Tvarių maitinimo paslaugų pakuočių gamyba priklauso nuo stiprios mechaninės inžinerijos. Projektas paverčia išlygintas popieriaus atsargas į praktiškus, trimačius gaminius. Pagrindinis šio darbo įrankis yraHidraulinė popieriaus plokščių formavimo mašina.Sistema naudoja hidrodinamiką, šilumos valdymą ir automatines komandas. Dalys veikia kartu, todėl gamyba išlieka ta pati. Svarbu suprasti kiekvieną dalį ir ką ji daro. Šių žinių reikia operatoriams, remontininkams ir pirkėjams. Jie naudoja jį norėdami patikrinti mašinos veikimą arba išspręsti problemas. Ši technologija neatrodo taip orientuota į produkcijos skaičių, kaip į pardavimo medžiagas. Vietoj to, jis tiria šių mašinų interjerus. Šis tyrimas patvirtina standartines inžinerines taisykles ir pramonės normas. Kiekviena dalis turi tam tikrą vaidmenį. Šie vaidmenys užtikrina, kad slėgis, šiluma ir laikas gerai sutampa. Šis derinys gamina daug kokybiškų popierinių lėkščių.
Hidraulinis maitinimo blokas: sistemos širdies ir slėgio generavimas
Hidraulinis maitinimo blokas (HPU) yra pagrindinis energijos šaltinis bet kurioje hidraulinio popieriaus plokščių formavimo mašinoje. Įrenginys turi elektros variklį, hidraulinį siurblį, energijos akumuliatorių, filtrą ir slėgio mažinimo vožtuvus. Remiantis pagrindinėmis hidrodinaminėmis knygomis, pagrindinė HPU užduotis yra paversti elektros energiją į vandens energiją. Ši energija lieka suslėgtame skystyje [1]. Siurblys perkelia alyvą iš rezervuaro į sistemos grandinę. Šis srautas sukuria slėgį, kai susiduria su formavimo cilindro pasipriešinimu.
Naujuose HPU naudojami kintamo tūrio siurbliai, o ne fiksuoti. Kintamiems siurbliams, atsižvelgiant į-realaus laiko sistemą, reikia keisti galią. Tai sumažina energijos eikvojimą, kai mašina veikia tuščiąja eiga arba esant žemam slėgiui. Energijos naudojimo tyrimai parodė, kad dažnio keitimo sistemos gali sumažinti elektros suvartojimą 20–30 %. Tai lyginama su sena pastovaus srauto sistema sukamaisiais presais [2]. HPU filtrai palaiko skysčių švarą iki ISO 4406 lygio. Taip išvengsite šerdies užstrigimo ir sandariklio nusidėvėjimo. Priešingu atveju slėgis bus netolygus ir dalys per anksti sprags. Nepasirinkus ar neprižiūrėjus HPU, jokia kita sistemos dalis neveiks.
Krypties valdymo vožtuvai ir srauto reguliavimas
Kai suslėgtas skystis išeina iš HPU, krypties valdymo vožtuvai nustato srauto kryptį ir laiką. Šios elektromechaninės dalys veikia kaip hidraulinės popieriaus plokščių formavimo mašinos nervų sistema. Jie gauna signalą iš programuojamo loginio valdiklio (PLC). Tada jie perkelia šerdį, kad siųstų alyvą į pagrindinio cilindro prailginimo arba atkūrimo prievadą. Proporciniai vožtuvai dabar yra standartinė technologija. Jie užtikrina reguliuojamą srautą, ne tik jungiklius.
Elektrohidraulinių valdymo sistemų tyrimas rodo, kad proporcingas vožtuvas gali užtikrinti, kad greitis būtų pastovus. Tai pašalina mechaninį diskrečiųjų vožtuvų jungiklių poveikį [3]. Šis sklandus judėjimas yra labai svarbus formuojant popieriaus lėkštę. Jei štampavimo judesys yra per greitas arba staigus, popierius pasislinks, kraštai susidarys nelygūs arba bus pažeista danga. Srauto reguliavimo vožtuvai, kurie paprastai sudaro kolektoriaus bloką su komutatoriaus vožtuvu, gali patys valdyti pailgėjimo ir atitraukimo greitį. Tai veikia net pasikeitus apkrovai. Taigi, net jei popieriaus storis ar drėgmė skiriasi skirtingose partijose, formavimo kelias išlieka toks pat. Tai tiesiogiai veikia produkto vienodumą ir apyvartos pakartojamumą.
Pagrindinis formavimo cilindras ir formų rinkiniai
Formavimo cilindras yra dalis, kuri hidraulinį slėgį paverčia mechanine jėga. Ši jėga formuoja popierių į lėkštes. Įprastoje hidraulinėje popieriaus plokščių formavimo mašinoje tai yra dvigubo-veiksmo cilindras. Jo gręžimo matmenys nustatyti taip, kad būtų pakankamai tonažo esant didžiausiam sistemos darbiniam slėgiui. Inžinerinė plaušienos liejimo matematika rodo, kad geras formavimo slėgis turi įveikti dvi problemas. Vienas iš jų yra elastingas suspaustų pluoštų atšokimas. Kitas yra termoplastinių dangų klampumas kaitinant [4].
Štampo mazgas yra cilindro strypo gale. Jis atitiko viršutinę ir apatinę formas. Paprastai jie yra pagaminti iš aliuminio arba plieno, o viduje yra šildymo kanalai. Štampo dizaino rinkinio plokštės dydis, ratlankio stilius, plokščių sudėjimas kaip vienas. Tikslus išlygiavimo kaiščių ir kreipiamųjų įvorių apdirbimas išlaiko štampavimo pusę{4}}. Taip išvengiama netolygaus sienelės storio ir plokščių plonėjimo. Štampo medžiagos šilumos srautas tiesiogiai veikia ciklo laiką. Aliuminio formos įkaista greičiau nei plieninės. Tačiau aliuminis nusidėvi greičiau. Todėl inžinieriai turi pasirinkti išvesties reikalavimus ir popieriaus rūšis. Cilindro ir matricos jungtis yra visų prieš srovę atliekamų hidraulinių ir valdymo darbų santaka. Ten ir gaminamas tikrasis produktas.
Šildymo sistemos ir šilumos valdymo komponentai
Popieriaus plokščių formavimas yra termoformavimo procesas. Todėl reikia tiksliai kontroliuoti temperatūrą. Šildymo elementai yra štampo ertmėje. Jie suaktyvina dangos medžiagą ir reguliuoja pluošto struktūrą reguliuojamo šildymo būdu. Labiausiai paplitę tipai yra talpiniai arba vamzdiniai šildymo elementai. Jų matmenys nustatomi pagal galios tankį. Šie reikalavimai kyla dėl pelėsių kokybės ir tikslinės temperatūros.
Temperatūros reguliatoriai naudoja PID algoritmus. Valdikliai keitė šildytuvo galią. Jie palaiko nustatytą tašką + -2 laipsnio ribose. Celiuliozės medžiagų terminio apdorojimo tyrimai rodo, kad štampo paviršiaus temperatūra yra svarbesnė už tikrąją temperatūrą. Kai kuriose vietose karštos vietos išdega per dangą. Šaltos dėmės kitose vietose gali sukelti blogą sandarumą ir sluoksnių atsiskyrimą [5]. Termoporos yra skirtinguose regionuose. Jie siunčia grįžtamąjį ryšį valdikliui. Tai leidžia kiekvienai formos sričiai pakoreguoti save. Aušinimo grandinės, kartais sumontuotos tuose pačiuose moduliuose, po formavimo greitai ištraukia šilumą. Tai stabilizuoja plokštės formą prieš išmetant. Šilumos valdymo sistema veikia kartu su hidrauline sistema. Jo veikimas nustatytas kaip ciklas
kuo greičiau. Kad ir kokia gera būtų hidraulika.
Elektros valdymo sistema ir saugos blokatoriai
Programuojamas loginis valdiklis (PLC) ir žmogaus{0}}mašinos sąsajos (HMI) yra hidraulinių popieriaus mašinų smegenys. PLC veikia pagal-po-žingsnio logiką. Ši logika valdo vožtuvo veiksmus, šildytuvo keitimus, jutiklių patikrinimus ir gedimų aptikimą. Šiuolaikiniai valdikliai saugo daugybę gaminio nustatymų. Dėl to operatoriai gali prisiminti geriausius parametrus pagal skirtingus plokščių dydžius ir medžiagas. Jiems nereikia vėl visko nustatyti rankiniu būdu.
Saugos komponentai yra nepakeičiama valdymo sistemos dalis. Šviesos užuolaidos, dviejų -rankų mygtukai, avarinio stabdymo grandinės ir mechaniniai apsaugų užraktai atitinka ISO 13849 saugos taisykles. Šios taisyklės apsaugo žmones nuo suspaudimo ir karščio pavojų [6]. Saugos lygio relės tikrina apsaugos padėties jungiklius. Jei pavojingo judėjimo metu atsidarytų apsauginis barjeras, jie sustabdytų hidraulinį siurblį. Slėgio jutikliai ir padėties davikliai siunčia grįžtamąjį ryšį į PLC. Tai leidžia adaptyviai valdyti. Sistema gali būti koreguojama atsižvelgiant į susidėvėjimą, skysčio storio pokyčius ar medžiagų skirtumus. Šis saugumo ir proceso valdymo derinys leidžia mašinai veikti nustatytose ribose. Jis taip pat apsaugo darbuotojus nuo intensyvaus hidraulinio formavimo slėgio ir karščio.
Išvada
Hidraulinė popieriaus plokščių formavimo mašina yra visa sistema. Kiekvienos dalies veikimas tiesiogiai veikia bendrą našumą. Hidraulika suteikia reikiamą galią. Kryptiniai ir proporcingi vožtuvai kontroliuoja tikslų judėjimą. Formavimo būgno ir štampavimo mazgas yra fiziškai suformuotas. Šiluminės sistemos valdo medžiagos reakciją į šilumą. Elektrinė valdymo sistema atlieka visas funkcijas, užtikrinančias operatoriaus saugumą. Šių dalių supratimas ir tai, kaip jos priklauso viena nuo kitos, gali padėti žmonėms priimti teisingus sprendimus. Šios parinktys apima įrangos pasirinkimą, priežiūros prioritetus ir procesų tobulinimą. Pramonei einant link tvaresnės ir efektyvesnės gamybos, geresnis šių pagrindinių komponentų dizainas lems, kurie gamintojai galės patenkinti naujus rinkos poreikius, gamindami stabilią, aukštos kokybės{9}. Techninės žinios šiose srityse išlieka vienkartinių pakuočių gamybos konkurencingumo pagrindu.
Nuorodos
[1] Manring, N. ir Johnson, R. (2021).Hidraulinės valdymo sistemos: teorija ir praktika. Wiley Academic Press. Išsami mokomoji medžiaga, apimanti hidraulinio maitinimo bloko projektavimą, siurblio pasirinkimą ir pagrindinius grandinės sandaros principus pramoniniams presams.
[2] Ivantysynova, M. ir Weber, J. (2022). „Hidraulinės sistemos efektyvumo gerinimas naudojant kintamo poslinkio technologiją“.Tarptautinis skysčių energijos žurnalas, 23(1), 45-62. Šiame darbe kiekybiškai nagrinėjamas prisitaikančių siurblių sistemų energijos taupymas.
[3] Jelali, M. ir Saha, B. (2023).Elektrohidraulinis servo ir proporcinių vožtuvų technologija. Springer Engineering leidiniai. Akademinės etaloninės medžiagos, skirtos proporcinei vožtuvo dinamikai, atsako charakteristikoms ir judesio profiliavimo galimybėms, skirtoms tiksliam formavimui.
[4] TAPPI (2022). „Mechaniniai ir šiluminiai reikalavimai termoformuoto pluošto pakuotėms“.TAPPI žurnalo techniniai dokumentai, 21(9), 78-89. Techninės asociacijos leidinys, kuriame dokumentuojami slėgio ir temperatūros parametrai, būtini efektyviam celiuliozės pluošto suspaudimui ir dangos aktyvavimui.
[5] Didone, M. ir Dumon, J. (2021). Šilumos perdavimo vienodumas liejant celiuliozę: matavimo ir optimizavimo strategijos.Taikomoji šilumos inžinerija, 117452. Tirta terminio gradiento įtaka gaminio kokybei ir ciklo trukmei formavimo proceso metu.
[6] Tarptautinė standartizacijos organizacija (2023).ISO 13849-1:2023 Su mechanine sauga ir sauga susiję valdymo sistemų komponentai. ISO techninis standartas. Tarptautiniai saugos standartai, apibrėžiantys hidraulinio preso įrangos apsauginių įtaisų ir valdymo sistemų veikimo lygio reikalavimus.