CN107313999A - 自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统及其驱动方法 - Google Patents

自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统及其驱动方法，包括并联设置、同轴驱动的大流量泵和小流量泵，大流量泵的出油口经第一溢流阀控制调节后与三位四通阀下方的进油口和回油口连通，三位四通阀上方的两个工作口依次与第一单向节流阀、液压缸和第二单向节流阀连通形成串联回路，小流量泵的出油口经第二溢流阀控制调节后与二位二通阀的进油口连通，二位二通阀出油口与第三节流阀调节后与液压马达油路连接，三位四通阀两侧设置有电磁铁。采用并联设置、同轴驱动的大流量泵和小流量泵，二泵的输出流量可以分开使用，其作用如同两个独立的叶片泵，结构紧凑，降低了功率损耗，减少油液发热；采用双泵供油方式，大流量泵卸荷，功率使用合理。

Description

自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统及其驱动方法
技术领域
本发明属于液压驱动技术领域，涉及一种自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统，本发明还涉及一种自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动方法。
背景技术
现有竹席大多采用人工编织。随着劳动力价格的提高，竹席的编织费用将成为竹胶合模板能否持续发展的关键因素之一。竹席编织机的出现大大提高了编织效率和进度。
现有的自动竹席编织机在编织时，进篾机构运行速度快，而顶、压篾机构运行速度慢，在控制时才有两个液压泵进行驱动，使得整个液压传动系统机构庞大，并且油耗过高，油液容易发热，功率损耗大。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统，解决了现有技术中传动机构过于庞大、油耗高、油液过热、功率损耗大的问题。
本发明还提供了一种自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动方法。
本发明所采用的技术方案是，一种自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统，包括并联设置、同轴驱动的大流量泵和小流量泵，所述大流量泵的出油口经第一溢流阀控制调节后与三位四通阀下方的进油口和回油口连通，所述三位四通阀上方的两个工作口依次与第一单向节流阀、液压缸和第二单向节流阀连通形成串联回路，所述小流量泵的出油口经第二溢流阀控制调节后与二位二通阀的进油口连通，所述二位二通阀出油口与第三节流阀调节后与液压马达油路连接，所述三位四通阀两侧设置有电磁铁。
本发明的特征还在于，
进一步地，第一单向节流阀由第一节流阀和第一单向阀并联组成，第二单向节流阀由第二节流阀和第二单向阀并联组成。
进一步地，液压缸为单杆活塞式液压缸。
本发明所采用的另一种技术方案是，一种自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动方法，包括进篾机构的液压驱动和顶压篾机构的液压驱动，按照以下步骤实施：
进篾机构的液压驱动：
步骤1：夹篾前，液压缸的工作状态
当夹篾头在液压缸回路的牵引下前进时，三位四通阀左侧的电磁铁1YA通电，此时进油油路是压力油从大流量泵的出油口经第一溢流阀稳压溢流后，从三位四通阀左位的进油口进入，经过第一单向节流阀节流调速后送入液压缸的左腔，从而使液压缸牵引夹篾头前进；回油路则是压力油经液压缸的右腔，经过第二单向节流阀节流调速后由三位四通阀右位的进油口进入回流，经第一溢流阀稳压溢流后通过大流量泵回到油箱；
步骤2：夹篾时，夹篾头的工作状态
当夹篾头前进至遇到喂篾撞杆开关时，液压缸得到信号，不再前进，当夹篾头碰到行程开关，发出信号，夹篾杆不再前进，压杆压下夹篾头，夹篾头夹紧篾，夹篾头开始夹篾；
步骤3：卸篾前，液压缸的工作状态
当夹篾头夹紧竹篾后，液压缸回路牵引夹篾头做后退运动，此时三位四通阀左侧的电磁铁1YA断电，右侧的电磁铁2YA通电，此时进油路为大流量泵输出的压力油经过第一溢流阀稳压溢流后，进入三位四通阀右侧，经第二单向节流阀的第二节流阀和第二单向阀调节使得使阀前压力升高，压力油进入液压缸的右腔，使得液压缸后退，带动夹篾头后退；回油路为压力油从液压缸的右腔进入左腔，经过第一单向节流阀的第一节流阀和第一单向阀节流调速后，进入三位四通阀左侧，经第一溢流阀稳压溢流后通过大流量泵回到油箱；
步骤4，卸篾时，夹篾头的工作状态
夹紧篾后，电磁铁1YA断电，2YA通电，使液压缸带着夹篾头快退；当夹篾头碰到行程开关，发出信号，夹篾杆不再后退，压杆压下夹篾头，使夹篾头松开篾卸篾，一次工作结束；
顶压篾机构的液压驱动方法：
压力油经小流量泵的出油口流出，经第二溢流阀稳压溢流后送入二位二通阀，从二位二通阀出油口送出后经第三节流阀进行流量调节后驱动液压马达，液压马达将压力油转换为机械能牵动顶、压篾机构做低速的同步运动。
本发明的有益效果是，采用并联设置、同轴驱动的大流量泵和小流量泵，合用一个吸油口，有两个各自独立的出油口，二泵的输出流量可以分开使用。其作用如同两个独立的叶片泵，结构紧凑，而且系统中采用双联泵可以降低功率损耗，减少油液发热；采用三位四通的电磁换向阀控制的液压缸换向回路，采用M不仅有中位机能，并且具有卸荷功能；采用双泵供油方式，在液压快进阶段，大流量泵卸荷，功率使用合理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统的结构原理图。
图中，1.大流量泵，2.小流量泵，3.第一溢流阀，4.三位四通阀，5.第一节流阀，6.第二节流阀，7.第一单向阀，8.第二单向阀，9.液压缸，10.第二溢流阀，11.第三节流阀，12.液压马达，13.二位二通阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统，如图1所示，包括并联设置、同轴驱动的大流量泵1和小流量泵2，大流量泵1的出油口经第一溢流阀3控制调节后与三位四通阀4下方的进油口和回油口连通，三位四通阀4上方的两个工作口依次与第一单向节流阀、液压缸9和第二单向节流阀连通形成串联回路，小流量泵2的出油口经第二溢流阀10控制调节后与二位二通阀13的进油口连通，二位二通阀13出油口与第三节流阀11调节后与液压马达12油路连接，所述三位四通阀4两侧设置有电磁铁。
第一单向节流阀由第一节流阀5和第一单向阀7并联组成，第二单向节流阀由第二节流阀6和第二单向阀8并联组成。
液压缸9为单杆活塞式液压缸。
自动竹席编织机的进篾原理是，夹篾头在液压缸回路的牵引下前进至喂篾撞杆开关后，停止前进，待夹篾头夹紧竹篾后，由液压缸回路牵引后退，后退至卸篾撞杆开关处时，停止后退，夹篾头松开竹篾，一次工作结束，此后夹篾头反向前进进行下一次工作，如此循环往复。
本发明一种自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动方法，包括进篾机构的液压驱动和顶压篾机构的液压驱动，按照以下步骤实施：
1)进篾机构的液压驱动：
步骤1：夹篾前，液压缸的工作状态
当夹篾头在液压缸回路的牵引下前进时，三位四通阀4左侧的电磁铁1YA通电，此时进油油路是压力油从大流量泵1的出油口经第一溢流阀3稳压溢流后，从三位四通阀4左位的进油口进入，经过第一单向节流阀节流调速后送入液压缸9的左腔，从而使液压缸牵引夹篾头前进；回油路则是压力油经液压缸的右腔，经过第二单向节流阀节流调速后由三位四通阀4右位的进油口进入回流，经第一溢流阀3稳压溢流后通过大流量泵1回到油箱；
步骤2：夹篾时，夹篾头工作状态
当夹篾头前进至遇到喂篾撞杆开关时，液压缸9得到信号，不再前进，当夹篾头碰到行程开关，发出信号，夹篾杆不再前进，压杆压下夹篾头，夹篾头夹紧篾，开始夹篾；
步骤3：卸篾前，液压缸的工作状态
当夹篾头夹紧竹篾后，液压缸回路牵引夹篾头做后退运动，此时三位四通阀4左侧的电磁铁1YA断电，右侧的电磁铁2YA通电，此时进油路为：大流量泵1输出的压力油经过第一溢流阀3稳压溢流后，进入三位四通阀4右侧，经第二单向节流阀的第二节流阀6和第二单向阀8调节使得使阀前压力升高，压力油进入液压缸9的右腔，使得液压缸后退，带动夹篾头后退；回油路为压力油从液压缸9的右腔进入左腔，经过第一单向节流阀的第一节流阀5和第一单向阀7节流调速后，进入三位四通阀4左侧，经第一溢流阀3稳压溢流后通过大流量泵1回到油箱。
步骤4，卸篾时，夹篾头工作状态
夹紧篾后，电磁铁1YA断电，2YA通电，使液压缸9带着夹篾头快退；当夹篾头碰到行程开关，发出信号，夹篾杆不再后退，压杆压下夹篾头，使夹篾头松开篾卸篾，一次工作结束；
2)顶压篾机构的液压驱动方法：
为了保证顶篾机构和压篾机构同步且低速的运动，采用液压马达进行驱动，压力油经小流量泵2的出油口流出，经第二溢流阀10稳压溢流后送入二位二通阀13，从二位二通阀13出油口送出后经第三节流阀11进行流量调节后驱动液压马达12，液压马达12将压力油转换为机械能牵动顶、压篾机构做低速的同步运动。
本发明一种自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统，根据加工需要，该系统的工作循环是：快速前进－夹紧篾－快速退回－松开篾,夹紧和松开篾的动作采用机械方式靠压杆来实现，而进篾动作靠液压系统来完成。
根据实际调查研究及计算结果表明，快进快退速度应大于70m/min，最大行程为1340mm，估算运动部件的自重9000N，最大的拉力F拉＝1000N，一般液压缸9的机械效率ηm＝0.90，采用水平放置的平导轨，动摩擦系数fd＝0.1
则液压缸9的机械总负载F为：
确定液压缸的主要参数
(一)初选液压缸9的工作压力：
由负载值大小查表，参考同类型组合机床，取液压缸9工作压力为0.8MPa。
(二)确定液压缸9的主要结构参数
液压缸内径为：
查设计手册，按液压内径系列表将以上计算圆整为标准直径，取D＝50mm；
则d＝0.7D，所以d＝0.7×50＝35cm。
同样圆整成标准系列活塞杆直径，取d＝36mm。
由D＝50mm、d＝36mm，算出液压缸9无杆腔有效作用面积为A1＝19.6cm2，有杆腔有效作用面积A2＝9.4cm2。
(三)计算液压缸9的工作压力、流量和功率
(1)复算工作压力
快进阶段
退回阶段
(2)计算液压缸9的输入流量
因快进、快退速度ν1≥70m/min＝1.17m/s，则液压缸各阶段的输入流量需为：
前进阶段
qv1＝A1v1＝19.6×10-4×1.17＝2.29×10-3m3/s＝137.4l/min (5)
后退阶段
qv1＝A2v1＝9.4×10-4×1.17＝1.1×10-3m3/s＝66L/min (6)
(3)计算液压缸的输入功率
前进阶段
P＝p1qv1＝0.51×106×2.29×10-3＝1.168kw (7)
后退阶段
P＝p1qv1＝1.06×106×1.1×10-3＝1.166kw (8)
将以上计算的压力、流量和功率值列于下表1所示：
工作阶段 工作压力p1/MPa 输入流量qv1/(L/min) 输入功率P/kW
前进 0.51 137.4 1.168
退回 1.06 66 1.166
表1
(4)液压缸9的确定
A、液压缸类型的选择
双作用液压缸型号：Y－HG1－C50/36×1360LJHL1Q GB/T2348－1993最大行程为1360mm。
B、液压缸9安装方式
尾部法兰型，在无缝钢管的缸体上焊上法兰盘，再用螺钉与端盖紧固。整个缸体放在油箱的上后方。
根据竹席编织机的设计任务和工况分析，该机床对调速范围，低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题，速度的调节、换接和稳定性是该机床液压设计的该心。
1)液压缸9回路
A、速度控制回路的选择
本发明的液压系统用来控制进篾和顶、压篾机构，进篾机构运行速度快，而顶、压篾机构运行速度慢，如果选用两个液压泵会使机构庞大，造价会升高，因而选用大流量泵1和小流量泵2组成的双联叶片泵，双联叶片泵是将两个叶片泵的主要工作部件装在一个泵体内，同轴驱动，并在油路上实现二泵并联工作，合用一个吸油口，有两个各自独立的出油口，二泵的输出流量可以分开使用。其作用如同两个独立的叶片泵，结构紧凑，而且系统中采用双联泵可以降低功率损耗，减少油液发热。
由于选定了节流调速方案，所以油路采用开式循环油路。
此外，根据本机床的运动形式和要求，选用单杆活塞式液压缸。
B、换向回路的选择
本系统对换向平稳性的要求较高，所以选用价格较低的三位四通的电磁换向阀控制的换向回路，采用M不仅有中位机能，具有卸荷功能。
2)液压马达12回路
因为顶、压篾机构运转的速度很低，顶压篾机构由液压马达12驱动，转速为17r/min。
将上述所选定的液压回路进行归并，并根据需要作必要的修改调整，最后得出本发明的液压系统原理图，如图1所示。
关于各个液压元件的参数选择：
(1)选择液压泵
A、考虑了顶压篾回路中液压马达的排量，因为顶、压篾机构运转的速度很低，顶压篾机构由液压马达驱动，转速为17r/min，查产品样本，选用的液压马达12为1JMD－40，则根据液压马达的流量，选用大流量泵的1流量应为：
qvp≥kq1＝1.1×0.201＝0.221L/min (9)
考虑到节流调速阀的性能特点，尚须加上溢流阀稳定工作的最小溢流量，一般取为3L/min，所以小流量泵2输出口的流量为
qvp1＝(0.221+3)＝3.221L/min (10)
查产品样本，选用小流量泵2排量为V＝4mL/r双联叶片泵，输油口与液压马达12相联接，而另一个输油口即大流量泵1的输油口与进篾机构相联接，额定转速为1450r/min，则小流量泵2的额定流量为：
qvn1＝VnηV＝6×10-3×1450×0.9＝7.83L/min (11)
qvn1＞qvp1可以满足要求。
B、进篾回路中，若取进油路总压力损失ΣΔp1＝0.2MPa，则液压泵最高工作压力为
pp≥p1+ΣΔp1＝1.06+0.2＝1.26MPa (12)
将流量值代入下式中，求得泵的流量为：
qvp≥kq1＝1.1×137.4＝151.4L/min (13)
考虑到节流调速阀的性能特点，尚须加上溢流阀稳定工作的最小溢流量，一般取为3L/min，因此大流量泵1输出口的流量为
qvp2＝(151.4+3)L/min＝154.4L/min (14)
根据以上计算，查阅有关手册，本发明的液压驱动系统选用一台大排量为V＝140mL/r的双联叶片泵，额定转速n＝1450r/min，容积效率为ηV＝0.9，则额定流量为：
qvn2＝VnηV＝140×1450×0.9×10-3＝182.7L/min (15)
qvn2＞qvp2可以满足要求。
C、根据A和B计算可得，本系统选用一台PV2R－6/140型双联叶片泵。
D、一般液压泵的总效率ηp＝0.7，则电动机的功率为：
查电动机产品样本，选用异步电动机，P＝7.5kW,n＝1500r/min，Y132M1型异步电动机。
各个元件的具体参数如表2所示，
序号 名称 最大流量(L/min) 选用规格
1 双联叶片泵 182.7 PV2R14-6/140FLLRB
2 液压马达 7.83 1JMD40
3 第一溢流阀 7.83 YF－B10B
4 第二溢流阀 182.7 YF－B32B
5 三位四通阀 182.7 34D-B80M
6 第一单向节流阀 182.7 LDF-B32C
7 第二单向节流阀 182.7 LDF-B32C
8 第三节流阀 7.83 LF-B10C
9 二位三通阀 7.83 22D-B10
表2
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统，其特征在于，包括并联设置、同轴驱动的大流量泵(1)和小流量泵(2)，所述大流量泵(1)的出油口经第一溢流阀(3)控制调节后与三位四通阀(4)下方的进油口和回油口连通，所述三位四通阀(4)上方的两个工作口依次与第一单向节流阀、液压缸(9)和第二单向节流阀连通形成串联回路，所述小流量泵(2)的出油口经第二溢流阀(10)控制调节后与二位二通阀(13)的进油口连通，所述二位二通阀(13)出油口与第三节流阀(11)调节后与液压马达(12)油路连接，所述三位四通阀(4)两侧设置有电磁铁。
2.根据权利要求1所述的自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统，其特征在于，所述第一单向节流阀由第一节流阀(5)和第一单向阀(7)并联组成，所述第二单向节流阀由第二节流阀(6)和第二单向阀(8)并联组成。
3.根据权利要求1所述的自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动系统，其特征在于，所述液压缸(9)为单杆活塞式液压缸。
4.一种自动竹席编织机进篾、顶压篾液压驱动方法，包括进篾机构的液压驱动和顶压篾机构的液压驱动，按照以下步骤实施：
1)进篾机构的液压驱动：
步骤1：夹篾前，液压缸的工作状态
当夹篾头在液压缸回路的牵引下前进时，三位四通阀(4)左侧的电磁铁1YA通电，此时进油油路是压力油从大流量泵(1)的出油口经第一溢流阀(3)稳压溢流后，从三位四通阀(4)左位的进油口进入，经过第一单向节流阀节流调速后送入液压缸(9)的左腔，从而使液压缸(9)牵引夹篾头前进；回油路则是压力油经液压缸(9)的右腔，经过第二单向节流阀节流调速后由三位四通阀(4)右位的进油口进入回流，经第一溢流阀(3)稳压溢流后通过大流量泵(1)回到油箱；
步骤2：夹篾时，夹篾头的工作状态
当夹篾头前进至遇到喂篾撞杆开关时，液压缸(9)得到信号，不再前进，当夹篾头碰到行程开关，发出信号，夹篾杆不再前进，压杆压下夹篾头，夹篾头夹紧篾，开始夹篾；
步骤3：卸篾前，液压缸的工作状态
当夹篾头夹紧竹篾后，液压缸(9)回路牵引夹篾头做后退运动，此时三位四通阀(4)左侧的电磁铁1YA断电，右侧的电磁铁2YA通电，此时进油路为大流量泵(1)输出的压力油经过第一溢流阀(3)稳压溢流后，进入三位四通阀(4)右侧，经第二单向节流阀的第二节流阀(6)和第二单向阀(8)调节使得使阀前压力升高，压力油进入液压缸(9)的右腔，使得液压缸(9)后退，带动夹篾头后退；回油路为压力油从液压缸(9)的右腔进入左腔，经过第一单向节流阀的第一节流阀(5)和第一单向阀(7)节流调速后，进入三位四通阀(4)左侧，经第一溢流阀(3)稳压溢流后通过大流量泵(1)回到油箱；
步骤4，卸篾时，夹篾头的工作状态
夹紧篾后，电磁铁1YA断电，2YA通电，使液压缸(9)带着夹篾头快退；当夹篾头碰到行程开关，发出信号，夹篾杆不再后退，压杆压下夹篾头，使夹篾头松开卸篾，一次工作结束；
2)顶压篾机构的液压驱动方法：
压力油经小流量泵(2)的出油口流出，经第二溢流阀(10)稳压溢流后送入二位二通阀(13)，从二位二通阀(13)出油口送出后经第三节流阀(11)进行流量调节后驱动液压马达(12)，液压马达(12)将压力油转换为机械能牵动顶、压篾机构做低速的同步运动。
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