多层压机同时闭合装置液压缸式补偿装置

改造者：王伟平

多层压机同时闭合装置液压缸式补偿装置

改造者：王伟平

在实际使用过程中，为了避免因板坯厚度不均或压机安装误差带来的不良影响，在同时闭合装置的各拉杆上部都装有专门的补偿装置。多层压机同时闭合机构的补偿装置有多种不同的结构形式，如液压缸式补偿装置和弹簧式补偿装置等。本文主要研究液压缸式补偿装置。

多层压机同时闭合机构安装补偿装置的必要性

多层压机同时闭合机构

多层压机同时闭合机构类型很多，我国普遍采用偏置杠杆式同时闭合装置，如图1所示。同时闭合机构保证了各层压板同时启闭，各层板坯受热均匀，提高了产品质量。

多层压机设置补偿装置的必要性

（1）压机工作过程中，在工艺状态同时闭合的特定工艺位置上实现压板等间距分布，而在其他位置上只能近似实现压板等间距分布；

压机工作过程中，拉杆受热后产生伸长变形；

同时闭合机构装配时存在安装误差。

压机处于特定工艺位置之前，压板位置是受拉杆控制的，补偿油缸不动作；压机处于特定工艺位置之后，拉杆由主动杆变为受压板位置控制的被动杆，为防止拉杆受压变弯或拉力过大造成同时闭合装置的破坏，实现拉杆长度在运动中能做少量的自由伸缩，多层压机杠杆式同时闭合机构设置补偿装置是十分必要的。

多层压机同时闭合机构补偿装置的类型

多层压机同时闭合机构的补偿装置主要有液压缸式补偿装置和弹簧式补偿装置等类型。

液压缸式补偿装置

我国目前应用最广泛的液压缸式补偿装置为整体式液压缸补偿装置，如图2所示。同时闭合装置各拉杆上油缸的进油口并联后接在蓄能器上（图中未示出），使活塞对拉杆的拉力与拉杆拉升的总重相平衡。

蓄能器压力大小要保证压机在加压过程中，因板坯厚度不均引起各拉杆的拉力发生较大变化时，活塞能向下移动补偿拉杆的伸长量，从而实现液压缸补偿，保证产品质量和提高生产效率。

图1　杠杆式压机同时闭合机构

图2　液压缸式补偿装置结构简图

图3　弹簧式补偿装置结构简图

弹簧式补偿装置

弹簧式补偿装置如图3所示。压机工作前，拧紧调节螺钉预压缩弹簧，使弹簧所受的拉力和拉杆所拉升的总重量相平衡。

压机工作过程中，当板坯厚度不均匀时，拉杆所受力发生变化，弹簧的伸缩量发生改变。此时，弹簧的伸缩量补偿了拉杆的伸长量，从而实现弹簧式补偿，保证了产品质量。

图4　补偿油缸的结构图

多层压机同时闭合机构液压缸式补偿装置的设计

补偿油缸设计的基本要求

压机处于特定工艺位置之后，拉杆有时受拉，有时受压。受拉时，当拉杆拉力超过一定数值时，补偿油缸活塞克服油压带动拉杆伸长补偿。当拉杆受压时，由于拉杆是细长杆，容易失去稳定而变弯。为防止这种情况发生，在设计上应予保证拉杆在补偿油缸内可自由伸缩而不受油压的作用。

（2）合理确定补偿油缸总油压。压机处于特定工艺位置之前，补偿油缸总油压应大于拉杆最大拉力，保证补偿油缸不动作，防止压板错位；压机处于特定工艺位置之后，补偿油缸发生动作，此时，总油压不可过大，以免拉杆受力过大，通常，总油压为拉杆最大拉力的1.3～1.6倍较为合理。

（3）我国干法纤维板车间应用的压机同时闭合装置，补偿油缸数目很多，10层压机有36个补偿油缸。为节约材料，使机构紧凑，应在满足工艺和强度要求下，尽量缩小补偿油缸的外廓尺寸（主要是外径），避免压机闭合过程中缸体之间产生干涉。

补偿油缸的设计

整体式补偿油缸结构如图4所示。拉杆由活塞中心部位的轴孔伸入活塞内部，拉杆和活塞可做相对移动。压机工作过程中，当拉杆所受拉力增大时，克服油压拉动活塞向右移动，实现拉杆伸长补偿；相反，当拉杆受压力作用时，拉杆在缸体内向左移动，实现拉杆缩短补偿。因此，整体式补偿油缸具有伸长和缩短双重补偿功能。

在拉杆头部空腔上开了一个小孔（图中未示出），防止使用中渗漏油液充塞空腔，使拉杆头部运动时受到背压，造成受压时拉杆运动不灵。此小孔也可利于在油缸维修时油缸上盖拆卸。

活塞受压环形面积外径可用下式计算：

式中，R——活塞受压环形面积外半径（cm）；

r——活塞受压环形面积内半径（cm）；

P——补偿油缸油压（Mpa）。

我国有关工厂目前采用的油压为20～30kgf/cm2，总油压为520～780kgf/cm2。根据核算，有些偏小。总油压低于拉杆最大拉力容易造成压机尚未闭合时补偿油缸提前动作。

为防止补偿油缸外廓尺寸过大，应对油缸壁厚进行强度设计。在考虑轴向载荷情况下，根据第四强度理论：

式中，R，r——油缸的外径和内径（cm）；

p——油压（kgf/cm2）。

目前，应用的补偿油缸壁厚较大。这主要是上盖和缸体联接处安设螺钉的结构需要。因此，应对联结螺钉进行强度设计，尽可能缩小油缸外径。这对缩短摆杆长度，缩小同时闭合装置的外廓尺寸是很重要的。

总之，液压缸式补偿装置设计时不仅要考虑压机工作时拉杆和活塞可灵活轴向相对运动，实现拉杆伸缩补偿；另一方面，尽量减小油缸外径，缩小同时闭合装置的外廓尺寸，避免压机闭合过程中缸体之间产生干涉；最后，还要使通入活塞缸体的油液压力稍大于压板、板坯、垫板以及拉杆等的总重量。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.17.028