Mae gwneud pecynnau gwasanaeth bwyd cynaliadwy yn dibynnu ar beirianneg fecanyddol gref. Mae'r prosiect yn trawsnewid rhestr eiddo papur gwastad yn gynhyrchion ymarferol, tri dimensiwn. Y prif offeryn ar gyfer y gwaith hwn yw'rPeiriant Ffurfio Plât Papur Hydrolig.Mae'r system yn defnyddio hydrodynameg, rheolaeth thermol a gorchmynion awtomatig. Mae'r rhannau'n gweithio gyda'i gilydd, felly mae'r cynhyrchiad yn aros yr un peth. Mae'n bwysig deall pob rhan a beth mae'n ei wneud. Mae angen y wybodaeth hon ar weithredwyr, atgyweirwyr a phrynwyr. Maent yn ei ddefnyddio i wirio perfformiad peiriant neu ddatrys problemau. Nid yw'r dechnoleg yn edrych mor canolbwyntio ar rifau allbwn ag y mae ar ddeunyddiau gwerthu. Yn lle hynny, mae'n astudio tu mewn y peiriannau hyn. Mae'r astudiaeth hon yn mabwysiadu rheolau peirianneg safonol a normau diwydiant. Mae gan bob rhan rôl bendant. Mae'r rolau hyn yn sicrhau bod pwysau, gwres ac amseru yn cyd-fynd yn dda. Mae'r cyfuniad hwn yn cynhyrchu digon o blatiau papur o ansawdd.

Yr Uned Pŵer Hydrolig: System Cynhyrchu Calon a Phwysau

Uned pŵer hydrolig (HPU) yw'r brif ffynhonnell ynni unrhyw Peiriant Ffurfio Plât Papur Hydrolig. Mae gan y ddyfais fodur trydan, pwmp hydrolig, cronnwr ynni, hidlydd a falfiau lleddfu pwysau. Yn seiliedig ar lyfrau hydrodynamig sylfaenol, prif swydd yr HPU yw trosi trydan yn ynni dŵr. Mae'r egni hwn yn aros yn yr hylif dan bwysau [1]. Mae'r pwmp yn symud olew o'r gronfa ddŵr i gylched y system. Mae'r llif hwn yn creu pwysau wrth ddod ar draws ymwrthedd o'r silindr ffurfio.
Mae HPUs newydd yn defnyddio pympiau dadleoli amrywiol yn hytrach na rhai sefydlog. Mae angen newid allbwn pympiau amrywiol yn ôl y system amser real. Mae hyn yn lleihau gwastraff ynni pan fydd y peiriant yn segur neu ar bwysedd isel. Mae astudiaethau o ddefnydd ynni wedi dangos y gall systemau trosi amledd leihau'r defnydd o drydan 20% i 30%. Mae hyn yn cymharu â hen system llif cyson mewn gwasgu cylchol [2]. Mae hidlwyr mewn HPUs yn cadw hylifau'n lân i lefelau ISO 4406. Bydd hyn yn atal y craidd rhag jamio a gwisgo sêl. Fel arall, bydd y pwysau'n anwastad a bydd rhannau'n mynd yn gynamserol. Heb ddewis neu gynnal yr HPU, ni fydd unrhyw ran arall o'r system yn gweithio.

Falfiau Rheoli Cyfeiriadol ac Addasiad Llif

Unwaith y bydd hylif dan bwysau yn gadael yr HPU, mae falfiau rheoli cyfeiriadol yn pennu cyfeiriad ac amseriad y llif. Mae'r rhannau electromecanyddol hyn yn gweithredu fel system nerfol Peiriant Ffurfio Platiau Papur Hydrolig. Maent yn cael eu signal gan y rheolydd rhesymeg rhaglenadwy (PLC). Yna maent yn symud y craidd i anfon olew i borthladd estyniad neu adfer y prif silindr. Mae falfiau cyfrannol bellach yn dechnoleg safonol. Maent yn darparu llif addasadwy, nid switshis yn unig.
Mae astudiaeth o systemau rheoli electrohydraulic yn dangos y gall falf gyfrannol wneud y newid cyflymder yn gyson. Mae hyn yn dileu effaith fecanyddol switshis falf arwahanol [3]. Mae'r symudiad llyfn hwn yn bwysig iawn ar gyfer ffurfio plât papur. Os yw'r cynnig stampio yn rhy gyflym neu'n sydyn, bydd y papur yn symud, bydd yr ymylon yn ffurfio anwastad, neu bydd y cotio yn cael ei niweidio. Gall falfiau rheoli llif, sydd fel arfer yn ffurfio bloc manifold gyda falf cymudadur, reoli'r elongation a'r cyflymder tynnu'n ôl eu hunain. Mae hyn yn gweithio hyd yn oed os yw'r llwyth yn newid. Felly, hyd yn oed os yw trwch neu leithder y papur yn amrywio rhwng sypiau, mae'r daith mowldio yn aros yr un fath. Mae hyn yn effeithio'n uniongyrchol ar unffurfiaeth cynnyrch ac ailadroddadwyedd cylchrediad.

Y Prif Ffurfio Silindr a Phecynnau Llwydni

Mae'r silindr ffurfio yn rhan sy'n trosi pwysau hydrolig yn rym mecanyddol. Mae'r grym hwn yn siapio papur yn blatiau. Mewn Peiriant Ffurfio Plât Papur Hydrolig nodweddiadol, mae hwn yn silindr gweithredu dwbl. Mae ei ddimensiynau drilio wedi'u gosod i gynhyrchu digon o dunelli ar bwysau gweithio uchaf y system. Mae mathemateg peirianneg mowldio mwydion yn dangos bod yn rhaid i bwysau ffurfio da oresgyn dwy broblem. Un yw adlam elastig ffibrau cywasgedig. Un arall yw gludedd haenau thermoplastig wrth eu gwresogi [4].
Mae'r cynulliad marw wedi'i leoli ar ben gwialen y silindr. Roedd yn cyfateb i fowldiau uchaf ac isaf. Maent fel arfer wedi'u gwneud o alwminiwm neu ddur ac mae ganddynt sianeli gwresogi y tu mewn. Die dylunio gosod plât maint, arddull ymyl, plât stacio fel un. Mae peiriannu manwl gywir o binnau aliniad a llwyni canllaw yn cadw'r marw hanner craidd. Mae hyn yn atal trwch wal anwastad a theneuo'r paneli. Mae llif gwres y deunydd marw yn effeithio'n uniongyrchol ar amser beicio. Mae mowldiau alwminiwm yn cynhesu'n gyflymach na mowldiau dur. Ond mae alwminiwm yn gwisgo'n gyflymach. Felly, rhaid i beirianwyr ddewis rhwng gofynion allbwn a mathau o bapur. Cyffordd y silindr a'r marw yw cydlifiad yr holl waith hydrolig a rheoli i fyny'r afon. Dyna lle mae'r cynnyrch go iawn yn cael ei wneud.

Systemau Gwresogi a Chydrannau Rheoli Thermol

Mae mowldio plât papur yn broses thermoformio. Felly mae angen rheolaeth tymheredd manwl gywir arno. Mae elfennau gwresogi wedi'u lleoli yn y ceudod marw. Maent yn actifadu deunydd cotio ac yn gosod y strwythur ffibr trwy ddulliau gwresogi rheoledig. Y mathau mwyaf cyffredin yw elfennau gwresogi capacitive neu tiwbaidd. Pennir eu dimensiynau yn ôl dwysedd y watedd. Daw'r gofynion hyn o ansawdd llwydni a thymheredd targed.
Mae rheolwyr tymheredd yn defnyddio algorithmau PID. Mae'r rheolwyr wedi bod yn newid pŵer y gwresogydd. Maen nhw'n cadw'r pwynt gosod o fewn + -2 gradd . Mae astudiaethau ar driniaeth wres o ddeunyddiau seliwlos yn dangos bod tymheredd wyneb marw yn bwysicach na'r tymheredd gwirioneddol. Mewn rhai ardaloedd, mae mannau poeth yn llosgi trwy'r cotio. Gall smotiau oer mewn ardaloedd eraill achosi selio gwael a gwahaniad rhwng haenau [5]. Mae thermocyplau wedi'u lleoli mewn gwahanol ranbarthau. Maent yn anfon adborth at y rheolwr. Mae hyn yn caniatáu i bob ardal llwydni addasu ei hun. Mae cylchedau oeri, weithiau wedi'u gosod yn yr un modiwlau, yn tynnu gwres allan yn gyflym ar ôl ffurfio. Mae hyn yn sefydlogi siâp plât cyn ei daflu allan. Mae'r system rheoli thermol yn rhedeg ochr yn ochr â'r system hydrolig. Mae ei berfformiad wedi'i osod i feicio fel

gyflym ag y bo modd. Ni waeth pa mor dda yw'r hydroleg.

System Rheoli Trydanol a Chydgloeon Diogelwch

Y rheolydd rhesymeg rhaglenadwy (PLC) a rhyngwynebau peiriant dynol (AEM) yw ymennydd peiriannau papur hydrolig. Mae PLC yn gweithredu yn unol â rhesymeg cam wrth gam. Mae'r rhesymeg hon yn rheoli gweithredoedd falf, newidiadau gwresogydd, gwiriadau synhwyrydd, a chanfod namau. Mae rheolwyr modern yn storio llawer o osodiadau cynnyrch. O ganlyniad, gall gweithredwyr ddwyn i gof y paramedrau gorau yn seiliedig ar wahanol feintiau a deunyddiau plât. Nid oes rhaid iddynt osod popeth â llaw eto.
Mae cydrannau diogelwch yn rhan anhepgor o'r system reoli. Mae llenni golau, botymau dwy law, cylchedau stopio brys a chloeon mecanyddol ar gyfer gwarchodwyr yn dilyn rheolau diogelwch ISO 13849. Mae'r rheolau hyn yn amddiffyn pobl rhag peryglon cywasgu a gwres [6]. Mae trosglwyddyddion lefel diogelwch yn gwirio switshis safle gard. Os bydd y rhwystr amddiffynnol yn agor yn ystod symudiad peryglus, byddent yn atal y pwmp hydrolig. Mae synwyryddion pwysau ac amgodyddion safle yn anfon adborth i PLC. Mae hyn yn caniatáu ar gyfer rheolaeth addasol. Gellir addasu'r system ar gyfer traul, newidiadau mewn trwch hylif neu wahaniaethau materol. Mae'r cyfuniad hwn o ddiogelwch a rheoli prosesau yn caniatáu i'r peiriant weithredu o fewn terfynau penodol. Mae hefyd yn amddiffyn gweithwyr rhag pwysau a gwres dwys ffurfio hydrolig.

Casgliad

Mae Peiriant Ffurfio Plât Papur Hydrolig yn system gyflawn. Mae perfformiad pob rhan yn effeithio'n uniongyrchol ar berfformiad cyffredinol. Mae hydrolig yn darparu'r pŵer sydd ei angen. Mae falfiau cyfeiriadol a chymesurol yn rheoli symudiad manwl gywir. Mae'r drwm sy'n ffurfio a'r cynulliad marw yn cael eu ffurfio'n gorfforol. Mae systemau thermol yn rheoli ymateb y deunydd i wres. Mae'r system rheoli trydanol yn rhedeg pob swyddogaeth i sicrhau diogelwch y gweithredwr. Gall deall y rhannau hyn a sut maent yn dibynnu ar ei gilydd helpu pobl i wneud y dewisiadau cywir. Mae'r opsiynau hyn yn cynnwys dewis offer, blaenoriaethau cynnal a chadw a gwelliannau i brosesau. Wrth i'r diwydiant symud tuag at gynhyrchu mwy cynaliadwy ac effeithlon, bydd dyluniad y cydrannau craidd hyn yn well yn pennu pa weithgynhyrchwyr all fodloni gofynion newydd y farchnad gyda chynhyrchiad sefydlog o ansawdd uchel. Mae gwybodaeth dechnegol yn y meysydd hyn yn parhau i fod yn sail cryfder cystadleuol ar gyfer gweithgynhyrchu pecynnu tafladwy.

Cyfeiriadau

[1] Manring, N., & Johnson, R. (2021).Systemau Rheoli Hydrolig: theori ac ymarfer. Gwasg Academaidd Wiley. Deunydd addysgu cynhwysfawr sy'n cwmpasu dyluniad uned pŵer hydrolig, dewis pwmp ac egwyddorion sylfaenol strwythur cylched ar gyfer cymwysiadau diwydiannol y wasg.
[2] Ivantysynova, M., & Weber, J. (2022). "Gwella effeithlonrwydd system hydrolig trwy dechnoleg dadleoli amrywiol."Cylchgrawn Rhyngwladol Pŵer Hylif, 23(1), 45-62. Yn y papur hwn, mae arbed ynni systemau pwmp addasol yn cael ei astudio'n feintiol.
[3] Jelali, M. a Saha, B. (2023).Servo Electrohydraulic a Thechnoleg Falf Gyfrannol. Cyhoeddiadau Peirianneg Springer. Deunyddiau cyfeirio academaidd ar gyfer deinameg falf gyfrannol, nodweddion ymateb, a galluoedd proffilio cynnig ar gyfer cymwysiadau ffurfio manwl gywir.
[4] TAPPI (2022). "Gofynion mecanyddol a thermol ar gyfer pecynnu ffibr thermoformed."Papurau Technegol Cyfnodolyn TAPPI, 21(9), 78-89. Cyhoeddiad y Gymdeithas Dechnegol yn dogfennu paramedrau pwysau a thymheredd sy'n angenrheidiol ar gyfer cywasgu ffibr cellwlos yn effeithiol ac actifadu cotio.
[5] Didone, M., & Dumon, J. (2021). Unffurfiaeth trosglwyddo gwres mewn mowldio mwydion: Strategaethau mesur ac optimeiddio.Peirianneg Thermol Gymhwysol, 117452. Astudiwyd dylanwad graddiant thermol ar ansawdd y cynnyrch ac amser beicio yn ystod y broses fowldio.
[6] Y Sefydliad Safoni Rhyngwladol (2023).ISO 13849-1: 2023 Cydrannau Systemau Rheoli Cysylltiedig â Diogelwch Mecanyddol. Safon Dechnegol ISO. Safonau diogelwch rhyngwladol sy'n diffinio gofynion lefel perfformiad ar gyfer dibynadwyedd dyfeisiau amddiffynnol a systemau rheoli mewn offer wasg hydrolig.