耐火材料成型用壓磚機的常用機型有液壓式、曲柄式和螺旋傳動式。目前,耐火材料生產企業采用的多是摩擦式螺旋壓磚機,由于這種壓磚機是人工操作,不能準確控制打擊力和打擊能量等,l999年摩擦式螺旋壓力機被國家列入“淘汰落后生產能力、工藝和產品目錄”。多年來,人們一直希望能用數字化控制螺旋壓磚機設備的打擊力和打擊能量,使設備的工藝參數得到方便調節,以達到工藝參數優化、磚坯體積密度提高的目的。同時,提高壓磚機工作性能和效率,節能降耗、減人增效。筆者現將開關磁阻數控的螺旋壓磚機的研究過程做一簡單介紹。
1.結構設計
①結構設計。開關磁阻調速式數控螺旋壓磚機整機采用電機、皮帶傳動、螺桿的結構方式。電機連接飛輪,飛輪連接螺桿,螺桿連接滑塊內的螺母。電機通過飛輪帶動螺桿轉動,螺母與滑塊一起上下往復運動,對磚坯實施打擊。
②能量與壓力控制。螺旋壓磚機的運動部分:打擊能量與電機角速度的平方成正比,所以能量的數字控制歸結為電機轉速的設定。打擊結束時,滑塊速度為零,打擊能量轉化為:坯料變形功、壓力機受力件的變形功、克服摩擦所消耗的摩擦功。當螺旋壓磚機的能量數字化設定后,坯料變形越大,打擊力越小;坯料變形功越小,打擊力越大。
2.數控能量的實現方法
①開關磁阻數控驅動。開關磁阻調速系統由電機及控制器兩大部分組成。其電機定、轉子由沖有凸極和凹槽的硅鋼沖片疊壓而成。轉子上既無繞阻也無永磁體,定子的相繞阻為集中繞阻。當絕緣柵雙極晶體管導通時,繞組通過直流電源吸收電能,而當電源斷開時,繞阻電流經續流二極管繼續流通,并回饋給電源。因此,開關磁阻調速系統的特點是具有再生作用,系統節電、效率高。另外,轉子上固定有齒盤,定子上裝有檢測齒盤轉動的光電傳感器,轉子角位移以電脈沖信號的方式傳送給控制器,由控制器控制電機的工作運動。電機的起停位置(即上止點和下止點的位置)可通過行程開關或電機轉角位移設定予以控制。
②數控方法設計。驅動螺旋壓磚機的開關磁阻調速系統工作在額定轉速以下,電機定子相電流和轉子瞬時轉矩及運動方程式。
3.試驗與應用
在對400噸開關磁阻數控螺旋壓磚機進行試運行過程中,總結出十大性能特點:
①成型產品質量提高。可以按照耐火材料成型工藝要求,數字化設置各次打擊的打擊力、打擊能量,在一個磚次成型過程中,實現重力度打擊M次、中力度打擊N次、輕力度打擊L次、排除空氣,產品質量提高。
②成型產品一致性好、合格率提高。消除了人為操作的不確定因素,每塊磚均采用同一工藝參數成型,提高了批量成型磚坯的體積密度和合格率。
③能量壓力數控準確。開關磁阻電機可以大范圍無級調速,轉速的誤差在±1轉/分,穩速精度0.2%。因打擊能量與轉速的平方成正比,轉速準確設定(即打擊能量準確設定)。當坯料變形量一定時,打擊力一定。因此,可以根據工藝的要求數字化準確控制能量和打擊力。
④自動化程度高、節省人力。按鈕式操作、數字化控制,降低了工人的勞動強度,減少了用工人數。采用PLC控制,可以實現稱量、上料、成型、出磚的全過程自動控制。
⑤傳動鏈短、結構簡單。采用電機經皮帶驅動飛輪正反轉運動,驅動滑塊上下運動,產生打擊力。與摩擦式相比,沒有摩擦盤和支撐機構,少了一個螺旋副和機械操作機構。
⑥高效節能。工作時電機啟動;上料、出磚、清理模具時,電機停機,能耗比傳統的摩擦壓力機降低30%左右。
⑦調節方便。在額定值范圍內,可通過調節啟動時間和返程速度,調節每分鐘的打擊次數;還可調節接近開關的位置和打擊行程。
⑧調模和維護方便。調模、試模時,可慢速點動上、點動下;易損、易耗件少,維護簡單、費用低。
⑨可靠性和安全性高。壓磚機試運行期間,沒有發生功率器件控制錯誤導致短路而燒毀控制器的現象,并且電機及控制器的溫升較低。因設備設計有電機和機械雙重剎車功能,保證在任意位置能夠剎車制動。
⑩無啟動沖擊電流。滑塊速度越慢,設定啟動時間越長,啟動電流越小。試驗中,當啟動轉矩達到額定轉矩l50%時,啟動電流僅為額定電流的30%。
總之,開關磁阻數控螺旋壓磚機克服了現有摩擦螺旋壓磚機的缺陷,是一種結構簡單、成本低、效率高,運動與打擊能量可柔性數控的設備,適用于多種材料、多種工藝和多種變形能量的加工需求,是耐火材料生產企業設備更新換代的一種新機型。 (中國磚瓦網 轉載請注明出處)
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