Добыча и обработка природного камня

Штрипсевые распиловочные станки

Штрипсовыми называются распиловочные станки, рабочим инструментом которых являются полосовые пилы (штрипсы), совершающие в процессе распиловки возвратно-поступательное движение.

Штрипсовые распиловочные станки составляют основную часть станочного парка страны и применяются для распиловки твердых и средней крепости пород природного камня.

Конструктивно штрипсовые станки разделяются на рамные и специальной конструкции.

Распиловочные станки рамного типа в настоящее время яв­ляются наиболее распространенным типом распиловочного оборудования. Их широкое распространение обусловлено сле­дующими преимуществами:

Высокая экономическая эффективность распиловки твердых и средней крепости пород природного камня;

Возможность распиловки крупногабаритных блоков или ста­вок, скомплектованных из нескольких блоков;

Возможность одновременной установки большого числа штр и псовых пил (до 100 щт);

Возможность получения крупногабаритных плит незначи­тельной толщины;

Относительно низкая энергоемкость процесса.

Станкам рамного типа присущ единый принцип исполнения рабочего органа (пильной рамы) в виде замкнутой по контуру прямоугольной сварной или литой - конструкции, внутри кото­рой натянуты штрипсы.

Конструкции рамных станков разнообразны, однако все станки этого типа имеют общие основные узлы: станину, пнль -

Ную раму, главный привод, механизм рабочей подачи и станоч­ную тележку.

Станина образует рабочее пространство станка и служит базой для крепления пильной рамы и основных узлов.

Главный привод обеспечивает возвратно-поступательное движение пильной рамы с криволинейной или прямолинейной траекторией ее движения.

В зависимости от траектории движения пильной рамы рас­пиловочные станки подразделяются на две большие группы по кинематическому принципу: станки с криволинейным и прямо­линейным движением пильной рамы.

В зависимости от плоскости перемещения пильной рамы станки первой группы относятся к станкам с горизонтальным рабочим ходом пильной рамы, а станкй второй группы подраз­деляются на станки с горизонтальным рабочим ходом пильной рамы (горизонтально-распиловочные) и станки с вертикальным рабочим ходом пильной рамы (вертикально-распиловочные).

Горизонтально-распиловочные станки с прямолинейным ра­бочим ходом пильной рамы в зависимости от способа подачи подразделяются на станки с принудительным опусканием пиль­ной рамы и станки с подъемом рабочего стола.

Горизонтально-распиловочные станки с криволинейным ра­бочим ходом пильной рамы по способу подачи подразделяются на станки с принудительным и свободным опусканием пильной рамы.

Штрипсовые станки специальной конструкции предназна­чены для пассировки блоков или выпиливания плит-заготовок для последующей их разбрусовки.

В свою очередь станки специальной конструкции подразде­ляются на поперечно-распиловочные («треннзеге») и одно - штрипсовые («моноламе»). Отличительной особенностью одно - штрипсовых станков является отсутствие пильной рамы.

Станки с криволинейным движением пильной рамы. Наибо­лее широкое распространение в отечественной и зарубежной практике получили станки с криволинейным движением пиль­ной рамы, применяющиеся для распиловки прочных пород при­родного камня полосовыми пилами и свободным абразивом. Станки этой группы выполняются со свободным или принуди­тельным опусканием пильной рамы. Отличие между ними со­стоит в сочленении подвесок пильной рамы с ходовыми гай - квШ подачи.

- 'Свободное опускание пильной рамы и регулирование скоро­сти: подачи обусловливается массой рамы. Эта система по­

Дач*. ОДеяупреждает перегрузки на станок и инструмент, что позволяет избежать увода штрипс при распиловке и снижает технолОДй&кйе потери распила. Однако в целом процесс рас­пиловки й&докгбризуется более низкими скоростями подачи.

Система принудительного опу­скания 'пильной рамы позволяет повышать и в дополнительных пределах регулировать давление резания для увеличения скорости рабочей подачи.

Как правило, на современных станках механизм подачи со­стоит из: привода подачи (элек­тродвигателя), вариатора скоро­сти подачи, редуктора, системы передачи вращения от редуктора на ходовые винты, ходовых вин­тов и гаек, суппортов.

В зависимости от конструкции подвески пильной рамы рззлича - ют четыре вида траектории кри* волинейного движения ПИЛЬНОЙ рамы: маятниковая, выпуклая,

Спрямленная и восьмеркообраз­ная (рис. 8.8).

Маятниковая траектория дви­жения достигается использова­нием на станке простых парал­лельно установленных между со­бой подвесок (СМР-043, «Имшериал», «Адидже» и др.) и имеет характер дуги окружности с радиусом, равным длине подвески, обращенной выпуклостью вниз.

Положительными факторами рамных станков, работающих по маятниковой траектории движения рамы, является наличие свободного хода пильной рамы в момент отсутствия контакта штрипс с камнем, что дает возможность накапливать кинемати­ческую энергию, используемую впоследствии в период резания, а также ударное внедрение абразива в камень при смейе край­него верхнего на крайнее, нижнее положение штрипс при рас-1 . пиловке.

Существенными недостатками станков этого типа являются отсутствие постоянного контакта инструмента с камнем, малые скорости резания и наличие дезоксиала, т. е. смещения оси ка­чания пильной рамы (так как по мере снижения уровня реза­ния конец шатуна привода рамы описывает не прямую, а дугу, радиусом которой является его длина). Смещение оси качания для станка 1925 составляет около 30 мм. Такое смещение не может вызвать опасных напряжений, способных прффсти к преждевременному износу узлов станка, однако оно создает значительные технологические затруднения, связанные с обра­зованием уступов по концам штрипс вследствие их износа,

Которыми наносятся удары по блоку, нарушая его устойчи­вость.

В практике снижение вредного воздействия или полное уст­ранение дезоксиала достигается различными способами: удли­нением шатуна пильной рамы, применением пильных полотен специальной конструкции, использованием шатунов с саморегу­лирующейся его длиной, сохранением постоянного уровня ре­зания путем подъема распиливаемой ставки по мере рас­пиловки и др.

В настоящее время удлинение шатуна применяется крайне редко, так как удлинение шатуна делает станки громоздкими. Более приемлемым является использование шатунов перемен­ной длины. На станках «Империал» фирмы «Грегори» (Ита­лия) используются специальные саморегулирующиеся устрой­ства, позволяющие менять длину шатуна в процессе работы автоматически.

Длина шатуна изменяется специальным гидроцилиндром с таким расчетом, что подвеска пильной рамы при любом ее положении по высоте отклоняется от своего вертикального по­ложения в обе стороны на одинаковый угол. Однако эти уст­ройства не получили широкого распространения вследствие своей сложности. Более простое и распространенное решение этого вопроса достигается дискретным изменением длины ша­туна в зависимости от высоты нахождения пильной рамы при распиловке, однако выбор оптимальной длины шатуна проис­ходит «на глаз», так как на применяемых станках отечествен­ного и зарубежного производства не предусмотрены приспособ^ ления для ее точной установки. Выбор оптимальной длины шатуна в зависимости от высоты нахождения пильной рамы рас­пиловочного станка решен на предприятиях объединения «Жи- томирнерудпром» (Соколовский карьер), путем установки го­ризонтальной мерной линейки 3 на корпусе подшипника 1 вала эксцентрика, а на вилке 2 — указателя 4 (рис. 8.9)[. Разметку линейки осуществляют следующим образом. На незагруженном станке вхолостую постепенно опускают пильную раму и через каждые 30 см показаний вертикальной линейки наносят метки* на горизонтальную, регулируя длину шатуна 6 с помощью ре­гулировочных гаек 5 (см. рис. 8.9). При работе станка рабочий следит за тем, чтобы соответствующие метки на вертикальной и горизонтальной линейках совпадали, своевременно удлиняя или укорачивая длину шатуна.

В. конструкциях отдельных моделей станков («Адидже», «Тшкяво») дезоксиал' полностью исключается вследствие ис - польаозаняя главного привода, синхронно опускающегося вме­сте с рамой от общего механизма подачи.

В целях создания постоянного контакта штрипс с камнем, а, следовательно, и повышения производительности распило-

Вочных станков разработаны специальные конструкции под­весок, изменяющих траекторию движения рамы при рас­пиловке. Наибольшее распространение в конструкциях под­весок получила система подвеса рамы на четырехзвеннике П. Л. Чебышева.

Четырехзвенная подвеска (МЗС-2, отдельные исполнения станка 1925) обеспечивает спрямленную траекторию движения пильной рамы, которая представляет собой отрезок прямой с незначительными скруглениями на концах и обеспечивает длительный контакт инструмента с камнем. Спрямленный ха­рактер траектории позволяет использовать для распиловки не только абразивный, но и алмазный инструмент.

Станки с четырехзвенной подвеской не получили широкого распространения из-за недостаточной ее надежности.

Значительный успех достигнут фирмой «BRA» (Италия) в конструкциях станков «Супер-Макс», характеризующихся вы­пуклой траекторией движения, которая достигается при ис­пользовании на станке простых подвесок, нижние оси крепле­ния которых к раме сближены к центру, в результате чего траектория имеет характер дуги, обращенной выпуклостью вверх. Данная траектория движения рабочего инструмента обеспечивает непрерывно перемещающийся кратковременный контакт по всей длине реза, что позволяет повысить давление распиловки при относительно невысокой энергоемкости про­цесса.

Восьмеркообразная траектория движения достигается ис­пользованием на станке только одной пары эластичных под­весок, закрепленных на передней части рамы, а задний конец рамы крепится непосредственно к кривошипу главного при­вода. Станки с восьмеркообразной траекторией движения из-за ограниченной области применения промышленного распростра­нения не получили.

Технические характеристики камнераспиловочных станков, с криволинейной траекторией движения в зависимости от спо­соба подачи пильной рамы приведены в табл. 8.2 и 8.3.

Характерным представителем камнераспиловочных станков этой группы является отечественный штрипсовый распиловоч­ный Станок СМР-043 с маятниковым движением и принуди­тельным опусканием пильной рамы. Станок состоит из колонны в сборе 1, двух маятниковых подвесок 3, пильной рамы 2У

Т а б л и ц а 8.2

Техническая характеристика камнерас пиловочных станков с криволинейным двн

Привода пильной рамы 9, шатуна 7, тележки Ц, маховика 8Г привода - тележки /0, привода подачи 5, распределителя абра­зива 4, ограждения станка 6, электрооборудования и установки подготовки и подачи абразива (рис. 8.10).

Таблица 8.3

Техническая характеристика камнераспиловочных станков с криволинейным движ

На тележку симметрично'пЬ длине и ширине укладываются подготовленные к распиловке блоки и, если требуется, закреп* ляются клиньями. На пильной раме устанавливаются и клинь­ями натягиваются штрипсы. Приводом перемещения тележка

Задвигается с блоком в подрамное пространство станка и за­крепляется клиновым устройством. Пильная рама опускается к блоку, затем включают привод пильной рамы и насосный агрегат подачи абразивной пульпы.

Пульпа подается механизмом распределения на верх блока и стекает под штрипсы. Штрипсы с пильной рамой подаются» совершая качательное движение, и в нижней точке, касаясь блока, происходит процесс распиловки.

Включением привода подачи через валы, соединяющие, че­тыре редуктора, установленные на колоннах с коническим зуб­чатым зацеплением, вращение передается на вертикальные винты. При вращении винтов суппорты перемещаются по на­правляющим колонн, опуская маятниковые подвески и пиль­ную раму с набором штрипс на распиливаемую ставку. По окончании распиловки пильная рама поднимается вверх. Абра­зивная пульпа насосом перекачивается в бак-рекуператора а распиленная ставка, тележка, пильная рама и подрамное пространство станка промываются водой. Распиленная ставка выкатывается и заменяется вновь сформированной, после чего процесс распиловки повторяется.

При работе насосного агрегата часть пульпы проходит че­рез дополнительные сверления в корпусе, чем способствует перемешиванию абразивной пульпы в приемке.

Колонна представляет собой сварную конструкцию, имею­щую коробчатое сечение, открытое со стороны направляющих суппортО». В колонне установлен ходовой винт, по которому перемещается гайка, закрепленная в корпусе суппорта. Ходо­вой винт получает вращение от привода подачи. Маятниковая

Подвеска состоит из сварной оси У, выполненной из толстостен­ной трубы с двумя цапфами, и двух стоек 2 (рис. 8.11).

При помощи двух маятниковых подвесок пильная рама со­вершает качание с амплитудой до 400 мм.

Пильная рама сварной конструкции состоит из продольных: и поперечных балок. В проемах поперечных балок на тягах устанавливается комплект штрипсов, натяжение которых про­изводится специальными клиньями.

Привод пильной рамы используется для придания качаТель- ного движения пильной раме посредством двух шатунов,

Шатун представляет собой стальную трубу с двумя прива­ренными головками, которые являются корпусами подшипни­ков. Корпуса подшипников выполнены разъемными, что'создает удобства для присоединения шатуна к приводу и к пильной раме.

Ставка, сформированная на тележке, транспортируется в рабочее пространство станка под пильную раму. Тележка по­лучает движение от привода, состоящего из электродвигателя, клиноременной передачи, редуктора и канатоведущего бара­бана. Канат через систему блоков подсоединен к чалочному устройству тележки.

Привод подачи представляет собой двухступенчатый ци­линдрический редуктор, быстроходный и тихоходный, валы ко­торого имеют по два выходных конца. К одному концу быстро­ходного вала через втулочно-пальцевую муфту присоединен электродвигатель ускоренной подачи. К другому концу через электромагнитную муфту присоединен электродвигатель по­стоянного тока, бесступенчато изменяющий число оборотов

С

Рис. 8.12. Схема четырехзвен - Рис. 8.13. План скоростей пильной

Ного шарнирного механизма рамы для одного из положений че­

Тырехзвенного механизма

В широких пределах. Электродвигатель работает в комплексе с тиристорным электроприводом ЭТ02. Во время работы элек­тродвигателя ускоренной подачи электромагнитная муфта отключается.

Кинематика и динамика станков с маятниковой траекторией движения. Параметры работы станков рассмотрим, представив механизм станка как четырехзвенный шарнирный механизм (рис. 8.12).

При равномерной угловой скорости вращения кривошипа рама со штрипсами при каждом ее ходе совершает колебатель­ное движение с неравномерной скоростью, изменяющейся в пределах от и=0 в «мертвых точках» до i>=max в среднем положении. Вследствие неравномерного движения и значитель­ной массы движущихся частей рамы возникают большие инер­ционные усилия» которые лимитируют скорость вращения кривошипа. '

Скорости отдельных звеньев механизма распиловочного станка определяются из плана скоростей одного из промежу­точных положений четырехзвенного механизма (рнс. 8.13).

Vc = v» sin a/sin р, (8.8)

Где vc — мгновенная скорость движения рамы в точке С, м/с; 1>в — окружная скорость движения кривошипа в точке В, м/с;

1>в = л(п/30 = const, (8.9)

А — частота вращения кривошипа, мин-1; г — радиус криво- шипа привода станка, м.

Подставив значение vc в формуле (8.9) в выражение (8.8), получим

0с = _ЙS-'Jbf. 1 (8.10)

■**' Stop, v '

Изменяется в широких пределах, достигая максимума при по­вороте кривошипа на 90°.

Учитывая значительную длину шатуна, малый радиус криво­шипа и сравнительно большой радиус подвески рамы, можно для определения ускорений воспользоваться уравнением для кривошипно-шатунного дезакснального механизма

^cos ф cos 2<р—j - sin

Где L — длина шатуна, м; а —величина дезаксиала, м; ф — угол поворота кривошипа, градус..

При увеличении частоты вращения, кривошипа ускорение достигает больших значений и резко возрастает. Так, увеличе - ние частоты вращения двойных ходов рамы с 60 до 100 мин-1 приводит к увеличению ускорения на 225 %,

В процессе работы на каждую штрипсовую пилу действуют силы Рі и Р% (рис. 8.14)—составляющие усилий подачи, вели­чина которых меняется в зависимости от положения штрипс, характеризуемого углом ф, т. е.

Pi — Рщ cos ф; Ра = Рп2 cos ф*, (8; 12)

Рр— усилие, с которым шатун тянет пилу; величина этого усилия зависит от положения шатуна (угол а) и сил сопротив­ления резанию; qy — результирующее удельное сопротивление резания и подачи; направление этих сил определяется углом Р; Q — усилия натяжения штрипс.

Из условия равновесия действующих сил и моментов по­лучаем следующие соотношения.

1. Соотношение между составляющей jPj усилия подачи и суммарным удельным сопротивлением <7у

Р, =?у '((/2-М) cosg_ (813)

2 cos ф

2. Соотношение между усилием Рр, с которым шатун дей­ствует на штрипс, и суммарным удельным сопротивлением q7

Р =a, i-i!5Ji±5L. (а. 14)

Cos (ф — а)

3. Соотношение между составляющей Р2 усилия подачи и 'Суммарным удельным сопротивлением <7У

Л= г_ЙМ| + оО_--------------- (112 +Л) созР (8Л5)

Сов (ф — ос) Ь соз ср

Удельное сопротивление <7У зависит от физико-механических ■свойств природного камня, а также от условий и режимов ре­зания, в частности, от скорости резания, .подачи и ширины штрипс.

Вертикальная составляющая - удельного сопротивления за­висит в основном от физико-механических свойств природного ■камня, размеров зерен дроби, а горизонтальная составляющая •Цу удельного сопротивления — от скорости резания, величины подачи, а также размеров дроби.

Угол р определяется из соотношения

(8.16)

Во время работы станка схема нагрузок на раму изменя­ется, так как на нее, кроме сил натяжения, действуют инер­ционные силы Рл и усилие резания. Вследствие этого величина и направление результирующего усилия, действующего на раму в течение одного оборота кривошипа, изменяются в широких пределах. Наличие большой массы рамы отрицательно влияет на равномерность хода рамы и не позволяет увеличить число ходов рамы в единицу времени. Для сглаживания неравномер­ности хода рамы в системе привода устанавливается массивный - маховик.

Станки с прямолинейным, движением пильной рамы. Камне­распиловочные станки с прямолинейным движением пильной рамы получили широкое распространение в связи с внедрением и совершенствованием полосовых пил, армированных алмаз­ными режущими элементами. Рациональной областью примене­ния алмазно-штрипсовых станков с прямолинейным движением л ильной рамы является распиловка природного кямня средней твердости. Для увеличения производительности станков стре­мятся к продолжительному и постоянному контакту инстру­мента с камнем, что обеспечивается прямолинейным движе­нием пильной рамы. Основные конструктивные элементы этого типа станков аналогичны станкам с криволинейным движением рамы.

Отличительной особенностью станков с прямолинейным дви­жением пильной рамы является отсутствие подвески. Рама со­вершает возвратно-поступательное движение в специальных прГямой®гаейных направляющих, движение передается от глав­ного Привода через кривошипно-шатунный механизм.

В конструкциях станков одинаково широко распространены направляющие скольжения И качения. Призматические направ­

Ляющие скольжения применяются с плоскими направляющими (станки СМР-032, 2992, Диага-40, ЖСК, СВТ). Рабочие по­верхности направляющих скольжения непрерывно смазываются принудительной подачей масла, что сокращает трение и улуч­шает теплоотвод из зоны контакта трущихся поверхностей.

Направляющие качения конструктивно выполняются в двух вариантах: с роликами, оси которых неподвижно закрепленьв в суппортах;

С роликами, перемещающимися с пильной рамой.

Горизонтально-распиловочные станки с прямолинейным^ движением пильной рамы по принципу положения уровня ре~ з а ни я по др аздел яютс я на:

1. Станки с переменным уровнем резания, характерной осо­бенностью которых Является сохранение уровня кривошипно­шатунного механизма и принудительное опускание пильной: рамы (за исключением модели ЛВГ-С) по мере углубления пропила. Современные станки этого типа позволяют вести рас­пиловку природного камня в автоматическом режиме по задан­ным параметрам усилия резания.

2. Станки с постоянным уровнем резания характерны тем,, что рабочая подача осуществляется вследствие подъема рабо­чего стола с распиливаемым блоком, а пильная рама движется на одном постоянном уровне. Это дает ряд важных преиму­ществ по сравнению с традиционными распиловочными стан­ками, главным из которых является постоянное сохранение на одном уровне плоскости пильной рамы и оси главного привода,, что исключает дезаксиал. Это, в свою очередь, позволяет пре­дельно сократить Длину шатуна и общие размеры станка, уменьшить массу подвижных узлов, а, следовательно, снизить - вредные инерционные. нагрузки. В результате скорость реза­ния существенно возрастает, а регулирование ее осуществля­ется плавно и в широком диапазоне.

Штрипсовые станки с поднимающимся столом представ­ляют собой высокопроизводительный вид камнераспиловочного* оборудования. Производительность их при распиловке природ­ного камня средней твердости (мрамора) составляет 10— 16 м2/ч.

Техническая характеристика камнераспиловочных станков с прямолинейным движением и горизонтальным расположе­нием пильной рамы приведена в табл. 8.4 и 8.5.

Конструкции станков этой группы рассмотрим на примере модели СМР-032 (рис. 8.15).

Станок состоит из пильной рамы, колонн в сборе, суппорт­ной балки, привода возвратно-поступательного движения пиль­ной рамы, привода подачи пильной рамы, гидронатяжного - устройства, тележки, привода тележки и системы охлажде­ния.

Станок представляет собой пррстранственную конструкцию из четырех колонн, установленных вертикально на фундаменте и жестко скрепленных в верхней части продольными и попе­речными балками.

На отдельном фундаменте установлен главный привод — привод горизонтального возвратно-поступательного движения пилдооЙ рамы, осуществляемый при помощи двух шатунов. ГлаОДый привод состоит из электродвигателя с повышенным лусковим моментом, клиноременной передачи и главного вала. На главвом валу установлены два кривошипа и маховика. Вра­щение от шкива, установленного на валу электродвигателя, клиновыми ремнями передается на маховик.

На каждом пальце кривошипа смонтированы задние го­ловки шатунов; передние головки шатунов установлены на пальцах пильной рамы.

Две сварные колонны, имеющие коробчатое сечение, распо­ложенные со стороны главного привода, смещены внутрь по ширине станка с целью обеспечения движения шатунов, умень­шения длины вала главного привода и ширины станка.

В верхней части станка на поперечных балках установлен привод подачи (подъема и опускания) пильной рамы.

По вертикальным направляющим колонн при помощи ходо­вых винтов перемещаются четыре суппорта с суппортными бал­ыками. Синхронное вращение винтов обеспечивается приводом лтодачи.

Таблица 8.5

Техническая характеристика горизонтально-распнловочн ых станков с лрямолин

Суппорты колонны попарно связаны между собой в про­дольном направлении двумя балками, несущими направляю­щими, по которым перемещается пильная рама.

Пильная рама представляет собой сварную конструкцию, состоящую из продольных и поперечных балок.

В продольных балках крепятся пальцы шатунов. В/ проемах поперечных балок на специальных тягах устанавливается ком­плект штрипсов и. крепится гидронатяжное устройство для их натяжения. Гидроцатяжное устройство предназначено для со­здания номинального усилия натяжения каждого штрипса.

Привод подачи предназначен для осуществления рабочей подачи с бесступенчатым регулированием скорости подачи и ускоренного подъема и опускания пильной рамы. Привод по­дачи смонтирован на сварной раме, которая установлена на продольных балках в верхней части станка и тем самым свя­зывает их между собой.

Система смазки служит для принудительной подачи мас л а на направляющие возвратно-поступательного движения шгль-

Таблица 8.6

Техническая характеристика вертикально-распиловочных станков

Ной рамы. Каждая из четырех пар направляющих имеет инди- видуальную систему смазки.

В рабочую зону станка подается сформированная на те­лежке ставка, перемещаемая приводом передвижения тележки. Тележка перемещается по рельрам, установленным на фунда­менте станка и фиксируется в рабочей зоне станка специаль-л ными упорами. В зону резания по системе охлаждения пода­ется вода.

Распиловочные станки с горизонтальным расположением! пильной рамы имеют ряд существенных недостатков, заключа - I ющихся в сложности удаления с достаточной полнотой про - | дуктов разрушения (шлама), образующихся в процессе рас - пи ловки и невозможности создания поточности произвол-1 ства. ^

Для устранения этих недостатков современным отечествен-1 ным и зарубежным конструированием ведутся разработки и выпускаются станки с прямолинейной траекторией движения пильной рамы в вертикальной плоскости. В станках этоШ группы вертикальное расположение штрипс сокращает их длину вследствие того, что распиловка осуществляется по вы­соте, а не по длине. Это приводит к сокращению длины штрипе;т в результате увеличивается жесткость инструмента и уменьшав еггся масса подвижных частей, что позволяет осуществлять рас - пиловку на повышенных скоростях (до 5 м/с). Высокие скорой ста резания, эффективное шламоудаление и охлаждение струш^та увеличивают производительность станка. |

Выпускаемые отечественной промышленностью станки с тика&ьной пильной рамой предназначены в основном для ал*| мазно-штрипсовой распиловки пород мягких и средней Твер*|

Дости, реже для распиловки твердых пород. Однако, как по­казал опыт эксплуатации станка СМР-007 Беличским камне­обрабатывающим заводом, эти станки нуждаются в существен­ной доработке и совершенствовании конструкции.' Техническая характеристика камнераспиловочных Станков с вертикальным расположением пильной рамы приведена в табл. 8.6.

В зарубежной практике используются станки специальной конструкции с малым числом штрипс («треннзеге») и одно - штрипсовые («моноламе»). В качестве инструмента исполь­зуются штрипсы, армированные алмазными режущими элемен­тами, что позволяет осуществлять распиловку блоков любой твердости. Однако, в практической деятельности эти станки имеют ограниченное применение. Достоинством данных станков является возможность распиловки крупногабаритных блоков, так как приемные рабочие параметры станка один линейный размер блока не^ ограничивают. Отечественная промышлен­ность штрипсовые станки специальной конструкций не выпу­скает. Техническая характеристика основных моделей зарубеж­ных распиловочных станков специальной конструкции при­ведена в табл. 8.7.

Кинематика и динамика станков с'прямолинейным движе­нием пильной рамы при алмазно-штрцпсовой распиловке. В процессе алмазно-штрипсовой распиловки пильная рама по­лучает главное движение от кривошипно-шатунного механизма и вспомогательное (поступательное) движение — от механизма подачи (рис. 8.16).

Скорость резания V — перемещение в единицу времени ре­жущей кромки инструмента относительно поверхности забоя,— определяет скорость отделения частиц камня.

Скорость рабочей подачи 1%, перемещение ревущей кромки инструмента в направлении, перпендикулярном главному дви­жению, обеспечивает непрерывность врезания инструмента в камень. При алмазно-штрипсовой распиловке скорость рабо­чей подачи у большинства современного оборудования явля­ется величиной постоянной.

Главное и вспомогательное рабочие движения определяют траекторию относительного рабочего движения. Как показали

Исследования, скорость резания штрипсовых пйл непостоянна, зависит от угла поворота кривошипа ф, в конце каждого хода! пильной рамы равна нулю и определяется выражением

У = (р 4-вт 2ф^, (8.17)

Где скорость движения кривошипа, м/^ Я — отношение ра­диуса кривошипа к длине шатуна.

На практике для упрощения расчетов пользуются средним значением скорости резания

АсР =/*л/60, ' ; • (8.18)

Где 1Х — длина хода пильной рамы, м; п — частота качаний пильной рамы (число двойных ходов в. минуту).

Одним из основных кинематических параметров алмазной распиловки является толщина среза камня А, в значительной степени влияющая на технологические показатели процесса и предопределяющая эффективность р аспи л ов ки. Толщнна среза камня является основной характеристикой, определяющей
формообразование стружки и условия ее отделения от обраба­тываемого камня.

Принимая в первом приближении скорость резания за по­стоянную величину, определим толщину среза за один ход штрипс ’

А = р„/(60л).

Тогда толщина среза, снимаемая одним режущим элементом штрипсовой пилы, определяется из выражения

•—■ — ч 10 *&)

ЬО Ых 3600-104^

Где 1/ц—скорость рабочей подачи, мм/ч; ? —шаг режущих эле­ментов, ММ. «

Из выражения (8.20) с учетом принятого допущения еле - ■ дует, что толщина среза одного режущего элемента штрипсо - ■ вой пилы прямо пропорциональна скорости подачи и обратно пропорциональна скорости резания. Толщина среза оказывает существенное влияние на эффективность процесса распиловки,; так как от нее зависят важнейшие показатели процесса — уси-: лие резания, энергоемкость, произйодителькость, износостой-1 . кость инструмента и др. ■

Сложные явления, происходящие при воздействии инстру-| мента на обрабатываемый камень 6 процессе алмазно-штрип - совой распиловки, трудно поддаются изучению как аналитиче-, ским, так и экспериментальным путек. Силовые показатели яв­ляются результирующими и могут интегрально характеризовать влияние различных факторов на процесс.

В процессе распиловки на камень со стороны рабочего, ин­струмента действуют силы, важнейшими из которых являются: сила взаимодействия режущих элементов штрипс с забоем (сила резания), сила взаимодействия режущих элементов штрипс с шламом и сила трения режущих элементов о стенки пропила.

В процессе алмазно-штрипсовой распиловки равнодействую­щую силу резания (Яр) можно разложить на силу по направ­лению скорости резания, называемую тангенциальной Рт и по направлению подачи, называемую нормальной — Рв (см. ряс. 8.17).

Составляющие силы - резания зависят от физико-механиче - скшс свойств обрабатываемого камня, режимов резания, со - стояния режущего инструмента. Эмпирически выведенные, ра - с четные зависимости для определения тангенциальной и нор­мальной сил резания имеют вид:

(8.21).

П I* / . /3

Рв== п -------------- / тр 4. Штр —*- ] т1,

36"105иср V Лг /

Где I — длина реза, мм; Ь — ширина среза, мм; /э —длина ре­жущего элемента (алмазного бруска), .мм.

Коэффициенты кх и меняются в зависимости от состоя­ния режущего инструмента и жесткости системы станок —ин­струмент— камень. В каждом конкретном случае должны быть учтены влияния этих^ факторов. Для практических расчетов мо­жно принять = = 1ч-2.

Коэффициент 6Р и тр пропорциональны работе разрушения и зависят от твердости камня.

Коэффициенты 6Тр и тТр пропорциональны работе трения И' зависят от твердости и абразивности обрабатываемого камня.

Значения коэффициентов &р, йтр, тр, тТр для алмазно - штрипсовой распиловки приведены в табл. 818.

Скорость резания является одним иэ основных критериев оценки эффективности распиловки. При одинаковой толщине среза с повышением скорости резания увеличивается произ­водительность процесса. С увеличением скорости резания при постоянной подаче силы резания меняются по гиперболиче­скому , закону, ,однако при сохранении - постоянной толщины среза скорость резания в даняом диапазоне не влияет на сило­вые показатели.

Удельные соотношения между нормальной и тангенциаль­ной силами резания, приведенные к единице рабочей Площади' режущих элементов в зависимости от твердости обрабатывае­мого камня, определены экспериментальным путем и приве­дены в табл. 8.9.

К околостаночному оборудованию относятся вспомогатель­ные механизмы и приспособления, обеспечивающие функцио­нальную деятельность штрипсовых камнераспиловочных стан­ков в комплексном процессе распиловки и не относящиеся не - посредственно к их. конструкции.

Электролафет. (передаточная тележка) является нестан­дартным видом оборудования и предназначен для доставки сформированных ставок к распиловочным станкам, а также для вытяжки и транспортирования распиленных ставок на за­пасные пути или к месту разборки распила. Электролафет со­вершает маневровые перемещения вдоль фронта распиловоч­ных станков и обеспечивает их своевременную загрузку и вы­грузку, что снижает технологические простои станков и повышает коэффициент их использования во времени.

Электролафет изготавливается в местных условиях с кон­структивными размерами в зависимости от установленных рас­пиловочных станков (рис. 8.17). Как правило, его грузоподъ­емность составляет не менее 40 т. Электролафет представляет собой сварную платформу 1 (выполненную из швеллера № 30) с ходовой частью 2 и перемещающуюся по рельсам посред­ством индивидуального электропривода 3 (см. рис. 8.17). При­вод хода осуществляется от электродвигателя переменного тока мощностью 4,5 кВт через ременную передачу и редуктор. Скорость перемещения электролафета 15—18 'м/мин, что по­зволяет обслуживать до 20 штрипсовых распиловочных станков. На платформе перпендикулярно направлению ее перемещения устанавливается рельсовый путь для закатывания на него за­груженных станочных тележек. Ходовая часть платформы с на­правляющими ее движения размещается ниже уровня отметки пола таким образом, чтобы уровень рельсовых путей на плат-

Форме точно совпадал с уровнем - рельсовых путей станочных тележек.

На электролафете 4 устанавливается лебедка, которая че­рез'систему блочков затаскивает на платформу загруженную станочную тележку и доставляет ее под распиловочный станок (см. рис. 8.17).

Одним из' факторов, существенно влияющих на производи­тельность . штрипсовых распиловочных стайков и качество рас­пила, является состав абразивной пульпы. Для поддержания качественного состава абразивной пульпы в заданных пределах применяются дозаторы абразива (дроби) и сепараторы пульпы.

Дозаторы дроби предназначены для поддержания в задан­ных пределах рабочей фракции дроби в пульпе на протяжении всего процесса распиловки посредством дозированного добав­ления дроби на восполнение изношенной.

Существует множество принципиально отличных конструк­тивных решений изготовления дозаторов. В настоящее время широко применяются вибрационные, механические и электро­магнитные дозаторы.

Вибрационные дозатбры просты в изготовлении и представ­ляют собой бункер, установленный над зумпфом (приямком), в который насыпается дробь. К днищу бункера присоединен резиновый патрубок с металлической головкой на конце, со­прикасающейся с якорем электромагнита. При включении электромагнита головка начинает вибрировать, вследствие чего дробь поступает из бункера через патрубок в зумпф, где цир­кулирует пульпа.

Основным недостатком - этого типа дозаторов является невоз­можность точного (строго заданного) в широких пределах ре­гулирования подачи дроби в пульпу, что не позволяет оптими­зировать состав абразивной пульпы в течение всего времени распиловки, а, следовательно, снижает ее эффективность.

Контроль состава пульпы и регулирование, содержания дроби в заданных пределах осуществляется оператором интуи­тивно по внешним, часто ошибочным признакам. Таким обра­зом, проблема решается лишь частично и уровень стабилиза­ции качественного состава пульпы не достигает желаемого.

В последнее время э отечественной и зарубежной практике наиболее важным техническим решением в конструкциях доза­торов считается дискретное, в широких пределах регулируемое дозирование, которое обеспечивается автоматическими механи­ческими дозаторами черпакового типа иЛи электромагнитными.

Наиболее совершенной конструкцией автоматического меха­нического дозатора черпакового типа являются дозаторы Т/Д04, Т/Д08 фирмы «Альфа» (Италия), позволяющие дискретно ре­гулировать подачу абразива в диапазоне от 1,4 до 19 $г/ч и от 2,8 до 38 кг/ч.

Успешно эксплуатируются на Кондопожском камнеобраба­тывающем заводе электромагнитные дозаторы конструкции Росавтоматстрома. Электромагнитный дозатор выполнен с авто­матической системой управления подачи дроби в абразивную пульпу. При малой величине дискретной дозы, не превышаю­щей 50 г, дозирование можно считать практически непрерыв­ным.

Производительность дозатора определяется частотой сраба­тывания электромагнитного исполнительного механизма. Сиг­нал управления исполнительным механизмом формируется бло­ком управления.

Принцип автоматизации основан на зависимости средне­действующего значения активного тока, потребляемого элек­тродвигателем насоса, от плотности пульпы, которая зависит от содержания в ней дроби и шлама. Разделение на два этапа процесса контроля плотности пульпы по активному току, по­требляемому электродвигателем насоса, заложено в основу способа автоматизации дозирования дроби и использовано при создании устройства для контроля и регулирования качествен­но^ состава пульпы.

Б&ок-схема устройства показана на рис. 8.18. Устройство сосвд&р из дозатора 1 и системы управления 17. Дозатор пред­ставляв собой сварную раму, на которой размещены бункер - накопитель и электромагнитный исполнительный механизм. Ра­бота дозатора осуществляется следующим образом. Дробь 6 из. бункера-вакопителя 2 высыпается под собственным весом на

Подвижный лоток 5. Дробь, попавшая на лоток» приобретает форму конуса с естественным углом откоса, а величина дозы определяется расстоянием между выходным отверстием бун­кера накопителя и лотком. При срабатывании электромаг­нита 7 подвижный лоток совершает поступательное движение и сбрасывает при помощи уступа 4 дробь, находящуюся на лотке, через конус 8 в приямок. Следующий цикл работы исполни­тельного механизма дозатора повторяется аналогично, но в противоположном направлении движения лотка 5 при сраба­тывании электромагнита 3 (см. рис. 8.18).

Блок управления конструктивно выполнен в виде пульта уп­равления и устанавливается на стойке в непосредственной бли­зости от камнераспиловочного станка. В блоке управления предусмотрено два режима работы: автоматический и полу­автоматический.

Автоматический режим работы дозатора соответствует пе­риоду приготовления свежей пульпы. Блок управления обеспе­чивает поочередное, включение электромагнитов 3 и 7 доза­тора 1 с заданной частотой. Частота включения выбирается из условия 6'беспечения максимальной производительности доза­тора и задается при настройке системы. Переключатель режи­мов 13 находится в. этот период в положении «автоматиче­ский», что соответствует его замкнутому состоянию. Сигнал с нуль-органа 14 преобразуется в последовательность импуль­сов преобразователем напряжения 11, делителем частоты 10 и поступает на силовой блок 9, выполняющий одновременно функцию коммутатора, обеспечивающего поочередное включе­ние электромагнитов 6 частотой сигнала делителя частоты. В ре­зультате поступления дроби в пульпу ее плотность возрастает и, соответственно, растет мощность, потребляемая электродвигате­лем 21 (см. рис. 8.18).

Сигналы с датчика Тока 19 и датчика напряжения 20 по­ступают на преобразователь активной мощности 16, формиру­ющий сигнал, пропорциональный активной составляющей мощ­ности, потребляемой электродвигателем насоса. Сигнал преоб­разователя постоянно сравнивается с сигналом задатчика 12 минимальной плотности пульпы 15. При достижении их равен­ства срабатывает нуль-орган и сигналом с его выхода через переключатель 13 запрещается дальнейшая работа дозатора в автоматическом режиме. Визуальный контроль за производи­тельностью дозатора и фактической плотностью пульпы осуще­ствляется по индикатору плотности 18 (см. рис. 8.18).

После достижения минимально заданной плотности пульпы дозатор переводится на полуавтоматический режим работы. Для этого переключатель режима работы переводится в/разом­кнутое состояние, и при помощи ручного задатчика производи­тельности устанавливается, исходя из условий технологии.

Требуемая производительность дозатора. Сигнал с задатчика производительности, как и в случае работы в автоматиче­ском режиме, определяет чат стоту срабатывания электро­магнитов и тем самым обеспе­чивается постоянное поступле­ние дроби в пульпу.

В процессе распиловки плотность пульпы постепенно растет вследствие увеличения образуемого шлама. Соответ­ственно растет мощность, по­требляемая электродвигате­лем насоса и ее активная со­ставляющая. По показанию индикатора плотности оцени­вается качество пульпы по со­держанию в не» шлама и свое­временно принимается реше­ние на ее промывку.

Сепараторы пульпы пред­назначены для очистки (про­мывки) ее от шлама. В про­цессе распиловки плотность пульпы возрастает за счет уве­личения содержания шлама, т. е. повышение плотности в дан­ном случае говорит о снижении качества пульпы. При произ­водстве тонкого расішла (толщина 2,5—3,5 мм) за смену обра-

Техническая характеристика автоматического электромагнитного дозатора дроби

Производительность, кг/ч. . .............................. .......................... - 0,5—29,9

TOC o "1-5" h z Доза, г. ................................................................................................. 33,3

Погрешность дозирования, %, не более............................................................. 5

Вместимость бункера, л................................................................ 10

Напряжение питающей сети, В.............................................................. 220

Потребляемая мощность, Вт, не более........................................ 200

Основные размеры дозатора, мм.................................................... 500X 300X 780

зуется и поступает в приямок 0,15—0,25 м3 шлама в плотном теле, что составляет 30—50 %1 объема приямка насоса. Следо­вательно, для своевременной очистки пульпы от шлама необхо - димо 1—2 раза в смену производить ее сепарацию.

Сенаратор представляет собой бак вместимортью 0,1—

0, 15 'в днище которого расположено сливное отверстие 7, перекрывающееся клапаном 8 (рис. 8.19). В верхней части имеется сливной шламовый канал 6, канал для подачи

Пульпы 2 и канал для подачи воды 5. Во время работы, не останавливая распиловочного станка н не прекращая подачу пульпы, медленйо открывается клапан, перекрывающий ка­нал 2, и сепаратор наполняется пульпой, после чего канал 2 перекрывается. Клапан 8 немного открыт для возможности по­стоянного сброса в приямок осажденной дроби; через канал 5 к днищу сепаратора подается вода. Под действием восходящей струи воды частицы шлама поднимаются вверх и сливаются в шламовый канал. Дробь под действием собственного веса осаждается на дно сепаратора, полностью открывается кла­пан 5 и дробь сбрасывается в приямок, Сепарация пульпы производится несколько раз до полной ее промывки.

В последних моделях итальянских камнераспиловочных станков (Те-Ма, БРА-ТЖ-3) устанавливаются автоматические сепараторы пульпы, которые включаются через определенные промежутки времени и в автоматическом режиме осуществля­ется ее промывка.