Investigación sobre el diseño de optimización y mejora del rendimiento de las extrusoras de vacío

Investigación sobre el diseño de optimización y mejora del rendimiento de las extrusoras de vacío
Basado en la práctica de ingeniería de la mejora estructural de las extrusoras de vacío de dos etapas

En una línea de producción de ladrillos cocidos, la extrusora de vacío de ladrillos cocidos con arcilla es el equipo de moldeo central que determina la calidad de los ladrillos verdes y la eficiencia de producción.Con las crecientes exigencias de la industria de los ladrillos y los azulejos para la calidad de los productosEn la actualidad, la producción y la fiabilidad de los equipos, la optimización estructural y la mejora tecnológica de las extrusoras de vacío se han vuelto particularmente importantes.
Al investigar y analizar varios equipos de extrusión de vacío desarrollados a nivel nacional e internacional y combinar la experiencia técnica avanzada de diferentes empresas de fabricación,se realiza un diseño de optimización sistemática de las estructuras clave, garantizando el rendimiento del equipoAl seleccionar componentes de apoyo tecnológicamente maduros y económicamente razonables, se mejora la funcionalidad del equipo y se reducen efectivamente los costes de fabricación.logrando así una mejora integral tanto en el rendimiento del equipo como en la economía.

I. Diseño de optimización de los componentes clave

1.1 Optimización de la estructura del eje de auge (eje principal)

El eje de auge es el componente central de transmisión de la extrusora de vacío.mientras que al mismo tiempo soportan un par significativo y una presión axialPor lo tanto, el diseño estructural del eje de auge afecta directamente a la estabilidad y fiabilidad generales de la máquina.
En la estructura original de la extrusora de vacío, el diámetro del eje de la auge en las posiciones de los rodamientos era de Φ170 mm y utilizaba tres rodamientos para soporte (incluido un rodamiento de empuje).durante el funcionamiento real, esta estructura presentaba los siguientes problemas:
• Relativamente pequeña distancia central entre los rodamientos delantero y trasero
• Sección en voladizo relativamente larga del eje de la auge
• Desviación significativa del eje durante el funcionamiento
Esta estructura tendía a causar una sacudida notable de la cabeza de la extrusora durante el funcionamiento (comúnmente conocido como el fenómeno de "sacudida de la cabeza").La sacudida excesiva o prolongada no sólo afecta a la estabilidad de funcionamiento del equipo, sino que también puede provocar daños en los componentes e incluso paradas de producción.

Según el análisis de la teoría mecánica:
Supongamos que la distancia desde el centro del portador delantero del eje de la auge hasta el extremo delantero de la auge es L1
Supongamos que la distancia central entre los rodamientos delantero y trasero es L2
Cuando se cumpla la siguiente condición:
L2 / L1 ≥ 0.7
el eje de la auge puede mantener una buena estabilidad de funcionamiento.
En la estructura original del equipo:
L2 / L1 = 1040 / 1950 = 0.533
Esto está significativamente por debajo del rango razonable de diseño, lo que indica una deficiencia de diseño estructural.

1.2 Plan de mejora estructural

Durante el proceso de diseño de optimización, la estructura de transmisión clave se ajustó para lograr una configuración de eje de auger más racional.
Las principales medidas incluyen:
• Cambiar el embrague neumático radial original por uno neumático axial
• Reducción de las dimensiones axiales de la embrague
• Mover hacia atrás el eje de la auge que lleva la carcasa

A través de las optimizaciones anteriores:
La distancia central entre los rodamientos delantero y trasero se incrementó en aproximadamente 400 mm.
Bajo la nueva estructura:
L2 / L1 = (1040 + 400) / 1950 = 0.74
Esta proporción cumple ahora los requisitos para un funcionamiento estable, haciendo que el eje de la auge funcione más suave y confiablemente.
Debido a la mayor rigidez estructural, el diámetro del eje de auge también podría optimizarse en consecuencia:
Diámetro máximo original del eje: Φ185 mm
Diámetro de la sección del rodamiento optimizado: Φ150 mm
Diámetro máximo del eje: Φ160 mm
Después de la optimización estructural:
• El peso del eje se reduce significativamente
• La estructura mecánica es más racional
• Se reduce la dificultad de fabricación

Al mismo tiempo, las dimensiones de los rodamientos y los componentes relacionados también se redujeron, haciendo que todo el sistema del eje de auge sea más compacto.

II. Optimización del sistema de embrague neumático

En el diseño original del equipo, se utilizó un embrague neumático radial como dispositivo de conexión de energía.
• Estructura compleja
• Gran huella
• Exigencias elevadas de instalación y puesta en marcha
• Requisitos estrictos para la precisión de la alineación del equipo

El embrague neumático radial requería una alineación precisa con el reductor a través de un acoplamiento y necesitaba estructuras de soporte adicionales, lo que hacía que la instalación y el mantenimiento fueran más complejos.
En el diseño de optimización, todos los embragues radiales fueron reemplazados por embragues neumáticos axiales, instalados directamente en el eje de alta velocidad del reductor.
Esta estructura ofrece las siguientes ventajas:
• Una estructura más compacta
• Es más fácil garantizar la exactitud de la instalación
• Una puesta en marcha y mantenimiento más convenientes
• Reducción significativa del peso del equipo
• Menos requisitos para el sistema de aire comprimido
A través de esta mejora, no solo se mejoró la fiabilidad operativa del equipo, sino que también se simplificó la estructura general de la transmisión.

- ¿ Qué?

III. Mejora de la capacidad de producción de equipos

La extrusora de vacío de dos etapas original sufría una producción relativamente baja en el uso práctico.
• Capacidad insuficiente de alimentación desde el estadio superior
• Relación de compresión excesiva en la cavidad cónica
• Velocidad de transporte relativamente baja en la etapa superior

Relación de compresión de la cavidad cónica del equipo original:
λ = 2.6
Este valor estaba cerca del límite superior del intervalo permitido de diseño.
El rango razonable típico es:
λ = 2,0 26
Un cónico demasiado grande reduce la velocidad de transporte de la mezcla de arcilla, disminuyendo la cantidad de material que entra en la cámara de vacío por unidad de tiempo, limitando así el rendimiento general de la máquina.
En el diseño de optimización, mediante el ajuste de las dimensiones estructurales de las mangas cónicas interiores y exteriores, la relación de compresión se optimizó para:
λ = 2.3
Además, debido a la sustitución por el embrague axial, la velocidad de rotación de la etapa superior se incrementó adecuadamente, mejorando significativamente la capacidad de transporte de arcilla.
Después de la optimización:
La cantidad de mezcla de arcilla que entra en la cámara de vacío por unidad de tiempo aumentó aproximadamente en un 22%.
La capacidad de producción de la nueva extrusora de vacío de dos etapas mejoró en aproximadamente un 25% en comparación con el modelo original.

IV. Ligereza estructural y optimización de la fabricación

Durante el proceso general de optimización del equipo, se realizaron mejoras sistemáticas en varios componentes estructurales para mejorar la eficiencia de fabricación y la racionalidad estructural.

4.1 Optimización del peso estructural

Al tiempo que se garantiza la resistencia y el rendimiento del equipo, se ha realizado una optimización estructural de los siguientes componentes clave:
• Caja de alimentación
• Cámara de vacío
• Estructura del cuerpo de la máquina
Al optimizar las estructuras de fundición y los procesos de mecanizado, el peso total del equipo se redujo significativamente, al tiempo que se mejoró la eficiencia de procesamiento.

4.2 Normalización del diseño de componentes

En el diseño original del equipo, algunos componentes auxiliares como:
• Los filtros
• Esquinas de motor
• Sistemas de iluminación
• Puertas de inspección de la cámara de vacío
• Variado en su estructura según los diferentes modelos de equipos.

En el diseño de optimización, mediante la implementación del diseño estandarizado de componentes, se lograron los siguientes objetivos:
• Utilización de piezas estructurales unificadas para diferentes modelos de equipos
• Solo se hacen ajustes de dimensiones apropiados
• Establecimiento de un sistema de piezas estándar internas de la empresa

Esta medida supuso importantes ventajas para la producción:
• Reducción de la variedad de partes
• Aumento de la capacidad de producción por lotes
• Mejora de la eficiencia del procesamiento
• Reducción de la complejidad de la fabricación

V. Efectos del diseño de optimización

1. Estructura
   • Una estructura de equipos más compacta
   • Un sistema de transmisión más racional
   • Una mayor estandarización de los componentes

2. Desempeño
   • Funcionamiento más estable del eje de la auge
   • Mejora significativa de la capacidad de producción
   • Mejora de la fiabilidad operativa del equipo

3. Fabricación
   • Optimización del peso del equipo
   • Mejora de la eficiencia de procesamiento y fabricación
   • Una estructura general más racional

En resumen, el diseño de optimización no sólo ha elevado el nivel técnico del equipo, sino que también ha mejorado la eficiencia de producción y la fiabilidad del equipo,que permite a la extrusora de vacío ofrecer un mayor valor en las líneas de producción de ladrillos.