10mm×3000mm剪板機壓腳液壓系統的改造

韓小強+王亞平+王璇

摘 要：10mm×3000mm剪板機是由電機驅動飛輪高速旋轉儲能，并由減速齒輪機構驅動主軸偏心輪實施剪切的曲柄滑塊式剪板機；該剪切機最大切料厚度為10mm，剪切頻率可達20次/min，生產效率較高，至今仍為分廠不可或缺的關鍵設備，近年來一直處于滿負荷運行狀態，其故障率也是逐年升高，對生產造成了一定的影響，通過總結歸納以往剪切機的故障原因，其中有85%的故障為壓料腳輸出缸故障，導致剪板機壓料腳無油壓而無法壓料剪切。因此文章主要通過深入分析壓料腳輸出缸的故障原因，并研究壓料腳采用液壓泵站獨立供油的方式的可行性，以解決當前壓料腳輸出缸高故障的問題。

關鍵詞：剪切機；輸出缸；壓料腳；液壓系統

中圖分類號：V233.91 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）32-0048-02

前言

為了滿足生產及工藝的要求，我分廠于上世紀七十年代從日本引進了10mmx3000mm剪切機，該剪板機是電機驅動飛輪高速轉動儲能，并由減速齒輪機構驅動主軸偏心輪實施剪切的曲柄滑塊式剪板機。它利用離合器系統借助于腳踏板進行操作。剪切材料為鈦合金板材，剪切力為90000kg，最大切料厚度為10mm，剪切頻率為20次/min，壓腳型式為油壓式。此剪板機是我分廠中厚成品板材加工的主要設備，其具有生產效率高、設備結構簡單、維修方便等特點。

由于近年來分廠生產任務急劇增加，10mm×3000mm剪板機一直處于滿負荷運行狀態，剪板機的故障率也隨之增高，并且該剪切機的故障部位壓料腳輸出油缸成了該設備故障停車的故障之首，對生產造成了很大的影響，因此為了解決此類故障的發生，我們通過深入分析壓料腳輸出油缸的故障原因，研究壓料腳輸出油缸工作原理，提出了理論上可行的壓料腳獨立液壓泵站供油方案，并對其進行了改造，徹底改善了設備的運行狀況，提高了壓料腳工作的可靠性。

1 剪板機壓料腳輸出缸供油原理

10mm剪床的壓腳是用來在剪板時防止板材跳動。在剪切過程中由主軸上所安裝的凸輪與油箱中的活塞滾輪相接觸，隨著凸輪的轉動把活塞往下壓從而把油箱中的油擠壓到壓腳中去，此時壓腳的壓力一般為60kg/cm2-80kg/cm2之間。當凸輪轉過最高點后活塞隨著底部的彈簧回復力而逐漸上升。這時隨著壓腳中的彈簧逐漸回復，壓腳慢慢向上抬起。壓腳活塞上半部分中的液壓油通過推開油箱底部旁路上的單向閥而回到油箱，從而完成壓腳一次工作過程，由圖1可以看出完成一次剪切壓腳液壓系統的工作過程：

2 壓料腳輸出缸故障分析及處理

在多次處理壓腳無壓現象的過程中我們總結出導致10mm剪切機壓腳無壓力或壓力減小的主要有以下幾面原因：（1）使用頻率過高導致凸輪磨損加劇，致使凸輪與滾輪之間間隙越來越大直至凸輪接觸不到滾輪，這樣的結果會使壓腳壓力由逐漸減小至無壓力的現象。（2）在完成一次剪切過程中滾輪的轉動圈數可能是凸輪的幾倍多，因而滾輪的磨損也會導致壓腳無壓力現象的產生。（3）由油箱液壓缸中的彈簧發生疲勞斷裂所產生的壓腳無壓力現象。（4）殘存在油液中的凸輪與滾輪磨損后產生的鐵削、異物堵塞管道或磨損壓腳的密封圈從而導致泄漏所引發的壓腳無壓力現象。

針對以上的壓腳故障我們的處理方法都是更換損壞的凸輪、滾輪、彈簧及壓腳密封，來解決壓腳無壓力的故障。

由于10mm剪床一直采用凸輪與活塞滾輪相互運動來給壓腳供油的方式，所以凸輪與滾輪的磨損是必然的。由磨損所產生的金屬屑會殘留在油箱中，從而進入整個液壓系統中去，由圖（2）可以看出這種壓腳供油方式會產生以下三種后果：（1）污染液壓油。（2）磨損產生的金屬屑會堵塞油管。（3）損壞壓腳密封而產生泄漏。

由以上三種結果可以得出要想解決此類問題的發生就必須從根本上改造10mm壓腳供油的方式。

3 壓料腳液壓系統改造

3.1 機械方面

3.1.1 壓腳缸筒內徑為55mm，活塞桿的壓下量最大為60mm；通過計算每個壓腳每一次需要液壓油約為0.1L，所有的壓腳每次需充油約為1.1L。所以我們采用一臺流量Q=30ml/r、轉速n=2000r/min、壓力為14Mpa的高壓齒輪泵供油；同時為了減少壓腳故障率所以對齒輪泵我們采用二備一的方法。

3.1.2 由于10mm剪床的剪切頻率較高為了提高充油快速充油我們在系統中安裝了一個1L的蓄能器，再通過一個兩位三通的電磁換向閥來實現給壓腳的供油與壓腳卸油，同時在系統中安裝一個溢流閥將開啟壓力設定在80kg/cm2以此來保護整個液壓系統的穩定性。具體液壓系統如圖3所示。

3.2 控制方面

在剪床主電機啟動后齒輪泵一直處于運轉狀態，同時我們在主軸偏心輪上的合適位置安裝兩個光電開關。通過控制光電開關得電或失電從而控制兩個電磁閥；當兩位兩通與兩位三通兩電磁閥同時得電；齒輪泵把液壓油通過兩位三通電磁閥直接給各壓腳供油，壓腳完成壓料過程；當兩位兩通與兩位三通兩電磁閥同時失電；壓腳缸中的液壓油通過兩位三通電磁閥直接流回油箱，此時齒輪泵處于卸荷狀態，壓腳完成卸油過程。

4 改造后的效果

跟改造前的壓腳液壓系統相比較改造之后的10mm壓腳液壓系統有以下五方面優點：（1）壓腳壓力穩定，可靠性高。（2）延長了液壓油的使用壽命。（3）降低了設備故障率，提高了生產效率。（4）縮短了設備檢修時間，提高了生產效率。（5）每年節約設備維修費用約2萬元。

5 結束語

本文對10mm機械剪板機壓料腳輸出缸故障原因進行了深入的分析，并通過對壓料腳輸出缸工作原理的研究，我們采用了壓料腳獨立供油的液壓系統，對原壓料腳輸出缸進行了徹底的改造，將以前由凸輪傳動作為動力充油改造為由獨立泵站直接充油的方式，徹底改善了設備的運行狀況，提高了壓料腳工作的可靠性，并免去以前對凸輪、滾輪等非標零件的依靠，降低了此剪板機非標備件采購費用，提高了其運行效率。

參考文獻：

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