Прессы для полимерных материалов (полимеров)

Пресс представляет собой машину статического действия, функция которой заключается в переработке различных материалов посредством давления. Данный тип машин можно классифицировать по виду привода, которым они оснащены:

• Механический пресс (применяется в основном в процессе таблетирования, а также в составе определенных конструкций пресс-автоматов);
• Гидромеханический пресс (широко используется в узлах запирания литьевых машин);
• Гидравлический пресс (активно работает в области переработки таких материалов как реактопласты и эластомеры).

Все три вида прессовых агрегатов будут рассмотрены более подробно в последующих разделах.

К группе механических прессовых машин относятся:

• Винтовые;
• Коленчато-рычажные;
• Эксцентриковые;
• Ротационные.

Прессовые машины, оснащенные механическим приводом, используются в процессе производства изделий небольших габаритов. Для таких производств характерны высокие скорости прессования, короткая выдержка под давлением и невысокий показатель усилия, которое прилагает пресс. Мощность таких агрегатов можно увеличить, но тогда неизбежно увеличение габаритов и металлоёмкости. В промышленном производстве такие прессы, как правило, используют при таблетировании сырья, а также в составе некоторых конструкций пресс-автоматов.

Пресс машины, оснащенные гидромеханическим типом привода, имеют также в составе своей конструкции гидроцилиндр и рычажный механизм. Совокупность данных элементов позволяет в начале движения подвижной плиты пресс агрегата демонстрировать более высокую скорость перемещения при меньшем усилии, а в конце движения, напротив, невысокую скорость и более мощное усилие.

Следует отметить, что при увеличении мощности гидромеханического пресса повышается его металлоёмкость. В промышленном производстве такие пресса широко используются в узлах запирания литьевых машин.

В прессах гидравлического типа величина усилия пресса не зависит от его хода, а также отсутствует жесткая связь между гидроприводом и прессом. Наиболее часто в промышленности используются гидравлические прессы для переработки таких материалов как резина (эластомер) и реактопласты. Данный тип пресса бывает:

• Вертикальным (наиболее частый вид конструкции, главный рабочий цилиндр располагается вверху или внизу пресса);
• Горизонтальным;
• Угловым.

Гидравлические цилиндры бывают двух типов: одноплунжерные и многоплунжерные. Станины пресса конструктивно могут быть представлены колонным или рамным типом. Помимо этого, существует конструкция челюстного пресса. Некоторые прессы гидравлического типа оснащены цилиндром выдавливания, который представляет собой цилиндр для выемки изделия из формы.

Пример челюстного пресса

Основными элементами гидравлического пресса являются плиты пресса, которые в составе рамных конструкций называются ползунами, а в колонных конструкциях - поперечинами. Прессы, в основном, оснащаются двумя плитами: подвижной и неподвижной. Нижняя плита, как правило, называется столом пресса. Пресс-форма обычно располагается на столе пресса (нижней плите), а вторая половина находится на подвижной плите.

Гидравлические прессы, у которых цилиндр располагается внизу, имеют два или более этажей, которые используются для переработки резины в съемных пресс-формах. Данный тип прессов можно классифицировать по способу управления: автоматические, полуавтоматические и имеющие ручное управление. По способу нагрева плит, гидравлические прессы представлены агрегатами с паровым, электрическим и индукционным обогревом. Конструктивно, такие машины могут быть карусельными, ротационными и этажными.

Принцип работы гидравлического пресса основывается на законе Паскаля, который гласит, что давление, оказываемое на участок поверхности жидкости, передается по всему ее объему без изменения. Рассмотрим простейшую систему сообщающихся сосудов.

На левый столб жидкости оказывается давление P1=F1/S1 , а на правый соответственно давление P2=F2/S2 . Если система находится в равновесии, то P1=P2 , и если провести замену, получим:

F1 / S1 = F2 / S2,

откуда

F2 = (F1·S2) / S1

То есть действующие на поршни силы пропорциональны отношению площадей этих поршней, что позволяет создавать большее усилие на одном из поршней (с большей площадью) при прикладывании меньшего усилия к другому поршню (с меньшей площадью).

Механизм действия гидравлического пресса следующий: рабочее вещество под давлением подается в цилиндр посредством гидропровода, в результате чего активируется плунжер, который приводит в движение подвижную плиту. В момент, когда смыкается пресс, возникает определенный уровень давления или «номинальное усилие пресса» Рн, которое является основным параметром гидравлического прессового оборудования.

P_н = p_ц ∙ S_п ∙ n_п

где:
P_н – номинальное усилие пресса, [Н];
p_ц – давление жидкости в цилиндре, [Па];
S_п – площадь одного поршня, [м2];
n_п – число поршней.

Также существует такой параметр как эффективное усилие пресса Pэ, рассчитываемое следующим образом:

P_э = n ∙ p ∙ F

где:
P_э – эффективное давление пресса, [Н];
n – гнездность пресс-формы;
p – удельное давление прессования, [Па];
F – площадь прессования одного изделия, [м2].

Гнездность пресс-формы эквивалентна числу изделий, которое может быть отпрессовано за один цикл.

К основным элементам конструкции гидравлического пресса относятся:

• Станина;
• Рабочий цилиндр;
• Цилиндры возвратные и выталкивающие;
• Поперечины и ползуны подвижные и неподвижные;
• Гидропривод и гидрораспределители.

Гидравлический распределитель или гидрораспределитель представляет собой устройство для перенаправления потоков, которое используется в гидравлических прессах для управления работой цилиндров.

Конструкция гидравлического пресса характеризуется рядом параметров:

• Размерами;
• Скоростью, с которой двигаются рабочие органы;
• Величина сил воздействия на материал.

Параметры пресса, определяемые размерами изделия и пресс-формой

Геометрия и размеры будущего изделия и, как следствие, его пресс-формы оказывают влияние на выбор пресс оборудования. Учитываются следующие параметры: размер рабочего стола, ход ползуна и максимальное расстояние между столом пресса и ползуном.

К основным элементам рамного пресса можно отнести:

• Рабочий цилиндр;
• Рама;
• Подвижная плита пресса;
• Первая и вторая половина формы;
• Пуансон;
• Изделие;
• Стол пресса.

Стандарт изготовления пресс оборудования предусматривает размеры стола и характер хода пуансона.

Таким образом, подбор прессового оборудования можно производить при наличии информации о размерах изделия и пресс-формы. При этом, размеры пресс-форм не должны превышать габариты стола пресса.

При выборе подходящей конструкции гидравлического цилиндра учитываются конструктивные схемы пресса, уровень рабочего давления жидкости, условия работы оборудования и прессования. Гидроцилиндры делятся на две основные группы: плунжерные (в корпусе цилиндра размещается плунжер) и поршневые.

Поршневые гидравлические цилиндры двигаются возвратно-поступательно, а для плунжерных моделей конструкция пресса должна предусматривать возвратные гидроцилиндры.

Гидравлические цилиндры способны работать в сложных условиях. Корпуса цилиндров данного типа изготавливаются посредством литья или ковки. Заготовки гидравлического цилиндра тщательно проверяется на предмет качества. Кованые цилиндры производятся из стали (углеродистой или низколегированной).

Цилиндры могут быть глухими (редко) или сквозными. Дно гидравлического цилиндра изготавливается отдельно и устанавливается:

• на резьбе посредством кольцевой шпонки;
• на болтах;
• сваркой;
• запрессовкой (в редких случаях).

Внутреннее отверстие гидравлического цилиндра изготавливается методом:

• сверления на сверлильных станках;
• глубокого сверления при помощи специального приспособления;
• кольцевого сверления.

Заготовка растачивается инструментом, который называется многолезвийной головкой. Кольцевое сверление может осуществляться насквозь. В таких случаях, заготовка просверливается сначала с одной стороны, а затем с другой стороны просверливается больший диаметр. Данные цилиндры называются ступенчатыми и используются для мультипликаторов и гидроусилителей.

В случае если цилиндр будет работать на воде или эмульсии на водной основе, его внутренняя поверхность хромируется в целях предотвращения коррозии.

Материал изготовления гидравлических цилиндров подбирается с учетом уровня рабочего давления и скорости перемещения плунжера:

• кованые стальные цилиндры используются в случаях, когда давление составляет более 18÷20 МПа, а скорость перемещения плунжера >200 мм/сек;
• литые цилиндры из чугуна или толстостенных труб используются при уровне рабочего давления до 15 МПа и скорости <200 мм/сек;
• литые цилиндры из стали больших диаметров используются, если уровень рабочего давления не превышает 32 МПа.

Геометрия и размеры цилиндров определяются стандартом ГОСТ 6540-68.

Цилиндры

В процессе проектирования гидравлических цилиндров учитываются такие показатели как номинальное усилие пресса Pн, уровень давления рабочей жидкости Pж(г), а также максимальная допускаемая величина растяжения материала цилиндра [σр].

Направляющая втулка

Направляющая втулка в гидравлическом цилиндре это смежная деталь, основной функцией которой является недопущение перекоса плунжера в процессе движения. Таким образом, направляющая втулка обеспечивает движение плунжера от гидравлического цилиндра четко по оси пресса. Материалом изготовления втулок часто выступает оловянистая бронза или антифрикционный чугун.

Плунжеры. Конструкция плунжера

Гидравлический цилиндр пресса подвержен усилиям, которые создает давление рабочего вещества. Данное усилие передается подвижной плите пресса, в результате чего материал плунжера работает на сжатие. Устройство крепления плунжера к подвижной плите определяется местом и способом приложения нагрузки.

Большая часть конструкций прессового оборудования предполагает работу со стационарными пресс-формами, которые располагаются вертикально относительно оси пресса. Плунжер в данном случае закреплен на подвижной плите посредством болта.

С помощью резьбонарезного инструмента на торце плунжера делается резьба, на которую наворачивается резьбовой фланец. Стык производится посредством болтов и шпилек.

Материалом производства плунжера выступает сталь (углеродистая или хроммолибденовая) или чугун (редко из-за хрупкости). Поверхность плунжера закаляется. Плунжеры изготавливаются пустотелыми и могут быть двух типов:

• Открытыми наружу;
• Открытыми вовнутрь.

Конструкция станины пресса

Функция станины заключается в обеспечении фиксации и монтажа в определенном положении всех механизмов пресса. Кроме того, она является замыкающим звеном, которое принимает на себя номинальное усилие пресса. Вес пресса, вибрация и динамические нагрузки передаются на фундамент пресса.

Конструктивно, станины прессов бывают:

• Колонными (имеют две, четыре или много колонн);
• Рамными;
• Многостоечными или двухстоечными;
• Челюстными.

Наиболее распространенными видами станин являются рамные и колонные. Прессы могут иметь две или четыре колонны. Станины рамного пресса изготавливаются посредством литья, сварки или могут быть сварно-литыми. Количество стоек зависит от предназначения пресса.

Станина рамного пресса, оснащенного двумя стойками, или станина четырехколонного пресса, является замкнутой статически неопределимой пространственной рамой, нагруженной несимметрично приложенными силами и моментами. Так станина пресса, оснащенная передним рабочим цилиндром и плоской статичной поперечиной, представляет собой замкнутую статически неопределимую пространственную раму.

Расчет такой станины осложнен наличием у рамы ребер жесткости, отверстий и прочих элементов. Таким образом, решение задачи в общем виде не представляется возможным. Но с учетом того, что большая часть изделий произведена на прессах, где пресс-формы статичны, их можно устанавливать четко по вертикальной оси пресса. В таком случае плиты пресса и его пресс формы, совпадают с геометрической осью пресса. При решении такой задачи, принимают следующие допущения:

• Пространственная рама заменяется на плоскую;
• Колонна жесткая, задел в верхней и нижней поперечинах;
• Усилие от цилиндра, оснащенного опорным фланцем, передается на поперечину в виде двух сил, которые прикладываются в центре опорных полуфланцев.

Колонна пресса

Функция колонны пресса заключается в том, что она связывает верхнюю и нижнюю поперечину, а также является направляющей для подвижной поперечины. Поверхность колонны состоит из следующих элементов:

• Резьба колонны;
• Посадочная поверхность в поперечину;
• Рабочая поверхность.

Наиболее часто материалом изготовления колонны выступает сталь (вязкая углеродистая или легированная хромистая). Рабочая поверхность колонны отшлифована и покрыта хромом. На колоннах используется метрическая, упорная или специально-упорная резьба.

Ключевым агрегатом гидросистемы выступает насос, который функционирует как преобразователь энергии привода в энергию потока вещества. Рабочими жидкостями в системах гидроприводов выступают минеральные масла (турбинное, индустриальное, веретенное и другие). Насос, всасывая жидкость, сообщает этой жидкости определенную скорость и под давлением подает в гидроцилиндр или гидромотор посредством трубопровода.

В процессе выбора подходящей модели генератора давления, следует учитывать факторы:

• общий энергетический коэффициент полезного действия;
• возможность управления и регулирования;
• срок службы;
• чувствительность к неполадкам;
• бесшумность работы.

В настоящее время гидравлические прессы оснащаются следующими типами привода:

• насосный без аккумуляторный;
• индивидуальный насосно-аккумуляторный;
• групповой насосно-аккумуляторный.

Применение насосов в гидравлических прессах

В составе индивидуальных гидравлических прессов используются следующие виды насосов:

• Шестеренчатые;
• Лопастные;
• Винтовые;
• Радиально-поршневые;
• Поршневые эксцентричные;
• Кривошипно-плунжерные.

В составе группового привода применяется такой механизм как насосно-аккумуляторный привод.

Выбор генератора давления зависит от таких параметров как условия работы, максимальный расход и уровень рабочего давления (колеблется в рамках от 20 до 32 МПа).

Конструкция и работа различных типов насосов, которые применяются в гидравлических прессах

Все виды насосов, которые используются в гидравлических прессах и в процессе переработки полимерных материалов, можно отнести к объемным насосам или насосам вытеснения.

В объемных насосах вытеснения рабочая жидкость из рабочих и всасывающих камер вытесняется в результате уменьшения объема камер.

В роторных объемных насосах, жидкость вытесняется из рабочих камер в результате вращения вытеснителей (шестерен, пластин, поршней и др.).

Гидравлические двигатели преобразовывают работу потока жидкости в механическую работу выходного вала (штока). Под объемным гидравлическим двигателем подразумевают гидравлический двигатель кругового или прямолинейного движения. Объемные гидравлические двигатели бывают следующих типов:

• силовые цилиндры, которые развивают механическую энергию поступательного движения;
• гидравлические моторы, в которых энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию вращательного движения вала.

Большая часть объемных роторных насосов и гидравлических моторов является обратно механическими по принципу движения, благодаря чему одни и те же агрегаты могут использоваться как насосы и гидромоторы.

Описание продукта

Электрическая часть

Объем поставки

Для ленты шириной 1500 мм, механизм подачи продукта – на левой стороне, состоит из:

• нагревательного статора для распределения продукта плавления по ширине ленты – 1 шт;
• вращающегося корпуса с отверстиями для выхода расплава – 1 шт;
• механических уплотнений – 2 шт;
• подшипников с опорами – 2 шт;
• уплотнительных колец;
• привода со ступенчатой зубчатой передачей, N ~2,0 кВт – 1 шт;
• муфты для передачи крутящего момента – 1 шт;
• цепного привода с предохранительным устройством – 1 шт;
• переходного устройства подачи нагретого продукта, фланец DN32 PN10 – 1 шт;
• нагревательного соединения, DN 15 PN40;
• шарнирной опоры привода;
• защитного кожуха;
• аварийного выключателя на кожухе;
• ручного распределителя (для точной регулировки потока продукта), пневматического запорного вентиля.

Материальное исполнение: рабочие части из нержавеющей стали (1.4571/1.4404).

За исключением: уплотнительное кольцо, уплотнения, монтажная плита.

2. Камера охлаждения со стальной лентой

Состоит из:

• ленты из нержавеющей стали – 1 шт;
• пружинного устройства натяжения;
• привода со ступенчатой зубчатой передачей, N = 4 кВт, с преобразователем частоты – 1шт;
• оросительного устройства с охлаждающей водой, с трубами внутри и насадками-пульверизаторами из полипропилена, резервуары из нержавеющей стали 1.4301 - для сборки воды, резиновые валики для удаления влаги, прозрачные боковые занавески – 1шт;
• промежуточного каркаса из прокатного профиля;
• скребка для выходного продукта – 1шт;
• температурного индикатора – 1шт;
• индикатора давления – 1шт;
• реле расхода для охлаждающей воды – 1шт;
• автоматического роликового устройства для нанесения разделительного состава;
• емкости из нержавеющей стали для разделительного состава, объем 0,5 м³ с мешалкой, N~0,4 кВт, присоединена к каркасу охладителя;
• вытяжного колпака по всей длине охлаждения (над охладителем) с вытяжным вентилятором, N~1,5 кВт – 1шт.

3. Контрольно-измерительные приборы

• программируемое логическое устройство управления (PLC);
• предохранители;
• аварийная цепь остановки с самоконтролем;
• индикатор ошибки с контрольными лампочками;
• центральный процессор (CPU);
• защитные выключатели двигателя.

Панель управления предварительно вмонтирована внутри.

Локальная рабочая панель (ЛРП) (с взрывозащитой), установлена на стальной ленте охладителя около пункта подачи. В контрольной панели есть устройства индикации и рабочие элементы, необходимые для настройки. Контрольная панель встроена внутрь.

Рабочие характеристики

1. Размер тюка: 1050мм(Ш) x 760мм(В) x 1700мм(Д) (длина свободно регулируется на сенсорном экране)
2. Объемный расход: 122 м³/ч
3. Макс. производительность: 4~5 т/час (в зависимости от подаваемого материала)
4. Плотность тюка: 450~500 кг/м³ (в зависимости от подаваемого материала)
5. Вес тюка: 600~700 кг (в зависимости от материала и длины тюка)
6. Сила прессования 620 кН (Макс)
7. Удельное давление: 770 кН/м²
8. Длительность холостого хода: 18~20 сек
9. Объемное сжатие: 1.329 м³ на ход

Общая информация

1. Отверстие подачи: 986 мм x 1665мм
2. Размер ящика загрузки: 1050мм x 760мм x 2150мм
3. Объем ящика загрузки:1.716 м³
4. Камера для тюков: 1050мм x 760мм x 4665мм
5. Обвязывающие проволоки: 4 слоя, (Ф2.8мм)
6. Вес машины: примерно 17 т
7. трехходовой автономный напрямую активируемый пресс с горловиной для равномерного прессования бумажных отходов.
8. Шарнирное соединение для соединения плиты, цилиндра и опоры цилиндра цапфы для износостойкости.
9. Многоступенчатая обрезка бумаги (заменяемо) для низкого энергопотреблении при эксплуатации.
10. Уникальное устройство ввода/запуска для сдвоенных цилиндров для надежной работы и продолжительного срока эксплуатации.
11. Вместе с фотодатчиком для запуска двигателя и прессования цикла при полном питательном бункере.
12. Питательный бункер на заказ в соответствии с различным подающим оборудованием.

Гидравлическая система

1. Плунжерный цилиндр : ∅200х2150мм
2. Цилиндры горловины : ∅165x100mm x2 шт (Боковой) ∅150x100mm x1 шт.(Вверх)
3. Цилиндры устройства ввода: ∅63x720mm x2 шт
4. Цилиндр резки проволоки: ∅40x25mm x1 шт
5. Гидравлический насос
6. Фильтрация маслом: Фильтрация на всасе
7. Охлаждение маслом: Охлаждающий вентилятор
8. Вместимость бака для масла: 1350 л
9. Гидравлическое масло: Hydraulic oil
10. Гидравлическая система схемы рекуперации.
11. Логическая система клапана для уменьшения давления обратного потока внутри труб.

Электрическая система управления

1. Основой двигатель: 30 HP x 1 шт.
2. Двигатель для обвязки 1 HP x 1 шт. с тормозом
3. Сенсорный экран
4. Основной двигатель плавно запускаемый режимом Y-Д.
5. Автоматическое прессование, Считывание длины и ввод проволоки для обвязки тюков.
6. Система с детектором температуры для запуска нагрева или охлаждения гидравлического масла.
7. Все двери доступа блокируются сенсором в целях безопасности.
8. Счётчик рабочих моточасов и кол-ва тюков.
9. Основной переключатель с изоляцией на вводе питания.
10. Включая один комплект контактора для конвейера для лучшего контроля подачи при системе контроля упаковочного пресса.

Включены следующие документы на английском и русском языках:

• инструкция эксплуатации
• инструкция ТО
• Схема электропроводки
• Гидравлическая принципиальная схема

Инженеры всегда готовы проконсультировать или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым установкам таблетирования.

Полимерное оборудование

Валковые машины и каландры
Оборудование для переработки полимерных материалов
Оборудование и линии по переработке пластиковых бутылок
Процесс переработки полимерной пленки. Линии (оборудование) мойки (очистки) и сушки полимерной пленки
Термопластавтоматы (литьевые машины)
Экструдеры и экструзионные линии