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舊鋼桶翻新生產線的研究開發
文/謝小鵬
摘要：介紹自行研究開發的一種舊鋼桶翻新生產線, 詳述系統的結構原理和工作方法。生產線具有機械動作平穩可靠、無沖擊、結構緊湊、維護維修方便等特點。
關鍵詞：舊桶翻新；全自動；噴洗機；整形機
一、概述
舊桶翻新生產線是對使用過的200L舊鋼桶進行翻新, 使其符合200L鋼桶的使用要求的生產設備。它的實施內容包括矯形和整形、桶內清洗、桶外清洗、烘干、噴漆等工序。
其生產過程是：
第一道工序為矯形和整形。矯形工藝主要用于鋼桶兩端加強筋部位矯形。通過脹壓機構對舊鋼桶加強筋凹、凸部位進行調整, 使該部位達到要求的圓度, 同時通過外部矯形壓輪及內部脹壓對舊鋼桶桶身凹、凸部位進行調整, 使整個桶身達到要求的圓度。
第二道工序為桶內清洗。主要用于對鋼桶內部有強附著力的附著物進行摩擦清洗。通過在桶內放置鐵鏈、碎石等, 再全方位旋轉鐵桶, 使鐵鏈、碎石等與鐵桶內壁充分摩擦, 使附著物松脫并溶解于溶劑中, 達到桶內壁清潔的目的。
第三道工序為桶外清洗。主要用于鋼桶的外表面清洗。通過清洗劑泡洗, 同時旋轉鋼桶與高速旋轉的鋼刷摩擦, 將鋼桶表面的污物及油漆清刷干凈。
第四道工序為鋼桶表面烘干。主要用于鋼桶表面烘干及傳送。通過鏈傳送機構及紅外線加熱管, 將表面的水漬烘干, 使鋼桶達到一定的表面溫度, 增強油漆的附著力, 同時將鋼桶自動傳送到噴漆機的入口。
第五道工序為表面噴漆。當鋼桶傳送到噴漆機位置后, 自動完成桶身、桶兩端面的噴漆過程, 同時還可以完成不同顏色套色噴漆的功能。噴漆工序完成后, 還可以自動將鐵桶傳送到下一道工序的設備上(舊桶翻新生產線簡圖略)。
二、鋼桶內壁自動噴洗機
1、結構原理
圖1所示為自動噴洗機的結構原理圖, 系統由鋼桶升降吊架、鋼桶定位夾架、鋼桶升降氣缸、噴洗機機架、旋轉噴洗槍、噴槍動作氣缸、儲液槽、高壓噴洗泵、精密過濾器及機、電、儀一體的集成操作控制系統組成。
噴洗工作步驟：
1）鋼桶從初始狀態以V2的速度上移運動, 達到提升高度。
2）噴洗槍以V1的速度水平運動直至噴洗槍進入鋼桶。
3）噴洗時鋼桶作上、下運動,同時噴洗槍作旋轉運動。
4）噴洗槍停止噴射并脫離鋼桶。
以上四個步驟完成一個桶的清洗周期。
圖1 自動噴洗機的結構原理
2、控制系統
控制系統由西門子可編程控制器、按鈕開關、磁性開關、交流接觸器等電器元件組成, 控制系統接線圖與可編程序控制器邏輯圖本文略。
3、自動噴洗過程
接通電源, 接通氣源, 噴洗機處于初始狀態（見圖1）。啟動高壓清洗泵, 自動噴洗機將處于備用狀態。人工將鋼桶倒置, 并按鋼桶頂部開口方位放進升降吊架。按清洗按鈕, 升降氣缸將鋼桶升起到最高位置, 同時觸動電磁開關K1 , 噴槍動作氣缸將旋轉噴槍縮回，噴頭正對鋼桶口；同時觸動電磁開關K5 , 鋼桶升降氣缸下降；至最低點時, 觸動電磁開關K3 , 氣動三通回流閥打開, 清洗液經出口管高速流向旋轉噴頭, 使鋼桶內壁得到全方位的噴洗；在延時3～5s后, 升降氣缸向上提升；當觸動電磁開關K2時, 氣動三通回流閥關閉，清洗液經回流管流回高壓清洗泵入口；當升降氣缸提升到最高位置時, 再次觸動電磁開關K1 , 噴槍動作氣缸將噴槍推出, 同時觸動電磁開關K4 , 升降氣缸下降，噴洗機回到初始狀態。人工將已噴洗的鋼桶推出, 換裝未噴洗的鋼桶, 如此循環。
三、鋼桶桶身自動整形機設計
1、整形機工作原理
圖2所示為整形機工作原理圖, 它由整形輥輪、支承輥輪、輥輪升降機構、輥輪升降調整機構、鋼桶定位壓緊機構、鋼桶旋轉傳動機構、鋼桶推出機構、氣密檢驗水槽、機、電、氣一體的控制系統、機架等部分組成，實現鋼桶圓柱形桶身自動矯形的過程, 同時也實現對鋼桶桶身的氣密性檢驗。
工作時桶內充滿高壓氣體, 鋼桶轉動而整形輥緊壓著鋼桶表面同時繞自身中心軸轉動, 達到整形目的。
圖2 整形機工作原理
2、鋼桶整形受力分析
鋼桶截面受力分析及變形如圖3、4所示, 鋼桶薄壁受到滾壓力P1, 薄壁張力F以及桶內壁壓力P的作用而產生塑性變形, 達到恢復整形的作用。
向鋼桶內注入高壓氣體, 使鋼桶內部產生壓力, 則鋼桶的桶身薄板受力為P、F，當整形輥輪與桶身局部接觸并使桶身變形時產生作用力P1。當鋼桶繞桶軸心緩慢旋轉時, 鋼桶與整形輥輪接觸的局部受交變應力的作用, 出現凹陷-回彈的彈塑性變形過程, 消除鋼桶桶身的局部變形量, 恢復圓柱形桶身。整體變形原理與現有的鋼板矯形機對鋼板的整形相類似。
圖3 橫截面受力分析及變形
圖4 軸剖面受力分析及變形
3、各機構功能
1）整形輥輪：與鋼桶圓柱表面接觸, 實現鋼桶桶身局部彈塑性變形的功能。
2）支承輥輪：實現鋼桶整形前支承定位的功能。
3）輥輪升降機構：實現整形輥輪上、下運動的功能。
4）輥輪升降調整機構：實現輥輪與鋼桶接觸的變形量的調整功能。
5）鋼桶定位壓緊機構：實現鋼桶中心定位及固定,實現鋼桶注氣充壓及密封功能。
6）鋼桶旋轉傳動機構：實現鋼桶旋轉傳動功能。
7）鋼桶推出機構：實現鋼桶試密整形完成后將鋼桶推離整形機的功能。
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