自冷式磁粉制動(dòng)器適用條件

國(guó)產(chǎn)卷筒紙膠印機(jī)給紙機(jī)張力控制大都采用水冷式磁粉制動(dòng)器，這種制動(dòng)器工作時(shí)能輸出較大的制動(dòng)力矩和滑差功率，因此被廣泛采用。但是，由于磁粉制動(dòng)器內(nèi)部有水循環(huán)系統(tǒng)用焊接或熱壓封閉水道，因?yàn)榧庸ぞ群秃附淤|(zhì)量造成漏水問(wèn)題屢屢發(fā)生，從而造成磁粉粘結(jié)，線圈燒壞不能使用。另外，還需要配備一套自動(dòng)水循環(huán)系統(tǒng)，以保證磁粉制動(dòng)器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量與水交換帶出散發(fā)掉。操作上還需要時(shí)刻注意，開機(jī)時(shí)應(yīng)先開水泵冷卻電機(jī)，以保證磁粉制動(dòng)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高運(yùn)轉(zhuǎn)壽命。顯然，沒(méi)有水循環(huán)的磁粉制動(dòng)器，在操作和使用上比較方便的。但是，由于磁粉制動(dòng)器工作時(shí)，磁粉在磁場(chǎng)作用下，磁粉鏈不斷形成，又不斷被拉斷，以及磁粉和轉(zhuǎn)子之間、和定子之間的磨擦產(chǎn)生的熱量，僅靠外殼散發(fā)這些熱量顯然能力不足。有的磁粉制動(dòng)器生產(chǎn)廠家，設(shè)計(jì)制造出帶散熱片的磁粉制動(dòng)器，提高散熱效率保證磁粉制動(dòng)器的正產(chǎn)運(yùn)行。還有的廠家在磁粉制動(dòng)器上，設(shè)置熱量排風(fēng)裝置也可以達(dá)到更高的排風(fēng)效率。

為了保證磁粉制動(dòng)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，既滿足機(jī)器需要的制動(dòng)力矩，又使運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量和散熱達(dá)到平衡，至少在工作時(shí)間內(nèi)，磁粉制動(dòng)器生成的熱量不超過(guò)工作溫度60℃，這是我們研究的適用條件。

卷筒紙膠印機(jī)給紙機(jī)的基本工作參數(shù)有以下幾點(diǎn)要求：

1、主機(jī)印刷速度為25000張/小時(shí)時(shí)，紙帶運(yùn)行線速度為3.8米/秒，一卷卷筒紙印刷完畢需要34分鐘；

2、卷筒紙膠印機(jī)在用戶主要印刷報(bào)刊、雜志和書籍，因此使用紙張主要是新聞紙或膠版紙，按幅面890mm計(jì)算，印刷張力應(yīng)該控制在17.6kg左右；

3、卷筒紙外徑不超過(guò)1000mm，紙芯尺寸不超過(guò)95mm，紙帶總長(zhǎng)約為7780米左右，印完一卷以后，如不采用自動(dòng)接紙和后備紙卷，換言之紙需停機(jī)至少10分鐘左右。

根據(jù)以上基本條件可以建立以下關(guān)系式：

                    60v

        ni=——（轉(zhuǎn)/分）  ————（1）

πD

i

       πDi            

 Ti=————— (分) —————（2）

60000v

ni——卷筒軸轉(zhuǎn)速

DI——紙卷直徑

Ti——運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間

V——紙帶線速度

將基本參數(shù)數(shù)值代入（1）、（2）兩式，可以計(jì)算出隨紙卷運(yùn)轉(zhuǎn)直徑的變化；紙軸的不同轉(zhuǎn)速和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，再將各個(gè)計(jì)算數(shù)據(jù)填入在標(biāo)紙，即可繪制出紙卷直徑和轉(zhuǎn)速關(guān)系（見圖1）和紙卷直徑和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間關(guān)系（見圖2）。

從圖1、圖2上幾乎相同的曲線看出，紙帶在恒定的印刷速度下，紙卷從大直徑向小直徑變化過(guò)程中，紙卷軸的轉(zhuǎn)速由低轉(zhuǎn)速向高轉(zhuǎn)速變化，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間區(qū)間較長(zhǎng)，相反高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較短，這樣就給自冷式磁粉制動(dòng)器應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件，進(jìn)一步計(jì)算表明：

1、按印刷機(jī)驗(yàn)收試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，印刷速度是機(jī)器允許速度的85%，因此印刷速度為21250轉(zhuǎn)/小時(shí)，經(jīng)計(jì)算紙卷軸轉(zhuǎn)速值區(qū)間為61.9轉(zhuǎn)/分—651轉(zhuǎn)/分，紙卷工作運(yùn)行需用時(shí)間約40分鐘，其中低于136轉(zhuǎn)/分運(yùn)行27分鐘，在354—651轉(zhuǎn)/分運(yùn)為52秒鐘 ;

2、印刷機(jī)全天連續(xù)印刷作業(yè)時(shí)，他將不斷重復(fù)如圖1，圖2所示過(guò)程。再加上換紙卷的時(shí)間有利于磁粉制動(dòng)器的冷卻如圖3。

另一個(gè)基本條件是自冷式磁粉制動(dòng)器反制動(dòng)力矩是否滿足卷筒紙膠印機(jī)張力控制要求，尤其在不斷變化的紙卷直徑和轉(zhuǎn)速條件下，為保持前邊17.6kg的張力衡定，制動(dòng)器應(yīng)始終輸出一個(gè)變化的制動(dòng)力矩，可用下式表示：

ML=17.6Ri——————（3）

式中：Mi——制動(dòng)力矩

Ri——紙卷半徑

將印刷過(guò)程不斷變化的紙卷半徑代入（3）式，按計(jì)算數(shù)值可以繪制出圖4。

由圖4與圖1、圖2、對(duì)照可以看出：

1、在大紙卷時(shí)，為控制張力，需要磁粉制動(dòng)器輸出大的制動(dòng)力矩，反之需要小的制動(dòng)力矩，紙卷直徑和制動(dòng)力矩呈線性變化：

2、制動(dòng)力矩隨紙卷直徑變化規(guī)律和轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的變化規(guī)律相反，即轉(zhuǎn)速低時(shí)制動(dòng)力矩輸出需要大，轉(zhuǎn)速大時(shí)需要制動(dòng)器輸出力矩小，這就使自冷式磁粉制動(dòng)器應(yīng)用條件大大改善。也就擺脫了高轉(zhuǎn)速、高制動(dòng)力矩的惡劣應(yīng)用環(huán)境，減少了運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱量。

磁粉制動(dòng)器除控制紙帶張力保證印刷質(zhì)量外，結(jié)構(gòu)上還使磁粉制動(dòng)器具備急剎車功能，就是出現(xiàn)斷紙或其它意外情況，紙卷要求快速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以免擁紙?jiān)斐杉垙埨速M(fèi)。磁粉制動(dòng)器急剎車是在任何轉(zhuǎn)速下，包括在轉(zhuǎn)速上限下，制動(dòng)力矩達(dá)到額定值，紙卷迅速停止，磁粉制動(dòng)器不能損壞，通過(guò)試驗(yàn)和有關(guān)參數(shù)計(jì)算得出以下幾個(gè)數(shù)據(jù)：

1、按卷筒紙膠印機(jī)高速度計(jì)算出紙卷處于高速度下，保持規(guī)定張力的制動(dòng)力矩為8.28N.m，紙卷處于低速度下，保持規(guī)定張力的制動(dòng)力矩為86M.m；

2、為保持印刷張力控制，磁粉制動(dòng)器輸出滑差功率為0.66kw；

3、在無(wú)水冷卻情況下進(jìn)行剎車試驗(yàn)，磁粉制動(dòng)器轉(zhuǎn)子按小卷上限速度764轉(zhuǎn)/分運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)電流調(diào)至上限值時(shí)，制動(dòng)力矩也開至上限值，此時(shí)轉(zhuǎn)子立即停止，停止時(shí)僅在1秒以內(nèi)；

從以上的分析表明，在采用新聞紙進(jìn)行報(bào)刊、書刊印刷時(shí)，卷筒紙膠印機(jī)使用規(guī)格為100N.m的自冷式磁粉制動(dòng)器，在印刷速度25000張/小時(shí)的情況下，基本上能滿足印刷張力控制要求，在迂到緊急情況時(shí)，制動(dòng)力矩迅速達(dá)到上限值，也不會(huì)對(duì)機(jī)構(gòu)造成損壞。兩年多來(lái)的用戶試驗(yàn)和在產(chǎn)品裝配試車中已得到證明。

對(duì)于使用在其他設(shè)備的復(fù)卷裝置，一般采用磁粉離合器控制張力系統(tǒng)，他的運(yùn)行方式與卷筒紙膠印機(jī)相反，紙卷從小到大的旋轉(zhuǎn)，不同的地方是使用的材料不同，就是卷筒紙膠印機(jī)還有用膠版紙和銅版紙的情況，印刷速度也在快速提升，但計(jì)算方法還是相同的，只是紙張的線速度和標(biāo)準(zhǔn)章立不同罷了。

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