10mm×3000mm剪板机压脚液压系统的改造

学术论文 2017-11-14 11:15:17
    前言
    为了满足生产及工艺的要求,我分厂于上世纪七十年代从日本引进了10mmx3000mm剪切机,该剪板机是电机驱动飞轮高速转动储能,并由减速齿轮机构驱动主轴偏心轮实施剪切的曲柄滑块式剪板机。它利用离合器系统借助于脚踏板进行操作。剪切材料为钛合金板材,剪切力为90000kg,最大切料厚度为10mm,剪切频率为20次/min,压脚型式为油压式。此剪板机是我分厂中厚成品板材加工的主要设备,其具有生产效率高、设备结构简单、维修方便等特点。
    由于近年来分厂生产任务急剧增加,10mm×3000mm剪板机一直处于满负荷运行状态,剪板机的故障率也随之增高,并且该剪切机的故障部位压料脚输出油缸成了该设备故障停车的故障之首,对生产造成了很大的影响,因此为了解决此类故障的发生,我们通过深入分析压料脚输出油缸的故障原因,研究压料脚输出油缸工作原理,提出了理论上可行的压料脚独立液压泵站供油方案,并对其进行了改造,彻底改善了设备的运行状况,提高了压料脚工作的可靠性。
    1 剪板机压料脚输出缸供油原理
    10mm剪床的压脚是用来在剪板时防止板材跳动。在剪切过程中由主轴上所安装的凸轮与油箱中的活塞滚轮相接触,随着凸轮的转动把活塞往下压从而把油箱中的油挤压到压脚中去,此时压脚的压力一般为60kg/cm2-80kg/cm2之间。当凸轮转过最高点后活塞随着底部的弹簧回复力而逐渐上升。这时随着压脚中的弹簧逐渐回复,压脚慢慢向上抬起。压脚活塞上半部分中的液压油通过推开油箱底部旁路上的单向阀而回到油箱,从而完成压脚一次工作过程,由图1可以看出完成一次剪切压脚液压系统的工作过程:
    2 压料脚输出缸故障分析及处理
    在多次处理压脚无压现象的过程中我们总结出导致10mm剪切机压脚无压力或压力减小的主要有以下几面原因:(1)使用频率过高导致凸轮磨损加剧,致使凸轮与滚轮之间间隙越来越大直至凸轮接触不到滚轮,这样的结果会使压脚压力由逐渐减小至无压力的现象。(2)在完成一次剪切过程中滚轮的转动圈数可能是凸轮的几倍多,因而滚轮的磨损也会导致压脚无压力现象的产生。(3)由油箱液压缸中的弹簧发生疲劳断裂所产生的压脚无压力现象。(4)残存在油液中的凸轮与滚轮磨损后产生的铁削、异物堵塞管道或磨损压脚的密封圈从而导致泄漏所引发的压脚无压力现象。
    针对以上的压脚故障我们的处理方法都是更换损坏的凸轮、滚轮、弹簧及压脚密封,来解决压脚无压力的故障。
    由于10mm剪床一直采用凸轮与活塞滚轮相互运动来给压脚供油的方式,所以凸轮与滚轮的磨损是必然的。由磨损所产生的金属屑会残留在油箱中,从而进入整个液压系统中去,由图(2)可以看出这种压脚供油方式会产生以下三种后果:(1)污染液压油。(2)磨损产生的金属屑会堵塞油管。(3)损坏压脚密封而产生泄漏。
    由以上三种结果可以得出要想解决此类问题的发生就必须从根本上改造10mm压脚供油的方式。
    3 压料脚液压系统改造
    3.1 机械方面
    3.1.1 压脚缸筒内径为55mm,活塞杆的压下量最大为60mm;通过计算每个压脚每一次需要液压油约为0.1L,所有的压脚每次需充油约为1.1L。所以我们采用一台流量Q=30ml/r、转速n=2000r/min、压力为14Mpa的高压齿轮泵供油;同时为了减少压脚故障率所以对齿轮泵我们采用二备一的方法。
    3.1.2 由于10mm剪床的剪切频率较高为了提高充油快速充油我们在系统中安装了一个1L的蓄能器,再通过一个两位三通的电磁换向阀来实现给压脚的供油与压脚卸油,同时在系统中安装一个溢流阀将开启压力设定在80kg/cm2以此来保护整个液压系统的稳定性。具体液压系统如图3所示。
    3.2 控制方面
    在剪床主电机启动后齿轮泵一直处于运转状态,同时我们在主轴偏心轮上的合适位置安装两个光电开关。通过控制光电开关得电或失电从而控制两个电磁阀;当两位两通与两位三通两电磁阀同时得电;齿轮泵把液压油通过两位三通电磁阀直接给各压脚供油,压脚完成压料过程;当两位两通与两位三通两电磁阀同时失电;压脚缸中的液压油通过两位三通电磁阀直接流回油箱,此时齿轮泵处于卸荷状态,压脚完成卸油过程。
    4 改造后的效果
    跟改造前的压脚液压系统相比较改造之后的10mm压脚液压系统有以下五方面优点:(1)压脚压力稳定,可靠性高。(2)延长了液压油的使用寿命。(3)降低了设备故障率,提高了生产效率。(4)缩短了设备检修时间,提高了生产效率。(5)每年节约设备维修费用约2万元。
    5 结束语
    本文对10mm机械剪板机压料脚输出缸故障原因进行了深入的分析,并通过对压料脚输出缸工作原理的研究,我们采用了压料脚独立供油的液压系統,对原压料脚输出缸进行了彻底的改造,将以前由凸轮传动作为动力充油改造为由独立泵站直接充油的方式,彻底改善了设备的运行状况,提高了压料脚工作的可靠性,并免去以前对凸轮、滚轮等非标零件的依靠,降低了此剪板机非标备件采购费用,提高了其运行效率。
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