金屬切斷機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(許昌學(xué)院 電氣機(jī)電工程學(xué)院，河南 許昌 461000)

在工業(yè)生產(chǎn)中，切割金屬管料時(shí)大多使用臥式帶鋸床，砂輪切割機(jī)等.加工方式一般為手工壓緊，單根切割，因而工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，切割數(shù)量有限.目前，臥式帶鋸切斷機(jī)一般由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)變速箱變速后直接驅(qū)動(dòng)鋸盤轉(zhuǎn)動(dòng)[1]，然后帶動(dòng)鋸刀進(jìn)行切削，這種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低，并且容易出現(xiàn)故障，卸料多由人工操作完成，安全性差，自動(dòng)化程度不高.

1 臥式帶鋸切斷機(jī)結(jié)構(gòu)

圖1 臥式帶鋸床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

針對(duì)上述帶鋸切斷機(jī)結(jié)構(gòu)及加工中存在的問題，文章對(duì)某型帶鋸切斷機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示.帶鋸橫梁由左梁、中梁、右梁結(jié)合而成，左梁左端通過進(jìn)刀油缸做升降運(yùn)動(dòng)，左梁右端通過鉸鏈連接在工作臺(tái)上.右梁箱內(nèi)有主動(dòng)輪，主動(dòng)輪由馬達(dá)帶動(dòng)，左箱內(nèi)有被動(dòng)輪，被動(dòng)輪安裝在張緊裝置上，帶鋸條在兩輪的作用下作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶鋸運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定和精度由中梁上左、右導(dǎo)向臂中的導(dǎo)向軸承提供保證.機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)由右梁后下面的馬達(dá)直接帶動(dòng)，可以使帶鋸切斷機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速.被切料軸向壓緊及徑向壓緊由對(duì)應(yīng)油缸帶動(dòng)相應(yīng)裝置完成，卸料由卸料缸帶動(dòng)工作臺(tái)傾斜，使成品件自動(dòng)滑落.根據(jù)臥式帶鋸切斷機(jī)的工作原理及加工特點(diǎn)，液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作循環(huán)過程為軸向、徑向壓緊缸同步壓緊工件→馬達(dá)旋轉(zhuǎn)→進(jìn)刀缸工作→進(jìn)刀缸退回→軸向、徑向缸松開→卸料缸伸出→卸料缸返回.

2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓系統(tǒng)作為所述帶鋸式切斷機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來控制切斷機(jī)完成雙向壓緊、自動(dòng)切斷、自動(dòng)卸料等動(dòng)作.該液壓系統(tǒng)由軸向、徑向壓緊缸、馬達(dá)、卸料缸、進(jìn)刀缸等組成.根據(jù)系統(tǒng)的工作過程和動(dòng)作特點(diǎn)，文章設(shè)計(jì)的臥式帶鋸式切斷機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示[2-4].

系統(tǒng)主要工作流程如下.

系統(tǒng)啟動(dòng)：按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA、7YA得電.

注：1—油箱，2—油泵，3—單向閥，4—卸料缸，5—分流閥，6、7—壓力繼電器，8—軸向壓緊缸，9—徑向壓緊缸，10—馬達(dá)，11—進(jìn)刀缸，12—電液比例換向閥，13、14、15—三位四通電磁換向閥，16—溢流閥.圖2 液壓系統(tǒng)圖

液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)：電磁鐵7YA得電，電液比例換向閥(12)右位動(dòng)作，油液經(jīng)單向閥(3)、電液比例換向閥(12)進(jìn)入馬達(dá)(10)，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)張緊的帶鋸條作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度由電液比例換向閥(12)控制.

軸向、徑向壓緊缸同步伸出夾緊工件：電磁鐵1YA得電，油液經(jīng)單向閥(3)進(jìn)入電磁換向閥(14)左位，通過流量分配閥(5)將相同流量的油路分別送入軸向壓緊缸(8)的左腔、徑向壓緊缸(9)的上腔，實(shí)現(xiàn)軸向、徑向同步夾緊工件，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，壓力繼電器(6)、(7)分別發(fā)出信號(hào)，電磁鐵5YA得電.

進(jìn)刀缸工作：電磁鐵5YA得電，油液經(jīng)單向閥(3)、電磁換向閥(13)左位進(jìn)入進(jìn)刀缸11無桿腔，活塞桿伸出，推動(dòng)鋸梁下降，鋸條下降接觸工件進(jìn)行切割，當(dāng)碰到光電開關(guān)時(shí)，電磁鐵5YA失電，2YA、6YA同時(shí)得電.

進(jìn)刀缸退回→軸向、徑向壓緊缸松開：電磁鐵6YA得電，電磁換向閥(13)右位工作，油液通過該閥右位進(jìn)入進(jìn)刀油缸(11)有桿腔，活塞桿縮回，帶動(dòng)鋸梁上升；電磁鐵2YA得電，電磁換向閥(14)右位工作，油液分別進(jìn)入軸向壓緊缸(8)和徑向壓緊缸(9)有桿腔，推動(dòng)活塞桿縮回，松開工件，碰到接近開關(guān)時(shí)，電磁鐵2YA失電，3YA得電.

卸料缸伸出：電磁鐵3YA得電，電磁換向閥(15)左位工作，油液經(jīng)過單向閥(3)、電磁換向閥(15)進(jìn)入卸料缸(4)下腔，推動(dòng)活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)傾斜進(jìn)行卸料，碰到位置檢測(cè)裝置時(shí)，卸料動(dòng)作結(jié)束，電磁鐵3YA失電，同時(shí)電磁鐵4YA得電.

卸料缸返回：電磁鐵4YA得電，電磁換向閥(15)右位工作，推動(dòng)工作臺(tái)升起.

3 系統(tǒng)主要元件設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)有帶鋸式切斷機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，參照《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》，初定鋸帶輪直徑D=470 mm，鋸帶長(zhǎng)度L=4 100 mm，寬38 mm，厚0.8 mm，則鋸帶輪厚度為40 mm[5].

3.1 液壓馬達(dá)

3.2 軸向、徑向壓緊缸

由《機(jī)床夾具手冊(cè)》得[6]，軸向夾緊力Wk1=K×F=3.369×2 154.7=7 259.2 N，徑向壓緊力Wk=K×F/(u1+u2)=3.369×2 154.7/(0.16+0.18)=21 350.5 N.

3.3 進(jìn)刀缸

3.4 卸料缸選擇計(jì)算

卸料油缸活塞桿上實(shí)際作用力為鋸切圓管件重量和工作臺(tái)自重力之和，作用力大致為

因此選擇型號(hào)為HSG.L-40/16.H-1131.350的雙耳環(huán)鏈接型卸料油缸.

3.5 油泵

4 其它元件選型

其它元件型號(hào)性能參數(shù)見表1所示[8].

表1 閥類元件及其它輔助元件表

5 結(jié)語

根據(jù)用于加工鋼管割斷機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)其液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并選擇了系統(tǒng)所需要的液壓元件.本液壓系統(tǒng)是在對(duì)臥式帶鋸切斷機(jī)進(jìn)行對(duì)比而改進(jìn)的設(shè)計(jì)，使得刀具可以切割各種材質(zhì)的型材，設(shè)備的加工范圍更大、自動(dòng)化程度更高，并且結(jié)構(gòu)緊湊，加工過程中精度高、鋸縫窄、噪聲小、操作方便，很好地滿足了市場(chǎng)需求.