Оборудование для изготовления керамических изделий методом гидростатического прессования

Заключительные  стадии производства предусматривают расщепление сдвоенных плит, сортировку, упаковку, связывание в стопки. В зависимости от качества изготовления керамические фасадные прислонные плиты сортируют на три класса:

1. плиты I сорта имеют красную маркировку; они соответствуют высшему качеству по DIN 18 166, т.к. удовлетворяют наивысшим требованиям по морозостойкости, прочности на удар, цвету, уходу за ними в процессе эксплуатации;
2. плиты II сорта имеют синюю маркировку; они имеют небольшие дефекты поверхности, повреждения ребер и дефекты окраски, которые, однако, не искажают общее цветовое восприятие поверхности;
3. плиты III сорта маркируют зеленым цветом; цветовое восприятие таких плит значительно отклоняется от стандартных плит I сорта.

 

3. Конструкция оборудования с подробным описанием основных деталей, узлов и агрегатов.

       На сварном основании рамы (1), двух направляющих колоннах(2) и верхней неподвижной траверсе(8) монтируются все остальные узлы пресса. На основании установлены прессующий поршень с цилиндром(3), жестко соединенным с нижней подвижной траверсой(4), которая при прессовании может перемещаться по колоннам(2).

      На верхней неподвижной траверсе(8) установлен малый гидроцилиндр(10), предназначенный для подъема и опускания верхней подвижной траверсы(7) с верхними штемпелями(6), а также второй гидроцилиндр, поршень и шток которого соединены системой траверс и тяг с нижними прессующими штемпелями(5). Последние не только прессуют, но и выталкивают плитки из гнезд матрицы.

      Для разгрузки малого гидроцилиндра(10) в момент прессования предусмотрено запирающее клиновое устройство(14), которое жестко соединяет обе верхние траверсы (подвижную и неподвижную) к моменту приложения максимального давления. Для подачи пресс-порошка в пресс-формы имеется загрузочное устройство, состоящее из каретки(11), гидродвигателя, цилиндрической зубчатой передачи и кривошипа с роликом(21).

       На передней стороне каретки установлена вращающаяся щетка для очистки верхних штемпелей, приводимая от электродвигателя через клиноременную передачу. Гидравлическая система пресса состоит из гидроцилиндров, золотников, шестеренного насоса и трубопроводов высокого и низкого давления. Трубопроводы имеют аккумуляторы давления , из которых масло поступает в рабочие цилиндры при постоянном давлении, обеспечивая быстрое срабатывание всех механизмов.

      Электроаппаратура пресса размещена в аппаратурном шкафу и состоит из силовой части (пускателей приводов), системы подогрева штемпелей и электронного блока автоматической регулировки и управления. Система регулирования позволяет настраивать механизмы пресса на работу по различным циклограммам в зависимости от производительности и свойств прессуемой массы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Принцип и порядок работы оборудования с указанием очередности выполняемых операций.

Пресс работает так. Пресс-порошок  из бункера подается загрузочной  кареткой (11) в пресс-форму(5). В это время основной прессующий цилиндр(3) находится в крайнем нижнем положении, верхняя подвижная траверса(7) занимает верхнее положение, а нижние штемпели(5) с помощью упоров и регулировочных гаек установлены на высоту, необходимую для получения требуемой глубины засыпки пресс-порошка. При начале прессования малый гидроцилиндр(10) опускает верхние штемпеля(6) и предварительно уплотняет массу; при этом штемпеля опираются на нижнюю подвижную траверсу(4). Далее основной гидроцилиндр(3) производит предварительное прессование, во время которого его движение передается через траверсу нижним штемпелям(5).   

      Затем цилиндр(3) опускается, создавая возможность для удаления воздуха. Окончательное прессование плитки происходит при вторичном подъеме гидроцилиндра(10). При этом гидроцилиндр клинового запирающего устройства(14) продвигает вперед клин, который соединяет верхние траверсы(7,8), штемпеля(5,6) и основание(1) в единую жесткую систему. Выталкиваются плитки нижними штемпелями(5); при очередном движении каретки засыпного устройства(11) вперед отпрессованные плитки сталкиваются на транспортер зачистной машины

 

 

 

 

5. Техническая характеристика оборудования по основным параметрам в сравнении с существующими аналогами.

Техническая характеристика прессов фирмы Тюрингия(ГДР)
Показатель	К/РКп-125        К/РУ-160	К/РУ-320
Тип пресса	Колено- Рычажный	Гидравлический
Максимальное усилие  прессования, тс	125                           160	320
Влажность пресс-порошка, %	6-8	6-9
Производительность по плиткам  (в. шт/ч) размером мм. 150х150 100х100	1900.                    2800.  2800.                    4000.	4000 7200
Число гнезд в матрице  для плиток размером , мм 150х150 100х100	2 3	4 6
Число прессований в минуту (регулируемое),до	18                           25.	22
Удельное давление прессования, кгс/см2	70/400.                 50/350.	60/550
Установленная мощность,кВт	8,5                         17,0	36,0
Габаритные размеры, мм Длина Ширина Высота	2150                     1400  1500                     2050  2950                     2700	2250 3615 4300
Масса, т	8,3                         4,0	12

 

    

 

        Пресс К/РУ-320 конструктивно аналогичен прессу К/РУ-160 и предназначен главным образом для производства плиток повышенной толщины.

       Таким образом, на прессе K/PY-160 происходит предварительное уплотнение пресс-порошка собственным весом верхней траверсы, предварительное прессование главным цилиндром и подъем штемпелей для удаления воздуха; окончательное прессование и выталкивание готовых плиток. Все рабочие движения   пресса   автоматизированы.

       Коленорычажный пресс К/РКп-125, фирмы Тюрингия поставляются в комплекте с машинами для зачистки и стопирования керамических плиток. В прессах такого типа для приводов верхнего штемпеля используются механизм коленчатого вала с системой рычажных пар и установка нижнего штемпеля на гидравлическом цилиндре.   

6.Новые технические решения по разработке деталей, узлов и агрегатов оборудования данного типа

       Изобретение относится к технологическому оборудованию и может быть использовано для производства керамических изделий, например облицовочного кирпича, керамической плитки и других изделий высокой прочности.

       Известен гидравлический пресс для производства огнеупорных изделий (авт. св. СССР 1286418, кл. B 28 B 3/04, 1986), содержащий бункер для засыпки материала, две неприводные траверсы со смонтированным на одной из них пуансоном, колонны для соединения траверс, матрицу с приводом ее перемещения и приводную траверсу. Пресс снабжен контейнером, охватывающим бункер и пуансоны в процессе засыпки и прессования материала. Контейнер жестко связан с приводом для его горизонтального перемещения, установленным на одной из неприводных траверс. При этом бункер жестко прикреплен к матрице, а контейнер свободно установлен на колоннах.

Недостатком данного пресса являются его металлоемкость, сложность  конструкции, а также ограниченные технологические возможности: вследствие стационарности матрицы на прессе можно  изготавливать ограниченный ассортимент  изделий.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является известное  из патентной литературы устройство для прессования керамических изделий, включающее силовую раму, в верхней  части которой закреплен основной гидроцилиндр, установленный соосно с матрицей и снабженный объемным пуансоном, основание матрицы жестко закреплено на столе, а на вертикальной колонне силовой рамы закреплен бункер с дозатором (авт.св. СССР 1021621,кл. B 28 B 3/02, 1983).

Недостатком данного технического решения являются ограниченные технологические  возможности вследствие стационарности матрицы и сложность конструкции.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей пресса и упрощение его конструкции.

Поставленная задача решается за счет того, что в гидравлическом прессе для изготовления керамических изделий, включающем силовую раму, на столе которой закреплена матрица, основной гидроцилиндр со съемным пуансоном, установленный в верхней части  силовой рамы соосно матрице, и бункер для засыпки исходного материала в матрицу, закрепленный на вертикальной колонне силовой рамы и снабженный регулируемым дозатором, в верхней части стенки матрицы выполнено загрузочное окно, посредством которого внутренняя полость матрицы сообщена с бункером, а днище матрицы выполнено с возможностью поперечного стенкам матрицы перемещения посредством закрепленного на столе силовой рамы дополнительного гидроцилиндра.

Выпуск керамических изделий  других габаритов или иного вида возможно осуществить на гидравлическом прессе, произведя замену матрицы и пуансона и регулировку дозатора.

Формула изобретения: 

Гидравлический пресс  для изготовления керамических изделий, включающий силовую раму, на столе  которой закреплена матрица, основной гидроцилиндр со съемным пуансоном, установленный в верхней части  силовой рамы соосно матрице, и бункер для засыпки исходного материала в матрицу, закрепленный на вертикальной колонне силовой рамы и снабженный регулируемым дозатором, отличающийся тем, что в верхней части стенки матрицы выполнено загрузочное окно, посредством которого внутренняя полость матрицы сообщена с бункером, а днище матрицы выполнено с возможностью поперечного стенкам матрицы перемещения посредством закрепленного на столе силовой рамы дополнительного гидроцилиндра.

 

 

 

 

 

 

 

7. Расчет отдельных деталей, узлов, основных технических эксплуатационных параметров.

Производительность. Для  сравнения показателей различных  машин производительность определяется количеством условных плиток размером 0,4*0,4*0,0049м в течение часа. Для  каждого вида листового изделия  предусмотрен коэффициент перевода в условные плитки. Расчет производительности листоформовочной машины основывается на допущении, что технологический режим позволит получить с трех цилиндров на сукне пленку толщиной б_с = (0,8…1,1) мм.

Формулу для расчета производительности представим в виде

 

П = 3600ub_cB₁K / c = 4,63 * 10³ub_cB₁ ,

где u – скорость сунка, м/с ; с – объем одной условной плитки , м³, с = 7*10^-4 ; К – коэф., учитывающий потери наката при раскрое и от брака , к = 0,9; В₁  = ширина наката, м.

Усилия в сукне. Расчетную  ширину сукна В можно принимать равной 1,15 В_1. Усилия в сукне определяются методом обхода по контуру. Для этого всю линию разбиваем на отдельные участки , последовательно находим сопротивления на отдельных участках , а затем , задаваясь усилием в точке сбегания сукна с приводного пресс – вала, вычисляем натяжения , переходя от точки в точке. Натяжение сукна в каждой последующей точке по его ходу равно натяжению в предыдущей точке плюс сумма сопротивлений между рассматриваемыми точками. Натяжение сукна в точке сбегания должно быть не меньшим

S₁ = (1,5…2,5) 10³В

Сопротивление при огибании трубороликов ( на участках 1 – 2 , 2 – 3 , 4 – 5 , 5 – 6 , 6 – 7 , 7 – 8 , 10 – 11) обычно принимают равным 5 % набегающего усилия или S₂ = 1,05 S₁ , S₃ = 1,05 S₂ и т.д. Определим усилие , необходимое для преодоления трения бил сукнобойки о сукно,

W_C  = W_3-4  =  f_c P₁ ,

f_c – коэф. трения между билом сукнобойки и сукном , f_c = 0,35; P₁ – сила давления била на сукно, можно принимать P₁ – 500 В. Сопротивление трения сукна о поверхность вакуум – коробки

W_B = P_B F_B f_B ,

где P_B – разрежение в данной вакуум – коробке, Па ;  F_B – площадь вакуум – коробки , м² ; f_B - коэф. трения сукна о поверхность вакуум – коробки.

Для обычной конструкции  f_B = 0,35 ; для поверхности , футерованной карбидокремниевыми плитами,  f_B = 0,15 ; при использовании вращающихся роликов f_B < 0,1. При установке многосекционной коробки сопротивления рассчитывают для каждой секции отдельно, а затем складывают.

                              Расчет сварного соединения

Швы этих соединений работают на растяжение или сжатие в зависимости от направления действующей нагрузки (рис.11, а и б). Основным критерием работоспособности стыковых швов является их прочность.Соединение разрушается в зоне термического влияния и рассчитывается по размерам сечения детали по напряжениям, возникающим в материале детали. 

Проверочный расчет прочности шва на растяжение.

Условие прочности:         

,                                                                                 (1)

где  ,   — расчетное и допускаемое напряжения на растяжение для шва (табл.1); F — нагрузка, действующая на шов; δ — толщина детали (толщину шва принимают равной толщине детали); l_ш — длина шва.

Проектировочный расчет. Целью этого расчета является определение длины шва.

Исходя из основного условия  прочности (1), длину стыкового шва  при действии растягивающей силы определяют по формуле         

                                                                           (2) 

 

 

Расчет угловых  швов нахлесточных соединений.

При действии осевой растягивающей (или сжимающей) силы считают, что  срез угловых швов происходит по сечению I-I (рис. 12), проходящему через биссектрису прямого угла. 

    Опасным напряжением  считают касательное напряжение и расчет ведут на срез (напряжениями изгиба пренебрегают). Для нормальных угловых швов длина биссектрисы