Изучение построения робототехнических комплексов для нанесения лакокрасочных материалов в мебельной

--PAGE_BREAK--1.2  Виды защитно-декоративных покрытий


        Эксплуатационные свойства покрытий опре­деляются в основном свойствами применяемых материалов. В зависимости от вида материалов и технологии отделки различают покрытия ла­кокрасочные, пленочные и комбинированные, т. е. с использованием пленки и лакокрасочно­го материала.

По декоративным свойствам различают по­крытия прозрачные и непрозрачные, т. е. скры­вающие цвет и строение отделываемой по­верхности. Формируют покрытия методом по­следовательного нанесения на поверхность различных материалов.

       Защитно-декоративные покрытия (ОСТ 13-27-82) на изделиях мебели из древесины и дре­весных материалов, эксплуатируемых в закры­тых отапливаемых помещениях при отсутствии агрессивных сред, классифицируют по различ­ным признакам .

       В зависимости от рода основного пленко­образующего материала лакокрасочные по­крытия делятся на семь групп: полиэфирные (ПЭ), полиуретановые (УР), меламинные (МЛ), полиакриловые (АК), мочевинные (МЧ), нитроцеллюлозные (НЦ), пентафталевые (ПФ). В зависимости от показателей внешнего вида группы лакокрасочных покрытий подразделя­ются на две подгруппы: А — покрытия с откры­тыми порами и Б — покрытия с закрытыми по­рами, в том числе непрозрачные.         Группа покрытий, образованная ма­териалами на основе пропитанных бу­маг, в зависимости от применяемого пропиточного материала и покровного лака делится на три подгруппы: А -меламиноформальдегидные и мелами-нокарбамидоформальдегидные, карбамидоформальдегидные и их модифика­ции, полиэфирные; Б и В — карбамидоформальдегидные модифицированные с лаковым покрытием.

       Обозначение защитно-декоративных покрытий состоит из пяти частей. Первая часть определяет группу покрытия. Для ла­кокрасочных материалов указывается покров­ный материал по ГОСТ 9825, например лак НЦ-243, для синтетических материалов — род полимера (русскими буквами, например, ТР — термореактивный, ТП — термопластичный). Вторая часть указывает подгруппу (заглавны­ми буквами) и категорию покрытия (арабскими цифрами). Третья часть определяет вид лако­красочного покрытия в зависимости от про­зрачности. Она указывается только для лако­красочных покрытий и обозначается заглав­ными русскими буквами. Четвертая часть обо­значает вид покрытия по степени блеска. Она обозначается заглавными русскими буквами. Пятая часть определяет защитные свойства по­крытия и обозначается арабскими цифрами.

      Части обозначений отделяются друг от дру­га точками. Примеры обозначений покрытий:

Эмаль НЦ-25. Б1. Н. Г. 3 — покрытие нитроцеллюлозной группы, подгруппы Б первой категории, образованное эмалью НЦ-25, не­прозрачное, глянцевое, ограниченно водостой­кое, низкотепло- и низкоморозостойкое; ТР. А2. ПГ. 9 — покрытие, образованное об­лицовочным материалом на основе бумаг, про­питанных термореактивными полимерами под­группы А, второй категории, полуглянцевое, водо-, тепло- и морозостойкое.

   
1.3 Подготовка поверхностей к отделке


      Предназначенные для отделки поверхности должны быть ровными и гладкими. Для полу­чения таких поверхностей необходима тща­тельная предварительная их подготовка.

       Подготовка поверхностей к отделке состоит из двух этапов: столярной подготовки и отде­лочной подготовки. Первый этап включает устранение дефектов, выравнивание и шлифо­вание поверхностей, второй — окон­чательное выравнивание поверхностей шпат­леванием и порозаполнением, получение же­лаемого цвета, тона и четкости структуры дре­весины под прозрачными покрытиями методом отбеливания и крашения. Шпатлевание прово­дится лишь при подготовке к непрозрачной и имитационной отделке, порозаполнение, отбе­ливание и крашение — при подготовке к про­зрачной отделке. Более высокие требования предъявляются к поверхностям, на которых формируются тон­кослойные открытопористые покрытия (лака­ми нитроцеллюлозными, полиуретановыми, кислотного отверждения). При отделке крас­ками, эмалями, полиэфирными лаками поверх­ности могут быть менее гладкими, так как эти материалы образуют толстые пленки, обладаю­щие способностью заполнять мелкие углубле­ния.

         Для подготовки поверхностей под прозрачные покрытиянеобходимо удалить с поверхности ворс, его сначала поднимают, увлажнив поверхность древесины тампоном, смоченным в теплом 3 -5 %-ном растворе глютинового клея, а затем высушивают ее (при температуре 18 — 20 °С сушить не менее 1,5 ч, при температуре 50 °С -5-10 мин). Затем ворс удаляют шлифовальной шкуркой № 6. При использовании термопрока­та удалять ворс не надо.

       При необходимости отбеливания поверх­ность обрабатывают на полировальных станках или вручную  тампоном.   Для  древесины   березы   и  ясеня    следует   брать

20 %-ный раствор пере­киси водорода и 20 %-ный водный раствор аммиака в соотношении 10:1. Затем поверхно­сти сушат при температуре 23 °С в течение 3 ч и выдерживают после сушки 48 ч.

       Крашение осуществляют протравами, кра­сителями и пигментами: вручную (тампоном, кистью), окунанием, пневматическим распы­лением, распылением при повышенном давле­нии («сухое»), вальцовым способом.

      При подборе цвета и тона окраски поверх­ности готовят растворы исходных красителей, при необходимости их смешивают и ведут пробное крашение образцов. Для приготовле­ния красящих растворов необходимо исполь­зовать мягкую воду (с добавлением в нее 0,1 -0,5 %-ной кальцинированной соды) или кипя­ченую. Краситель растворяют в горячей воде, фильтруют через два слоя марли и охлаждают до комнатной температуры.

        Растворы протрав готовят перемешиванием солей металлов в мягкой чистой воде с после­дующим фильтрованием и разбавлением водой до необходимой концентрации. Растворы про­трав готовят 0,5 — 5 %-ными в зависимости от желаемого тона.

        Грунтовочные составы наносят вручную кистью или тампоном, пневматическим распы­лением, вальцовыми станками, обливом, окунанием. Вручную, т. е. кистью и тампоном, со­ставы наносят при ремонте мебели и индиви­дуальном или мелкосерийном ее производстве. Пневмораспыление используют при отделке деталей и изделий решетчатой формы, изделий в собранном виде и с фасонными поверхно­стями. При отделке щитовых деталей грунтов­ку наносят лаконаливными машинами типа ЛМ-3, ЛМ-140 или вальцовыми станками типа МЛН 1.03б ВЩ-9, ВЩ-14 с дозирующими устрой­ствами (рис.4) при скорости подачи до 30 м/мин. Наиболее производительный и эко­номичный метод — вальцовый.

После грунтования поверхности сушат и шлифуют для снятия поднявшегося ворса. Для шлифования используют ленточно-шлифовальные, вибрационные и щеточные станки.

        Подготовка поверхностей под непро­зрачные покрытия  включает грунтова­ние и шпатлевание — сплошное и местное.


       Грунтование проводят пигментированными глифталевыми (ГФ-032, ГФ-020 и др.), масля­ными, нитроцеллюлозными и другими грун­товками. Их наносят вручную тампонами, пневмораспылением, обливом, вальцами, в электрическом поле токов высокого напряже­ния, струйным обливом, окунанием.

      Шпатлевание различают местное (густой шпатлевкой) и сплошное (шпатлевкой жидкой консистенции). Его можно осуществлять вруч­ную шпателем, пневматическим распылением (обычно фасонных и криволинейных поверх­ностей), обливом и вальцеванием. При исполь­зовании вальцеракельных станков достигаются высокие качество шпатлевания и производи­тельность, минимальный расход шпатлевки. После сушки зашпатлеванные поверхности шлифуют
1.4  Методы нанесения лакокрасочных материалов
    продолжение
--PAGE_BREAK--1.4.1  Нанесение пневматическим распылением
      Этот способ применяют при отделке стульев, рамочных изделий, ящиков, деталей криволинейного и сложного профиля, которые нельзя отделать другими способами. Распыле­нием наносят лаки, краски, эмали, красители, шпатлевки. Этот способ универсален, прост в техническом отношении, но дает большие по­тери материала и создает повышенную загазо­ванность рабочей среды.

        Сущность пневматического распыления со­стоит в том, что в результате дробления жид­кости струей сжатого воздуха ЛКМ переходит в состояние аэрозоля, аэрозольные частицы движутся в направлении воздушной среды и на отделываемой поверхности сливаются в сплошной слой. Распыление материала проис­ходит в форсунке, которая является основной частью распылителей (рис.1). Скорость воздушной струи на выходе из форсунки должна составлять 300 — 450 м/с, давление воздуха в зависимости от конструкции лакораспылителя 0,25 — 0,55 МПа. Оптимальное зна­чение вязкости ЛКМ — 25 — 35 с по ВЗ-4, раз­мер аэрозольных частиц при этом составляет 6 — 80 мкм. Различают форсунки с воздушным и материальным соплом.

         Методом распыления ЛКМ чаще всего наносят вручную, используя краскораспылители марок КРП-З, КР-20, КР-20, ЗИЛ, С-765 и др. Процесс выполняют в распылительных кабинах, которые должны обеспечивать полную очистку загрязненного воздуха от лакокрасочной пыли, максимальное удаление образую­щихся паров и аэрозоля из зоны окраски, пожаробезопасность.

        Краскораспылитель, краско- и воздухоподводящие шланги перед началом работы необ­ходимо тщательно осмотреть и проверить их исправность. Затем производят настройку краскораспылителя, т. е. устанавливают форму факела в зависимости от площади окрашивае­мой поверхности, регулируют подачу воздуха и  краски.

        Во время перерывов в работе переднюю часть краскораспылителя необходимо держать в растворителе. При смене краски или лака, а также после окончании работы краскораспылитель необходимо промыть растворителем.

        Отделку деталей методом распыления выполняют в распылительных кабинах. Кабины служат также для сбора и отсоса летучих элементов, которые образуются в виде тумана.

        По способу подачи изделий распылительные кабины бывают тупиковые и проходные. В тупиковых изделия подают и выгружают через один и тот же проем, а в проходных — изделия подают в один проем, а выгружают из другого.





Рис. 1.

Схема пневматического распы­ления жидкости форсункой с кольцевым соплом для воздуха: 1 — кольцо для сжатого воздуха; 2 -материальное сопло; 3 -зона разрежения; 4 — зона избыточного дав­ления; 5 — зона распыления; 6 — зона образования тумана
         На рис. 2 показана распылительная камера для отделки изделий средних размеров — тумбочек, стульев  и т. п. Во время работы воздух с лакокрасочным туманом проходит сначала через краскоуловительную решетку, а затем через камеру с гидрофильтром из двух водяных завес, где очищается от лакокрасочной пыли и частично от растворителей. Далее воздух проходит через сепаратор, который состоит из набора металлических пластин. Здесь он освобождается от избытка влаги, которая стекает в ванну, а затем поступает в систему вытяжной вентиляции и выбрасывается в атмосферу. В ванну стекает и вода, вытекающая из форсунок гидрофильтра. После отстоя вода вновь поступает в гидрофильтр.

        Распыление подогретых лаков имеет ряд преимуществ по сравнению с распылением холодных лаков: улучшается растекание лаков с большей вязкостью, уменьшается образование потеков на вертикальных поверхностях, т. е.  лаки можно наносить более толстым слоем, а это дает возможность эконо­мить растворители и увеличивать про­изводительность труда.

         Для подогрева лакокрасочных материалов существуют установки УГО-2МВ, УГО-4М и др. Они обеспе­чивают температуру ЛКМ на выходе из распылителя 70 — 75 °С и температуру воздуха на выходе из установки 80 °С.

         К недостаткам отделки методом распыления относятся большие потери ЛКМ   (до  40 %), загрязнение воздуха, необходимость использования специ­альных кабин. Избежать ряда недос­татков данного метода позволяет спо­соб безвоздушного распыления. Он ос­нован на распылении ЛКМ путем при­менения высокого давления в лакоподающей системе установки. ЛКМ по­дается к краскораспылителю под высо­ким давлением. При выходе из сопла развивается большая скорость струи лака, превышающая критическую ско­рость движения при данной вязкости, что и приводит к распылению лака. Та­кой метод позволяет наносить ЛКМ повышенной вязкости с получением более качественных покрытий.   Существуют холодный и горячий способы безвоздушного распыления. При холодном давление достигает 24 МПа, а при горячем — 4,5 — 7,0 МПа, но лак нагревается в последнем случае до 70-100°С.

          Метод безвоздушного распыления пригоден практически для всех марок лаков, за исключением содержащих ускорители высыхания и имеющих не­большую жизнеспособность.

         
    
 Рис.2.

Распылительная камера для отделки изделий средних размеров: 1 — каркас; 2 — светиль­ник; 3 — вентилятор;

4 — сепаратор; 5 — гидрофильтр

 6 — ванна;7 -решетка; 8 — пово­ротный стоя; 9 — насос

     

     

 

1.4.2  Нанесение  электростатическим распылением
         Электростатическое распыление происходит одновременно с приданием аэрозольным частицам отрицательного заряда, вследствие чего они притяги­ваются и осаждаются на положительно заряженное изделие. Этот метод хорош для отделки изделий сложной формы, решетчатых конструкций, например стульев.      

         Производительность его вы­сокая, потери ЛКМ минимальные. При использовании стационарных устано­вок процесс почти полностью автома­тизирован. Санитарно-гигиенические условия труда хорошие.

          К недостаткам данного способа относится ограниченный ассортимент применяемых ЛКМ, не всегда равномерное их нанесение на все поверх-ности отделываемого изделия, сложность и высокая стоимость аппаратуры и обслуживания.

           Распыление ЛКМ при электроокраске возможно пневматическим, гидравлическим, центробежным и электростатическим способами. Последний способ осуществляется в постоянном электрическом поле высокого напряжения (50 -140 кВ), а изделие при этом заземляют. При электроокраске происходят следующие электрофизи­ческие процессы: зарядка ЛКМ, его распыление, образование факела, движение капель жидкости к изделию, осаждение их на изделии. Принципиальная схема электроокрасочной установки с высоковольтным выпрямителем показана на рис. 3.

.

Рис. 3.

Схема установки с высоковольтным выпрямителем для отделки изделий в электростатическом поле высокого напряжения; 1 — высоковольтный трансформатор; 2 -трансформатор накали­вания кенотрона; 3 — ке­нотрон; 4 — ограничи­тельное сопротивление;5 — автоматический раз­рядник; 6 — шинопровод; 7, 9 — изоляторы; 8 -стойка авторазрядника;

10 — бак с лакокрасочным материалом; 11 — доза тор; 12- распылитель; 13 — изделие, 14 — подвес­ка; 15 — цепной конвейер


          Метод нанесения ЛКМ в электрическом поле позволяет уменьшить расход материалов до 50 % по сравнению е пневматическим распылением.

        Установки для отделки в электрическом поле могут эксплуатироваться в соответствии с действующими правилами и нормами эксплуатации высоковольтных электротехнических установок и правилами безопасных условий труда и пожарной безопасности. Двери и проемы камеры распыления должны иметь автоблокировку, которая снимает высокое напряжение при входе человека в камеру. Все металлические части установки, находящиеся под напряжением, должны быть заземлены. Перед подачей высокого напряжения и включением конвейера должны подаваться звуковой и световой сигналы. Вытяжная вентиляция должна быть сблокирована с высоковольтным выпрямителем так, чтобы без ее включения нельзя было подать высокое напряжение на распылители.

        К обслуживанию установки должны допускаться только лица, которые прошли инструктаж по технике безопасности, пожарной безопасности и охране труда.

               

1.4.3  Нанесение лакокрасочных материалов вальцами

       Нанесение выполняют за один или несколько проходов в зависимости от требуемой толщины покрытия, с одной или с двух сторон. ЛКМ наносится на поверхность с помощью вращающегося вальца. Материал попадает на наносящий валец из ванны с помощью питательного и дозирующего вальцов или из промежутка между дозирующим и наносящим вальцами. Принципиальная схема работы вальцового станка показана на рис. 4  и  5.
 









Рис. 4.

Схема вальцового лаконаносящего станка:

1 — лаконаносящий валец; 2 -ракель; 3 — дозирующий ва­лец; 4 — прижимной ролик; 5 — ленточ­ный конвейер;

6 — приводной валец; 7 — слой лакокрасоч­ного материала на поверхности отде­лываемой детали

    По конструкции станки бывают разными.  Вальцовым методом можно наносить красители, грунтовки, шпатлевки, лаки, печатные рисунки. Для крашения щитов применяют станки марок КЩ, КЩ-9, для нанесения грунтовок, шпатлевок и лаков — отечественные станки МЛН1.03, ВЩ9-1, ОД-58, ШПЩ-9, а также импортные.

     

 
Рис.5.    Принцип работы машины для окраски  полотен методом наката:


1-транспортер;2 полотно; 3 — бачок с краской; 4--струя краски; 5 — валики; 6 — конвекционная сушильная камера; 7-возвратно-поступательный механизм

 Преимуществами вальцового метода являются высокая производительность, незначительные потери материала, возможность нанесения материалов различной вязкости, очень тонких слоев, а также легкая встраиваемость станков в автоматические линии.
1.4.4  Нанесение лакокрасочных материалов методом плоского налива

            Плоский налив получил широкое распространение, так как он обеспечивает высокую производительность. За одну операцию можно нанести большое количество материала при сравнительно высокой вязкости, т. е. с малым расходом растворителей. Метод налива имеет небольшие потери ЛКМ, правда, он не обеспечивает нанесение малых расходов лака за один проход (менее 90 г/м2), а при встраивании лаконаливных машин в линии требуется применение специальных систем для разгона и торможения деталей, поскольку скорость в машине выше, чем в линии.

         Сущность нанесения ЛКМ методом налива состоит в том, что уложенные на движущийся конвейер плоские детали проходят через завесу жидкого материала, который вытекает из наливной головки. Завеса отделочного материала может быть образована различными способами, в зависимости от схемы головок лаконаливных машин (рис. 6).















Рис. 6.

Схема образования завес отделочного материала: а — вытекание из дон­ной щели; б — перели­вание через сливную плотину; в — перелива­ние со сливной плоти­ны со стенанием с эк­рана; 1 — деталь; 2 — экран; 3 — лакоподающая труба; 4 — по­крытие; 5 — конвейер; 6 — лоток; 1 — корпус головки; 8 — сливная плотина; 9 — перего­родка; 10 -фильтр

        

   

    продолжение
--PAGE_BREAK--Краткая техническая характеристика наливной машины ЛМН-1М


Вязкость лакокрасочных материалов по ВЗ-4, с.......................… ........  25—130

Расход лаков, смеси на 1 м2 лакируемой поверхности, г/м2 …………  30—600

Скорость подачи деталей, м/мин ...........................................................  10—170

Длина сливной кромки головки, мм ..........................................… 1400

Диапазон регулирования подъема головок от уровня стола,

мм ..........................................................................................................  30—270

Расстояние между головками, мм ..........................................................  375

Емкость сливного бака, л .......................................................................   50

Суммарная мощность электродвигателей, кВт....................................  3,37

Агент подогрева лаковой смеси.................................................… ..  Горячая вода

Габаритные размеры машины, мм .............................................  4000x2200x1350

Масса машины, кг ....................................................................................  1700
         
         Новая машина обеспечивает лучшее качество покрытия, дает возможность получать тонкие покрытия, снабжена двумя наливочными головками. Дляотделки кромок разработана типовая конструкция наливной машины ЛМК-1.

Брусковые детали можно отделывать на наливных машинах КВ-50-02 и КВ-50-13 (два зеркальных исполнения одной модели), выпускаемых Рыбин­ским ЗДС.
      

             

Краткая техническая характеристика наливной машины КВ-50-02
Размеры отделываемых деталей, мм ................................(450—3000) х (10—150)х (10—150)

Скорость подачи деталей, м/мин ............................................................  30—120

Длина сливной кромки головки, мм............................................................  350

Расстояние от сливной кромки головки до

линии пере­сечения образующих роликов и

 поверхностей подаю­щих лент транспортеров, мм ..............................  120—400

Установленная мощность, кВт.....................................................................  2,3

Количество наливных головок ......................................................................  1

Габаритные размеры машины, мм ................................................  6560 (1800) х 1400 х 1400

Масса машины, мм

(с рольгангом) ...................................................................… 1425
      Способом налива можно наносить однокомпонентные и двухкомпонентные лакокрасочные материалы, а также и водно-дисперсионные.

       Для отделывания пластин щитов применяют машины типов ЛМ-3, ЛМ-140-1, ЛМ-80-1, для отделывания кромок -ЛМК-1 (двухголовочная) и др.

     
1.4.5  Нанесение лакокрасочных материалов методом окунания

            Окунание применяют для отделки деталей обтекаемой формы. Детали или изделия погружают в ванну с ЛКМ, затем извлекают из нее, выдерживают до отекания излишков лака или краски и сушат.

        На толщину и равномерность лакового по­крытия оказывают влияние различные факто­ры. Толщина покрытия тем больше, чем выше вязкость лака, содержание нелетучих, скорость испарения растворителей и вытягивание из ванны и чем меньше плотность лака.

        Метод окунания производительный, ЛКМ используются экономно, хорошо поддается ме­ханизации и автоматизации. Его недостаток -неравномерное по толщине покрытие по всей длине детали, так как с верхней части детали стекает больше лака, чем с нижней. С увеличе­нием скорости вытягивания увеличивается не­равномерность покрытия по длине детали.

         В производстве мебели окунанием наносят красители, грунтовки, шпатлевки, нитроцеллюлозные лаки и эмали, реже — беспарафино­вые полиэфирные лаки. Таким способом отде­лывают ножки столов, плоскоклееные и гнуто-клееные боковины стульев, кресел и т. п.



1.4.6  Нанесение лакокрасочных методом протягивания

         Протягивание (экструзию) используют для нанесения ЛКМ на детали постоянного сече­ния, например на палочки детских кроватей. Деталь проходит через закрытую камеру с ЛКМ сквозь резиновые шайбы (фильеры), ко­торые обжимают деталь и не дают лаку выте­кать из камеры (рис. 7). Детали должны по­даваться торец в торец, без остановки. Лаки должны иметь высокую вязкость — около 300 — 350 с по ВЗ-4. Так как лаки с такой вязкостью не выпускаются, на практике применяют нитролаки НЦ-218, НЦ-223, предварительно выпарив из них растворитель. Количество наносимого лака регулируют жесткостью фильеры и степенью обжатия деталей.
 

 
  Рис.7.

Схема установки для нанесения лакокрасоч­ных материалов методом протягивания: 1 — подающие вальцы; 2 — деталь; 3 — ванна; 4 — фильера; 5 — ленточный конвейер сушильной камеры
    

Способ протягивания прост, производителен, почти полностью автоматизирован, при этом способе совсем малые потери лака, но им можно отделывать практически только круглые и шестигранные в сечении детали.


1.4.7  Нанесение лакокрасочных материалов методом струйного облива с выдержкой в парах растворителя
         Сущность этого метода заключается в окраске вертикально подвешенных деталей при пересечении ими многоструйной (ламинарного типа) завесы краски с последующей выдержкой в паровой зоне, что создает благоприятные условия для окраски труднодоступных мест, замедляет испарение растворителя из окра­сочного слоя, улучшая тем самым разлив краски и способствуя достижению равномерной толщины покрытия.

          Струйный облив осуществляется путем подачи краски через сопла неподвиж­ного контура, охватывающего деталь, или через систему сопел на качающейся трубе (осцикаторе), расположенной под конвейером с деталями (рис. 8). Необходимая концентрация паров в паровом туннеле создается, главным образом, счет испарения растворителей с окрашенных деталей. Продолжительное пребыва­ние изделий в паровом туннеле и концентрация растворителя снижают толщину окрасочного слоя, в первую очередь, на кромках изделий. Потери краски при нанесении рассматриваемым методом не превышает 5 — 10%.

          Вологодским станкостроительным заводом выпускается полуавтоматиче­ская линия окраски столярно-мебельных изделий ДЛ38М, планировка ко­торой показана на рис.9. В модификации ДЛ38М исключена камера обдува перед обливом (детали должны поступать на окраску очищенными от Древесной пыли и стружки), спрямлен паровой туннель. При окраске блоков в собранном виде скорость конвейера не должна превышать 0.7 м/мин. Максимальные размеры окрашиваемых изделий, мм: высота до 2000, ширина до 110, ширина транспортного проема 450.

Скорость конвейера линии ДЛ38М составляет 0,4 — 1,8 м/мин. При варьировании скорости конвейера продолжительность облива должна быть не менее 2 мин, а выдержка в парах растворителя 10 — 12 мин.

          Установка струйного облива имеет неподвижный контур и осцикатор, однако, облив столярных изделий обеспечивается, как правило, только через осцикатор.


Рис. 8. Схема установки струйного облива:
                           

1—изделия; 2 — конвейер; 3 — привод; 4 — коллектор; 5,  11 -трубы; 6 — бак с эмалью;  7, 8 — вентиль; 9 — насос;  10 — бак с растворителем; 12 — поддон.
                                        

Рис.9. Схема полуавтоматической линии ДЛ-38М:


 
 1 — изделие; 2 — держатели; 3 — каретка; 4 — цепь конвейера; 5 — камера облива; 6—камера выдержки г
                                             
в парах растворителя; 7—сушильная камера
    продолжение
--PAGE_BREAK--1.5  Способы отверждения покрытий


         После нанесения на поверхность жидкий ЛКМ превращается в твердую лакокрасочную пленку. Отверждение происходит в результате испарения растворителей (спиртовые, нитроцеллюлозные, акриловые лаки), либо в результате реакции окисления (масляные лаки), либо за счет реакций полимеризации или конденсации, либо за счет испарения растворителей с одновременным химическим превращением. Термин «сушка», который применяют на практике для названия операции отверждения, не вполне отражает, как видим, физико-химичеcкую сущность процесса.

           Скорость отверждения покрытий зависит от вида ЛКМ, толщины покрытия, температуры и способа сушки и других факторов, а степень высыхания — от твердости покрытия и определяется тремя стадиями.

            Высыхание до степени 5 соответствует такому состоянию, когда к поверхностной пленке не прилипают частицы пыли. При высыхании до степени 3 пленка имеет такую твердость, что ее можно обрабатывать дальше (шлифовать, полировать). При этом твердость по маятниковому прибору М-3 для нитролаковых покрытий должна составлять 0,30 — 0,35, для полиэфирных — 0,35 — 0,55. Полное высыхание — это такое состояние покрытия, при котором дальнейшая твердость не меняется и процесс усадки пленки прекращается. Эта стадия отверждения достигается в процессе эксплуатации. В производственных условиях покрытия достаточно сушить до степени 3.

            Различают сушку естественную, при темпе­ратуре воздуха 18 — 23 °С, и горячую. Продол­жительность последней по сравнению с естест­венной уменьшается в 5 — 6 раз и более.

           Интенсификация отверждения покрытий имеет большое значение для организации про­цесса на автоматических линиях, при больших объемах производства. При малых объемах производства применение интенсивных методов отверждения лакокрасочных покрытий экономически не оправдано.

Существуют следующие виды горячей сушки: с конвективным и терморадиационным нагревом и с предварительным аккумулированием тепла.

        Конвективный нагрев осуществляется теплым воздухом (40 — 80 °С). Нитролаковые покрытия сушат при температуре 40 — 60 °С, беспарафиновые полиэфирные — при 60 — 80 °С. При более высокой температуре на поверхности появляются пузыри, сморщивание пленки.

Процесс высыхания начинается на поверхности покрытия. Образующаяся сверху твердая пленка препятствует свободному удалению паров растворителей, находящихся в нижележащих слоях. Это увеличивает время сушки и ухудшает качество пленки, так как на ее поверхности образуются пузыри и кратеры. Поэтому сушка ведется ступенчато: в начальный период, т. е. при интенсивном испарении растворителя, при пониженной температуре, а затем при повышенной.

На практике применяют различные конвективные сушильные камеры периодического и непрерывного действия. Теплоносителем является пар, реже — горячая вода. Камеры периодического действия изготовляют в виде тупиковых кабин, куда закатывают этажерки с деталями. Камеры непрерывного действия более прогрессивные. Транспортные органы в них выполнены в виде передвижных напольных или подвесных этажерок.

      Терморадиационный нагрев основан на способности лакокрасочного  материала  пропускать инфракрасные лучи определенной длины. В результате их поглощения подложка нагревается. В этом случае направление потока тепла (от древесины к наружной поверхности лакового  покрытия)  совпадает с  направлением движения летучих веществ ЛКМ, в результате чего сокращается продолжительность сушки и улучшается качество покрытий.

Для сушки применяют инфракрасные лучи с длиной волны 0,75 — 8 мкм. Лучшая проницаемая способность их наблюдается при длине волны 1-4 мкм, т. е. при температуре нагревателя 450 °С и выше. В качестве источника тепла применяются чаще трубчатые электронагреватели, реже — электролампы и обогреваемые панели.

       Сушка методом предварительного аккумулирования тепла заключается в том, что отделываемую деталь предварительно нагревают, а затем на горячую поверхность наносят лакокрасочное покрытие. В результате нагрева воздух из поверхностных пор частично удаляется и, следовательно, уменьшается количество пузырей при сушке лакового покрытия. Этому способствует и то, что пары растворителя беспрепятственно удаляются через покрытие. Предварительный нагрев поверхностей деталей можно производить любым способом.

      Фотохимическое отверждение полиэфирных покрытий ультрафиолетовыми лучами (УФ) является одним из наиболее эффективных способов. Для облучения покрытий используют волны длиной 320 — 400 нм (ультрафиолетовые). Молекулы, поглощающие энергию УФ-лучей, скачкообразно переходят в электронно-возбужденное состояние и становятся более реакционно-способными. Скорость полимеризации зависит от интенсивности УФ-излучения.

          Чтобы повысить чувствительность полиэфирного лака к УФ-облучению, в него вводят сенсибилизатор, который в реакции сополимеризации не участвует, но служит для переноса поглощенной им энергии на молекулы реагирующих компонентов. Он интенсивнее, чем ненасыщенные смолы, поглощает свет в ультрафиолетовой области.

         Используемый при отделке парафинсодержащий лак вначале должен медленно полимеризоваться, чтобы на поверхности покрытия образовался сплошной защитный слой пара­фина. Поэтому покрытия облучают сначала лампами низкого давления (люминесцентны­ми), а затем высокого (ртутно-кварцевыми), с более высокой мощностью. После сушки по­верхности можно шлифовать и полировать сразу, без выдержки.

         Полиэфирные парафинсодержащие лаки стали заменяться беспарафиновыми (а в последнее время и они в Беларуси почти не применяются). Поверхности, отделанные беспарафиновыми полиэфирными материалами, облучают ультрафиолетовыми лампами высокого давления (ДРТ-12000) мощностью 1-12 кВт. Такие покрытия после сушки не требуют облагораживания. С увеличением мощности Уф-облучения процесс отверждения ускоряется, но есть опасность перегрева покрытия. Поэтому широко используется импульсное УФ-облучение, при котором энергия подводится короткими импульсами продолжительностью около 0,001 с (1SТ-метод).

       Продолжительность отверждения составляет несколько десятков секунд.

1.6  Типовые технологические процессы прозрачной отделки мебели.

  
 Для установления единой системы отделки, рационального использования материалов и повышения качества продукции разработаны технологические режимы и типовые процессы отделки изделий различными лакокрасочными материалами. Технологический процесс вклю­чает порядок и технику выполнения операций; применяемое оборудование, инструмент и приспособления; материалы, используемые на каждой операции, и их расход на единицу (м2) изделия; режим обработки.
    
Технологический процесс отделки облицованных деталей нитроцеллюлозными лаками НЦ-218, НЦ-221, НЦ-222, НЦ-223 по нитроцеллюлозной группе покрытий, подгруппы А первой и вто­рой категории

    

         Шероховатость поверхности деталей перед отделкой 16 мкм.

1.  Крашение пластин красителями одним из способов: «сухим», «полусухим», с помощью вальцов, вручную тампоном, на линии краше­ния.

2.  Сушка в конвективной сушильной каме­ре при температуре 65 — 75 °С не менее 1 мин, на стеллажах — при температуре 18 — 23 °С не менее 3 ч.

3. Выдержка для остывания до температуры цеха на стеллажах или в камере остывания.

4.   Грунтование (для крупнопористых по­род — порозаполнение) на лакообливной маши­не грунтовками НК или БНК.

5.  Сушка в конвективной сушильной каме­ре при температуре 45 — 50 °С грунтовки НК 40 — 50 мин, грунтовки БНК 20-30 мин; на стеллажах — при температуре 18 — 23 °С грун­товки НК-2 ч, грунтовки БНК — 1 ч.

6.  Шлифование шкуркой зернистостью 6 и 5 на станке Шл2В или ШлПС-5М.

7.  Первое лакирование одним из нитрола­ков (НЦ-218, НЦ-221, НЦ-222, НЦ-223) на ла­кообливной машине.

8.  Сушка в конвективной сушильной каме­ре лака НЦ-218 при температуре 45 — 50 °С в течение 15-20 мин.

9.  Сухое шлифование пластин шкуркой зер­нистостью 6 и 5 на виброшлифовальном станке Шл2В.

10.  Второе лакирование пластин нитролаком НЦ-218 на лакообливной машине.

11.  Сушка в конвективной сушильной ка­мере лака НЦ-218 при температуре 45 — 50 °С в течение 30-35 мин.

12.Третье лакирование пластин лаком НЦ-218 на лакообливной машине.

13.  Сушка в конвективной сушильной ка­мере лака НЦ-218 при температуре 45 — 50 °С в течение 30 — 35 мин.

14.   Выдержка    для остывания после ис­кусственной сушки до температуры помеще­ния.

15.  Разравнивание покрытий на плоскостях де­талей.

   

 

Технологический процесс отделки щи­товых деталей лаками НЦ-243, НЦ-349 и НЦ-218 с применением грунтов НЦ-0192, НЦ 1.9 вальцового метода на­несения
          Шероховатость поверхности деталей перед отделкой 16 мкм.

1. Крашение  пластин водными  растворами красителей или грунтовкой НЦ-0140 на валь­цовых станках КЩ-1 и ВЩ-14.

2. Сушка   в   конвективной сушильной ка­мере при температуре 80 — 90 °С в течение 2 мин.

3. Выдержка    для остывания до темпера­туры цеха на стеллажах или в камере охлажде­ния.

4. Грунтование     на     вальцовом     станке МЛН 1.03 или ВЩ-14 грунтами НЦ-0192 или НЦ 1.9 с расходом 45 -'55 г/м2 при одноразо­вом нанесении или 20-30 г/м2 при двухразо­вом нанесении методом «мокрый по мокрому» (за каждое нанесение).

5. Сушка в конвективной или терморадиа­ционной сушильной камере при температуре 50 — 60 °С в течение 60 с.

6. Шлифование   шкуркой   зернистостью   5 или 4 на станке Шл2В.

7. Удаление   пыли   на   щеточном   станке МЩП-3.

8. Лакирование    пластин    лаком    НЦ-243, НЦ-218    на лакообливной машине с расхо­дом, г/м2:

лаков НЦ-243, НЦ-349:

ясень, синтетический шпон          170-180

красное дерево                             160-170

лака НЦ-218:

ясень                                            180-190

красное дерево                             170-180

9. Сушка в конвективной сушильной каме­ре при температуре 18 — 40 °С в течение 45 -60 мин.

10.Выдержка до сборки изделий 4 — 6 ч.


Технологический процесс отделки деталей изделий мебели мочевиноформальдегидным лаком МЧ-52 в электри­ческом поле высокого напряжения по группе мочевинных покрытий, под­группы А первой категории
1. Крашение водным раствором красителя методом окунания, распыления или вручную тампоном (крашение может быть совмещено с грунтованием, если применяется окрашенный грунт).

2.   Сушка в конвективной сушильной каме­ре при температуре 45 — 50 °С не менее 10 мин, при температуре 80 — 85 °С — не менее 5 мин.

3. Грунтование одним из грунтовочных со­ставов (ПМ-1, ПВА, НК, БНК и др.) методом пневматического   распыления,   окунания   или вручную тампоном.

4. Сушка в конвективной сушильной каме­ре при температуре 45 — 50 °С грунтовки НК 40 — 45 мин, грунтовки БНК — 20 — 30 мин.

5. Шлифование   шкуркой   зернистостью   5 или 4 вручную или на барабанных станках.

6. Нанесение токопроводящего состава (алкамон, ОС-2) пневматическим или механиче­ским распылением, вручную тампоном или ме­тодом окунания.

7. Выдержка перед лакированием при тем­пературе 18-23 °С не менее 15 мин.

8. Первое лакирование раствором лака МЧ-52 на электрической установке с чашечными или дисковыми распылителями.

9. Сушка в конвективной сушильной каме­ре  при  температуре   30 °С  в  течение   12  -15 мин, в конвективно-терморадиационной- 10-12 мин.

10. Второе   лакирование   раствором   лака МЧ-52 на электростатической установке.

10.Сушка в конвективной сушильной ка­мере: первая стадия — при температуре 30 °С 12-15 мин, вторая стадия — при температуре 60 °С 15-20 мин; в конвективно-терморадиа­ционной сушильной камере: первая стадия -при температуре 35 °С 12 — 15 мин, вторая ста­дия — при температуре 80 °С 10 — 15 мин.

12. Выдержка    —    стабилизация    лаковой пленки в условиях цеха при температуре 18 -23 °С не менее 2 ч.
Технологический процесс отделки облицованных деталей полиэфирным парафинсодержащим лаком ПЭ-246 по группе полиэфирных покрытий под­группы Б первой категории
         Шероховатость поверхности деталей перед отделкой 32-16 мкм.

1. Крашение пластин красителем одним из способов: «сухим», «полусухим», с помощью вальцов, вручную тампоном, на линии крашения.

2. Сушка в конвективной сушильной каме­ре при температуре 65 — 75 °С не менее 1 мин; на стеллажах — при температуре 18 — 23 °С не менее 3 ч.

3. Выдержка для остывания до температуры цеха на стеллажах или в камере остывания.

4. Первое лакирование полиэфирным лаком ПЭ-246 на лакообливных машинах ЛМ140-1, ЛМ-3, МН-Шидр.

5. Выдержка при температуре 18 — 30 °С в течение 15-20 мин на стеллажах.

6. Второе лакирование полиэфирным лаком ПЭ-246 на лакообливной машине, расход лака за два нанесения без учета потерь 500 г/м2 по ореху и красному дереву и 560 г/м2 по ясеню, дубу и буку.

7. Отверждение лаковой пленки на пластин при температуре 18 — 25 °С не менее 24 ч.

8. Шлифование лакового покрытия на пла­стине шкуркой на бумажной основе зернисто­стью 5, 4, 3 на ленточных шлифовальных стан­ках типа ШлПС.

9. Полирование     пластин    полировочными пастами № 291 или брикетными на барабанных полировальных станках.

10. Глянцевание (удаление следов пасты и масла) восковым составом № 3 на станке для глянцевания  или шайбами на многобарабанных полировальных станках.
     Для получения матовой поверхности после операции 8 проводится лакирование матовым лаком НЦ-243 на лакообливной машине и сушка в конвективной сушильной камере или на стеллажах.
2. Автоматизированные линии отделки. Компоновка РТК для нанесения лакокрасочных материалов
         На  мебельных предприятиях для отделочных работ широко применяются конвейерные, полуавтоматические и автоматические линии. Они включают станки для нанесения материалов, установки для сушки и стабилизации покрытий, механизмы загрузки и съема деталей, транспортные средства.

       Для лакирования плоских щитовых деталей нитроцеллюлозными лаками нашла применение линия, схема которой показана на рис. 10. Отделываемые детали проходят лаконаливную машину, где покрываются лаком, и поступают на приемочный роликовый конвейер. Отсюда детали забираются вручную и укладываются на подвесные этажерки и подаются в сушильнуюкамеру. После выхода из нее они подаются на роликовый конвейер и виброшлифовальный станок для промежуточного шлифования. Затем детали снова подаются в лаконаливную машину для повторного лакирования, и процесс повторяется. Линия проста, на ней могут отделываться также детали эмалями горячей сушки.

          На рис. 11 показана схема автоматической линии отделки деталей различными лаками. Грунтовочные составы наносят с помощью вальцовых станков, промежуточное шлифование выполняют на широколенточном станке, лак наносят лаконаливной машиной. Сушку ЛКМ осуществляют конвективным способом. Отделка деталей меламиноалкидным лаком МЛ-2111 достаточно распространена благодаря хорошим декоративным и защитным свойствам этого лака и возможности организовать процесс отделки на автоматических линиях с малым расходом материалов. Для получения меламиновых покрытий используются полуавтоматические линии. Одна из них показана на рис. 12. Грунтование и лакирование производится с помощью вальцовых станков, что дает сокращение расхода лака в 2,5 — 3,0 раза по сравнению с нанесением его методом налива.

          При отделке деталей криволинейной или другой сложной формы, стульев, некоторых брусковых деталей используют отделочные конвейеры. Лакокрасочный материал наносится распылением в пульверизационных кабинах проходного или тупикового типа. В качестве транспортных средств используют подвесные или напольные цепные, ленточные или другие конвейеры. Отделочные конвейеры имеют также сушильные камеры и рабочие места для шлифования и разравнивания покрытий. Однако обеспечить большую производительность отделочные конвейеры не могут, так как в них механизировано лишь перемещение отделываемых изделий в сушильных камерах, а непосредственно отделка выполняется с применением ручного труда.

          








Рис.10.

Схема полуавтоматической линии для лакирования деталей мебели нитролаками и эмалями:

1 — приемный роликовый конвейер; 2 — лаконаливная машина; 3, 5 -роликовый конвейер; 4 -виброшлифовальный станок; 6 -туннельная сушильная камера



Рис. 11.

Автоматическая линия отделки щитовых деталей нитроцеллю-лозными, полиуретановыми лака­ми и лаками кислотного отверж­дения:

1-разгрузочный манипулятор; 1 — вы­равнивающий конвейер; 3 — камера охлаждения; 4 — конвективная камера; 5 — угловая камера; 6 — обеспыливаю­щая камера; 1 — лаконаливная машина; 8 — вальцовый наносящий станок; 9 -роликовый конвейер; 10- станок для снятия пыли; 11 — шлифовальный ста­нок; 12 — камера нагрева; 13 — загру­зочный конвейер; 14 — загрузочный ма­нипулятор



Рис. 12.

Схема линии отделки лаком МЛ-2111:

1 — загрузочный роликовый конвейер; 2-6 -  конвективные сушильные камеры; 7, 9, 12 -роликовые конвейеры; 8 — вальцовый станок для лакирования; 10 — виброшлифовальный
станок; 11-двенадцатиламповая камера УФ-облучения;  13— вальцовый станок для шпатлевания; 14 — разгрузочный роли­ковый конвейер


         Довольно совершенной является отечественная полуавтоматическая линия ДВ507. Она скомпонована на базе унифицированного оборудования: камер пред­варительного подогрева, лаконаливочных машин и камер нормализации. Струк­турно-технологическая схема линии (рис.13.) состоит из трех участков: грунто­вания, шпатлевания и окончательной окраски.

          Работа на линии протекает следующим образом. Бруски дверных коробок или других изделий в пакетах поступают по напольному неприводному роликово­му транспортеру 1 к консольному приводному рольгангу 2, на который рабочий перекладывает их из пакета. Рольганг доставляет их до упора с флажком бескон­тактного концевого выключателя, дающего команду на включение привода пода­чи цепного транспортера терморадиационной камеры 3 подогрева брусков. Транс­портер снимает подлежащий окраске брусок с консольного рольганга и смещает его в поперечном направлении на один шаг в сторону камеры. При последующих циклах транспортера бруски поочередно проходят всю дли­ну камеры подогрева в поло­жении, когда две смежные гра­ни расположены под углом 45° к горизонту.

          После нагрева бруски в та­ком же положении поступают на У-образный транспортер лаконаливочной машины 4, на которой окрашиваются две верхние смежные грани. Выше­дшие из машины бруски пере­кладывают в таком же поло­жении на цепной транспортер камеры
Рис.13. Схема линии ДВ 507 окраски брусковых деталей:


/ — роликовый транспортер; 2—роль­ганг; 5, 7, 15, 18, 21 — терморадиацион­ная камера подогрева брусков; 4, 8, 16, 19—лаконаливная машина; 5, 9, 20, 22 — камера нормализации; 6 — консольный рольганг; 10, 14—ленточный транспор­тер; 11—стол; 12—поперечные трехцепные транспортеры (участок шпатлева­ния); 13 — участок шлифования; 23 — на­польный неприводной рольганг

нормализации 5, где интенсивно отсасываются летучие элементы. Бруски имеют двоякое перемещение: в каме­рах подогрева и нормализации поперечное, в лаконаливочных машинах и транспортных свя­зях продольное.

         Вышедшие из камеры но­рмализации бруски с двумя окрашенными гранями посту­пают на консольный рольганг 6 с горизонтально расположен­ными роликами, который пе­ремещает их в сторону распо­ложения терморадиационной камеры 7 предварительного нагрева. Цепной транспортер камеры с помощью таких же У-образных захватов снимает бруски с рольганга и смещает их в сторону камеры. При этом происходит подача их в положении, когда оказываются сверху одна из окрашенных граней (в брусках — противоположная примыкающим к стенам помещения) и смежная с нею, неокрашенная. В таком положении бруски проходят весь участок по­догрева камеры 7, лаконаливочную машину 8 (где окрашиваются одна из граней впервые, а другая — повторно) и камеру нормализации 9.

            После выхода брусков из камеры нормализации оказываются загрунтован­ными краской или эмалью три стороны (кроме четвертой, примыкающей к стене). После этого бруски поступают на ленточный транспортер 10, перемещающий их на участок шпатлевания, который представляет собой пять поперечных трехцеп-ных транспортеров 12. Расстояние между цепями выбрано таким образом, чтобы обеспечить транспортировку брусков всех длин в поперечном направлении, при­чем длинные лежат на трех, а короткие на двух цепях.

         Поступившие на этот участок бруски вручную снимают с транспортера 10 и укладывают на стол 11, где их выборочно шпатлюют. Зашпатлеванные бруски укладывают на медленно движущийся трехцепной транспортер, который достав­ляет их в виде сплошного ковра на участок шлифования 13. За время движения деталей от участка шпатлевания до участка шлифования шпатлевка успевает высохнуть. Здесь вручную с помощью виброшлифовальных машинок зашпат-леванные места шлифуют.

           После этого бруски укладывают пакетами на ленточный транспортер 14, который периодически доставляет их на третий участок для окончательной окраски. На этом участке грани окрашиваются в той же последовательности и на том же оборудовании, что и на первом участке (грунтования). Бруски проходят: при окраске первых двух граней камеру нагрева 15, лаконаливочную машину 16, две камеры нормализации 17; при окраске третьей и одной окрашенной грани камеру нагрева 18, лаконаливочную машину 19, камеру нормализации 20, затем камеры нагрева 21 и нормализации 22. Окончательно окрашенные бруски укладывают вручную на напольный неприводной рольганг 23, откуда с помощью внутрицехового транспор­тера их доставляют на участок сборки коробок и упаковки погонажных деталей.
    продолжение
--PAGE_BREAK--
Техническая характеристика линии ДВ507
Размеры окрашиваемых деталей, мм: (брусков) :

длина .................................................................................................670—2100

ширина .................................................................................................74 и 94

толщина ....................................................................................................47

наличников:

длина ...................................................................................................750—2100

ширина .....................................................................................................54

толщина ....................................................................................................13

раскладок:

длина ....................................................................................................700—2200

ширина .....................................................................................................21

толщина ...................................................................................................13

Годовая производительность (при среднем блоке размером

1,67 м2 и двухсменной работе), м2 ......................................................500000

Ритм работы линии (проектный), с .........................................................3,6

Установленная мощность, кВт:

на участке окраски....................................................................................35,4

» участке шпатлевания ..............................................................................6,4

ТЭНов..........................................................................................................315

         Широкое распро­странение нашли линии окраски изделий в электрическом поле  . Они по конструкции и принципу работы мало отличаются друг от друга. Изготавливаются предприятиями применительно к их специфике и объ­емам производства и различаются компоновкой, обусловливаемой планировкой окрасочных цехов, методом нанесения токопроводящих грунтовок, а также выпо­лнением операции шпатлевания (в линии или вне ее)..

         Схема поточно-механизированной линии приведена на рис. 14. Принцип ее работы заключается в следующем. Предварительно зашпатлеванные оконные блоки в разобранном виде подвешивают на специальные подвески, закрепленные в катках монорельса конвейера, связанных бесконечной цепью транспортера 1. Последний доставляет блоки в камеру 2 грунтования их поверхности токоп-роводящим составом, представляющим собой раствор алкомона (5 мае. ч.) в уайт-спирите. Грунтовка наносится путем облива (разбрызгивания) поверхности блоков из форсунок коллекторов, установленных вдоль продольных стенок каме­ры. Избыток грунтовки собирается в отстойниках, откуда вновь насосом подается в коллекторы камеры грунтования. Сушка блоков после грунтования токоп-роводящим составом осуществляется в естественных условиях — при перемеще­нии изделий на позицию 3, где вручную зачищают поверхность (снимают ворс и т. д.) и дополнительно шпатлюют отдельные участки. После зачистки блоки транспортером доставляют в камеру 4 электростатической окраски, где с по­мощью шести чашечных электромеханических распылителей ЭРД-1М (по три с каждой стороны) наносят лакокрасочный материал на поверхность оконных блоков. Каждый из трех распыли­телей, окрашивающих одну из сторон блока, установлен да различной высоте отуровня пола, чем достигается равномерная окраска всей поверхности изделия. Электро­статическое поле создается за счет подвода к распыли­телям высокого напряжения (до 120000 В) от высоко-вольтновыпрямительной установки В-140-5-2.


Рис. 14. Схема поточно-механизированной линии окраски оконных блоков в элек­тростатическом поле высокого напряжения:


/—транспортер; 2 — камера грунтования токопроводящим составом; 3 — контрольный стол; 4 — камера окраски; 5—сушильная камера; 6 — участок загрузки-выгрузки

      

       После нанесения первого покрытия (грунтовочного) оконные блоки поступают в многоканальную конвекцион­ную сушильную камеру 5, обогреваемую циркулирующим воздухом,  имеющим  температуру   55—60° С.   В  камере происходит сушка окрашенных поверхностей за 30 мин. После сушки первого слоя покрытия блоки поступают во вторую камеру 4 электростатической окраски, где анало­гичным образом наносится второе покрытие отделочного материала. Затем окончательно окрашенные изделия пере­мещаются во вторую многоканальную конвекционную ка­меру, где воздух 'нагрет до 60—65° С, и сушатся 40 мин. После сушки оконные блоки поступают на позицию 6. Их снимают с конвейера и навешивают новые блоки, подле­жащие окраске.

                 На схеме 1 показана схема линейной компоновки однопоточной роботизированной технологической линии с не­посредственной связью между составляющими линию ячейками. В этом случае отсутствует межоперационная транспортная си­стема, а передача предметов производства от одной ячейки к другой осуществляется непосредственно входящими в них промышленными роботами. Подобные комплексы могут иметь как централизованное управление, так и систему децентрализованного управления, состоя­щую из связанных друг с другом устройств управления отдельных промышленных роботов. Бее ячейки комплекса работают синхронно в едином ритме, обеспечивая заданную программой последователь­ность рабочих операций и холостых ходов. Такие линии с прямой жесткой связью между ячейками наиболее просты и имеют наимень­шую стоимость. Однако они требуют строго определенного взаимного расположения основного технологического оборудования.



Схема 1. Компоновка РТК для нанесения лакокрасочных материалов.


3.
Исследование строения привода окрасочного робота

           В настоящее время гидравлический привод (гидропривод) находит все более широкое применение в лакопокрасочных комплексах  благодаря ряду преимуществ, к которым относятся: безопасная работа в пожаро- и взрывоопасных средах; возможность реверсирования и частых пе­реключений скорости движения; возможность дистанционного управления работой машины, регулирование и автоматизация рабочего процесса с помощью относительно простых средств; малый момент инерции элементов механизма, которые враща­ются с большими ускорениями; устойчивая работа при любых скоростных режимах; высокая износоустойчивость элементов привода.

3.1. Общие сведения
           Гидропривод — это совокупность устройств, предназначенных для передачи движения и энергии от приводного двигателя к выход­ному звену исполнительного механизма машины с помощью рабо­чей жидкости. Часть гидропривода, заключенную между приводным двигателем и исполнительным механизмом, называют гидравличе­ской передачей.

Гидропривод включает в себя:

     — источник жидкости необходимого давления;                          

   — рабочую жидкость;                                                                

    — аппаратуру управления потоками жидкости;

    — соединительные гидролинии;

     — исполнительный механизм.

              По характеру движения выходного звена исполнительного ме­ханизма различаются гидроприводы поступательного и вращатель­ного движения. В первом случае исполнительный механизм — гид­родвигатель поступательного движения (гидроцилиндр), во втором -гидродвигатель вращательного движения (гидромотор). Иногда в особую группу выделяют гидроприводы поворотного движения, в которых выходное звено совершает возвратно-вращательное движе­ние с углом поворота меньше 360°.

                Гидропривод широко используется в современных машинах,  благода­ря следующим достоинствам:

1)  возможность обеспечения весьма больших усилий на выход­ном звене исполнительного механизма;

2)  компактность и небольшая масса по сравнению с механиче­скими приводами;

3) возможность передачи движения и энергии при значительном расстоянии между входным (насос) и выходным (исполнительный механизм) элементами привода с высоким коэффициентом полезного действия

4)  возможность бесступенчатого или дискретного регулирова­ния скорости движения выходного звена в широких пределах;

5) простота контроля нагрузки и надежная защищенность от пе­регрузок;

6)  простота автоматического управления в функции давления жидкости или пути выходного звена;

7)  малая инерционность привода, благодаря чему разгон и тор­можение выходного звена происходят за короткое время.
3.2 Требования к рабочей жидкосткости гидроприводов
Рабочая жидкость должна удовлетворять следующим требова­ниям:

1) безопасность (нетоксичность, пожарная безопасность);

2) совместимость с материалами, из которых изготовлены дета­ли, контактирующие с жидкостью;

3)  смазывающая способность — жидкость должна образовывать устойчивые пленки на поверхностях пар трения;

4)  вязкость жидкости не должна сильно уменьшаться при по­вышении температуры;

5) жидкость должна обладать антипенными свойствами, то есть не образовывать пены при перемешивании, которое всегда происхо­дит во время движения жидкости в баке при работе насоса;

6)  стабильность свойств — способность сохранять свойства на уровне, близком к исходному, в течение длительного срока эксплуа­тации;

7) невысокая стоимость.
3.3 Насосы

Гидравлический насос — это устройство для преобразования ме­ханической энергии, поступающей от двигателя в потенциальную и кинетическую энергию жидкости. Количество жидкости, перекачи­ваемое в единицу времени, называется подачей насоса. По принципу действия различают две основные разновидности насосов: 1) объем­ные; 2) центробежные и вихревые. Объемные насосы характеризу­ются постоянством теоретической подачи QT(м3/с). Объем жидко­сти, подаваемый таким насосом за один цикл, определяется (если не учитывать ее сжимаемость и утечки) только геометрическими пара­метрами насоса, например, площадью поршня и его ходом, и не за­висит от давления жидкости в линии нагнетания. Поэтому теорети­ческую подачу называют также геометрической. Действительная подача Qобъемного насоса несколько ниже теоретической, однако в большинстве случаев не более чем на 10… 15 %, т.е. объемный на­сос обладает жесткой характеристикой.

В центробежном насосе жидкость перемещается под действием центробежных сил, действующих на частицы жидкости при их дви­жении по криволинейной траектории. Движению жидкости через межлопаточные каналы центробежного насоса препятствуют силы сопротивления, наибольшая из которых — сила давления жидкости на выходе насоса. Поэтому скорость течения жидкости, а, следова­тельно, и подача центробежного насоса (как теоретическая, так и действительная) при постоянной скорости вращения рабочего ко­леса насоса существенно снижается с ростом давления жидкости вплоть до полного прекращения подачи. Это относится и к вихре­вым насосам.

                Из-за очень мягкой характеристики центробежные насосы целе­сообразно использовать в гидросистемах, где давление жидкости изменяется в узких пределах, например, в системах перекачки жид­кости из бака, расположенного на уровне пола, в бак, установленный в верхней части пресса, а также в установках для приготовления во-домасляных эмульсий.
3.3.1 Классификация объемных насосов

 

    ОБЪЕМНЫЕ НАСОСЫ

              — ПОРШНЕВЫЕ                                                              

                     --  КРИВОШИПНЫЕ ПЛУНЖЕРНЫЕ

                     --  ЭКСЦЕНТРИКОВЫЕ

                     — АКСИАЛЬНЫЕ

            -РОТОРНЫЕ

                     --РОТОРНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫЕ

                                   ---РАДИАЛЬНЫЕ

                                   ---АКСИАЛЬНЫЕ

                     --РОТОРНО-ВРАЩАТЕЛЬНЫЕ

                                    ---ШИБЕРНЫЕ

                                    ---ШЕСТЕРЁННЫЕ

                                    ---ВИНТОВЫЕ
              В поршневых насосах рабочая камера-полость цилиндра непод­вижна, а поршень (плунжер) совершает возвратно-поступательное движение.

               Роторные насосы делятся на роторно-поступательные и ротор-но-вращательные. В цилиндрической рабочей камере роторно-поступательного насоса расположен поршень, совершающий при вращении вала насоса два движения — переносное (вращение вместе с камерой) и относительное (возвратно-поступательное движение внутри камеры). В роторно-вращательных насосах рабочая камера ограничена поверхностями статора и ротора. Периодическое изме­нение объема камеры при вращении вала насоса обусловлено гео­метрией поверхностей статора и ротора.

            По способу распределения жидкости, или, что то же, по спосо­бу соединения рабочей камеры с линиями всасывания и нагнетания, различают клапанные и бесклапанные насосы. В последних распре­деление жидкости реализуется благодаря тому, что при вращении ротора рабочая камера перемещается из зоны всасывания в зону на­гнетания.

              Роторные насосы обратимы — они могут работать как в режиме гидронасоса, так и в режиме гидродвигателя вращательного движе­ния (гидромотора), преобразующего энергиюжидкости в механиче­скую работу, совершаемую вращающимся валом. В мебельном производстве именно роторные насосы в приводах механизмов применяются в подавляющем большинстве случаев и поэтому в данной работе рассматриваются именно этот класс агрегатов.



3.3.2 Роторно-поступательные насосы.

3.3.2.1 Аксиально-поршневые насосы
               Схема роторно-поступательного аксиально-поршневого регули­руемого бесклапанного насоса приведена на рис. 15. В корпусе на­соса 1 установлен наклонный диск 2. Угол наклона диска 2 к валу 3 может изменяться в определенных пределах, однако при работе на­соса диск остается неподвижным. На валу 3 жестко закреплен ротор 4, в отверстиях которого расположены поршни 5. Под действием пружины 6 ползушки 7, шарнирно соединенные с поршнями 5, на­ходятся в постоянном контакте с рабочей плоскостью диска 2. При вращении ротора 4 поршни 5 совершают переносное движение, вращаясь вокруг оси вала 3 вместе с ротором, а также движутся воз­вратно-поступательно относительно ротора.

            В корпусе 1 неподвижно закреплен распределительный диск 8 с двумя дуговыми пазами (рис. 16), один из которых соединен с лини­ей всасывания, а другой — с линией нагнетания. При вращении вала 3 по часовой стрелке (если смотреть со стороны, где вал выступает из корпуса) с линией всасывания соединен паз А, а с линией нагне­тания — паз Б. При движении поршня по дуге a-в-с поршневой объем увеличивается, происходит  всасывание жидкости. При движении поршня по дуге c-
d-
aжидкость вытесняется в линию нагнетания               

      Рис. 15. Схема аксиально-поршневого регулируемого насоса

.



                


Рис. 16. Распределительный диск (вид                        

               регулируемого насоса                                                                                      

               со стороны ротора)


             Подачу можно бесступенчато регулировать путем изменения угла у вручную или с помощью гидравлического механизма, питае­мого жидкостью от вспомогательного шестеренного насоса (на рис. 10 не показано). Серийные насосы этого типа рассчитаны на работу при давле­нии 20 МПа. Их подача находится в пределах от 4,2-10 до 6,7-10" м/с, объемный КПД г\0= 0,93… 0,95. Частота вращения вала 1500 мин"1.
3.3.2.2 Радиально-поршневые насосы
Схема радиально-поршневого насоса показана на рис. 12. В корпусе насоса 1 неподвижно закреплена ось 2, на которой уста­новлен вращающийся вокруг нее ротор 3. В радиальных отверстиях, выполненных в роторе, расположены поршни 4. Статор 5 установ­лен в корпусе 1 таким образом, что центр его внутренней (рабочей) поверхности не совпадает с центром оси 2. В оси 2 выполнены че­тыре осевых отверстия, два из которых соединены с линией всасы­вания, а два других — с линией нагнетания. В случае вращения рото­ра по часовой стрелке, как показано на рис. 17, с линией всасывания соединены отверстия, расположенные ниже горизонтального диа­метра, а с линией нагнетания — расположенные выше него.

      Эксцентриситет статора е может бесступенчато изменяться от максимальной величины до нуля с помощью регулировочного уст­ройства. В реверсивных насосах центр статора может располагаться по разные стороны от центра вращения ротора, благодаря чему мо­жет изменяться направление потока жидкости (линии всасывания и нагнетания меняются ролями).                                                       

На рис. 18 показана конструкция насоса в продольном разрезе.



Рис. 17. Схема радиально-поршневого насоса



Рис. 18. Продольный разрез радияльно-поршневого насоса

           Как видно из рис. 13, статор состоит из двух частей — наружной 5а и внутренней — 56, которые связаны через подшипники качения 7 и 8. Во внутреннюю часть статора запрессовано кольцо 9, с кониче­скими поверхностями которого контактируют сферические поверх­ности поршней. Приводной вал 10 связан с ротором 3 жесткой со­единительной муфтой. На валу 10 установлена ведущая шестерня 11 встроенного шестеренного насоса, который используется в системе управления радиально-поршневым насосом. Выпускаются ради-ально-поршневые насосы и без встроенного шестеренного насоса.

           При вращении ротора 3 поршни 4 совершают два движения: пе­реносное — вместе с ротором и относительное — возвратно-посту­пательное. Когда подпоршневая полость сообщена с линией всасы­вания, поршень перемещается от центра ротора под действием цен­тробежной силы до упора в кольцо 9 статора. Всасывание происхо­дит пока поршень находится ниже горизонтального диаметра ( рис. 17). При перемещении поршня в зоне, расположенной вы­ше горизонтального диаметра, подпоршневой объем уменьшается, так как в относительном движении поршень приближается к центру ротора, и жидкость из-под поршня вытесняется в линию нагнетания.

          Механизм радиально-поршневого насоса кинематически экви­валентен кривошипно-ползунному механизму с длиной кривошипа равной е и длиной шатуна, равной расстоянию от центра ротора до точки контакта поршня со статором. Ход поршня 4 относительно ротора 3 составляет 2е.

         Помимо упомянутых выше переносного и относительного дви­жений, поршень 4 совершает вращательное движение вокруг своей оси под действием момента силы трения при контакте сферической головки поршня с конической поверхностью кольца 9. Вращение поршня способствует более равномерному его износу. Под действи­ем указанной силы трения внутренняя часть статора 56 (рис. 18) вращается вокруг центра статора, что не влияет на движение порш­ня, но существенно снижает износ в контакте поршня со статором.

          Регулирование подачи реализуется путем изменения эксцентри­ситета е при перемещении статора относительно ротора.

Радиально-поршневые насосы рассчитаны на давление р = 20 МПа, их подача составляет от 1,67-10"3 до 6,67-10"3 м3/с (100… 400 дм3/мин) при частоте вращения п = 1000 мин"1. Объемный КПД г)0= 0,85… 0,87, полный КПД ti= 0,77… 0,82. Высота всасывания Д, с = 0,5 м. Подача встроенного шестеренного насоса составляет 0,20… 0,35 от подачи основного насоса; давление, развиваемое шестеренным насосом, достигает 1,6 МПа.

           По способу регулирования подачи различаются насосы: с руч­ным управлением, с электрогидравлическим управлением, со сле­дящей системой управления и с автоматическим управлением в функции давления.

           В насосе с ручным управлением перемещение статора выполня­ется при помощи пары винт-гайка (рис. 17).

           Схема насоса с электрогидравлическим управлением показана на рис. 19. Эта система обеспечивает работу насоса в трех режимах: холостой ход, высокая подача, низкая подача. Применительно к гид­роприводу пресса в первом режиме насос работает в период паузы в работе пресса, когда ползун пресса неподвижен. В это время удаля­ется из рабочей зоны пресса отштампованное изделие и туда поме­щается очередная заготовка. Второй режим насоса — используют во время хода приближения ползуна с инструментом к заготовке, а также при обратном ходе ползуна. Эти движения ползуна должны происходить с большой скоростью, поэтому требуется высокая по­дача насоса. Третий режим используют во время рабочего хода ползуна.

          Система содержит встроенный вспомогательный шестеренный насос 1, напорный клапан 2, трехпозиционный золотник 3 и двухпо-зиционный золотник 4, к которому от основного насоса подведены отвод 5 от линии всасывания и отвод 6 от линии нагнетания. По­лость А постоянно соединена с линией нагнетания шестеренного насоса. Давление в линии нагнетания ограничивается напорным клапаном 2. Поступлением жидкости в полости Б и В управляет зо­лотник 3.
    продолжение
--PAGE_BREAK--


Рис. 19. Схема радиально-поршневого насоса с электрогидравлическим управлением

          В режиме холостого хода электромагниты Э1 и Э2 обесточены и золотник 3 находится в нейтральным положении, полость Б нахо­дится под давлением, а полость В соединена со сливной линией (т.е. с баком). Под действием давления жидкости в полости Б и усилия пружины поршень 7 занимает крайнее правое положение. Статор при этом оказывается в нейтральном положении либо близком к не­му (е = 0). Золотник 4 под давлением жидкости в правой торцевой полости перемещен в крайнее левое положение, благодаря чему ли­ния нагнетания основного насоса соединена с линией всасывания. Поэтому подача жидкости в линию нагнетания равна нулю даже в том случае, когда центры статора и ротора не совпадают.

              Для перехода из первого режима во второй включают электро­магнит Э1. Золотник 3 занимает крайнее левое положение и соеди­няет полости Б и В, а также обе торцевые полости золотника 4 со сливом. Под действием пружины золотник 4 занимает крайнее пра­вое положение, и линии 5 и 6 разъединяются. Статор под действием давления жидкости в полости А перемещается влево на величину /г'. Эксцентриситет е в этом положении будет наибольшим.

                Для перехода из второго режима в третий включается электро­магнит Э2. Команда на включение Э2 подается, например, путевым электрическим переключателем, установленным на прессе и сраба­тывающим от кулачка, закрепленного на ползуне. Золотник 3 уста­навливается в крайнее правое положение, полости Б и В соединяют­ся с нагнетательной линией насоса 1. Статор основного насоса под давлением жидкости в полости В перемещается на величину h" в крайнее правое положение до упора в регулировочный винт 8, уста­новленный в крышке полости А*. Величина эксцентриситета во вто­ром режиме регулируется с помощью гайки 9, а в третьем режиме -винта 8.

              На рис. 20 показана схема радиально-поршневого насоса со следящей системой управления. Система содержит встроенный шес­теренный насос 7, предохранительный клапан 2 и золотник управле­ния 4, корпус 3 которого жестко связан со статором основного насо­са. Полость А постоянно соединена с нагнетательной линией шесте­ренного насоса.

               В положении, показанном на рис. 20, полость Б заперта, статор зафиксирован в корпусе насоса с определенным эксцентриситетом



Рис. 20. Схема радиально-поршневого насоса со следящей системой управления

                Так как при переходе из второго режима в третий поток жидкости реверсируется, в системе управления прессом необходимо предусмотреть во относительно ротора. Для уменьшения подачи насоса золотник 4 вручную перемещают вправо на расстояние, равное необходимому изменению эксцентриситета е. Полость Б соединяется с нагнета­тельной линией шестеренного насоса 1, и так как площадь сечения полости Б больше, чем полости А, статор перемещается вправо. Корпус золотника 3 перемещается вместе со статором, а золотник 4 остается неподвижным, так как положение рукоятки 5 фиксирует его относительно корпуса насоса.

                Перемещение статора будет продолжаться до тех пор, пока не восстановится первоначальное относительное положение корпуса 3 и золотника 4. Таким образом перемещение статора будет равно пе­ремещению золотника — статор «следит» за положением золотника относительно корпуса, отсюда название «следящая система».

                Для увеличения подачи золотник перемещают влево, соединяя полость Б со сливом, после чего статор под действием давления жидкости в полости А, движется влево до тех пор, пока не будет пе­рекрыт выход жидкости из полости Б. Перемещение статора и в этом случае равно перемещению золотника*. Следящая система управления насосом характеризуется высокой чувствительностью и малым усилием, необходимым для перемещения управляемого зо­лотника.

               Схема радиально-поршневого насоса с автоматическим управ­лением в функции давления показана на рис. 21. Полость А постоян­но соединена с линией нагнетания.

По мере роста давления в линии нагнетания увеличивается уси­лие РА, действующее на пружину 1. Пока оно меньше усилия затяж­ки пружины Р0статор неподвижен, и подача насоса остается посто­янной. При РА > Ро статор по мере увеличения давления в линии на­гнетания перемещается вправо, сжимая пружину зможность соответствующего переключения.



Рис. 21. Схема радиально-поршневого насоса  с автоматическим управлением в функции давления



3.3.4 Роторно-вращательные насосы
               В отличие от роторно-поступательных насосов, в которых пе­ремещение жидкости из линии всасывания в линию нагнетания про­исходит благодаря поступательному движению поршня относитель­но ротора, в насосах роторно-вращательного типа жидкость перехо­дит из зоны всасывания в зону нагнетания, двигаясь вместе с ротором. Роторно-вращательные насосы, как и роторно-поступательные, бесклапанные.
3.3.4.1Шиберные насосы

            Схемы шиберных насосов показаны на рис. 22. Насос содер­жит ротор 1, установленный на валу 2. В пазах ротора размещены шиберы 3, охватываемые статором 4. В корпусе установлен рас­пределительный диск 5, на который опирается торец ротора. В насо­се простого действия (рис. 22, а) рабочая поверхность статора — ци­линдрическая, ось ее смещена относительно оси вращения ротора на величину е — эксцентриситет насоса. Паз А диска 5 соединен с лини­ей всасывания, а паз Б — с линией нагнетания. Полости В также со­единены с линией нагнетания с тем, чтобы обеспечить постоянный контакт кромки шибера с поверхностью статора.

           В насосах с регулируемой подачей величина эксцентриситета е может бесступенчато изменяться от нуля до максимального значения.



                                                         а)                                                                     б)

Рис. 22. Схемы шиберных насосов:  а — простого действия, б — двойного действия
              При вращении ротора шиберы перемещаются в пазах ротора, удаляясь от его центра в зоне всасывания (ниже горизонтального диаметра) и приближаясь к нему в зоне нагнетания (выше горизон­тального диаметра). В первом случае объем, заключенный между двумя соседними шиберами, увеличивается и заполняется жидко­стью, поступающей из линии всасывания через паз А распредели­тельного диска. Во втором случае указанный объем уменьшается, и жидкость оттуда вытесняется через паз Б в линию нагнетания.

              В настоящее время более распространены шиберные насосы двойного действия (рис. 22, б). Их достоинства по сравнению с на­сосами простого действия следующие: при одинаковых размерах насосов простого и двойного действия последний имеет вдвое большую подачу; вал насоса двойного действия разгружен от попе­речных сил и, следовательно, от изгибающих моментов. Недостаток таких насосов — нерегулируемая подача.

               Роторы обоих насосов по конструкции совершенно одинаковы. Статор и ротор насоса двойного действия соосны. Рабочая поверх­ность статора — поверхность прямого некруглого цилиндра, содер­жащая четыре участка — I,
II,
III,
IV (рис. 22, б). При вращении ротора шиберы, перемещающиеся на участках / и ///, удаляются от центра вращения ротора, а на участках Пи
IV — приближаются к не­му. Пазы А\ и Агсоединены с линией всасывания, а пазы Б\ и Б2 — с линией нагнетания. Таким образом, за один оборот ротора все ши­беры дважды проходят через линию всасывания и дважды — через линию нагнетания, благодаря этому подача насоса двойного дейст­вия при прочих равных условиях в два раза больше подачи насоса простого действия.

                Шиберы обоих насосов наклонены в сторону вращения на неко­торый угол а по отношению к радиусу. Это необходимо для того, чтобы разгрузить шиберы от изгибающего момента, создаваемого реактивной силой, нормальной к поверхности статора, и силой тре­ния в контакте шибер-статор. Угол а выбирается так, чтобы равно­действующая указанных сил была направлена вдоль оси шибера. Поэтому вал шиберного насоса должен вращаться только в разре­шенном направлении, указанном в паспорте насоса и обозначенном стрелкой на его корпусе. Вращение в неразрешенном направлении приводит, как правило, к поломке шиберов и задирам поверхности статора.
3.3.4.2 Шестеренные насосы
             Схема шестеренного насоса показана на рис. 23. В корпусе на­соса 1установлены шестерни 2 и 3. В большинстве конструкций шестеренных насосов обе шестерни имеют одинаковое число зубьев. Зазоры между поверхностями выступов шестерен и охватывающими их поверхностями корпуса составляют сотые доли миллиметра, бла­годаря чему утечки жидкости через указанные зазоры малы. Жид­кость из зоны всасывания (где зубья выходят из зацепления) в зону нагнетания переносится полостями, расположенными между сосед­ними зубьями. Шестеренный насос является реверсивным — при из­менении направления вращения шестерен направление движения жидкости меняется на обратное.

             При вращении шестерен некоторая часть жидкости, находящей­ся в зоне нагнетания, периодически запирается в объеме А, откуда частично попадает в зону всасывания. Эта «обратная подача» снижа­ет объемный КПД насоса. Кроме того, в защемленном объеме может создаться высокое давление, что нежелательно. Для разгрузки за­щемленного объема от повышенного давления он сообщается с зо­ной нагнетания торцовой канавкой Б.

:
Рис. 23. Схема шестеренного насоса



3.3.4.3 Винтовые насосы
                 Принцип действия винтового насоса поясняется схемой, пока­занной на рис. 19. В корпусе насоса установлен с возможностью вращения, но без возможности поступательного перемещения, винт 1 (обычно с двухзаходной левой резьбой). В том же корпусе смонти­рованы пластины-рейки 2 и 3, зубья которых входят во впадины ме­жду витками резьбы винта 1. При вращении винта 1 против часовой стрелки рейки 2 и 3 будут перемещаться в направлении, указанном стрелками. Жидкость, находящаяся в межвитковых объемах винта, попадая на поверхности реек 2, 3, перемещается вместе с рейками в направлении, параллельном оси винта 1.

Конечно, конструктивная реализация устройства, показанного на рис. 24, невозможна, так как для его длительной работы необхо­димы рейки 2, 3 бесконечно большой длины. Поэтому в реальной конструкции вместо реек устанавливаются винты, направление вин­товой нарезки с циклоидальным профилем которых противополож­но направлению нарезки винта 1. Витки нарезки этих винтов (их на­зывают замыкающими) входят во впадины между витками резьбы рабочего винта.



Рис. 24. Схема, поясняющая принцип действия винтового насоса

             Винтовые насосы обеспечивают абсолютно равномерную пода­чу жидкости. Они могут работать при давлении до 16 МПа, объем­ный КПД г|0= 0,70… 0,95. Насосы характеризуются высокой на­дежностью и долговечностью, но по сравнению с другими типами роторных насосов имеют при прочих равных условиях существенно большие размеры и массу, поэтому они в настоящее время практи­чески не применяются в гидроприводах робототехнических комплексов.
3.4 Исполнительные механизмы
            Исполнительные механизмы гидравлических приводов — это гидроцилиндры, иначе называемые гидродвигателями поступательного движения.

В гидравлических приводах применяются гидроцилиндры трех типов: плунжерные, поршневые и дифференциальные (рис. 25).




Рис. 25. Типы гидроцилиндров, применяемых в гидравлических приводах:

а — плунжерный; б — поршневой; в — дифференциальный;

/ — цилиндр; 2 — плунжер; 3 — поршень; 4 — шток;

5 — уплотнительное устройство;

А — поршневая полость; Б — штоковая полость
         

       Плунжерные гидроцилиндры (рис. 25, а) являются силовыми устройствами одностороннего действия: они передают силу давле­ния жидкости только в одном направлении. Поэтому для обеспече­ния прямого и обратного ходов ползуна на прессе необходимо иметь по крайней мере три плунжерных цилиндра — один рабочий и два возвратных (обычно с меньшим усилием). Усилия рабочего и воз­вратных цилиндров противоположно направлены.

                Гидроцилиндр поршневого типа (рис. 25, б) — силовое устройст­во двухстороннего действия, поэтому прямой и обратный ход пол­зуна можно реализовать с помощью одного такого гидроцилиндра.

                 Диффренциальные гидроцилиндры, в отличие от «толкающих» плунжерных — «тянущего» вида, их используют при необходимости выигрыша в скорости за счет уменьшения развиваемого усилия. Они позволяют получить большую скорость ползуна пресса при малой подаче насоса.

                 Выбор типа гидроцилиндра определяется видом рабочей жид­кости. Работа на водомасляной эмульсии сопровождается корроди­рованием поверхностей и повышенным (по сравнению с работой на масле) трением. В этих условиях сопряжение поршень-цилиндр не­работоспособно по причине заедания и быстрого износа. Поэтому при работе на водомасляной эмульсии можно использовать только плунжерные и дифференциальные цилиндры. При работе на мине­ральном масле можно использовать цилиндр любого типа.



3.4.1 Краткие сведения о конструкции гидроцилиндров
            Признаки, характеризующие конструкцию гидроцилиндра:

1)  тип гидроцилиндра (плунжерный, поршневой, дифференци­альный);

2) способ базирования цилиндра на станине  (с опорой на фланец или на дно цилиндра);

3)  конструкция донной части (дно выполнено за одно целое с цилиндром или отъемным);

4) вид уплотнительного устройства.

                 На конструкцию цилиндра оказывает влияние также способ его изготовления (литье, ковка, сварка).

                 На рис. 26 показана распространенная конструкция литого гид­роцилиндра плунжерного типа с опорой на фланец, днище цилиндра выполнено за одно целое с цилиндром. В цилиндре 1 установлен плунжер 2, для направления которого предусмотрена втулка 3. Уп­лотнение 4 предназначено для герметизации полости цилиндра. Оно удерживается в цилиндре с помощью нажимной втулки 5 и кольца 6. Цилиндр фиксируется в станине с помощью кольца 7. Для уменьше­ния скорости плунжера при подходе его к крайнему верхнему поло­жению используется тормозной дроссель 8. При входе его в отвер­стие А, предназначенное для подвода и отвода жидкости, гидравли­ческое сопротивление проходного сечения существенно возрастает. Поэтому давление жидкости, а значит и сила сопротивления, при­ложенная к плунжеру, увеличивается, что обеспечивает быструю его остановку.

             Литые цилиндры плунжерного типа выполняют из стали 35Л или 45Л. Плунжеры, как правило, изготавляют из углеродистых конструкционных сталей марок 45 или 60, реже — из хромоникеле-вых или хромомолибденовых сталей. Для повышения износостойко­сти плунжеры подвергают поверхностной закалке. Втулки 3 и 5 вы­полняются из бронзы марок БрАЖМцЮ-3-1,5; БрОЦС5-5-3.




Рис. 26. Плунжерный гидроцилиндр  с опорой на фланец

           На рис. 27 показана конструкция гидроцилиндра поршневого типа с отъемным дном. В кованом цилиндре / установлен поршень 2, смонтированный на штоке 3. Отъемное дно 4 закреплено в цилин­дре с помощью кольца 5 с наружной резьбой. Точное направление штока обеспечивается втулкой 6, которая фиксируется в цилиндре с помощью полуколец 7 и крышки 8. Полукольца 7 удерживаются в кольцевой канавке цилиндра стопорным кольцом 9. Герметизация полостей цилиндра обеспечивается уплотнениями 10 -14. Манжета 15 выполняет роль грязесборника. Цилиндр закрепляется в станине пресса при помощи полуколец 16, фланца 17 и гайки 18.

Цилиндр 1, поршень 2 и шток 3 выполняют из стали 45. Шток и поршень термически обрабатывают до твердости 28… 32
HRC. Втулка б выполняется из бронзы или из стали, но с антифрикцион­ным покрытием (бронза или полиамид) поверхности отверстия. Ан­тифрикционное покрытие наносят и на рабочую поверхность порш­ня. Шероховатость рабочих поверхностей втулки 4 и штока 3 долж­на быть Ra-
Ra0,32 мкм.



Рис. 27. Конструкция цилиндра поршневого типа

              Поршневые гидроцилиндры рассмотренной конструкции, пред­назначенные для работы при давлении масла р = 32 МПа в диапазо­не усилий 63… 2500 кН, серийно выпускаются специализирован­ными заводами как комплектующие изделия.

Многообразие конструкций гидроцилиндров не исчерпывается, разумеется, рассмотренными примерами. Так, например, гидроци­линдры, работающие при очень высоких давлениях — свыше 100 МПа, выполняют в виде предварительно напряженной конст­рукции с двухслойной цилиндрической стенкой. Наружный слой соединяют с внутренним по посадке с натягом, благодаря чему наиболее напряженная зона цилиндра при сборке нагружается сжимающими напряжениями. Они суммируются с растягивающими напряжениями при нагружении цилиндра внутренним давлением. Применение предварительно напряжкнной конструкции позволяет существенно уменьшить наружний диаметр цилиндра. Имеются примеры конструкций, в которых наружняя станина выполнена путем намотки высокопрочной проволки, причем в процессе намотки создается необходимое натяжение проволки.


3.5  Аппаратура управления
           Аппаратура управления гидропривода может быть разделена на распределительную, регулирующую и защитную.
3.5.1. Распределительная аппаратура

 

          Эта аппаратура обеспечивает распределение потоков рабочей жидкости в соответствии с циклом работы машины. К ней относятся клапанные и золотниковые распределители, а также клапаны, про­пускающие жидкость только в одном направлении — так называемые обратные клапаны и некоторые специальные устройства на их базе (поддерживающие клапаны и гидрозамки).
3.5.1.1 Клапанные распределители
             Клапанные распределители делятся по назначению на впуск­ные или напорные и на выпускные или сливные. Впускные обеспе­чивают проход жидкости от источника давления (насоса) к потреби­телю (гидроцилиндру), а выпускные — из гидроцилиндра на слив. Для управления одной полостью гидроцилиндра устанавливают два клапанных распределителя — впускной и выпускной. Клапанные распределители используют в гидроприводах, работающих с водой. В гидроприводах, работающих с минеральными маслами, как пра­вило, используются золотниковые распределители.

Схема  клапанного распреде­лителя показана на рис. 28. Для прохода жидкости в направлении, указанном   стрелками,   клапан   1приподнимают с помощью управ­ляющего штока 2. При опущенном клапане 1вход и выход распреде­лителя — полости А и Б — разъеди­нены, так как клапан 1прижат к седлу 3 силой Рвдавления жидко­сти в полости В, постоянно сооб­щенной  с  полостью А.


                 Пружина нужна главным образом для ускорения опускания клапана 1 после отвода штока 2 вниз. Для удаления воздуха из надклапанной полости предусмотрена воздухос-пускная пробка 5.

       

  Рис. 28. Схема клапанного распределителя

      Размеры клапана и высоту его подъема при открытии назначают такими, чтобы скорость жидкости в полости Б и в зазоре м«вдукпа-паном и седлом не превышала допустимой величины. Для воды. 20 30 м/с доя впускных и 10… 15 м/с для выпускных клапанов. Допустимая скорость для выпускных клапанов Уменьшена с тем чтобы снизить перепад давлений на клапане при обратном ходе поршня (плунжера).



3.5.1.2 Золотниковые распределители
             Золотниковые распределители предназначены для работы в гидроприводах, где в качестве рабочей жидкости используется ми­неральное или синтетическое масло. Принцип действия распредели­теля поясняется схемой, приведенной на рис. 46. В корпусе 1за­прессована втулка 2, в которой с возможностью относительного осе­вого перемещения установлен золотник 3. Каналы (ходы) 1—
IVпредназначены для подвода и отвода жидкости. Канал 1 соединяют с источником жидкости высокого давления, канал II — с линией слива, каналы III и IV — с полостями поршневого гидроцилиндра, управ­ляемого данным распределителем.

               Таким образом, для управления двухполостным гидроцилин­дром достаточно иметь один золотниковый распределитель вместо четырех клапанных. Золотник 3 распределителя может занимать три фиксированных положения — два крайних и одно среднее (нейтраль­ное). На рис. 29 золотник 3 показан в нейтральном положении. В крайнем левом положении золотника канал IIIбудет соединен со сливом, а канал IV с насосом. В крайнем правом положении канал III
    продолжение
--PAGE_BREAK--