铝棒自动卸料装置液压系统的设计与分析

　　0 前言

　　经调查发现,国内铝厂目前的自动化生产加工设备还比较落后,自动化生产线的多个工序仍是人工操作。采用单件和手工上料、卸料,劳动强度大,生产率低,事故发生率高。因此,设计制造与之相适应的生产设备,保证快速、安全生产势在必行。为改善目前的状况,笔者设计了铝棒自动卸料装置,此装置采用液压传动和控制系统。与其它传动方式相比,液压传动系统具有以下特点:传动平稳;运动件的惯性小,能够频繁迅速换向;系统容易实现缓冲吸振;可实现无级变速,调速范围大;与电气配合容易实现自动化操作;与微电技术和计算机配合,能实现各种自动控制。但容易产生泄漏。

　　1 系统工况分析

　　这是一个动力强大且自动运行的装置,它可以按照预定的程序实现要求的动作。此装置主要由驱动系统、控制系统、检测装置和执行机构组成。其中执行机构由夹紧机构、升降部分、走位部分等组成。它的工作过程是夹持机构夹紧工件,升降液压缸活塞上升将工件提升,液压马达驱动走位,升降液压缸活塞下行,夹持机构松夹卸料,然后升降液压缸活塞上行,液压马达反向运转回位,升降液压缸活塞下行,完成一个工作循环,见表1。工作过程中频繁进行复合动作(夹紧、松夹,提升、下降,走位、回位),要求尽量缩短每一工作循环的工作时间,充分利用发动机的功率,提高效率。因此,液压系统在多路复合系统中具有代表性。

　　主要动作及要求: (1)夹紧工件。夹紧机构主动液压缸活塞上移,左右夹持臂靠近棒料实现夹紧。为使多根棒料同时夹紧,靠小型液压缸活塞伸出时的微与夹紧机构配合实现可靠夹紧。夹持臂靠近棒料时应减速,小型液压缸动作应同步。(2)升降动作。升降动作有满载升降和空升降,两者要求液压系统的压力不同。下降时应避免升降液压缸的活塞因自重和荷重而下滑。(3)走位动作。走位有负重走位和空回程,二者压力不同。在负重走位和升降过程中,要始终保持夹紧棒料,要求夹紧机构的主动液压缸、小型夹紧缸及升降缸等执行元件在相应动作位置锁紧。

　　夹紧与松夹,上升与下降,负重走位与空回程都要求执行元件(液压缸与液压马达)为双作用式,且能换向迅速。

　　2 液压系统的组成及工作原理

　　2.1 液压系统的组成[1-3]

　　液压系统由多种回路组成见图1,主要包括以下几种: (1)换向回路。执行元件有小型夹紧液压缸(C1部分)、主动夹紧缸C2、升降液压缸C3和液压马达C4,它们均为双作用式,利用4个三位四通双电控H形换向阀4、5、6、7实现换向。(2)减压回路。减压阀1、2、3串联于相应的回路中,分别控制降液压缸上升、主动夹紧液压缸和小型夹紧液压缸回程所需的压力。空载左右走位、空载上升下降及松夹时和所需的压力低于满载工作时的压力,采用低压大流量泵供油,压力由溢流阀Y2调节。(3)同步回路。夹紧机构中的夹持臂左右各有4个小型液压缸,这8个液压缸的动作要同步,用液压缸的单侧节流控制同步,见图1中C1。(4)平衡回路。为防止升降液压缸活塞因自重下滑,特别应防止活塞在负重情况下下滑,在活塞下行的回油路上设置产生一定背压的平衡阀(9、10),使平衡阀的开启压力稍大于升降液压缸的活塞与工作部件自重形成的下腔背压。(5)锁紧回路。由液控单向阀(19)22)组成了三对液压锁控制。可以使执行元件在相应位置上停止,并防止其停止后窜动。(6)减速回路。夹紧机构的夹持臂合拢靠近棒料时,主动液压缸活塞的运动速度降低以求夹紧平稳。速度调节由行程阀减速阀11控制。(7)缓冲回路。将蓄能器安装在液压缸的端部,在活塞杆运动近于端部要停止时,油液压力升高,此时由蓄能器吸收,减少冲击,实现缓冲。(8)卸载回路。系统采用H型的三位四通换向阀和H型二位四通换向阀给执行部分卸载,用溢流阀M1和M2来实现卸载。