全液壓切紙的設(shè)計及傳動原理

液壓與控制技術(shù)，以它獨有的天賦，應用在20世紀90年代的數(shù)顯、程控切紙機壓紙機構(gòu)上。以快速、安全、運動平穩(wěn)、壓紙力大、噪音小以及自動化控制等特點，在國內(nèi)外市場得到垂青，獨領(lǐng)風騷。“工欲善其事，必先利其器”，從目前國內(nèi)數(shù)顯、程控切紙機的整機傳動結(jié)構(gòu)分析：裁切機構(gòu)為蝸輪副傳動，結(jié)構(gòu)復雜，傳動效率低（50%），液壓系統(tǒng)利用率低等不足。基于以上分析，我們進行了長期的研究、探討，設(shè)計了切紙機壓紙、裁切工作程序為全液壓控制系統(tǒng)，這將會為國內(nèi)切紙機的性能提高到一個新的檔次。
一、設(shè)計要求與依據(jù)
(一)工作原理。
1.光壓紙→裁切→裁切刀回位→壓紙千斤回位。
2.動作要求。
①裁切刀在上止點位置的鎖定。
②裁切抗力的過載保護。
③雙手操作、安全、靈活、可靠。
④裁切刀運動到任意位置都能停車，不應有連刀和明顯滑刀等現(xiàn)象。
⑤操作動作可腳踏壓紙，單項和連續(xù)進行裁切運動。
(二)主要技術(shù)參數(shù)。
根據(jù)gb3902—83液壓切紙機制造標準，以門幅寬920mm為例。壓紙力30000n，裁切抗力：根據(jù)1993年第五期《印刷技術(shù)》雜志中《裁切抗力的測試與分析》一文，120g/m2雙面銅版紙的線性裁切抗力為15000n，壓紙高度120mm，切紙速度40次/分。
二、全液壓切紙機傳動原理
根據(jù)國家標準的設(shè)計要求，設(shè)計全液壓切紙機傳動原理圖、動作圖、電磁鐵動作順序圖表如下：
1.液壓泵卸荷：
裁切前，啟動系統(tǒng)電機，通過皮帶帶動葉片泵工作。壓力油由過濾器經(jīng)葉片泵→腳踏二位二通閥→二位二通電磁閥卸荷。
2.腳踏壓紙操作：
踏下腳踏板，二位二通閥被截止的同時，電磁閥3ya接通。壓力油經(jīng)葉片泵→3ya→滑閥4→柱塞增速缸，使壓紙千斤快速下移和增壓。壓紙力的大小，可通過調(diào)節(jié)壓力繼電器來實現(xiàn)，系統(tǒng)的裁切抗力大小與卸荷，可通過調(diào)節(jié)溢流閥來實現(xiàn)。
3.單次裁切動作程序：
①光壓紙：雙手按下工作臺前雙按鈕，電磁閥2ya、3ya通電動作，電磁銷拔銷。壓力油→3ya→滑閥4→柱塞增速缸→擺臂1轉(zhuǎn)動，壓紙千斤快速壓到紙上。
②增壓：隨著系統(tǒng)的壓力提高，控制管路使滑閥右移，柱塞受力面積增大，壓紙力達到設(shè)計標準要求。
③裁切：同時系統(tǒng)控制管路中壓力油使壓力繼電器換向，接通三位四通電磁閥6ya，同時3ya斷電。壓力油經(jīng)6ya右端進入裁切缸的右端，使活塞左移，推動擺臂2，帶動連桿裁切刀沿切入角裁切到下止點。
④裁切刀回位：當裁切刀下落到刀條時，觸動行程開頭c2，使6ya斷電，3ya、5ya通電，壓力油經(jīng)換向閥5ya進入裁切缸左腔，使活塞右移，帶動擺臂2，連桿裁切刀回位到原點。
⑤插銷：裁切刀回位到原點，觸動行程開關(guān)c1，使電磁銷斷電，插銷在彈簧作用下，插入裁切刀體內(nèi)，以防止裁切刀下滑。
⑥壓紙千斤回位：插銷回位，觸動行程開關(guān)c3，使2ya、3ya斷電，柱塞增速缸在壓紙千斤回位簧的作用下和系統(tǒng)回油情況下卸荷，滑閥4回位，柱塞增速缸回位，壓紙千斤回位，一切恢復常態(tài)。
⑦裁切刀在運動中，任意位置停車。
當三位四通電磁閥6ya接通，壓力油經(jīng)閥進入裁切缸右端，帶動裁切刀向下運動的過程中遮擋物將工作臺前安全區(qū)內(nèi)的光電光柵遮擋，光電開關(guān)接收信息，使三位四通閥6ya斷電，處于中位，進油回油路封閉，使裁切刀能處于任意位置。
⑧過載保護：紙張的裁切抗力和安全系統(tǒng)是保障機器正常運轉(zhuǎn)的必要條件，系統(tǒng)中的溢流閥主要起兩個作用。一是單位裁切抗力過載保護—溢流，二是多余壓力油溢流回油箱。
4.連續(xù)裁切：
在連續(xù)裁切時，將轉(zhuǎn)位開關(guān)，轉(zhuǎn)到連續(xù)裁切位置，壓紙千斤回位行程開關(guān)c4被觸動時，使電磁閥2ya、3ya同時接通，從而又開始新一輪次的單次裁切運動程序。[next]
三、液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算
當壓紙力30000n，裁切抗力20000n，壓紙高度120mm，運動部件自重10kn，采用矩形導軌，摩擦系數(shù)f＝0.1，切入和退回平均速度21.2cm/s時，求液壓泵流量，輸入功率，工作壓力？
(一)1.裁切工作壓力：在力臂與重臂1∶1時，
f推＝f切＋f導＋f慣＋f密＋f背
查表1 p＝4mpa
2.裁切缸內(nèi)徑
選70油缸內(nèi)徑。
3.活塞桿直徑：根據(jù)裁切缸壓力4mpa，
取0.6d＝0.6×70＝42mm。選45mm直徑。
(二)確定液壓泵流量：已知裁切速度21.2cm，有無活塞桿面積之差，在定流量時，活塞運動有快慢之別。
1.油缸所需流量：
q1= a1=21.2( d2)=48.8l/min
q2= a2=21.2[ (d2-d2)]=28.6l/min
油缸需流量平均為
q=38.7l/min
q泵=q·(1+10%)=1.1 q=42.67=43l/min
液壓泵需流量
2.拖動液壓泵的電機功率。
泵輸出功率
pq=3.37kw
電動機功率
p電=3.94kw
四、效果分析
整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，反應快、運動平穩(wěn)、能實現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護自動化控制，操作和調(diào)節(jié)方便，安全、劣力、噪音小，符合和達到制造及裁切工藝要求，有廣泛的應用前景。


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