基于同步矩形运动的型材输送机械设计

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      大型材输送机械是型材生产流水线上的一种横移转送机械装置。某企业8000t油压机型材生产线由于产品结构向大尺寸、精度高及质量增大的方向发展，使原来只能满足轻型产品生产的生产流水线需要进行相应的技术改造和升级。
      该船用型材的生产过程大致是经过加热的铸造棒坯料通过转盘输送机械手送到重型油压机，由油压机通过挤压等方式来得到不同截面形状的型材产品。当产品从油压机挤出来后，其头部进入牵引机夹头，夹头开始动作夹紧产品头部，同时牵引机随型材产品速度同步移动。当产品挤压出至规定长度时，其随动热锯机开始动作，锯头先旋转再作上升运动，同时热锯机随型材产品速度作同步移动；当锯头旋转上升至极限位置时，型材产品被锯断，余料掉入小车内，锯头下降复位，并停止运动，这时锯切好的型材产品需要通过型材输送机械将产品水平横向送到拉矫机过桥段的过桥皮带轨道上，以便对产品进行矫直、检验等后期处理。
      由于型材输送机械长36m，是一个大跨度的机械装置，对机架的刚度、同步动作的精度要求较高，否则易出现由于不同步造成受力不均使活动机架和横移梁变形，进而使横向移动齿轮齿条脱齿，以致不能正常工作，严重影响生产的正常进行。设计在分析原先设计的基础上，结合现场状况和型材输送机械的具体工艺要求，对其结构进行了优化改进设计，并进一步设计了基于PLC控制的多缸液压同步控制系统，保证了横移和升降的同步精度，使改造后的型材输送机械能够适应尺寸更为宽广的产品范围。

皮带输送机

      1、设备组成及主要参数
      基于同步矩形运动的型材输送机械主要由机械部分、液压控制系统和电气控制系统三部分组成，这三部分有机地结合在一起，形成一个有效的整体。其机械部分主要有横移梁送料机构、拐臂升降结构、同步相关组件、固定机架和活动机架等；液压系统包括6个横移液压缸、3个升降液压缸、液压阀组、液压站及连接管道等组成；电气控制系统主要由PLC及相应的程序以及位移传感器组成。型材输送机械的主要参数：型材产品尺寸为(15～28)m，产品最大质量1200kg；横移梁水平行程1.1m，工作速度(0～8.5)m/min；活动机架升降行程150mm；完成一个矩形运动输送动作时间25s；型材输送机械的横移机构由30根间距为1.2m的横移梁构成，其总长度为36m，宽为2.14m。
      2、工作过程
      基于同步矩形运动的型材输送机械的结构示意图，如图1所示。其中，横移梁送料机构组件、横移同步及其相关组件安装在活动机架3上，3组转动拐臂升降机构组件安装在固定机架11上。该机械作同步矩形运动的工作过程如下：

      (1)当型材产品从油压机挤压出来，由轨道输送并经随动热锯机按尺锯断后，横移液压缸5活塞杆同步向后动作，带动与其活塞头联接在一起的一级齿条4向后运动，使小齿轮6及其同轴的增程大齿轮8顺时针同步转动，推动安装在横移梁9下部的二级齿条7带动横移梁向前运动，使横移梁伸入锯切输送轨道（图中未画出）中产品下部的规定位置并停止运动。这里横移液压缸共6组，30根间距为1200mm的横移梁通过传动轴1及联轴器2联接在一起，从而实现由6组横移液压缸传动的横移梁作机械与液压同步控制的同步运动。
      (2)拐臂升降机构的升降液压缸活塞杆向右运动，使转到拐臂12绕固定轴13顺时针转动，从而推动活动架及其固定在其上的横移梁组件一起向上运动，抬起型材产品10上升。在将转到拐臂的旋转运动变成活动机架的垂直直线运动，是通过固定机架四个角上的导向轴15来实现的。这里升降液压缸共3组，由PLC控制来做3缸液压同步运动。升降液压缸向左行程32mm，使型材产品上升150mm，到达规定位置。
      (3)横移液压缸作回程动作（活塞杆向前运动），推动其啮合齿条向前运动，使小齿轮做逆时针转动，带动大齿轮同步转动，推动横移梁底部的被动啮合齿条做向后直线运动，从而实现横移梁横移产品到拉矫机过桥段的第一段过桥皮带上方规定位置。
      (4)升降液压缸作回程动作（活塞杆向右运动），使转到拐臂绕固定轴逆时针转动，从而实现活动机架及其其上的所有物品向下垂直降落150mm，将型材产品放置在第一段过桥皮带上的规定位置，完成一个同步的矩形运动，实现产品横移输送。最后横移油缸复位，升降油缸复位，进入下一个同步矩形的工作流程。
      型材输送机械的机架主要采用型钢焊接连接，便于现场加工和制造；其液压同步控制系统采用流量比例控制阀与PLC相结合的方式来实现，这样极大地提高了型材输送机械的自动化程度，并能根据不同的型材产品尺寸来调整程序，从而控制不同数量的液压缸进行同步工作，且控制精度较高，不会形成与液压缸行程有关的累计同步误差，使整个结构紧凑、惯性小。经实际应用，该输送机械具有结构可靠、稳定性较高，系统达到了较好的同步控制效果，能满足生产工艺要求，并对相关机械具有参考意义。