Il sistema idraulico dei frantoi a mascelle, fondamentale per la regolazione degli spazi di scarico e la protezione da sovraccarico, comprende fonti di alimentazione (pompe idrauliche, motori), attuatori (cilindri di regolazione/sicurezza), componenti di controllo (valvole, trasduttori di pressione), ausiliari (tubi, filtri) e olio idraulico L-HM 46#, funzionante a 16–25 MPa.
La produzione del cilindro principale prevede alesatura di precisione (Ra≤0,8 μm), steli cromati (50–55 HRC) e assemblaggio con sigillatura rigorosa. Il controllo qualità include test di pressione (1,5 volte la pressione di esercizio), pulizia dell'olio (≤NAS 7) e controlli delle prestazioni (scarico del sovraccarico in 0,5 s).
Con un MTBF ≥3000 ore con una corretta manutenzione (sostituzione dell'olio ogni 2000 ore), garantisce un funzionamento efficiente e sicuro del frantoio grazie a una risposta rapida e a un controllo stabile della pressione.
Introduzione dettagliata al sistema idraulico dei frantoi a mascelle
Il sistema idraulico di un frantoio a mascelle è un sistema ausiliario fondamentale nei moderni frantoi a mascelle di grandi dimensioni o automatizzati. Le sue funzioni principali includono la regolazione della luce di frantumazione (dimensione dell'apertura di scarico), la protezione da sovraccarico (scarico automatico della pressione in presenza di materiali non frantumabili) e l'assistenza nel ripristino della ganascia oscillante. Rispetto ai tradizionali metodi di regolazione a spessori, il sistema idraulico offre vantaggi quali facilità di regolazione, risposta rapida e protezione precisa, rendendolo ampiamente utilizzato nelle linee di produzione di frantumazione che gestiscono materiali duri o che richiedono un'elevata automazione.
I. Composizione e struttura del sistema idraulico
Il sistema idraulico è composto da cinque parti: fonte di alimentazione, attuatori, componenti di controllo, componenti ausiliari e fluido di lavoro. La struttura e le funzioni specifiche sono le seguenti:
Componenti della fonte di alimentazione
Pompa idraulica: L'unità di potenza principale del sistema, per lo più pompe a pistoni assiali o pompe a ingranaggi, che convertono l'energia meccanica del motore in energia idraulica. La pressione di esercizio è solitamente compresa tra 16 e 25 MPa e la portata è impostata in base alle esigenze degli attuatori (ad esempio, 10-30 L/min).
Motore: Aziona la pompa idraulica, con potenza adeguata alla pompa (ad esempio, 5,5–15 kW). Utilizza un motore asincrono trifase con protezione da sovraccarico.
Serbatoio dell'olio: Conserva l'olio idraulico (capacità pari a 3-5 volte la portata del sistema, ad esempio 100-500 L) e svolge funzioni di dissipazione del calore e di precipitazione delle impurità. Contiene divisori interni (che separano le aree di ritorno dell'olio da quelle di aspirazione), un filtro di aspirazione (precisione di filtrazione 100 μm) e un indicatore di livello del liquido.
Attuatori
Cilindri di regolazione (2–4, disposti simmetricamente): collegano la ganascia oscillante e il telaio, regolando la posizione della ganascia oscillante tramite espansione per controllare con precisione la fessura di apertura dello scarico (precisione di regolazione ±0,5 mm).
Cilindri di sicurezza (1–2): collegati in parallelo al circuito dell'olio del cilindro di regolazione. Quando entrano materiali non frantumabili, la pressione nel cilindro aumenta bruscamente e la valvola di sicurezza rilascia la pressione per evitare danni all'attrezzatura.
Cilindro idraulico: Il componente principale per il movimento lineare, suddiviso in cilindri di regolazione e cilindri di sicurezza:
Pistone e biella: Parti mobili all'interno del cilindro. Il pistone è realizzato in ghisa resistente all'usura (HT300) e la superficie dello stelo è cromata (spessore 0,05–0,1 mm) con durezza ≥50 HRC per garantire resistenza all'usura e protezione dalla corrosione.
Componenti di controllo
Valvola di sicurezza: Imposta la pressione massima del sistema (ad esempio, 20 MPa). Rilascia la pressione quando supera la soglia per proteggere pompe, cilindri e altri componenti da danni da sovraccarico.
Valvola direzionale: Per lo più elettrovalvole direzionali, che controllano la direzione del flusso dell'olio idraulico per realizzare l'espansione e la contrazione del cilindro (cambiando direzione durante la regolazione dell'apertura di scarico).
Trasduttore di pressione: Monitora la pressione del sistema in tempo reale (precisione ±0,5% FS) e invia segnali al sistema di controllo per lo scarico automatico della pressione o l'allarme.
valvola a farfalla: Regola la velocità di espansione del cilindro per garantire una regolazione stabile dell'apertura di scarico (velocità 0,5–2 mm/s).
Componenti ausiliari
Tubi idraulici: Tubi flessibili ad alta pressione (pressione di esercizio ≥30 MPa) o tubi in acciaio senza saldatura (φ10–φ25 mm) che collegano vari componenti. I giunti dei tubi sono di tipo a ghiera o a flangia (per garantire l'assenza di perdite).
Filtri: Includono filtri di aspirazione (a protezione della pompa), filtri di ritorno dell'olio (precisione di filtrazione 20 μm, a protezione dell'intero sistema) e filtri ad alta pressione (installati all'ingresso del cilindro per evitare che le impurità graffino la parete del cilindro).
Più fresco: Prevalentemente raffreddato ad aria o ad acqua. Si avvia quando la temperatura dell'olio supera i 55°C, mantenendola entro un intervallo compreso tra 30 e 50°C (per evitare una riduzione della viscosità dell'olio).
Accumulatore: Immagazzina energia idraulica, stabilizza la pressione durante le fluttuazioni della pressione del sistema (ad esempio, ripristinando rapidamente la pressione dopo lo scarico del cilindro di sicurezza) e riduce i frequenti avvii/arresti della pompa.
Mezzo di lavoro
Viene utilizzato olio idraulico antiusura (ad esempio L-HM 46#), con buona resistenza all'ossidazione, proprietà antischiuma e fluidità a bassa temperatura (indice di viscosità ≥140), garantendo un funzionamento stabile in ambienti da -10 a 60 °C.
II. Processo di fabbricazione dei componenti principali del sistema idraulico
I processi di produzione dei componenti principali (cilindri idraulici, pompe, valvole) variano notevolmente. Di seguito si concentra il processo di produzione dell'attuatore chiave "cilindro idraulico ":
Lavorazione delle canne cilindriche
Materiale: tubo in acciaio senza saldatura 27SiMn o 45# (spessore della parete 8–20 mm). Tornitura grezza del cerchio esterno e del foro interno (con riserva di 1–2 mm di sovrametallo).
Alesatura di precisione del foro interno: eseguita su una macchina alesatrice per fori profondi per garantire una tolleranza del diametro interno H9, una rugosità superficiale Ra≤0,8 μm e una cilindricità ≤0,02 mm/m (per evitare l'inceppamento del pistone).
Rettifica del cerchio esterno: assicurarsi che la coassialità tra il cerchio esterno e il foro interno sia ≤0,03 mm e che la perpendicolarità tra le facce della flangia su entrambe le estremità e l'asse sia ≤0,02 mm/100 mm.
Lavorazione delle bielle
Materiale: 40Cr, forgiato e temprato (durezza 28–32 HRC). Tempra superficiale della testa dello stelo e della sezione di guida (durezza 50–55 HRC).
Rettifica di precisione del cerchio esterno: tolleranza f7, rugosità superficiale Ra≤0,4 μm, rettilineità ≤0,05 mm/m. Cromatura dura (spessore 0,05–0,1 mm, porosità ≤3 pori/cm²), seguita da lucidatura a Ra≤0,2 μm.
Lavorazione di pistoni e coperchi terminali
Pistone: realizzato in HT300 o ghisa duttile QT500-7. Dopo la tornitura, sul cerchio esterno viene installato un anello di tenuta in poliuretano (sezione trasversale a Y o a U), garantendo una distanza di accoppiamento di 0,05–0,1 mm con il foro interno della canna del cilindro.
Coperchio terminale: acciaio fuso (ZG230-450). È stata realizzata una scanalatura di tenuta (per l'installazione di O-ring o guarnizioni combinate) e il foro filettato (per il collegamento dei tubi dell'olio) ha una precisione di 6H per garantire l'assenza di perdite.
Processo di assemblaggio
Pulizia: tutte le parti vengono pulite con cherosene per rimuovere limatura di ferro e macchie d'olio. La parete interna del cilindro viene pulita con un panno di seta (per evitare di graffiare la cromatura).
Montaggio: installare il pistone, l'asta del pistone, il coperchio terminale e le guarnizioni in sequenza, assicurandosi che l'anello di tenuta non si deformi (labbro rivolto verso il lato dell'olio in pressione). La coassialità tra il manicotto di guida e l'asta del pistone sia ≤0,05 mm.
Collaudo: Dopo l'assemblaggio, viene eseguito un test di pressione (1,5 volte la pressione di esercizio per 30 minuti, senza perdite o deformazioni permanenti).
III. Processi di controllo qualità del sistema idraulico
Il controllo di qualità del sistema idraulico copre l'intero processo di produzione dei componenti, assemblaggio del sistema e test delle prestazioni per garantire un funzionamento affidabile:
Controllo di qualità della produzione dei componenti
Prova di pressione: 1,5 volte la pressione di esercizio per 30 minuti, senza perdite dalla canna del cilindro o dal coperchio terminale e senza deformazioni permanenti dello stelo del pistone (allungamento misurato ≤0,1 mm).
Funzionamento a vuoto: 50 movimenti alternativi senza strisciamento o inceppamento, con fluttuazione della velocità ≤5%.
Prova di efficienza volumetrica della pompa: ≥90% (pompa a ingranaggi) o ≥95% (pompa a pistoni) alla pressione nominale, senza rumore anomalo (≤85 dB) durante 1 ora di funzionamento.
Tenuta del corpo valvola: ogni porta dell'olio viene sottoposta a test di pressione a 1,5 volte la pressione di esercizio per 10 minuti, con perdite ≤0,1 mL/min (valvola direzionale) o 0 mL/min (valvola di sicurezza).
Pompe/Valvole idrauliche:
Cilindri idraulici:
Controllo di qualità dell'assemblaggio del sistema
Collegamento della conduttura: La coppia di serraggio dei giunti dei tubi è conforme agli standard (ad esempio, coppia di serraggio dei bulloni M16 35–40 N·m). Il raggio di curvatura dei tubi flessibili ad alta pressione è ≥10 volte il diametro del tubo (per evitare rotture dovute a curvature eccessive).
Pulizia dell'olio: Il sistema viene lavato dopo il montaggio (utilizzando un carrello filtro olio con precisione di filtrazione di 3 μm per 4 ore), con livello di contaminazione dell'olio ≤NAS 7 (ISO 4406 18/15).
Controllo elettrico: Il tempo di risposta tra il trasduttore di pressione e il sistema di controllo è ≤0,1 secondi e il tempo di commutazione della valvola direzionale è ≤0,5 secondi.
Test delle prestazioni del sistema
Precisione del controllo della pressione: La deviazione tra la pressione impostata e la pressione effettiva ≤±0,5 MPa (ad esempio, 15,5–16,5 MPa quando impostata a 16 MPa).
Test di protezione da sovraccarico: Simulando l'ingresso di materiali non frantumabili nella camera di frantumazione, il sistema dovrebbe scaricare la pressione a un livello sicuro (≤5 MPa) entro 0,5 secondi e ripristinare la pressione di esercizio entro 3 secondi dallo scarico.
Test di funzionamento continuo: Funzionamento in condizioni nominali per 100 ore, con temperatura dell'olio stabile a 30–50°C, nessuna perdita dalle guarnizioni e livello di contaminazione dell'olio ≤NAS 8.
Test di adattabilità ambientale
Test a bassa temperatura: a partire da -10°C, il sistema dovrebbe raggiungere la pressione di esercizio entro 5 minuti senza incepparsi.
Prova di vibrazione: vibrazione a 10–50 Hz con un'ampiezza di 0,1 mm per 2 ore, senza allentamento dei giunti dei tubi o danni ai componenti.
IV. Consigli per la manutenzione
Sostituire regolarmente l'olio idraulico (ogni 2000 ore) e il filtro dell'olio di ritorno. Campionare e testare l'olio (contenuto di umidità ≤0,1%, tasso di variazione della viscosità ≤10%).
Controllare quotidianamente il livello del serbatoio dell'olio (non inferiore a 1/2), la temperatura dell'olio (≤60°C) e le perdite dalle tubazioni. Risolvere tempestivamente eventuali problemi di pressione anomala (ad esempio, guasto della valvola di sicurezza o perdite interne al cilindro).
Sostituire le guarnizioni ogni 1-2 anni (a seconda delle condizioni di lavoro) per evitare perdite dovute all'invecchiamento.
Grazie a rigorosi processi di produzione e controllo qualità, il sistema idraulico può raggiungere un tempo medio tra guasti (MTBF) di ≥3000 ore, garantendo un funzionamento efficiente e sicuro del frantoio a ganasce.
