Kovací lis pro zápustkové kování

V poslední době se stále více na kovářském trhu objevují výkovky, které při kování přesahují hranici 4 000 tun a pro které je následující lis v řadě 6 500 tun příliš velký svými pořizovacími a provozními náklady pro tento typ výkovků, a tudíž neekonomický. Řada kovářů vlastnících lis 4 000 tun tyto výkovky přesto zakázkově kovala, byť musela zákonitě počítat s následky trvalého přetěžování lisu. V nejednom případě pak došlo k destrukci některých základních dílů lisu, jako jsou ojnice, excentrický čep, beran, kliková hřídel či samotný stojan. Řešení takto závažných problémů je vždy velmi komplikované, zvláště když na společnost doléhá tíže nedokončené zakázky se svými termíny plnění a k tomu ještě nutnost dlouhodobé odstávky stroje, byť jsou náhradní díly rychle dostupné.

Z těchto důvodů se firma Šmeral Brno, a. s., rozhodla vyvinout nový lis 5 000 tun podle následujících kritérií:

• - poměrně rychlá dostupnost;
• - vysoká přesnost;
• - možnost uplatnění automatizace;
• - spolehlivost podpořená rozsáhlou diagnostikou;
• - pohodlná obsluha.

Za spolupráce s Technickou univerzitou v Plzni tak vzniká lis se stojanem svařované a kotvené koncepce, u kterého jsou uplatňována jak osvědčená konstrukční řešení (předozadní uložení excentrické hřídele, pneumatická spojka komprimovaná do ozubeného kola, pneumatická brzda), tak i nové konstrukční prvky (osmiboké vedení beranu, absolutní vyvážení všech vůlí v kluzných ložiscích kinematického řetězce beran - ojnice - výstředníková hřídel - hlavní ložiska ve stojanu pomocí hydraulického vyvažovacího systému, uvolňování zablokovaného beranu pomocí uvolnění kotev stojanu, nové motorické přestavování beranu).

Navržená konstrukční řešení byla příslušnými výpočtovými metodami pečlivě prověřována pracovníky Technické univerzity v Plzni. Bylo tak docíleno velmi kvalitních technických parametrů, jako je pružení pracovního prostoru, torzní tuhost stojanu či naklápění beranu při mimostředném zatěžování, jejichž hodnoty jsou srovnatelné s konkurencí nebo konkurenci převyšují.

Dle dosavadních ověření vzniká pro trh moderní lis, který by měl brzy najít své uplatnění v sériové kovářské výrobě.

Mechanická část lisu LZK 5000

Základní konstrukční uspořádání je stejné jako u lisu LZK 4000B.  Výstředníková hřídel je uložena zepředu dozadu a je poháněna ozubeným kolem se zabudovanou spojkou.

Kolo je umístěno na zadní straně lisu - na přední straně je umístěna brzda a řídicí aparát. Lis má jednu předlohu umístěnou na pravé horní straně, která je poháněna od asynchronního elektromotoru prostřednictvím řemenového převodu.

Stojan je kotvený - hydraulické zařízení pro napínání kotev je trvale umístěno na horní ploše lisu a lze jej obsluhovat z ovládacího panelu.

Ovládání lisu je pneumatické (spojka, brzda), některé další skupiny (vyvažování, vyhazovače a brzda přestavování) jsou řešeny s hydraulickým ovládáním nebo s elektromotorem (přestavování beranu).

Mazání lisu je kompletně tukové s progresivními rozdělovači. Ozubení kola má samostatné automatické mazání, jehož koncovou část tvoří trysky, přes něž  je plastické mazivo, v navolených intervalech, stříkáno na boky zubů.

Vedení beranu lisu je osmiboké - částečně demontovaný beran je možné (po demontáži lišt, příčníků vyvažování, pohonu přestavování a rozdělení ojnice) vyjmout ze stroje.

Držáky zápustek mají kombinované sloupkové a „X" vedení se samomaznými vodicími prvky. Základ lisu je řešen tak, že po rozkotvení lisu lze horní díl stojanu odsunout a odebrat z lisu (kotvy se spustí do základu).

Jmenovitá síla lisu je 50 MN, počet zdvihů 55 min^-1 (variabilně), zdvih je 400 mm, sevření beranu          je 1 100 mm (variabilní), průchod 1 710 mm, rozměr stolu 1 650 x 1 650 mm, rozměr beranu 1 540 x 1 550 mm, výkon elektromotoru je 315 kW, výška lisu nad podlahou 7 800 mm a celková výška lisu činí 9 340 mm. Hmotnost lisu je 360 000 kg.

Stojan lisu je kotvený. Tvoří jej horní část, střední pravá a levá část a spodní díl. Všechny tyto díly jsou svařované konstrukce a v dělicích rovinách jsou vůči sobě centrovány kruhovými pery. Kotvy lze uvolňovat i předepínat z ovládacího panelu - distanční plechy pro vytvoření předpětí se pod horní matice vkládají ručně. Rozkotvení stojanu umožňuje uvolnit lis ze zaseknuté polohy.

Beran je odlit z ocelolitiny. Má robustní konstrukci s osmibokým vedením, aby bylo možné zachytit boční síly při mimostředném kování. Ojnice je dělená, což umožňuje v případě havárie ojničního ložiska vysunout beran ze stojanu bez větší demontáže.

Pohon lisu tvoří motor s frekvenčním měničem, od kterého je pohyb přenášen řemenovým převodem na předlohu. Použití speciálního klínového řemene (Predator) umožnilo snížit počet drážek na řemenicích na minimum.

Předloha je umístěna na pravé horní straně lisu a má stejné uspořádání jako lis LZK 4000B.

Na přední straně lisu je na předlohové hřídeli usazena řemenice, uprostřed je setrvačník a na zadní straně pastorek. Starší způsob uchycení setrvačníku (na klínech) byl nahrazen novým konstrukčním provedením s využitím svěrných prvků, což zjednodušuje a zlevňuje výrobu a usnadňuje montáž skupiny (případně demontáž při opravách).

Kolo spojky je provedeno jako svarek. Spojka je ovládaná vzduchem, je lamelová a má obdobnou konstrukci jako jiné lisy LZK. Chlazení spojky je vzduchové a lamely mají bezazbestové obložení. Jmenovitý úhel tváření byl zvětšen na 15°.

Brzda je lamelová osvědčené konstrukce. Pevné, vodou chlazené lamely jsou sešroubované, což usnadňuje jejich údržbu a opravy. Obložené lamely mají bezazbestové obložení.

Vyvažování beranu je hydraulické. Základ tvoří dva hydraulické válce a pístový hydraulický akumulátor a jsou navzájem propojené trubkovým rozvodem.

Vyladěním tohoto systému lze dosáhnout plného vyvážení beranu včetně držáku zápustek v dolní poloze.  Výhodou oproti řešení s pneumatickým válcem jsou menší zástavbové rozměry, menší hmotnost a také možnost automatické regulace.

Přestavování se provádí natáčením výstředníkového čepu pomocí elektromotoru s převodovkou. Krouticí moment se přenáší z převodovky na čep pomocí řetězového převodu. Převodovka s elektromotorem je umístěna na stojanu na výkyvné kulise a není tedy přímo zatížena rázy beranu. Řetězový převod je navržen tak, že není nutné rozpojovat mechanickou vazbu přestavovacího mechanismu a nastavená hodnota i při pohybu beranu zůstává pořád stejná. Oproti stávajícímu řešení u všech kovacích lisů, kdy je použit pro přestavování hydraulický válec, má navržené řešení výhodu i v tom, že přestavování probíhá na úhlu 180° a může být tedy excentricita čepu menší. Z toho důvodu může být tedy menší brzda přestavování, která zajišťuje čep v dané poloze.

Horní vyhazovač tvoří tři samostatné hydraulické jednočinné válce. Válce jsou ovládány nezávisle, každý přes vlastní hydraulický rozvaděč. Vyhazovací síla je dána nastavením tlaku oleje na příslušném redukčním ventilu hydraulického agregátu - její hodnotu lze odečíst na ovládacím panelu.

Spodní vyhazovač tvoří tři samostatné hydraulické válce s odměřováním polohy a nezávislou funkcí. Velikost zdvihu je možné si pro kteroukoliv polohu navolit na ovládacím panelu.

Vyhazovací síla je dána nastavením tlaku oleje na příslušném redukčním ventilu hydraulického agregátu - její hodnotu lze odečíst na ovládacím panelu.

Elektrovybavení lisu

Hlavní pohon je vybaven asynchronním motorem s kotvou nakrátko a frekvenčním měničem. Ten slouží pro  rozběh motoru a umožňuje pohodlné seřízení lisu včetně technologie.

Základem vizualizačního systému je vestavný panelový počítač s devatenáctipalcovým dotykovým displejem. Tento počítač je po Profibusu připojen k řídicímu systému lisu a případně k dalším zařízením, jako je například automatické mazání a ofukování zápustek, indukční ohřev či mechanizace. Dohromady pak tato sestava tvoří jeden kovací celek s ovládáním a vizualizací soustředěnou na tomto PC panelu umístěném v místě obsluhy lisu.

Výhodou tohoto uspořádání je především velká přehlednost zobrazení a to, že počítač obsahuje pevný disk, na který se mohou provádět automatické záznamy o provedené produkci, záznamy o vzniklých chybách a o provedených údržbářských pracích.

Pro sledování a archivaci průběhu výroby počítač poskytuje záznam o historii kadence stroje a záznamy o dobách trvání jednotlivých činností v průběhu směny, jako je např. výroba, seřizování, přestávka apod.

Pro identifikaci výrobků v podnikovém systému jakosti jsou k dispozici zaznamenané technologické údaje o každém vyrobeném výkovku. Všechny databáze a také okamžité stavy lisu jsou k dispozici přes rozhraní Ethernet i pro vzdálený dohled.

Jako další rozšíření je možné vybavit lis a napojenou mechanizaci kamerami připojenými po Ethernetu k panelovému PC. Tímto způsobem lze sledovat průběh technologických procesů mechanizace a manipulátorů. Obrazy se zaznamenávají na pevný disk a je možné je také použít například pro zjištění okolností při případném pracovním úrazu.

Vizualizace je provedena pomocí množství obrazovek, které se dají jednoduše přepínat. To umožňuje programování či diagnostikování vyhazovače, přestavování beranu, spojky, brzdy, teplot, centrální mazání, přetížení lisu, provádění servisu, veškeré vstupy a výstupy.

Na obrazovce je možné dále prohlížet obvodová schémata, návod na obsluhu, servisní obrazovky, kontrolu časového fondu, archivaci výroby, graf produkce, poruchy včetně nápovědy k nim, rozhraní.

Řídicí systém rovněž umožňuje dálkovou diagnostiku pomocí teleservisu či internetové sítě.

Použití tohoto nového systému včetně nových prvků lisu zajišťuje jednoduchou, logickou, avšak na druhé straně velmi komfortní a komplexní obsluhu lisu, případně i celé kovací linky.

Ing. Milan Hoza,

Ing. Lubomír Švaříček

Šmeral Brno

mhoza@smeral.cz