Прављење одрживе амбалаже за храну зависи од снажног машинског инжењеринга. Пројекат претвара инвентар спљоштеног папира у практичне, тродимензионалне-производе. Главни алат за овај рад јеХидраулична машина за формирање папирних плоча.Систем користи хидродинамику, термичку контролу и аутоматске команде. Делови раде заједно, тако да производња остаје иста. Важно је разумети сваки део и шта он ради. Ово знање је потребно оператерима, сервисерима и купцима. Користе га за проверу перформанси машине или решавање проблема. Технологија не изгледа толико фокусирана на излазне бројеве као на продајне материјале. Уместо тога, проучава унутрашњост ових машина. Ова студија усваја стандардна инжењерска правила и индустријске норме. Сваки део има одређену улогу. Ове улоге обезбеђују да се притисак, топлота и време добро подударају. Ова комбинација производи доста квалитетних папирних плоча.

Хидраулични агрегат: системско срце и стварање притиска

Хидраулична јединица за напајање (ХПУ) је главни извор енергије било које хидрауличке машине за формирање папирних плоча. Уређај има електромотор, хидрауличну пумпу, акумулатор енергије, филтер и вентиле за смањење притиска. На основу основних хидродинамичких књига, главни посао ХПУ-а је претварање електричне енергије у хидроенергију. Ова енергија остаје у флуиду под притиском [1]. Пумпа помера уље из резервоара у системски круг. Овај ток ствара притисак када наиђе на отпор цилиндра за формирање.
Нови ХПУ-ови користе пумпе променљиве запремине уместо фиксних. Променљиве пумпе у складу са системом-у реалном времену треба да промене излаз. Ово смањује губитак енергије када је машина у стању мировања или под ниским притиском. Студије коришћења енергије су показале да системи за конверзију фреквенције могу смањити потрошњу електричне енергије за 20% до 30%. Ово се пореди са старим системом константног протока у кружном пресовању [2]. Филтери у ХПУ-има одржавају течности чистим до нивоа ИСО 4406. Ово ће спречити језгро од заглављивања и хабања заптивача. У супротном, притисак ће бити неуједначен и делови ће прерано пуцати. Без избора или одржавања ХПУ, ниједан други део система неће радити.

Регулациони вентили и подешавање протока

Када течност под притиском напусти ХПУ, усмерени контролни вентили одређују смер и време протока. Ови електромеханички делови делују као нервни систем хидрауличне машине за формирање папирних плоча. Они добијају свој сигнал од програмабилног логичког контролера (ПЛЦ). Затим померају језгро да би послали уље у продужетак главног цилиндра или прикључак за опоравак. Пропорционални вентили су сада стандардна технологија. Они пружају подесиви проток, а не само прекидаче.
Проучавање електрохидрауличких система управљања показује да пропорционални вентил може учинити промену брзине стабилном. Ово елиминише механички утицај дискретних вентилских прекидача [3]. Ово глатко кретање је веома важно за формирање папирне плоче. Ако је жигосање пребрзо или нагло, папир ће се померити, ивице ће се формирати неравномерно или ће премаз бити оштећен. Вентили за контролу протока, који обично формирају колекторски блок са комутаторским вентилом, могу сами да контролишу брзину издужења и повлачења. Ово функционише чак и ако се оптерећење промени. Стога, чак и ако дебљина или влажност папира варира између серија, пут обликовања остаје исти. Ово директно утиче на униформност производа и поновљивост циркулације.

Главни цилиндар за формирање и комплети калупа

Цилиндар за формирање је део који претвара хидраулички притисак у механичку силу. Ова сила обликује папир у плоче. У типичној хидрауличној машини за формирање папирних плоча, ово је цилиндар двоструке{2}}радње. Његове димензије бушења су подешене да произведу довољну тонажу при највећем радном притиску система. Инжењерска математика обликовања целулозе показује да добар притисак формирања мора да превазиђе два проблема. Један је еластични одбој компримованих влакана. Други је вискозитет термопластичних премаза при загревању [4].
Склоп матрице се налази на крају шипке цилиндра. Поклапао се са горњим и доњим калупима. Обично су направљени од алуминијума или челика и унутра имају канале за грејање. Дизајн матрице поставља величину плоче, стил наплатка, слагање плоча као једно. Прецизна обрада клинова за поравнање и проводних чаура одржава полу{4}}језгро матрице. Ово спречава неуједначену дебљину зида и стањивање панела. Топлотни ток материјала матрице директно утиче на време циклуса. Алуминијумски калупи се загревају брже од челичних. Али алуминијум се брже троши. Стога, инжењери морају да бирају између захтева за излаз и врсте папира. Спој цилиндра и матрице је спој свих узводних хидрауличких и управљачких радова. Ту се прави прави производ.

Системи грејања и компоненте за управљање топлотом

Обликовање папирних плоча је процес термоформирања. Дакле, потребна му је прецизна контрола температуре. Грејни елементи се налазе у шупљини калупа. Они активирају материјал за облагање и успостављају структуру влакана путем контролисаног загревања. Најчешћи типови су капацитивни или цевасти грејни елементи. Њихове димензије се одређују према густини снаге. Ови захтеви потичу од квалитета калупа и циљне температуре.
Регулатори температуре користе ПИД алгоритме. Контролери су мењали снагу грејача. Они одржавају задату тачку унутар + -2 степени. Студије о термичкој обради целулозних материјала показују да је температура површине матрице важнија од стварне температуре. У неким областима, жаришта прогореју кроз премаз. Хладне тачке у другим областима могу проузроковати лоше заптивање и раздвајање између слојева [5]. Термопарови се налазе у различитим регионима. Они шаљу повратне информације контролору. Ово омогућава да се свака област калупа сама прилагоди. Кругови за хлађење, понекад уграђени у исте модуле, брзо извлаче топлоту након формирања. Ово стабилизује облик плоче пре избацивања. Систем управљања топлотом ради у тандему са хидрауличним системом. Његове перформансе су подешене на циклус као

што је брже могуће. Без обзира колико је добра хидраулика.

Електрични контролни систем и сигурносне блокаде

Програмабилни логички контролер (ПЛЦ) и људски{0}}машински интерфејси (ХМИ) су мозак хидрауличних машина за папир. ПЛЦ ради у складу са логиком корак{2}}по{3}}корак. Ова логика контролише радње вентила, промене грејача, провере сензора и откривање кварова. Модерни контролери чувају многа подешавања производа. Као резултат тога, оператери могу да се сете најбољих параметара на основу различитих величина плоча и материјала. Не морају поново све ручно да подешавају.
Сигурносне компоненте су неизоставни део система управљања. Светлосне завесе, дворучна дугмад, кола за хитно заустављање и механичке браве за штитнике прате безбедносна правила ИСО 13849. Ова правила штите људе од опасности од компресије и топлоте [6]. Релеји нивоа сигурности проверавају прекидаче положаја заштите. Ако се заштитна баријера отвори током опасног кретања, зауставиће хидрауличну пумпу. Сензори притиска и енкодери положаја шаљу повратне информације ПЛЦ-у. Ово омогућава адаптивну контролу. Систем се може подесити за хабање, промене дебљине течности или разлике у материјалу. Ова комбинација сигурности и контроле процеса омогућава машини да ради у оквиру постављених ограничења. Такође штити раднике од интензивног притиска и топлоте хидрауличког обликовања.

Закључак

Хидраулична машина за формирање папирних плоча комплетан систем. Перформансе сваког дела директно утичу на укупне перформансе. Хидраулика обезбеђује потребну снагу. Смерни и пропорционални вентили контролишу прецизно кретање. Добош за формирање и склоп матрице су физички формирани. Термални системи управљају одговором материјала на топлоту. Електрични контролни систем покреће све функције како би осигурао сигурност руковаоца. Разумевање ових делова и начина на који зависе једни од других може помоћи људима да донесу праве изборе. Ове опције укључују избор опреме, приоритете одржавања и побољшања процеса. Како се индустрија креће ка одрживијој и ефикаснијој производњи, бољи дизајн ових основних компоненти ће одредити који произвођачи могу да задовоље нове захтеве тржишта уз стабилну,-квалитетну производњу. Техничко знање у овим областима остаје основа конкурентске снаге за производњу амбалаже за једнократну употребу.

Референце

[1] Манринг, Н. и Џонсон, Р. (2021).Хидраулички управљачки системи: теорија и пракса. Вилеи Ацадемиц Пресс. Свеобухватан наставни материјал који покрива пројектовање хидрауличног агрегата, избор пумпе и основне принципе структуре кола за индустријску примену преса.
[2] Ивантисинова, М., & Вебер, Ј. (2022). „Побољшање ефикасности хидрауличког система кроз технологију променљивог померања.“Интернатионал Јоурнал оф Флуид Повер, 23(1), 45-62. У овом раду квантитативно се проучава уштеда енергије адаптивних пумпних система.
[3] Јелали, М. и Саха, Б. (2023).Електрохидраулични серво и технологија пропорционалних вентила. Спрингер Енгинееринг Публицатионс. Академски референтни материјали за динамику пропорционалног вентила, карактеристике одзива и могућности профилисања покрета за апликације прецизног обликовања.
[4] ТАППИ (2022). „Механички и термички захтеви за амбалажу од термоформираних влакана.ТАППИ Јоурнал Тецхницал Паперс, 21(9), 78-89. Публикација Техничког удружења која документује параметре притиска и температуре неопходне за ефикасну компресију целулозних влакана и активацију премаза.
[5] Дидоне, М., & Думон, Ј. (2021). Уједначеност преноса топлоте у калуповању пулпе: стратегије мерења и оптимизације.Примењена топлотна техника, 117452. Проучаван је утицај топлотног градијента на квалитет производа и време циклуса током процеса обликовања.
[6] Међународна организација за стандардизацију (2023).ИСО 13849-1:2023 Компоненте контролних система у вези са механичком безбедношћу и безбедношћу. ИСО технички стандард. Међународни безбедносни стандарди који дефинишу захтеве за ниво перформанси за поузданост заштитних уређаја и контролних система у опреми за хидрауличну пресу.