Расчет усилия при ламинировании армированной бумаги термоприпрессовкой Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Библиографический список

1. Хромов В.Г., Хромов И.В. Компьютерное проектирование технологических процессов изготовления канатов с гарантированными показателями качества // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 6. Одесса: Ас-тропринт. 2008. С. 130-138.

2. Глушко М.Ф. Стальные подъемные канаты. Киев: Техника, 1966. 328 с.

3. Чаругин В.Н. Рихтовка канатов двойной свивки // Стальные канаты: сб. науч. тр. Вып. 6. - Киев: Техника. 1969. С. 149-152.

4. Сухинин В.И. Метод расчета параметров предварительной деформации стальных нераскручивающихся канатов, изготавливаемых на трехопорном приспособлении // «Вопросы горной механики». Вып. 3 (12). Киев: изд-во АН УССР, 1956.

5. БукштейнМ.А. Производство и использование стальных канатов. М.: Металлургия. 1973. 330 с.

УДК

C.B. Конев, A.A. Базылева

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

РАСЧЕТ УСИЛИЯ ПРИ ЛАМИНИРОВАНИИ АРМИРОВАННОЙ БУМАГИ ТЕРМОПРИПРЕССОВКОЙ

На ОАО «ММК-МЕТИЗ» для упаковки холоднокатаной ленты применяется армированная ламинированная бумага по патенту РФ № 47334. Такая бумага позволяет объединить отдельные операции упаковки ленты бумагой и полиэтиленовой пленкой в одну. Кроме этого, такая бумага обладает повышенной прочностью за счет размещения между слоями бумаги-основы и полиолефиновым покрытием высокопрочных армирующих нитей.

Бумага может быть покрыта ламинирующим слоем как методом экструзии полиолефиновой смеси на бумагу на ламинаторе с плоскощелевой головкой, так и термоприпрессовкой пленки к бумаге. ООО «Уралфаст» (г. Магнитогорск) изготавливает ламинированную армированную бумагу на термоприпрессовщике KDFM-1000 по схеме, изображенной на рис. 1.

Однако наличие армирующих нитей, расположенных с шагом 25...50 мм, затрудняет сцепление бумаги с покрытием. В зоне, соизмеримой с шириной нити, равной 2... 5 мм, могут возникнуть непроклеенные участки. Выход из ситуации - повышение давления на свариваемые слои

валами термоприпрессовщика 4 (см. рис. 1). Вдавливая армирующие нити в бумагу-основу, можно приблизить пленку к бумаге. Однако бумага-основа имеет особенное строение - она выполнена крепированной, т.е. мелкоскладчатой. Поэтому повышение давления на слои без учета его допустимой величины ведет к разглаживанию крепа, отклонению характеристик продукции от технических условий и появлению брака.

В настоящей работе решали задачу определения минимального требуемого давления на валки термоприпрессовщика.

Рис. 1. Схема ламинирования бумаги, армированной продольными нитями: 1 - бумага-основа; 2 - армирующие нити, 3 - ламинирующая пленка, 4 - валы термоприпрессовщика, 5 - барабан намотчика

Задачу считаем плоской, поскольку все поперечные сечения изделия в очаге деформации и на выходе из него остаются плоскими (длина и ширина готовой ленты равны исходным размерам бумаги и ламинирующего слоя). Так как расстояние между нитями на порядок больше ширины нити, то принимаем схему нагружения бумаги-основы нитью как схему упругого нагружения бесконечной полуплоскости единичной толщины вертикальной распределенной нагрузкой. Схема задачи изображена на рис. 2.

Примем, что контур нити передает нагрузку на бумагу-основу равномерно, то есть после вдавливания нити в бумагу линия контакта бумаги и нити будет непрямолинейной. Тогда распределенная нагрузка, передаваемая на бумагу со стороны нити, и после деформации будет иметь постоянную интенсивность по всей ширине нити. Такая задача решена С.П. Тимошенко [1]. Проанализируем величины деформации бумаги, чтобы оценить необходимое усилие припрессовки.

q=2A-K

О 1 11, о.

г Г/ /

Ъ\у / в, /J

М

2а

Рис. 2. Упругое вдавливание армирующей нити в бумагу-основу

Функция напряжений при распределенной нагрузке интенсивности q имеет вид

ф = q!2n (r20 - ri20i), (1)

где О и ©] - углы радиус-векторов соответственно от начала и конца распределенной нагрузки до исследуемой точки.

Вертикальное перемещение бумаги в точке М равно

Ah6 = - (2q/nE6) (rx In rx + rln r). (2)

Перемещения на границе контакта полипропиленовой нити и бумаги (за исключением точек О и Oj) равны

А/гб = -{AqlnEß )(а Inа), при а > 1, (3)

что позволяет определить требуемую распределенную нагрузку для заданного перемещения A/Zg = С в середине армирующей нити:

\q\ = %ЕбС /4а Inа (4).

Толщина используемой при изготовлении ламинированной армированной бумаги по ТУ 5453-21516506-001-2006 полипропиленовой нити равна 20...40 мкм, ширина - 2... 5 мм. Модуль упругости крепированной бумаги в направлении смятия крепа (перпендикулярно плоскости листа бумаги) определяли экспериментально. Упруго деформируя стопку образцов бумаги площадью 1 см2 статической нагрузкой 1... 5 кг и используя закон Гука, получили среднее значение модуля упругости Е6 = 550 кг/см2.

При требуемом перемещении С, равном толщине вдавливаемой полипропиленовой нити 0,04 мм, по формуле (4) получим при а = 2 мм значение q = 12,5 кг/см2. Принимая в первом приближении, что давление от валка на нить полностью передается на бумагу-основу по той же площади контакта, получим, что длина дуги контакта валка радиусом R= 10 см с нитью составляет L = V Ah$*R = 0,1 см. Тогда площадь контакта десяти нитей с валком составляет 0,2 см2, а суммарная величина усилия, воспринимаемого опорными подшипниками валка - соответственно 2,5 кг.

Рассмотрим далее коррекцию деформации системы на упругую деформацию нити например, армирующей полипропиленовой нити, с модулем упругости Е^ [2] (рис. 3). Пренебрегая различием упругой деформации нити по ширине, найдем ее среднюю упругую деформацию Ann, уменьшающую требуемую глубину проникновения нити в бумагу-основу.

Рис. 3. Совместная упругая деформация армирующей нити и бумаги-основы

Принимая исходное поперечное сечение нити и расположенного под нитью слоя бумаги-основы в виде прямоугольных призм, определим совместную деформацию материала призм [3]. Согласно рис. 3, С = Ah6 -A/Znib откуда получаем выражение перемещения границы полипропиленовой нити и бумаги основы

С = ~(4qi/ л)(а Inа ) * (1/£б - 1/Епп)= -(4qi/n)(a Inа) * (1/ES) (5)

и скорректированную распределенную нагрузку:

|qi| = 7iC Es /4а Ina.

(6)

Диаграммы для определения рекомендуемых значений удельного давления термоприпрессовки, полученных с использованием выражения (6), для некоторых типов армирующих нитей приведены на рис. 4.

(], кг/см ■

20

15

10

у

Л\

3 ч

2а,

мм

Рис. 4. Рекомендуемое давление при термоприпрессовке: 1 - полипропиленовые нити; 2 - полиамидные нити; 3 - стальная лента

Вывод: получены рекомендации по выбору давления термоприпрессовки при изготовлении армированной ламинированной бумаги с использованием различных армирующих нитей.

Библиографический список

1979.

2. Гуль Г.Е., Дьяконова В.П. Физико-химические основы производства полимерных пленок. М. : Высшая школа, 1978.

3. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Т.1. М.: Наука, 1975.

УДК 621.771

И.Г. Шубин, М.И. Румянцев, E.H. Бородина, Н.И. Шубина, А.О. Попов, C.B. Некрасов

ФГБОУ «Магнитогорский государственный технический университет

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ КАНАТНОЙ КАТАНКИ НА СТАНЕ 170 ОАО «ММК» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОЖЕСТВЕННОГО РЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА

В системе стандартов ISO 9000 указывается, что организация должна устанавливать статистические методы для подтверждения возможности производства продукции и достижения требуемых характеристик этой продукции. Благодаря им, становится возможным обнаружить отклонения результатов процесса или характеристик продукции непосредственно в процессе производства и своевременно вмешаться в процесс для его коррекции с целью обеспечения качества.

Множественный регрессионный анализ - это метод математической статистики, который позволяет найти наиболее точное и достоверное отображение (модель, аппроксимацию, уравнение регрессии) стохастической зависимости между откликом Y и несколькими факторами ХЪ Х2,... , X ,... , [1].

Технологический процесс на стане 170 ОАО «ММК» состоит из нескольких основных операций, таких как: нагрев заготовок в методиче-

В качестве исследуемых показателей качества канатной катанки использовали: величину обезуглероженного слоя Асо, относительное

удлинение ô10 и сужение \|/, временное сопротивление разрыву öB .

На формирование показателей качества канатной катанки могут оказывать влияние следующие технологические факторы:

-температура: перед 1 клетью обжимной группы (Т1), перед черновой группой (Т2, ТЗ), перед линией водяного охлаждения PREBOX (перед чистовым блоком (Т4 - Т7)), после чистового блока (температура конца прокатки) (Т8, Т9), после линии водяного охлаждения (TIO, Til),