Paperikoneet ovat Britannian teollisuusteollisuuden vaativimpien laitteiden joukossa. Näiden koneiden valtava mittakaava – ulottuen viiraosasta puristinosan, kuivausosan ja kalanterointipinon kautta rullaimeen – tarkoittaa, että yksittäisiä käyttövyöhykkeitä voi olla kymmeniä, ja jokainen niistä vaatii oman tarkasti kalibroidun voimansiirtokomponenttinsa. Etelä-Walesin, Skotlannin rajaseudun ja Luoteis-Englannin tehtailla paperikoneiden käyttölaitteet käyvät kellon ympäri nopeuksilla, jotka säännöllisesti ylittävät 2 000 metriä minuutissa, mikä rasittaa äärimmäistä ja hellittämätöntä voimansiirron osaa. Tässä ympäristössä hammaspyöräkytkentä on tullut ensisijaiseksi komponentiksi moottorin, vaihteiston ja telan yhdistämiseen: se käsittelee väistämättömän akselin linjausvirheen, joka johtuu lämpölaajenemisesta, rakenteellisesta taipumisesta ja perustuksen painumisesta, samalla kun se siirtää vääntömomenttia minimaalisella välyksellä ja käytännössä ilman loiskuormitusta takaisin laakereihin, joita se palvelee.Vaihdekytkimen toimintaperiaate
Hammasverkon kiinnittyminen
Hammaspyöräkytkentä toimii periaatteella, jossa akselin navoissa olevat kruunuhampaat ovat kytkentäkohdassa sisäisesti hammastetun ulkoholkin sisällä. Kruunuprofiili – huolellisesti suunniteltu kupera kaarevuus hampaan pinnalla – antaa kytkimelle sen määrittävän ominaisuuden: kyvyn mukauttaa kytkettyjen akselien välisiä kulmapoikkeamia aiheuttamatta tuhoisia palautusvoimia, jotka muuten siirtyisivät takaisin laakereihin, tiivisteisiin ja viereisiin koneisiin. Kun kaksi akselia kulkee pienessä kulmassa toisiinsa nähden, kuten väistämättä tapahtuu pitkässä, höyryllä lämmitetyssä ja rakenteelliselle taipumalle alttiina olevassa paperikoneen voimansiirrossa, kruunuhampaat keinuvat kevyesti holkin sisällä jumittumisen sijaan, joten vääntömomentti kulkee puhtaasti läpi ja kytkimen kuormitus viereisiin laakereihin pysyy alhaisena.
Voitelukalvon dynamiikka
Jatkuva rasva- tai öljyvoitelu holkin ontelossa luo hydrodynaamisen kalvon jokaisen hammaskosketuksen poikki. Tämä kalvo on olennainen kytkimen pitkäikäisyyden kannalta. Ilman sitä mikroliukuva liike vinoissa hammaskosketuksissa aiheuttaisi kitkakulumista ja korroosiota viikoissa paperikoneen käytön vaativissa olosuhteissa. Voitelunippajärjestely tai suurnopeuksisissa sovelluksissa jatkuvasti kiertävä öljynsyöttö pitää verkkopinnat erillään tyypillisesti mikrometreinä mitattavalla kalvolla. Tiivistetyt päätykappaleet estävät kosteuden ja paperipölyn pääsyn sisään – tämä on merkittävä huolenaihe ympäristöissä, joissa höyrykondenssi tippuu jatkuvasti kuivaussylintereistä. Voiteluaine kuljettaa myös hammaskosketuksessa syntyvää kitkalämpöä pois, vakauttaen kytkentäkokoonpanon käyttölämpötilan jopa Staffordshiressä, Lancashiressa tai Aberdeenissa toimiville nykyaikaisille pehmopaperikoneille tyypillisillä korkeilla nopeuksilla.
Paperikoneiden käyttöjärjestelmissä käytettävien hammaspyörätyyppisten kytkimien materiaalivalintaa ei voida pitää toissijaisena päätöksenä. Käyttöympäristö – höyryn kyllästämä, valkaisu- ja liimausprosessien kemikaaliroiskeille altis ja jatkuvan syklisen vääntömomentin alaisena – asettaa jokaisen osamateriaalin moniulotteiseen rasitukseen. Navan runko, tyypillisesti eniten rasitettu osa, valmistetaan lähes aina keskihiilisestä seosteräksestä, esimerkiksi 42CrMo4- tai 40Cr-lajeihin. Tämän laadun vetolujuus on 900–1 100 MPa sammutus- ja päästölämpökäsittelyn jälkeen, ja se säilyttää riittävän sitkeyden vaimentaakseen käyttöjärjestelmän käynnistysvaiheiden aikana esiintyvää iskukuormitusta. Hampaan kyljet pintakarkaistaan myöhemmin 58–62 HRC:n kovuuteen hiilettämällä tai induktiokarkaisemalla, jolloin muodostuu kova, kulutusta kestävä pintakerros, jota tukee sitkeä ydin, joka estää väsymishalkeamien etenemisen hampaan juuressa syntyvien taivutusjännitysten alaisena.Paperikonesovellusten keskeiset tekniset edut
Korkea linjausvirheiden toleranssi
Kruunattu hammasgeometria mahdollistaa jopa 1,5°:n kulmapoikkeaman hammasväliä kohden ja useiden millimetrien säteittäisen siirtymän, mikä kompensoi 80–120 metrin pituisille koneille ominaista lämpölaajenemista ja rakenteellista painumista. Tämä toleranssi poistaa kalliit tarkkuuskohdistustoimenpiteet, joita muut kytkintyypit vaativat jokaisen huoltotoimenpiteen jälkeen, mikä vähentää suoraan seisokkiaikoja tiukoilla vuorojaksoilla toimivilla Yhdistyneen kuningaskunnan paperitehtailla.
Korkea vääntömomenttitiheys
Yksikköpainoa ja vaippatilavuutta kohden välittyvä vääntömomentti on huomattavasti suurempi hammaspyöräkytkimissä kuin kilpailevissa joustavissa elementtirakenteissa samalla reiän halkaisijalla. Paperikoneen kuivatusosan käyttölaitteissa – joissa sylinteririvin geometria usein rajoittaa telalaakereiden välistä tilaa – tämä kompakti vääntömomenttikapasiteetti mahdollistaa insinöörien asentaa riittävän kytkentäarvon ilman, että käyttöpuolen laakeripukkien välistä etäisyyttä tarvitsee leventää tai akselin tappijärjestelyä suunnitella uudelleen. Tällä on erityistä merkitystä jälkiasennusprojekteissa, joissa brittiläinen tehdas päivittää moottoriaan tai vaihdelaatikkoaan haluamatta häiritä paperikoneen runkoa.
Huoltovapaat välit
Elinikäisesti voidelluissa versioissa käytetään korkean lämpötilan rasvaa – joka on kehitetty ylläpitämään riittävä viskositeetti 80–120 °C:n lämpötila-alueella, jota käytetään yleisesti kuivaussylintereiden lähellä – ja jotka mahdollistavat suunniteltujen huoltovälien pidentämisen vuosittaisiin seisokkeihin neljännesvuosittaisten tarkastusten sijaan. Brittiläisessä tehtaassa, jonka suunniteltu seisokkiaika on vain 6–8 päivää vuodessa, kytkimiin liittyvien huoltotöiden tiheyden ja keston lyhentäminen johtaa suoraan mitattavissa olevaan käyttöasteen ja tuotantomäärän kasvuun.
Kosteuden ja korroosion kestävyys
Tiivistetyt kytkentärakenteet, joissa on nitriili- tai Viton-elastomeeripäätytiivisteet ja sisäinen rasvapakkaus, luovat tehokkaan esteen paperikonehallin ympäristöön leviävää ilmassa olevaa kosteutta, höyrykondensaattia ja kemikaalisumua vastaan. Ulkopinnoille tehdyt pintakäsittelyt, kuten sinkkifosfatointi, kemiallinen nikkelipinnoitus tai kuumasinkitys, estävät kosmeettisen ja rakenteellisen korroosion, joka muutoin lyhentäisi käyttöikää kosteassa, kemiallisesti aktiivisessa ympäristössä, joka on tyypillistä Skotlannin, Walesin ja Pohjois-Englannin integroiduille sellu- ja paperitehtaille.
Tuotteen teknisten ja suorituskykyparametrien taulukko
Vaihdekytkimien teolliset sovellusskenaariot
Muovausosa on se kohta, jossa paperikone asettaa ankarimmat vaatimukset käyttöjärjestelmän komponenteille. Viirarullat ja muodostustelat kulkevat viiravedellä kyllästetyssä ympäristössä – veden, kuitujen ja kemiallisten lisäaineiden seoksella, joka valuu muodostuskudoksen läpi. Kosteuden sisäänpääsy, kemikaalien hyökkäys ja kudon kireyden säädön äärimmäiset tarkkuusvaatimukset kohtaavat kaikki tässä koneen kohdassa. Muovausosaan asennettujen hammaspyörätyyppisten kytkimien on sopeuduttava telan taipuman aiheuttamaan kulmapoikkeamaan nippikuormituksen alaisena ja samalla tuotettava tasainen vääntömomentti muodostusteloille ja massan poistumista sääteleville pöytäteloille. Brittiläisissä Manchesterissa ja Midlandsissa toimivissa pehmopaperitehtaissa, joissa koneiden nopeudet saavuttavat rutiininomaisesti 1 800 metriä minuutissa, kytkimen on myös edistettävä käyttöjärjestelmän erinomaista dynaamista tasapainoa: mikä tahansa kytkimen epätasapaino aiheuttaa syklisiä värähtelyvoimia, jotka näkyvät suoraan valmiin paperin poikkisuuntaisena neliömassan vaihteluna ja vaikuttavat tuotteen laatuun ja asiakastyytyväisyyteen.
Kuivatusosa on paperikoneen suurin ja mekaanisesti monimutkaisin alue. Tyypillisessä Walesissa tai Pohjois-Englannissa toimivassa sanomalehtipaperikoneessa on 60–90 kuivaussylinteriä, jotka on järjestetty kahteen riviin. Jokainen sylinteri pyörii tarkasti säädetyllä nopeudella vakaan toiminnan edellyttämän paperiradan kireysprofiilin ylläpitämiseksi. Näitä sylintereitä käytetään kuivausvaihteiston osien ja yksittäisten käyttöjen yhdistelmällä, ja hammaspyörätyyppiset kytkimet yhdistävät jokaisen käyttöelementin sylinterin akseliin tai vaihdelaatikon hammaspyörän akselin kautta. Kuivatusosan lämpötilaympäristö altistaa alemman kuivausrivin kytkimet säännöllisesti höyryllä lämmitettyjen sylinterien pintojen säteilylämmölle 130–160 °C:ssa, mikä edellyttää korkean lämpötilan rasvaspesifikaatiota ja napamateriaaleja, joilla on riittävä virumiskestävyys korotetuissa lämpötiloissa.
Paperikoneen kuivapään Pope-rullain valmistaa valmista paperia jättirullana, joka kiihtyy nollasta täyteen koneen nopeuteen jokaisen rullan puolanvaihdon yhteydessä, joka voi tapahtua 20–45 minuutin välein paperilaadusta ja koneen leveydestä riippuen. Rullausrummun ja painotelan käyttöjärjestelmien on käsiteltävä toistuvia kiihdytysjaksoja sekä jatkuvaa vääntömomenttia, jota tarvitaan rullan kelaamiseen kontrolloitua kiihdytysprofiilia vasten. Rullausrummun moottorin vaihdelaatikon ja rullausrummun akselitapin yhdistävät hammaspyörätyyppiset kytkimet on mitoitettava paitsi vakiotilan vääntömomentille myös kiihdytyksen aikana esiintyvälle huippuvääntömomentille, joka voi olla kaksinkertaisesti vääntömomentti verrattuna käyntivääntömomenttiin suuren inertian käämityskokoonpanoissa.
Esittelyssä Ever Power -vaihteistotuotteet
HC-RC31 voimanottovaihteisto
Vankka ja kompakti voimanottovaihteisto, joka on suunniteltu vaativiin maatalous- ja teollisuussovelluksiin. Se tarjoaa luotettavan voimanoton raskaaseen käyttöön tarkoitetulla vaihteistorakenteella. Ihanteellinen käytettäväksi traktoreissa ja kiinteissä voimayksiköissä Ison-Britannian maatila- ja teollisuuskäytössä. Siinä on tarkkuuskoneistetut vaihteet, kestävä kotelo ja helposti saavutettavat huoltopisteet, jotka vähentävät huoltoaikaa pellolla.
HC-RC30-193 voimanulosottovaihteisto
HC-RC30-193 on suurikapasiteettinen voimanulosottovaihteisto, joka on suunniteltu sovelluksiin, jotka vaativat suurta tehonsiirtoa ja jossa on laajempi sylinterin halkaisija. Se on valmistettu lämpökäsitellyistä alumiinivanteista ja erittäin lujasta valukotelosta, ja se käsittelee vääntömomentin piikkejä, jotka ovat yleisiä sekakäytössä olevissa Ison-Britannian maatalouskoneissa ja kevyen teollisuuden käyttöjärjestelmissä. Sen mittayhteensopivuus yleisten vaihteiston asennusstandardien kanssa yksinkertaistaa asennusta ja vaihtoa olemassa olevissa voimansiirtokokoonpanoissa.
Asiakkaan menestystarina: Flintshiren paperitehdas, Pohjois-Wales
Keskikokoinen sanomalehti- ja pakkauspaperin tuottaja Flintshiressä, Pohjois-Walesissa – jolla on kaksi tasoviirakonetta ja erillinen aallotuskartonkikone – otti yhteyttä Ever Poweriin vuoden 2023 lopulla toistuvan ongelman vuoksi yhdessä kuivatusosan käyttöasemista. Tehtaan kakkoskuivatuskoneella oli ollut suunnittelemattomia seisokkeja noin kahdeksan viikon välein, jotka johtuivat kolmannen kuivatusryhmän vaihteiston ulostulon kytkentähampaiden nopeasta kulumisesta. Mitä brittiläiset insinöörit sanovat Ever Power Gear -kytkimistä
”Valitsimme Ever Powerin raskaan sarjan hammaspyöräkytkimen ykköspuristintelamme käyttöön osana kuivausrumpujen uudelleenrakennusta, ja valintaprosessin aikana saamamme tekninen tuki oli erinomaista. He tunnistivat oikein, että aiempi kytkimemme oli aliarvostettu huippunippimomentin suhteen, ja toimittivat korvaavan kytkimen, joka on nyt toiminut kaksi kokonaista vuotta ilman hampaan kulumisongelmia. Tarkka H7-sovitustoleranssimme mukainen mittatilaustyönä tehty reiän koneistus tehtiin mikronitason tarkkuudella.”
— Konesuunnittelupäällikkö, Pakkauskartonkitehdas, Sheffield
”Pehmopaperikoneemme kuivausosan mittatilaustyönä tehdyn välikappaleen toimitusaika Glasgow'n tehtaallemme oli 18 arkipäivää hyväksyntähakemuksesta toimitukseen – todella vaikuttavaa täysin mittatilaustyönä tehdylle tuotteelle. Liitin toimitettiin täydellisten materiaalisertifikaattien, mittatarkastusraportin ja rasvan täyttödokumentaation kanssa. Se meni suoraan koneeseen ilman kenttäasennusongelmia. Ever Powerin halukkuus valmistaa täysin vaihdettavissa oleva korvaava osa vanhalle alkuperäisosalle säästi meidät merkittävältä uudelleensuunnittelulta.”
— Vanhempi käyttöjärjestelmien insinööri, pehmopaperitehdas, Glasgow
”Kokeilimme Ever Powerin vakiosarjan hammaskytkimiä kolmessa viiravalssikoneen asennossa Birminghamissa edellisen toimittajamme yksiköiden heikon suorituskyvyn jälkeen. 14 kuukauden käytön jälkeen – mukaan lukien kaksi kesän seisokkitarkastusta – hampaiden kuluminen on ollut merkityksetöntä, eikä meillä ole ollut voiteluun liittyviä vikoja. Yksikkökohtaiset kustannukset olivat suotuisat verrattuna eurooppalaisiin toimittajiin, ja tekninen datapaketti täytti laatujärjestelmävaatimuksemme ilman jatkotoimenpiteitä. Laajennamme Ever Powerin spesifikaatiota jäljellä oleviin käyttöasemiin seuraavassa suunnitellussa uusinnassamme.”
— Kunnossapitosuunnittelupäällikkö, Sanomalehtipaperitehdas, Birmingham
Usein kysytyt kysymykset: Vaihdekytkimet Ison-Britannian paperitehtaille
Oletko valmis määrittämään hammaspyörätyyppiset kytkimet Ison-Britannian paperitehtaallesi?
Lähetä akselisi mitat ja käyttötiedot Ever Powerin suunnittelutiimille saadaksesi sitoumuksettoman teknisen arvioinnin ja kilpailukykyisen tarjouksen.
gzl:n muokkaama