一种液压打捆装置的设计

摘 要：为了方便搬运散装物体，研发了一种液压打捆装置，其结构简单、工作可靠、自动化程度高，能够替代人工进行自动打捆，对相关产品的研发具有一定的参考价值。

关键词：打捆装置;液压系统;液压元件

0    引言

为了方便搬运散装物体，通常需将散装物体打包成捆，如废纸、秸秆、树枝、废旧金属丝等被压缩打捆后体积减小，可大大降低运输成本，提高经济效益。然而，如果采用人工打包的作业方式，不仅会造成大量人力和时间成本的浪费，而且工人的安全得不到保障。目前我国液压打捆装置的研发状况不太理想，投入的研发成本不足。因此，开发一种结构简单，工作可靠，自动化程度高，能够替代人工的自动打捆装置具有很好的市场前景[1-3]。

1    设计要求与方案设计

1.1    设计要求

为提高生产效率及操作的安全性，降低人工成本，要求所设计的液压打捆装置无须人工干预即可完成自动打捆功能，且设备噪声低，能耗小，自动化程度高。

1.2    方案设计

1.2.1    液压打捆装置的主要结构组成

液压打捆装置整体结构示意图如图1所示，主要由打捆框架、旋转台、完成直線动作的液压缸及完成旋转运动的液压马达组成。打捆框架3上安装有旋转台2、液压马达1，液压马达1的输出轴穿过打捆框架3后与旋转台2连接。打捆框架3底框与马达位置并排安装有翻包液压缸8。两个压丝液压缸5.1和5.2及两个推丝液压缸4.1和4.2分别对称安装在打捆框架3上框下表面和左右两侧框内侧面上。剪切液压缸7安装在连接在打捆框架3上框上的安装板6上。

液压驱动系统原理图如图2所示，该液压系统可以完成压丝—推丝—拧丝打结—切断铁丝等动作要求。动力源由定量叶片泵3提供，叶片泵具有噪声低的特点。液压泵出口并联常开式电磁溢流阀4，当打捆装置不工作时，电磁溢流阀打开，定量叶片泵卸荷，减少能量损耗，提高液压系统效率。执行元件分别为4组液压缸和1个液压马达。压丝液压缸8.1和8.2的作用是实现压丝动作，等打捆压缩包压下铁丝后压丝液压缸则退回。推丝液压缸9.1和9.2的作用是将捆扎在待打捆压缩包两端的铁丝推向压缩包中间，完成推丝动作，为打结做准备，为保证推丝液压缸同步将铁丝推到待打结位置，在此回路上安装分流集流阀15来保证动作的同步性。剪切液压缸10用于打结后切断铁丝。翻包液压缸12用于将打好捆的压缩包推翻后经运输带运走。液压马达11的功能是带动旋转台及其上面的待打捆压缩包转动实现铁丝打结。调速阀13用来调节旋转台的选择速度，防止速度过快或过慢影响打结效果。由数字压力控制器5.1～5.8（数显电接点压力表）或限位开关控制电磁换向阀7.1～7.5的电磁铁得电顺序，从而控制执行元件各个动作的先后顺序。

1.2.2    液压打捆装置的工作流程

当待打捆物品完成压块后，通过外部运输装置将待打捆压缩包传送至旋转台上，将压缩包用铁丝压住。启动打捆按钮，电磁溢流阀4（10DT）、电磁换向阀7.1（2DT）得电，压丝液压缸8.1和8.2的油缸杆退回。当压丝液压缸的有杆腔压力值升高到数字压力控制器5.2的调定压力后，数字压力控制器5.2发信号，电磁换向阀7.2（4DT）得电，推丝液压缸9.1和9.2的油缸杆伸出，将铁丝两端推向中间进行推丝。当推丝液压缸9.1无杆腔压力升高到数字压力控制器5.4的调定压力后，数字压力控制器5.4发信号，电磁换向阀7.4（7DT）得电，液压马达11旋转带动旋转台上的压缩包旋转，则对捆扎在压缩包上的铁丝进行拧丝。当液压马达11入口处的压力值达到数字压力控制器5.6的调定值后，数字压力控制器5.6发信号，电磁换向阀7.3（6DT）得电，剪切液压缸10的油缸杆伸出，将打捆用铁丝切断，同时压下限位开关14.1，电磁换向阀7.5（9DT）得电，翻包液压缸12的油缸杆伸出，将打捆好的压缩包推出，当压力升高到数字压力控制器5.8的调定压力，数字压力控制器5.8发信号，电磁换向阀7.5（8DT）得电，翻包液压缸12的油缸杆退回。当翻包液压缸12有杆腔压力升高到数字压力控制器5.7的调定压力后，数字压力控制器5.7发信号，电磁换向阀7.3（5DT）得电，剪切液压缸10的油缸杆退回，当剪切液压缸10的有杆腔压力升高到数字压力控制器5.6的调定压力后，数字压力控制器5.6发信号，电磁换向阀7.2（3DT）得电，推丝液压缸9.1和9.2的油缸杆退回，压下第一限位开关14.2，电磁换向阀7.1（1DT）得电，压丝液压缸8.1和8.2的油缸杆伸出，压下铁丝，等待下一个打捆周期。

打捆装置动作顺序表如表1所示。

2    液压系统主要元件选择

对于液压元件的规格、型号等参数的选择，需要根据其在工作中的实际压力、流量指标来确定，此外电机功率、油箱体积等参数也需计算。

打捆装置主要液压元件明细表如表2所示。

3    结语

本课题提出了液压打捆装置的整体结构设计方案，并完成了液压驱动系统原理图的设计及元件选型工作。该打捆装置可以替代人工完成物品的打捆工作，液压系统配合电气元件的使用使得该装置结构简单、节能低噪、安全性好、运行可靠，无须人工干预、自动化程度高、效率高，降低了人工成本。

本课题的研究成果对于相关产品的研发具有一定的参考价值。

[参考文献]

[1] 王青云.金属打包机液压系统设计[J].橡塑技术与装备，2015，41（16）：156-157.

[2] 洪震，贺元成，杨勇.全自动液压打包机改进设计[J].机械，2015，42（9）：77-80.

[3] 尹玲玉，董世平，陈月锋，等.中型方捆打捆机打结系统研究[J].农业工程，2015，5（4）：114-116.

收稿日期：2021-08-31

作者简介：王杰（1972—），女，河北黄骅人，工学硕士，教授，从事流体传动与控制技术的研究及教学工作。