液壓搖臂裁斷機的技術改造及應用*

郭 然

(浙江衢州廣播電視大學， 浙江 衢州 324000)

1 引 言

裁斷機是一些輕工行業(yè)不可缺少的設備，傳統(tǒng)觀念的裁斷機是借助于機器運動的作用力加壓于刀模，對材料進行切割加工的機器。近年的裁斷機發(fā)生了一些變化，開始將高壓水束、超聲波等先進技術用于皮革沖切，但人們仍然將這些設備歸納在裁斷機類的設備中。

自動化程度高的裁斷設備有：由電腦控制的動頭式裁斷機、激光裁斷機(振蕩刀具)、高壓水束切割機和電腦裁斷機等。另外，意大利和英國USM公司生產一種投影裁斷機,這種設備的下料臺上設有振蕩型刀具及目視觀察裝置，用于對皮革進行輪廓掃描，或在皮革上進行投影以引導裁斷工安排下料樣板在皮革上的套排。

目前一些小型、個體廠商仍在使用機械傳動的裁斷機，但這種形式的裁斷機勢必被淘汰。液壓傳動的搖臂裁斷機現(xiàn)在仍然處于主流地位。在液壓裁斷機中，大量被采用的是噸位在14～18 t的搖臂式裁斷機。平板式和龍門式裁斷機多數(shù)用于比較大型的生產廠家，更適合與對人造材料的沖切。

液壓裁斷機出口提高很快，近兩年，國內進口裁斷機的數(shù)量和金額一直呈下降趨勢，而國產裁斷機出口則呈現(xiàn)欣欣向榮之態(tài)。2011年國內出口裁斷機數(shù)量為2384臺，同比增長24%，出口金額為0.1億美元，同比增長68%。這足以說明，隨著國內制革業(yè)的迅猛發(fā)展，也帶動了裁斷機業(yè)的發(fā)展，且國產裁斷機在質量、檔次、品牌方面都有較大幅度的提高。目前，國產液壓裁斷機在中國制革市場的占有率已經超過60%，從市場需求來看，中國作為制革大國，皮革機械市場還有很大潛力，未來20年還有快速發(fā)展的機會。江蘇、浙江、廣東、河北等地，是國產液壓裁斷機制造相對集中的地方。

老式立式裁斷機，生產效率和裁布精度已遠遠不能滿足工藝要求。本著降低能耗和維修成本，提高設備的裁斷精度和整機自動化水平，筆者對傳統(tǒng)液壓裁斷機進行全新的設計改造，使之更好地滿足工藝生產需求。

2 主要研究內容[1-2]

(1) 采用機械式定位，通過定位柱上的鏈輪和鏈條來實現(xiàn)調節(jié)平衡，改變刀模高度后，無需作任何調整使裁斷機即可輸出22T、25T的裁斷力；

(2) 研究上臺板的位移量，設計特殊的油路系統(tǒng)，達到方便調整擺臂高度的目的；

(3) 研究隨動電磁換向閥和雙儲油箱錯位的電機油泵聯(lián)接工藝。

本液壓裁斷機的預期主要技術指標：

最大裁斷壓力為：≥216 kN；有效行程為：90 mm；搖臂寬度為：370 mm；電機功率為：0.75 kW；工作噪音為：≤75 dB；沖裁速度為：≥51 mm/s；工作臺尺寸為：900 mm×430 mm。

3 設備工作原理[3-4]

液壓搖臂裁斷機包括機座、搖臂和立柱，其中機座內設有動力裝置和液壓裝置，動力裝置中的電機與飛輪和液壓裝置中的油泵同軸連接，在沖裁行程的空載階段，可以只利用油缸驅動活塞桿向下運動，即可用較小的功率和少量的液壓油驅動活塞桿，從而節(jié)省能耗和加快活塞桿運動速度。液壓控制油路巧妙地結合沖裁動作各階段油缸、各油口液壓的變化規(guī)律進行設計，使整個液壓控制油路簡單、可靠、合理。

機座內底部為油箱，考慮到液壓搖臂裁斷機實際使用過程中，每天的工作時間較長，計劃改造機體的油箱尺寸(加大油箱)，從而增長使用過程中的溫升時間，也減少壓力損耗的時間。

(1) 產品結構原理圖

液壓控制裝置結構圖如圖1所示。液壓控制裝置包括液壓缸、有桿活塞、電磁閥、油泵、溢流閥，有桿活塞安裝在液壓缸內，還包括調節(jié)閥、撓性軸，有桿活塞上設有上油腔通道、下油腔通道、卸荷通道，在卸荷通道的上部設有調節(jié)閥腔，調節(jié)閥位于調節(jié)閥腔內，調節(jié)閥與撓性軸的一端相聯(lián)，撓性軸的側端設手柄，電磁閥的出口直接與有桿活塞的外端相聯(lián)接，電磁閥與油泵之間通過方塊法蘭和聯(lián)接管使之相聯(lián)、方塊法蘭的側端接有溢流閥。

圖1 液壓裁斷機結構原理圖

(2) 工作原理

液壓傳動是以液壓油為工作介質，通過動力元件(油泵)將原動機的機械能變?yōu)橐簤河偷膲毫δ埽偻ㄟ^控制元件，然后借助執(zhí)行元件(油缸或油馬達)將壓力能轉換為機械能，驅動負載實現(xiàn)直線或回轉運動，且通過對控制元件遙控操縱和對流量的調節(jié)，調定執(zhí)行元件的力和速度。當外界對上述系統(tǒng)有擾動時，執(zhí)行元件的輸出量一般要偏離原有調定值出現(xiàn)誤差。

液壓控制和液壓傳動一樣，系統(tǒng)中也包括動力元件、控制元件和執(zhí)行元件，也是通過油液傳遞功率。兩者不同之點是液壓控制具有反饋裝置，反饋裝置的作用是執(zhí)行元件的輸出量(位移、速度、力等機械量)反饋回去與輸入量(可以是變化的，也可以是恒定的)進行比較，用比較后的偏差來控制系統(tǒng)，使執(zhí)行元件的輸出隨輸入量的變化而變化或保持恒定。它是一種構成閉環(huán)回路的液壓傳動系統(tǒng)，也叫液壓隨動系統(tǒng)或液壓伺服系統(tǒng)。

液壓傳動系統(tǒng)中用的是通斷式或邏輯式控制元件，就其控制目的，是保持被調定值的穩(wěn)定或單純變換方向，也叫定值和順序控制元件。

液壓控制系統(tǒng)中用的是伺服控制元件，具有反饋結構，并用電氣裝置進行控制，有較高的控制精度和響應速度，所控制的壓力和流量常連續(xù)變化。輸出功率可放大。

4 液壓裁斷機改造的特點[5-7]

(1) 采用機械式定位，通過定位輪及鋼絲提升來操縱隨動閥的打開與關閉，從而實現(xiàn)搖臂的快速提升和定位。

(2) 通過專門設計的裁切開關控制，實現(xiàn)上臺板自動適應高度不同的刀模，提高了工作效率。

(3) 在油泵進油口加裝了消音系統(tǒng)，大大地降低了機器的噪音。

圖2 液壓裁斷機外觀圖

如圖2所示，本產品包括機座、搖臂和立柱，其中機座內設有動力裝置和液壓裝置，動力裝置中的電機與飛輪和液壓裝置中的油泵同軸連接，在沖裁行程的空載階段，可以只利用油缸驅動活塞桿向下運動，即可以用較小的功率和少量的液壓油驅動活塞桿，從而節(jié)省能耗和加快活塞桿運動速度。液壓控制油路巧妙地結合了沖裁動作各階段油缸各油口液壓的變化規(guī)律進行設計，使整個液壓控制油路簡單、可靠、合理。

機座內底部為油箱，由于考慮到該機在實際使用時每天工作時間較長，特別改裝了機體的油箱尺寸(即加大油箱)，從而大大增長了使用過程中的溫升時間，也即增長了減少壓力損耗時間。

5 試制結果

在科研人員的努力下，開發(fā)研制的低噪音液壓搖臂裁斷機的主要技術指標檢測如表1所列。

表1 液壓裁斷機技術參數(shù)表

6 結 語

解決了3個方面的關鍵問題：①采用機械式定位，通過定位輪及鋼絲提升來操縱隨動閥的打開與關閉，從而實現(xiàn)搖臂的快速提升和定位；②專門設計裁切開關控制、實現(xiàn)上臺板自動適應高度不同的刀模，提高工作效率；③為了降低機器噪音，研究在油泵加油口加裝消音系統(tǒng)。

從用戶反饋的情況看，液壓裁斷機使用方便、定位準確、技術參數(shù)符合用戶生產要求，可代替進口產品。

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