Особенности гидравлического привода Senator S-Line

Обратите внимание на конструкцию резальной машины нового типа (см. рис 2). Как видите, нож здесь приводится в действии двумя высокоскоростными гидроцилиндрами, расположенными на обоим его сторонам. Сабельное движение резания осуществляется за счет перемещения тяжелой балки, к которой крепиться нож, в прецизионных направляющих, расположенных под определенными углами к вертикали.

Таким образом, сразу можно отметить одно из преимуществ гидравлического привода – симметричность приложения усилий во фронтальной плоскости. Дело в том, что традиционный электромеханический привод даже в самой современной реализации предполагает наличие только одного двигателя, который с помощью систем тяг передает усилие на ножедержатель. И, как бы точно ни была изготовлена подобная система, тяги склонны к растяжению-сжатию, в зубчатых передачах со временем возникают люфты и другие деформации. Все это создает предпосылки для возникновения перекосов при движении ножа, и повышенному износу его направляющих. Конечно, в процессе регулярного обслуживания все зазоры и люфты устраняются, но это не единственный и не лучший выход из положения. Гидравлический привод от Senator принципиально лишен указанного недостатка: здесь усилие передается с помощью симметричных гидроцилиндров, без дополнительных кинематических звеньев, а равномерность усилия на нож справа и слева обеспечивается использованием общей масляной системы с регуляторами давления.

Рис 2. Конструкция Schneider Senator S-Line 115H

Следующее кинематическое преимущество S-Line 115H также легко наблюдается на рисунке 2. Для этого достаточно обратить внимание на точку крепления силовых тяг к ножедержателю с закрепленным на ней ножом. Заметили, как низко она расположена относительно кромки ножа? Но не будем торопить события и расскажем об этом подробнее. Вообще, чтобы нож начал резать бумагу необходимо либо давить на него сверху, либо тянуть с боков снизу. На первый взгляд оба этих способа достаточно хороши, и трудно назвать лучший из них. Это сравнение в чем-то схоже с системой привода автомобиля. Не даром выпускаются машины с передним и задним приводом, пользующихся большим спросом у автолюбителей. Но в тоже время подобное сравнение и не вполне адекватное. Если любители заднего привода считают достоинством своих машин лучшую динамику разгона, мягкий ход и возможность прохождение поворотов в управляемом заносе, то в резальном оборудовании традиционного типа эти преимущества не играют роли. Согласно теории устойчивости тянущий принцип всегда имеет преимущество перед толкающим. Такая система более управляема, стабильна и устойчива сама по себе.

Конечно, редко какого владельца резальной машины интересуют способы приведения в движения ножа в его машине, но эта теория находит отражение и с практической, меркантильной стороны. Тянущий привод способен обеспечить большую долговечность машине и больший срок службы заточенного ножа по сравнению с толкающим принципом при других равных условиях. Попробуем это аргументировать. Как известно, нож движется по строгой траектории в узких направляющих. При приложении усилия от электромеханического привода на нож с одной стороны (сверху) и сил сопротивления бумаги в процессе ее резания на его кромку с другой стороны (снизу), создается опрокидывающий момент, стремящийся отвести нож вместе с балкой вперед, в сторону оператора. Это ведет к повышенному износу ножа и фронтальной плоскости направляющих, удерживающих его в вертикальном положении. Один раз начавшийся процесс износа далее идет в возрастающем темпе, из-за постоянного увеличения нагрузок на направляющие и режущую кромку ножа. В результате, даже более частые процедуры заточки ножа не спасают положение, и механизм привода ножа рано или поздно выходит из строя.

Рис 3. Усилия, возникающие в процессе резания стопы бумаги

Эта проблема является наиболее трудно разрешимой в рамках традиционного электромеханического привода, где дистанция между точками приложения усилий разделена на 150 мм и более по вертикали, и похоже разработчики таких машин достигли предела своих возможностей. Чем же на это ответил Schneider Senator? Его инженеры нашли очень простое и вместе с тем гениальное решение проблемы. За счет смещения точки приложения усилия от силовых гидроцилиндров ниже уровня кромки ножа, удалось полностью избавиться от вредного опрокидывающего момента. Если добавить к этому меньшее на 30% количество деталей гидравлического привода, отсутствие зубчатых редукторов, маховиков, муфт и других промежуточных узлов, то можно сказать что усилия резания в машинах S-Line используются со значительно большим кпд. Энергия двигателя идет на совершение полезной работы, вместо саморазрушения механизмов привода и нагрева деталей машины. Отсутствие опасности смещения ножа из-за опрокидывающего момента позволило расположить нож очень близко к прижиму (Schneider Senator лидирует по этому показателю). Это, в свою очередь, положительно влияет на качество резания, так как уменьшает сдвиг верхних листов стопы за ножом в процессе резания (см. рис 3).

При этом на указанных пунктах новшества не заканчиваются. Компания Schneider Senator разработала уникальные направляющие для ножа, в которых можно регулировать зазор с помощью шести болтов, выведенных на переднюю панель. В результате, если даже минимальные нагрузки (по сравнению с традиционной схемой) и создадут зазоры в направляющих, то их можно будет быстро устранить с помощью регулировок, не прибегая к замене деталей. Кроме этого, запатентованные компанией Schneider Senator направляющие характерны тем, что не требуют смазки практически за весь срок их эксплуатации.

Следующим преимуществом гидравлического привода является его плавность, точность и одинаковая скорость перемещения ножа в процессе резания. Иллюстрацию к плавности и точности легко понять, вспомнив трюк профессиональных крановщиков и экскаваторщиков – закрывание без повреждения вертикально расположенного спичечного коробка ковшом многотонной машины. Так вот, этот виртуозный номер осуществим лишь на современных машинах с гидравлическим приводом. Дискретные перемещения электромеханического привода радикально отличается от плавных и точных движений гидравлики.

Постоянство скорости перемещения ножа в стопе в процессе резания благоприятно действует как на долговечность привода машины и ножа, так и на качество получаемой продукции. Электромеханический привод с кривошипно-шатунным механизмом конструктивно не способен обеспечить необходимую плавность резания и равномерный отбор мощности. Там скорость вхождения ножа в стопу бумаги и, соответственно, возникающие при этом нагрузки в механизме привода зависят не только от типа и ширины листов, но и от высоты бумажной стопы. Такая ситуация провоцирует заклинивание ножа в направляющих, перегрузку двигателя в определенных положениях или даже срезку защитных разрывных болтов. Если даже исключить столь драматические последствия, то все равно понятно, что неравномерное рабочее напряжение пагубно влияет на износ деталей привода и ножа.

Рассмотренные выше преимущества гидравлического привода, кроме повышения надежности машины, увеличивают срок службы резальных ножей. Как показывает практика эксплуатации машин Senator, время службы одних и тех же ножей между заточками увеличивается до 3-4 раз. А это уже чисто коммерческое преимущество, которое можно измерить в денежном выражении. Причем экономия достигается не столь в оплате заточки в специализированных предприятиях, сколько в уменьшении простоев, связанных со сменой ножей, и на необходимости приобретать меньшее количество запасных инструментов. Если в среднем крупные предприятия затачивают ножи резальных машин пару раз в неделю, теряя на смену и настройку инструмента порядка 40 минут каждый раз, то экономия времени составляет более 3%. А учитывая, что чаще всего именно резальный участок является самым «узким местом» при прохождении больших заказов, это приведет к увеличению общей производительности предприятия, уменьшению эксплуатационных расходов и, в конечном итоге, сроков возвращение инвестиций.

Продолжительность цикла реза у электромеханических систем в лучшем случае составит 1.5 секунды, гидравлические же машины Senator легко могут уложиться в промежуток 1.1 секунд, что составляет соответственно 40 и 54 реза в минуту. Этот факт не случайно приводится одним из последних в перечне преимуществ. По мнению автора, несмотря на значимость цифр, скорость ножа не играет значительной роли в общей производительности машины. Здесь более важно другое: как быстро оператор сможет загрузить и выгрузить стопы бумаги в резальную машину, скорость перемещения затла и установка его в новые позиции резания. По этим показателям оборудование Senator находится в примерно равном положении с другими тремя немецкими производителями резального оборудования, каждый из которых демонстрирует одинаково хорошие показатели производительности и точности реза. Но где Schneider Senator действительно выигрывает, так это затраты времени на замену ножа.