力泰yp系列陶瓷液压自动压砖机性能及创新特点

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1、中国硅酸盐学会冉瓷分会机械装备专业委员会2 0 0 6 学术年会论文集 7 1 前言 力泰Y P 系列陶瓷液压自动压砖机性能及创新特点 韦峰山冯瑞阳彭沪新 ( 广东恒力泰机械有限公司5 2 8 0 0 0 ) 陶瓷液压自动压砖机是集机、电、液、气、计算机 技术和陶瓷工艺技术高度体化的高科技专用设备， 也是当代世界陶瓷墙地砖生产线上最关键的装备。 说它关键，主要是它前连原料加工，后接干燥烧成，若 压砖机出现故障，则全线停工。说它专用，主要是出 于特殊的物料( 含少量水的喷雾干燥颗粒状泥粉料) 及成形工艺技术( 按照特定的升压曲线实施多次加压 及排气) ，而一般的压力机显然是不能用于压制陶瓷 砖的

2、。 当今的中国，是世界公认的陶瓷墙地砖生产大 国，有着世界最大的陶瓷压砖机市场。但直至2 0 世 纪8 0 年代末，陶瓷压砖机仍是我国建筑陶瓷企业惟 一需要全部引进的装备，其主要来自意大利和德国。 中国陶瓷压砖机从最早研发( 2 0 世纪8 0 年代初) 到 今天成为世界压砖机生产大国，其问整整经历了2 0 多年的艰难历程。今天的国产压砖机不仅可以成功 的替代进1 3 压砖机，而且已开始批量出口国外，这是 个具有历史意义的重大转变。毫无疑问，力泰机械 有限公司作为我国最早研发，迄今成为规模最大的陶 瓷压砖机生产基地，是实现这一历史性转变的社会公 认的主要功臣。从1 9 8 9 年力泰研制成功的

3、第一台 6 0 0 t 陶瓷压砖机( 也是我国研制成功的第一台) 开 始，1 7 年来，力泰人从未停止对压砖机技术性能的研 究开发与探索，今天力泰压砖机品种越来越齐全，吨 位越来越大，技术越来越成熟并拥有一支能够完全 自主没计，获得多项国家专利的科研队伍。力泰公司 现有从6 0 0 t 到7 2 0 0 t 的1 6 个产品规格可供不同用 户选择，成为目前国内最大的陶瓷压砖机“超市”。其 中最具创新特色以及市场认可的9 款机型分别是：力 泰至尊- Y P 7 2 0 0 ，压制力与控制技术的完美组合，外 观新颖，三大系统闭环控制，性能优越；力泰之王一 Y P 5 0 0 0 ，Y P 5 6

4、0 0 ，适应性最好的抛光砖生产机 型，单缸伺服闭环控制的顶出装置，先进可靠；力 泰之星- Y P 4 2 8 0 ，最受客户追捧的抛光砖生产机 型，梁柱结构之最，性能稳定可靠；力泰三杰一 Y P 3 2 8 0 Y P 2 0 8 0 Y P 1 8 0 0 ，适应范围最广的经典机 型，运行持续稳定，久经考验，品质卓越；力泰新秀一 Y P l 5 0 0 ，最受客户赏识的内外墙砖生产机型，超宽台 面设计，高效节能；力泰新品- Y P 4 0 0 0 ，集力泰最新 技术机型，结构新颖，伺服闭环控制，性能优越。 多年以来，力泰创下连续8 年全国销量第一的佳 绩，用户遍及全国2 1 个省、市、自治

5、区，占据了国内压 砖机市场总容量的4 0 ，这个享誉国内的知名品牌 也赢得了海外客户的青睬，主要出口国家有印度、印 尼、孟加拉、缅甸、越南、朝鲜、埃及、台湾等国家和地 区。下面，笔者就力泰Y P 系列陶瓷液压自动压砖机 的主要性能以及创新特色作一综合性的论述。 2 从“四性”看力泰压砖机的综合性能 “四性”是指：可靠性、重复性、调控性、耐久性。纵 观当代世界优秀压砖机，如意大利S A C M I 公司的压 砖机在“四性”方面有着突出的优点，一直以来是我们 国产压砖机学习的典范。但是让人欣慰的是经过1 0 多年的不懈努力，力泰压砖机作为国内知名品牌同样 8 中国硅酸盐学会陶瓷分会机械装备专业委员

6、会2 0 0 6 学术年会论文集 有着与世界先进压砖机完全相媲美的“四性”。 2 1 可靠性 目前国内绝大多数建筑陶瓷企业都采用一机一 线的生产模式，在粉料连续供给，辊道窑连续烧成的 生产制度中，压砖机可渭是全工厂最辛苦的机器，1 年3 6 0 d ，ld 2 4 h 从不问断。故1 台压砖机的可靠性 高不高，在很大程度上决定了一条生产线的状态和 效率。力泰压砖机能够走俏国内外市场，个突出的 优势也就是在于它有很高的可靠性，这是力泰压砖 机最明显的特征。例如，为了提高压砖机的可靠性， 在压砖机研发生产当中，力泰公司除了利用自主知 识产权外，还在机械、液压及电气控制等方面分别与 世界上掌握尖端技

7、术的知名院校和跨国公司进行技 术合作；在制造用材和外购件选用方面力泰公司不 惜成本，选用优良的、高性能的合金钢和性能最优异 的电子元器件，最终确保了力泰压砖机的稳定性和 可靠性。 2 2 重复性 亦即压制的成批砖坯几何误差小。质量好。力泰 压砖机的液压及控制系统经过不断地优化，在填料 的准确性、排气以及低、中、高压制力控制等诸多方 面都做到了误差最小。例如，采用单缸伺服闭环控制 的顶出装置可将加料深度的误差控制在0 1 r a m 以 内，又如5 0 0 0 t 以上的大型压砖机的压制力控制都采 用先进的伺服比例闭环控制技术。可使压制过程中 各级压制力控制得更加准确( 实现精密加压) ，更有

8、利于大规格坯体的成形。而中小型压砖机新优化的 低压回路及控制程序使排气性能大为改善，从而大 大消除了因排气不彻底而造成的坯体易于产生夹层 的缺陷。先进的压力控制数学模型的应用还使中小 型压砖机的低、中、高压制力控制更为准确。从而为 压制中小规格高档墙地砖提供了有利条件。 2 3 调控性 多年来，为适应不同产区，不同企业的不同要 求，力泰压砖机的研发人员从实际使用中不断总结 经验，使压砖机的调控性更好，人机界面更丰富，功 能更强大。例如，在国内众多的建筑陶瓷企业，有的 要求速度快。出砖多，以量取胜；有的要求压力足，使 瓷砖致密，质量好，便于出E l 。有的用白料，有的用红 料，这些都可根据实际情

9、况进行调整，以避免产生各 种缺陷。从而提高砖坯质量，生产出用户满意的产 品。 2 4 耐久性 陶瓷压砖机连续性工业运行的恶劣工况( 高度 疲劳，寿命 10 7 ) 决定了其主受力机架必须具有一 定的耐久性。例如，l 台Y P 3 2 8 0 型压砖机，冲压2 片 6 0 0 x 6 0 0 1 r i m 水晶地砖，工作频率为1 2 次m i n ，除 去正常擦模外，每日工作2 1 h ，除去节假日外每年按 3 0 0 天计算，那么该机1 年满负荷工作的循环次数就 高达3 0 0 x 2 1x 6 0 X 1 2 = 4 5 3 6 万次，显然其疲劳 工况是其他行业压机无法比拟的。为了提高压砖

10、机 机架的耐久性，多年来，力泰压砖机的机架结构经过 了不断的优化和改进，无论是梁柱结构还是钢丝缠 绕预应力结构等都把可靠性和耐久性作为首要研究 内容，并对各种结构都有一套严格的工艺措施加以 保证。例如，压砖机新型材料及抗疲劳性研究、结构 优化及抗疲劳性研究、新工艺新方法及抗疲劳性研 究等，又如新工艺新方法中，立柱螺纹根部圆弧特殊 加工及表面强化工艺是提高梁柱结构压砖机耐久性 的方法之一，而数字缠绕技术及新的缠绕工艺又是 保证缠绕压砖机机架耐久性的方法之一。正是基于 诸多先进的结构设计及制造工艺技术才确保力泰压 砖机有着良好的可靠性及耐久性。例如，1 7 年前由力 泰公司生产的国内第一台Y P

11、6 0 0 型压砖机目前仍就 在广东佛陶集团建筑陶瓷厂五车间使用，这充分说 明了力泰压砖机的可靠性及耐用性。 3 力泰压砖机结构 3 1 主机机架 压砖机的主机机架是压砖机的承载部分，该部 分的强度、刚度、稳定性直接影响整机的性能和可靠 性。力泰Y P 系列压砖机的机架有粱柱结构和钢丝缠 绕预应力结构2 种形式。Y P 6 0 0 一Y P 3 8 0 0 中小型压 砖机以及Y P 4 2 8 0 采用梁柱结构机架。Y P 4 0 0 0 以及 Y P S 0 0 0 一Y P 7 2 0 0 等大型压砖机则采用钢丝缠绕预 应力结构机架。为了解决梁柱结构压砖机梁体受力 复杂、应力分布均匀性差，

12、以及立拄螺纹根部易于产 生应力集中造成立柱断裂等诸多技术难题，在设计 中国硅酸盐学会啊瓷分会机械装备专业委员会2 0 学术年会论文集 9 力紊焉草忡7 2 一 制造中特别对采用梁柱结构的各款压砖机做了最佳 结构优化，以及采取不同工艺措施加以保证。例如， Y P 6 0 0 一Y P 2 0 8 0 采用简式立柱结构，其特点是结构 简单，制造工艺性好，成本低，非常适合中小型机。而 Y P 3 2 8 0 一Y P 4 2 8 0 则采用复式立柱结构即拉杆套筒 结构，它可以对立柱进行全长预紧，改善立柱受力状 态，提高疲劳抗力。又如，为了提高中大型梁柱压砖 力搴之王- - W ：5 6 0 0 。

13、机横粱的抗弯能力，减少机架变形，除了Y P 6 0 0 及 Y P l 0 0 0 小型机仍采用传统结构横梁外，其余都采用 连体式横梁，即把上油箱与传统横梁铸造成整体式 结构。为了解决立柱螺纹根部应力集中问题，特采用 特种结构螺母以分散牙根应力。 力泰Y P 系列大型压砖机基本都采用钢丝缠绕 预应力结构机架。它是一种利用预紧件( 钢丝) 把事 先拼装好的被预紧件( 上、下梁及立柱) 按一定的预 紧力牢固可靠地捆扎成一整体，构成预应力机架。其 特征是整个被预紧件处于预压状态，工作时只承受 较小的拉应力，避免了梁柱结构或整体板框结构以 拉应力分布为主的应力状态，从而提高了被预紧件 ( 上、下粱及立

14、柱) 的疲劳寿命。而预紧件采用超高强 力赛之墨- - Y P 4 2 8 0 。 度的钢丝，其强度极限( 叽) 为1 8 0 0 0 k g f c m 2 ，屈服极 限( 叽) 为1 6 0 0 0 k g f c m = ，即强度指标高出传统梁柱 结构的受拉件( 立柱或拉杆) 近5 倍，而且最主要的 由于钢丝截面尺寸小，有利于轧制均匀及热处理硬 度均匀，叉无任何应力集中。故钢丝缠绕预应力结构 机架具有良好的抗疲劳性，这一点最适合陶瓷压砖 机长期处于高度疲劳状态的恶劣工况。 1 0 中国硅酸盐学会陶瓷分会机械装备专业委员会2 0 0 6 学术年会论文集 大型陶瓷压砖机采用钢丝缠绕预应力结构机

15、架 的难题就是上、下梁结构的优化。由于钢丝与立柱相 对可靠，而上、下梁结构复杂( 自身结构原因，区别于 其他行业钢丝缠绕压机简单的纯半圆梁结构) ，故必 须做到上、下梁在缠绕后关键区域( 如上、下粱主要 工作面) 的拉应力最小，否则过大的拉应力将导致工 作时的“拉一压”交变状态比梁柱结构的脉动状态更 加危险，这是预应力结构不利的一面，故必须对结构 傲到最佳优化后才能确保机架的可靠性及耐久性。 针对以上难点，Y P 系列缠绕式压砖机的上、下 梁结构设计均有创新。例如，Y P S 0 0 0 ，Y P 5 6 0 0 采用 凸底双圆角半圆梁结构并省略传统过渡板( 专利技 术，专利号：Z L 2 0

16、 0 2 2 7 1 6 6 8 8 ) ，而Y P 4 0 0 0 ，Y P 7 2 0 0 则采用平底新型半圆梁结构并将油箱与上梁巧妙组 合( 专利技术，专利号：Z L 2 0 0 4 3 7 4 1 5 8 o ) 。这些结构都 经有限元最佳优化，使上、下梁的应力分布状态达到 最佳。例如：上、下梁主要工作面在预紧状态下的拉 应力最小一工作时交变应力的平均值为负即压应力 ( 抗疲劳) ；上、下梁主要工作面在预紧状态下的挠度 最小一不需任何加工或刮研便可获得较高的部件安 装精度( 工作可靠) 。 钢丝缠绕式机架的最佳优化最终应由精良的制 造来保证，为了确保实际缠绕的准确性及可靠性，力 泰公司首创数字缠绕技术，即在传统缠绕计算基础 上进行的一大创新，是一种将有限元分析与缠绕计 算相结合( 充分考虑上、下粱在缠绕过程中的变形问 题) 以数字模拟实际缠绕过程中应力和位移的变化 和分布。 3 2 主油缸结构 主油缸是压砖机的主要传力部件，其结构形式 和工作精度直接影响压砖机的性能及砖坯质量。Y P 系列压砖机的主油缸结