多層壓機同時閉合裝置液壓缸式補償裝置

改造者：王偉平

多層壓機同時閉合裝置液壓缸式補償裝置

改造者：王偉平

在實際使用過程中，為了避免因板坯厚度不均或壓機安裝誤差帶來的不良影響，在同時閉合裝置的各拉桿上部都裝有專門的補償裝置。多層壓機同時閉合機構的補償裝置有多種不同的結構形式，如液壓缸式補償裝置和彈簧式補償裝置等。本文主要研究液壓缸式補償裝置。

多層壓機同時閉合機構安裝補償裝置的必要性

多層壓機同時閉合機構

多層壓機同時閉合機構類型很多，我國普遍采用偏置杠桿式同時閉合裝置，如圖1所示。同時閉合機構保證了各層壓板同時啟閉，各層板坯受熱均勻，提高了產品質量。

多層壓機設置補償裝置的必要性

（1）壓機工作過程中，在工藝狀態同時閉合的特定工藝位置上實現壓板等間距分布，而在其他位置上只能近似實現壓板等間距分布；

壓機工作過程中，拉桿受熱后產生伸長變形；

同時閉合機構裝配時存在安裝誤差。

壓機處于特定工藝位置之前，壓板位置是受拉桿控制的，補償油缸不動作；壓機處于特定工藝位置之后，拉桿由主動桿變為受壓板位置控制的被動桿，為防止拉桿受壓變彎或拉力過大造成同時閉合裝置的破壞，實現拉桿長度在運動中能做少量的自由伸縮，多層壓機杠桿式同時閉合機構設置補償裝置是十分必要的。

多層壓機同時閉合機構補償裝置的類型

多層壓機同時閉合機構的補償裝置主要有液壓缸式補償裝置和彈簧式補償裝置等類型。

液壓缸式補償裝置

我國目前應用最廣泛的液壓缸式補償裝置為整體式液壓缸補償裝置，如圖2所示。同時閉合裝置各拉桿上油缸的進油口并聯后接在蓄能器上（圖中未示出），使活塞對拉桿的拉力與拉桿拉升的總重相平衡。

蓄能器壓力大小要保證壓機在加壓過程中，因板坯厚度不均引起各拉桿的拉力發生較大變化時，活塞能向下移動補償拉桿的伸長量，從而實現液壓缸補償，保證產品質量和提高生產效率。

圖1　杠桿式壓機同時閉合機構

圖2　液壓缸式補償裝置結構簡圖

圖3　彈簧式補償裝置結構簡圖

彈簧式補償裝置

彈簧式補償裝置如圖3所示。壓機工作前，擰緊調節螺釘預壓縮彈簧，使彈簧所受的拉力和拉桿所拉升的總重量相平衡。

壓機工作過程中，當板坯厚度不均勻時，拉桿所受力發生變化，彈簧的伸縮量發生改變。此時，彈簧的伸縮量補償了拉桿的伸長量，從而實現彈簧式補償，保證了產品質量。

圖4　補償油缸的結構圖

多層壓機同時閉合機構液壓缸式補償裝置的設計

補償油缸設計的基本要求

壓機處于特定工藝位置之后，拉桿有時受拉，有時受壓。受拉時，當拉桿拉力超過一定數值時，補償油缸活塞克服油壓帶動拉桿伸長補償。當拉桿受壓時，由于拉桿是細長桿，容易失去穩定而變彎。為防止這種情況發生，在設計上應予保證拉桿在補償油缸內可自由伸縮而不受油壓的作用。

（2）合理確定補償油缸總油壓。壓機處于特定工藝位置之前，補償油缸總油壓應大于拉桿最大拉力，保證補償油缸不動作，防止壓板錯位；壓機處于特定工藝位置之后，補償油缸發生動作，此時，總油壓不可過大，以免拉桿受力過大，通常，總油壓為拉桿最大拉力的1.3～1.6倍較為合理。

（3）我國干法纖維板車間應用的壓機同時閉合裝置，補償油缸數目很多，10層壓機有36個補償油缸。為節約材料，使機構緊湊，應在滿足工藝和強度要求下，盡量縮小補償油缸的外廓尺寸（主要是外徑），避免壓機閉合過程中缸體之間產生干涉。

補償油缸的設計

整體式補償油缸結構如圖4所示。拉桿由活塞中心部位的軸孔伸入活塞內部，拉桿和活塞可做相對移動。壓機工作過程中，當拉桿所受拉力增大時，克服油壓拉動活塞向右移動，實現拉桿伸長補償；相反，當拉桿受壓力作用時，拉桿在缸體內向左移動，實現拉桿縮短補償。因此，整體式補償油缸具有伸長和縮短雙重補償功能。

在拉桿頭部空腔上開了一個小孔（圖中未示出），防止使用中滲漏油液充塞空腔，使拉桿頭部運動時受到背壓，造成受壓時拉桿運動不靈。此小孔也可利于在油缸維修時油缸上蓋拆卸。

活塞受壓環形面積外徑可用下式計算：

式中，R——活塞受壓環形面積外半徑（cm）；

r——活塞受壓環形面積內半徑（cm）；

P——補償油缸油壓（Mpa）。

我國有關工廠目前采用的油壓為20～30kgf/cm2，總油壓為520～780kgf/cm2。根據核算，有些偏小。總油壓低于拉桿最大拉力容易造成壓機尚未閉合時補償油缸提前動作。

為防止補償油缸外廓尺寸過大，應對油缸壁厚進行強度設計。在考慮軸向載荷情況下，根據第四強度理論：

式中，R，r——油缸的外徑和內徑（cm）；

p——油壓（kgf/cm2）。

目前，應用的補償油缸壁厚較大。這主要是上蓋和缸體聯接處安設螺釘的結構需要。因此，應對聯結螺釘進行強度設計，盡可能縮小油缸外徑。這對縮短擺桿長度，縮小同時閉合裝置的外廓尺寸是很重要的。

總之，液壓缸式補償裝置設計時不僅要考慮壓機工作時拉桿和活塞可靈活軸向相對運動，實現拉桿伸縮補償；另一方面，盡量減小油缸外徑，縮小同時閉合裝置的外廓尺寸，避免壓機閉合過程中缸體之間產生干涉；最后，還要使通入活塞缸體的油液壓力稍大于壓板、板坯、墊板以及拉桿等的總重量。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.17.028