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腳輪沖床知識講座
發(fā)表時間:2012/6/27 22:42:30
一、 主要技術(shù)參數(shù)二、曲柄壓力機組成
根據(jù)壓力機的傳動方式、結(jié)構(gòu)形式及產(chǎn)生壓力的方式等不同，可有多種類型。按傳動方式不同，可分為機械傳動、液壓傳動、電磁及氣動壓力機；按機身結(jié)構(gòu)不同，可分為開式和閉式機身壓力機；按產(chǎn)生壓力的方式不同，機械壓力機又可分為摩擦壓力機和曲柄壓力機。機械傳動的曲柄壓力機使用量最大，是我國工業(yè)部門中最基本、最常見的壓力機械類型。其中，中、小噸位開式機身機械式曲柄壓力機使用量多，手工操作比例大，相應(yīng)的事故率也高。本章將重點討論開式機身機械式曲柄壓力機。
曲柄壓力機由機身、動力傳動系統(tǒng)、工作機構(gòu)和操縱系統(tǒng)組成。
1．機身
機身由床身、底座和工作臺三部分組成，工作臺上的墊板用來安裝下棋。機身大多為鑄鐵材料，而大型壓力機采用鋼板焊接而成。機身首先要滿足剛度、強度條件，有利于減振降噪，保證壓力機的工作穩(wěn)定性。
2．動力傳動系統(tǒng)
動力傳動系統(tǒng)由電動機、傳動裝置（齒輪傳動或帶傳動）以及飛輪組成，其中電動機和飛輪是動力部件。在壓力機的空行程，靠飛輪自身轉(zhuǎn)動慣量蓄積動能；在沖壓工件瞬間受力最大時，飛輪放出蓄積的能量，這樣使電動機負(fù)荷均衡，能量利用合理，減少振動。有的沖壓機利用大齒輪或大皮帶輪起到飛輪的作用。
3．工作機構(gòu)
工作機構(gòu)是曲軸、連桿和滑塊組成曲柄連桿機構(gòu)。曲軸是壓力機最主要部分，它的強度決定壓力機的沖壓能力；連桿是連接件，它的兩端與曲軸、滑塊鉸接；裝有上模的滑塊是執(zhí)行元件，最終實現(xiàn)沖壓動作。輸入的動力通過曲軸旋轉(zhuǎn)，帶動連桿上下擺動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成滑塊沿著固定在機身上導(dǎo)軌的往復(fù)直線運動。
4．操縱系統(tǒng)
操縱系統(tǒng)包括離合器、制動器和操縱機構(gòu)。離合器和制動器對控制壓力機的間歇沖壓起重要作用，同時又是安全保證的關(guān)鍵所在，離合器的結(jié)構(gòu)對某些安全裝置的設(shè)置產(chǎn)生直接影響。操縱裝置一般采用腳踏開關(guān)。
以J31－315型開式壓力機為例，其工作原理見圖14一1 。電動機1帶動皮帶傳動系統(tǒng)2，3，將動力傳到小齒輪6，通過6和7，8和9兩級齒輪減速傳到曲柄連桿機構(gòu)，大齒輪7同時又起飛輪作用。最本級齒輪9制成偏心齒輪結(jié)構(gòu)，它的偏心輪部分就是曲柄，曲柄可以在芯軸10上旋轉(zhuǎn)。連桿12一端連到曲軸偏心輪；另一端與滑塊鉸接，當(dāng)偏心齒輪9在與小齒輪8嚙合轉(zhuǎn)動時，連桿擺動，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運動。上模裝在滑塊上，下模固定在墊板上，滑塊帶動上模相對下模運動，對放在上、下模之間的材料實現(xiàn)沖壓。
圖14－1 J31－315型開式壓力機運動原理圖
1-電動機 2-小皮帶輪 3-大皮帶輪 4-制動器 5-離合器 6-小齒輪
7-大齒輪 8-小齒輪 9-偏心齒輪 10-芯軸 11-機身 12-連桿
13-滑塊 14-上模 15-下模 16-墊板 17-工作臺 18-液壓氣墊
在電動機不切斷電源情況下，滑塊的動與停是通過操縱腳踏開關(guān)控制離合器5和制動器4實現(xiàn)的。踩下腳踏開關(guān)，制動器松閘，離合器結(jié)合，將傳動系統(tǒng)與曲柄連桿機構(gòu)連通，動力輸入，滑塊運動；當(dāng)需要滑塊停止運動時，松開腳踏開關(guān)，離合器分離，將傳動系統(tǒng)與曲柄連桿機構(gòu)脫開，同時運動慣性被制動器有效地制動，使滑塊運動及時停止。
三、過載保護(hù)裝置
壓力機工作過程中，可能由于材料、模具、設(shè)備、操作等問題出現(xiàn)超載；由于滑塊和上模的自重導(dǎo)致下降速度過快，對零件產(chǎn)生撞擊；或由于制動器失靈、連桿折斷，導(dǎo)致滑塊墜落而引發(fā)事故。為此，應(yīng)在壓力機上采用一些保護(hù)性技術(shù)措施。
過載保護(hù)裝置常見的有壓塌式、液壓式和電子檢測式等。
1．壓塌式過載保護(hù)裝置
根據(jù)破壞式保護(hù)原理，在傳動鏈中人為制造一個機械薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)發(fā)生超載時，這個薄弱環(huán)節(jié)首先破壞，切斷傳動線路，使動力不能繼續(xù)輸入，后續(xù)機構(gòu)運動停止，從而保護(hù)后續(xù)主要受力件不遭到損壞。壓力機常用壓塌塊作為機械薄弱環(huán)節(jié)，保護(hù)主要受力件曲軸免受超載造成的破壞。
圖14－11 壓塌塊過載保護(hù)裝置的安裝位置 腳輪
1-連桿體 2-調(diào)節(jié)螺桿 3-支承座 4-滑塊 5-壓塌塊
壓塌塊一般裝在滑塊球鉸與滑塊之間的部位（見圖14－11），當(dāng)壓力機過載時，壓榻塊a，b兩處的圓形截面首先剪切破壞，使連桿相對于滑塊滑動一段距離，觸動開關(guān)，將控制線路切斷，壓力機停止運轉(zhuǎn)，保障機器安全。壓塌塊有雙剪切面和單剪切面兩種，以雙剪切面的為例，壓塌塊兒何尺寸的確定原則是將a，b兩處剪切面積設(shè)計得相同（見圖14－12），以使兩剪切面同時破壞。保護(hù)裝置的破壞載荷約為額定載荷的125%左右，設(shè)兩截面各承受一半工作載荷。剪切面設(shè)計參數(shù)計算公式為：
式中:a,b--壓塌塊的兩剪切斷面面積；
da,db--a,b截面處的直徑；
τ--材料剪切強度極限；
Pg--壓力機的公稱壓力。
圖14－12 壓塌塊過載保護(hù)裝置
壓塌式過我保護(hù)裝置的缺點是不能準(zhǔn)確地限制過載力，因為壓塌塊的破壞不僅由作用在它上面的外力決定，同時還與壓塌塊的材料疲勞有關(guān)。
2．液壓式過載保護(hù)裝置
圖14－13所示為J39－800型閉式四點壓力機液壓式過載保護(hù)裝置原理圖，通過卸荷閥6自動控制過載。在正常工作時，泵2輸出的壓力油經(jīng)卸荷閥6的單向閥進(jìn)入液壓墊5的油缸內(nèi)，抬起連桿支承座。在公稱壓力下工作時，液壓墊中油的壓力使卸荷閥中的單向閥關(guān)閉，閥芯處于圖示下位，卸荷閥進(jìn)油端油壓力與彈簧力的總和大于輸出端總壓力，壓力機正常工作。當(dāng)超載時，油缸油壓升高，使卸荷閥輸出端壓力大于進(jìn)油端壓力與彈簧力的總和，迫使閥芯移動到上位，使壓力油迅速排到油箱，壓力機卸載。同時，卸荷閥上的斜面碰塊隨閥體的移動而觸動限位開關(guān)，切斷電氣控制線路，使離合器分離，油泵停轉(zhuǎn)，壓力機緊急停車。在彈簧力作用下，卸荷閥閥芯復(fù)位。消除過載后，泵再次供油，壓力機重新開始工作。
圖14－13 J39-800型閉式四點壓力液壓保護(hù)裝置原理圖
1-電動機 2-高壓液壓泵 3-溢流閥 4-單向閥 5-限位開關(guān) 6-卸荷閥腳輪
7-液壓墊 8-壓力表開關(guān) 9-壓力表 10-壓力繼電器
壓力機的公稱壓力是如何計算的?
是說滑塊離下死點有13毫米的時候,此時壓力機所具有的壓力,就是所說的公稱壓力,一般的壓力機所用的力都在壓力機的公稱力的60%左右,最多不能超過65%,否則壓力機的壽命會急劇下降,震動加大,很可能發(fā)生特別重大的惡性事件.機毀人亡!
四、壓力機的安全使用與管理
防止沖壓事故是一個復(fù)雜、綜合性的工作，應(yīng)從多方面、多層次給予重視。壓力機本質(zhì)安全和采用安全裝置是壓力作業(yè)安全的基礎(chǔ)和前提，使用與管理是安全的保證，包括制定嚴(yán)格的安全操作規(guī)程、創(chuàng)造良好的環(huán)境和舒適的工作條件，采用輔助安全措施等。否則壓力機及其安全裝置再好，但得不到正確的使用和維護(hù)，甚至遭到人為損壞或拆除，事故仍可能發(fā)生。
（一）、手用工具
沖壓事故率最高的時段發(fā)生在送、取料階段，而我國目前相當(dāng)數(shù)量的沖壓機械還仍然靠手工送、取料。解決這個問題的一個廉價簡便的方法就是利用手用工具。手用工具的作用是以工具代手，避免操作者手伸進(jìn)模口區(qū)的危險。
手用工具是指在壓力機主機以外，為用戶安全操作額外提供的手用操作工具。手用工具種類很多，常用的有手用鉗、鉤、鑷、夾、各式吸盤（電磁、真空、永磁）及工藝專用工具等，是安全操作的輔助手段。
手用工具的設(shè)計和選用要注意以下幾點：
1．符合安全人機工程學(xué)要求
手用工具的手柄形狀要適于操作者的手把持，并能阻止在用力時，手向前握或前移都不能達(dá)到不安全位置，避免因使用工具不當(dāng)而受到傷害。
2．結(jié)構(gòu)簡單、方便使用
手用工具的工作部位應(yīng)與所夾持坯料的形狀相符，以利夾持可靠、迅速取送、準(zhǔn)確入模。
3．不得對模具造成損傷
手用工具應(yīng)盡量采用軟質(zhì)材料制作，以防在意外情況下，工具未及時退出模口，而在模具又閉合時，造成壓力機過載。
4．符合手持電動工具的安全要求
手持電動工具應(yīng)采用安全電壓，并保證絕緣。腳輪
需要強調(diào)指出，在正常操作時，堅持使用手用工具對降低沖壓事故確實能起到一定作用，但手用工具本身并不具備安全裝置的基本功能，因而不是安全裝置。它只能代替人手伸進(jìn)危險區(qū)，不能防止操作者的手意外伸進(jìn)危險區(qū)。采用手用工具還必須同時使用安全裝置。
（二）、良好的工作環(huán)境和操作位置
沖壓作業(yè)單調(diào)、重復(fù)，容易引起操作者疲勞；噪聲和振動使操作意識下降，這也是導(dǎo)致事故的重要原因之一。如果操作者的姿勢不正確，會加速疲勞，增加危險性，所以操作位置和姿勢，以及周圍環(huán)境諸因素都應(yīng)給予充分注意。
1．操作位置和姿勢應(yīng)符合安全人機學(xué)的要求
盡量為操作者提供舒適安全的作業(yè)條件，以便更有效地發(fā)揮人的作用，提高生產(chǎn)率。國外的一些做法可供我國借鑒，如日本搞了沖壓作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)操作尺寸，圖14－20就是其中一例。不僅在壓力機的尺寸設(shè)計上考慮了人體參數(shù)，而且還設(shè)置了肘托板、高度可調(diào)的椅子和腳踏板，增加操作的舒適性。
圖14－20 沖壓作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)操作尺寸
1-肘托板 2-坐椅 3-腳踏板
2．提供良好的生理和心理工作環(huán)境
工作環(huán)境的溫度、通風(fēng)、照明、噪聲和振動等均應(yīng)符合勞動衛(wèi)生要求。如果達(dá)木到要求，應(yīng)采用措施加以改造。
3．配備勞動保護(hù)用品準(zhǔn)操作尺寸
在環(huán)境治理改造前或改造期間，應(yīng)配備必要的勞動保護(hù)用品，例如耳塞（耳罩）、操作手套等，以加強對人員的保護(hù)。
（三）、壓力機安全操作注意事項
根據(jù)壓力機不同機器種類和加工要求，制定有針對性、切實可行的安全操作規(guī)程，并進(jìn)行必要的崗位培訓(xùn)和安全教育。使用單位和操作者必須嚴(yán)格遵守設(shè)計制造單位提供的安全使用說明的規(guī)定和操作規(guī)程，正確地使用、檢修。壓力機一般安全操作要求如下：
第一，開動設(shè)備前，要檢查壓力機的操縱部分、離合器和制動器是否處于有效狀態(tài)，安全防護(hù)裝置是否完整好用，曲柄滑塊機構(gòu)各部有無異常。發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即采取必要措施，不得帶病運轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁拆卸和損壞安全裝置。
第二，正式作業(yè)前須經(jīng)空轉(zhuǎn)試車，確認(rèn)各部分正常后方可工作。開機前應(yīng)清理工作臺上一切不必要的物品，防止開車振落擊傷人或撞擊開關(guān)引起滑塊突然啟動。
第三，操作必須使用工具，嚴(yán)禁用手直接伸進(jìn)模口取物，手用工具不得放在模具上。
第四，在模口區(qū)調(diào)整工件位置或揭取卡在模內(nèi)的工件時，腳必須離開腳踏板。
第五，多人操作同一臺壓力機應(yīng)有統(tǒng)一指揮，信號清晰，待對方作出明確應(yīng)答，并確認(rèn)離開危險區(qū)再動作。
第六，突然停電或操作完畢應(yīng)關(guān)閉電源，并將操縱器恢復(fù)到離合器空擋，制動器處在制動狀態(tài)。
第七，對壓力機進(jìn)行檢修、調(diào)整以及在安裝、調(diào)整、拆卸模具時，應(yīng)在機床斷開能源（如電、氣、液）、機床停止運轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行，并在滑塊下加放墊塊可靠支護(hù)。機床啟動開關(guān)處掛牌通告警示。
四、壓力機的安全管理
壓力機的安全管理包括如下內(nèi)容：
第一，企業(yè)的安全技術(shù)部門和設(shè)備主管部門必須參加壓力機（包括剪切機）安裝、大修后試運轉(zhuǎn)的驗收工作，以及在用設(shè)備的安全定期檢驗工作，驗收合格后方可使用。
第二，對每臺設(shè)備建立完整的設(shè)備檔案。檔案應(yīng)包括：制造廠名稱、安裝單位及檢修、改造中所提供的質(zhì)量證明文件和技術(shù)資料，使用中發(fā)生設(shè)備、人身事故等情況。
第三，建立交接班制度、崗位責(zé)任制度、維護(hù)保養(yǎng)制度、定期檢驗與檢修制度、事故登記與報告制度等，并嚴(yán)格執(zhí)行。
第四，操作者必須年滿18周歲并經(jīng)過企業(yè)部門的專門培訓(xùn)，熟悉設(shè)備性能和維護(hù)保養(yǎng)知識，經(jīng)安全考試合格后方可憑證上崗操作。
第五，對于陳舊、失效、發(fā)現(xiàn)異常、缺乏安全防護(hù)裝置的壓力機，經(jīng)技術(shù)改造仍達(dá)不到安全標(biāo)準(zhǔn)要求的，由主管部門及安全技術(shù)部門認(rèn)真鑒定后，禁止使用。確認(rèn)無改造價值的應(yīng)報廢，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)賣。
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