自冷式磁粉制动器适用条件

国产卷筒纸胶印机给纸机张力控制大都采用水冷式磁粉制动器，这种制动器工作时能输出较大的制动力矩和滑差功率，因此被广泛采用。但是，由于磁粉制动器内部有水循环系统用焊接或热压封闭水道，因为加工精度和焊接质量造成漏水问题屡屡发生，从而造成磁粉粘结，线圈烧坏不能使用。另外，还需要配备一套自动水循环系统，以保证磁粉制动器工作时产生的热量与水交换带出散发掉。操作上还需要时刻注意，开机时应先开水泵冷却电机，以保证磁粉制动器正常运转，提高运转寿命。显然，没有水循环的磁粉制动器，在操作和使用上比较方便的。但是，由于磁粉制动器工作时，磁粉在磁场作用下，磁粉链不断形成，又不断被拉断，以及磁粉和转子之间、和定子之间的磨擦产生的热量，仅靠外壳散发这些热量显然能力不足。有的磁粉制动器生产厂家，设计制造出带散热片的磁粉制动器，提高散热效率保证磁粉制动器的正产运行。还有的厂家在磁粉制动器上，设置热量排风装置也可以达到更高的排风效率。

为了保证磁粉制动器的正常运转，既满足机器需要的制动力矩，又使运动过程中产生的热量和散热达到平衡，至少在工作时间内，磁粉制动器生成的热量不超过工作温度60℃，这是我们研究的适用条件。

卷筒纸胶印机给纸机的基本工作参数有以下几点要求：

1、主机印刷速度为25000张/小时时，纸带运行线速度为3.8米/秒，一卷卷筒纸印刷完毕需要34分钟；

2、卷筒纸胶印机在用户主要印刷报刊、杂志和书籍，因此使用纸张主要是新闻纸或胶版纸，按幅面890mm计算，印刷张力应该控制在17.6kg左右；

3、卷筒纸外径不超过1000mm，纸芯尺寸不超过95mm，纸带总长约为7780米左右，印完一卷以后，如不采用自动接纸和后备纸卷，换言之纸需停机至少10分钟左右。

根据以上基本条件可以建立以下关系式：

                    60v

        ni=——（转/分）  ————（1）

πD

i

       πDi            

 Ti=————— (分) —————（2）

60000v

ni——卷筒轴转速

DI——纸卷直径

Ti——运转时间

V——纸带线速度

将基本参数数值代入（1）、（2）两式，可以计算出随纸卷运转直径的变化；纸轴的不同转速和运转时间，再将各个计算数据填入在标纸，即可绘制出纸卷直径和转速关系（见图1）和纸卷直径和运转时间关系（见图2）。

从图1、图2上几乎相同的曲线看出，纸带在恒定的印刷速度下，纸卷从大直径向小直径变化过程中，纸卷轴的转速由低转速向高转速变化，低速运转时间区间较长，相反高速运转时间较短，这样就给自冷式磁粉制动器应用创造了有利条件，进一步计算表明：

1、按印刷机验收试验标准规定，印刷速度是机器允许速度的85%，因此印刷速度为21250转/小时，经计算纸卷轴转速值区间为61.9转/分—651转/分，纸卷工作运行需用时间约40分钟，其中低于136转/分运行27分钟，在354—651转/分运为52秒钟 ;

2、印刷机全天连续印刷作业时，他将不断重复如图1，图2所示过程。再加上换纸卷的时间有利于磁粉制动器的冷却如图3。

另一个基本条件是自冷式磁粉制动器反制动力矩是否满足卷筒纸胶印机张力控制要求，尤其在不断变化的纸卷直径和转速条件下，为保持前边17.6kg的张力衡定，制动器应始终输出一个变化的制动力矩，可用下式表示：

ML=17.6Ri——————（3）

式中：Mi——制动力矩

Ri——纸卷半径

将印刷过程不断变化的纸卷半径代入（3）式，按计算数值可以绘制出图4。

由图4与图1、图2、对照可以看出：

1、在大纸卷时，为控制张力，需要磁粉制动器输出大的制动力矩，反之需要小的制动力矩，纸卷直径和制动力矩呈线性变化：

2、制动力矩随纸卷直径变化规律和转速，运转时间的变化规律相反，即转速低时制动力矩输出需要大，转速大时需要制动器输出力矩小，这就使自冷式磁粉制动器应用条件大大改善。也就摆脱了高转速、高制动力矩的恶劣应用环境，减少了运转发热量。

磁粉制动器除控制纸带张力保证印刷质量外，结构上还使磁粉制动器具备急刹车功能，就是出现断纸或其它意外情况，纸卷要求快速停止转动，以免拥纸造成纸张浪费。磁粉制动器急刹车是在任何转速下，包括在转速上限下，制动力矩达到额定值，纸卷迅速停止，磁粉制动器不能损坏，通过试验和有关参数计算得出以下几个数据：

1、按卷筒纸胶印机高速度计算出纸卷处于高速度下，保持规定张力的制动力矩为8.28N.m，纸卷处于低速度下，保持规定张力的制动力矩为86M.m；

2、为保持印刷张力控制，磁粉制动器输出滑差功率为0.66kw；

3、在无水冷却情况下进行刹车试验，磁粉制动器转子按小卷上限速度764转/分运转，当电流调至上限值时，制动力矩也开至上限值，此时转子立即停止，停止时仅在1秒以内；

从以上的分析表明，在采用新闻纸进行报刊、书刊印刷时，卷筒纸胶印机使用规格为100N.m的自冷式磁粉制动器，在印刷速度25000张/小时的情况下，基本上能满足印刷张力控制要求，在迂到紧急情况时，制动力矩迅速达到上限值，也不会对机构造成损坏。两年多来的用户试验和在产品装配试车中已得到证明。

对于使用在其他设备的复卷装置，一般采用磁粉离合器控制张力系统，他的运行方式与卷筒纸胶印机相反，纸卷从小到大的旋转，不同的地方是使用的材料不同，就是卷筒纸胶印机还有用胶版纸和铜版纸的情况，印刷速度也在快速提升，但计算方法还是相同的，只是纸张的线速度和标准章立不同罢了。

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