Испытания резательного автомата в экстремальных условиях

Авторы:
И.Ф. Шлегель - канд. техн. наук, генеральный директор ООО «ИНТА-СТРОЙ»;
Г.Я. Шаевич - исполнительный директор ООО «ИНТА-СТРОЙ»;
С.Г. Макаров - начальник отдела ООО «ИНТА-СТРОЙ»;
Г.Г. Либерова - ведущий инженер-конструктор ООО «ИНТА-СТРОЙ»;
М.Г. Туров - зам. директора ООО «ИНТА-СТРОЙ»;
В. В. Челышев - помощник директора по производству новой техники и оборудования ОАО «Сухоложский огнеупорный завод» 

 

Технология пластического формования керамического кирпича предусматривает разрезание глиняного бруса на отдельные заготовки, которое производится струнными автоматами различных конструкций.

 

Институтом «ИНТА-СТРОЙ» в 2010 году был разработан  одностадийный резательный автомат РАШЛ-3  способный резать брус на заготовки любой толщины, при этом изменение размера можно было задавать «с пульта». Мы о нём  писали в журнале «Строительные материалы» [1]. Можно сказать, что автомат получился удачным, но появился на свет в неудачное время. Как раз в этот период времени большинство кирпичных заводов в стране переходили на двухстадийную резку, казалось, что интерес к одностадийной резке потерян.

 

Однако, благодаря опыту эксплуатации, оказалось, что одностадийная резка имеет свои преимущества. Большое количество отказов в автоматах двухстадийной резки заставили многих производственников пересмотреть свои взгляды.

 

Основной проблемой повсеместно используемой струнной резки является обрыв режущих струн, что приводит к остановкам всей технологической линии на период замены струны. И таких вынужденных остановок набирается до 15 за смену, что в итоге снижает производительность формовки и качество сырца.

 

В автомате РАШЛ-3 применен принцип резания струной с одновременной её «протяжкой» [2]. Режущий лучок (1) установлен между двух кривошипов (2), вращающихся в одну сторону (рис.1).

 
Рис.1. Рез с протягиванием струны

Рис.1. Рез с протягиванием струны
VГ – горизонтальная составляющая скорости струны, VВ – вертикальная составляющая скорости струны; 1 – лучок; 2 – кривошип; 3 – струна; 4 – глиняный брус.

 

В результате вход струны в брус (4) и выход из него получается с большой долей перемещения вдоль оси струны («протягивание»). При повороте кривошипов (2) лучок (1) со струной (3) совершает как горизонтальное (VГ) так и вертикальное перемещение (VВ).

 

Из-за применения сервопривода автомат получился не дешевым, но зато очень простым, точным, удобным в эксплуатации и надежным. Система управления автомата на базе сервопривода фирмы «SEW-eurodrive» с панелью оператора позволяет регулировать размер отрезаемого сырца (толщину заготовки) в широких пределах без остановки оборудования, прямо в процессе резания, ведёт учёт количества отрезанных заготовок и времени работы резательного автомата.  Устройство и кинематическая схема резательного автомата показаны на рисунке 2.

 
Рис.2. Кинематическая схема автомата РАШЛ-3

Рис.2. Кинематическая схема автомата РАШЛ-3:
1-пластичный брус, 2-сервопривод, 3-склиз входной, 4-рычаг каретки, 5-кулачок с роликом привода каретки , 6-кривошип, 7-опора шаровая, 8-лучок, 9-измеритель скорости бруса, 10-струна, 11-каретка с направляющими роликами, 12-склиз выходной.

 

Автомат работает следующим образом. Пластичный брус (1) подается на входной склиз (3), измеритель (9) определяет его скорость и дает команду на включение сервоприводу (2). Сервопривод с нужной скоростью вращает вал с шестерней и кулачком (5). Ролик, закрепленный на конце рычага, перемещаясь по пазу кулачка, поворачивает ось, на которую насажены рычаги  каретки (4). Рычаги двигают вперед со скоростью бруса каретку (11) с направляющими роликами. Шестерня, насаженная на вал кулачка вращает два зубчатых колеса. Один оборот шестерни соответствует двум оборотам зубчатого колеса. На концах осей зубчатых колес закреплены два кривошипа (6). На концах кривошипов находятся шаровые опоры (7), на которых подвешен лучок (8). Лучок совершает сложное движение, при котором верхняя часть лучка с шаровыми подшипниками движется в плоскости кривошипов, а нижняя часть отклоняется за струну (10) роликами каретки на некоторый угол. Совершив рез сверху - вниз сервопривод останавливается и ждет команды измерителя. Струна находится под брусом. При  резе шестерня с кулачком совершает полный оборот, а зубчатое колесо с кривошипом - пол оборота. При получении следующей команды цикл повторяется. Рез происходит снизу – вверх. Отрезанные заготовки сдвигаются брусом на выходной склиз (12).

 

Технические характеристики РАШЛ-3 приведены в таблице 1.

 

Таблица 1. Технические характеристики РАШЛ-3

Размер сечения бруса  (макс.), мм

132 х 275

Размеры получаемых заготовок, мм

40...1800

Производительность макс., шт/час

8000

Диаметр струны, мм 

1,6

Привод автомата:

  мотор-редуктор SEW-EURODRIVE  мощность, кВт

2,2

Габаритные размеры автомата, мм

  длина

860

  ширина

960

  высота

1800

Масса, кг 

170

 

На «Сухоложском огнеупорном заводе» в технологической линии производства огнеупорного легковеса серьезные нарекания вызывал участок резки, где используются модернизированные автоматы СМК 163. Использование шихты с большим содержанием опилок (до 45% по массе, до 70% по объему) вызывали частые порывы (до 15 раз за смену) струны и остановку всей линии формовки. К тому же изменения размеров отрезаемых заготовок было весьма трудоёмким.

 

Представители завода обратились к нам с предложением доработать наш резчик под их специфику. Основное отличие – это свойства сырья, пластичный брус в производстве огнеупоров очень рыхлый, несвязный и гораздо более липкий, чем глиняный. 

 

Автомат РАШЛ-3 был доработан по заказу завода, изготовлен и установлен в формовочном цехе для производственных испытаний в марте 2017 года. На рис. 3 фото резательного автомата в линии формовки огнеупоров.

 
Рис.3. Резательный автомат РАШЛ-3

Рис.3. Резательный автомат РАШЛ-3

 

Механическая часть автомата была изменена под требования заказчика: измерительный валик заменили на измерительный транспортёр с очистным скребком, чтобы избежать налипания, увеличили габарит лучка и каретки под нестандартный размер пластичного бруса, переделали кулачок и привод каретки - шестерню и зубчатые колеса. Рез теперь происходит только сверху - вниз с выводом струны в прорезь. Программа выпуска «Сухоложского огнеупорного завода» позволила пойти на двукратное уменьшение производительности автомата и убрать рез снизу – вверх из-за того, что на нем происходили значительные вырывы материала, обусловленные большим количеством опилок.

 

Программу управления резательного автомата скорректировали под изменившуюся механику.

 

Производственные испытания прошли успешно и завершились подписанием договора купли-продажи. Потребителю понравилась простота механической части резательного автомата и легкость изменения размера отрезаемой заготовки с пульта управления, возможность изменения размера  на ходу, малое количество остановок линии из-за обрыва струны. Если раньше происходило 12-15 порывов, то сейчас 4-5 за смену. Успешные испытания автомата на таком необычном и сложном сырье показали его потенциал и наличие заложенных в конструкцию возможностей для модернизации.

 

Список литературы:
Шлегель И.Ф. и др. Новый автомат для резания пластичного бруса // Строительные материалы.2011. №2.
Шлегель И.Ф. Устройство для резки пластичного бруса. Патент №2411121.