Ricerca sulla progettazione ottimizzata e sul miglioramento delle prestazioni degli estrusi sottovuoto

Ricerca sulla progettazione ottimizzata e il miglioramento delle prestazioni degli estrusori a vuoto
Sulla base della pratica ingegneristica del miglioramento strutturale delle estrustorie a vuoto a doppio stadio

In una linea di produzione di mattoni cotti, l'estruttore a vuoto per mattoni cotti in argilla è l'attrezzatura di modellazione principale che determina la qualità dei mattoni verdi e l'efficienza della produzione.Con le crescenti esigenze dell'industria dei mattoni e delle piastrelle per la qualità dei prodottiIn particolare, la produzione e l'affidabilità delle apparecchiature, l'ottimizzazione strutturale e l'aggiornamento tecnologico delle estrustorie a vuoto sono diventate particolarmente importanti.
Con la ricerca e l'analisi di varie apparecchiature di estrussione a vuoto sviluppate a livello nazionale e internazionale e combinando l'esperienza tecnica avanzata di diverse imprese manifatturiere,viene effettuata una progettazione di ottimizzazione sistematica delle strutture chiave, garantendo nel contempo le prestazioni dell'apparecchiatura;. Selezionando componenti di supporto tecnologicamente maturi ed economicamente ragionevoli, si migliora la funzionalità delle apparecchiature riducendo efficacemente i costi di fabbricazione,conseguendo così un miglioramento globale delle prestazioni e dell'economia delle attrezzature.

I. Progettazione ottimizzata dei componenti chiave

1.1 Ottimizzazione della struttura dell'albero di auge (albero principale)

L'albero di auge è il componente principale di trasmissione dell'estrusore a vuoto.con una coppia di carico e una pressione assiale significative,Pertanto, la progettazione strutturale dell'albero di auge influenza direttamente la stabilità e l'affidabilità complessive della macchina.
Nella struttura originaria dell'estruttore a vuoto, il diametro dell'albero della manovra nelle posizioni dei cuscinetti era di Φ170 mm e utilizzava tre cuscinetti per il supporto (di cui un cuscinetto di spinta).durante il funzionamento effettivo, questa struttura presentava i seguenti problemi:
• Relativamente piccola distanza centrale tra i cuscinetti anteriori e posteriori
• Sezione relativamente lunga in voga dell'albero di auge
• Deformazione significativa dell'albero durante il funzionamento
Questa struttura tendeva a causare un tremore notevole della testa dell'estrusore durante il funzionamento (comunemente noto come il fenomeno del "tremito della testa").L'eccessiva o prolungata scossa non solo incide sulla stabilità operativa dell'apparecchiatura, ma può anche causare danni ai componenti e persino fermare la produzione.

Secondo l' analisi della teoria meccanica:
Supponiamo che la distanza dal centro del cuscinetto anteriore dell'albero dell'augiera all'estremità anteriore dell'augiera sia L1
Supponiamo che la distanza centrale tra i cuscinetti anteriori e posteriori è L2
Quando è soddisfatta la seguente condizione:
L2 / L1 ≥ 0.7
l'albero della sega può mantenere una buona stabilità operativa.
Nella struttura originale dell'apparecchiatura:
L2 / L1 = 1040 / 1950 = 0.533
Questo è significativamente inferiore al ragionevole intervallo di progettazione, indicando quindi una carenza di progettazione strutturale.

1.2 Programma di miglioramento strutturale

Durante il processo di progettazione di ottimizzazione, la struttura della trasmissione chiave è stata regolata per ottenere una configurazione più razionale dell'albero di auge.
Tra le principali misure figurano:
• sostituzione della frizione pneumatica radiale originale con una frizione pneumatica assiale
• Riduzione delle dimensioni assiali dell'imbracatore
• Spostare indietro l'albero del portante

Attraverso le ottimizzazioni di cui sopra:
La distanza centrale tra i cuscinetti anteriore e posteriore è aumentata di circa 400 mm.
Con la nuova struttura:
L2 / L1 = (1040 + 400) / 1950 = 0.74
Questo rapporto soddisfa ora i requisiti per un funzionamento stabile, rendendo l'albero della sega più liscio e affidabile.
A causa dell'aumento della rigidità strutturale, il diametro dell'albero di auge potrebbe essere ottimizzato di conseguenza:
Diametro massimo originale dell'albero: Φ185 mm
Diametro ottimizzato della sezione del cuscinetto: Φ150 mm
Diametro massimo dell'albero: Φ160 mm
Dopo ottimizzazione strutturale:
• Il peso dell'albero è significativamente ridotto
• La struttura meccanica è più razionale
• diminuzione della difficoltà di produzione

Contemporaneamente, le dimensioni dei cuscinetti e dei relativi componenti sono stati ridotti, rendendo l'intero sistema di albero di auge più compatto.

II. Ottimizzazione del sistema di frizione pneumatica

Nella progettazione originale dell'apparecchiatura, una frizione pneumatica radiale è stata utilizzata come dispositivo di connessione di alimentazione.
• Struttura complessa
• Grande impatto ambientale
• Alti requisiti per l'installazione e la messa in servizio
• requisiti rigorosi per la precisione di allineamento dell'attrezzatura

La frizione pneumatica radiale richiedeva un allineamento preciso con il riduttore tramite un accoppiamento e richiedeva strutture di supporto aggiuntive, rendendo l'installazione e la manutenzione più complesse.
Nella progettazione ottimizzata, tutte le frizioni radiali sono state sostituite con frizioni pneumatiche assiali, installate direttamente sull'albero ad alta velocità del riduttore.
Questa struttura offre i seguenti vantaggi:
• Struttura più compatta
• Più facile garantire la precisione dell'installazione
• Messa in servizio e manutenzione più convenienti
• Diminuzione significativa del peso dell'attrezzatura
• Minori requisiti per il sistema di aria compressa
Attraverso questo miglioramento, non solo è stata migliorata l'affidabilità operativa delle apparecchiature, ma anche la struttura complessiva della trasmissione è diventata più semplice.

- Sì.

III. Aumento della capacità produttiva di attrezzature

L'estrusore a vuoto a doppio stadio originario soffriva di una produzione relativamente bassa nell'uso pratico.
• Capacità insufficiente di alimentazione dal livello superiore
• Rapporto di compressione eccessivo nella cavità conica
• Relativamente bassa velocità di trasporto nella fase superiore

Rapporto di compressione della cavità conica dell'apparecchiatura originale:
λ = 2.6
Questo valore si avvicinava al limite superiore dell'intervallo di progettazione ammissibile.
L'intervallo ragionevole tipico è:
λ = 2,0 26
Un affresco eccessivamente grande riduce la velocità di trasporto della miscela di argilla, diminuendo la quantità di materiale che entra nella camera a vuoto per unità di tempo, limitando così la potenza complessiva della macchina.
Nella progettazione ottimizzata, adeguando le dimensioni strutturali delle maniche coniche interne ed esterne, il rapporto di compressione è stato ottimizzato in modo da:
λ = 2.3
Inoltre, grazie alla sostituzione con la frizione assiale, la velocità di rotazione dello stadio superiore è stata adeguatamente aumentata, migliorando significativamente la capacità di trasporto dell'argilla.
Dopo l' ottimizzazione:
La quantità di miscela di argilla che entra nella camera a vuoto per unità di tempo aumenta di circa il 22%.
La capacità produttiva della nuova estrussione a vuoto a due fasi è migliorata di circa il 25% rispetto al modello originale.

IV. Leggerezza strutturale e ottimizzazione della produzione

Durante il processo di ottimizzazione complessiva delle attrezzature, sono stati apportati miglioramenti sistematici a diversi componenti strutturali per migliorare l'efficienza di produzione e la razionalità strutturale.

4.1 Ottimizzazione del peso strutturale

Pur garantendo la resistenza e le prestazioni dell'apparecchiatura, è stata effettuata un'ottimizzazione strutturale sui seguenti componenti chiave:
• Scatola di alimentazione
• camera a vuoto
• Struttura del corpo della macchina
Ottimizzando le strutture di fusione e i processi di lavorazione, il peso complessivo delle apparecchiature è stato significativamente ridotto, migliorando al contempo l'efficienza di lavorazione.

4.2 Normalizzazione della progettazione dei componenti

Nella progettazione originale dell'apparecchiatura, alcuni componenti ausiliari come:
• Filtri
• Corridoi di scorrere motorizzati
• Sistemi di illuminazione
• Porte di ispezione delle camere a vuoto
• struttura variabile tra i diversi modelli di apparecchiature.

Nella progettazione di ottimizzazione, mediante l'implementazione di una progettazione standardizzata dei componenti, sono stati raggiunti i seguenti obiettivi:
• Utilizzo di parti strutturali unificate per diversi modelli di apparecchiature
• Aggiustare solo le dimensioni appropriate
• istituzione di un sistema di parti standard interne all'impresa

Questa misura ha portato significativi vantaggi di produzione:
• Riduzione della varietà delle parti
• Maggiore capacità di produzione di lotti
• Maggiore efficienza di elaborazione
• Riduzione della complessità della produzione

V. Effetti della progettazione di ottimizzazione

1. Struttura
   • Struttura dell'apparecchiatura più compatta
   • Sistema di trasmissione più razionale
   • maggiore standardizzazione dei componenti

2. Prestazioni
   • Un funzionamento più stabile dell'albero di auge
   • notevole miglioramento della capacità produttiva
   • Miglioramento dell'affidabilità operativa delle attrezzature

3. Produzione
   • Peso ottimizzato dell'attrezzatura
   • Miglioramento dell'efficienza della lavorazione e della produzione
   • Struttura globale più razionale

In sintesi, la progettazione ottimizzata non solo ha elevato il livello tecnico dell'apparecchiatura, ma ha anche migliorato l'efficienza della produzione e l'affidabilità dell'apparecchiatura,che consente all'estruttore a vuoto di fornire un valore maggiore nelle linee di produzione di mattoni.