RU93320U1

RU93320U1 - DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE MATERIALS

Info

Publication number: RU93320U1
Application number: RU2009146988/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Ильич Кромский; Владимир Николаевич Бондарь; Андрей Валерьевич Свирид; Сергей Александрович Куликовский; Кирилл Викторович Тихонов
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2010-04-27

Abstract

Устройство для получения изделий из композиционных материалов, содержащее раму, платформу, одним из концов шарнирно соединенную с рамой посредством рычагов, бункер-питатель, форму (емкость) для поступления материала (рабочего агента) в зону обработки, выглаживающую плиту для подпора обрабатываемого материала, кривошипно-шатунный механизм (КШМ) и привод перемещения емкости, отличающееся тем, что платформа вторым концом соединена шарнирно с неподвижной выглаживающей плитой, а с рамой и кривошипно-шатунным механизмом платформа выше указанным концом соединена через подвижный шарнир, при этом передняя стенка бункера-питателя выполнена из двух частей, шарнирно соединенных между собой, а нижняя часть стенки бункера с помощью тяги и двух шарниров связана с платформой. A device for producing products from composite materials, containing a frame, a platform, one of the ends pivotally connected to the frame by means of levers, a hopper-feeder, a shape (capacity) for the material (working agent) to enter the processing zone, a smoothing plate for supporting the processed material, crank - a connecting rod mechanism (KShM) and a container displacement drive, characterized in that the platform with the second end is pivotally connected to the fixed screed, and the platform is indicated above with the frame and crank mechanism the end end is connected through a movable hinge, while the front wall of the hopper-feeder is made of two parts pivotally connected to each other, and the lower part of the wall of the hopper is connected to the platform by a rod and two hinges.

Description

Полезная модель относится к технике прессования изделий из сыпучих сред, преимущественно композиционных материалов, и уплотнения дорожно-строительных и других материалов. Устройства могут быть использованы в строительной индустрии, в производстве изделий из порошковых материалов и металлокерамики, производстве абразивных изделий, прессовании огнеупоров, дорожном строительстве и т.д.The utility model relates to the technique of pressing products from granular media, mainly composite materials, and compaction of road construction and other materials. The devices can be used in the construction industry, in the production of products from powder materials and cermets, the production of abrasive products, pressing of refractories, road construction, etc.

Известны типовые конструкции прессов для полусухого формования кирпича: СМ-301, CM-1085А, CM-143А (Строительные машины. Справочник. В 2-х т. Под ред. Д-ра техн. наук В.А.Баумана и инж. Ф.А.Лапира. Т.2. Оборудование для производства строительных материалов и изделий. Изд. 2-е, перераб. И доп. М., «Машиностроение». 1977. с.161-168). Эти пресса относятся к типу коленно-рычажных механических прессов и состоят из станины, кривошипно-шатунных прессующих механизмов, стола с пресс-формами и верхним и нижним штемпелями.Typical press constructions for semi-dry brick molding are known: SM-301, CM-1085A, CM-143A (Construction machines. Handbook. In 2 volumes. Edited by Dr. A. B. Bauman and engineer F. .A. Lapira. T.2. Equipment for the production of building materials and products. Ed. 2, revised. And add. M., "Engineering". 1977. S. 161-168). These presses are of the type of knee-lever mechanical presses and consist of a bed, crank pressing mechanisms, a table with molds and upper and lower stamps.

Главным недостатком аналогов является большая энергоемкость технологического процесса прессования и повышенная металлоемкость оборудования. Объясняется это тем, что прессование материала происходит в замкнутом пространстве, образованном вертикальными стенками пресс-формы и верхним и нижним штемпелями. Выход воздуха из прессуемого объема затруднен ввиду малого зазора между стенками пресс-формы и боковыми поверхностями штемпелей. В результате этого затрачивается работа на механическое сближение частиц прессуемого материала и на компрессионное сжатие «защемленного» воздуха. Удельное усилие прессования составляет 20…50 МПА (200…500 кг/см²), а усилие прессования достигает 6300 кН (630 т).The main disadvantage of analogues is the high energy intensity of the pressing process and the increased metal consumption of the equipment. This is explained by the fact that the pressing of the material occurs in a confined space formed by the vertical walls of the mold and the upper and lower stamps. The exit of air from the pressed volume is difficult due to the small gap between the walls of the mold and the side surfaces of the stamps. As a result of this, work is spent on the mechanical approach of particles of the pressed material and on the compression compression of the “trapped” air. The specific pressing force is 20 ... 50 MPA (200 ... 500 kg / cm ² ), and the pressing force reaches 6300 kN (630 t).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для механической обработки (RU 2085400, В44С, 1/24) сыпучих сред при осуществлении непрерывных процессов формования, уплотнения, измельчения и т.п. Устройство для механической обработки содержит приводное средство для воздействия на рабочий агент, выполненное в виде платформы, смонтированной с возможностью одновременного продольного, бокового и вертикального перемещения для осуществления открытых необратимых непрерывных процессов. Устройство имеет шарнирно смонтированные по торцам платформы две пары рычагов, несущих на свободных концах элементы для обеспечения возможности шарнирной подвески, а также шарнирные элементы для связи с опорой. В платформе выполнены сквозные каналы для прохождения рабочего агента из бункера в зону обработки (прессования) рабочего агента и далее в расположенную под платформой емкость, или форму, или просто поверхность и т.п. для обеспечения постоянного поступления рабочего агента в зону обработки, на которой он уплотняется. Устройство имеет элемент для устранения выдавливания рабочего агента с рабочей позиции, создающий подпор прессуемому материалу.Closest to the claimed technical solution is a device for the mechanical processing (RU 2085400, B44C, 1/24) of bulk media in the implementation of continuous processes of molding, compaction, grinding, etc. The device for machining contains a drive means for acting on the working agent, made in the form of a platform mounted with the possibility of simultaneous longitudinal, lateral and vertical movement to implement open irreversible continuous processes. The device has two pairs of levers pivotally mounted at the ends of the platform, carrying elements at the free ends to provide the possibility of articulated suspension, as well as hinged elements for communication with the support. The platform has through channels for the passage of the working agent from the hopper into the processing zone (pressing) of the working agent and then to the container located below the platform, or shape, or simply surface, etc. to ensure the constant flow of the working agent into the processing zone on which it is sealed. The device has an element for eliminating extrusion of the working agent from the working position, creating a backwater for the pressed material.

Устройство обладает следующими конструктивными особенностями: платформа имеет жестко закрепленные тяги, шарниры и рычаги для обеспечения возможности шарнирной подвески и связи платформы с опорой. На основе устройства (прототип) промышленность производит установки зонного нагнетания грунтоблоков РК-250 и РК мини 01 с рабочим органом типа «Русские качели», с решетчатым нагнетателем.The device has the following design features: the platform has rigidly fixed rods, hinges and levers to provide the possibility of articulated suspension and communication of the platform with the support. On the basis of the device (prototype), the industry makes the installation of zone injection of soil blocks RK-250 and RK mini 01 with a working body such as "Russian Swing", with a trellised supercharger.

Недостатком прототипа является необходимость приложения повышенной силы сжатия для преодоления сил сопротивления со стороны деформируемого материала, т.к. давление по всей поверхности платформы распределяется равномерно при плоско-параллельном движении. Следовательно, привод нагнетателя выполняется сравнительно повышенной энергоемкостью и металлоемкостью. Кроме того, платформа должна быть решетчатой, чтобы обеспечить подачу сыпучего материала в зону уплотнения и далее необходимо обеспечить перенос рабочей поверхности платформы (решетки) на позицию с подсыпанным материалом.The disadvantage of the prototype is the need to apply increased compression forces to overcome the resistance forces from the side of the deformable material, because the pressure over the entire surface of the platform is distributed evenly in plane-parallel motion. Therefore, the drive of the supercharger is performed by a relatively high energy and metal consumption. In addition, the platform must be lattice in order to ensure the flow of bulk material into the sealing zone and then it is necessary to ensure the transfer of the working surface of the platform (lattice) to the position with the bulk material.

Отмеченные недостатки прототипа устраняются предлагаемым в качестве полезной модели устройством для получения высокоплотных структур из композиционных материалов.The noted disadvantages of the prototype are eliminated by the proposed device as a utility model for producing high-density structures from composite materials.

Техническая задача полезной модели - обеспечение управляемой загрузки рабочего агента (сыпучего материала) в зону прессования и интенсификация динамического воздействия на уплотняемый материал за счет создания градиента давления под платформой. При этом создаются более благоприятные условия для движения воздуха и избытка материала из-под платформы в сторону открытого пространства и, как следствие, уменьшение энергозатрат при более плотном прессовании материала.The technical task of the utility model is to provide controlled loading of the working agent (bulk material) into the pressing zone and the intensification of the dynamic effect on the material being compacted by creating a pressure gradient under the platform. This creates more favorable conditions for the movement of air and excess material from under the platform towards the open space and, as a result, a reduction in energy consumption with a denser pressing of the material.

Указанная задача решается тем, что в устройстве для получения изделий из композиционных материалов, содержащем раму, платформу, одним из концов шарнирно соединенную с рамой посредством рычагов, бункер-питатель, форму (емкость) для поступления материала (рабочего агента) в зону обработки, выглаживающую плиту для подпора обрабатываемого материала, кривошипно-шатунный механизм (КШМ) и привод перемещения емкости, согласно предложению, платформа вторым концом соединена шарнирно с неподвижной выглаживающей плитой, а с рамой и кривошипно-шатунным механизмом платформа выше указанным концом соединена через подвижный шарнир, при этом передняя стенка бункера-питателя выполнена из двух частей, соединенных между собой гибкой связью, а нижняя часть стенки бункера с помощью тяги и двух шарниров связана с платформой.This problem is solved by the fact that in the device for producing products from composite materials containing a frame, a platform, one of the ends pivotally connected to the frame by means of levers, a hopper-feeder, a shape (capacity) for the material (working agent) to enter the processing zone, smoothing a plate for supporting the material to be processed, a crank mechanism (KShM) and a drive for moving the container, according to the proposal, the platform with the second end is pivotally connected to a fixed smoothing plate, and to the frame and crank With the mechanism, the platform above the indicated end is connected through a movable hinge, while the front wall of the hopper-feeder is made of two parts interconnected by a flexible connection, and the lower part of the wall of the hopper is connected to the platform by a rod and two hinges.

Шарнирное соединение платформы с рамой, кривошипно-шатунным механизмом и выглаживающей плитой с помощью рычагов указанным образом позволяет создать такое движение платформы, которое обеспечивает сжимающие и сдвиговые (тангенциальные) деформации уплотняемого композиционного материала в зоне обработки (прессования), при этом требуется меньшее усилие сжатия для получения расчетной плотности прессуемого материала. Выполнение передней стенки бункера-питателя из двух частей, соединенных между собой гибкой связью, организует принудительное проталкивание сыпучего материала под платформу, что обеспечивает стабильность процесса прессования и для малоподвижных смесей. При этом создаются более благоприятные условия для движения воздуха и избытка материала из-под платформы в сторону открытого пространства и, как следствие, уменьшение энергозатрат при более плотном прессовании материала и получении высокоплотной структуры композиционных материалов.The articulated connection of the platform with the frame, the crank mechanism and the smoothing plate using the levers in this way allows you to create a platform movement that provides compressive and shear (tangential) deformations of the composite material being compacted in the processing (pressing) zone, while a lower compression force is required for obtaining the estimated density of the pressed material. The implementation of the front wall of the hopper-feeder in two parts, interconnected by a flexible connection, organizes the forced pushing of the bulk material under the platform, which ensures the stability of the pressing process for inactive mixtures. This creates more favorable conditions for the movement of air and excess material from under the platform toward the open space and, as a result, a reduction in energy consumption during denser pressing of the material and obtaining a high-density structure of composite materials.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема устройства для получения изделий высокоплотной структуры из композиционных материалов при верхнем положении платформы; на фиг.2 - то же с нижним положением платформы; на фиг.3 - схема сил, действующих на элементарную частицу прессуемого материала. Устройство для получения изделий высокоплотной структуры из композиционных материалов содержит раму 1, платформу 2, одним из концов соединенную с рамой посредством рычагов 3, 4 и с кривошипно-шатунным механизмом (КШМ) 5, связанным с приводом (например, мотор-редуктором, на чертеже не показан). Форма (емкость) 6 для поступления материала (рабочего агента) в зону обработки расположена под платформой и имеет возможность перемещения в горизонтальном направлении. Устройство снабжено бункером-питателем 7 для подачи сыпучего материала в зону обработки. Вторым концом платформа 2 связана неподвижным шарниром 8 с выглаживающей плитой 9 для подпора обрабатываемого материала, а первый конец платформы через подвижный шарнир 10 соединен с рычагом 3. Рычаги 3 и 4 связаны между собой и КШМ 5 подвижным шарниром 11. Верхний рычаг 4 соединен с рамой 1 шарниром 12.The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a diagram of a device for producing articles of high-density structure from composite materials at the upper position of the platform; figure 2 is the same with the lower position of the platform; figure 3 is a diagram of the forces acting on an elementary particle of the pressed material. A device for producing products of high-density structure from composite materials contains a frame 1, a platform 2, one of the ends connected to the frame via levers 3, 4 and with a crank mechanism (KShM) 5 associated with the drive (for example, a gear motor, in the drawing not shown). The form (capacity) 6 for the receipt of the material (working agent) in the processing zone is located under the platform and has the ability to move in the horizontal direction. The device is equipped with a hopper-feeder 7 for feeding bulk material into the processing zone. The second end of the platform 2 is connected by a fixed hinge 8 with a screed 9 to back up the material being processed, and the first end of the platform is connected via a hinge 10 to a lever 3. The levers 3 and 4 are connected to each other and KShM 5 by a hinge 11. The upper lever 4 is connected to a frame 1 hinge 12.

Передняя стенка бункера-питателя 7 выполнена составной и представляет собой неподвижную часть 13 гибкой связью (шарниром) 14 соединенную с подвижной нижней частью 15. Нижняя часть стенки 15 с помощью тяги 16 и шарниров 17 и 18 соединена с платформой 2.The front wall of the hopper-feeder 7 is made integral and represents the stationary part 13 by a flexible connection (hinge) 14 connected to the movable lower part 15. The lower part of the wall 15 is connected to the platform 2 using the rod 16 and hinges 17 and 18.

Работает устройство следующим образом. При вращении мотор-редуктора (на фиг.1, 2 не показан) кривошипно-шатунный механизм (КШМ) 5 перемещает подвижный шарнир 11 рычагов 3 и 4, имеющих вверху неподвижное шарнирное крепление, а внизу - подвижное 10. Платформа 2 совершает угловые перемещения вокруг шарнира 8, занимая то горизонтальное положение, то под некоторым углом к горизонту (рекомендуется не больше 20°). При движении одного из концов платформы вверх сыпучий материал из бункера-питателя 7 под собственным весом перемещается в зону обработки (прессования) и качающейся нижней стенкой 15 бункера проталкивается под рабочую поверхность платформы. При движении указанного конца платформы 2 вниз новая порция материала вдавливается в объем прессовки, увеличивая ее плотность. Избыток материала и воздуха выдавливается в открытую зону. Выглаживающая плита 9 создает подпор прессуемому материалу, обеспечивая направленное движение воздуха и избытка материала в сторону наименьшего сопротивления, т.е. в сторону открытого пространства. Шарнирное крепление платформы 2 и угловое ее расположение обеспечивает градиент давления на уплотняемый материал: максимальное давление вблизи неподвижного шарнира 8 и уменьшение его в направлении подвижного шарнира 10 на опускаемом и поднимаемом конце платформы.The device operates as follows. When the motor gearbox is rotated (not shown in FIGS. 1, 2), the crank mechanism (KShM) 5 moves the movable hinge 11 of the levers 3 and 4, which have a fixed hinge at the top and a movable one at the bottom. Platform 2 makes angular movements around hinge 8, occupying a horizontal position, then at some angle to the horizontal (recommended no more than 20 °). When one of the ends of the platform moves upward, the bulk material from the hopper-feeder 7 moves under its own weight into the processing (pressing) zone and the swinging lower wall 15 of the hopper is pushed under the working surface of the platform. When the specified end of the platform 2 moves downward, a new portion of the material is pressed into the volume of the compact, increasing its density. Excess material and air is squeezed into the open area. The smoothing plate 9 backs up the material being pressed, providing directional movement of air and excess material towards the least resistance, i.e. towards open space. The hinged mounting of the platform 2 and its angular location provides a pressure gradient on the material to be sealed: the maximum pressure near the fixed hinge 8 and its decrease in the direction of the movable hinge 10 at the lower and raised end of the platform.

Как только перед бункером-питателем появляется волна выпора материала, вытесненного платформой из зоны прессования, включается механизм перемещения емкости (формы) 6.As soon as a surge wave of material displaced by the platform from the pressing zone appears in front of the feed hopper, the mechanism for moving the container (mold) 6 is turned on.

Существенным преимуществом предлагаемого устройства является двухступенчатое увеличение движущей силы Р (фиг.3), т.е. усилие сжатия Q_сж, действующее на элементарную частицу, внедряемую в среду уплотняемого материала, определяется из выражения:A significant advantage of the proposed device is a two-stage increase in the driving force P (figure 3), i.e. the compression force Q _sg acting on an elementary particle introduced into the medium of the material being sealed is determined from the expression:

Q_сж=Р·k₁·k₂,Q _cr = P · k ₁ · k ₂ ,

где: Р - усилие, развиваемое приводом КШМ,where: P is the force developed by the KShM drive,

k₁ и k₂ - коэффициенты усиления.k ₁ and k ₂ are gain factors.

Коэффициент усиления k₁ определяется из параллелограмма сил с углом α между распорными рычагами (фиг.3)The gain k ₁ is determined from a parallelogram of forces with an angle α between the spacer arms (Fig. 3)

, ,

где: ; k₁»1.Where: ; k ₁ 1.

Коэффициент усиления k₁ стремится к бесконечно большой величине при угле α приближающемуся к 180°, т.к. cosα/2 стремится к нулю.The gain k ₁ tends to an infinitely large value at an angle α approaching 180 °, because cosα / 2 tends to zero.

Коэффициент усиления k₂ определяется из равенстваThe gain k ₂ is determined from the equality

, ,

где: ; k₂>1,Where: ; k ₂ > 1,

a - расстояние от элементарной частицы материала до неподвижной шарнирной опоры,a is the distance from the elementary particle of the material to the fixed hinged support,

b - вылет (длина) плиты нагнетателя.b - overhang (length) of the supercharger plate.

Отсюда следует вывод: даже при небольшой движущей силе Р, усилие сжатия Q_сж прессуемого материала может достигать любых численных значений, включая бесконечно большие.The conclusion is that even with a small driving force F, compressive force Q _SJ pressed material can reach any of the numerical values including infinitely large.

Для успешной работы устройства необходимо соблюдать условие: максимальный угол наклона плиты платформы 2 к горизонту не должен превышать 20°, чтобы материал не выскальзывал из зева нагнетателя обратно в бункер-питатель. Для получения максимального усилия сжатия в нижнем положении платформы угол между рычагами 3 и 4 должен быть равен или меньше 180° (рекомендуемый угол 175°-178°).For the successful operation of the device, it is necessary to observe the condition: the maximum angle of inclination of the platform 2 plate to the horizontal should not exceed 20 °, so that the material does not slip from the throat of the supercharger back to the hopper-feeder. To obtain maximum compression force in the lower position of the platform, the angle between the levers 3 and 4 should be equal to or less than 180 ° (recommended angle 175 ° -178 °).

Предлагаемое устройство обеспечивает управляемую загрузку рабочего агента (сыпучего материала) в рабочую зону (зону прессования) платформы, уменьшение внешних действующих усилий за счет двухступенчатого их усиления. Более полное вытеснение воздуха из прессуемого материала, получение направленных сдвиговых деформаций в прессуемом материале, создание градиента давления под платформой позволяет интенсифицировать динамическое воздействие на уплотняемый материал и получить высокоплотную структуру последнего. Использование устройства предлагаемой конструкции расширяет область применения его за счет принудительного проталкивания в зону обработки (т.е. рабочую зону) малоподвижных сыпучих материалов.The proposed device provides a controlled loading of the working agent (bulk material) into the working area (pressing zone) of the platform, reducing the external acting forces due to their two-stage amplification. A more complete displacement of air from the pressed material, obtaining directed shear deformations in the pressed material, creating a pressure gradient under the platform, allows intensifying the dynamic effect on the material being compacted and obtaining a high-density structure of the latter. Using the device of the proposed design expands the scope of its application due to forced pushing into the processing zone (i.e. the working zone) of slow-moving bulk materials.

Claims

A device for producing products from composite materials, containing a frame, a platform, one of the ends pivotally connected to the frame by means of levers, a hopper-feeder, a shape (capacity) for the material (working agent) to enter the processing zone, a smoothing plate for supporting the processed material, crank - a connecting rod mechanism (KShM) and a container displacement drive, characterized in that the platform with the second end is pivotally connected to the fixed screed, and the platform is indicated above with the frame and crank mechanism the end end is connected through a movable hinge, while the front wall of the hopper-feeder is made of two parts pivotally connected to each other, and the lower part of the wall of the hopper is connected to the platform by a rod and two hinges.