Гусеничный пресс

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве композитных строительных материалов. Пресс содержит нижнюю и верхнюю рамные конструкции, на торцах которых закреплены приводные и натяжные барабаны. Посредством приводных барабанов приводятся в движение гусеничные цепи, которые опираются на рельсовые направляющие в количестве не менее двух. Предусмотрены устройства вертикального перемещения верхней рамной конструкции с узлом их синхронной регулировки. Каждая гусеничная цепь образована нечетным количеством траков, соединенных между собой путем зацепления с помощью осей с опорными роликами. Высота трака от оси ролика до его рабочей поверхности не менее чем в три раза меньше расстояния между осями трака. Пресс может быть снабжен гидроприводами, распределенными попарно по длине пресса. В результате обеспечивается исключение возникновения циклических переменных фазовых напряжений гусеничных цепей, возможности раскачивания траков во время рабочего хода и снижения выработки люфтов элементов зацепления. 2 з.п. ф-лы, 21 ил.

 

Настоящее изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве композитных строительных материалов, в частности, строительных сэндвич-панелей.

Из уровня техники известен технологический узел - гусеничный пресс для производства торфоизоляционных плит (RU № 96888, опубл. 00.00.1954 г.), выполненный в виде двух расположенных одна над другой прессующих гусениц с прикрепленными к звеньям их цепей прессующими элементами, образующими в совокупности на примыкающих ветвях клиновидную полость. Этот пресс отличается тем, что прессующие элементы верхней гусеницы образованы расположенными на определенном расстоянии одна от другой собранными в секции пустотелыми коробками, обращенными к нижней гусенице, стенки которых образуют совместно цилиндрическую поверхность с большим радиусом кривизны, а нижняя гусеница имеет ряд чередующихся горизонтальных прессующих плоскостей и ряд поперечных коробчатых выступов, входящих при работе пресса в промежутки между секциями верхней гусеницы. Но данный пресс не предназначен для производства композитных строительных материалов.

Из открытых источников известны конструкции гусеничных прессов, предназначенных для изготовления сэндвич-панелей, например: Турецкая компания DÖNEM MACHINE (PU-PIR Sandwich Panel Production Line (donemmakina.com), Корейская компания KINDUS (Double belt slat conveyor system | KINDUS), Немецкая компания HENNECKE (Continuous insulation board lines | Hennecke OMS (hennecke-oms.com), Итальянская компания TECNIP (Insulated panels manifacture machines | Production Line - Tecnip).

Всех их объединяют следующие конструктивные особенности:

- Рамная конструкция верхней траковой цепи имеет возможность вертикального перемещения относительно рамы нижней траковой цепи, которое выполняется посредством узла синхронной регулировки устройств вертикального перемещения - винтовых механических домкратов, что обеспечивает регулировку толщины зазора между рабочими поверхностями гусеничных траков с целью изготовления сэндвич-панелей разной толщины. На фиг. 1 и фиг. 2 показана схема винтовых домкратов, где: 1 - Винтовые домкраты, 1.1 - Привод, 1.2 - Винт, 1.3 - Гайка.

- Рабочие траковые цепи представляют собой одинаковые металлические балки с плоской рабочей поверхностью, ориентированные в горизонтальной плоскости перпендикулярно оси перемещения склеиваемой панели и опирающиеся на две роликовые тяговые цепи, синхронно двигающиеся по замкнутой траектории путем качения по жестко связанным с рамой линейным направляющим и приводимые в движение вращающимся приводным барабаном, представляющим собой приводной вал с выполненными на нем одинаковыми приводными звездами, соответствующими шагу траковой цепи. На фиг. 3 показана общая схема траковой цепи, где: 1- Трак, 2 - Правые опорные ролики, 3 - Правая направляющая, 4 - Правая опорная балка, 5 - Левые опорные ролики, 6 - Левая направляющая, 7 - Левая опорная балка, 8 - Приводная звезда.

- В траковых цепях перечисленных моделей гусеничных прессов, известных из обозначенных открытых источников, используется четное количество звеньев, что известно из опыта обслуживания, настройки и эксплуатации производственных линий, использующих перечисленные прессы. Данный параметр имеет высокую значимость, о чем будет сказано далее в тексте настоящего описания.

Конструктив всех гусеничных прессов предназначен для обеспечения максимально равномерного распределения давления на обжимаемую им заготовку, однако особенность эксплуатации гусеничных прессов, заключающаяся в том, что в процессе производства заготовка непрерывно подается в пресс, проходит через него и по окончании прессования также безостановочно выходит из пресса для последующих технологических процессов (таких как нарезка по длине, комплектация и упаковка), приводит к тому, что перечисленные выше конструктивные особенности известных из уровня техники гусеничных прессов имеют ряд недостатков, заметно снижающих качество выпускаемой продукции как по прочностным, так и по внешним эстетическим характеристикам, таким как плоскостность, отсутствие деформации поверхности плиты, заметной на отблике и т.п.

Перечисленные конструктивные особенности известных из уровня техники гусеничных прессов имеют ряд недостатков, заключающихся в неизбежности следующих факторов:

1. Приводные и натяжные звездочки траковых цепей представляют собой многогранник большого диаметра с относительно малым числом вершин. При его вращении постоянно меняется плечо силы сопротивления трака, а соответственно и крутящий момент двигателя. В результате скорость трака постоянно «плавает». Ситуацию ухудшает то, что известные из официальных источников конструкции используют траковые цепи с четным числом звеньев, из-за чего приводная и натяжная звездочки циклически пытаются растянуть цепь, постоянно меняя ее натяжение, и, соответственно, нагрузку привода, сопротивление движению и скорость перемещения траков.

На фиг. 4 показана схема изменения геометрических параметров цепи с четным количеством звеньев, где: 1 - Подвижный вал, 2 - Зафиксированный приводной вал, L - Межосевое расстояние между валами, "Δ" L - Разница межосевых расстояний в разных фазах вращения звезд, h - расстояние между плоскостями траковой цепи в первой фазе вращения звезд, "Δ" h - увеличение расстояния между плоскостями траковой цепи во второй фазе вращения звезд. То есть на фиг. 4 схематично показано изменение плеча сопротивления движению траков, приходящееся на приводную звездочку при ее вращении, а также изменение межосевого расстояния между приводным и натяжным барабанами, приведенное для «идеальной» (т.е. нерастяжимой и не учитывающей упругости элементов и возможных люфтов в узлах зацепления) гусеничной цепи. Для реальной траковой цепи отличие состоит в том, что в большинстве случаев натяжной барабан либо фиксируется винтовым натяжным механизмом, и в этом случае изменение межосевого расстояния компенсируется упругостью приведенной на схеме системы, либо натяжной барабан подпружинен гидравлическим натяжителем, позволяющим некоторое смещение положения оси натяжного барабана, однако в этом случае гидравлика также не может мгновенно реагировать на изменение натяжения траковой цепи, поэтому такое решение не полноценно исключает проблему переменного сопротивления движению.

Учитывая, что траковые цепи в гусеничном прессе используются в паре (верх и низ), а фазы циклических колебаний скорости линейного перемещения верхних и нижних траков в большинстве случаев не совпадают и постоянно смещаются по причине недостижимости абсолютного совпадения скоростей вращения приводов, сжатая между обкладок пресса заготовка постоянно испытывает воздействие знакопеременной силы трения, направленной вдоль сжатых поверхностей параллельно оси перемещения заготовки. В результате вышесказанного идеальный непрерывный технологический процесс склеивания сэндвич-панельной заготовки, подразумевающий обжатие всех слоев заготовки после нанесения клеевого состава и обеспечение их неподвижности друг относительно друга, становится недостижим. На фиг. 5 показана схема взаимного наклона траков, где: 1 - Верхний трак, 2 - Сэндвич-панельная заготовка, 3 - Нижний трак, V1 - Скорость линейного перемещения верхнего трака, V2 - Скорость линейного перемещения нижнего трака, Fтр - Сила трения, h - Высота трака по оси опорных роликах, М - Момент, а (альфа) - угол наклона трака относительно вертикали.

На фиг. 6 показана схема взаимного наклона траков, где: 1 - Верхний трак, 2 - Сэндвич-панельная заготовка, 3 - Нижний трак, V1 - Скорость линейного перемещения верхнего трака, V2 - Скорость линейного перемещения нижнего трака, Fтр - Сила трения, h - Высота трака по оси опорных роликах, М - Момент, а (альфа) - угол наклона трака относительно вертикали. Наклон траков образуется в результате действия моментов и люфтов в зацеплении цепи.

2. Трак гусеничной цепи с точки зрения прочностных расчетов представляет собой опирающуюся на две точки опоры балку с равномерно распределенной нагрузкой, а так как нагрузка на рабочие поверхности пресса в процессе его эксплуатации составляет до 20 и более кПа, что является высоким значением и вызывает заметный прогиб трака и, как следствие, получение склеиваемого изделия с выпуклой поверхностью, что является дефектом. На фиг. 7 показан прогиб траков от распределенной нагрузки, где: 1 - Верхний трак, 2 - Нижний трак.

В данном случае, помимо выгнутой поверхности выпускаемых изделий, наблюдается следующий дефект - прогнутый трак при переходе из рабочего положения (где он прижимает сэндвич-панель) в зону его переворота на барабане (приводном либо натяжном) начинает выполнять кивок вокруг оси барабана, при этом давление плиты с трака снимается и проекция на поперечную плоскость верхнего ребра рабочей поверхности трака изменяется с вогнутой (имеющий радиус) на ровную линию. На фиг. 8 показана схема изгиба траков, где: 1 - "Вогнутые" от нагрузки траки, 2 - Траки, выпрямившиеся при повороте на барабане. В этот момент ребро трака может вдавиться в обкладку сэндвич-панели, предварительно сформованную с малой выпуклостью, соответствующей прогибу трака в рабочем положении, это приводит к появлению поперечных выраженных пережатий, повторяющихся соответственно шагу траковой цепи.

Чтобы минимизировать этот негативный фактор, производители прессов вынуждены изготавливать траки массивными, с добавлением элементов жесткости, что неизбежно влечет увеличение вертикальных размеров сечения трака. По этой причине в известных конструкциях высота трака к шагу гусеничной цепи имеет соотношение примерно от 0,8:1 до 1,2:1, при этом механическая связь соседних траков осуществляется только через звенья тяговой цепи, на которую они опираются, т.е. в нижней части трака. На фиг. 9 и 10 приведены фото торца трака на тяговой цепи, взятые из приведенных выше источников, выбранных в качестве аналогов.

Вследствие чего, учитывая плавающую скорость линейной подачи траков (приведенную в п.1) и неизбежную рассинхронизацию скоростей верхней и нижней гусеницы, рабочая поверхность трака будет неизбежно воспринимать колебательное воздействие, передаваемое посредством силы трения через обрабатываемый материал, что влечет за собой наличие малозаметных колебательных качающих движений траков.
Из-за чего передние и задние ребра траков поочередно оказывают переменное давление на склеиваемую панель, что приводит к следующим возможным дефектам: поперечные потертости поверхности панели, поперечные пережатия (деформация) обкладок, а также внедрение микро-надрывов в клеевой слой во время его полимеризации, что приводит к снижению прочности склеенной панели.

Технический результат, на который направлено настоящее изобретение, заключается в получении конструкции Гусеничный пресса обладающего высокими эксплуатационными характеристиками при снижении металлоемкости и трудоемкости изготовления Гусеничного пресса, снижении энергопотребления при его эксплуатации, а также исключении дефектов и недостатков изготовляемой с его помощью продукции, присущих конструкциям, прописанным выше и известным из уровня техники, что требует исключения причин возникновения циклических переменных фазовых напряжений натянутой гусеничной цепи; исключения возможности раскачивания траков во время рабочего хода; снижения выработки люфтов элементов зацепления и обеспечение наиболее равномерного движения траков цепи, исключая их раскачивание и возможность несинхронного сдвига обкладок склеиваемых сэндвич-панелей; исключение прогиба траков.

Технический результат достигается предлагаемым гусеничным прессом, включающим в себя расположенные друг над другом нижнюю и верхнюю рамные конструкции с закрепленными на торцах приводными и натяжными барабанами, где приводные барабаны являются элементами привода траковых гусеничных цепей, причем траковые гусеничные цепи представляют собой одинаковые балки с плоской рабочей поверхностью, опирающиеся на рельсовые направляющие и приводимые в движение посредством тяговых цепей. Пресс так-же снабжен узлом синхронной регулировки устройств вертикального перемещения рамной конструкции верхней траковой цепи. Причем тяговые цепи образованы соединенными между собой траками, зацепление которых обеспечивается замком типа петля, в котором ось выполняет роль как соединения траков, так и служит осью опорных роликов. В свою очередь количество направляющих рельсов не менее двух, а каждая гусеничная цепь пресса содержит нечетное количество траков. Высота трака от оси ролика до рабочей поверхности не менее чем в три раза меньше расстояния между осями трака. Конструкция траков допускает использование дополнительных опорных рельс между двумя крайними. Гусеничный пресс снабжен гидроприводами, распределенными попарно по длине пресса вдоль его боковых сторон, и имеющими в качестве элементов, задающих толщину производимых сэндвич-панелей, дистанционные вставки с высокоточным допуском размеров по высоте. Синхронность работы гидроприводом может быть обеспечена как механической, так и гидрораскределительной синхронизирующей системой.

За счет нечетного количества траков в гусеничной цепи обеспечивается вращение звезд приводного и натяжного барабанов в противофазе, что минимизирует возможность изменения их межосевого расстояния, и тем самым исключает возникновение циклических переменных фазовых напряжений натянутой гусеничной цепи, что минимизирует перепады нагрузки на привод и таким образом обеспечивает максимально равномерную скорость движения рабочих траков.

На фиг. 11 показана схема изменения геометрических параметров цепи (нечетное количество звеньев), где: 1 - Натяжной вал, 2 - Зафиксированный приводной вал, Lo - Общая длина замкнутой траковой цепи, "Δ"L1 - Расстояние от оси до вершины звезды, "Δ"L2 - Расстояние от оси до впадины звезды, ho - общая высота звезды (по вершинам), h - высота звезды по впадинам, "Δ"h - расстояние между вершиной и впадиной звезды, причем Lo=L+"Δ"L1+"Δ"L2, а ho=h+2*"Δ"h.

- Для исключения возможности качания траков во время рабочего хода в заявленной конструкции траки выполнены с низким профилем, т.е. высота трака от оси ролика до рабочей поверхности в три раза меньше расстояния между осями трака, что значительно снижает соотношение векторов сил трения от протягиваемого материала к моменту опоры (моменту силы трения, приходящуюся на плечо между осей трака). На фиг. 12 показано сечение заявляемого трака со схемой моментов, на фиг. 13 показано сечение трака Робор и распределение сил (схема моментов), где: Fтр - сила трения, h1 - высота заявляемого трака, h2 - высота трака Робор, L - Ширина расположения опорных роликов, М1 - Наклоняющий момент на заявляемом траке, М2 - Наклоняющий момент на обычном траке, причем из данных схем моментов видно, что

.

- Зацепление соседних траков обеспечивается замком типа петля, в котором ось выполняет роль как соединения траков, так и служит осью опорных роликов, таким образом, тяговое усилие распределяется не на малое сечение материала тяговой цепи, как у известных схем, а на всю поверхность осевого отверстия, проходящего через всю его длину, что в значительной степени снижает выработку люфтов элементах зацепления и обеспечивает наиболее синхронное движение траков цепи, исключая их раскачивание и возможность несинхронного сдвига. На фиг. 14 показана схема зацепления заявляемых траков, где: 1 - Траки, 2 - Оси.

- С целью исключения прогиба траков, имеющих заложенный уменьшенный вертикальный размер сечения, конструкция траков допускает использование дополнительных рельс между двумя крайними. В приведенном примере заявляемой конструкции использовано 4 рельса, но может быть применено 3, 5 и более направляющих рельс, в зависимости от требований к сжимающему усилию пресса. На фиг. 15 и 16 показана схема трака на рельсах, аксонометрия, где: 1 - опорная балка средняя, 2 - опорная балка левая, 3 - опорная балка правая, 4 - направляющие, 5 - опорные ролики.

Для распределения прижимающего усилия и исключения возникновения перекоса от люфтов, которые появляются со временем в механических подъемных механизмах, в заявленной конструкции применяются гидроприводы, распределенные попарно по длине пресса вдоль его боковых сторон. В качестве элементов, задающих толщину производимых сэндвич-панелей, применяются дистанционные вставки с высокоточным допуском размеров по высоте. Синхронность работы гидроприводом может быть обеспечена как механической, так и гидрораспределительной синхронизирующей системой. Схема расположения и устройства гидроподъемников показана на фиг. 17 где: 1 - Гидроподъемники, и фиг. 18, где: 1.1 - Упор верхней платформы, 1.2 - Шайба упорная, 1.3 - Набор сменных проставок, 1.4 - Гидроцилиндр.

На фиг. 19 показана схема работы гусеничного пресса с сэндвич-панелью, где 1 - Верхняя обкладка, 2 - Нижняя обкладка, 3 - Модули клеенанесения, 4 - Наполнитель, 5 - Верхняя гусеница, 6 - Нижняя гусеница, 7 - Непрерывная сэндвич-панельная заготовка, 8 - Отрезное устройство, 9 - Готовая сэндвич-панель. Устройство работает следующим образом. На верхнюю 1 и нижнюю обкладки 2 наносят клей посредством модулей клеенанесения 3. Верхняя 1 и нижняя 2 обкладки с нанесенным клеем и с размещенным между ними наполнителем 4 подаются в гусеничный пресс между верхней гусеницей 5 и нижней гусеницей 6. После обжатия и процесса склеивания непрерывная сэндвич-панельная заготовка 7 поступает на отрезное устройство 8.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, позволяет изготавливать технологические узлы, гусеничные прессы, с высокими эксплуатационными характеристиками, более низкой металлоемкостью, трудоемкостью изготовления и энергопотреблением во время эксплуатации, по сравнению с известными из уровня техники аналогами, пригодными для работы в составе технологических линий производства строительных сэндвич-панелей премиального качества с высокими прочностными характеристиками и внешними эстетическими показателями.

На фиг. 20 приведена фотография панели, изготовленной посредством заявляемого пресса. На фиг. 21 приведена фотография панели, изготовленной посредством пресса аналога.

1. Гусеничный пресс, содержащий расположенные друг над другом нижнюю и верхнюю рамные конструкции, закрепленные на их торцах приводные и натяжные барабаны, гусеничные цепи, которые расположены с опорой на рельсовые направляющие и выполнены с возможностью приведения в движение посредством приводных барабанов, и устройства вертикального перемещения верхней рамной конструкции с узлом их синхронной регулировки, отличающийся тем, что каждая гусеничная цепь образована нечетным количеством траков, которые выполнены с рабочей поверхностью и соединены между собой путем зацепления с помощью осей с опорными роликами, количество опорных рельсовых направляющих составляет не менее двух, а высота трака от оси ролика до его рабочей поверхности не менее чем в три раза меньше расстояния между осями трака.

2. Гусеничный пресс по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен гидроприводами, которые распределены попарно по длине пресса вдоль его боковых сторон и имеют дистанционные вставки для задания толщины производимых на прессе сэндвич-панелей.

3. Гусеничный пресс по п. 2, отличающийся тем, что гидроприводы выполнены с возможностью обеспечения синхронности их работы посредством механической или гидрораспределительной синхронизирующей системы.