鋼桶波紋成型機液壓系統設計

文/劉建

摘要：波紋機是鋼桶制作中必不可少的加工設備。介紹了波紋機的結構和工作原理，設計了一種波紋機液壓系統。實踐證明該波紋機液壓系統在生產過程中動作平穩，同步精度和可靠性高。

關鍵詞：波紋機；液壓系統；設計

波紋工序是制桶中段設備中的重要工藝環節，加工波紋時要求波紋端至兩端的距離相等，波紋四周圓弧光滑，高度要一致。波紋機位于200L閉口鋼桶中段生產線的第二道工序，位于扳邊機之前，漲筋機之后，由上料裝置將扳邊后的桶體推送到波紋工位，經左右波紋輪對桶體兩端進行夾緊壓紋，從而得到多條波紋狀的凸起。波紋機可與漲筋機、扳邊機組成三機聯動生產線，可以進行全自動生產，也可由人工上下料進行單工序半自動生產。

1 波紋機的結構

波紋設備主要由左、右主軸箱，波紋輪、底座、液壓站和電控系統等部分組成。其結構如圖1所示。

圖1 波紋機結構圖

左、右主軸箱為焊接結構，它帶動左、右波紋輪作往復運動，由送進液壓缸驅動行程開關控制其上下極限位置。左、右波紋輪分別安裝在左、右主軸箱體上。壓波紋時，波紋液壓缸活塞桿前進．推動2個波紋輪靠近，夾緊模塊，下波紋輪旋轉，帶到鋼桶轉動，壓出工藝需要的波紋，活塞桿復位，波紋模塊復位，即完成整個波紋動作。底座為焊接箱體結構，其上裝有鑄鐵導軌八塊，左、右主軸箱帶動波紋輪在導軌表面上滑動。為使主軸箱快速平穩滑動，采用了液壓傳動，其動作平穩，同步精度高，左、右主軸箱及波紋輪移動靈敏。

2 波紋機的工作原理

上料器上料后，左、右主軸箱前進，夾住鋼桶桶體，波紋輪下降延時2s。桶體被推送至波紋工位，由送進液壓缸推動左右波紋輪，將波紋頭準確壓住桶體，左右波紋輪下降要求同步進行，由另一個波紋頭做回轉運動，在桶體上壓出均勻的波紋。波紋工作完成后，按返順序快速復位，桶體進入下一道工序。

3 液壓系統設計

3.1 設計要求

1）上料液壓缸（?40/?22～685）1個，左、右主軸箱液壓缸（?50/?28～320）各一個，左、右波紋輪液壓缸（?100/?45～62）各一個。

2）上料器上料時間5s，左、右主軸箱前進時間4s，左右筋頭脹筋時間2s。

3）上料器和左、右主軸箱動作時，工作壓力為3MPa。

4）左、右波紋輪動作時，工作壓力為6.5MPa。

3.2 液壓系統工作原理

如圖2所示為波紋機液壓系統，該系統采用疊加閥式開式系統。該系統主要由液壓泵、雙液控單向閥、單向節流閥、減壓閥等組成。其中雙液控單向閥用于鎖緊各工作液壓缸、單向節流閥用于調節各工作液壓缸的工作速度。

1-回油過濾器；2-進油過濾器；3-液壓泵；4-液壓泵；5-電磁溢流閥；7-單向節流閥；
8-液控單向閥；9-電磁換向閥；10-減壓閥；11-電磁換向閥；12-液控單向閥；13-單向節流閥

圖2 液壓系統原理圖

如表1所示為電磁鐵動作順序表。

表1 電磁鐵動作順序表

具體工作流程如下：按下啟動按鈕，液壓泵啟動，電磁鐵1Y通電，液壓泵輸出的油經電磁卸荷溢流閥6流回油箱（泵空載啟動）。電磁鐵1Y斷電，系統正常工作，液壓泵為系統提供油液。電磁鐵2Y通電，上料液壓缸活塞桿伸出，上料器上料；活塞桿運動到行程終點，電磁鐵2Y斷電，電磁鐵5Y、7Y通電；左、右主軸箱液壓缸活塞桿伸出，夾住鋼桶桶體，主軸箱的液壓缸活塞桿碰運動到行程終點，電磁鐵5Y、7Y斷電，電磁鐵3Y通電；上料缸活塞桿退回，電磁鐵3Y斷電，電磁鐵9Y通電，左、右波紋輪缸活塞桿下降，左、右波紋輪液壓缸的活塞桿運動到行程終點，電磁鐵9Y斷電，系統保壓，2s后電磁鐵8Y通電，波紋輪上升，左、右波紋液壓缸的活塞桿運動到行程終點，電磁鐵8Y斷電，電磁鐵4Y、6Y通電，左、右主軸箱后退。此工作循環結束。

4 系統流量計算

根據已給參數計算流經幾個液壓缸的流量以及系統流量。

1）計算流過上料液壓缸的流量q1：已知上料液壓缸活塞直徑D1=40mm計算活塞面積得：

        (1)

已知活塞桿行程l1＝685mm，上料時間t1=12s，得活塞桿速度v1：

        (2)

則流過上料缸的流量q1為：

2）計算流過左右主軸箱液壓缸的流量q2：已知左、右主軸箱液壓缸活塞直徑D2=50mm，計算活塞面積A2得：

      （3）

已知活塞桿行程l2=320mm,上料時間t2=4s，得活塞桿速度v2：

          （4）

則流過左、右主軸箱液壓缸的流量q2為：

計算流過左、右波紋輪液壓缸的流量q3：已知左、右波紋輪液壓缸活塞直徑D3=100mm，計算活塞面積A3，得：

       （5）

已知活塞桿行程l3=62mm，上料時間為t3=2s，得活塞桿速度v3：

            （6）

則流過左、右主軸箱液壓缸的流量q3為：

由于是兩個液壓缸同時工作，所以回路總流量為兩個液壓缸流量的最大值。系統的總流量q為：

式中，k1為經驗系數；qmax為液壓缸最大流量。

5 結語

根據現場實際生產可知，本文提出的波紋機液壓系統設計合理，性能穩定，具有較高的可靠性，還充分利用液壓系統的優點，操作方便，能夠平穩地保證動作要求。在機構上，采用了集成油路塊式結構，使系統具有泄漏少，結構緊湊等優點。