ZASADA DZIAŁANIA BRYKIECIARKI HYDRAULICZNEJ

Maszyna działa na trzy cykle:

1. Materiał prasowany (trociny) podawany jest poprzez podajnik napędzany motoreduktorem do tzw. „szuflady”. Siłownik boczny zamyka szufladę prasując wstępnie materiał i zamykając zarazem komorę wysokiego zgniotu.

2. Siłownik blokady blokuje wylot tulei.

3. Siłownik główny prasuje materiał w tulei działając siłą na stempel prasujący. Po osiągnięciu nastawionego ciśnienia siłownik blokady wypuszcza materiał z tulei. Siłownik główny w dalszym ciągu napiera na materiał wypychając go z tulei. Następnie siłowniki wycofują się. To tak w skrócie.

A teraz nasza maszyna.

Cykl pracy maszyny rozpoczyna się gdy siłownik boczny (a zarazem„szuflada”) i siłownik główny są wycofane. Włączamy zasilanie włącznikiem głównym. Następnie po wciśnięciu przycisków START podajemy napięcia na cewki styczników ST-1 i ST-2. Powoduje to uruchomienie silnika głównego napędzającego pompę hydrauliczną oraz silnika motoreduktora. Styk pomocniczy stycznika ST2 poda napięcie na transformator, a tym samym napięcie 24V popłynie do przekaźników (miedzy innymi na nóżki nr1), do sterownika, do wyłączników krańcowych lub czujników indukcyjnych.

Motoreduktor napędza nagarniacz w zbiorniku trocin. Ze zbiornika nagarniacz obracający się z prędkością do 2-8 obrotów/min wsypuje dawkę trocin do „szuflady” poprzez otwór w zbiorniku 20cmx20cm. Następnie szuflada zostaje zamknięta, czyli siłownik boczny prasuje wstępnie materiał wpychając go do komory tuleji głównej. Warunkiem zamknięcia szuflady jest zamknięty styk czujnika siłownika głównego K1 (styk 3 i 4 łączy). W tej sytuacji przekaźnik R3 łączy styki 1 i 3 - na elektrozawór nr 2 cewki „ przód” płynie 24V. Trwa to do momentu aż szuflada najedzie na czujnik K3 i jego styki 1 i 2 zostaną rozwarte. Powinien ten czujnik być tak ustawiona aby wyłączenie to nastąpiło dokładnie wtedy gdy szuflada (czyli tłok boczny) szczelnie zamknie tuleje główną. Wraz z rozwarciem styków 1 i 2 czujnik K3 zamyka styk 3 i 4. Powoduje to załączenie siłownika blokady poprzez styk przekaźnika czasowego PC (1 i 4) . Przekaźnik czasowy załącza na około 1s przekaźnik R5 który powoduje zadziałanie elektrozaworu nr 3 cewki „ przód”. Czas docisku ustawiamy doświadczalnie i powinien wynosić około 1s. Po tym czasie przekaźnik PC rozewrze swój styk 1i 4 przerywając prace siłownika blokady i zewrze swój drugi styk 8 i 11 . Spowoduje to prace siłownika głównego poprzez załączenie przekaźnika R1 który swoim stykiem 1i 3 podaje napięcie 24V na elektrozawór nr 1 cewki „przód”. W czasie gdy siłownik główny będzie prasował materiał ciśnienie w nim będzie wzrastać aż osiągnie wartość ustawioną na czujniku ciśnienia C zamontowany na zasilaniu siłownika głównego. Czyli przy 130atm styk 1 i 3 czujnika PC2 spowoduje zamknięcie obwodu , załączenie przekaźnika R6. Przekaźnik ten za pomocą styku 1 i 3 załączy elektrozawór nr 3 cewkę „tył”. Czyli odblokuje siłownik blokady, wylot. W tym czasie siłownik główny w dalszym ciągu prasuje/wypycha materiał aż najedzie na czujnik K2 (styk 1 i 2 rozewrze). Drugi styk K2 3 i 4 zewrze powodując wycofanie szuflady (siłownika bocznego) dotąd aż szuflada najedzie na czujnik nastawny K4. Drugi styk czujnika K4 (3 i 4) spowoduje powrót siłownika głównego do momentu najechania na czujnik K1 (1 i 2). Drugi styk tego czujnika (3 i 4) rozpocznie ponowne zamknięcie szuflady itd…

To jest jeden pełny cykl pracy naszej brykieciarki.

SPIS ELEMENTÓW

Mechanika:

1. Tuleja główna średnica wewnętrzna 60mm, zewnętrzna 100mm, długość 310mm.

2. Tuleja zaciskowa średnica wewnętrzna 60mm, zewnętrzna 100mm, długość 325mm. Przecięta do samego kołnierza (spoiny) piłką/frezem 5mm.

3. Stempel prasujący. Wymiary jak na rysunku z tym, że gwint wykonujemy pod siłownik jaki posiadamy czyli najpierw zaopatrujemy się w siłownik (przynajmniej ten główny a później dorabiamy tłoka). Stempel jest wkręcany bezpośrednio w siłownik. Średnica zewnętrzna 0,5mm mniejsza jak średnica tuleji. Czyli w naszym przypadku 59,5mm.

4. Tłok boczny. Jest to tłok prostokątny. Z tyłu gwint do nakręcenie na siłownik. Z przodu zaś wyżłobiony promień r30mm. Wymiary tłoka: szerokość 200m, długość 340mm i wysokość 56mm.

5. Obudowa tłoka bocznego. Wykonać z blach 10mm z godnie z rysunkiem. Tłok boczny powinien mieć luz w obudowie dochodzący na wet do 1,5mm.

6. Obudowa tuleji głównej. Wykonana jest z blach 30mm i 20mm jak na rysunkach. Spawana, po spawaniu należy obrobić na tokarce 2 powierzchnie, przód i tył aby uzyskać równoległość tych powierzchni. Czyli przód to tam gdzie będziemy mocować tuleje prasującą oraz tył to tam będziemy przykręcać dystans łączący obudow z siłownikiem głównym.

7. Dystans. Wykonujemy z rury grubościennej i dwóch kołnierzy. Po spawaniu planujemy na tokarce powierzchnie kołnierzy.

8. Rama. Wykonać z profili zamkniętych 100x100mm. Wymiar ramy 150cm długość i 120cm szerokość.

Hydraulika:

1. Siłownik główny średnica tłoka (nie mylić z tłoczyskiem) 140mm skok 300mm dwustronnego działania.

2. Siłownik boczny średnica tłoka 60mm (lub63mm) skok 300mm dwustronnego działania.

3. Siłownik blokady średnica tłoka 140mm skok 20mm (2cm) może być jednostronnego działania.

4. Pompa hydrauliczna.

Dobór pompy jest bardzo ważny gdyż od tego będzie zależeć wydajność naszej maszyny. Bardzo dobre są pompy produkcji Waryński wykonane na licencji HAMWORTHY seria 16xx . Strona internetowa http://www.warynskihydraulika.com.pl/warhampl.htm

Pompa hydrauliczna zębata wydajność 35-40 l/min - zastosować silnik elektryczny 4,5-5,5kw. W tym przypadku proponuje pompę P2C1608 lub 1610. Uzyskana wydajność maszyny będzie w granicach 50-65kg/h

Przy wydajności pompy 50-55l/min stosować silnik elektryczny 7,5kw. Można zastosować pompę P2C1613 lub 1617. Wydajność 85-100kg/h

5. 3 elektrozawory sterowane napięciem 24V typ 4WE6 E 12/G24 N Z4 dla brykieciarki 65kg/h. W przypadku większych wydajności stosować 2szt 4WE6E 12/G24 N Z4 oraz 1szt 4WE10E 12/G24 N Z4 (dla siłownika głównego).

6. Płyta pod elektrozawory typ 3URLA 6/12-01-C /Z.

Dla większych wydajności pod zawór 4WE10E stosować płytę z symbolem „10” zamiast „06”.

7. Zawór przelewowy typ DBD S6 K 13/200 lub inny o zbliżonych parametrach. Tym zaworem ustawiamy ciśnienie pracy całego układu hydraulicznego naszej maszyny czyli około 130atm. I tu również dla wydajności powyżej 65kg/h stosować ten sam zawór ale ze symbolem „S10” zamiast „s6”.

8. Filtr oleju dostosowany do wydajności pompy. Zalecany jest użyć o przepływie większym na przykład 80-100l/min jak ten: Filtr HP.91.16VG.30.E.P.G.4.

9. Zbiornik na olej minimum 200l przy wydajności 65kg/h. Jeżeli maszyna będzie projektowana pod wydajność 200kg/h stosować zbiornik 600l lub mniejszy ale z chłodnicą. Zbiornik musi być wyposażony w filtr wlewowy, wskaźnik poziomu oleju, czujnik temperatury Ole oraz powinien mić możliwość zainstalowania chłodnicy.

10. Przewody (węże) 5szt najlepiej po zmontowaniu całości dokupić na wymiar.

Najważniejsza w doborze przewodów jest średnica wewnętrzna. Zawsze lepiej dobrać większą aniżeli mniejszą ale starajmy się dobrać zgodnie z poniższym opisem.

Dobór średnicy wewnętrznej węży dobrać według zależności:

Dla ciśnienia 100-130atm wydajność pompy 90l/min węże z przyłączem G1” (cal)

wydajność pompy 60l/min węże z przyłączem ¾ cala

wydajność pompy 30l/min węże z przyłączem 1/2cala

11. Przekaźnik ciśnienia (czujnik ciśnienia). Nastawiamy na nim 130atm i montujemy na zasilaniu siłownika głównego. Bezpośrednio na nim. Jeżeli decydujemy się na Ponar Wadowice to montujemy go na płycie rozdzielaczy przewiercając się w kanał zasilający siłownika głównego. Zamawiamy USPH4 P 02-20/1. jest to przekaźnik montowany na płycie, uszczelnienia za pomocą oringów Ewentualnie można zamówić HED-2 OA31/ 25 który podłącza się przewodem do zasilania siłownika głównego

12. Manometr do 25MPa. Najlepiej glicerynowy.

13. Olej hydrauliczny typ HL-46 lub HLP-46.

Elektryka dla sterowania przekaźnikowego:

1. 6 sztuk przekaźników R15 10A sterowanych napięciem 24VDC.

2. 2szt styczników 380VAC sterowanych napięciem 220VAC (ST1 i ST2 według schematu). Dla silnika 7,5kW powinien to być stycznik przynajmniej 43A.

3. Transformator 220V/24V o mocy przynajmniej 200VA.

4. Mostek prostowniczy 50A.

5. 4szt przełączniki krańcowe. Na schematach oznaczone kolejno od K1 do K4.

6. Przełącznik czasowy 1szt. Tzw. „czasówka”. Ustawiamy na nim czas 1sek. Oznaczona jako PC.

7. 2szt. przycisków załączających koloru zielonego(zwiernych) i 2szt. wyłączających koloru czerwonego (rozwiernych).

8. 2szt zabezpieczenia termiczne silników tzw. termiki. Wartość dobrać do zastosowanych silników.

9. Skrzynka rozdzielcza wymiary długość 45cm, wysokość 25cm i głębokość 18cm. Wewnątrz musi się znajdować listwa zaciskowa na minimum 42 zaciski.

Elektryka dla sterowania PLC:

1. 5 sztuk przekaźników R15 10A sterowanych napięciem 24VDC.

2. 2szt styczników 380VAC sterowanych napięciem 220VAC (ST1 i ST2 według schematu). Dla silnika 7,5kW powinien to być stycznik przynajmniej 43A.

3. Transformator 220V/24V o mocy przynajmniej 200VA.

4. Mostek prostowniczy 50A.

5. 4szt czujniki indukcyjne typ PNP 24VDC zasięg 4mm. Na schematach oznaczone kolejno od C1 do C4.

6. Sterownik programowalny PLC firmy „ARRAY” typ SR 12MRDC. Strona internetowa http://www.telmatik.pl

10. 3szt. przycisków załączających koloru zielonego(zwiernych) i 2szt. wyłączających koloru czerwonego (rozwiernych).

11. 2szt. potencjometr 1kOhm

12. 2szt zabezpieczenia termiczne silników tzw. termiki. Wartość dobrać do zastosowanych silników.

13. Skrzynka rozdzielcza wymiary długość 45cm, wysokość 25cm i głębokość 18cm. Wewnątrz musi się znajdować listwa zaciskowa na minimum 42 zaciski.

Silniki elektryczne:

1. Silnik główny czyli ten, który będzie nam napędzał pompę hydrauliczną dobierany jest w parze z tą pompą według zależności:

* wydajność maszyny około 65kg/h - silnik od 4,5 do5,5kw i pompa 35-40litrów/minute

* wydajność maszyny około 100kg/h - silnik 7,5kw i pompa 50-55 litrów/minute

* wydajność maszyny około 200kg/h - pompa 90l/min i silnik 15kW

Pompę hydrauliczną montujemy bezpośrednio na silniku. Nie stosować żadnych szajb, pasków klinowych itp. Najlepiej zastosować sprzęgło elastyczne jak na zdjęciach. Można użyć sprzęgło kłowe z wkładką z tworzywa. Musimy bardzo dokładnie ustawić oś pompy z osią silnika (prostoliniowo). Najlepiej zastosować silnik kołnierzowy.

2. Silnik podajnika trocin. Zastosować motoreduktor redukujący obroty do 2/min, a silnik w nim wystarczy 0,25kw.

Montaż maszyny

W pierwszej kolejności wykonujemy ramę. Najlepiej wykorzystać materiał jaki posiadamy ale jeśli musimy kupować to profil zamknięty 100x100. Wykonać w kształcie prostokąta o wymiarach 150cm x 120cm. Lub dopasować się z szerokością (120cm) do posiadanego zbiornika na olej. Następnie wykonujemy tuleje i tłok (stempel).

Szukamy materiału rury grubościennej z niewielkim naddatkiem najlepiej w środku 59,8mm a na zewnątrz 100,5mm. Długość 70cm powinna wystarczyć. Przy obróbce potrzebny jest przecież zapas. Optymalnie byłoby wykonać tuleje ze stali 40H , a ostatecznie ST52 (odpowiednik gatunku 18G2A wg PN). St52 to stal która bez dodatkowej obróbki cieplnej odznaczają się lepszymi własnościami mechanicznymi niż stale węglowe. Zawierające niewielkie dodatki składników stopowych i wykazują w stanie dostawy podwyższone własności wytrzymałościowe i strukturę ferrytyczno-perlityczną. Stale te są stosowane głównie na konstrukcje budowlane, mosty, siatki i pręty do zbrojenia betonu, na zbiorniki i rury ciśnieniowe. Należy określić, że stale te mają znacznie wyższą (o 50 ÷ 80%) granicę plastyczności porównaniu ze stalami węglowymi zwykłej jakości przeznaczonymi do spawania. W praktyce wygląda to tak, że większość cylindrów hydraulicznych (siłowników) jest wykonanych z tej stali więc wystarczy znaleźć taki na złomie o zbliżonych wymiarach i dalej postępować według opisu. Celowo nie bierzemy tutaj pod uwagę stali, które można hartować, nawęglać, bo przecież nasza maszyna ma być tania, a zarazem spełniać nasze wymogi. Natomiast hartowanie tulei czy tłoka spowoduje nam znaczny wzrost kosztów i to wcale nie proporcjonalny do żywotności tych elementów. Czasem hartowany tłok szybciej się zużyje lub pęknie itd.

Obróbka powinna przebiegać w takiej kolejności: toczymy wymiary zewnętrzne, rozwiertakiem fi60mm rozwiercamy środek, na frezarce górnowrzecionowej wycinamy w tulei otwór na tłoka bocznego 56x200.

Z tuleją zaciskową postępujemy identycznie z tym, że na końcu zamiast wycinać otwór to rozcinamy ją z dwóch stron. Od strony wylotu tak jak pokazane na rysunkach piłką 5mm na długości 305mm. Oczywiście korzystamy z rysunków technicznych.

Następnym etapem jest dorabianie kołnierzy, wiercimy w nich otwory i nasuwamy na poszczególne tuleje. Spawamy kołnierze do tulei. Wszystko jest pokazane na rysunkach i zdjęciach..

Przy wykonaniu stempla najważniejszą rzeczą jest pasowanie, musi być 0,5mm luzu między tuleją a tłokiem. Gwint na tłoku wykonujemy pod własny siłownik. Stal najlepiej ta sama co tuleje.

Kolejnym etapem będzie wykonanie elementów obudowy tulei zgodnie z rysunkami. Do tych elementów spawamy resztę blach obudowy tulei tak jak na rysunku. Będzie miała kształt prostokąta , z każdej strony zabudowanego blachą, jedynie wycięcie z boku na tłoka bocznego. Ważne jest aby dokładnie ustawić tuleje to znaczy wycięcie w tuleji musi być prostopadłe do boków. Możemy przymocować tuleje śrubami M20, sprawdzić czy otwór jest dobrze ustawiony, przyspawać punktowo blachy 20mm z każdej strony i dopiero wtedy dobrze pospawać. Pomocne będą zdjęcia z katalogu „Zdjecia_obudowy_tuleji”.

Wykonujemy „dystans” łączący siłownik główny z obudową tulei.

W dystansie wykonać otwory na czujniki indukcyjne lub krańcowe. W zależności na co się decydujemy. Zamontować K1 i K2 tak jak pokazane na schemacie blokowym.

Jeżeli siłowniki nie miały kołnierzy to dorabiamy. W celu przyspawania kołnierza siłownik musi być rozebrany ponieważ temperatura spawania stopiłaby uszczelnienia!

Nakręcamy tłoka na siłownik główny. Następnie przykręcamy siłownik główny do „dystansu”, a ten do obudowy tulei. Wsuwamy tuleje w tak skręconą całość i mocujemy je na stałe śrubami imbusowymi M20 do prawego boku obudowy. Z boku mocujemy tłoka bocznego prostokątnego z prowadzeniem (obudową) i siłownikiem bocznym tak jak na rysunku. Całość ustawiamy na ramie.

Tłok boczny i obudowa tłoka (prowadzenie).

Wykonać według rysunku. Wymiary tłoka: szerokość 200m, długość 340mm i wysokość 56mm.

Na powyższym zdjęciu widać pozostałości na krawędziach po obróbce przy wykonywaniu promienia r30mm. Należy je delikatnie zeszlifować pilnikiem tak, aby przesuwając dłonią po krawędzi nie pokaleczyć się. Poniżej tłok boczny i tłok główny.

Z tyłu tłoka bocznego wykonać otwór i nagwintować aby móc nakręcić tłoka bocznego na siłownik boczny. Z drugiej strony frezować na promień R30 tak aby tłok wchodząc w tuleje tworzył w niej szczelne zamknięcie (a tuleja ma średnice 60mm stąd tłok musi być wyżłobiony o promieniu 30mm). Obudowa tłok składa się z czterech blach grubości 10mm, skręcanych ze sobą śrubami. Ewentualnie można zespawać. Blacha od góry ma wycięty otwór 200x200 przez który będą wsypywały się trociny.

Na obudowie tłoka bocznego ustawiamy zbiornik na trociny o wymiarach 1mx1mx1m. W zbiorniku zamontować śmigło nagarniacza. Dno zbiornika wykonać zgodnie z rysunkiem z blachy 4mm, ściany boczne dowolnie.

Na jednym boku obudowy tłoka bocznego montujemy czujniki K3 i K4. Czujnik K4 jest przesuwny i nim ustawiamy zakres otwarcia szuflady. Jeżeli brykietujemy słomę ustawimy większe otwarcie szuflady, dla trocin mniejsze. Ustawić K4 tak, aby zakres regulacji zaczynał się od 4cm czyli 4cm zawsze szuflada musi się otworzyć (lub więcej ale nie mniej).

Następnie siłownik blokujący i blokada. Blokadę wykonać z rury grubościennej według rysunków ale otwór wykonać większy o 4mm niż na rysunkach czyli fi104mm. Tak żeby po nasunięciu na tuleję być wyraźny luz. Kołnierz przyspawany do siłownika identycznie jak w przypadku siłownika głównego.

Zbiornik oleju umiejscowić najlepiej na tej samej wysokości co zbiornik na trociny. Na zbiorniku na olej umieścić blok z zaworami rozdzielacze, a dalej w tle silnik i pompa. Pod zbiornikiem na trociny zamontowany jest motoreduktor który napędza śmigło w zbiorniku. Skrzynka rozdzielcza z przodu maszyny.

Na koniec kilka uwag.

Jeżeli mamy już inny siłownik i chcemy dopasować go do tej maszyny to korzystamy z tej tabelki:

Średnica tłoka ciśnienie jakie nastawiamy na przekaźniku ciśnienia i zaworze przelewowym

160mm 100bar

140mm 130bar

125mm 160bar

100mm 240bar (pompa tłoczkowa)

Proszę pamiętać, że średnica tłoka to nie jest wymiar zewnętrzny siłownika ani też wymiar tłoczyska (chromowany trzpień który się wysuwa). I tak na przykład jeśli siłownik ma tłoka 140mm to zewnętrzna średnica siłownika wynosić będzie około 162mm.

Jak łatwo zauważyć czym większa średnica siłownika tym mniejsze ciśnienie. Pozwala nam to zastosować pompę o większej wydajności przy tym samym silniku elektrycznym. Dlatego jeśli zależy nam na dużej wydajności np. 250kg/h wystarczy takie rozwiązanie Siłownik główny 160mm, ciśnienie 90-100atmosfer, pompa o wydajności 120l/min i silnik elektryczny 15kW.

Do wydajności rzędu 65kg/h można stosować elementy hydrauliki o wielkościach rzędu NG6. Natomiast przy większych wydajnościach konieczne są pompy u dyżym wydatki. A tego względu wszystkie elementy hydrauliki należy stosować o wielkościach NG10. Przykład: elektrozawór sterujący siłownikiem głównym powinien być o symbolu 4WE10E 12/G24 N Z4.

Do siłownika bocznego i blokującego można stosować NG6, bo nie ma tam potrzeby zwiększania przepływu.

I jeszcze odnośnie śrub M20 i innych stosowanych do montażu elementów brykieciarki. Stosować tylko z oznaczeniem 8.8, bo są to śruby stalowe o zwiększonej wytrzymałości. Nie stosować zwykłych np. 5.8. To jest bardzo ważne.

Zdjęcia z katalogu „brykieciarka wzorcowa to zdjęcia prototypu”. Wszystkie parametry są takie same (skoki, średnice, inne rozdzielacze itd.). W tym opisie zawarto inne rozwiązania np. blokady czy obudowy tulei. Ale zasada pozostała ta sama i parametry niezmienne.

Elementy hydrauliki użyte do budowy brykieciarki można nabyć wysyłkowo w sklepie internetowym firmy Ponar Wadowice http://sklep.ponar-wadowice.pl/ lub innym dowolnym stosując przy zamówieniu symbole podane w opisie.

---