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开卷线皮带机夹紧系统振动问题的解决方案

信息来源:gkong.biz  时间:2010-04-21  浏览次数:118

  作者:刘心化单位:沈阳市工程塑料总厂
  摘要
  本文对设备原存在的振动问题进行分析研究,找出了原因,制定出解决问题的一系列方案。设计了提高设备刚度的夹紧机构,为此夹紧机构又设计了很有特色的液压回路。通过此次改造,设备工作平稳,延长了设备的使用寿命,提高了产品质量,获得了成功。
  前言
  1830开卷线使用的剪切模、落料模有十多种。由于各种模具尺寸不同,因此在落料压力机与堆垛机之间安装一台可进行伸缩调整和高度调整,工作速度可调整,间歇工作的出料皮带机。经过多年使用,现存在:
  皮带机各铰接、传动副间隙增大,当皮带机高速运行时,机身振动严重。
  当冲下的工件质量在25kg以上时,板料被剪下后,在极短时间内加速,激增动量促使支撑钢梁前倾,导致驱动电机轴与主轴中心距减小。因同步带松边的张紧轮为固定式,无法自动补偿中心距减小造成的同步带松边松弛,导致同步带跳齿。
  以上问题严重降低了出料皮带、同步带及轴承的寿命。同时导致输出工件跑偏,影响堆垛质量。
  主题
  第一课题:振动原因分析
  经研究,发现产生振动的主要原因是由于皮带机后部主梁、前部升降机构刚度不足,各铰接、齿条、传动副间隙较大。机构在激振力作用下发生受迫振动。激振力来源主要有:
  一.被剪下的钢板有一个加速过程,根据达朗伯原理,皮带机将受到一个与剪切频率相同,方向与板料运行方向相反的力;
  二.由于皮带机具备伸缩功能,中部无法使用辊子支撑,只使用一组钢筋托架支撑皮带及钢板。当钢板运行至该处,重力使皮带下凹,皮带与托架摩擦阻力加大。钢板通过后,摩擦阻力减小。
  三.个别辊子加工质量不高,圆跳动严重超标、动平衡不好。
  激振力的频率与大小受皮带运行速度、剪切次数、工件质量、面积、形状、皮带机外伸量等多种因素影响。当该频率与皮带机固有频率接近时便发生共振。
  第二课题: 问题解决方法
  一般避免振动采取的解决措施有:(1)消除振源、(2)远离共振区。
  通过调整系统各部分运转参数,使机器的运转远离系统的固有频率,避免发生共振。对损坏的轴承进行更换,对全部辊子进行平衡调整。这样减弱、减少了使皮带机振动的振源。
  提高系统刚度能够改变系统固有频率,可以提高系统抵抗激增载荷使其变形的能力。
  经研究,在皮带机前端增加支撑构件对提高系统刚性效果最好。但该出料皮带机有升降要求,不能采用永久性固定结构。因此决定:用一对固定在压力机立柱上的夹紧液压缸夹紧固定在皮带机机身上的导板。依靠液压夹紧装置的夹紧力来平衡因工件被剪下后在极短时间内加速使皮带机动量激增导致皮带机后部钢梁前挠的力。并提供阻尼力阻止皮带机起振。从而避免机身振动。
  第三课题:夹紧系统具体方案
  为了保证夹紧装置的刚度,适合可供改造使用的有限空间。决定夹紧装置使用单作用油缸。
  但是,单作用油缸活塞伸出后无法自动复位。需要调整皮带机高度时,即使卸除系统压力,活塞前端面仍贴在导板表面。如果有异物进入,会对升降装置的寿命产生影响。因此研究设计了一套新颖的液压回路。采用这一液压回路便可解决上述问题。液压原理如图:1。
  1、夹紧时,气动液压泵经过滤器、单向阀吸油,通过二位四通带定位电磁换向阀将油液注入液缸,使液缸夹紧。
  2、放松时,气动液压泵经换向阀将液缸内油液吸出,通过左侧单向阀将油液排回油箱。这样,通过控制电磁阀的换向,就可以实现单作用液压缸的伸缩动作。
  液压系统对油液清洁度要求较高,因此在气动液压泵从油箱吸油的管路上安装过滤器。为不使换向卸压瞬间油液冲破过滤器,在过滤器前安装一个单向阀。排回的油液从另一个反向安装的单向阀排回油箱。这样即阻止了油箱中的杂质进入管路,又可以使管路中原有和新生杂质逐渐排回油箱。另外,在气动液压泵空气供应端安装过滤器和油雾器,也起到延长寿命、减少故障的作用。
  气动液压泵以工厂压缩空气为动力,依靠气液活塞面积比将油液加压到所需压力。当油液压力与气压平衡时,自行暂停工作,油液泄漏时可自行补压。通过其附带二位五通换向阀自身的不同设定,可实现通电使能、通电停止、气源自控功能。
  使用该泵作为液压源的本系统与其它使用电机驱动的液压泵为液压源的系统相比。不仅大大减少了电气系统在电机等方面的投资,而且避免了其它方式在电机频繁启停或溢流时产生的能量损失。从而降低了控制部分难度,减少了工作量。还可以使用更小的油箱,使系统更加紧凑。同时,因不必提供电机所需380V电压,仅为电磁阀和压力继电器提供24V电压,所以本系统更加安全。
  第四课题: 配套电气系统
  其电气方面基本要求是,在液压系统处于夹紧状态时禁止进行皮带机升降操作。电气部分设计时,将该装置独立于原自动线电气部分,该装置任意故障均不影响自动线正常工作。综合安全、效率、自动化、操作方便、维修等因素进行设计并编制PLC程序,最终功能如下:
  1.皮带机处于夹紧状态,禁止进行皮带机升降操作。
  2.进行皮带机升降操作,皮带机自动放松。
  3.系统上电,夹紧系统自动放松。
  4.全线连动时夹紧系统自动夹紧。
  5.压力继电器防短接、断路设计。
  6.plc程序内部与外部继电器分别应用防粘设计。
  7.电磁阀线圈安装续流二极管延长继电器触点寿命。
  8.任何时候均可手动控制夹紧放松。
  9.带定位电磁阀采用脉冲信号控制,节能降耗。
  结论
  通过使用气动液压泵,配合新颖油路设计,辅以适当PLC程序,本次改造安全、节能、环保、实用。成功解决了皮带机振动问题,提高了堆垛质量,个别规格产品产量相应提高。使用一年半来工作稳定可靠。值得相关改造项目借鉴参考。

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