无卡轴旋切机液压系统的设计与研究

　　1　绪论^[1、2]

　　旋切机是将圆木旋切成单板或薄木的木工机械设备,用于胶合板生产和人造板的表面装饰。目前,驱动刀具进给主要有两种方法:一种是采用调速电机通过丝杆驱动;一种是采用液压驱动。无卡轴旋切机采用调速电机通过丝杆驱动,工作精度较差,寿命短,噪声高。用液压缸驱动代替丝杆驱动,延长了无卡轴旋切机的寿命,降低了系统的能耗,噪声低,改善了工人的工作环境,便于实现系统的自动化控制。所以,需要推出一种高性能、易操作的无卡轴旋切机的液压系统,以满足用户的迫切需要。

　　2　旋切机数学模型建立^[3]

　　驱动辊1、2、3,d均为直径(m)、r为半径(m)、n0为转速(r/min);m为旋切单板的厚度(m);a为驱动辊1、2间的中心距(m);V为刀刃进给速度(m/s)。如图1所示。

　　假设驱动辊与圆木间无相对滑动,而驱动辊1、2固定不动,则在旋切过程中,圆木一方面绕其中心旋转、另一方面在驱动辊3的作用下又向驱动辊1、2作中心平面移动。圆木与驱动辊表面线速度相同,即:

　　在旋切过程中,当驱动辊转速n0不变的情况下,圆木的转速n随圆木直径的不断减小而增大。旋切圆木时,旋切刀刃在驱动辊1、2的对称中心面上,圆木旋切刀刃的水平坐标为:

　　3　液压系统的设计与流量分析^[3、4]

　　液压缸的速度为木材前进的速度,所以液压缸流量为:

　　式(2)中:V为圆木前进的速度(m/s),即液压缸的速度;d0为液压缸的缸径(m);s为无杆缸活塞面积(m²)。

　　用Matlab对液压缸的流量与速度的关系进行仿真,可得液压系统流量随刀具速度的变化曲线如图2所示。

　　根据液压系统流量变化规律设计无卡轴旋切液压系统如图3所示。

　　在图3中,液压油工作路径如下:

　　(1)液压缸伸出工作回路:油箱11→过滤器14→齿轮泵2→单向阀8→三位四通电磁换向阀5右边电磁铁通电→电磁比例流量阀7调节流量→进入液压缸无杆腔12→活塞杆伸出→三位四通电磁换向阀5→背压阀6→回油箱11;

　　(2)液压缸收缩工作回路:油箱11→过滤器14→齿轮泵2→单向阀8→三位四通电磁换向阀5左边电磁铁通电→液压缸有杆腔13→活塞杆收缩→电磁比例流量阀7全开→三位四通电磁换向阀5→背压阀6→回油箱11。

　　液压系统采用电磁比例流量阀控制液压缸的运动。由于圆木的线速度与驱动辊的线速度相同,所以随着圆木被切削,圆木的转速越来越快,要求刀具的进给速度必须随圆木的转速增大而增大,只有这样才能保证圆木的切削厚度m不变.在旋切机中,刀具固定机架上,液压缸与刀架固连,所以液压缸前进的速度就是刀具前进的速度,即电磁比例流量阀控制液压缸前进的速度,从而控制刀架的速度。因此,本课题的关键之一就是求出电磁比例流量阀的流量与刀具速度的耦合关系。