Как работает вибропресс: устройство, принцип работы и основные узлы

Что такое вибропресс

Как проходит цикл вибропрессования

Основные узлы вибропресса

Что происходит после вибропресса

Вибропрессы QGM | ZENITH | SOLOMATIC
 

Вибропресс — ключевой элемент автоматизированной линии по производству бетонных изделий. Именно в нем подготовленная бетонная смесь приобретает заданную форму, плотность и геометрические размеры.

При этом вибропрессование нельзя сводить только к механическому давлению на бетон. Формование происходит за счет совместного воздействия вибрации и вертикального усилия, создаваемого пуансоном. Под действием вибрации частицы заполнителя перераспределяются внутри формы, из смеси удаляется лишний воздух, а давление обеспечивает окончательное уплотнение и получение изделия заданной высоты. От точности работы вибросистемы, загрузочного устройства, пресс-формы, гидравлики и автоматики зависит стабильность всего производственного процесса.

 

Разберем, как устроен промышленный вибропресс, из каких узлов он состоит и что происходит с бетонной смесью в течение одного формовочного цикла.

 

 

Что такое вибропресс

Вибропресс — это формовочная машина, предназначенная для изготовления бетонных изделий методом объемного вибропрессования.

Оборудование применяется для производства:

• тротуарной плитки;
• дорожных и садовых бордюров;
• стеновых блоков;
• пустотелых блоков;
• облицовочных изделий;
• элементов подпорных стен;
• водоотводных изделий;
• специальных элементов благоустройства.

В качестве сырья обычно используется жесткая или полусухая бетонная смесь с относительно небольшим содержанием воды. Такая смесь сохраняет форму сразу после распалубки, поэтому свежеотформованное изделие можно транспортировать на поддоне в камеру твердения.

 

Главное отличие вибропрессования от обычного прессования заключается в сочетании двух воздействий: вибрации и вертикального уплотнения. Вибрация помогает смеси равномерно заполнить рабочее пространство формы, а пуансон уплотняет материал до заданной высоты изделия. Такой принцип формования используется в промышленных машинах для серийного производства бетонных блоков, плитки и других изделий.

 

 

Как проходит цикл вибропрессования

Работа современного вибропресса представляет собой последовательность точно синхронизированных операций. Конкретная схема может отличаться в зависимости от модели машины, типа изделия и конфигурации производственной линии, однако общий принцип остается одинаковым.

 

 

Подача технологического поддона

Перед началом формования в рабочую зону вибропресса подается технологический поддон. Он служит основанием, на котором формуется и транспортируется свежее бетонное изделие. Поддон устанавливается под матрицей пресс-формы и точно позиционируется относительно формовочного узла. От правильности его положения зависит геометрия нижней поверхности изделия и устойчивость продукции при последующем перемещении.

 

Для вибропрессовых линий применяются деревянные, металлические, полимерные и композитные поддоны. Их размер, толщина, жесткость и допустимая нагрузка должны соответствовать параметрам конкретного вибропресса.

 

 

Заполнение пресс-формы бетонной смесью

Подготовленная бетонная смесь поступает из расходного бункера в загрузочное устройство вибропресса. Затем загрузочная каретка перемещается над пресс-формой и распределяет смесь по ячейкам матрицы. Для равномерного заполнения каретка может оснащаться вращающимися ворошителями, граблями или другими распределительными механизмами.

 

На этом этапе важно обеспечить одинаковый объем смеси во всех частях формы. Недостаточное или неравномерное заполнение может привести к различиям по высоте, плотности и массе изделий, сформованных в одном цикле.

 

Для сложных изделий алгоритм движения загрузочной каретки, скорость подачи материала и продолжительность заполнения настраиваются отдельно.

Предварительное виброуплотнение

В зависимости от типа изделия и конструкции оборудования во время заполнения или сразу после него может включаться предварительная вибрация. Она помогает бетонной смеси быстрее распределиться по рабочему пространству матрицы, заполнить углы и узкие участки формы.

 

Предварительная вибрация особенно важна при производстве изделий сложной конфигурации, высоких блоков и продукции с тонкими стенками. Однако ее параметры должны быть точно согласованы с рецептурой смеси: чрезмерная вибрация до опускания пуансона может привести к неравномерному распределению материала.

 

 

Опускание пуансона

После заполнения матрицы загрузочная каретка возвращается в исходное положение, а сверху в форму опускается пуансон.

Пуансон представляет собой верхнюю подвижную часть пресс-формы. Его рабочие элементы входят в соответствующие ячейки матрицы и воздействуют на бетонную смесь сверху. Конфигурация пуансона определяет верхнюю поверхность изделия, наличие фасок, рельефа и отдельных геометрических элементов.

 

Положение пуансона контролируется автоматикой. Для каждого вида продукции задаются высота опускания, усилие, скорость движения и продолжительность воздействия.

 

 

Основное вибропрессование

После контакта пуансона с бетонной смесью начинается основной этап формования. Вибростол передает колебания на технологический поддон, пресс-форму и находящуюся внутри нее смесь. Одновременно пуансон создает вертикальное давление. Под действием вибрации частицы заполнителей получают возможность перемещаться и занимать более плотное положение. Воздух вытесняется из межзернового пространства, а цементное тесто распределяется между частицами материала.

 

Вертикальное усилие пуансона ограничивает свободное перемещение смеси и формирует изделие заданной высоты.

Таким образом, необходимая плотность достигается не одним только давлением. Результат зависит от согласованной работы нескольких параметров:

• частоты вибрации;
• амплитуды колебаний;
• продолжительности виброуплотнения;
• усилия пуансона;
• скорости его опускания;
• высоты формования;
• характеристик бетонной смеси.

Современные сервоуправляемые системы позволяют точнее регулировать параметры вибрации и адаптировать режим формования под разные виды продукции. Например, вибропрессы серии ZN оснащены системой Ultra-Dynamic Servo Vibration с управлением частотой и амплитудой, а также дополнительными вибраторами пуансона.

 

 

Завершение уплотнения

Основное вибропрессование продолжается до достижения заданной высоты и плотности изделия. Автоматика контролирует положение пуансона и выполнение установленного технологического режима. После завершения уплотнения вибрация отключается, а сформованное изделие остается внутри матрицы на технологическом поддоне.

 

Важно понимать, что увеличение продолжительности вибрации не всегда улучшает результат. Излишнее воздействие может вызвать расслоение смеси, перераспределение отдельных фракций или ухудшение поверхности изделия.

Поэтому для каждого вида продукции разрабатывается собственный режим формования.

 

 

Распалубка изделия

После завершения уплотнения матрица пресс-формы поднимается, а пуансон некоторое время удерживает изделие на поддоне.

За счет этого бетонное изделие выходит из формы без смещения и сохраняет заданную геометрию. Затем пуансон также поднимается в исходное положение.

Свежеотформованное изделие уже способно сохранять форму, но еще не имеет проектной прочности. На этом этапе оно особенно чувствительно к ударам, вибрации, перекосам поддона и резким перемещениям.

 

 

Вывод продукции из рабочей зоны

Поддон с изделиями выводится из вибропресса на транспортную систему мокрой стороны линии. Одновременно в формовочную зону подается следующий пустой поддон, после чего цикл повторяется.

Далее свежеотформованная продукция может поступать:

• на конвейер;
• в подъемник;
• на транспортную тележку;
• в камеру твердения;
• на стеллажную систему выдержки.

После завершения твердения изделия передаются на участок пакетирования, а освобожденные поддоны очищаются, при необходимости смазываются и возвращаются к вибропрессу.

 

Полностью автоматизированная линия может включать не только систему формования, но и приготовление смеси, перемещение свежей продукции, камеры твердения, пакетирование и возврат технологических поддонов.

Основные узлы вибропресса

Промышленный вибропресс представляет собой комплекс механических, гидравлических и электрических систем. Каждый узел выполняет отдельную функцию, но качество формования зависит от их синхронной работы.

 

Станина вибропресса

Станина является несущей конструкцией машины.

На ней устанавливаются:

• вибростол;
• пресс-форма;
• загрузочное устройство;
• направляющие;
• гидравлические цилиндры;
• приводы;
• защитные элементы.

Во время работы станина воспринимает значительные динамические нагрузки. Поэтому она должна обладать высокой жесткостью и сохранять геометрию при многократных циклах вибрации. Деформация конструкции может привести к нарушению взаимного положения матрицы и пуансона, неравномерному уплотнению и ускоренному износу пресс-формы.

 

Для изготовления станин промышленных вибропрессов применяются усиленные сварные конструкции с последующей механической обработкой ответственных поверхностей.

 

Загрузочный бункер

Загрузочный бункер служит для накопления подготовленной бетонной смеси непосредственно перед подачей в пресс-форму.

Его задача — обеспечить стабильное питание вибропресса и исключить недостаток материала во время очередного цикла.

Конструкция бункера должна предотвращать зависание жесткой бетонной смеси и образование застойных зон. Для этого могут применяться специальные углы наклона стенок, вибраторы, ворошители и датчики уровня. Нестабильная подача смеси из бункера отражается на заполнении формы и может вызывать различия в массе изделий.

 

Загрузочная каретка

Загрузочная каретка перемещает бетонную смесь от расходного бункера к пресс-форме. Во время движения она не просто подает материал, но и распределяет его по всей площади формования.

 

Особенно важно обеспечить равномерную загрузку при использовании крупноформатных пресс-форм, в которых одновременно изготавливается большое количество изделий.

 

В зависимости от конструкции каретка может оснащаться:

• механическими граблями;
• вращающимися ворошителями;
• распределительными валами;
• отдельными приводами рабочих органов;
• системой изменения скорости движения.

Алгоритм заполнения влияет на однородность структуры изделия не меньше, чем последующее виброуплотнение.

 

Пресс-форма

Пресс-форма определяет геометрию и внешний вид выпускаемой продукции. Основными элементами пресс-формы являются:

• матрица;
• пуансон;
• прижимные элементы;
• направляющие;
• крепежные узлы.

Матрица формирует боковые поверхности изделия, а пуансон — верхнюю поверхность и высоту.

 

При производстве пустотелых блоков конструкция пресс-формы дополнительно включает пустотообразователи. Для тротуарной плитки и облицовочных изделий рабочие поверхности могут иметь фаски, текстуру или декоративный рельеф.

 

Точность изготовления пресс-формы напрямую влияет на соблюдение размеров готовой продукции. По мере износа рабочих поверхностей геометрия изделия может изменяться, поэтому состояние оснастки необходимо регулярно контролировать.

Вибростол

Вибростол передает колебания технологическому поддону и бетонной смеси. Он относится к наиболее нагруженным узлам вибропресса. Во время каждого цикла вибростол должен создавать интенсивное, но контролируемое воздействие, сохраняя стабильное положение пресс-формы и поддона.

 

Конструкция вибростола включает опорную раму, вибрационные приводы и систему фиксации технологического поддона.

Равномерность передачи вибрации по всей площади формования особенно важна для крупноформатных изделий. Если разные участки формы получают неодинаковое воздействие, плотность продукции также может различаться.

 

Вибрационная система

Вибрационная система создает колебания, необходимые для уплотнения бетонной смеси. В промышленных вибропрессах могут применяться:

• механические вибрационные приводы;
• системы с частотным регулированием;
• синхронизированные вибраторы;
• сервоприводные вибрационные системы;
• дополнительные вибраторы пуансона.

В системах с частотным управлением режим работы вибраторов изменяется в зависимости от этапа цикла. При заполнении формы может использоваться один режим, а при основном уплотнении — другой.

 

Сервоуправление позволяет более точно задавать динамику вибрации и быстрее изменять параметры при переходе между технологическими операциями.

 

Задача вибросистемы заключается не в создании максимально сильной вибрации, а в формировании оптимального режима для конкретной смеси и конкретного изделия.

 

Пуансон и система вертикального уплотнения

Пуансон создает вертикальное воздействие на бетонную смесь и формирует верхнюю поверхность изделия. Его движение обычно обеспечивается гидравлическими цилиндрами. Система должна точно контролировать:

• скорость опускания;
• момент соприкосновения со смесью;
• усилие уплотнения;
• конечное положение;
• скорость подъема после формования.

Для получения изделий одинаковой высоты положение пуансона должно повторяться от цикла к циклу с минимальными отклонениями.

В некоторых конструкциях пуансон также оснащается собственной системой вибрации. В этом случае уплотнение производится одновременно сверху и снизу.

 

Гидравлическая система

Гидравлика приводит в движение основные исполнительные механизмы вибропресса.

Она может обеспечивать:

• опускание и подъем пуансона;
• перемещение матрицы;
• фиксацию пресс-формы;
• работу загрузочной каретки;
• зажим технологического поддона;
• работу механизмов смены формы.

В состав гидравлической системы входят насосная станция, гидроцилиндры, клапаны, распределители, трубопроводы, фильтры и датчики.

Для стабильной работы необходимо поддерживать заданные давление и температуру рабочей жидкости, следить за ее чистотой и состоянием фильтрующих элементов.

 

Система подачи поддонов

Этот узел отвечает за подачу пустого технологического поддона в рабочую зону и вывод поддона со свежеотформованными изделиями.

Система должна точно позиционировать поддон под пресс-формой. Даже небольшое смещение может вызвать нарушение формования, повреждение оснастки или нестабильность изделия при распалубке. Для перемещения применяются цепные, роликовые, реечные и другие приводные механизмы.

 

Узел лицевого слоя

Для производства двухслойной тротуарной плитки и других облицовочных изделий вибропресс может оснащаться отдельным узлом подачи лицевого бетона. В этом случае изделие формируется из двух составов:

• основного бетона, образующего несущую часть;
• мелкозернистого лицевого бетона, формирующего декоративную поверхность.

Сначала в матрицу подается основной состав, затем добавляется лицевой слой, после чего производится окончательное уплотнение.

Отдельный узел позволяет использовать цветные пигменты, мелкие заполнители и специальные рецептуры только для поверхности изделия, не увеличивая расход более дорогих компонентов на весь объем продукции.

Система управления

Автоматическая система управления синхронизирует все операции вибропресса.

Контроллер получает сигналы от датчиков и управляет:

• подачей поддона;
• движением загрузочной каретки;
• заполнением пресс-формы;
• вибрационными приводами;
• гидравлическими цилиндрами;
• положением матрицы и пуансона;
• выводом готовой продукции.

Для разных изделий в системе управления сохраняются отдельные технологические рецепты. Они могут содержать время заполнения, параметры вибрации, положение пуансона, продолжительность уплотнения и другие настройки.

 

В промышленных моделях вибропрессов QGM | ZENITH | SOLOMATIC применяются автоматизированные системы управления, а отдельные машины оснащаются контроллерами Siemens S7-1500 и сенсорными панелями оператора. Конкретная конфигурация зависит от серии и комплектации оборудования.

 

Защитные устройства и датчики

Современный вибропресс оснащается комплексом устройств безопасности.

В него могут входить:

• защитные ограждения;
• блокируемые двери;
• световые барьеры;
• аварийные выключатели;
• датчики положения механизмов;
• контроль давления;
• контроль температуры;
• датчики наличия поддона;
• системы диагностики неисправностей.

При обнаружении опасного состояния автоматика останавливает цикл или запрещает запуск отдельной операции.

 

Что происходит после вибропресса

Распалубка завершает формовочный цикл, но не процесс производства бетонного изделия. Сразу после выхода из вибропресса продукция имеет только начальную формоустойчивость. Проектные свойства бетон набирает во время последующего твердения.

 

После формования изделия проходят несколько этапов:

• Перемещение по мокрой стороне линии.
• Загрузка в подъемник или на транспортную тележку.
• Размещение в камере твердения.
• Выдержка при установленной температуре и влажности.
• Выгрузка затвердевшей продукции.
• Снятие изделий с технологических поддонов.
• Формирование транспортных пакетов.
• Возврат очищенных поддонов в производственный цикл.

Таким образом, вибропресс отвечает за формование, но стабильный результат зависит от работы всей технологической линии — от приготовления бетонной смеси до твердения и пакетирования продукции.

Вибропрессы QGM | ZENITH | SOLOMATIC

Компания SOLOMATIC производит промышленные вибропрессы собственной серии SOLOMATIC SL, а также предлагает оборудование QGM и ZENITH для производства бетонных изделий. В ассортимент входят промышленные вибропрессы и автоматизированные линии вибропрессования для выпуска тротуарной плитки, брусчатки, бордюрного камня, строительных блоков и других железобетонных изделий.

 

В зависимости от модели оборудование может включать:

• частотно-регулируемые или сервоприводные вибрационные системы;
• автоматизированную подачу основного и лицевого бетона;
• гидравлические формовочные механизмы;
• системы быстрой смены пресс-форм;
• автоматическую подачу технологических поддонов;
• программное управление производственными рецептами;
• диагностику состояния оборудования;
• интеграцию с транспортными системами и камерами твердения.

Чтобы получить консультацию по вибропрессам и околопрессовому оборудованию, свяжитесь со специалистами SOLOMATIC по телефону 8 800 555-73-40 или электронной почте sale@solomatic.ru.