Агрегат для формования пустотелых изделий и способ их формования

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве устройства и способа формования изделий, преимущественно кирпича-сырца. Технический результат повышение производительности формования изделий при одновременном изготовлении в них необходимых пустот разнообразных форм. Технический результат достигается в агрегате оригинальными конструктивными особенностями выполнения его основных узлов, верхнего пуансона, матрицы, построением гидросистемы, управляющей гидроцилиндрами прессования. Конструктивные особенности устройства предопределяют оригинальность совокупности операций способа формования изделий в отношении подготовки исходного материала, дозирование объема загружаемой в матрицу массы и осуществление двустороннего поэтапного, преимущественно двухэтапного, формования. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве устройства и способа формования пустотелых изделий, преимущественно кирпича-сырца.

Известен пресс для формования изделий, содержащей корпус, матрицу, пуансон, соединенные с механизмами передачи усилий прессования [1] Известен способ формования изделий, включающий приготовление исходного состава материала, загрузку его в матрицу и формование изделий необходимой формы [2] Недостатками известных устройств и способов являются относительно низкое качество формования и недостаточная его производительность.

Известен пресс для формования пустотелых изделий, содержащий станину, траверсу, стол, соединенные между собой колоннами, на которых установлены верхний и нижний пуансоны, пресс-форма, система гидроцилиндров, бункер, питатель [3] Известен также способ формования изделий, включающий приготовление исходного состава материала, загрузку его в пресс-формы, формование его с одновременным введением формопустотообразующих элементов и извлечение из пресс-формы спрессованного изделия [3] Недостатками прототипов являются относительно невысокая производительность формования изделий при одновременном приготовлении в них пустот.

Решаемая техническая задача сводится к разработке пресса, обеспечивающего достижение технического результата повышение производительности формования изделий при одновременном изготовлении в них необходимых пустот разнообразных форм.

Указанный технический результат достигается с помощью агрегата, содержащего станину, матрицу, верхний и нижний пуансоны с соответствующими пустотообразователями, подвижной стол с пресс-формой, систему гидроцилиндров, бункер и питатель, причем длина l₁ пустотообразователей выбрана по отношению к разности максимальных величин площадей верхнего S₁ и нижнего S₂ оснований пустотообразователей соотношением 0 < ≅ 1,2 Суммарный объем W₁ пустотообразователей выбран по отношению к объему W₂ пресс-формы в пределах 1 ≅ ≅ 1,9 Верхний пуансон снабжен гидросъемником с возможностью его перемещения относительно пустотообразователей, удаляющим спрессованное изделие, часть съемника выполнена облегчающей пустотообразователь с объемом W₃, выбранным по отношению к W₁ и W₂ в пределах 0,13 ≅ ≅ 0,95
С противоположной стороны верхней траверсы жестко закреплен гидроцилиндр съемника, а на штоке его установлена через амортизирующий узел серьга, жестко скрепленная с направляющими съемника. Амортизирующий узел выполнен в виде пружины, охватывающей шток гидроцилиндра, один конец которой соединен с серьгой, а другой соединен с элементами регулирования степени сжатия пружины относительно длины штока гидроцилиндра. Нижний пуансон жестко скреплен через соединительный фланец со штоком гидроцилиндра окончательного формования и снабжен рабочими сменными подушками нижнего пуансона, установленными с возможностью перемещения внутри рабочего объема пресс-формы, размещенной на столе, с ограниченным перемещением относительно нижнего пуансона посредством регулируемых упоров таким образом, что образуемый компенсационный объем W₄ взаимосвязан с объемом W₁ пустотообразователей соотношением
1 ≅ ≅ 5,4
Гидроцилиндры предварительного прессования соединены с подвижным столом, величина l₂ хода которого выбрана по отношению к величине l₃ хода гидроцилиндра окончательного прессования в пределах
1 ≅ ≅ 1,2
Указанный технический результат достигается также с помощью способа формования пустотелых изделий, включающего приготовление исходного состава материала, загрузку его в пресс-формы, прессование его с одновременным введением в формы пустотообразующих элементов и извлечение из пресс-форм спрессованного изделия, причем исходный материал приготавливают с поддержанием относительного содержания α газов в единице объема прессуемого материала в пределах
0 < α ≅ 0,75, и восстанавливаемости F_в объема за счет упругих свойств прессуемого материала к объему F_п спрессованного изделия в пределах
1 ≅ ≅ 1,3
В процессе загрузки формируют объем V₁ загружаемой массы по отношению к объему V₂ прессуемого материала в пределах
1 ≅ ≅ 1,2
После этого осуществляют двустороннее, поэтапное, преимущественно двухэтапное прессование, на первом из которых в прессуемый материал вводят пустотообразующие элементы, суммарный объем V₄ которых выбирают по отношению к объему V₂ в пределах
1 ≅ ≅ 1,9
При этом на первом этапе прессования производят перемещение нижних пуансонов с переменной скоростью, например, в виде двух подэтапов, на первом из которых усредненную скорость U₁ по отношению к усредненной скорости U₂ перемещения пуансонов на втором подэтапе выбирают в пределах
0,3 ≅ ≅ 4,5
Из спрессованного на первом этапе материала освобождают сжатые газы в течение промежутка времени t₁, которое выбирают по отношению к длительности t₂ этапа предварительного прессования в пределах
1 ≅ ≅ 1,5
На втором этапе прессования изменяют объем V₂ прессуемого материала до объема V₃ спрессованного изделия в пределах
1 ≅ ≅ 1,75
При этом на втором этапе прессования усредненную скорость U₃ перемещения пуансонов выбирают по отношению к U₂ в пределах
0,5 ≅ ≅ 1,4
При этом на втором этапе прессования усредненную мощность N₁, привносимую в единицу объема прессуемого материала, выбирают по отношению к усредненной мощности N₂, привносимой в единицу объема материала, прессуемого на первом этапе в пределах
0,2 ≅ ≅ 4,8
Скорость извлечения m из пресс-формы спрессованного изделия поддерживают в пределах
2,5 ˙10^-3 м/с ≅ m ≅ 0,35 м/с
На фиг. 1 показан пресс, общий вид; на фиг. 2 конструктивные особенности механизмов пресса; на фиг. 3 пустотообразующие элементы и метод их крепления.

При детальном описании предлагаемого пресса нецелесообразно подробно останавливаться на конструктивных особенностях его основных механизмов, не отличающихся от описанных в литературе, в частности станины 1 (фиг.1,2), траверсы 2, стола 3, колонн 4, верхнего 5 и нижнего 6 пуансонов, пресс-формы 7, системы гидроцилиндров 8, бункера 9, питателя 10, выносной гидростанции 11 и электронных блоков управления 12.

Детально целесообразно описать только конструктивные особенности предлагаемого пресса, отличающие его от известных, к числу которых относится то, что верхний пуансон 5 снабжен жестко закрепленными на нем пустотообразователями 13 (фиг.2 и 3).

Пустотообразователи 13 выполнены преимущественно в виде тел конусообразной формы, длина l₁ которых выбрана по отношению к разности максимальных размеров верхнего S₁ и нижнего S₂ оснований соответственно 14 и 15 пустотообразователей 13 в пределах
0 ≅ ≅ 1,2
Суммарный объем W₁ пустотообразователей 13 выбран по отношению к объему W₂ пресс-формы 7 в пределах
1 ≅ ≅ 1,9 Верхний 5 пуансон снабжены съемником 16 с возможностью его перемещения относительно пустотообразователей 13.

Удаляющая спрессованное изделие часть 17 съемника 16 выполнена облегчающей пустотообразователи с объемом W₃, выбранным по отношению к W₁ и W₂ в пределах
0,13 ≅ ≅ 0,95 Верхний 5 пуансон жестко закреплен на траверсе 2, с противоположной стороны которой жестко закреплен гидроцилиндр 18 механизма съема пустотообразователей 13. На штоке 19 гидроцилиндра 18 установлена через амортизирующий узел 20 серьга 21, жестко скрепленная с направляющими перемещаемого съемника 16. Амортизирующий узел 20 выполнен в виде пружины 23, охватывающей шток 19 гидроцилиндра 18. Один конец пружины 23 соединен с серьгой 21, а другой с элементами 24 регулирования степени сжатия пружины 23 относительно длины штока 19 гидроцилиндра 18. Нижний 6 пуансон жестко скреплен через соединительный фланец 25 со штоком 26 гидроцилиндра 27. Рабочие сменные подушки 28 нижнего 6 пуансона размещены с возможностью перемещения внутри рабочего объема пресс-формы 7, установленной на столе 3. Перемещение ограничено регулируемыми упорами 29, таким образом, что образуемый в результате компенсационный объем W₄ взаимосвязан с объемом W₁ пустотообразователей 13 соотношением
1 ≅ ≅ 5,4 Гидроцилиндры 30 предварительного прессования соединены через шаровую опору 31 с подвижным столом 3, величина l₂ хода которого выбрана по отношению к величине l₃ хода главного гидроцилиндра окончательного прессования в пределах
1 ≅ ≅ 1,2
Детально целесообразно остановиться на описании только отличительных существенных признаков предлагаемого способа, в числе которых то, что исходный материал приготавливают, поддерживая оптимальное содержание α газов в единице объема прессуемого материала в пределах
0 < α ≅ 0,75 и восстанавливаемость F_в объема за счет упругих свойств прессуемого материала к объему F_п спрессованного изделия в пределах
1 ≅ ≅ 1,3
В процессе загрузки материала в пресс-форму формируют объем V₁ загружаемой массы по отношению к объему V₂ прессуемого материала в пределах
1 ≅ ≅ 1,2
Излишки загружаемого материала снимаются с пресс-формы и возвращаются в исходную массу прессуемого материала.

После загрузки пресс-формы осуществляют двустороннее поэтапное, преимущественно двухэтапное прессование, на первом из которых в прессуемый материал вводят формо- и пустотообразующие элементы. Поэтапный характер прессования предусматривает также три, четыре и более этапов в зависимости от свойств прессуемого материла. Формообразующими элементами корректируют при необходимости форму прессуемого изделия.

Суммарный объем V₄ формо- и пустотообразующих элементов выбирают по отношению к объему V₂ в пределах
1 ≅ ≅ 1,9
На первом этапе прессования производят перемещение нижних пуансонов с переменной скоростью, например, в виде двух поэтапов, на первом из которых усредненную скорость U₁ выбирают по отношению к усредненной скорости U₂ перемещения пуансонов на втором подэтапе в пределах
0,3 ≅ ≅ 4,5
Из спрессованного на первом этапе материала освобождают сжатые газы в течение промежутка времени t₁, которое выбирают по отношению к длительности t₂ этапа предварительного прессования в пределах
1 ≅ ≅ 1,5
На втором этапе прессования изменяют объем V₂ прессуемого материала до объема V₃ спрессованного изделия в пределах
1 ≅ ≅ 1,75
Указанное соотношение объемов выбирают с учетом их изменений за счет частичного выдавливания наполняющих исходный материал газов, а также упругих свойств прессуемого материала.

При этом на втором этапе прессования усредненную скорость U₃ перемещения пуансонов выбирают по отношению к U₂ в пределах
0,5 ≅ ≅ 1,4 а усредненную мощность N₁, привносимую в единицу объема прессуемого материала, выбирают по отношению к усредненной мощности N₂, привносимой в единицу объема материала, прессуемого на первом этапе в пределах
0,2 ≅ ≅ 4,8 Скорость извлечения из пресс-формы спрессованного изделия поддерживают в пределах
2,5 ˙ 10^-3 м/с ≅ m ≅ 0,35 м/с
П р и м е р. Агрегат для формования пустотелых изделий может быть выполнен, например, со следующими техническими параметрами: длиной пустотообразователей 70 мм, площадью верхнего S₁ 625 мм² и нижнего S₂ 316 мм² оснований пустотообразователей. Суммарный объем W₁1,6 ˙ 10³ см³, а объем пресс-формы W₂5,6 ˙ 10³ м^3. Часть съемника выполнена с объемом W₃ 1,2 ˙ 10³ м³, а компенсационный объем W₄ 4,8˙ 10³ см³. Величина l₂ хода рабочего стола 360 мм, а величина l₃ хода гидроцилиндра окончательного формования 30 мм. Указанный механический результат достигается также с помощью способа формования пустотелых изделий, например, материал приготавливают с содержанием α газов в единице объема формуемого материала, равным 32% и обеспечивают восстанавливаемость F_в4,2 ˙ 10³ м³ объема при объеме F_п 4,0˙ 10³ отформованного изделия.

Формируют объем V₁ 15 ˙ 10³ см³ загружаемой массы при объеме V₂ 12 ˙ 10³ см³ прессуемого материала. Суммарный объем V₄ пустотообразующих элементов 8,2 ˙ 10³ см³. При перемещении нижних пуансонов усредненная скорость U₁ 4,6 м/с. Освобождение газов производят в течение t₁ 1,6 с, а длительность этапа предварительного формования t₂ 4,2 с. Изменение объема формуемого материала производят до значения V₃ 10˙ 10³ см³. Усредненная скорость U₃ составляет 2,4 м/с. Усредненная мощность N₁ 1,3˙ 10^-2 кВт/см³, усредненная мощность N₂ 1,6˙ 10^-2 кВт/см³ извлечения изделия из пресс-формы производят со скоростью m 0,12 м/с.

Формула изобретения

1. Агрегат для формования пустотелых изделий, содержащий станину, матрицу, верхний и нижний пуансоны с соответствующими пустотообразователями, подвижной стол с пресс-формой, систему гидроцилиндров, бункер и питатель, отличающийся тем, что длина l₁ пустотообразователей выбрана по отношению к разности максимальных величин площадей верхнего S₁ и нижнего S₂ оснований пустотообразователей соотношением

а суммарный объем W₁ пустотообразователей выбран по отношению к объему W₂ пресс-формы в пределах

верхний пуансон снабжен гидросъемником спрессованного изделия с пустотообразователей, при этом часть съемника выполнена облегающей пустотообразователи с объемом W₃, выбранным по отношению к W₁ и W₂ в пределах

с противоположной стороны верхней траверсы жестко закреплен гидроцилиндр съемника, а на штоке этого гидроцилиндра установлена посредством амортизирующего узла серьга, жестко скрепленная с направляющими съемника, амортизирующий узел выполнен в виде пружины, охватывающей шток гидроцилиндра, один конец которой соединен с серьгой, а другой с элементами регулирования степени сжатия пружины относительно длины штока гидроцилиндра, нижний пуансон жестко скреплен через соединительный фланц со штоком гидроцилиндра окончательного прессования и снабжен сменными рабочими подушками нижнего пуансона, установленными с возможностью перемещения внутри рабочего объема пресс-формы, размещенной на столе с ограниченным перемещением относительно нижнего пуансона посредством регулируемых упоров таким образом, что компенсационный объем W₄ взаимосвязан с объемом W₁ пустотообразователей соотношением

гидроцилиндры предварительного прессования соединены с подвижным столом, величина l₂ хода которого выбрана по отношению к величине l₃ хода гидроцилиндра окончательного прессования в пределах

2. Способ формирования пустотелых изделий, включающий приготовление исходного состава материала, загрузку его в пресс-формы, прессование его с одновременным введением в формы пустотообразующих элементов и извлечение из пресс-формы спрессованного изделия, отличающийся тем, что исходный материал приготавливают с поддержанием относительного содержания α газов в единице объема прессуемого материала в пределах
0<α≅ 0,75
и восстанавливаемости F_в объема за счет упругих свойств прессуемого материала к объему F_п спрессованного изделия в пределах

в процессе загрузки формируют объем V₁ загружаемой массы по отношению к объему V₂ прессуемого материала в пределах

после чего осуществляют двустороннее поэтапное, преимущественно двухэтапное, прессование, на первом из которых в прессуемый материал вводят формо- и пустотообразующие элементы, суммарный объем V₄ которых выбирают по отношению к объему V₂ в пределах

при этом на первом этапе прессования производят перемещение нижних пуансонов с переменной скоростью, например, в виде двух подэтапов, на первом из которых усредненную скорость V₁ выбирают по отношению к усредненной скорости V₂ перемещения пуансонов, на втором подэтапе выбирают в пределах

из спрессованного на первом этапе материала освобождают сжатые газы в течение промежутка времени t₁, которое выбирают по отношению к длительности t₂ этапа предварительного прессования в пределах

на втором этапа прессования изменяют объем V₂ прессуемого материала до объема V₃ спрессованного изделия в пределах

при этом на втором этапе прессования усредненную скорость V₃ перемещения пуансонов выбирают по отношению к V₂ в пределах

при этом на втором этапе прессования усредненную мощностьN₄, привносимую в единицу объема прессуемого материала, выбирают по отношению к усредненной мощности N₂, привносимой в единицу объема материала, прессуемого на первом этапе в пределах

а скорость извлечения m из пресс-формы спрессованного изделия поддерживают в пределах
2,5 · 10^-3 м/с ≅ m ≅ 0,35 м/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3