王 翔，萬(wàn)永華

(1.億博橡膠科技有限公司；2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司漯河卷煙廠，河南 漯河 462000)

一、引言

密煉機(jī)是橡塑行業(yè)進(jìn)行塑煉和混煉的重要設(shè)備，翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)是密煉機(jī)的主要部件之一，它由減速機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)。在實(shí)際工作中由于粉塵污染使電機(jī)負(fù)載增大燒毀或?qū)е孪尬婚_(kāi)關(guān)失靈，而造成蝸輪蝸桿損壞。翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)可解決這些問(wèn)題且便于維修。

二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及計(jì)算

在液壓翻轉(zhuǎn)方案中，考慮以油缸為動(dòng)力、活塞桿直連于翻轉(zhuǎn)料斗上。油缸頭部采用銷軸與料斗鉸接聯(lián)接，油缸端部固定于密煉機(jī)本體上。當(dāng)料斗處于原位時(shí)，油缸活塞桿伸出，翻轉(zhuǎn)倒料時(shí)活塞桿縮回帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，到極限位置時(shí)碰撞行程開(kāi)關(guān)后停止翻轉(zhuǎn)。原理圖如圖1所示。

油缸驅(qū)動(dòng)料斗翻轉(zhuǎn)時(shí)，需克服料斗自身的重力G和膠料重力G'產(chǎn)生的力矩Mg1和摩擦阻力矩Mf1之和。油缸回程時(shí)需克服料斗自身的重力G產(chǎn)生的力矩Mg2和摩擦阻力矩Mf2。

圖1 密煉機(jī)液壓翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)示意圖

1.機(jī)構(gòu)模型的建立

該翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可看成曲柄搖塊機(jī)構(gòu)(圖1)。A點(diǎn)為油缸與料斗的鉸接點(diǎn)，B點(diǎn)為密煉機(jī)旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)，C點(diǎn)為油缸頭部鉸接在本體上的點(diǎn)。測(cè)量B點(diǎn)的垂直距離為460mm，B C水平距離為1 350mm，則LBC=1 397.1mm。

初選油缸直徑D=100mm，選取活塞桿直徑d=50mm的工程用E級(jí)油缸。油缸有桿腔面積A1=5.887 5×10-3m3，無(wú)桿腔面積A2=7.85×10-3m3。

2.油缸最大工作壓力確定

已知料斗重心與翻轉(zhuǎn)中心連線與水平位置的夾角為5°，重心距離翻轉(zhuǎn)中心水平距離為L(zhǎng)g=200mm。料斗重量約2 000k g，最大容膠量為55k g。經(jīng)計(jì)算可知油缸最大工作壓力為Pmax=6.97M P a。

3.油缸工作流量確定

已知料斗工作時(shí)需翻轉(zhuǎn)140°，經(jīng)計(jì)算，油缸的伸縮距離L=639mm，油缸工作最大流量：

式中：A1——油缸有桿槍活塞面積；

t——料斗翻轉(zhuǎn)工作時(shí)間，16.64s(改前)。

三、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓原理圖如圖2所示。

圖2 密煉機(jī)翻轉(zhuǎn)裝置液壓原理圖

流量qa需考慮泄露及溢流量3L/m in，

油泵容積效率取ηm=0.9，電機(jī)轉(zhuǎn)速n0=1 440r/m in。則泵的排量qvmin=qa(ηm·η0)=19.872/(0.9×1 440)=15.33m l/r。

設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的工作壓力，要考慮沿程的壓力損失，取Δp=0.5M P a。計(jì)算液壓系統(tǒng)的最大工作壓力：

據(jù)此選用齒輪泵的型號(hào)為G5-20，排量19.9m l/r，總效率為80%。翻轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的最大功率：

由于出現(xiàn)最大壓力的時(shí)間很短為不足1s，且電機(jī)允許過(guò)載25%時(shí)間運(yùn)行，求得電機(jī)功率P0：

最后選用Y112M-4，功率4kW，轉(zhuǎn)速1 440r/m in的電機(jī)。液壓閥組選用疊加式溢流閥、換向閥、單向閥組實(shí)現(xiàn)壓力和流量的控制。

四、電氣控制系統(tǒng)

改造后的電氣原理圖如圖3所示。FR為熱繼電器，S B1為液壓系統(tǒng)停止按鈕。S Q1、S Q2為行程控制開(kāi)關(guān)，S Q3、S Q4為極限保護(hù)行程開(kāi)關(guān)。

圖3 液壓翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)電氣原理圖

首先按下S B2，油泵電機(jī)啟動(dòng)。翻轉(zhuǎn)時(shí)按下S B3，當(dāng)翻轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)，行程撞塊按下行程開(kāi)關(guān)S Q2后，油缸停止動(dòng)作。翻轉(zhuǎn)后需要返回，按下S B4，帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)返回，行程撞塊按下行程開(kāi)關(guān)S Q1后，油缸停止動(dòng)作。若翻轉(zhuǎn)過(guò)程中需要停留時(shí)，按下按鈕S B5。

按照此方案對(duì)密煉機(jī)進(jìn)行改造，已通過(guò)驗(yàn)證且運(yùn)行2個(gè)月未出現(xiàn)故障。

[1]張策．機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)(上冊(cè))2版[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011．

[2]聞邦椿．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5版[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010．