تحقیق در مورد طراحی بهینه و بهبود عملکرد اکسترودرهای خلاء

تحقیق در مورد طراحی بهینه سازی و بهبود عملکرد اکسترودرهای خلاء
بر اساس عمل مهندسی بهبود ساختاری اکسترودرهای خلاء دو مرحله ای

در یک خط تولید آجر سوخته، اکسترودر خلاء آجر سوخته خاکستری، تجهیزات اصلی شکل دهی است که کیفیت آجر سبز و بهره وری تولید را تعیین می کند.با افزایش خواسته های صنعت آجر و کاشی برای کیفیت محصول، خروجی و قابلیت اطمینان تجهیزات، بهینه سازی ساختاری و ارتقاء تکنولوژیکی اکسترودرهای خلاء به ویژه مهم شده است.
با تحقیق و تجزیه و تحلیل تجهیزات مختلف اکستروژر خلاء توسعه یافته در داخل و خارج از کشور و ترکیب تجربه فنی پیشرفته شرکت های مختلف تولیدی،طراحی بهینه سازی سیستماتیک ساختارهای کلیدی در حالی که عملکرد تجهیزات تضمین می شود انجام می شود.با انتخاب قطعات پشتیبانی از لحاظ تکنولوژیکی بالغ و از نظر اقتصادی منطقی، قابلیت تجهیزات افزایش می یابد و در عین حال به طور موثر هزینه های تولید را کاهش می دهد.در نتیجه به یک بهبود جامع در هر دو عملکرد تجهیزات و اقتصاد.

طراحی بهینه سازی اجزای کلیدی

1.1 بهینه سازی ساختار گره (گره اصلی)

گودال محور، بخش اصلی انتقال اکسترودر خلاء است. عملکرد اصلی آن انتقال قدرت و فشار مخلوط خاکستری به جلو است.در حالی که همزمان در حال تحمل گشتاور قابل توجهی و فشار محوریبنابراین، طراحی ساختاری شاخه ی میله به طور مستقیم بر ثبات و قابلیت اطمینان کل ماشین تاثیر می گذارد.
در ساختار اولیه اکسترودر خلاء، قطر گره در موقعیت های پرتگاه Φ170 میلی متر بود و از سه پرتگاه برای پشتیبانی (از جمله یک پرتگاه فشار) استفاده می شد.در طول عملیات واقعی، این ساختار مشکلات زیر را مطرح کرد:
• فاصله مرکزی نسبتا کوچک بین قرارگاه های جلو و عقب
• بخش نسبتاً طولانی از شاخه گره
• انحراف قابل توجهی از شاخه در طول کار
این ساختار تمایل به ایجاد لرزش قابل توجهی از سر اکسترودر در طول کار (معروف به عنوان پدیده "ترجمه سر") داشت.لرزش بیش از حد یا طولانی مدت نه تنها بر ثبات عملیاتی تجهیزات تأثیر می گذارد بلکه می تواند منجر به آسیب به قطعات و حتی قطع تولید شود.

طبق تحلیل تئوری مکانیکی:
فرض کنید فاصله از مرکز حامل جلویی شیفت آجر به انتهای جلویی آجر L1 است
فرض کنید فاصله مرکزی بین لاغرهای جلو و عقب L2 است
زمانی که شرایط زیر برآورده شود:
L2 / L1 ≥ 07
می تواند ثبات عملیاتی خوبی را حفظ کند.
در ساختار اولیه تجهیزات:
L2 / L1 = 1040 / 1950 = 0533
این مقدار به طور قابل توجهی کمتر از محدوده طراحی منطقی است، بنابراین نشان دهنده کمبود طراحی ساختاری است.

1.2 طرح بهبود ساختاری

در طول فرآیند طراحی بهینه سازی، ساختار انتقال کلید برای دستیابی به یک پیکربندی منطقی تر در شیفت میله تنظیم شد.
اقدامات اصلی شامل:
• تعویض کلاچ پنوماتیک شعاعی اصلی به کلاچ پنوماتیک محوری
• کاهش ابعاد نصب محوری کلاچ
• جابجایی محفظه ی شیفت نورد به عقب

از طریق بهینه سازی های فوق:
فاصله مرکزی بین لاغرهای جلو و عقب تقریباً 400 میلی متر افزایش یافت.
تحت ساختار جدید:
L2 / L1 = (1040 + 400) / 1950 = 0.74
این نسبت اکنون الزامات عملکرد پایدار را برآورده می کند و باعث می شود که میله میله به آرامی و قابل اطمینان تر کار کند.
با توجه به افزایش سفتی ساختاری، قطر گره نیز می تواند به همین ترتیب بهینه شود:
حداکثر قطر اصلی گره: Φ185 mm
قطر بخش مطلوب لاجری: Φ150 mm
حداکثر قطر گره: Φ160 mm
بعد از بهینه سازی ساختاری:
• وزن میله به طور قابل توجهی کاهش می یابد
• ساختار مکانیکی منطقی تر است
• مشکل تولید کاهش می یابد

در عین حال، ابعاد لاغرها و اجزای مرتبط نیز کاهش یافته است، و کل سیستم گره گره را فشرده تر می کند.

II. بهینه سازی سیستم کلاچ پنوماتیک

در طراحی اولیه تجهیزات، یک کلاچ پنوماتیک شعاعی به عنوان دستگاه اتصال قدرت استفاده می شد. این ساختار معایب زیر را داشت:
• ساختار پیچیده
• اثر بزرگ
• الزامات بالا برای نصب و راه اندازی
• الزامات سختگیرانه برای دقت تراز تجهیزات

کلاچ پنوماتیک شعاعی نیاز به تراز دقیق با کاهش دهنده از طریق یک اتصال و نیاز به سازه های پشتیبانی اضافی، نصب و نگهداری پیچیده تر است.
در طراحی بهینه سازی، تمام کلاچ های شعاعی با کلاچ های پنوماتیک محوری جایگزین شدند، که مستقیماً بر روی شاخه سرعت بالا دستگاه کاهش نصب شده است.
این ساختار مزایای زیر را ارائه می دهد:
• ساختار فشرده تر
• آسان تر برای اطمینان از دقت نصب
• راه اندازی و نگهداری راحت تر
• کاهش قابل توجهی وزن تجهیزات
• الزامات کمتری برای سیستم هوا فشرده
از طریق این بهبود، نه تنها قابلیت اطمینان عملیاتی تجهیزات افزایش یافت، بلکه ساختار کلی انتقال نیز ساده تر شد.

​

افزایش ظرفیت تولید تجهیزات

اکسترودر خلاء دو مرحله ای اصلی در استفاده عملی نسبت به تولید پایین رنج می برد. تجزیه و تحلیل فنی دلایل اصلی را مشخص کرد:
• ظرفیت تغذیه ناکافی از مرحله بالا
• نسبت فشرده سازی بیش از حد در حفره مخروطی
• سرعت انتقال نسبتا کم در مرحله بالا

نسبت فشرده سازی حفره مخروطی تجهیزات اصلی:
λ = 26
این مقدار نزدیک به حد بالای محدوده طراحی مجاز بود.
محدوده معقول معمول عبارت است از:
λ = 2.0 26
یک مخروط بیش از حد بزرگ سرعت حمل مخلوط گل را کاهش می دهد و مقدار مواد وارد اتاق خلاء را در هر واحد زمان کاهش می دهد و بنابراین کل تولید ماشین را محدود می کند.
در طراحی بهینه سازی، با تنظیم ابعاد ساختاری آستین های کوبیده داخلی و خارجی، نسبت فشرده سازی بهینه شد تا:
λ = 23
علاوه بر این، به دلیل جایگزینی با کلاچ محوری، سرعت چرخش مرحله بالا به طور مناسب افزایش یافت و به طور قابل توجهی ظرفیت حمل خاکستری را افزایش داد.
بعد از بهینه سازی:
مقدار مخلوط گل وارد اتاق خلاء در هر واحد زمان حدود 22 درصد افزایش یافت.
ظرفیت تولید اکسترودر خلاء دو مرحله ای جدید در مقایسه با مدل اصلی حدود 25٪ بهبود یافت.

IV. کاهش وزن ساختاری و بهینه سازی تولید

در طول فرآیند بهینه سازی تجهیزات، بهبود سیستماتیک در چندین جزء ساختاری برای افزایش کارایی تولید و عقلانیت ساختاری انجام شد.

4.1 بهینه سازی وزن ساختاری

در حالی که اطمینان از قدرت و عملکرد تجهیزات، بهینه سازی ساختاری بر روی اجزای کلیدی زیر انجام شد:
• جعبه تغذیه
• اتاق خلاء
• ساختار بدن ماشین
با بهینه سازی ساختارهای ریخته گری و فرآیندهای ماشینکاری، وزن کلی تجهیزات به طور قابل توجهی کاهش یافت، در حالی که کارایی پردازش بهبود یافت.

4.2 استاندارد سازی طراحی قطعات

در طراحی اولیه تجهیزات، برخی از اجزای کمکی مانند:
• فیلترها
• ریل های اسلایدی
• سیستم های روشنایی
• درهای بازرسی اتاق خلاء
• ساختار متفاوت در مدل های مختلف تجهیزات.

در طراحی بهینه سازی، با پیاده سازی طراحی قطعات استاندارد، اهداف زیر به دست آمده است:
• استفاده از قطعات ساختاری یکپارچه برای مدل های مختلف تجهیزات
• فقط تنظیمات مناسب ابعاد
• ایجاد یک سیستم از قطعات استاندارد داخلی شرکت

این اقدام مزایای قابل توجهی در تولید به همراه داشت:
• کاهش تنوع قطعات
• افزایش ظرفیت تولید دسته
• افزایش بهره وری پردازش
• کاهش پیچیدگی تولید

اثر طراحی بهینه سازی

1. ساختار
   • ساختارهای کمپیکت تر تجهیزات
   • سیستم انتقال منطقی تر
   • استاندارد سازی بیشتر قطعات

2. عملکرد
   • کار پایدارتر در شیفت کنده
   • افزایش قابل توجهی در ظرفیت تولید
   • افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات

3. تولیدات
   • بهینه سازی وزن تجهیزات
   • بهبود بهره وری پردازش و تولید
   • ساختار کلی منطقی تر

به طور خلاصه، طراحی بهینه سازی نه تنها سطح فنی تجهیزات را افزایش داده است بلکه کارایی تولید و قابلیت اطمینان تجهیزات را بهبود بخشیده است.اجازه می دهد تا اکسترودر خلاء برای ارائه ارزش بیشتر در خطوط تولید آجر.