Способ обработки камня и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B28D1/00 

Изобретение относится к камнеобраба- тывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении облицовочных изделий, распиловке блоков на плиты, окантовке плит и их последующей обработке.

Цель изобретения - повышение производительности и снижение энергоемкости.

На фиг. 1 представлена схема к расчету предварительных напряжений; на фиг.2 представлена станочная тележка с установленным на ней блоком и устройствами для его фиксации и внецентренного сжатия; на фиг.З - принципиальная схема рычажной системы и ее взаимодействия с гидроприводом; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.2.

Конструкция и работа устройства.

Подлежащий распиловке блок 1 устанавливают на станочную тележку, на раме 2 которой смонтированы опоры осей 3 вертикальных рычагов 4. Нижняя часть этих рычагов взаимодействует с распорными рычагами 5 гидропривода 6. Зазор между

верхними частями вертикальных рычагов 4 и боковыми поверхностями блока 1 полностью выбирают сдвоенными компенсирующими вкладышами клиньями 7.

Выдвигаясь из гидроцилиндра шток 8 (фиг.З) посредством шарниров 9 поворачивает распорные рычаги, которые упираются в нижние части 10 вертикальных рычагов и поворачивают их, обеспечивая внецентрен- ное сжатие блока заданными силами , величина которых связана с остальными параметрами привода следующими соотношениями:

Р,..

4п

2tga

9 О2 И . Рл-Р2н

12 4п 2 tg а 2

где Р - удельное давление жидкости в гидроцилиндре, кг/см2 (Па).

D - диаметр поршня, см (м);

СП

с

00

ю

00

ел

CJ

-N

со

n - число пар распорных рычагов (число мест приложения сил2 на длине и/или ширине бока с одной его стороны);

Pi - сила, действующая на шарниры штока одной пары распорных рычагов, кг(Н);

Р2 - сила, действующая на нижнюю часть вертикальных рычагов, кг(Н),

а - угол наклона распорных рычагов, град;

И - длина нижнего плеча вертикального рычага, см (м);

12 - длина верхнего плеча вертикального рычага, см (м).

Набор компенсирующих вкладышей- клиньев (фиг.4) позволяет обеспечить жесткий контакт вертикальных рычагов с блоком при различных значениях размера зазора С между ними. У клиньев угол , где р - угол трения материала клиньев.

Предел прочности природного камня на растяжение в 40-60 раз меньше предела прочности этого же материала на сжатие, что имеет решающее значение для практического осуществления способа, особенно если учесть, что габаритные размеры блоков, предназначенных для распиловки на многодисковых или многоштрипсовых станках составляют порядка 2000 мм по длине, 1300 мм по ширине и 1000 мм по высоте.

На фиг. 1 представлена схема к расчету предварительных напряжений, обеспечивающих необходимый эффект при подаче блока на тележке в распиловочный станок с верхним расположением штрипсовой рамы, Для получения максимальных напряжений растяжения в верхней зоне блока, в месте взаимодействия с ним рабочего инструмента, использован наиболее простой и эффек- тивный в данном случае способ енецентренного сжатия блока силами 5 . расположенными по длине и/или ширине блока на участках d и смещенными относительно горизонтальной плоскости симметрии блока на величину эксцентриситета е. Попутно силами Р блок надежно фиксируется на станочной тележке.

При внецентренном сжатии блока в нем возникают напряжения сжатия (принимаемые со знаком -), определяемые по формулам:

.

-5

бе

)

где , b 100 см, d - 10 см, е 44 см, Для данного примера получим:

.

-9

1000

1 +

6.44 100

)

±2,64)-асж

-

1000

3.64

0

5

0

5

0

5

0

о/

Ораст -J (-1,64)71000. Принимая предел прочности на растяжение для гранита ОЬ -40 кг/см2 (4 МПа) и взяв 20% от этой величины получим 0,2 40 -1,64 (-i)/1000, откуда 8 1000/1,64 4878 5000кг (50 кН), При Ораст 8 кГ/см2 (0,8 МПа), получим напряжения сжатия взятые со знаком минус и с учетом принятых параметров, - оЬж 5000 3,64/1000 18,2 кГ/см2 (1,82 МПа).

При необходимости получить в растянутой зоне блока под рабочим инструментом (при рассматриваемых размерах) напряжения в 40...60% предела прочности на растяжение сжимающие силы 3 также должны быть увеличены до 10...15 т (100...150 кН).

При распиловке блока штрипсовая рама постепенно опускается,в результате чего размер монолитной части блока по высоте (Ь), ,а следовательно, и эксцентриситет (е), уменьшаются и для поддержания первоначального напряжения в месте контакта рабочего инструмента с материалом обрабатываемого блока постоянным необходимо регулировать (уменьшать) силу Р гидроприводом устройства. Однако практически проще, сохраняя силу сжатия постоянной, учитывать, что при этом напряжения растяжения и сжатия постепенно возрастают, что наглядно видно из дальнейших расчетов, сведенных в таблицу.

При врезании рабочего инструмента на h 10 см получим b 90 см, е 39 см.

-5000 900

(1±

6.39 90

5

5

0

5000 ОЬж 90Т

х (1 + 78/30) 5000 (1 + 5000 3,6/900 - 20 кГ/см2 (2

+ 2,6)/900

МПа). При h 20; 30;...80 см получим соответствующие значения величин Ь,е и о, приведенные в таблице при 20% и 40% предела прочности гранита на растяжение.

Использование предлагаемого способа обработки камня обеспечивает, по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

а) резкое снижение сопротивления обрабатываемого материала воздействию на него рабочего инструмента, что в свою очередь значительно повышает производительность оборудования и существенно

снижает расход электроэнергии, инструмента, абразивных материалов и охлаждающей воды на единицу продукции.

б) не требует коренной реконструкции станочного парка и может быть осуществлено посредством применения оригинального устройства, описанного выше.

Формула изобретения

1.Способ обработки камня, включающий подготовку заготовки, установку ее на основание и обработку заготовки рабочим инструментом при создании в ней напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергоемкости, в заготовке создают напряжение растяжения перед обработкой, при этом величина напряжения равна 20-70 процентам предела прочности на растяжение обрабатываемого материала.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что для создания в заготовке необходимого предварительного напряжения, используют внецентренное сжатие заготовки.

3.Устройство для обработки камня, содержащее основание для установки заго0

5

0

5

товки камня, средство создания напряжения и гидропривод, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергоемкости, средство для создания предварительного напряжения растяжения выполнено в виде рычажной системы, состоящей из поворотных вертикальных зажимных рычагов, расположенных по обе стороны заготовки, и соединенных с ними горизонтальный рычагов, вторые концы которых шарнир)4о соединены со штоком гидроцилиндра Гидропривода.

4.Устройство по п.З, отличающее- с я тем, что горизонтальные рычаги установлены так. что составляют с плоскостью, перпендикулярной к оси штока гидроцилиндра, угол, равный 6-12°.

5.Устройство по пп.З и А, отличающее с я тем. что оно снабжено компенсирующими сдвоенными вкладышами-клиньями, размещенными между вертикальными рычагами и заготовкой, при этом угол при вершине клина меньше угла трения материала клина.

Использование при изготовлении облицовочных изделий, распиловки блоков на плиты, окантовке плит, их последующей обработке. Сущность изобретения в заготовке перед воздействием на нее рабочим инструментом создается предварительное напряжение растяжения, что имеет решающее значение для практического осуществления способа, так как предел прочности природного камня на растяжение в 40...60 раз меньше предела прочности этого же материала на сжатие. 2 с.п. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

И&ПРз-льнзя плоскость

Плоскость симметрии

Р y 4pr 3grrajj 4a хг - -m-jb,.

О

Фиг. i

3

шхР11ТдаЁ

Фяг, 2

Фиг, В

Фиг. Ч