半自动切割机范文

半自动切割机范文（精选8篇）

半自动切割机 第1篇

关键词：半自动切割机,强度校核,托辊,轨道

0 引言

为了解决液压支架板材结构件的下料瓶颈, 特使用半自动切割机来完成矩形件的下料和直线坡口的加工。为其配置的工作台既要克服原来简陋定位造成质量不达标的弊端, 还要便于工人操作, 同时在切割时必须保证:1) 切割的熔渣顺利排出, 高压气体对钢板的穿透力不能受阻;2) 整个工作平台面与轨道架导轨的平行度符合要求, 以保证切割零件与割枪的角度和位置的准确性;3) 保证托辊的平稳传动、可逆传动;4) 整个台架具有强度高、抗冲击、抗变形能力强的特点。

1 工作台的结构设计

主要由半自动切割机台架体和半自动切割机轨道架组成。

1.1 台架体部分组成

台架体的主框梁由2根横梁、9根纵梁、4根立柱组成, 全部使用16#槽钢 ([160×65×8.5) 焊接而成。中间由72个托辊架组成的托辊台面可方便地实现传动和支撑, 如图1所示。

1.2 台架体的结构受力分析和强度校核

半自动切割机切割厚度多为3~40 mm的中厚板材或零件, 在校核时, 取极限尺寸, 按整个工作台铺满δ40钢板的重量来计算, 在铺放时会对台面造成冲击, 此时承载的负荷可视为动载荷F2=4.3×1.5×0.04 m×7.85×103kg/m3×9.8 N/kg=19.85 k N。台架体的自身重量2.2 t, 视为恒载荷F1=2.2×103kg×9.8 N/kg=21.56 k N, 作用于整个台架体的总负荷FK=F1+F2=19.85 k N+21.56 k N=41.41 k N, 而设计值取Fd=F1×1.2+F2×1.4=25.87 k N+27.79 k N=54k N。我们把台面的受力情况按均布载荷q=Fd/L总=54 k N/ (4.1×2+1.5×2+1.37×7) m=2.6 k N/m, 作用在主横梁16#槽钢上来进行强度校核。

横梁受力分析时视为简支梁, 如图2所示。

由《机械设计手册》查16#槽钢截面参数:Iz=935 cm4, Wz=117 cm3, 翼缘厚度d=8.5 mm, 腹板厚度t=10 mm, X轴塑性发展系数Yx=1.05, Q235钢的许用弯曲应力[σ]=158 MPa, 许用剪切应力[τ]=98 MPa。

1) 按正应力强度条件校核。

由简支梁可看出:支反力FA=FB=q L/2=2.6×4.3÷2=5.6k N。

最大弯矩Mmax发生在槽钢中间:Mmax=q L2/4=12.04k N, 则抗弯正应力。台架体满足正应力条件。

2) 按切应力强度条件校核。

由受力分析可得, 最大剪切力发生在两侧支座上, Fs, max=5.6 k N。

16#槽钢的横截面在中性轴一侧的面积对中性轴的静距可根据该号槽钢简易截面尺寸 (如图3) 计算如下:S*z, max= (80×65×40) - (80-10) × (65-8.5) × (80-10) ÷2=69 575 mm3。

所以切应力τmax=Fs, max·S*z, max/ (d·lz) =5.6×103N×69 575mm3÷ (8.5 mm×935×104 mm4) =4.91 MPa<[τ], 台架体满足切应力条件。

总结:台架体完全符合强度要求。

1.3 托辊架的设计

如图4所示, 托辊架由托辊和托辊座组成。

1) 托辊座由2个[50×37×4.5、L=100 mm分别焊接在两侧纵梁上, 如图4所示, 焊接时保证两侧托辊座的槽孔中心的同轴度, 以及距外沿槽钢平面44 mm的尺寸, 确保整个托辊面的平面度。

2) 保证托辊的中心距150±1 mm, 限制径向窜动。托辊中心轴两头铣成扁平的18 mm, 插入到托辊架冲压成型的19 mm槽孔中, 如图5所示。限制了中心轴的转动, 有效地减小了整个托辊的径向窜动, 保证了托辊可方便实现正向和逆向的平稳转动, 提高了传动质量和效率。

3) 限制托辊的轴向窜动。如图6所示, 设计的托辊中心轴两侧轴肩尺寸为380 mm, 托辊座内侧尺寸为387mm, 每侧有3.5 mm的调整空隙, 以防由于累积误差造成的无法安装现象, 同时有效限制了传动过程中的轴向窜动。

4) 整个托辊组成的台面高于台架框10 mm, 保证了送料和出料的顺畅, 也避免了传送中与槽钢框架碰撞。

5) 排熔渣、飞屑顺畅。托辊间有150-108=42 mm缝隙, 托辊与框梁之间有85-108/2=31 mm空隙, 托辊为曲面, 可以转动, 故整个台架面不易积滞残屑。

1.4 轨道梁的设计

有1个导轨横梁组件 (横截面如图8所示) 和2根立柱 ([160×65×8.5, L=890 mm) 组成, 其中导轨横梁组件又由横梁1根 ([160×65×8.5, L=5000 mm) 、导轨面板1个 (5000×210×δ20钢板) 及导轨组成, 整个部件如图7所示。

1) 半自动切割机重量很轻不足50kg, 所以工作台面的强度和刚度足够。导轨面板尺寸根据半自动切割机提供导轨的间距180±0.5 mm尺寸确定, 其表面需要安装切割机导轨, 必须保证整个平面在5000 mm以内平面度≤1.5 mm。整个轨道梁除了两侧立柱现场安装外, 其余焊接后转加工整体加工轨道面。

2) 轨道梁与台架体间距L=155 mm尺寸的确定。在现场安装时, 必须要保证轨道梁与台架的距离。轨道梁要横跨在台架上, 最小间距Lmin=65+20=85 mm, 最大距离的计算必须由半自动切割机的最大升降行程、切割现场割枪的割嘴与被切割表面的距离以及被切割物的厚度来决定, 根据切割机提供的参数和切割工艺参数, Lmax=200+10+5=215mm, 值在85~215 mm选择, 最后取中间值L=155 mm。

2 结语

半自动切割机工作台的设计理念始终围绕着“以人为本、服务生产、提高效率”的宗旨。工作台高度和轨道梁高度的选择就是经过征集现场工人意见, 依照站立操作设备最舒服的高度最终确定下来。工作台的设计及应用, 彻底改变了简陋定位造成的质量不达标的现状。改善了工人的劳动强度和作业条件。提高了半自动切割机的工作效能, 使工人的工作效率提高近1倍。为我厂按时保质保量地完成集团公司下达的生产任务提供了设备保障。为今后本行业切割设备的应用, 提供了可以借鉴的宝贵经验。

参考文献

[1]顾致平.工程力学[M].西安:西北工业大学出版社, 2005.

[2]周建方.材料力学[M].北京:机械工业出版社, 2004.

轨枕筋头自动切割装置的设计 第2篇

关键词：轨枕筋头;自动切割;PLC控制;四杆机构

引言

随着我国高铁的快速发展和城市轨道交通的大力建设;轨枕生产技术要求也在不断提高;在常规轨枕生产线上，轨枕张拉筋切断后，会留下较长的筋头，这些筋头容易划伤人，也容易被丝绳类无意缠绕带动的隐患，因此根据轨枕产品质量检验项目要求规定，筋头长度要小于5毫米;目前，许多厂家轨枕筋头切割采用人工 ，使用角磨机切割的方式;效率低，质量不易控制;我们在研究多种型号不同长度产品的轨枕，在原来的生产线上，提出一套自动切割筋头装置的方案，用以替代人工。

1.轨枕筋头产生过程及装置设计要求

轨枕是在模具里面成型，模具不同生产数量不一样，我们一个模具同时成型8件轨枕，分为左右两组;每组4件采用通长的相同张拉筋;轨枕在养护脱模之后的生产线上，通过一定方法将每件轨枕之间的张拉筋割断;张拉筋割断之后轨枕两端留有25毫米以上张拉筋筋头，一般两端还有端面板;本文只讨论其中一组的实现过程，另组类同。因此本工序除需要切割4件轨枕两端剩余筋头，还要有端面板取下来的工作;根据生产节拍产品要3-5分钟;我们按照4分钟完成一模产品设计;轨枕梯形截面上底边长为245毫米，下底边长320，高度为240毫米;轨枕长度按照2.6米-3米范围;

2.轨枕筋头自动切割装置的设计

2.1整体方案：在4分钟内完成4件产品筋头切割;时间明显不允许，因此要采用平行作业方式，采取两件产品同时进行切割作业;我们选择与原生产线的平行设计;这种设计解决直接在轨道生产线上完成的风险，一旦出现故障时生产线就要停线;根据生产节拍要求和组合方案比较，采用轨道线两侧分布，每侧两组切割设备，切割设备间距一个最长轨枕。每一模产品作为一个循环周期，分别进行1，3号同时切割，完成后在外线与2，4号轨枕同时前移一个轨枕长度，1，3号再通过移入机构回到生产线，2，4号移出到切割外线。

2.2 工件转移线方案：实现轨枕转移方法有多种，经比较优选，轨枕的转移采用平行四杆机构转移;适合相对细长型产品;为减少空间占用与布置方便，选择平行四杆机构移入与移出用同一动力形式;用一组齿轮连接实现移动方向相反;建立模型，设两轴间距为X，偏心量为Y，四杆机构Ⅰ的转动臂长为A，四杆机构Ⅱ的转动臂长为B ，则： 移出原位距离为：A+Y    放位距离为：A-Y  。 对于移入四杆机构，原位在A-Y的正上方，则转动杆臂与水平夹角a的关系为：COSa=（A-Y+X）/B   （式1）;考虑移进起始位置与移出终点位置相同，即放回水平方向原处，则A+Y=B+X（式2）;我们希望移入四杆a最佳角度为45?;连接换向齿轮我们选择60mm分度圆，则X为中心距60;根据式1与式2计算得：Y=0.15B+60    A=0.85B;根据空间位置和条件，只要确定B尺寸，两套平行四杆机构结构尺寸就可以确定，还有一个条件是使平行四杆机构转动，必须使转动臂小于机架中心距。移入与移出区别在于，移入工件托举点位于四杆机构偏心位置，两转动杆所受力矩大小不一样，甚至可能出现一个受压应力，一个受拉应力的情形，移出四杆机构则为相同压应力;此结构简单，实现容易，投入少，可靠性高，稳定快速。

2.3切割方案：张拉筋布置一般为间距为40X40间距，横向2，竖向为4阵列分布8根，左右两组，组间距为80毫米，根据这种分布规律，我们采用两个砂轮同时切割的方式，其余方式切割难于保证端面5毫米要求，切割进给选用从上向下切割比较合理，这样切割下来的筋头，由于重力自然下落，我们选择刀具相对固定，由轨枕上升实现切割进给运动，这种方式的优点在于，动力电机比较容易固定安装，调整方便。实现顶升动作采用液压缸;是利用邻近液压站，液压顶升稳定可靠，另外由于轨枕的混凝土结构形式，每个轨枕的长度方向精度不高，因此为了防止砂轮切割到混凝土造成砂轮破损，同时保证筋头长度，设计了仿形机构，具体结构是两切割砂轮之间固定一仿形板，仿形板与砂轮间距在3-5毫米之间，在轨枕升顶开始阶段仿形板前段斜面先作用到轨枕端面，并沿着端面滑移，仿形板带动切割体上部的铰接轴微转，从而调整砂轮距离端面3-5毫米距离，并实现切割动作;通过这种仿形机构实现轨枕长度误差和定位误差的弥补，结构简单，只需要一个转动轴，根据轨枕长度的变化切割砂轮位置有所浮动

2.4取端面板方案：端面板原取板方法是由人工用手锤侧面锤击端面板，使之与轨枕分开，容易变形，控制难，容易击打到轨枕形成掉角问题;现方案是使用冲击电锤（或气锤）顶在轨枕端面中心部位，利用弹性震动原理，使它们分离;然后让气爪侧面抓钩铁板，在冲击锤后退过程取掉端面铁板;这种方式不会产生掉角问题，保证了质量，节省人工。

2.5电气系统设计：该工作过程为通过光电感应开关，感知轨枕到位，发出信号给PLC ;启动移出电机，转动一圈感应到位停止;压紧动作;冲击锤前进顶住轨枕中心，启动震动，计时4秒，钩爪锁紧铁板，后与冲击锤同时后退;顶升动作开始，砂轮旋转;到达上限位后托举轨道插入，端部推移气缸动作，轨枕向前移动;顶升气缸回落，期间轨道上下移动一个轨枕距离;两轨枕都到位后，移入移出动作开始进行下一个循环;下一组前进两个轨枕距离;再开始大循环;根据上述工作关系可以设计PLC程序以实现自动控制，为了调整方便程序还有设计手动控制部分和紧急停止;为了方便操作和直观，采用触摸屏控制，通过触摸屏与PLC共同实现报警，数据处理功能。

3.总结

本设计通过平行线设计及两工位同时切割实现了与生产线节拍匹配，不走重复路线;通过四杆机构完成轨枕转移线，用仿形解决了定位要准确问题;通过PLC的自动控制实现自动化，节省人工，提高了质量;该装置不影响原生产线功能，极特殊产品不能自动切割时，在原来线上可以人工完成，灵活性强。

参考文献：

[1]徐灏.《机械设计手册》 第2卷.机械工业出版社.1991.9.

半自动切割机 第3篇

半自动火焰切割机的结构主要由切割机构、传动机构、导向支撑机构、动力机构及其他辅助机构等组成。一般分类按照行走方式来分有轨道式和磁力式。

其主要结构参数见表1。

半自动火焰切割机具有结构简单紧凑、投资小、携带转移方便、操作简便、使用灵活、切割质量好、工作效率高及减轻工人的劳动强度等优势。

2 磁力半自动管道火焰切割机在回转窑改造现场的应用

半自动火焰切割机因其自身特点在水泥机械中已经得到普遍应用, 广泛应用于中厚度低合金碳钢钢板的下料加工及各种坡口开设等工作, 操作简便, 连接电源及氧气乙炔气瓶, 根据所切割钢板材质及厚度选择适当的割嘴型号, 根据切割的形状铺设好轨迹, 确定相应的切割参数 (包括气体压力、气体消耗量、割嘴到钢板的距离、割嘴角度、行走速度) 即可运行。

轨道式半自动火焰切割机在制造厂的应用已经很成熟。下面介绍一种磁力半自动管道火焰切割机在回转窑筒体改造现场的应用:某国外现场回转窑改造工程, 原回转窑规格为ϕ5m×170m五挡支撑回转窑, 已经运转了35年, 该工程包括更换从窑头数第三挡以前的筒体, 但要保留前两档轮带下筒体及部分过渡段筒体, 共有7道切口需要进行现场切割, 其中5道坡口现场开设, 并且更换下来的筒体需要用25t卡车运到废料堆, 再进行现场切割14道 (图1) 。现场切割工作量非常大, 为提高工作效率, 减少资源消耗, 最终根据我们在制造厂应用轨道式半自动火焰切割机下料和开设坡口的成功经验, 选用磁力半自动火焰切割机进行现场筒体的切割和坡口的开设工作。

磁力半自动管道火焰切割机具有两组四个永久磁性轮, 通过传动机构自行环绕筒体匀速爬行进行切割, 为保证现场切割端面偏差不超过标准的允许值, 先将一些小直径的管道固定一圈找好端面跳动的圆环外圈, 在磁力半自动管道火焰切割机和固定圆环外圈之间设定导向轮, 保证最终切割端面的跳动, 如图2所示。

改造现场回转窑内径为5m, 切割处最厚钢板为50mm, 磁力半自动管道火焰切割机所运行的外圆直径为5.1m。由于导向圆环外圈制造加工的复杂性和运输组装的麻烦, 也没有这么大规格的圆环外圈, 且现场没有可以利用圆环外圈的条件, 我们担心筒体椭圆度的偏差会引起端面偏差的超标, 因此首先对现场切割过程中由于筒体的椭圆度导致的端面偏差进行了计算, 计算数据见表2。

根据JC333-2006《水泥工业回转窑》第4.2.1.2.1条的规定, 回转窑筒体段节端面偏差值制造厂内小段节不应大于2mm, 出厂大段节不应大于1mm。通过上述表格得知, 回转窑筒体椭圆度的偏差不会引起端面超标, 因此现场就采用此法, 测量筒体椭圆度偏差并在操作过程中事先划定好割嘴及磁轮的轨迹线, 偏离轨迹随时调整, 现场实践证明, 此法完全可行 (图3) 。

磁力半自动管道火焰切割机可在平、立、横、仰各种位置进行切割, 在一般厚度下切割与坡口开设工作可一次完成, 开设完的坡口无须修复打磨可直接与新筒体进行焊接, 现场使用该切割机大大提高了工作效率, 节省资源消耗, 提高了切割和坡口质量。

3 结语

回转窑改造现场采用磁力半自动管道火焰切割机进行保留段原筒体的切割和坡口开设工作, 与传统的手持氧气-乙炔火焰割枪切割, 碳弧气刨开设坡口, 再用角磨机打磨渗碳层和使端面平整的工作流程相比, 具有很大的优势 (图4、5) , 可以大大提高工作效率, 节约资源消耗, 保证加工质量, 不需要修复完全可以满足后续与新制作筒体的焊接要求, 现场采用此方法施工, 最终的焊缝也满足探伤要求。

摘要：水泥回转窑的现场改造, 涉及到保留段原筒体的切割和坡口的开设工作, 将开设好坡口的原旧筒体与新制作的筒体焊接组成新的回转窑筒体。保留段原筒体的切割和坡口开设工作, 其传统和常用的做法是, 手持氧气-乙炔火焰割枪切割, 再用手持碳弧气刨开设坡口, 为使保留段原筒体的端面和坡口达到与新筒体焊接的要求, 现场还需用角磨机做很多打磨修补工作。磁力半自动管道火焰切割机在回转窑改造现场的成功应用, 很好地完成了原旧筒体的切割和坡口开设工作, 大大节省了人力、物力和时间, 保证了保留段原筒体的端面质量。

关键词：磁力,半自动,管道,火焰切割机,回转窑,现场改造

参考文献

[1]付晓丽.全位置自动焊接小车在水泥机械制造上的应用[J].水泥技术.2013, (3) .

[2]王绪桥.火焰切割钢板工艺实践[J].金属加工 (热加工) .2010, (12) .

[3]王绪桥.如何运用小车式火焰切割机加工圆形工件内外圆坡口[J].金属加工 (热加工) .2012, (18) .

钢绞线自动穿束切割机 第4篇

在一些大型桥梁、箱梁或后张法大型管桩的预应力工作中,需要在预留的混凝土孔道中穿入数量不等的钢绞线, 虽现有的穿束机能解决此问题,但主要靠人为控制长度。 当穿束长度较长且孔道穿束入口离穿束机尚有一段距离时, 为不浪费钢绞线,减少孔道两端预留出的张拉尺寸,则要求钢绞线在到达孔道出口端前进行切割(即所谓的盲割)。 为防止盲割出的钢绞线长度小于孔道长度而报废,可事先将钢绞线按长度要求在空地上一根根切割好后再穿,或在穿束时先将钢绞线在孔道出口穿出再回抽多出的长度后切割。 但无论采用哪种方法都增加了工作量、降低了生产效率。 为此,研制出了一款长度自动检测、 定长盲割的钢绞线自动穿束切割机,填补了市场空白。

1 技术要求

根据客户要求,制作的钢绞线自动穿束切割机有以下技术要求: 采用PLC程序自动控制系统,具有长度自动检测、自动穿束、自动切割功能;带有动力放线盘以便在穿束过程中因钢绞线卡住无法前进而需后退时能同步收线;同时为防止机械设备对操作人员的意外伤害, 在传动切割部分加装保护罩,在电气控制部分加装隔离变压器。 具体技术要求如下:

1.1 长度自动检测系统

(1)切割长度0~70m,可任意设定切割长度。 在70m长度内要求相对误差<±50mm。

(2) 能通过控制面板输入各项参数, 且面板上能实时显示长度的设定值和实际值。

(3)穿束过程中,正、反向运动时长度能够自动增减。

(4) 穿束过程中, 若由于某种原因需要全部退出重新穿束时,能通过操作按钮进行人工清零且重新确定起始长度。

1.2 自动穿束系统

(1)穿束速度要求达到0~80m/min。

(2)采用PLC与变频器的联合控制, 实现智能化的变速功能。

(3) 具有控制台和操作手柄二种控制方式, 控制台设12 只按钮或旋钮:电源启动、前进、点动后退、停止、急停、点动前进、手工松夹、调试开关、长度清零、人工切割、放线盘点动后退、放线盘点制动。 操作手柄有三只按钮和一只开关:锁定、前进、点动后退、停止。

1.3 自动切割系统

(1)切割采用砂轮片,需配有安全护罩、集尘箱。

(2)气缸控制砂轮电机的进退,且可调快慢。

(3) 切割与穿束必须电气互锁, 可防止崩断砂轮片。

(4)自动切割与人工切割可转换。 当穿束长度达到设定值时,PLC控制切割机自动切割,在任意位置停止后也可以通过操作按钮人工切割。

1.4 带动力放线盘

(1)载重能力达到6.5t,保证能承载成卷钢绞线的重量。

(2)料仓内尺寸:覫1700mm×1000mm,保证成卷钢绞线能顺利放入,且料仓上部要有防护罩。

(3)动力装置。 以便放线盘反转收线时,电机通过离合器带动放线盘反转收线,正常放料时离合器脱开。

(4)制动装置。 因为放线盘正常穿束时处于自由状态,在穿束末端减速时制动装置能自动短时制动控制,也可以通过操作按钮点动制动。

2解决方案

2.1流程图

根据技术要求和设计思路, 制定出系统流程图,见图1。

图1 系统流程图

2.2 具体措施

选用性价比较高的西门子S7 -200 中的CPU224 和TD400C作为控制系统的核心,整个系统中的各种按钮指令、检测信号和各种动作执行元件均按技术要求和系统流程进行编程存入PLC, 一些可变的控制参数通过TD400C随时进行修改, 所有控制功能均由装入设计好程序的PLC进行智能化控制。

(1) 自动穿束系统中,由一台具有快速制动功能的变频电机通过减速机带动输送箱体中的二组输送轮,二组输送轮水平前后放置,每组输送轮由上、下二只滚轮组成,二只下滚轮由变频减速电机带动旋转,二只上滚轮由一组气缸带动可同时上下运动。 钢绞线通过输送箱体进、出口二端的导向套穿入二组输送轮中间的凹槽中,在进口导向套之前增加一对垂直方向且可转动的导向柱,以减少钢绞线因径向力在二组输送轮之间的直线度变化。 当执行输送钢绞线命令时,变频减速电机运行带动二只下滚轮转动,同时二只上滚轮被气缸带动向下运动压住钢绞线,迫使钢绞线按设定的速度快速向前输送。 当输送长度到达前1m左右时,PLC给变频电机自动发出减速运行指令, 变频减速电机减速运行,钢绞线变成慢速向前输送(目的是减少由于惯性在长度到达执行停止命令时产生的输送长度误差),到达输送长度后,PLC发出一系列指令:电机停止运行且及时制动、二只上滚轮被气缸带动向上运动消除钢绞线输送动力、配套的钢绞线夹具(安装在与钢绞线同一水平输送方向) 在气缸带动下上下合拢, 即时抱紧钢绞线以消除钢绞线的惯性前行,同时放线盘的制动器在气缸带动下及时制动放线盘,防止放线盘惯性放线。 上述几个动作的同时执行,为减少每次停止时的长度误差提供了充分保证。

(2) 自动检测系统中,在二组输送轮的水平输送方向上安装有一组被动轮,被动轮也由上下二只滚轮组成,下滚轮被压在钢绞线的下面,由于摩擦力的原因,当钢绞线前后输送时,会带动下滚轮一起正反旋转,而上滚轮由一机械提、压架控制可在一定的范围内上下移动,通过对机械提、压架上下位置的调整,可提供上滚轮对钢绞线的不同压力,从而调整钢绞线与下滚轮之间的摩擦力。 在被动下滚轮的中心轴上安装有一只高精度的旋转编码器(每转动360°提供2500 个脉冲信号),当钢绞线前后移动通过摩擦力带动下滚轮一起正反旋转时,其中心轴也带动编码器一起旋转,其拾取的旋转角度信号被送到PLC进行运算处理,就得出相对应的钢绞线前后移动距离。 在测试穿束机使用效果的过程中,主要出现的问题是切割长度的精度控制,由于穿束过程中的各种不确定因素,特别是在不太大的孔道中要穿入好几根钢绞线,其在高速穿束的情况下, 任何一种阻碍都会产生很大的冲击力, 从而在钢绞线与检测被动轮之间产生相对位移,导致整根的累积误差有时会超出技术要求。 为此,重点在被动轮材质的选择、编码器的安装位置以及被动上滚轮所施加在钢绞线上的压力三方面做了大量的输送测试,并对实测数据进行比对。 表1~表5 为几种不同情况下的实测数据。

经过多次测试比较,得出检测被动轮放在钢绞线下方、用硬质橡胶材料制成的被动轮与钢绞线之间的滑动摩擦系数最大,长度误差最小,效果最好。

mm

注:测试条件:检测轮Q235,位于下方,上压轮Q235 压力小,定长30000。 每次开始清零。

mm

注:测试条件:检测轮Q235,位于下方,上压轮Q235 压力大,定长30000。 每次开始清零。

mm

注:测试条件:检测轮耐磨塑料轮,位于下方,上压轮耐磨塑料轮压力小,定长30000。 每次开始清零。

mm

注:测试条件:检测轮45# 经热处理,位于下方,上压轮45# 经热处理压力小,定长30000。 每次开始清零。

mm

注:测试条件:检测轮Q235,位于上方,下轮Q235,上轮压力小,定长30000。 每次开始清零。

(3)自动切割系统由安装在一直线型导轨上的切割砂轮电机、可调速气缸和限位开关组成。在整机待命或钢绞线处于穿束状态时,切割系统等待工作,当在执行手工切割命令或长度到达后自动切割命令时,砂轮电机启动带动砂轮片飞速运转,延时后可调速气缸执行推送切割电机的命令,切割电机沿直线导轨按预设的速度向前推进,在前进的过程中砂轮片切割钢绞线,在触碰到行程限位开关后,砂轮电机在气缸带动下快速返回原位,切割过程结束。为防止砂轮片对人体的伤害以及切割粉尘产生的污染,加装了安全保护罩和粉尘收集箱。

使用时,接通电源和气源、设定好各项功能参数、调好气压、穿好钢绞线、压上压轮、启动输送电机,PLC根据装在被动轮轴上的编码器传来的旋转信息计算出相应的长度后与设定的长度进行比较,达到设定长度后,PLC送出一系列控制信号分别控制不同的执行电磁阀来完成放料盘制动、主动压轮抬起、钢绞线锁夹,再顺序完成顶推切割、退回、长度清零等动作,等待下一根钢绞线的穿束。

3 使用性能说明

(1)操作手柄上的前进按钮和面板上的输筋启动按钮均有短按点动、长按3s联动的特性。

(2)操作手柄上的后退按钮和面板上的输筋正点、输筋反点只能点动。

(3) 在穿束联动的情况下, 点按操作手柄上的后退按钮可以起到停止穿束的作用。

(4)面板上的盘点后退按钮是控制钢绞线回收用的,只能点动。

(5)面板上的盘点制动按钮只有在正常穿束时防止料盘转动太快而临时用的点动抱闸。

(6)操作手柄上的红色停止按钮是不带自动复位的,一旦按下,要继续工需旋转复位。

(7) 每次切割( 不管是自动还是人工), 长度均被自动清零。

(8) 在钢绞线穿束过程中, 到达顶进长度后会自动停车一次而不夹紧,而到达设定长度后会自动停车且夹紧钢绞线。

(9) 显示屏为节省电源和寿命, 无操作10min后会熄灭,若要观察参数可按一下绿色按钮。

4 结语

一种玻璃管自动切割机的设计与开发 第5篇

在照明行业,玻璃管的切割现在都是利用人工一个一个地进行横向切断。在切割的过程中,必须连续冲水进行冷却,工人的双手长时间浸泡在水中,严重影响人身健康;切割刀具一般都是用0.4mm厚的树脂砂轮片非常容易破,所以常常出现安全事故;目前,有公司开发出自动切割设备,但是很少有加工厂家愿意接受这种设备,原因在于其切割效率太低,这种设备也是一个一个进行切割,人工切割60～80KG/10小时,而这种设备切割10～15KG/10小时。

笔者根据市场需要经过多年研究完成的一种实用的快速自动切割机。该系统的功能是将直径在1 0～15mm,长度为1100mm,厚度为1～1.5mm的石英玻璃管切割成长度大约在20mm～50mm。其特点有:被加工的玻璃管直径可变,能够加工直径在10～15mm的玻璃管;被加工的成品长度可变,理论上可切割成任意长度(成品长度越长,切割效率就降低);切割效率高,达到200～350KG/10小时;操作方便简单,一次装料,可使用30分钟,完全自动化加工;节能环保,冷却水采用循环方式多次使用,整机功率1000W左右,比人工和单个加工设备低60%。

2 整机结构设计

整机机械结构主要包括自动进料机构、管件旋转驱动机构、切割机构等部分构成。

2.1 玻璃管自动进料装置

管件自动进料装置:待切割的管料一次性平铺在一个倾斜一定角度的送料斗上,斜面的出口为一个略大管件的直径口,在出口的正下方,有一个圆盘,圆盘上开有一个宽度为管件直径的方槽,如图1所示,当一根管件加工完成时,即进料轮开始旋转一周,从而将落在圆盘方槽内的管件送到待加工的工位上。

2.2 玻璃管旋转驱动机构

一根管件在被切割时必须进行自转,管件的自转是由旋转驱动装置完成的,如图2所示。为了使管件能够可靠地绕轴线自转,利用三点定圆心的原理,在管件的圆周上分布三个轮轴,其中有两个轮子同向同速旋转,称为主动轮,另外一个轮子能够被动地转动,这个轮子称为压紧轮,压紧轮是通过弹簧装置压紧在玻璃管上,使玻璃管能够紧靠在两个主动轮上,这样主动轮的旋转就能够可靠地带动玻璃管绕其轴线旋转,其旋转转速也可通过主动轮的转速来进行调节[1]。一对玻璃管旋转驱动轮是安装在一个可作间歇运动的圆盘上,该圆盘在四个方向安装四对这样的驱动轮,当待加工的玻璃管落入水平方向的一对驱动轮上时,间歇圆盘开始旋转90°,到达图2所示的方位,步进电机驱动进刀机构开始切割。

2.3 玻璃管切割机构

为了提高切割效率,切割机构采用多刀具结构,即在一根适当长度的高速旋转轴上同时安装多个刀具,各刀具之间用轴套隔开,轴套的长度就是要切割的成品管的长度,因此,要改变成品的长度,只要用相应的长度的轴套即可[2]。高速轴通过轴承座安装在两根平行的导轨上,平行于导轨方向安装一根滚珠丝杠,滚珠丝杠通过步进电机驱动旋转,玻璃管切割进刀控制就是通过控制步进电机的运动来完成(图3)。

3 自动进刀控制系统硬件设计

3.1 自动进刀控制要求

管件自动切割机控制系统主要由单片机控制,完成设备的进退刀,以及故障检测报警。设备进、退刀信号由传感器给出,控制系统对信号进行采集处理,然后输出步进电机控制信号,步进电机推动进刀机构工作,完成玻璃管切割过程。故障检测及报警信号也由传感器给出,主要检测下料机构有无玻璃管、冲水管有无水、下水缸有无水、砂轮片是否更换等。在有报故障报警信号的时候,不允许设备进刀,以保证设备安全,当故障排除后,设备自动恢复正常工作。

设备切割过程中,砂轮片每切割一次玻璃管就有一定量的磨损,当多次切割以后砂轮片就不能切断玻璃管,因此系统需要在每次或多次切割以后做相应的磨损补偿。控制系统的补偿主要是软件方面的脉冲补偿。当补偿到一定的限度的时候,给出换砂轮片报警信号。

3.2 控制系统硬件设计方案

控制系统的硬件分为5个模块,单片机、存储器、键盘显示模块、传感器信号处理模块、继电器模块(图4)。

单片机扫描来自传感器模块的信号,通过信号的分析,对步进电机输出模块输出不同信号,从而控制步进电机不同的工作状态[3]。同时,还对不同传感器来的信号做出不同的继电器操作,使继电器控制声光报警,紧急停机等保证系统正常工作。

键盘显示模块实时显示有关设备运转信息,如切割补偿量,切割数量等。存储器主要存储补偿变化量,使系统每次启动时能找到正确合适的补偿基数,以保证设备正常工作。

4 控制系统的软件设计

系统软件的设计主要包括键盘显示,数据存储、传感器信号的判断和做相应的动作。键盘采用的是独立式连接的非编码键盘,因此键盘扫描函数相对简单,只需要对键盘连接的对应口位进行判断,然后执行相应的函数。

传感器信号的判断是软件设计的重点,它关系到整个控制过程中设备动作的正确性。传感器的信号主要有两类,一类是进刀触发信号,一类是故障报警信号。我们希望在有报警信号的情况下,设备是不可进刀的,但故障排除以后,才对进刀信号予以响应,因此软件设计设置了2个中断优选级,报警信号为高优选级,进刀信号为低优选级。只有在没有任何报警信号产生的情况下,单片机才发出进刀信号,进刀机构才能顺利进刀。当进刀的过程中出现报警信号,单片机将停止进刀信号的发送,进刀过程将中断。等待报警故障的排除,故障排除进刀机构才能继续工作。如果故障在5分钟内没有排除,单片机将做出停机命令,整个设备断开电源。这时需要排除故障以后,重新启动设备[1]。程序主函数(图5)和报警中断函数的流程图(图6)如下:

5 结束语

本课题的研究成果在照明行业得到了很好的应用,不仅解决了人工加工管件的质量缺陷,而且大大提高了工作效率。其生产效率提高了20倍,并且节能60%以上。以下是人工加工玻璃管的实物现场照片及本切割机的样机实物照片。

参考文献

[1]张建民.机电一体化系统设计[M].北京:北京理工大学出版社,2004.

[2]马福昌.金属切削原理及应用[M].济南:山东科技出版社,1983.

[3]赵宇等.基于工控机的常导中低速磁悬浮列车机械制动系统[J].电气传动,2006,36(4):47-49.

OCR切割性能自动评测 第6篇

随着数字化建设的加快,纸质文档占用空间大、易损、难以长期保存、查询烦琐、不利于修改利用等致命缺点正逐步显现,直接影响到设计和生产的效率、质量以至于产品的市场竞争力。将纸质文档数字化就要求将文档扫描成图像,再利用OCR识别技术将图像转化为文字进行存档。由于原始文档质量较差、扫描设备简陋以及扫描人员操作不规范等因素,扫描图像经常会出现粘连和断裂等情况。针对粘连、断裂等字符的切割一直都是研究的重点和难题,产生了诸如固定间距、字符结构分析和基于识别等切割算法,近期中科院自动化所提出了基于图切分的交互式图像分割算法[1]。但对字符切割的评测一直都是通过识别率间接进行的[2],没有统一的直接进行评测的方法[3]。为了对比和提高RTK(由南开大学机器智能研究所自行研发)字符切割的效率,提高OCR系统的性能,开发一个自动的性能评测系统变得十分必要。本文在切割样张集Cut-Set基础上,提出了基于切割图的评测方法,开发了一个通过识别率间接地进行评测,并通过切割图直接发现切割中的问题进行直接评估的性能评测系统。由于RTK初始版本V1对粘连断裂字符进行切割时,效果不甚理想。如图1是在多次测试中发现的典型的粘连断裂字符,其中(a)为粘连字符,r和b之间出现了粘连,y和?之间出现了粘连,在RTK V1下该字符被识别为neanby～;(b)为断裂字符,水平方向上出现了很多断裂,垂直方向上也出现了少许断裂,在RTK V1下该字符被识别为ilnpoot。在本评测系统支持下,对RTK分两次改进了切割算法,识别率有很大的提高。

1RTK切割识别流程

本文在切割和识别中使用自行研发的OCR图像切割处理核心RTK,主要分为以下几步(图2为RTK切割识别流程图):

① 对待切割的字符进行连通体分析,在此基础上将其拆分为连通体,并判断字符的主字体和备选字体。

② 对连通体通过投影以及找凹点等方法确定切割线,并将切割线按照优先级排序。

③ 按照优先级依次尝试切割线进行切割。每次尝试切割出最左边的字符,每得到一个切分结果,判断能否通过字典检查。如果通过,则停止切割,得到该连通体的识别结果;否则重复切割流程进行4次,最后经过判断选定一个结果。

④ 判断是否所有粘连字符的连通体都切割完毕;如果切割未完成,将继续切割下一个连通体,待所有连通体都切割识别完毕后将符合条件的多个字符组合在一起使用主字体进行识别。

⑤ 输出识别结果。

2性能评测流程

评测,即测试评估的简称。测试为定性判断对与错,评估不仅要指出哪里对哪里错,而且要定量指出对错的程度。通常情况下,评估过程包括输入数据、评估函数和基准数据几个部分。对于性能评测来说,输入数据的选择非常重要,输入数据应该具有代表性。基准数据(Ground Truthing)是测试人员根据多个识别软件的识别结果、对照原始Tiff图像手工完成的并以文本文件形式保存的标准文本。基准数据是系统理想输出的描述,或者是一种评估基准,代表系统的最优输出。评估函数是一个计算系统的输出为最优输出所需要花费代价的函数,能够发现待评估系统的输出和对应基准之间的差异,并根据差异能给出直观反映系统输出结果质量的分值[4] ,该值大于或等于零且花费越小,系统的输出结果越好,对于基准数据评估函数的值等于零。图3显示切割性能评测流程。

本文搭建了一个自动化评测系统,通过识别率间接地、通过切割图直接地评测切割的性能,以帮助开发人员更快地找出并修改程序中的缺陷。系统运行时,首先对Cut-Set集进行切割识别操作,生成切割块、切割日志和切割图像集合F-Cut集,随后对切割块进行识别,得到识别文本。然后运行评测1,此次评测的核心是计算识别率,输入是标准文本和通过RTK切割识别得到的识别文本,将识别文本和标准文本依次进行比对并得到详细记录两个文本中不同字符的准确位置以及如何将RTK识别文本修改为标准文本的w2文件和文本识别率,并利用识别率间接对切割性能进行评测。评测1是通过批处理文件,对标准文本和识别文本进行比较。先定位到识别文本的目录,调用函数evcompCH将识别文本和ImageRateChineseBookSTD目录下的标准文本进行比较并将结果写入w2文件,最后调用TOTAL函数对结果进行汇总,得到文本识别率进行间接评估。部分批处理文件代码如下:

CD ..。.。.RTK7.1.60.0429(WithChinese)ChineseBook

FOR %%C IN (fs*.txp) DO ..。.。.ToolsComprevcompCH %%C ..。.。.ImageRateChineseBookSTD%C w2 >>

RTK7.1.60.0429(WithChinese)_FZFS.w2

..。.。.ToolsComprTOTAL >> RTK7.1.60.0429(WithChinese)_FZFS.w2

紧接着运行评测2,该评测直接读取切割日志,根据评估1得到的w2文件从F-Cut集中选取切割识别错误最多的图像放在F-Problem集后将F-Cut集清空。而后只要读取F-Problem就能直接看见切割效果较差的图像,直接对切割进行评测。评估函数2伪代码如下:

BEGIN

URL_Log=>LOGFILE

URL_RTK7.1.60.*.w2=> W2FILE

URL_Image_F-Cut=> F-CUT-SET

SET URL_F-Problem

FI-Compr(LOGFILE , W2FILE , F-CUT-SET, URL_F-Problem)

END

3实验背景、算法修改及评测结果

3.1数据来源

本切割性能评测系统中,输入数据为切割样张集Cut-Set,该数据集的161个样张由ExperExchange测试数据集的74个粘连样本页、47个断裂样本页和40个噪声倾斜样本页组成。ExperExchange测试数据集,包含12种语言的17个西文样张集。样张图像文件总数为17,618张,分为4组, English组6331张,Europe93组1114张,Europe98组7193张,Europe2003组3000张;共有4种分辨率,分别是150DPI、200DPI、300DPI和400DPI。

3.2实验环境

硬件环境为酷睿II 2.66 GHz,2GB RAM, Windows XP SP2 英文版。在RTKV1基础上针对粘连情况修改算法得到RTKV2,并在此基础上针对断裂情况修改算法得到RTKV3,表1是对RTK三版本进行切割性能评测时通过评测函数1得到的识别率及其变化。可以看出对RTKV1修改后粘连组识别率提高。

3.3针对粘连字符算法改进

利用切割性能评测系统,对RTK V1进行性能评测后,在F-Problem集中发现如图4所示的粘连切割错误的字符出现较多。评测后发现粘连字符对切割性能影响很大,从粘连切割图像可以看出切线的选取和字符宽度的设置不合适,于是在算法上主要做了如下修改:1) 切线选取方面放宽限制,V1中选取上下点都是凹点的连线作为切线,在V2中上点和下点中一个是凹点并且另外一个点不是凸点就将连线确定为切线,这样添加了更多的垂直切线;2) 在粗识别时将拒识的CF值改为255,这样再次识别时能够使用更多的字体;3) 修改对字符宽度的判断并修改在判断粘连结果时使用的字符宽度,这样像(b)和(c)中切割不断的情况将会很少发生。修改后,在切割样张集Cut-Set中,对RTKV2进行评测。识别率提高样张数为59,最大提高百分比为7.81%;识别率下降样张数为64,最大下降百分比为1.33%;识别率没有变化的样张数为40;样张集识别率平均提高0.0313%。

3.4针对断裂字符算法改进

粘连字符切割效率有了很大提高,通过本评测系统对RTK V2评测后发现F-Problem集中如图5所示的断裂切割错误较多,断裂字符的切割效率依然较低。针对断裂字符进行算法改进,改进主要有:1) V2中只有纵向膨胀,在V3中添加横向膨胀算法后,断裂字符在纵横两个维度进行膨胀,横向断裂严重的字符就有可能连接上能有更好的切割识别;2) 将识别有误的word进行整体膨胀后再次识别,这样断裂严重的word断裂处就能有效地链接起来得到更好的识别结果。修改后,在切割样张集Cut-Set中,对RTKV3进行评测发现识别率提高样张数为97,最大提高百分比为2.93%;识别率下降样张数为51,最大下降百分比为7.33%;识别率没有变化的样张数为15;样张集识别率平均提高0.0647%。

4结语

本文针对OCR切割识别诸多问题进行了研究,搭建了切割性能自动评测系统,使得评估OCR切割更加科学,定位切割失败字符更加迅速。针对包含有161个样张的Cut-Set集合来说,采用原始方法进行评测,找到切割错误的时间是5小时32分23秒,并且该方法找到错误的完整性也因人而异,平均在80%左右;使用本文的性能评测系统后,查找到95%切割错误所用的时间缩短到35分54秒。由此可以看出,系统的效率有了显著提高。同时在改进切割算法的过程中,该系统保证了工作的连贯性,提高了开发的工作效率。但是,本文只是搭建了一个基础框架,切割样张集Cut-Set的自动更新部分还有待提高,更新时替换样张的抽样方法还可以更加科学有效。

参考文献

[1]湛永松,雷德斌,潘春洪,等.基于图切分的交互式图像分割算法[J].系统仿真学报,2008,20(3):799-802.

[2]Warfield S K,Zou K H,Wells W M.Simultaneous Truth and Perform-ance Level Estimation(STAPLE):An Algorithm for the Validation ofImage Segmentation[J].IEEE Transactions on Medical Imaging,2004,23(7):903-921.

[3]Unnikrishnan R,Pantofaru C,Hebert M.Toward Objective Evaluationof Image Segmentation Algorithms[J].IEEE Transactions on PatternAnalysis and Machine Intelligence,2007,29(6):929-944.

方坯自动定尺切割系统 第7篇

随着钢材市场竞争日趋激烈,对连铸坯外形尺寸的要求也越来越严格。尤其是150150规格的方坯,对棒、线材生产影响较大,以往铸坯的切割长度不能满足要求。决定对定尺控制系统进行改造,使得改造后铸坯的长度误差控制在±15mm的范围内。

二、改造前的控制方式

(一)碰球控制方式的原理

其原理如图1所示:当铸坯与碰球接触的瞬间,220V电源经继电器的线圈、导线、碰球、铸坯、辊道和大地相通,形成电气回路,使继电器吸合,其常开触电闭合,输出切割信号。

(二)碰球控制存在的问题

1. 导线、绝缘装置在高温、水蒸汽的环境下,容易误发信号。

2. 碰球生锈后,与铸坯接触时,可能不发切割信号。

3. 因现场环境恶劣,当导线、绝缘装置出现老化故障时,不能及时处理。

4. 铸坯的定尺是固定的,浇铸过程中不能更换。

三、红外摄像定尺控制系统

碰球控制误差大、精度低,工作不可靠,难以满足工艺要求,决定采用红外摄像自动定尺控制系统进行改造。该系统采用非接触的摄像法,通过检测显示器上铸坯头的亮度值,由软件处理后发出切割信号,具有很高的可靠性。其工作原理图如图2所示。

(一)红外摄像自动定尺系统的工作过程

摄像头捕捉到的图像信号,通过图像采集及加速卡传到计算机,在显示器上显现出来,调节摄像头的光圈与焦距,使屏幕在没有铸坯时呈黑屏,当铸坯到来时,呈现铸坯的图像,再通过调节亮度、对比度等参数,使铸坯达到理想的图像画面。画面调好后,显示器上每一像数线对应实际的几个毫米铸坯长度(在参数中设定),在画面的适当位置设置一条线作为切割线,当铸坯到达该线时,该区域的亮度值发生突变,给出一个信号,经输出卡输出,达到控制切割的目的。

红外摄像自动定尺系统实时修正铸坯的长度,当切割的铸坯长度与实际长度有误差时,操作人员很方便地用鼠标点击修改栏对应的流数,输入误差值,点击确定,即可完成修正。切割的精度在±15mm内,铸坯的收得率明显提高。系统不能自动时,操作人员只需看着显示屏,当坯头到达切割线时,用手动按钮完成切割任务。三流集中控制,便于调整参数、直观观察钢坯在屏幕中的亮暗。该系统采用数字处理技术,采样及运算速度快,控制精度高,解决了切割6m、12m铸坯时存在的各种问题。一套控制装置可独立控制1~6流钢坯的定尺切割,适用于各种复杂的环境。使用该系统后,铸坯切割精度达到了±15mm,完全能满足工艺要求。

(二)各种定尺装置的使用情况对比表(表1)

(三)改造后的状况

该系统支持2个镜头相互切换,方坯连铸机主要生产6m、12m铸坯,操作人员在生产过程当中可随时切换。由于采用计算机控制,系统运行稳定、维护量小,很好地满足了生产的需要。

四、结语

经近3年的使用,该系统运行可靠、控制精度高、操作简洁方便、维护简单,铸坯切割精度在±15mm以内,很好地满足了轧钢工艺的要求。

摘要：文章论述红外摄像自动定尺控制系统的工作原理及其在方坯连铸机上的应用。

水切割机床用自动开合型磨料罐 第8篇

关键词：磨料罐,自动开合型,水切割机床

1 磨料罐在水切割机床中的作用

数控水刀系统装置由脉冲喷嘴、切割台、数控柜、步进电机和高压磨罐、三缸柱塞泵、溢流阀等主要部件以及压力表、混合室、阀件以及高压软管和管接头等附属配件组成[1]。

高压磨料罐置于高压泵与喷嘴之间的高压回路中, 其罐壁能够承受高压, 其作用是提供一个高压水和磨料的混合场所, 以保证从高压泵泵出的水在高压磨料罐内与磨料进行充分混合, 使磨料处于“拟流体”的流化状态, 然后在高压输送管的混合腔内流化磨料与水掺混, 再通过后继管道以悬浮态输送到喷嘴, 经喷嘴加速喷射出去形成磨料水射流。因此, 高压磨料罐需要具有自动开合, 连续均匀向输料管中连续供砂, 且磨料损耗少, 易于维修容易、操作安全的特点, 以便于安全生产, 节约成本, 提高经济效益。

2 自动开合型磨料罐结构设计

本文采用了螺旋供砂装置能够实现水切割机床的磨料罐能够自动开合, 具有水平螺旋供砂装置和立式螺旋供砂装置两种结构设计, 均能实现磨料罐的自动开合, 具有均匀、准确地控制出砂量的性能, 以保证高压磨料水射流中的磨料已进入水射流的核心部分并充分混合, 使冷态的单点获得较高的动能能源, 对材料具有极强的冲蚀作用, 因而提高了磨料的切割性能[2]。

2.1 水平螺旋供砂装置

本文所设计的水平螺旋供砂装置磨料罐由螺旋体, 磨料罐壳体, 进砂口, 末端轴承, 出砂口, 首端轴承, 驱动装置等附属配件组成。水平螺旋供砂装置磨料罐的螺旋轴两端由轴承支撑, 若输送距离较长, 则必须在中间加装中间轴承。电机带动螺旋轴转动, 由螺旋轴旋转而产生的轴向推力就直接作用到磨料上而成为磨料运动的推动力, 使磨料沿轴向滑动。磨料沿轴向的滑动, 就像螺杆上的螺母, 当螺母沿周向被持住而不能旋转时, 螺旋的旋转就使螺母沿螺旋轴向作平移。磨料就是在螺旋的旋转过程中朝着一个方向推进到卸砂口处卸出, 进入高压输送管的混合腔内, 使流化磨料与水充分掺混。螺旋有左旋和右旋之分, 磨料被推送方向由螺旋叶片的方向和螺旋的转向所决定[2]。

2.2 立式螺旋供砂装置

本文所设计的立式螺旋供砂装置磨料罐由上端支撑轴承, 磨料罐壳体, 螺旋叶片, 螺旋轴, 螺旋管, 下端支撑轴承, 驱动电机等附属配件组成。立式螺旋供砂装置磨料罐通过磨料罐壳体和头端、尾端上的支撑固定在水射流设备上, 由于立式螺旋输送设备很难安装中间轴承, 所以只有两端由轴承支撑。螺旋轴的上端通过轴承支撑和固定, 螺旋轴的下端通过铜套和支架固定。工作时, 动力通过电机带动螺旋轴旋转, 磨料通过磨料罐进入到螺旋管中, 最后在螺旋片与重力的作用下, 磨料从螺旋管下端的出砂口进入高压输送管的混合腔内, 使流化磨料与水充分掺混[2]。

3 磨料罐的功能

3.1 螺旋式供砂磨料罐的工作原理

水平螺旋供砂装置和立式螺旋供砂装置两种磨料罐均能实现自动开合, 其工作原理大同小异, 只是在由进砂口向出砂口移动方式上存在差异, 上述两种磨料罐具体工作原理如下。

3.1.1 水平螺旋供砂装置磨料罐工作原理

水平螺旋供砂装置磨料罐供砂工作原理是在一密闭的机壳内, 由带有螺旋叶片的转动轴旋转, 当物料进入固定的机壳内时, 磨砂料只在旋转的螺旋叶片推动下移动, 最后进入磨料软管, 输送到高压输送管的混合腔内与水混合, 可用于连续短距离的磨料输送。水平螺旋供砂装置磨料罐的螺旋旋转方式为右旋螺旋, 当螺旋按n方向旋转时, 磨料沿图示箭头的方向推送到卸砂口处;当螺旋按反方向旋转时, 磨料沿与箭头相反的方向被推送。若采用左旋螺旋, 磨料被推送的方向也相反。水平螺旋供砂装置磨料罐使用得当, 能够保证供砂均匀, 连续而且当电机停转后, 螺旋轴停止转动, 即可停止供砂, 可以防止磨料在输送管中堆积[2]。

在使用水平螺旋供砂装置磨料罐的过程中, 一定要严格控制装砂量, 以便使磨料能顺利输送, 才能保证供砂均匀, 使水切割机能够正常运行。这是因为当输送磨料过多时, 便很容易磨料罐堵塞或产生故障而使螺旋轴停转。为了使螺旋供砂装置能可靠地工作, 要对装入壳体内的磨料量加以限制, 采用固定的装砂量计算公式, 利用充填系数, 在供砂装置尺寸参数一定的情况下, 可以精确控制供砂量, 这样就可以保证均匀、连续供砂。在供砂装置尺寸参数一定的情况下, 磨料罐装砂量与磨料的特性有关, 不同的磨料, 特性不同, 充填系数也是不同的, 充填系数越高, 装砂量也就越大, 反之, 则越小。一般情况下, 充填系数随磨料流动性的提高而增大, 随磨料磨琢性的加大而减小。

3.1.2 立式螺旋供砂装置磨料罐工作原理

立式螺旋供砂装置磨料罐供砂的工作原理是在一密闭的机壳内, 由带有螺旋叶片的转动轴旋转, 当磨料进入固定的机壳内时, 由于磨料的重力及对机壳的摩擦力作用而不随螺旋体一起转动, 磨料只在旋转的螺旋叶片推动下向前移动, 最后进入磨料软管, 输送到混合腔与水混合, 可用于连续短距离的输送磨料。

3.2 磨料罐螺旋式供砂的特点

水平螺旋供砂装置和立式螺旋供砂装置两种磨料罐均能实现自动开合, 且能连续均匀地向输料管供砂, 具有良好的性能, 但是其也有耗能大、生产率低等缺点, 其具体的特点如下。

3.2.1 螺旋式供砂方式磨料罐的缺点

螺旋式供砂方式磨料罐主要具有以下几点缺点

(1) 输送单位质量磨料功率耗量大、生产率低; (2) 磨料对磨料罐的料槽和叶片的磨损严重; (3) 水平螺旋供砂装置磨料罐的装砂量有严格的限制, 若装量过多, 则会造成堵塞或产生故障而使螺旋轴停转。

3.2.2 螺旋式供砂方式磨料罐的优点

螺旋式供砂方式磨料罐主要具有以下4点缺点。

(1) 螺旋式供砂方式磨料罐的结构简单、造价便宜, 应用范围广泛; (2) 螺旋式供砂方式磨料罐维修容易、便于操作, 安全性能高; (3) 螺旋式供砂方式磨料罐的外形尺寸矮小, 布置紧凑, 便于运输。 (4) 螺旋式供砂方式磨料罐高度尺寸小, 且能向输料管中连续供砂。

4 结论

综上所述, 本文所介绍的水平螺旋供砂装置和立式螺旋供砂装置两种磨料罐均能够实现自动开合, 且结构简单、造价便宜, 方便维修, 便于操作, 且安全性能高, 能够均匀连续地向输料管供给磨料, 具有良好的性能和广泛的适用性, 对提高水切割机床的切割精度与稳定性具有重要价值和现实意义。

参考文献

[1]廖勇, 卢义玉, 向文英, 等.数控水刀在石材切割中的应用研究[J].岩石力学与工程学报, 2005, 24 (10) :1800-1803.[1]廖勇, 卢义玉, 向文英, 等.数控水刀在石材切割中的应用研究[J].岩石力学与工程学报, 2005, 24 (10) :1800-1803.

[2]宋清俊.磨料水射流精确供砂装置的研究[D].成都:西华大学.[2]宋清俊.磨料水射流精确供砂装置的研究[D].成都:西华大学.