УСТАНОВКА ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО РАСКОЛА МОНОЛИТНЫХ БЛОКОВ

Предлагаемая полезная модель относится к горному делу и строительству, в частности, к установкам для направленного раскола монолитных блоков, и может быть использована для направленного раскола природных камней и производства колотой продукции из камней (брусчатки, плит, бордюрного камня и т.п. изделий).
Исходным сырьем могут служить скальные породы вскрыши, некондиционный камень, получаемый при добыче блоков, отколы, остающиеся при пассировке блоков, и отходы камнерезной продукции.
Известен камнекольный пресс, содержащий жестко связанные поперечинами вертикальные стойки, установленные на стойках, с возможностью перемещения силовой нижний и опорный верхний инструментальные блоки, привод наладочного перемещения опорного блока и привод силового перемещение нижнего блока, размещенные в блоках колющие элементы, а также средства жесткой фиксации колющих элементов (патент RU 2011819, по кл. B28D 1/26, 1994).
Недостатком известной конструкции являются:
- неравномерное нагружение колющих элементов при перемещении силового инструментального блока вверх для передачи технологического усилия скалывания. Это происходит за счет существующих неровностей поверхности раскалываемого камня в виде больших перепадов впадин и выступов, неоднородной плотности, вызванной различными включениями, и, соответственно;
- возникающие боковые составляющие усилия нагружения действуют отрицательно на стойку;
вызывают перекос силового блока, за счет чего происходит интенсивный износ трущейся пары, возникают задиры и заклинивание.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является установка для направленного раскола монолитных блоков, содержащая станину с вертикальными стойками, установленные на стойках верхний и нижний инструментальные блоки, приводы их перемещения, размещенные в блоках колющие элементы и средства их жесткой фиксации, при этом верхний блок выполнен в виде верхней траверсы, установленной на стойках с возможностью вертикального перемещения, а нижний блок - в виде нижней траверсы, с которой шарнирно взаимодействуют установленные на станине в горизонтальной плоскости рабочие силовые элементы, а в вертикальной плоскости в направляющих проемах траверс установлены распорные силовые элементы, взаимодействующие с колющими элементами совместно с упорами, (RU №2198095, по кл. В30В 12/00, 2001 г)
Недостатками известной конструкции являются:
- не позволяет получать требуемого качества раскол, поскольку колющие клинья распределены по линии раскола не равномерно, с большими промежутками непосредственно между клиньями и между группами клиньев.
Это обусловлено сложностью конструкций и верхнего и нижнего инструментальных блоков, в частности, размещением индивидуального привода колющих клиньев, и мультипликаторов, управляющих распорными силовыми элементами.
Такая конструкция не позволяет разместить вдоль линии раскола достаточное количество колющих клиньев и минимизировать промежутки между ними. Это приводит не только к дополнительным неровностям плоскости раскола, но и к концентрации напряжений на рабочих кромках (гранях) колющих клиньев и их преждевременному разрушению.
- требует дополнительного расхода энергии для системы жесткой фиксации колющих клиньев, поскольку используют мультипликаторы. Наличие последних обусловлено необходимостью создания высокого давления в распорных силовых элементах, с помощью проставок, обеспечивающих жесткую фиксацию колющих клиньев в полостях кассет.
- нерациональное расположение рабочих силовых элементов и шарниров нижнего инструментального блока. А это приводит к:
- увеличению габаритов установки и ее металлоемкости, поскольку в местах расположения шарниров, рабочих силовых элементов и мультипликаторов невозможно разместить колющие клинья;
в нижнем инструментальном блоке (в головках) стойках станины возникают изгибающие моменты, которые только усиливаются из-за перекосов «качающейся вокруг осей шарниров» нижней кассеты.
В результате незначительного перекоса, выбирают люфты в головках и шарнирах, и дальнейший перекос «самоустанавливающейся» кассеты возможен только за счет деформации сочленений нижнего инструментального блока, что приводит к их повышенному износу и заклиниванию.
- сложность конструкции и излишняя металлоемкость - с одной стороны жесткое соединение стоек станины поперечинами, с другой стороны нижний инструментальный блок состоит из установленных на стойках головок шарнирно связанных с кассетой и, фактически, является дополнительной нижней поперечиной. Как видно из геометрии, в жестком состоящем из стоек и поперечин прямоугольнике шарнирное соединение трехзвенной дополнительной нижней перемычки (головка-кассета-головка), не может работать и «покачивание» нижнего инструментального блока ограничено люфтами (допусками) не превышающими долей миллиметра. С учетом того, что внедрение колющих клиньев до момента раскола составляет несколько миллиметров, «самоустанавливаться» нижний инструментальный блок может только в пределах незначительного, допустимого (за счет люфтов) перекоса внутри указанного выше жесткого прямоугольника.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание установки для направленного раскола монолитных блоков, позволяющей:
- упростить конструкцию и уменьшить металлоемкость устройства;
- исключить повышенный износ и заклинивание сочленений нижнего инструментального блока;
- рационально расположить рабочие силовые элементы и шарниры нижнего инструментального блока.
Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием установки для направленного раскола монолитных блоков, содержащей станину с вертикальными стойками, установленные на стойках верхний и нижний инструментальные блоки, приводы их перемещения, размещенные в блоках колющие элементы и средства их жесткой фиксации, при этом верхний блок выполнен в виде верхней траверсы, установленной на стойках с возможностью вертикального перемещения, а нижний блок - в виде нижней траверсы, с которой шарнирно взаимодействуют установленные на станине в горизонтальной плоскости рабочие силовые элементы, а в вертикальной плоскости в направляющих проемах траверс установлены распорные силовые элементы, взаимодействующие с колющими элементами совместно с упорами, в которой, согласно полезной модели, торцы нижней траверсы расположены в направляющих проемах опорных частей вертикальных стоек, верхняя траверса снабжена рейкой для поднятия колющих элементов верхнего инструментального блока, с размещенным на ней приводом их перемещения, соединенного с размещенной над верхней траверсой скобой, а нижняя траверса снабжена рейкой с отверстиями для опускания подпружиненных колющих клиньев нижнего инструментального блока, связанной с приводом перемещения клиньев, установленного на станине, при этом рабочие силовые элементы расположены между крестообразными (в горизонтальной плоскости) упорными пуансонами, выступы которых размещены в проемах опорных частях вертикальных стоек с возможностью перемещения в вертикальном направлении под воздействием рабочих силовых элементов, при этом внешние поверхности верхних упорных пуансонов снабжены полуцилиндрическими выступами, а торцевые части нижней траверсы снабжены ответными полуцилиндрическими выемками, предназначенными для образования шарнирных соединений последней со станиной.
Выполнение каждого рабочего силового элемента, содержащим эластичную камеру, связанную с расклинивающими пуансонами, расположенными в проемах опорных частях вертикальных стоек с возможностью перемещения под воздействием расширяющейся эластичной камеры и с крестообразными (в горизонтальной плоскости) упорными пуансонами, выступы которых размещены в проемах опорных частях вертикальных стоек и связаны с направляющими проемами и с верхними и нижними упорными пуансонами, снабженными стороны эластичной камерой выступами со скосами, предназначенными для контакта со скосами расклинивающих пуансонов позволяет рационально расположить рабочие силовые элементы и шарниры нижнего инструментального блока в установке, ликвидировать перекосы и заклинивание установки.
Предлагаемая конструкция позволяет повысить эффективность и срок службы установки для направленного раскола монолитных блоков, улучшить потребительские качества получаемых каменных блоков и т.д.
Проведенные патентные исследования показали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков, в аналогичных конструкциях для направленного раскола монолитных блоков, т.е. предлагаемое решение, соответствует критерию «новизна».
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.
Предлагаемая установка для направленного раскола монолитных блоков поясняется следующим описанием и чертежами, где:
На фиг.1 - представлена установка для направленного раскола монолитных блоков с размещенным на ней раскалываемым блоком;
На фиг.2 - разрез по фиг.1 по А-А;
На фиг.3 - разрез по фиг.2 по Г-Г;
На фиг.4 - разрез по фиг.1 по Б-Б;
На фиг.5 - разрез по фиг.1 по В-В;
На фиг.6 - разрез по фиг.5 по Д-Д.
Установка для направленного раскола монолитных блоков состоит из неподвижной станины, состоящей из двух опорных частей 1 и перемычки 2, направляющих стоек 3, жестко соединенных с опорными частями 1, верхнего инструментального блока, из нижнего инструментального блока и рабочих силовых элементов.
Верхний инструментальный блок состоит из верхней траверсы 4, установленной на стойках 3 с возможностью перемещения с помощью привода 5, например, мотора-редуктора, рейки 6 с отверстиями для поднятия пакета колющих клиньев, связанной со скобой 7 и приводом вертикального перемещения 8, например, гидроцилиндра,
Нижний инструментальный блок состоит из нижней траверсы 9, торцы которой расположены в направляющих проемах 10 опорных частей 1, и шарнирно опираются на рабочие силовые элементы, размещенные в направляющих проемах 7 и нижней рейки 11 с отверстиями для опускания пакета подпружиненных колющих клиньев нижней траверсы 9.
Нижний инструментальный блок связан с приводом 12 нижнего перемещения в вертикальной плоскости (гидроцилиндр), закрепленного на пере мычке 2.
При этом выдвижные клинья 13 и распорные силовые элементы 14, установлены в полостях верхней 4 и нижней 9 траверсах.
Расположения в полостях траверс 4 и 9 выдвижных колющих клиньев 13 и распорных силовых элементов 14 показаны на рис.4.
В промежутках между клиньями 13, а также между распорными силовыми элементами 14 и клиньями 13 расположены упоры 15.
Каждый рабочий силовой элемент состоит из эластичной камеры 16, расклинивающих пуансонов 17 трапецеидального сечения, расположенных в проемах опорных частей 1 станины с возможностью перемещения под воздействием расширяющейся эластичной камеры и крестообразных (в горизонтальной плоскости) упорных пуансонов 18.
Выступы упорных пуансонов 18 размещены в проемах опорных частей 1 и контактируют с направляющими стойками 19 опорных частей 1 станины.
При этом упорные пуансоны 18 со стороны, контактирующей с эластичной камерой 16, снабжены выступами со скосами, имеющими контакт с соответствующими скосами расклинивающих пуансонов 17.
Внешние поверхности верхних, упорных пуансонов 18 имеют полуцилиндрические выступы 20 и контактируют с ответными полуцилиндрическими выемками 21 торцевых частей нижней траверсы 9, образуя шарнирные соединения последней со станиной.
Эти соединения компенсируют незначительные перекосы нижней траверсы 9 из-за возможных неоднородностей раскалываемого блока и выравнивают силовое воздействие на нижнюю траверсу 9 распорных силовых элементов 15.
Колющие клинья 13 могут иметь шестигранное поперечное сечение, а упоры и пуансоны распорных силовых элементов 14, контактирующие с колющими клиньями имеют такое же сечение, как и колющие клинья Такое выполнение обосновано тем, что при равном зажимающем усилии Р, осевое усилие Fосев., удерживающее вышеупомянутые элементы от продольного смещения, при шестигранной форме в двое выше, чем при прямоугольной
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом:
Раскалываемый блок 22 устанавливают, например, автопогрузчиком на подающий стол 23, затем, например, с помощью выдвижного упора 24 и гидроцилиндра 25 передвигают до упора 26, совмещая плоскость предполагаемого раскола с плоскостью размещения выдвижных колющих клиньев 13.
При этом выдвижные клинья 13 верхней траверсы 4 с помощью рейки 6 и верхнего привода перемещения 8 подняты вверх (в нерабочее положение) к скобе 7, а выдвижные клинья 13 нижней траверсы 9 с помощью рейки 11 и привода 12 нижнего перемещения в вертикальной плоскости опущены вниз к перемычке 2.
Приводом вертикального перемещения 12 поднимают подпружиненные клинья до контакта с нижней поверхностью блока 22. При этом положение колющих граней подпружиненных клиньев 13 копирует неровности его поверхности.
Выдвижные клинья верхней траверсы 4 под собственным весом опускают с помощью верхнего привода перемещения 8 на верхнюю поверхность раскалываемого блока, также копируя его неровности. При этом необходимое положение верхней траверсы 4 на направляющих стойках 3 фиксируют с помощью мотор-редуктора 5.
Создают необходимое давление рабочего агента в гидравлических распорных элементах 14, которые фиксируют положение клиньев 13, обжимая их с помощью упоров 15 во время всего рабочего цикла раскола.
Давление в распорных элементах 14 определяют из условия обеспечения надежной фиксации колющих клиньев 13 в траверсах 4 и 9 в течение всего рабочего цикла.
Подают рабочий агент в рабочие силовые элементы. Эластичные камеры 16 расширяются и передают давление рабочего агента непосредственно на упорные пуансоны 18 и расклинивающие пуансоны 17, которые тоже передают давление на упорные пуансоны 18.
Герметизация эластичных камер 16 осуществляется направляющими стойками опорных частей 1 и расклинивающими пуансонами 17.
Кроме того, в верхних и нижних упорных пуансонах вмонтированы герметизирующие обоймы со штуцерами для подвода рабочего агента (на черт. не показ.) в эластичные камеры 16 и вытеснения из них воздуха. Под воздействием создаваемых рабочими элементами 14 усилий, нижняя траверса 6 совместно с клиньями 13 поднимается вверх.
Колющие клинья 13, жестко зафиксированные распорными силовыми элементами 14 в нижней 9 и в верхней 4 траверсах, с двух сторон внедряются в раскалываемый блок и создают в нем направленную трещину.
Отколотая часть блока (пластина) под собственным весом перемещается по наклонному приемному столу 27 в накопитель или на транспортер (на черт. не показаны).
Колющие клинья 13 верхнего и нижнего приводами перемещения 8 и 12 перемещаются в исходное положение, а блок по подающему столу 23 с помощью выдвижного упора 24 и гидроцилиндра 25 снова передвигают до упора 26 и делают следующий раскол, как был описано выше.
Была создана и опробована опытная установка для направленного раскола монолитных блоков. Получены следующие результаты
Технические характеристики
Максимальная ширина раскалываемого блока, мм
1400
Максимальная высота раскалываемого блока, мм
800
Максимальное раскалывающее усилие, тонн
1000
Производительность, расколов в час
30
Размеры установки, мм
2000×1900×2000
Диапазон автоматического регулирования клиньев, мм
нижней траверсы
0…500
верхней траверсы
0…200
Мощность электропривода, кВт
5
Рабочее напряжение, В
380
Рабочее давление в гидросистеме, Мпа
до 70