摘 要:本文主要介紹了恒力泰公司最新的兩款梁柱結(jié)構(gòu)型寬體高效壓磚機(jī)，即YP2500、YP3000型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的設(shè)計(jì)及創(chuàng)新特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞:寬體壓磚機(jī);創(chuàng)新特點(diǎn)

1YP2500、YP3000型壓磚機(jī)性能概述

眾所周知，寬體壓磚機(jī)的顯著特征是臺(tái)面寬度寬，相對(duì)普通柱距的機(jī)型來(lái)說(shuō)，每次沖壓的磚坯數(shù)量多、生產(chǎn)效率高、日產(chǎn)量大。正是基于這一突出優(yōu)點(diǎn)，近兩年來(lái)倍受?chē)?guó)內(nèi)、外建陶企業(yè)用戶青睞，2009年度更是市場(chǎng)需求量猛增，供不應(yīng)求。YP2500、YP3000型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)是恒力泰公司針對(duì)目前市場(chǎng)需求，先后于2008和2009年度新推出的兩款新一代梁柱型寬體高效壓磚機(jī)，其主機(jī)結(jié)構(gòu)和整機(jī)性能均在恒力泰經(jīng)典梁柱型壓磚機(jī)的基礎(chǔ)上有了較大的改進(jìn)，并有多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎、實(shí)用、可靠。YP2500與YP3000壓磚機(jī)外形分別如圖1和圖2所示。

從圖1、圖2可以看出，兩款機(jī)型都與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)壓磚機(jī)有所不同，尤其是YP2500型壓磚機(jī)的外形及充液油箱與主缸結(jié)構(gòu)都有創(chuàng)新(專(zhuān)利號(hào):ZL200730053772.2，ZL200620064089.9)。該兩款中型噸位的寬體壓磚機(jī)，除了寬體機(jī)型的特征即左右方向?qū)捦猓昂蠓较蛞诧@得更為輕巧，不象傳統(tǒng)梁柱型壓磚機(jī)的缸梁合一或內(nèi)置主缸結(jié)構(gòu)那樣顯得上梁厚重，這主要得益于主機(jī)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，其中YP2500型壓磚機(jī)采用新型外掛主缸結(jié)構(gòu)，而YP3000型壓磚機(jī)則采用恒力泰經(jīng)典的缸動(dòng)結(jié)構(gòu)，亦即經(jīng)過(guò)多年考驗(yàn)的主缸動(dòng)梁組合所采用的柔性聯(lián)接結(jié)構(gòu)。

YP2500、YP3000型壓磚機(jī)的設(shè)計(jì)定位主要是以生產(chǎn)內(nèi)、外墻磚為主，亦可用于生產(chǎn)中小規(guī)格的陶瓷地磚，具有工作穩(wěn)定、壓制速度快、參數(shù)調(diào)控方便靈活、壓制瓷磚制品變化靈活、生產(chǎn)效率高、壓制的坯體質(zhì)量好等特點(diǎn)。

兩款壓磚機(jī)一推向市場(chǎng)就倍受客戶青睞，尤其是YP2500在江西高安得到廣泛關(guān)注和認(rèn)可，已成為當(dāng)?shù)禺a(chǎn)區(qū)壓制瓷片的首選機(jī)型。截至2009年12月，僅一年多時(shí)間，YP2500型壓磚機(jī)共簽定銷(xiāo)售合同45臺(tái)，其中已投放市場(chǎng)應(yīng)用的近30臺(tái)，而2009年度新產(chǎn)品YP3000型壓磚機(jī)已簽定銷(xiāo)售合同18臺(tái)，其中有3臺(tái)已交付客戶使用。

YP2500型壓磚機(jī)已于2009年11月20日在廣東佛山通過(guò)了省級(jí)技術(shù)鑒定，由廣東省科學(xué)技術(shù)廳委托佛山市科技局組織的鑒定委員會(huì)專(zhuān)家進(jìn)行鑒定，經(jīng)過(guò)認(rèn)真評(píng)議，并實(shí)地考察了恒力泰的壓機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和用戶使用現(xiàn)場(chǎng)，得出鑒定結(jié)論如下:該項(xiàng)目產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，建議擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模以滿足市場(chǎng)對(duì)寬體壓機(jī)的需求。

2主要技術(shù)參數(shù)

YP2500與YP3000型壓磚機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下:

(1) 最大壓制力:25000kN(30000kN)

(2) 動(dòng)梁最大行程:160 mm

(3) 動(dòng)梁下平面與工作臺(tái)面間距:最大620mm;最小460mm

(4) 左右立柱間凈空距:1900mm(2250mm)

(5) 最大填料深度: 60mm

(6) 模芯最大頂出力: 243kN

(7) 空循環(huán)次數(shù): 23次/min(22次/min)

(8) 周期性加壓次數(shù): 2～3次

(9) 主電機(jī)功率: 90kW

(10)整機(jī)重量: 78.5t(99.3t)

3主要設(shè)計(jì)與創(chuàng)新特點(diǎn)介紹

3.1 臺(tái)面寬而實(shí)用，壓制磚坯靈活多變，生產(chǎn)效率高

多年來(lái)，我國(guó)建陶企業(yè)生產(chǎn)線上使用的2500～3000t級(jí)的壓磚機(jī)，無(wú)論進(jìn)口機(jī)型還是國(guó)產(chǎn)機(jī)型，其左右立柱間凈空距一般都在1600～1750mm范圍內(nèi)，而YP2500和YP3000型壓磚機(jī)的左右立柱間凈空距分別達(dá)1900mm和2250mm。由于臺(tái)面寬，壓制的磚坯尺寸變化靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，有利于陶瓷企業(yè)擴(kuò)展瓷磚規(guī)格范圍、增加花色品種;而對(duì)于某些常用規(guī)格的瓷磚產(chǎn)品，則可以通過(guò)增加模腔數(shù)量來(lái)提高生產(chǎn)效率。

現(xiàn)以目前市場(chǎng)上最為暢銷(xiāo)的瓷磚產(chǎn)品300mm×450mm內(nèi)墻磚為例，2500t和3000t的普通機(jī)型的立柱凈空距最大為1750mm，每次僅能沖壓4片，每分鐘沖壓12次，除去正常擦模外，每日工作21h，那么日產(chǎn)量為0.3×0.45×4×12×60×21=8165m²。而YP2500型壓磚機(jī)的立柱凈空距為1900mm，每次可沖壓5片，即日產(chǎn)量達(dá)0.3×0.45×5×12×60×21=10206m²，顯然其日產(chǎn)量突破1萬(wàn)m²，生產(chǎn)率提高25%左右。若用YP3000型壓磚機(jī)壓制相同規(guī)格的磚坯，由于立柱凈空距為2250mm，則每次可沖壓6片，即日產(chǎn)量達(dá)0.3×0.45×6×12×60×21=12247m²，即比普通機(jī)型日產(chǎn)量提高50%左右。顯然，以寬臺(tái)面為顯著特征的YP2500、YP3000型壓磚機(jī)的成功研制，對(duì)于建陶企業(yè)拓展產(chǎn)品規(guī)格、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.2 梁體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新優(yōu)化，確保寬體機(jī)型的機(jī)架變形小、剛度足、抗疲勞

YP2500、YP3000型壓磚機(jī)是恒力泰全新結(jié)構(gòu)的梁柱型寬體壓磚機(jī)，采用拉桿套筒立柱結(jié)構(gòu)，立柱全長(zhǎng)預(yù)緊，并沿用恒力泰技術(shù)成果——基于新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的抗疲勞性能良好的立柱結(jié)構(gòu)。由于寬體機(jī)型的臺(tái)面寬，相對(duì)普通機(jī)型來(lái)說(shuō)，梁體的彎曲變形大，故還必須對(duì)機(jī)架的上、下橫梁進(jìn)行創(chuàng)新、優(yōu)化，即尋求最佳的梁體結(jié)構(gòu)來(lái)最大限度地提高梁體的強(qiáng)度和剛度。

從圖1和圖2可以看出，兩款機(jī)型的下橫梁的外形和結(jié)構(gòu)相同，這種結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)有限元分析、優(yōu)化，具有應(yīng)力分布均勻、剛度足、受力后工作臺(tái)面變形小等特點(diǎn)，有利于提高磚坯坯體的幾何精度。而兩款機(jī)型的上橫梁則有所不同，其中YP3000型采用加強(qiáng)型連體式橫梁結(jié)構(gòu)，所謂加強(qiáng)型就是指該結(jié)構(gòu)雖然外部與傳統(tǒng)的連體式橫梁結(jié)構(gòu)相同，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)獨(dú)特，很好地解決了寬體壓機(jī)采用連體式橫梁時(shí)其上部的油箱壁變形大的缺點(diǎn)。

如圖1所示，最具創(chuàng)新的是YP2500型壓磚機(jī)的上梁，其特點(diǎn)是:采用低高度的等強(qiáng)梁結(jié)構(gòu)，梁體的上部不再鑄造出兼作充液油箱的薄壁部分，而是與簡(jiǎn)單的薄壁直筒橢圓頂油箱組合，薄壁直筒油箱順應(yīng)橫梁變形的能力強(qiáng)，貼合面的密封可靠;另一方面，相對(duì)傳統(tǒng)的小直徑過(guò)渡法蘭安裝的頂置油箱來(lái)說(shuō)，還使充液油箱有效容積相對(duì)增大，具有充液暢通等特點(diǎn)。故這種上梁結(jié)構(gòu)既簡(jiǎn)單實(shí)用，又有利于毛坯鑄造以及機(jī)械加工，同時(shí)又具有較強(qiáng)的抗彎能力，非常適合于用作寬體壓磚機(jī)的上橫梁。

3.3 新型主缸結(jié)構(gòu)

YP3000型壓磚機(jī)采用缸動(dòng)式主缸結(jié)構(gòu)，即活塞桿相對(duì)上橫梁固定，而主油缸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)橫梁上、下運(yùn)動(dòng)以完成壓制動(dòng)作。與恒力泰經(jīng)典梁柱機(jī)型YP4280的缸動(dòng)式結(jié)構(gòu)相同，其創(chuàng)新之處在于主缸與動(dòng)活動(dòng)橫梁組合，活動(dòng)橫梁上部的定位圓臺(tái)兼作主缸缸底，很好地解決了帶底油缸的缸底受力復(fù)雜、容易損壞的缺點(diǎn);而主缸與活動(dòng)橫梁采用的柔性聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，又很好地解決了主缸高壓膨脹變形與活動(dòng)橫梁的彎曲變形對(duì)聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)造成的易于損壞的難題。

YP2500型壓磚機(jī)則采用新型外掛式主缸結(jié)構(gòu)(專(zhuān)利號(hào):ZL200620064089.9)。如圖1所示，其特點(diǎn)是在主缸外套有掛圈，掛圈在主缸上的高度位置處于主缸的高壓區(qū)之下，掛圈通過(guò)8個(gè)長(zhǎng)螺栓與上梁固定聯(lián)結(jié)。與傳統(tǒng)法蘭式主缸相比，主缸的高壓區(qū)范圍內(nèi)的缸壁為等壁厚直筒狀，即高壓區(qū)域的缸壁無(wú)任何截面突變和安裝螺栓孔，因此大大減小了主缸的應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高了主缸的抗疲勞強(qiáng)度，亦即提高了主缸的工作可靠性，延長(zhǎng)了主缸壽命。另一方面，由于長(zhǎng)螺栓具有較強(qiáng)的順應(yīng)變形的能力，而且又因掛圈處于主缸高壓區(qū)以下，故主缸高壓區(qū)的膨脹變形所產(chǎn)生的外力對(duì)掛圈和長(zhǎng)螺栓的影響很小，故不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)法蘭式主缸結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的螺栓疲勞斷裂現(xiàn)象。

此外，為了確保主缸密封可靠，主缸部件的所有固定密封以及動(dòng)密封均采用國(guó)際名牌特瑞堡公司的密封產(chǎn)品。

3.4 下置式充液閥，增壓器帶低壓增速功能

充液閥和增壓器是陶瓷液壓壓磚機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)中最重要的兩個(gè)液壓部件，前者給主缸快速充、排油以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)橫梁的快速升降，而后者則給主缸提供高壓油以實(shí)現(xiàn)磚坯成形工藝過(guò)程所必需的高壓加壓。YP2500、YP3000型壓磚機(jī)都采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的下置式充液閥結(jié)構(gòu)，即將充液閥直接安裝于上橫梁底部，以減少高壓油容腔的體積，有利于給主缸快速充、排油，提高壓制速度以及減少液壓油在高壓狀態(tài)下的壓縮損耗，從而起到節(jié)能的效果。另一方面，由于下置式充液閥的充液液面位較低，當(dāng)動(dòng)梁快速下降時(shí)，主缸快速充油過(guò)程中不易混入充液罐內(nèi)的空氣而產(chǎn)生氣泡，從而使液壓油的工作狀態(tài)良好，有利于提高液壓傳動(dòng)效率以及減少氣蝕對(duì)主缸密封件的不利影響，延長(zhǎng)主缸密封壽命。

此外，兩款機(jī)型都采用外置式增壓器并與閥組件Ⅰ復(fù)合為一體，通過(guò)高壓插管與主缸連通，結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、維修方便容易。為了縮短低壓加壓時(shí)間，兩款機(jī)型的增壓器都具有低壓增速功能，以便能有效提高壓磚機(jī)的工作速度。

3.5 采用較高的系統(tǒng)壓力，變量泵大容積蓄能器供油系統(tǒng)

YP2500、YP3000型壓磚機(jī)的液壓系統(tǒng)都采用較高的系統(tǒng)壓力，即18～20MPa。系統(tǒng)壓力高的優(yōu)點(diǎn)在于能有效提高壓制階段速度以及活動(dòng)橫梁的空程速度，同時(shí)還可以提高中壓壓制力，以增大磚坯中壓壓制過(guò)程的變形量，從而減少系統(tǒng)高壓油液的輸出量，縮短高壓壓制時(shí)間。另一方面，由于系統(tǒng)壓力高，設(shè)計(jì)增壓器時(shí)可選用較小的增壓比，亦即減少了增壓過(guò)程中增壓器大端油液的供給量，起到節(jié)能增效的效果。而采用較高的系統(tǒng)壓力并沒(méi)有消耗太多的電能，因?yàn)閮煽顧C(jī)型都采用恒壓式變量泵，泵的輸出流量按系統(tǒng)實(shí)際需求自動(dòng)調(diào)節(jié)，而大容積蓄能器系統(tǒng)更能適時(shí)、高效、充足地吸收和釋放系統(tǒng)能量，提高液壓傳動(dòng)效率，更適合陶瓷壓磚機(jī)的這種壓制動(dòng)作復(fù)雜、速度快、系統(tǒng)壓力與流量變化較大的間歇式工作制式。

3.6 優(yōu)化液壓系統(tǒng)油路，閥組件集成化高，閥件選用先進(jìn)可靠

液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用數(shù)字仿真技術(shù)，通過(guò)構(gòu)建數(shù)字模型，進(jìn)行模擬、仿真、分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)效率，提高壓制速度。其主要技術(shù)特點(diǎn)是:液壓閥組件集成化程度高，閥件選用先進(jìn)合理。例如，活動(dòng)橫梁位置控制、主缸加壓控制等均采用先進(jìn)的電液比例閥控制，這些閥的動(dòng)態(tài)性能好、控制精度高、響應(yīng)快、參數(shù)調(diào)控靈活方便?？傊?，液壓元件均采用國(guó)際知名品牌，如力士樂(lè)、派克、賀德克、威格士、阿托斯、穆格、特瑞堡等，以確保整機(jī)液壓系統(tǒng)性能優(yōu)良、穩(wěn)定可靠、經(jīng)久耐用。

3.7 自動(dòng)控制系統(tǒng)先進(jìn)可靠

YP2500、YP3000型壓磚機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)都采用操作維護(hù)簡(jiǎn)單、性能可靠的可編程序控制器控制，并對(duì)控制程序進(jìn)行了全面優(yōu)化、升級(jí)，即應(yīng)用最新的研究成果，使壓磚機(jī)的工作性能得到大幅度提升。例如比例控制引入中斷等控制技術(shù)，以提高程序的實(shí)時(shí)快速響應(yīng)能力，使精確控制得到有效保障;活動(dòng)橫梁控制采用新的拋物線控制模式，使活動(dòng)橫梁的快速升降動(dòng)作更加柔和順暢;主缸加壓模式有經(jīng)典模式和快速模式等多種模式，可供不同用戶選擇。

在主缸壓力控制中，除了傳統(tǒng)的時(shí)間，或時(shí)間和壓力雙重控制模式的基礎(chǔ)上，還發(fā)明了一種位移監(jiān)測(cè)壓力的控制方法(專(zhuān)利號(hào):ZL200610037042.8)，應(yīng)用該控制模式能夠準(zhǔn)確保證每塊磚坯的成形壓力及厚度，使其不會(huì)受到諸如液壓沖擊、元件響應(yīng)速度、壓力傳感器安裝位置及機(jī)械阻力等因素所引起的壓力不均的影響。考慮到寬體壓機(jī)的活動(dòng)橫梁較寬，特采用雙位移傳感器對(duì)活動(dòng)橫梁位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，以確保活動(dòng)橫梁在快速升降過(guò)程和壓制過(guò)程中始終處于水平狀態(tài)，有利于保證磚坯的幾何精度，當(dāng)因布料不均造成活動(dòng)橫梁在加壓過(guò)程中傾斜并超過(guò)允許值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警并提醒用戶隨時(shí)調(diào)整料車(chē)的布料誤差，以確保磚坯質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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