液压摇臂裁断机的技术改造及应用*

郭 然

(浙江衢州广播电视大学， 浙江 衢州 324000)

1 引 言

裁断机是一些轻工行业不可缺少的设备，传统观念的裁断机是借助于机器运动的作用力加压于刀模，对材料进行切割加工的机器。近年的裁断机发生了一些变化，开始将高压水束、超声波等先进技术用于皮革冲切，但人们仍然将这些设备归纳在裁断机类的设备中。

自动化程度高的裁断设备有：由电脑控制的动头式裁断机、激光裁断机(振荡刀具)、高压水束切割机和电脑裁断机等。另外，意大利和英国USM公司生产一种投影裁断机,这种设备的下料台上设有振荡型刀具及目视观察装置，用于对皮革进行轮廓扫描，或在皮革上进行投影以引导裁断工安排下料样板在皮革上的套排。

目前一些小型、个体厂商仍在使用机械传动的裁断机，但这种形式的裁断机势必被淘汰。液压传动的摇臂裁断机现在仍然处于主流地位。在液压裁断机中，大量被采用的是吨位在14～18 t的摇臂式裁断机。平板式和龙门式裁断机多数用于比较大型的生产厂家，更适合与对人造材料的冲切。

液压裁断机出口提高很快，近两年，国内进口裁断机的数量和金额一直呈下降趋势，而国产裁断机出口则呈现欣欣向荣之态。2011年国内出口裁断机数量为2384台，同比增长24%，出口金额为0.1亿美元，同比增长68%。这足以说明，随着国内制革业的迅猛发展，也带动了裁断机业的发展，且国产裁断机在质量、档次、品牌方面都有较大幅度的提高。目前，国产液压裁断机在中国制革市场的占有率已经超过60%，从市场需求来看，中国作为制革大国，皮革机械市场还有很大潜力，未来20年还有快速发展的机会。江苏、浙江、广东、河北等地，是国产液压裁断机制造相对集中的地方。

老式立式裁断机，生产效率和裁布精度已远远不能满足工艺要求。本着降低能耗和维修成本，提高设备的裁断精度和整机自动化水平，笔者对传统液压裁断机进行全新的设计改造，使之更好地满足工艺生产需求。

2 主要研究内容[1-2]

(1) 采用机械式定位，通过定位柱上的链轮和链条来实现调节平衡，改变刀模高度后，无需作任何调整使裁断机即可输出22T、25T的裁断力；

(2) 研究上台板的位移量，设计特殊的油路系统，达到方便调整摆臂高度的目的；

(3) 研究随动电磁换向阀和双储油箱错位的电机油泵联接工艺。

本液压裁断机的预期主要技术指标：

最大裁断压力为：≥216 kN；有效行程为：90 mm；摇臂宽度为：370 mm；电机功率为：0.75 kW；工作噪音为：≤75 dB；冲裁速度为：≥51 mm/s；工作台尺寸为：900 mm×430 mm。

3 设备工作原理[3-4]

液压摇臂裁断机包括机座、摇臂和立柱，其中机座内设有动力装置和液压装置，动力装置中的电机与飞轮和液压装置中的油泵同轴连接，在冲裁行程的空载阶段，可以只利用油缸驱动活塞杆向下运动，即可用较小的功率和少量的液压油驱动活塞杆，从而节省能耗和加快活塞杆运动速度。液压控制油路巧妙地结合冲裁动作各阶段油缸、各油口液压的变化规律进行设计，使整个液压控制油路简单、可靠、合理。

机座内底部为油箱，考虑到液压摇臂裁断机实际使用过程中，每天的工作时间较长，计划改造机体的油箱尺寸(加大油箱)，从而增长使用过程中的温升时间，也减少压力损耗的时间。

(1) 产品结构原理图

液压控制装置结构图如图1所示。液压控制装置包括液压缸、有杆活塞、电磁阀、油泵、溢流阀，有杆活塞安装在液压缸内，还包括调节阀、挠性轴，有杆活塞上设有上油腔通道、下油腔通道、卸荷通道，在卸荷通道的上部设有调节阀腔，调节阀位于调节阀腔内，调节阀与挠性轴的一端相联，挠性轴的侧端设手柄，电磁阀的出口直接与有杆活塞的外端相联接，电磁阀与油泵之间通过方块法兰和联接管使之相联、方块法兰的侧端接有溢流阀。

图1 液压裁断机结构原理图

(2) 工作原理

液压传动是以液压油为工作介质，通过动力元件(油泵)将原动机的机械能变为液压油的压力能，再通过控制元件，然后借助执行元件(油缸或油马达)将压力能转换为机械能，驱动负载实现直线或回转运动，且通过对控制元件遥控操纵和对流量的调节，调定执行元件的力和速度。当外界对上述系统有扰动时，执行元件的输出量一般要偏离原有调定值出现误差。

液压控制和液压传动一样，系统中也包括动力元件、控制元件和执行元件，也是通过油液传递功率。两者不同之点是液压控制具有反馈装置，反馈装置的作用是执行元件的输出量(位移、速度、力等机械量)反馈回去与输入量(可以是变化的，也可以是恒定的)进行比较，用比较后的偏差来控制系统，使执行元件的输出随输入量的变化而变化或保持恒定。它是一种构成闭环回路的液压传动系统，也叫液压随动系统或液压伺服系统。

液压传动系统中用的是通断式或逻辑式控制元件，就其控制目的，是保持被调定值的稳定或单纯变换方向，也叫定值和顺序控制元件。

液压控制系统中用的是伺服控制元件，具有反馈结构，并用电气装置进行控制，有较高的控制精度和响应速度，所控制的压力和流量常连续变化。输出功率可放大。

4 液压裁断机改造的特点[5-7]

(1) 采用机械式定位，通过定位轮及钢丝提升来操纵随动阀的打开与关闭，从而实现摇臂的快速提升和定位。

(2) 通过专门设计的裁切开关控制，实现上台板自动适应高度不同的刀模，提高了工作效率。

(3) 在油泵进油口加装了消音系统，大大地降低了机器的噪音。

图2 液压裁断机外观图

如图2所示，本产品包括机座、摇臂和立柱，其中机座内设有动力装置和液压装置，动力装置中的电机与飞轮和液压装置中的油泵同轴连接，在冲裁行程的空载阶段，可以只利用油缸驱动活塞杆向下运动，即可以用较小的功率和少量的液压油驱动活塞杆，从而节省能耗和加快活塞杆运动速度。液压控制油路巧妙地结合了冲裁动作各阶段油缸各油口液压的变化规律进行设计，使整个液压控制油路简单、可靠、合理。

机座内底部为油箱，由于考虑到该机在实际使用时每天工作时间较长，特别改装了机体的油箱尺寸(即加大油箱)，从而大大增长了使用过程中的温升时间，也即增长了减少压力损耗时间。

5 试制结果

在科研人员的努力下，开发研制的低噪音液压摇臂裁断机的主要技术指标检测如表1所列。

表1 液压裁断机技术参数表

6 结 语

解决了3个方面的关键问题：①采用机械式定位，通过定位轮及钢丝提升来操纵随动阀的打开与关闭，从而实现摇臂的快速提升和定位；②专门设计裁切开关控制、实现上台板自动适应高度不同的刀模，提高工作效率；③为了降低机器噪音，研究在油泵加油口加装消音系统。

从用户反馈的情况看，液压裁断机使用方便、定位准确、技术参数符合用户生产要求，可代替进口产品。

参考文献：

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