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钢桶波纹成型机液压系统设计
文/刘建
摘要：波纹机是钢桶制作中必不可少的加工设备。介绍了波纹机的结构和工作原理，设计了一种波纹机液压系统。实践证明该波纹机液压系统在生产过程中动作平稳，同步精度和可靠性高。
关键词：波纹机；液压系统；设计
波纹工序是制桶中段设备中的重要工艺环节，加工波纹时要求波纹端至两端的距离相等，波纹四周圆弧光滑，高度要一致。波纹机位于200L闭口钢桶中段生产线的第二道工序，位于扳边机之前，涨筋机之后，由上料装置将扳边后的桶体推送到波纹工位，经左右波纹轮对桶体两端进行夹紧压纹，从而得到多条波纹状的凸起。波纹机可与涨筋机、扳边机组成三机联动生产线，可以进行全自动生产，也可由人工上下料进行单工序半自动生产。
1 波纹机的结构
波纹设备主要由左、右主轴箱，波纹轮、底座、液压站和电控系统等部分组成。其结构如图1所示。
图1 波纹机结构图
左、右主轴箱为焊接结构，它带动左、右波纹轮作往复运动，由送进液压缸驱动行程开关控制其上下极限位置。左、右波纹轮分别安装在左、右主轴箱体上。压波纹时，波纹液压缸活塞杆前进．推动2个波纹轮靠近，夹紧模块，下波纹轮旋转，带到钢桶转动，压出工艺需要的波纹，活塞杆复位，波纹模块复位，即完成整个波纹动作。底座为焊接箱体结构，其上装有铸铁导轨八块，左、右主轴箱带动波纹轮在导轨表面上滑动。为使主轴箱快速平稳滑动，采用了液压传动，其动作平稳，同步精度高，左、右主轴箱及波纹轮移动灵敏。
2 波纹机的工作原理
上料器上料后，左、右主轴箱前进，夹住钢桶桶体，波纹轮下降延时2s。桶体被推送至波纹工位，由送进液压缸推动左右波纹轮，将波纹头准确压住桶体，左右波纹轮下降要求同步进行，由另一个波纹头做回转运动，在桶体上压出均匀的波纹。波纹工作完成后，按返顺序快速复位，桶体进入下一道工序。
3 液压系统设计
3.1 设计要求
1）上料液压缸（?40/?22～685）1个，左、右主轴箱液压缸（?50/?28～320）各一个，左、右波纹轮液压缸（?100/?45～62）各一个。
2）上料器上料时间5s，左、右主轴箱前进时间4s，左右筋头胀筋时间2s。
3）上料器和左、右主轴箱动作时，工作压力为3MPa。
4）左、右波纹轮动作时，工作压力为6.5MPa。
3.2 液压系统工作原理
如图2所示为波纹机液压系统，该系统采用叠加阀式开式系统。该系统主要由液压泵、双液控单向阀、单向节流阀、减压阀等组成。其中双液控单向阀用于锁紧各工作液压缸、单向节流阀用于调节各工作液压缸的工作速度。
1-回油过滤器；2-进油过滤器；3-液压泵；4-液压泵；5-电磁溢流阀；7-单向节流阀；
8-液控单向阀；9-电磁换向阀；10-减压阀；11-电磁换向阀；12-液控单向阀；13-单向节流阀
图2 液压系统原理图
如表1所示为电磁铁动作顺序表。
表1 电磁铁动作顺序表
| 动作 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
电机启动 |
+ |
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上料器上料 |
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+ |
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主轴箱前进 |
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+ |
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+ |
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上料器退回 |
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+ |
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波纹轮下降 |
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+ |
系统保压 |
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波纹轮上升 |
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+ |
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主轴箱后退 |
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+ |
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+ |
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具体工作流程如下：按下启动按钮，液压泵启动，电磁铁1Y通电，液压泵输出的油经电磁卸荷溢流阀6流回油箱（泵空载启动）。电磁铁1Y断电，系统正常工作，液压泵为系统提供油液。电磁铁2Y通电，上料液压缸活塞杆伸出，上料器上料；活塞杆运动到行程终点，电磁铁2Y断电，电磁铁5Y、7Y通电；左、右主轴箱液压缸活塞杆伸出，夹住钢桶桶体，主轴箱的液压缸活塞杆碰运动到行程终点，电磁铁5Y、7Y断电，电磁铁3Y通电；上料缸活塞杆退回，电磁铁3Y断电，电磁铁9Y通电，左、右波纹轮缸活塞杆下降，左、右波纹轮液压缸的活塞杆运动到行程终点，电磁铁9Y断电，系统保压，2s后电磁铁8Y通电，波纹轮上升，左、右波纹液压缸的活塞杆运动到行程终点，电磁铁8Y断电，电磁铁4Y、6Y通电，左、右主轴箱后退。此工作循环结束。
4 系统流量计算
根据已给参数计算流经几个液压缸的流量以及系统流量。
1）计算流过上料液压缸的流量q1：已知上料液压缸活塞直径D1=40mm计算活塞面积得：
 (1)
已知活塞杆行程l1＝685mm，上料时间t1=12s，得活塞杆速度v1：
 (2)
则流过上料缸的流量q1为：
2）计算流过左右主轴箱液压缸的流量q2：已知左、右主轴箱液压缸活塞直径D2=50mm，计算活塞面积A2得：
 （3）
已知活塞杆行程l2=320mm,上料时间t2=4s，得活塞杆速度v2：
 （4）
则流过左、右主轴箱液压缸的流量q2为：
计算流过左、右波纹轮液压缸的流量q3：已知左、右波纹轮液压缸活塞直径D3=100mm，计算活塞面积A3，得：
 （5）
已知活塞杆行程l3=62mm，上料时间为t3=2s，得活塞杆速度v3：
 （6）
则流过左、右主轴箱液压缸的流量q3为：
由于是两个液压缸同时工作，所以回路总流量为两个液压缸流量的最大值。系统的总流量q为：
式中，k1为经验系数；qmax为液压缸最大流量。
5 结语
根据现场实际生产可知，本文提出的波纹机液压系统设计合理，性能稳定，具有较高的可靠性，还充分利用液压系统的优点，操作方便，能够平稳地保证动作要求。在机构上，采用了集成油路块式结构，使系统具有泄漏少，结构紧凑等优点。
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