全液压切纸的设计及传动原理

　　液压与控制技术，以它独有的天赋，应用在20世纪90年代的数显、程控切纸机压纸机构上。以快速、安全、运动平稳、压纸力大、噪音小以及自动化控制等特点，在国内外市场得到垂青，独领风骚。“工欲善其事，必先利其器”，从目前国内数显、程控切纸机的整机传动结构分析：裁切机构为蜗轮副传动，结构复杂，传动效率低(50%)，液压系统利用率低等不足。基于以上分析，我们进行了长期的研究、探讨，设计了切纸机压纸、裁切工作程序为全液压控制系统，这将会为国内切纸机的性能提高到一个新的档次。

　　一、设计要求与依据

　　(一)工作原理。

　　1.光压纸→裁切→裁切刀回位→压纸千斤回位。

　　2.动作要求。

　　①裁切刀在上止点位置的锁定。
　　②裁切抗力的过载保护。
　　③双手操作、安全、灵活、可靠。
　　④裁切刀运动到任意位置都能停车，不应有连刀和明显滑刀等现象。
　　⑤操作动作可脚踏压纸，单项和连续进行裁切运动。

　　(二)主要技术参数。

　　根据GB3902—83液压切纸机制造标准，以门幅宽920mm为例。压纸力30000N，裁切抗力：根据1993年第五期《印刷技术》杂志中《裁切抗力的测试与分析》一文，120g/m2双面铜版纸的线性裁切抗力为15000N，压纸高度120mm，切纸速度40次/分。

　　二、全液压切纸机传动原理

　　根据国家标准的设计要求，设计全液压切纸机传动原理图、动作图、电磁铁动作顺序图表如下：

　　1.液压泵卸荷：

　　裁切前，启动系统电机，通过皮带带动叶片泵工作。压力油由过滤器经叶片泵→脚踏二位二通阀→二位二通电磁阀卸荷。

　　2.脚踏压纸操作：

　　踏下脚踏板，二位二通阀被截止的同时，电磁阀3YA接通。压力油经叶片泵→3YA→滑阀4→柱塞增速缸，使压纸千斤快速下移和增压。压纸力的大小，可通过调节压力继电器来实现，系统的裁切抗力大小与卸荷，可通过调节溢流阀来实现。

　　3.单次裁切动作程序：

　　①光压纸：双手按下工作台前双按钮，电磁阀2YA、3YA通电动作，电磁销拔销。压力油→3YA→滑阀4→柱塞增速缸→摆臂1转动，压纸千斤快速压到纸上。

　　②增压：随着系统的压力提高，控制管路使滑阀右移，柱塞受力面积增大，压纸力达到设计标准要求。

　　③裁切：同时系统控制管路中压力油使压力继电器换向，接通三位四通电磁阀6YA，同时3YA断电。压力油经6YA右端进入裁切缸的右端，使活塞左移，推动摆臂2，带动连杆裁切刀沿切入角裁切到下止点。

　　④裁切刀回位：当裁切刀下落到刀条时，触动行程开头C2，使6YA断电，3YA、5YA通电，压力油经换向阀5YA进入裁切缸左腔，使活塞右移，带动摆臂2，连杆裁切刀回位到原点。

　　⑤插销：裁切刀回位到原点，触动行程开关C1，使电磁销断电，插销在弹簧作用下，插入裁切刀体内，以防止裁切刀下滑。

　　⑥压纸千斤回位：插销回位，触动行程开关C3，使2YA、3YA断电，柱塞增速缸在压纸千斤回位簧的作用下和系统回油情况下卸荷，滑阀4回位，柱塞增速缸回位，压纸千斤回位，一切恢复常态。

　　⑦裁切刀在运动中，任意位置停车。

　　当三位四通电磁阀6YA接通，压力油经阀进入裁切缸右端，带动裁切刀向下运动的过程中遮挡物将工作台前安全区内的光电光栅遮挡，光电开关接收信息，使三位四通阀6YA断电，处于中位，进油回油路封闭，使裁切刀能处于任意位置。

　　⑧过载保护：纸张的裁切抗力和安全系统是保障机器正常运转的必要条件，系统中的溢流阀主要起两个作用。一是单位裁切抗力过载保护—溢流，二是多余压力油溢流回油箱。

　　4.连续裁切：

　　在连续裁切时，将转位开关，转到连续裁切位置，压纸千斤回位行程开关C4被触动时，使电磁阀2YA、3YA同时接通，从而又开始新一轮次的单次裁切运动程序。

　　三、液压系统的设计计算

　　当压纸力30000N，裁切抗力20000N，压纸高度120mm，运动部件自重10KN，采用矩形导轨，摩擦系数f＝0.1，切入和退回平均速度21.2cm/s时，求液压泵流量，输入功率，工作压力?

　　(一)1.裁切工作压力：在力臂与重臂1∶1时，

　　F推＝F切＋Ｆ导＋Ｆ惯＋Ｆ密＋Ｆ背

　　查表1 P＝4Mpa

　　2.裁切缸内径

　　选 70油缸内径。

　　3.活塞杆直径：根据裁切缸压力4MPa，查表2，

　　取0.6D＝0.6×70＝42mm。选 45mm直径。

　　(二)确定液压泵流量：已知裁切速度21.2cm，有无活塞杆面积之差，在定流量时，活塞运动有快慢之别。

　　1.油缸所需流量：

　　q1= A1=21.2( D2)=48.8L/min
　　q2= A2=21.2[ (D2-d2)]=28.6L/min

　　油缸需流量平均为

　　q= = 38.7L/min

　　q泵=q·(1+10%)=1.1 q=42.67=43L/min

　　液压泵需流量

　　2.拖动液压泵的电机功率。

　　泵输出功率

　　Pq= = =3.37kw

　　电动机功率

　　P电= = =3.94kw

　　四、效果分析

　　整个系统结构简单，传动效率高，反应快、运动平稳、能实现系统的过载保护自动化控制，操作和调节方便，安全、劣力、噪音小，符合和达到制造及裁切工艺要求，有广泛的应用前景。