CN1059628C - 一种液压踩箱机 - Google Patents

Abstract

一种液压踩箱机包括液压泵、框架、包箱等，它将耙料器与踩压缸接合为一体，并由耙料器的工作位置对液压缸实施控制。本发明解开了国内外棉机行业数十年来一直期望解决的“耙棉-液压踩箱”组合装置这一技术难题。使打包机简化喂料机构，提高踩压密度，缩小行程及高度，节用材、降造价。该发明也适合对其他零散松泡物的打包加工，本发明替代德国特吕茨勒等著名公司废旧棉处理系统生产线中的打包机，每台造价可自4.5万人民币降为2万元左右。

Description

一种液压踩箱机

本发明一种液压踩箱机，适用于双箱式棉花液压打包机的喂料、预压缩，也可独立地使用于零散松泡物资的打包加工和作为棉纺厂废旧棉处理系统生产线中的打包设备。

液压踩箱机曾在我国棉花打包机中有所应用，它较机械链条式踩箱机压力大，体积小，但是，“与液(油)压踩箱配合的进料机构是输送带式，这种组合其协调性和制造安装都较耙式喂棉的链条踩箱机复杂、困难得多……我国棉花打包机制造厂家现已不再采用这种踩棉形式。”(参见赵应樾、王力璋编著《棉纤维打包技术与设备》第35页，上海交大出版社，1992年5月，全国科技书目号265-291)。而在世界第一液压打包机生产国的美国，配合液压踩棉有4种基本型式的喂料装置：①旋转式翼板拨棉器、②输送带式、③推送喂棉器、④吸风喂棉器(参见美国农业部编，棉花加工手册(Cotton Ginners Handbook，Agriculeure Handbook No503)。第②、③种见于当代第一流的美国拉默斯工业公司、大陆棉机公司现在的产品中。上述第①②和第③种是在进入打包机前的淌棉道中分别安装有电动拨棉或液(气)压往复推棉装置，第④种则须密封的淌棉管道并用吸风机产生负压吸力将皮棉吸入棉箱。这些喂料装置全都依据液压踩箱机的工作位置来控制喂棉，上述装置全都装设在液压打包机总体以外的淌棉道中，属于一种结构已从液压踩箱机和打包机中分离出来的实质上的附属装置，故机器整体性差，附辅件多，安装很麻烦，制造较复杂，成本高且运输不便。特别第①②③种因喂料机构安装在淌棉道中，工作机构一运动，装配缝隙中的纤维即会被曳拉，搓捻引起索丝导致纤维品质的下降。

本发明的目的是提供一种喂料机构与液压踩压机构接合于一体并由喂料机构的工作动态位置对液压踩箱动作实行控制的，构造简单，制造安装方便，避免产生索丝的液压踩箱机。

本发明提供的一种液压踩箱机包括油箱(1)、液压泵(2)、溢流阀(25)、框架(10)、包箱(23)、踩块(20)、踩块导向杆(28)，其特征在于，a.与上部框架(10)固接的液压缸(3)上带有一个曲柄摇杆机构的耙式喂料器(以下简称耙料器)，该耙料器由设置在液压缸(3)上的箱架(4)，安装在箱架(4)中的曲柄轴(5)，曲柄轴(5)两端固接着一付曲柄(6)，每只曲柄(6)的另一端铰接着连杆(7)，连杆(7)另一端铰接着摇杆(8)，摇杆(8)另一端与固接在液压缸(3)上的铰销(9)相铰接，连杆(7)摇杆端的延长体上固接着齿耙体(11)，齿耙体顶端为数个端头稍向内弯的并列的爪齿伸入在淌棉道(21)中，组成耙式喂料器。当曲柄轴(5)运转时，齿耙体顶端周期性地在淌棉道(21)内形成一个(O₅-O₁-O₂-O₃-O₄-O₅)卵形圆的运动轨迹，以完成喂料工作。该耙料器已与液压踩箱机接合为一体，与淌料(棉)道完全彻底分离开来，已不存在零、部件间的任何结构装配关系及缝缝隙隙，工作时纤维不会遭受曳拉、搓捻，不会形成索丝。b.耙料器的曲柄轴(5)由自身具有制动功能或带制动装置(14)的驱动机(12)直接低速驱动或通过减速机构(13)驱动，驱动一旦中断或停止，立即制动刹车。c.在曲柄轴(5)上固接着一盘状信号器(17)及其附着的弧形信号元件(17′、17″)，在(17′、17″)对应作用区域的相关部位分别安装着传感器(18、19)，传感器(18)、(19)的触点(FeJ18)、(FeJ19)连接在控制电路中。运行中，信号器(17)利用信号元件(17′、17″)向传感器(18)(19)发出设定的通或断的信号，并通过控制电路来操纵电磁换向阀(24)的换向，从而实现对踩块(20)相应的停止、下行踩压和上行回程的工作控制。

有关附加特征结合附图而分段阐述在实施例中如后。本发明有如下附图：

图1是本发明一种液压踩箱机主体结构正视图；

图2是本发明主体结构侧视图及信号器元件安装配位图(N→N¹视图)；

图3是本发明中的传动系统又一实施例示意图；

图4是本发明控制电路与液压系统工作原理图；

图5是安装有本发明的双箱棉花液压打包机的外观结构照片。

上述图中：

1-油箱；2-液压泵；3-活塞式液压缸；4-曲柄轴箱架；4′-箱架盖板；5-曲柄轴；6-曲柄；7-连杆；8-摇杆；9-摇杆铰销；9′-铰销座；10-框架；11-齿耙体；12-电动机；13-齿轮减速机构；13′-锥齿轮副，13″-链轮副；14-制动机构；15-铰销；16-铰销；17-信号器；17′、17″-铁片；18-踩块下压用接近开关；19-踩块上行用接近开关；20-活塞杆踩块；21-淌料(棉)道；22-螺钉；23-包箱；24-电磁换向阀；25-溢流阀；26-液压泵电机；27-螺钉；28-踩块导向杆；28-撞块

①-耙料器启动、停止控制电路

②-液压泵启动、停止控制电路

③-踩块下行控制电路

④-踩块上行控制电路

1QA、1TA、1C——分别为耙料器电机12的起动按钮、停止按钮和交流接触器。

2QA、2TA、2C——分别为液压泵电机26的起动按钮，停止按钮和交流接触器。

YJ——液压继电器；

(FeJ18)、(FeJ19)——分别为接近开关18、19的触点。

1J、2J——分别为液压踩块下压、上行控制用中间继电器；

1CT、2CT-分别为换向阀24的下压、上行电磁线圈；

1HC、2HC-分别为踩块20下压限位开关、上行限位开关。

现在结合实施例阐明本发明的细节特点、附加特征、工作原理与动作过程。

参阅图1、图2，液压缸3用螺钉27固接在上部框架10上，安装曲柄轴5的曲柄轴箱架4用普通钢板焊接成，也可用铸铁铸造加工而成，它可以由箱架盖板4′用螺钉22固定在液压缸3顶端，也可以将钢质箱架4直接焊接在液压缸3的缸筒外壁上。若采用球墨铸铁或铸钢的液压缸体时，可将箱架与其铸造为一体。液压缸13除专门自制外，建议用市售国标MT4型产品。曲柄轴5的两端用键固接着一付曲柄6，由此再铰接连杆7、摇杆8，并与作为四杆机构机架件的液压缸3或框架10构成典型公知的曲柄摇杆机构。摇杆8根据连接需要可以弯成图示的“Z”型，支撑摇杆8的铰销9可直接焊接在液压缸体3上(若采用市售MT4型液压缸，则缸体本身已焊有铰销，或带有可移动铰销)，为使其牢固又避免焊接变形，最好将铰销9先焊接在与液压缸3的缸壁形状相适应的铰销座9′上，然后将9′与液压缸3焊接。铰销座9′可制成图1、图2所示的形状，也可做成耳架式，与图3中所示箱架4相似的结构，使得铰销9水平地前伸，以满足构件尺寸重新考虑时的需要。为保证杆件运转灵活，铰销座9′的焊接应在该四杆机构套装起来后边转动曲柄，边施行焊接。杆6、7、8用铸铁制成，或用角铁、槽钢焊成，也完全可用高强度塑料或铝合金压制而成。齿耙体11，采用小型角钢或铁皮冲压、折弯焊接而成，与连杆7的延长端用螺钉固接，适当调整上述各杆尺寸，即可得到耙料器顶端如图2中的卵圆形工作轨迹。

驱动曲柄轴5的最实惠、最好的技术方案，是图1、2所示的在箱架4上用螺钉立式固接着减速器13，减速器输入端固接着自身带制动装置14的市售ZD型锥形转子电动机，减速器13的输出轴用齿轮付13′去驱动曲柄轴5，即可得到工作所需6～14rpm的低速转动。减速器13可以是摆线针轮式或渐开线少齿差式，也可以是蜗轮副式，该减速器—电机组也可水平、侧置式地固装在箱架4 上，以降低安装总高度。包含在减速机构内的锥齿副13′，也可以由链轮副甚至带传动替代。

图3所示的又一驱动实施方案，安装曲柄轴5的箱架4制成简单的耳架，直接焊接在液压缸3上，而电机12、减速器13，安装在框架10上，电机风扇端部位安装着电机断电即行制动的电磁抱闸14，减速器13输出端用链轮付13″驱动曲柄轴5。减速器也可采用市售卧式安装的ZQ型圆柱齿轮减速箱或蜗轮、蜗杆等减速箱，此时，与电机分离的减速器也固接在框架10上，电动机用联轴节或皮带轮等公知技术输入动力后，减速器13用链轮付13″或B型、C型皮带驱动曲柄轴5。上述驱动例还皆可设置公知技术的调速装置。

技术最理想的驱动方案是箱架4上安装自身具制动功能的低速大扭矩液压马达。该液压马达作为驱动机12，其输出轴直接用齿轮付13′驱动曲柄轴5。低速大扭矩液压马达如曲轴连杆式(斯达发型)，在2～6rpm仍保持良好的低速稳定性，振动小，无噪音。NJM型内曲线径向柱塞液压马达也具相似功能，而且不需附加制动装置，一旦切断供油，密封容腔本身具有自行制动的功能，唯一不足是目前价格稍高。

附图1、2中，用键固接在曲柄轴5上的信号器17是由铝合金或塑料等非铁磁材料制成的圆盘，其工作作用的内端面或圆柱表面制有两道等宽的环槽，环槽中嵌着0.5～2mm厚的矽钢片、铁片加工成的弧形信号元件17′、17″。信号器上也可不加工环槽而直接将弧形片17′、17″用螺钉或粘结方法附着在信号器17中的设定区位。位于17′、17″二条作用环带区在同一条半径线上(为便于调整)通过支架固装着市售3SG、LXJ等型接近开关18、19(图1所示半径线即为过圆心的铅垂线)。由N-N′所示信号元件配位图，对应于耙料器齿端O₅-O₁-O₂-O₃-O₄轨迹，信号器17转角弧度点为O′₅-O′₁-O′₂-O′₃-O′₄。信号盘O′₅-O′₁弧区转过铅垂线时，耙料器对踩箱机喂料，踩块20应处于上止点停止状态；O′₁→K→O′₅转过铅垂线时，踩块应完成下行踩压和上行回程的任务。踩块下行、上行时间的合理分配需对应液压缸的速度比，本发明推荐比值≥2，即信号器中弧度(O′₁-O′₃-K)≥2(K-O′₅)，式中K为N-N¹图所示的上、下行切换点。

信号盘也可用铁质材料，但内端面或圆柱表面上附装的弧形铁片元件17′、17″要加大厚度，固结在盘体上时必须凸出一个高度，使得凸出的元件对接近开关产生作用，而盘体本身则不对接近开关发生作用。

信号盘17用铁质材料制成时也可以不加元件17′、17″，而在原附着元件的表面安装一层用铜、铝等非铁磁材料制成的隔绝膜板，该膜板上镂刻露出元件17′、17″的铁质弧形环带，产生相同的发讯效果。

附图4所示控制电路均用市售电器元件，包括交流接触器1C、2C，液压继电器YJ等。控制电路中耙料器电动机12的接触器1C的常开触点、传感器18的常开触点(FeJ18)、下行限位开关1HC的常闭触点、上行继电器2J的互锁触点及下行继电器线圈1J相互串联后跨接在X₁₁、X₀之间，线圈1J的常开触点与电磁阀24下行工作电磁铁线圈1CT也串联并跨接在X₁₁、X₀之间构成踩块下行控制电路③；上行继电器线圈2J与上行限位开关2HC的常闭触点也跨接在X₁₁、X₀之间，且该两元件间并联着四条支路，每条支路中分别接入下行限位开关1HC的常开触点、传感器19的常开触点(FeJ19)、耙料电机接触器1C的常闭辅助触点和线圈2J的自保触点，线圈2J的另一常开触点与电磁阀24上行工作电磁铁线圈2CT串联后也跨接在X₁₁、X₀之间构成踩块上行控制电路④，电路③④协同完成耙料器对踩块20实施下压、上行、停止及换向的控制任务。

电路①②分别为耙料电机及液压泵电机启动、停车用的公知典型简要电路。限位开关及撞块28′的固装方式与一般打包机中所用相同。

下面结合附图1、4、2，将本发明电气——液压——机械三者动作过程、工作原理进一步阐明如下：

1.启动

液压泵先行启动：按动2QA，液压泵2的电动机26的接触器2C线圈通电并自保，液压泵2启动运转，输出油流自阀24M型中位卸荷，如图4状态。

耙料器启动：按动1QA，耙料器电动机12的交流接触器线圈2C通电并自保，制动器14松脱，电动机12通电运转，同时1C的两辅助触点分别动合(FeJ18前)和动断(FeJ19下面支路)，电动机12通过减速机构13、13′驱动曲柄轴5，耙料器开始工作，信号器17与曲柄6同轴转动。

2.耙料入箱、踩压停位

耙料器及信号器17自图2所示位置运转(以铅垂线为参考基准)，耙齿端自O₅→O₁，即从淌棉道耙料入箱，此时信号器(O′₅-O′₁)休止弧角转过铅垂线，元件17′、17″均不发讯，接近开关触点(FeJ18)、(FeJ19)均断开，线圈1J、1CT和2J、2CT均未通电，阀24处于中位，泵2卸荷运行，液压缸3的踩块20因此前上行回程结束，已处于上止点位置，故停位不动。

3.下压、上行工作及对换向的柔性控制

下压、上行工作：曲柄6继续运转，耙齿从O₁走向O₂、O₃点，此时信号器17中O′₁、O′₂、K弧段(即元件17′弧段)越过铅垂线，元件17′向接近开关18发讯导通，电路中(FeJ18)触点动合(前面1C触点已拍合，如前述)，线圈1J通电，动合触点1J使1CT线圈通电，阀24左位工作，油流自P→A，进缸3上腔，下腔回油自B→T至油箱，踩块20下行工作。

曲柄6 继续运转，K-O′₅弧段(即元件17″弧段)转过铅垂线，发讯切换为17″感应(FeJ19)，(FeJ18)触点断开，1J、1CT断电，(FeJ19)触点通电，2J、2CT、线圈通电，阀24换由右位工作，油流自P→B，A→T，踩块20换向转为上行。K点转过铅垂线时，理论上踩块20恰好到达所需下行行程的终点，继而换向，这是曲柄动作控制液压动作的理论配位状态，由此表明：液压缸3下行到达踩压行程终点时(令行程开关1HC设置在该终点处)，缸腔所需的总流量Q₁恰好等于(O′₁-K)转过铅垂线总时间内泵2所提供的总流量Q_s。事实上因内泄漏等诸原因，Q_s往往不等于Q₁，为保证本发明正常工作，采用限位开关1HC、2HC，具有柔性地控制解决了这一问题。

换向的柔性控制：当Q_s大于或甚大于Q₁时，踩块20较快下行到终点，接触1HC的时间早于K点到达铅垂线的时间，则行程开关1HC动断触点使1J、1CT失电，1HC动合触点使线圈2J通电、自保并互锁住1J，2J动合触点使2CT通电，阀24自左位切换到右位工作，油流P→B，A→T，踩块20换向上行。此时，无论信号器17滞后在什么发讯阶段，液压缸继续上行直至到达上止点动断2HC触点使线圈2J、2CT断电，阀24复为中位，踩块20安稳停位在上止点，等待执行下一转动中元件17′转到铅垂线时发出的下行指令(1J线圈前2J互锁触点恢复已常闭)。

当液压油流Q_s小于Q₁时(不推荐)，若下行踩块20未达下止点，1HC未动作，但信号盘17中17″元件已转到铅垂线，如前所述，阀24此时换为2CT通电、右位工作，踩块自动换向上行，液压缸3的工作完全由信号器根据转角控制。本发明仍能柔性地运转换向。

4.棉包到重自动停车、踩块自动停位于上止点

随耙棉次数的增加，包箱23中棉料达规定数量，在下压行程中液压系统具一规定最高压力，而致液压继电器YJ常闭触点断开，电路中1C线圈失电，耙料器因电机12断电并制动而停车，(FeJ18)前1C辅助触点恢复常开，下行电路③被切断；1C线圈断电，使电路④中2HC常闭触点后的1C辅助触点恢复常闭而自动导通2J、2CT，阀24右位工作，油流P→B，A→T，踩块20上行，直至断开2HC触点后停位于上止点。电动机12停车即制动，是防止耙料器因自重及惯性力会产生再次喂料的误动作，避免随后转箱工序中产生抛花现象。转箱后该踩压包箱即成包压缩；按动1QA，转来的空箱即开始新的第2包棉花的喂料、踩压工作循环。

图5所示为本发明安装在双箱液压棉花打包机中的外观结构。本发明提供的带喂料装置的液压踩箱机，使喂料装置彻底与淌棉道分离，并与液压踩箱机结合为一体，零件少，构造简单，制造安装方便，运行可靠且无索丝产生。

本发明终于解开了国内外棉花打包机行业数十年来一直期望解决的“耙棉——液压踩压”组合装置这一技术难题。以中国最广泛使用的MDY200型棉花液压打包机为例，采用本发明，踩箱压力可自原来机械链条式的3t提高到液压踩箱的10t、20t及以上，包箱高度随之可自2.3m左右降低到1.7m左右及以下，整机高度同步下降，用材节省，造价降低，主缸成包压缩行程相应下降而使台时产量相应提高。

由图5可见，若去除外观结构中右半边主液压缸及其多余的框架、包箱，并换用小规格用材，本发明即独立成为一种稍低密度的液压打包机，适合对纸屑、废旧物资等零散松泡物的轻型、中型打包加工。

最后需要申明一下，近年世界棉花严重供不应求，棉纺厂纷纷开发废棉处理，本发明替代德国特吕茨勒、瑞士特玛法等公司及中国澄江纺织机械厂等出品的废旧棉处理系统生产流水线中的打包机时，结构简单，零部件少，体积小，占地少，电气液压控制系统得以简化，打包机造价可自每台4.5万元人民币降至2万元左右。

Claims (8)

1.一种液压踩箱机，包括油箱(1)、液压泵(2)、框架(10)、包箱(23)、踩块(20)、踩块导向杆(28)，其特征在于：

a.与上部框架(10)固接的液压缸(3)上带有一个曲柄摇杆机构的耙式喂料器，该喂料器由设置在液压缸(3)上的箱架(4)，安装在箱架(4)中的曲柄轴(5)，曲柄轴(5)两端固接着一付曲柄(6)，每只曲柄(6)的另一端铰接着连杆(7)，连杆(7)另一端铰接着摇杆(8)，摇杆(8)另一端与固接在液压缸(3)上的铰销(9)铰接，连杆(7)摇杆端的延长体上固接着齿耙体(11)，齿耙体(11)顶端为数个端头稍向内弯的并列爪齿伸入在淌棉道(21)中，组成耙式喂料器，曲柄轴(5)运转时齿耙体(11)顶端在淌棉道(21)内周期性地形成卵圆轨迹以完成喂料工作；

b.耙料器中曲柄轴(5)由具有制动装置、功能的驱动机(12)通过减速机构(13)低速驱动，驱动一旦中断或停止，立即制动刹车；

c.曲柄轴(5)上固接着一个盘状信号器(17)及其附着的弧形信号元件(17′)、(17″)，在信号元件(17′)、(17″)对应作用区域分别安装着传感器(18)、(19)，传感器(18)、(19)的触点(FeJ18)、(FeJ19)连接在控制电路中。

2.根据权利要求1的一种液压踩箱机，其特征在于控制电路中耙料器电机(12)的接触器1C的常开触点、传感器(18)的常开触点(FeJ18)、下行限位开关1HC的常闭触点、上行继电器2J的互锁触点及下行继电器1J线圈相互串联后跨接在X₁₁、X₀之间，线圈1J的常开触点与电磁阀(24)下行工作电磁铁线圈1CT也串联并跨接在X₁₁、X₀之间，构成踩块下行控制电路③；上行继电器线圈2J与上行限位开关2HC的常闭触点也跨接在X₁₁、X₀之间，且该两元件间并联着四条支路，每条支路中分别接入下行限位开关1HC的常开触点、传感器(19)的常开触点(FeJ19)、耙料器电机接触器1C的常闭辅助触点和线圈2J的自保触点，线圈2J的另一常开触点与电磁阀(24)上行工作电磁铁线圈2CT串联后也跨接在X₁₁、X₀之间，构成踩块上行控制电路④；电路③、④协同完成耙料器对踩块(20)实施下压、上行、停止及换向的控制任务。

3.根据权利要求1的一种液压踩箱机，其特征是曲柄轴箱架(4)上安装着减速器(13)，减速器输入端固接着自身带断电制动装置(14)的电动机(12)，减速器的输出轴用齿轮付(13′)驱动曲柄轴(5)。

4.根据权利要求1的一种液压踩箱机，其特征在于电机(12)、减速器(13)，安装在框架(10)上，电机风扇端部位安装着电机断电即行制动的电磁刹闸(14)，减速器(13)输出端用链轮付(13″)驱动曲柄轴(5)。

5.根据权利要求1的一种液压踩箱机，其特征是曲柄轴箱架(4)上安装着自身具制动功能的低速大扭矩液压马达(12)，该液压马达输出轴直接用齿轮付(13′)驱动曲柄轴(5)。

6.根据权利要求1的一种液压踩箱机，其特征在于非铁磁材料制成的盘形信号器(17)在工作表面制有两道环槽，环槽中分别嵌装弧形状的薄铁片(17′)、(17″)，位于(17′)、(17″)两条作用感应区，分别安装着传感器(18)、(19)。

7.根据权利要求1的一种液压踩箱机，其特征在于盘形信号器(17)工作表面中两条环带位置上，分别固接着铁质弧形片(17′)、(17″)，凸起在信号盘(17)表面的弧形铁片(17′)、(17″)，运转中分别对传感器(18)、(19)产生讯号作用，而信号盘本身则对传感器不产生作用。

8.根据权利要求1的一种液压踩箱机，其特征在于铁质材料制成的盘形信号器(17)的作用表面贴装一层非铁磁材料制成的镂刻隔离膜板，该膜板的镂刻区显露出信号元件(17′)、(17″)的铁质的弧形片形状，起到分别向传感器(18)、(19)的发讯作用效果。

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