具创新特色的两款新型宽体压砖机

摘 要:本文主要介绍了恒力泰公司最新的两款梁柱结构型宽体高效压砖机,即YP2500、YP3000型液压自动压砖机的设计及创新特点。

关键词:宽体压砖机;创新特点

1YP2500、YP3000型压砖机性能概述

众所周知,宽体压砖机的显著特征是台面宽度宽,相对普通柱距的机型来说,每次冲压的砖坯数量多、生产效率高、日产量大。正是基于这一突出优点,近两年来倍受国内、外建陶企业用户青睐,2009年度更是市场需求量猛增,供不应求。YP2500、YP3000型液压自动压砖机是恒力泰公司针对目前市场需求,先后于2008和2009年度新推出的两款新一代梁柱型宽体高效压砖机,其主机结构和整机性能均在恒力泰经典梁柱型压砖机的基础上有了较大的改进,并有多项技术创新,结构简单新颖、实用、可靠。YP2500与YP3000压砖机外形分别如图1和图2所示。

从图1、图2可以看出,两款机型都与国内外同类压砖机有所不同,尤其是YP2500型压砖机的外形及充液油箱与主缸结构都有创新(专利号:ZL200730053772.2,ZL200620064089.9)。该两款中型吨位的宽体压砖机,除了宽体机型的特征即左右方向宽外,前后方向也显得更为轻巧,不象传统梁柱型压砖机的缸梁合一或内置主缸结构那样显得上梁厚重,这主要得益于主机结构的创新,其中YP2500型压砖机采用新型外挂主缸结构,而YP3000型压砖机则采用恒力泰经典的缸动结构,亦即经过多年考验的主缸动梁组合所采用的柔性联接结构。

YP2500、YP3000型压砖机的设计定位主要是以生产内、外墙砖为主,亦可用于生产中小规格的陶瓷地砖,具有工作稳定、压制速度快、参数调控方便灵活、压制瓷砖制品变化灵活、生产效率高、压制的坯体质量好等特点。

两款压砖机一推向市场就倍受客户青睐,尤其是YP2500在江西高安得到广泛关注和认可,已成为当地产区压制瓷片的首选机型。截至2009年12月,仅一年多时间,YP2500型压砖机共签定销售合同45台,其中已投放市场应用的近30台,而2009年度新产品YP3000型压砖机已签定销售合同18台,其中有3台已交付客户使用。

YP2500型压砖机已于2009年11月20日在广东佛山通过了省级技术鉴定,由广东省科学技术厅委托佛山市科技局组织的鉴定委员会专家进行鉴定,经过认真评议,并实地考察了恒力泰的压机生产现场和用户使用现场,得出鉴定结论如下:该项目产品达到国际先进、国内领先水平,建议扩大生产规模以满足市场对宽体压机的需求。

2主要技术参数

YP2500与YP3000型压砖机的主要技术参数如下:

(1) 最大压制力:25000kN(30000kN)

(2) 动梁最大行程:160 mm

(3) 动梁下平面与工作台面间距:最大620mm;最小460mm

(4) 左右立柱间净空距:1900mm(2250mm)

(5) 最大填料深度: 60mm

(6) 模芯最大顶出力: 243kN

(7) 空循环次数: 23次/min(22次/min)

(8) 周期性加压次数: 2～3次

(9) 主电机功率: 90kW

(10)整机重量: 78.5t(99.3t)

3主要设计与创新特点介绍

3.1 台面宽而实用,压制砖坯灵活多变,生产效率高

多年来,我国建陶企业生产线上使用的2500～3000t级的压砖机,无论进口机型还是国产机型,其左右立柱间净空距一般都在1600～1750mm范围内,而YP2500和YP3000型压砖机的左右立柱间净空距分别达1900mm和2250mm。由于台面宽,压制的砖坯尺寸变化灵活、适应性强,有利于陶瓷企业扩展瓷砖规格范围、增加花色品种;而对于某些常用规格的瓷砖产品,则可以通过增加模腔数量来提高生产效率。

现以目前市场上最为畅销的瓷砖产品300mm×450mm内墙砖为例,2500t和3000t的普通机型的立柱净空距最大为1750mm,每次仅能冲压4片,每分钟冲压12次,除去正常擦模外,每日工作21h,那么日产量为0.3×0.45×4×12×60×21=8165m²。而YP2500型压砖机的立柱净空距为1900mm,每次可冲压5片,即日产量达0.3×0.45×5×12×60×21=10206m²,显然其日产量突破1万m²,生产率提高25%左右。若用YP3000型压砖机压制相同规格的砖坯,由于立柱净空距为2250mm,则每次可冲压6片,即日产量达0.3×0.45×6×12×60×21=12247m²,即比普通机型日产量提高50%左右。显然,以宽台面为显著特征的YP2500、YP3000型压砖机的成功研制,对于建陶企业拓展产品规格、提高产品质量以及生产效率具有重要的现实意义。

3.2 梁体结构创新优化,确保宽体机型的机架变形小、刚度足、抗疲劳

YP2500、YP3000型压砖机是恒力泰全新结构的梁柱型宽体压砖机,采用拉杆套筒立柱结构,立柱全长预紧,并沿用恒力泰技术成果——基于新结构、新材料、新工艺的抗疲劳性能良好的立柱结构。由于宽体机型的台面宽,相对普通机型来说,梁体的弯曲变形大,故还必须对机架的上、下横梁进行创新、优化,即寻求最佳的梁体结构来最大限度地提高梁体的强度和刚度。

从图1和图2可以看出,两款机型的下横梁的外形和结构相同,这种结构经过有限元分析、优化,具有应力分布均匀、刚度足、受力后工作台面变形小等特点,有利于提高砖坯坯体的几何精度。而两款机型的上横梁则有所不同,其中YP3000型采用加强型连体式横梁结构,所谓加强型就是指该结构虽然外部与传统的连体式横梁结构相同,但其内部结构独特,很好地解决了宽体压机采用连体式横梁时其上部的油箱壁变形大的缺点。

如图1所示,最具创新的是YP2500型压砖机的上梁,其特点是:采用低高度的等强梁结构,梁体的上部不再铸造出兼作充液油箱的薄壁部分,而是与简单的薄壁直筒椭圆顶油箱组合,薄壁直筒油箱顺应横梁变形的能力强,贴合面的密封可靠;另一方面,相对传统的小直径过渡法兰安装的顶置油箱来说,还使充液油箱有效容积相对增大,具有充液畅通等特点。故这种上梁结构既简单实用,又有利于毛坯铸造以及机械加工,同时又具有较强的抗弯能力,非常适合于用作宽体压砖机的上横梁。

3.3 新型主缸结构

YP3000型压砖机采用缸动式主缸结构,即活塞杆相对上横梁固定,而主油缸驱动活动横梁上、下运动以完成压制动作。与恒力泰经典梁柱机型YP4280的缸动式结构相同,其创新之处在于主缸与动活动横梁组合,活动横梁上部的定位圆台兼作主缸缸底,很好地解决了带底油缸的缸底受力复杂、容易损坏的缺点;而主缸与活动横梁采用的柔性联结结构,又很好地解决了主缸高压膨胀变形与活动横梁的弯曲变形对联结结构造成的易于损坏的难题。

YP2500型压砖机则采用新型外挂式主缸结构(专利号:ZL200620064089.9)。如图1所示,其特点是在主缸外套有挂圈,挂圈在主缸上的高度位置处于主缸的高压区之下,挂圈通过8个长螺栓与上梁固定联结。与传统法兰式主缸相比,主缸的高压区范围内的缸壁为等壁厚直筒状,即高压区域的缸壁无任何截面突变和安装螺栓孔,因此大大减小了主缸的应力集中现象,提高了主缸的抗疲劳强度,亦即提高了主缸的工作可靠性,延长了主缸寿命。另一方面,由于长螺栓具有较强的顺应变形的能力,而且又因挂圈处于主缸高压区以下,故主缸高压区的膨胀变形所产生的外力对挂圈和长螺栓的影响很小,故不会出现传统法兰式主缸结构常见的螺栓疲劳断裂现象。

此外,为了确保主缸密封可靠,主缸部件的所有固定密封以及动密封均采用国际名牌特瑞堡公司的密封产品。

3.4 下置式充液阀,增压器带低压增速功能

充液阀和增压器是陶瓷液压压砖机主机结构中最重要的两个液压部件,前者给主缸快速充、排油以实现活动横梁的快速升降,而后者则给主缸提供高压油以实现砖坯成形工艺过程所必需的高压加压。YP2500、YP3000型压砖机都采用结构优化的下置式充液阀结构,即将充液阀直接安装于上横梁底部,以减少高压油容腔的体积,有利于给主缸快速充、排油,提高压制速度以及减少液压油在高压状态下的压缩损耗,从而起到节能的效果。另一方面,由于下置式充液阀的充液液面位较低,当动梁快速下降时,主缸快速充油过程中不易混入充液罐内的空气而产生气泡,从而使液压油的工作状态良好,有利于提高液压传动效率以及减少气蚀对主缸密封件的不利影响,延长主缸密封寿命。

此外,两款机型都采用外置式增压器并与阀组件Ⅰ复合为一体,通过高压插管与主缸连通,结构紧凑、外形美观、维修方便容易。为了缩短低压加压时间,两款机型的增压器都具有低压增速功能,以便能有效提高压砖机的工作速度。

3.5 采用较高的系统压力,变量泵大容积蓄能器供油系统

YP2500、YP3000型压砖机的液压系统都采用较高的系统压力,即18～20MPa。系统压力高的优点在于能有效提高压制阶段速度以及活动横梁的空程速度,同时还可以提高中压压制力,以增大砖坯中压压制过程的变形量,从而减少系统高压油液的输出量,缩短高压压制时间。另一方面,由于系统压力高,设计增压器时可选用较小的增压比,亦即减少了增压过程中增压器大端油液的供给量,起到节能增效的效果。而采用较高的系统压力并没有消耗太多的电能,因为两款机型都采用恒压式变量泵,泵的输出流量按系统实际需求自动调节,而大容积蓄能器系统更能适时、高效、充足地吸收和释放系统能量,提高液压传动效率,更适合陶瓷压砖机的这种压制动作复杂、速度快、系统压力与流量变化较大的间歇式工作制式。

3.6 优化液压系统油路,阀组件集成化高,阀件选用先进可靠

液压系统设计采用数字仿真技术,通过构建数字模型,进行模拟、仿真、分析、优化设计,提升系统效率,提高压制速度。其主要技术特点是:液压阀组件集成化程度高,阀件选用先进合理。例如,活动横梁位置控制、主缸加压控制等均采用先进的电液比例阀控制,这些阀的动态性能好、控制精度高、响应快、参数调控灵活方便。总之,液压元件均采用国际知名品牌,如力士乐、派克、贺德克、威格士、阿托斯、穆格、特瑞堡等,以确保整机液压系统性能优良、稳定可靠、经久耐用。

3.7 自动控制系统先进可靠

YP2500、YP3000型压砖机的自动控制系统都采用操作维护简单、性能可靠的可编程序控制器控制,并对控制程序进行了全面优化、升级,即应用最新的研究成果,使压砖机的工作性能得到大幅度提升。例如比例控制引入中断等控制技术,以提高程序的实时快速响应能力,使精确控制得到有效保障;活动横梁控制采用新的抛物线控制模式,使活动横梁的快速升降动作更加柔和顺畅;主缸加压模式有经典模式和快速模式等多种模式,可供不同用户选择。

在主缸压力控制中,除了传统的时间,或时间和压力双重控制模式的基础上,还发明了一种位移监测压力的控制方法(专利号:ZL200610037042.8),应用该控制模式能够准确保证每块砖坯的成形压力及厚度,使其不会受到诸如液压冲击、元件响应速度、压力传感器安装位置及机械阻力等因素所引起的压力不均的影响。考虑到宽体压机的活动横梁较宽,特采用双位移传感器对活动横梁位置进行实时检测,以确保活动横梁在快速升降过程和压制过程中始终处于水平状态,有利于保证砖坯的几何精度,当因布料不均造成活动横梁在加压过程中倾斜并超过允许值时,系统会报警并提醒用户随时调整料车的布料误差,以确保砖坯质量。

参考文献

[1] 韦峰山等.梁体结构优化的恒力泰新一代宽体高效压砖机——YP2500型液压自动压砖机的技术特点分析[J].陶瓷,2009.

[2] 我国陶瓷工业合作与发展高层论坛[C].2009:45-47.