Способ дробления металлической стружки и автоматизированный комплекс для его осуществления
METHOD FOR CRUSHING METAL CHIPS AND AN AUTOMATED COMPLEX FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к переработке металлической стружки с использованием дробильных устройств и может быть применена в машиностроении, металлургии и для утилизации отходов металлообработки.
В общем случае способ переработки металлической стружки включает в себя операции сортировки, дробления в молотковых стружкодробильных агрегатах и очистки от смазочно-охлаждающих материалов обезжириванием, при этом в конструкции стружкодробильных агрегатов имеются устройства для улавливания недробимых предметов (см., например, ПБ 11-546-03 «Подготовка лома черных и цветных металлов для переплава», М., ГУП НТЦБП, 2003, стр. 13). Этот способ энергозатратен из-за необходимости использования моечно-сушильного оборудования и не позволяет получить требуемого для брикетирования размера дробления витой стружки от токарных станков.
Известен двухстадийный способ дробления витой стружки, описанный в SU 917858 «Устройство для измельчения вьюнообразной стружки», опубликовано 07.04.82., по которому в бункер загружают подвергаемую дроблению стружку, из которого она попадает на ножевой барабан в корпусе, где происходит первая стадия дробления - разрыв стружки между неподвижными ножами и смежными с ними вращающимися звездочками, затем стружку направляют в механизм доизмельчения, где происходит дробление стружки и удаление недробимых предметов. Такой способ не имеет операции контроля и не предусматривает автоматизации управления.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ, содержащийся в источнике - «Стружкодробильный агрегат СДА-7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации» 0042.00.00.000 ТО, ОАО «Бузулуктяжмаш», 2006 год. Дробление стружки по этому способу производят путем ее двухстадийной переработки, выражающейся в совмещении измельчения крупного стального вьюна в разрывной машине и дробления в молотковой дробилке с вращающимися вокруг своей оси молотками, выбрасывающими за счет инерции недробимые тела через ловушку в виде хобота, включающий этапы - загрузка стружки в разрывную машину и разделение до отдельных кусков, транспортирование стружки первого передела в дробилку, дробление с одновременной чисткой и осушением стружки и разделением смеси на переработанную стружку и недробимые предметы, удаление недробимых предметов через хобот, транспортирование готовой стружки, прошедшей через решетку, при этом производят контроль и автоматическое управление работой дробильных агрегатов, а именно отключение приводов агрегатов при заклинивании и включение транспортеров только после набора установленной скорости вращения валов дробильных агрегатов. Для этого служит аппаратура управления, включающая электрические цепи, соединяющие датчики и исполнительные механизмы. Однако такой способ требует вмешательства оператора для устранения заклинивания путем реверса дробилок или вручную, отсутствуют операции автоматического реагирования на изменение нагрузки (адаптация), что приводит к перерасходу энергии при холостой работе, большой трудоемкости за счет необходимости ручного труда и привлечения дополнительной рабочей силы для ликвидации завалов сырья в дробильных агрегатах, и, в конечном итоге, не обеспечивает того качества готовой продукции, что дает стабильная, реагирующая на разные характеристики сырья работа агрегата.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании изобретения, и которая не могла быть решена при использовании аналогов изобретения, по причине отсутствия операций автоматического реагирования на изменение свойств сырья, является перерасход энергии при холостой работе дробильного оборудования, необходимость ручного труда для устранения заклинивания дробилок из-за завалов стружки и недостаточное качество готовой продукции.
Для решения этих проблем предлагается в известном способе дробления металлической стружки, включающем загрузку стружки в разрывную машину и разделение до отдельных кусков, транспортирование стружки первого передела в молотковую дробилку, дробление с одновременной чисткой и осушением стружки и разделением смеси на переработанную стружку и недробимые предметы, удаление недробимых предметов через хобот, транспортирование готовой стружки, прошедшей через решетку, контроль и автоматическое управление работой дробильных агрегатов, при этом автоматическое управление работой комплекса производят путем автоматического адаптирования работы дробильных агрегатов, а мониторинг и контроль работы комплекса осуществляют путем передачи данных от модуля управления к модулю удаленного мониторинга.
Известно Устройство для измельчения вьюнообразной стружки (SU 917858, опубликовано 07.04.82), включающее загрузочный бункер, корпус с узлом принудительной подачи, под которым смонтирована очистительная гребенка, ножевой барабан, и механизм доизмельчения в виде вала с неподвижно укрепленными на нем звездочками, взаимодействующими на корпусе с поворотными, параллельно расположенными, подпружиненными ножами. Такое устройство не имеет средств контроля за процессом и средств автоматизации управления.
Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство, охарактеризованное в источнике - «Стружкодробильный агрегат СДА-7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации» 0042.00.00.000 ТО, ОАО «Бузулуктяжмаш», 2006 год. Агрегат содержит разрывное устройство с парой валков с установленными на них разрывными элементами, вращающимися навстречу, соединенное конвейером с молотковой дробилкой, имеющей бункер с ловушкой для удаления недробимых предметов, средства контроля и автоматики, в том числе аналоговый амперметр контроля нагрузки по току электродвигателей привода разрывного устройства и дробилки, автоматический выключатель электродвигателей при перегрузке (заклинивании валов) и реле контроля скорости вращения валов в качестве датчика, включающее транспортер по достижению номинального значения скорости вращения (отсутствие заклинивания). К основным недостаткам известных устройств дробления металлической витой стружки относятся следующие. Устройство требует вмешательства оператора для устранения заклинивания путем включения-выключения реверса дробилок или вручную, отсутствует оборудование автоматического реагирования на изменение нагрузки (для адаптации), что приводит к перерасходу энергии при холостой работе, большой трудоемкости за счет необходимости ручного труда и привлечения дополнительной рабочей силы для ликвидации завалов сырья в дробильных агрегатах, и в конечном итоге не обеспечивает того качества готовой продукции, что дает стабильная, реагирующая на разные характеристики сырья работа агрегата.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании изобретения, и которая не могла быть решена при использовании аналогов изобретения, по причине отсутствия средств автоматического реагирования на изменение свойств сырья, является перерасход энергии при холостой работе дробильного оборудования, необходимость ручного труда для устранения заклинивания дробилок из-за завалов стружки и недостаточное качество готовой продукции.
Для решения этих проблем предлагается в известном устройстве дробления металлической стружки, включающем разрывную машину с парой валков, с установленными на них разрывными элементами, вращающимися навстречу, соединенную конвейером с молотковой дробилкой, имеющей бункер с ловушкой для удаления недробимых предметов, средства контроля и автоматики, в том числе аналоговый амперметр контроля нагрузки по току электродвигателей привода разрывного устройства и дробилки, автоматический выключатель электродвигателей при перегрузке (заклинивании валов) и датчик контроля скорости вращения валов, включающее транспортер по достижению номинального значения скорости вращения (отсутствие заклинивания), средства автоматики включают элементы автоматического реагирования на изменение свойств сырья, содержащие установленные на разрывной машине оптико-электронный датчик контроля загрузки сырья, индуктивный бесконтактный датчик скорости вращения валов разрывной машины и цифровой датчик нагрузки валов разрывной машины, связанные по интерфейсу с блоком контроля загрузки разрывной машины; установленные на молотковой дробилке индуктивный бесконтактный датчик скорости вращения ротора молотковой дробилки и цифровой датчик нагрузки на ротор молотковой дробилки, связанные по интерфейсу с блоком контроля загрузки молотковой дробилки; при этом выходы блоков контроля соединены с входами модуля управления, выходы которого соединены с исполнительными механизмами разрывной машины и молотковой дробилки, а также с модулем связи и удаленного мониторинга.
На фиг. 1 показана блок-схема реализации способа дробления металлической стружки в части обеспечения автоматического адаптирования работы дробильных агрегатов - разрывной машины и молотковой дробилки, на фиг. 2 показан габаритный чертеж автоматизированного комплекса, вид сверху.
Реализовать заявляемый способ дробления металлической стружки можно следующим образом. Партию стружки, предназначенную для переработки с помощью автоматизированного комплекса, загружают в разрывную машину 8, при этом срабатывает оптико-электронный датчик контроля загрузки сырья 1, например оптический датчик Kippribor OA18-TI1500P4.U1.K, сигнал с которого поступает по интерфейсу (например, RS485) на блок контроля загрузки разрывной машины 5. В процессе работы разрывной машины 8 производят контроль процесса раздергивания и разрыва стружечных спиралей с помощью индуктивного бесконтактного датчика скорости вращения валов разрывной машины 3 (это может быть, например, датчик ВБИ-М18-46У-1113-С.51 производства ЗАО «Сенсор») и цифрового датчика нагрузки валов разрывной машины 4 (как, например, цифровой амперметр Овен МЭИ0-224.1Т), связанных по интерфейсу с блоком контроля загрузки разрывной машины 5, с помощью которого вычисляются скорости вращения и нагрузка на валы. Далее производят транспортирование стружки первого передела в молотковую дробилку 2, где происходит дробление с одновременной чисткой и осушением стружки и разделением смеси на переработанную стружку и недробимые предметы, удаление недробимых предметов через хобот, транспортирование готовой стружки, прошедшей через решетку с помощью транспортера 24. Контроль и управление процессом дробления производят с помощью индуктивного бесконтактного датчика скорости вращения ротора молотковой дробилки 9 и цифрового датчика нагрузки на ротор молотковой дробилки 10, связанных по интерфейсу с блоком контроля загрузки молотковой дробилки 11, с помощью которого вычисляются скорости вращения и нагрузка на ротор. Выходы блока контроля загрузки разрывной машины 5 и блока контроля загрузки молотковой дробилки 11 соединены с входами модуля управления 6, что может быть реализовано, например, с помощью промышленного логического контроллера Овен ПЛК 110-60[М02]. Модуль управления 6 имеет связи с исполнительными механизмами разрывной машины 8 и молотковой дробилки 2, а также прямую и обратную связь с модулем связи и удаленного мониторинга 7, который включает в себя серверную часть с документированным API, сайт и мобильные приложения, для операционных систем Android, IOS, что позволяет удаленно осуществлять полный мониторинг, администрирование и контроль производства. Окончательной операцией способа является транспортирование переработанной стружки из дробилки 8 с помощью транспортера 24 в отвал или в транспортное средство (не показаны). Необходимая аппаратура размещена в шкафу электрооборудования 26.
Описанный способ осуществляется, например, следующим устройством с тремя парами валков разрывной машины.
Автоматизированный комплекс включает в себя установленную на раме 25 разрывную машину 2, каждая пара вращающихся встречно валков которой, с установленными на них рабочими элементами в виде звездочек или крючков, разрывает спирали стружки. Датчик контроля загрузки сырья 1 и индуктивные бесконтактные датчики скорости вращения валов разрывной машины 3 установлены на разрывной машине 2, цифровой датчик нагрузки валов разрывной машины 4 связан с двигателями привода валов разрывной машины 2. Эти датчики связаны по интерфейсу с блоком контроля загрузки разрывной машины 5, расположенном в шкафу электрооборудования 26. Разрывная машина 2 связана с молотковой дробилкой 8, имеющей бункер с ловушкой для удаления недробимых предметов, конвейером 23. Молотковая дробилка 8 оснащена средствами автоматики, включая амперметр контроля нагрузки по току электродвигателей привода разрывной машины и дробилки, индуктивный бесконтактный датчик скорости вращения ротора молотковой дробилки 9 и цифровой датчик нагрузки на ротор молотковой дробилки 10, связанные по интерфейсу с блоком контроля загрузки молотковой дробилки 11, и присоединена к выходному транспортеру 24. В шкафу электрооборудования 26 размещены блок контроля загрузки разрывной машины 5 и блок контроля загрузки молотковой дробилки 11, выходы блоков контроля 5 и 6 соединены с входами модуля управления 6, выходы которого соединены с исполнительными механизмами разрывной машины 2 и молотковой дробилки 8, а также с модулем связи и удаленного мониторинга 7.
Изложенный способ дробления металлической стружки с помощью описанного автоматизированного комплекса при их совместном использовании позволяет средствами автоматического реагирования на изменение свойств сырья сократить расход энергии при работе дробильного оборудования, исключает необходимость ручного труда для устранения заклинивания валов и обеспечивает повышение качества готовой продукции.