību.
Jaunajos HPU izmanto mainīga tilpuma sūkņus, nevis fiksētos. Mainīgajiem sūkņiem atbilstoši reāllaika-sistēmai ir jāmaina jauda. Tas samazina enerģijas izšķērdēšanu, kad iekārta darbojas tukšgaitā vai zemā spiedienā. Enerģijas izmantošanas pētījumi liecina, ka frekvences pārveidošanas sistēmas var samazināt elektroenerģijas patēriņu par 20% līdz 30%. Tas ir salīdzināms ar veco pastāvīgās plūsmas sistēmu apļveida presē [2]. HPU filtri nodrošina šķidrumu tīrību līdz ISO 4406 līmenim. Tas novērsīs serdes iesprūšanu un blīvējuma nodilumu. Pretējā gadījumā spiediens būs nevienmērīgs un daļas priekšlaicīgi nofiksēsies. Neizvēloties vai neuzturot HPU, neviena cita sistēmas daļa nedarbosies.
Virziena vadības vārsti un plūsmas regulēšana
Kad šķidrums izplūst no HPU, virziena vadības vārsti nosaka plūsmas virzienu un laiku. Šīs elektromehāniskās daļas darbojas kā hidrauliskās papīra plākšņu formēšanas mašīnas nervu sistēma. Viņi saņem signālu no programmējamā loģiskā kontrollera (PLC). Pēc tam tie pārvieto serdi, lai nosūtītu eļļu uz galvenā cilindra pagarinājumu vai atgūšanas portu. Proporcionālie vārsti tagad ir standarta tehnoloģija. Tie nodrošina regulējamu plūsmu, ne tikai slēdžus.
Elektrohidraulisko vadības sistēmu izpēte parāda, ka proporcionāls vārsts var padarīt ātruma izmaiņas vienmērīgas. Tas novērš diskrētu vārstu slēdžu mehānisko ietekmi [3]. Šī vienmērīgā kustība ir ļoti svarīga papīra plāksnes veidošanai. Ja štancēšanas kustība ir pārāk ātra vai pēkšņa, papīrs nobīdīsies, malas veidosies nelīdzenas vai pārklājums tiks bojāts. Plūsmas regulēšanas vārsti, kas parasti veido kolektora bloku ar komutatora vārstu, var paši kontrolēt pagarinājuma un ievilkšanas ātrumu. Tas darbojas pat tad, ja mainās slodze. Tādējādi, pat ja papīra biezums vai mitrums dažādās partijās atšķiras, formēšanas process paliek nemainīgs. Tas tieši ietekmē produkta viendabīgumu un aprites atkārtojamību.
Galvenais formēšanas cilindrs un veidņu komplekti
Formēšanas cilindrs ir daļa, kas hidraulisko spiedienu pārvērš mehāniskā spēkā. Šis spēks veido papīru plāksnēs. Parastajā hidrauliskajā papīra plākšņu formēšanas mašīnā tas ir dubultās-darbības cilindrs. Tā urbšanas izmēri ir iestatīti tā, lai nodrošinātu pietiekamu tonnāžu ar sistēmas augstāko darba spiedienu. Celulozes formēšanas inženiermatemātika parāda, ka labam formēšanas spiedienam ir jāpārvar divas problēmas. Viens no tiem ir saspiesto šķiedru elastīgais atsitiens. Vēl viena ir termoplastisko pārklājumu viskozitāte, kad tie tiek karsēti [4].
Preses bloks atrodas cilindra stieņa galā. Tas atbilst augšējai un apakšējai veidnei. Tie parasti ir izgatavoti no alumīnija vai tērauda, un to iekšpusē ir apkures kanāli. Die dizaina komplekta plāksnes izmērs, loka stils, plākšņu sakraušana kā viena. Precīza izlīdzināšanas tapu un virzošo bukšu apstrāde saglabā veidnes pusi{4}}. Tas novērš nevienmērīgu sienu biezumu un paneļu retināšanu. Preses materiāla siltuma plūsma tieši ietekmē cikla laiku. Alumīnija veidnes uzsilst ātrāk nekā tērauda veidnes. Bet alumīnijs nolietojas ātrāk. Tāpēc inženieriem ir jāizvēlas starp izvades prasībām un papīra veidiem. Cilindra un matricas savienojuma vieta ir visu augšupējo hidraulisko un vadības darbu saplūšanas vieta. Tur tiek ražots īstais produkts.
Apkures sistēmas un siltuma vadības komponenti
Papīra plākšņu formēšana ir termoformēšanas process. Tāpēc ir nepieciešama precīza temperatūras kontrole. Sildelementi atrodas presformas dobumā. Tie aktivizē pārklājuma materiālu un izveido šķiedru struktūru, izmantojot kontrolētu karsēšanu. Visizplatītākie veidi ir kapacitatīvie vai cauruļveida sildelementi. To izmērus nosaka atkarībā no jaudas blīvuma. Šīs prasības izriet no veidņu kvalitātes un mērķa temperatūras.
Temperatūras regulatori izmanto PID algoritmus. Kontrolieri ir mainījuši sildītāja jaudu. Tie saglabā iestatīto vērtību + -2 grādu robežās. Pētījumi par celulozes materiālu termisko apstrādi liecina, ka presformas virsmas temperatūra ir svarīgāka par faktisko temperatūru. Dažos apgabalos karstie punkti izdeg cauri pārklājumam. Auksti plankumi citās vietās var izraisīt sliktu blīvējumu un atdalīšanos starp slāņiem [5]. Termopāri atrodas dažādos reģionos. Viņi nosūta atsauksmes kontrolierim. Tas ļauj katram veidnes laukumam pielāgoties pašam. Dzesēšanas ķēdes, kas dažkārt tiek uzstādītas tajos pašos moduļos, pēc formēšanas ātri izvada siltumu. Tas stabilizē plāksnes formu pirms izgrūšanas. Siltuma vadības sistēma darbojas tandēmā ar hidraulisko sistēmu. Tā veiktspēja ir iestatīta uz ciklu kā
pēc iespējas ātrāk. Neatkarīgi no tā, cik laba ir hidraulika.
Elektriskā vadības sistēma un drošības bloķētāji
Programmējamais loģiskais kontrolleris (PLC) un cilvēka{0}}mašīnas saskarnes (HMI) ir hidraulisko papīra iekārtu smadzenes. PLC darbojas saskaņā ar pakāpenisku-pa-loģiku. Šī loģika kontrolē vārstu darbības, sildītāja izmaiņas, sensoru pārbaudes un kļūdu noteikšanu. Mūsdienu kontrolleri saglabā daudzus produktu iestatījumus. Rezultātā operatori var atsaukt atmiņā labākos parametrus, pamatojoties uz dažādiem plākšņu izmēriem un materiāliem. Viņiem nav manuāli viss jāiestata vēlreiz.
Drošības sastāvdaļas ir neatņemama vadības sistēmas sastāvdaļa. Gaismas aizkari, pogas ar divām -roku rokām, avārijas apturēšanas ķēdes un mehāniskās slēdzenes aizsargiem atbilst ISO 13849 drošības noteikumiem. Šie noteikumi pasargā cilvēkus no saspiešanas un karstuma briesmām [6]. Drošības līmeņa releji pārbauda aizsarga pozīcijas slēdžus. Ja aizsargbarjera atvērtos bīstamas kustības laikā, tie apturētu hidraulisko sūkni. Spiediena sensori un pozīcijas kodētāji nosūta atgriezenisko saiti uz PLC. Tas nodrošina adaptīvu kontroli. Sistēmu var pielāgot nodilumam, šķidruma biezuma izmaiņām vai materiālu atšķirībām. Šī drošības un procesa kontroles kombinācija ļauj iekārtai darboties noteikto ierobežojumu ietvaros. Tas arī aizsargā darbiniekus no intensīva spiediena un karstuma, ko rada hidrauliskā formēšana.
Secinājums
Hidrauliskā papīra plākšņu formēšanas mašīna ir pilnīga sistēma. Katras daļas veiktspēja tieši ietekmē kopējo veiktspēju. Hidraulika nodrošina nepieciešamo jaudu. Virziena un proporcionālie vārsti kontrolē precīzu kustību. Formēšanas trumuļa un presformas komplekts ir fiziski izveidots. Termiskās sistēmas pārvalda materiāla reakciju uz siltumu. Elektriskā vadības sistēma veic visas funkcijas, lai nodrošinātu operatora drošību. Izpratne par šīm daļām un to, kā tās ir atkarīgas viena no otras, var palīdzēt cilvēkiem izdarīt pareizo izvēli. Šīs iespējas ietver aprīkojuma izvēli, apkopes prioritātes un procesu uzlabojumus. Nozarei virzoties uz ilgtspējīgāku un efektīvāku ražošanu, labāks šo galveno komponentu dizains noteiks, kuri ražotāji spēs apmierināt jaunas tirgus prasības ar stabilu, augstas{9}kvalitatīvu ražošanu. Tehniskās zināšanas šajās jomās joprojām ir vienreizējās lietošanas iepakojuma ražošanas konkurētspējas pamats.
Atsauces
[1] Manrings, N. un Džonsons, R. (2021).Hidrauliskās vadības sistēmas: teorija un prakse. Wiley Academic Press. Visaptverošs mācību materiāls, kas aptver hidrauliskā spēka agregāta konstrukciju, sūkņu izvēli un ķēdes uzbūves pamatprincipus rūpnieciskās preses lietojumiem.
[2] Ivantysynova, M., & Weber, J. (2022). "Hidrauliskās sistēmas efektivitātes uzlabošana, izmantojot mainīgas pārvietošanas tehnoloģiju."International Journal of Fluid Power, 23(1), 45-62. Šajā rakstā ir kvantitatīvi pētīta adaptīvo sūkņu sistēmu enerģijas taupīšana.
[3] Jelali, M. un Saha, B. (2023).Elektrohidrauliskā servo un proporcionālo vārstu tehnoloģija. Springer inženierzinātņu publikācijas. Akadēmiski atsauces materiāli proporcionālai vārstu dinamikai, reakcijas raksturlielumiem un kustības profilēšanas iespējām precīzas formēšanas lietojumiem.
[4] TAPPI (2022). "Mehāniskās un termiskās prasības termoformētas šķiedras iepakojumam."TAPPI Journal Technical Papers, 21(9), 78-89. Tehniskās asociācijas publikācija, kurā dokumentēti spiediena un temperatūras parametri, kas nepieciešami efektīvai celulozes šķiedras kompresijai un pārklājuma aktivācijai.
[5] Didone, M. un Dumon, J. (2021). Siltuma pārneses vienmērīgums celulozes formēšanā: mērīšanas un optimizācijas stratēģijas.Lietišķā siltumtehnika, 117452. Tika pētīta termiskā gradienta ietekme uz produkta kvalitāti un cikla laiku formēšanas procesā.
[6] Starptautiskā standartizācijas organizācija (2023).ISO 13849-1:2023 Ar mehānisko drošību saistīti vadības sistēmu komponenti. ISO tehniskais standarts. Starptautiskie drošības standarti, kas nosaka veiktspējas līmeņa prasības aizsargierīču un vadības sistēmu uzticamībai hidrauliskās preses iekārtās.