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    DK150型咬合成型钢材梱扎机气动系统的设计

     
     
    摘要:钢材捆扎机是冶金、钢铁企业必备的自动化设备,用于将堆码成型后的钢材捆扎包装,能够应用于管材、棒 材、钢卷等钢材的捆扎。阐述了 DK150型全自动钢材捆扎机气动系统的设计方法和工作原理,并阐明这种工作方式的优点。
     
    关键词:钢材捆扎;气动系统
     
    钢材捆扎机是冶金、钢铁企业必备的自动化设 备,用于将堆码成型后的钢材捆扎包装,它能够应用 于管材、棒材、钢卷等钢材的捆扎。由于与电、液传 动控制相比,气压传动有其独特的优势,DK150型咬 合成型钢材捆扎机主要采用压力空气作为动力源,设 备在捆扎包装过程中的主要动作都由气动元件来控制 执行。
     
    1 DK150型钢材捆扎机的“扣形式及设备结构
     
    DK150型钢材捆扎 机采用美国SIGNODE (信诺)公司制造的 M400N-114型捆扎机头 (图1),采用钢扣与钢 带咬合成型的锁扣方式,
     
    其扣结如图2所示。
     
    根据钢管生产方式 与流程,以及钢管捆扎 包装标准(API),设计 了捆扎机垂移管捆顶面 图1捆扎机头
     
    捆扎方式的DK150型捆扎机。该设备主要由捆扎机 头锁扣部件1、立移横梁部件2、机架立柱部件3、 导带槽轨部件4、底座部件5、6,蓄带部件7、气动 面板部件12以及电控柜部件等组成,如图3所示。
    其中机头锁扣部件1是该全 自动捆扎机的关键机械部 件,可完成6个捆扎动作:
     
    送带、抓带、收带、拉紧、 图2扣结
     
    咬扣和切带。
     
    2捆扎机的工作流程
     
    为了更好说明该设备的气动系统,现给出DK150 型钢材捆扎机的基本工作流程[1]:
     
    (1)钢管捆到位。成型钢材捆11,通过输送辊 道输送到捆扎工位,捆扎机头1快速接近钢材捆,到 达设定距离后,由快速转为低速,捆扎机头贴近钢材 捆表面后停止。
     
    由于捆扎机头1、立移横梁2以及导带槽轨4所 组成的悬臂垂移部件质量450kg左右,所以,对捆扎 机头的运动稳定性控制及其对钢材捆的惯性冲击控制 是衡量该设备性能的一个重要方面。该运动由一缸径 为中200mm重型气缸与双侧直线导轨副执行。
     
    (2)送带。钢带驱动摩擦轮驱动钢带正向沿导 带槽轨4围绕成型钢材一周,钢带头重新回到捆扎机 头处,两层钢带重叠在扣结位置后送带停止。
     
    (3)抓带。送带完成后,捆扎机头锁扣机构抓 紧重新进人捆扎机头的钢带头,为反向收带做准备。 抓带动作由双行程气缸控制锁扣机构实现。
    双行稈气缸进带口
     
    作可由图5所示的双行程气缸分步 动作来实现。
     
    当咬爪需要抓紧钢带头时,气
     
    缸1的A 口进气,B 口出气,同时图5双行程气缸
     
    气缸2的C 口和D口保持与大气的连通,使其不具有 压力,气缸1的活塞杆推动气缸2的活塞杆向前运动, 气缸1的活塞走完满行程后停止动作,抓带动作完成。 当钢带要与钢扣咬合成型以及切断钢带时,气缸2的 C口进气,D口出气,推动气缸2的活塞杆走完气缸2 的剩余行程,使咬扣机构完成钢带与钢扣的咬合成型 与切带动作。二级气缸复位时,气缸1的B 口和气缸2 的D 口同时通入压缩空气,而A 口和C 口则分别保持 和大气接通,气缸活塞杆回复原位。
     
    4气动系统设计
     
    DK150全自动钢材捆扎机的动作执行元件包括: 捆扎机头部件立移气缸1、钢带驱动气马达2、导带 压紧轮气缸3、导带门气缸4、送扣气缸5、抓紧咬 扣切带气缸6,如图6所示。根据控制不同的执行元 .件,设计的气动系统可划分为6个相对独立的控制回 路。
     
    (1)捆扎机头升降控制回路。该回路控制捆扎 机头在工作时下降接近至成型钢材捆与打捆完成后上 升离开成型钢材捆。该回路主要由缸径为<#»200mm重 型气缸1、三位五通双电控换向阀12等气动元件[3] 组成。
     
    由于该回路中的执行气缸承受450kg以上质量的 捆扎机头及导带槽轨,且沿直线导轨做垂直升降运 动。跟水平运动相比垂直运动平稳性较差,当气缸带 动捆扎机头及导带槽轨上升时,由于承受较大重力, 运动较慢;而当气缸带动捆扎机头及导带槽轨下降时 由于自重及气压,速度较快。如速度不加控制,其撑 脚将对钢管捆造成很大的冲击,容易破坏钢管捆输送 辊道。为了实现该控制回路气缸的平稳运动,机械上 采用平衡重量进行悬重运动平衡,使得气缸在升降过 程中用平衡重块来调节气缸的部分负载,另外,气动 回路本身也具有很好的调速功能,即气动回路设计成 速度控制回路。该回路实行排气节流的速度控制方 法,在气动回路中串连单向节流阀,利用进气不节 流、排气节流的“背压”控制U],实现运动的平稳。
     
    另外,在气缸1的换向控制阀12的排气口上增 加两位两通单电控阀13,控制回路中排气流量的大 小,从而实现捆扎机头部件下降过程中快慢速的自动 切换,实现捆扎效率与平稳性控制兼顾。
     

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