舊桶翻新生產線的研究開發
文/謝小鵬，何宏鷹
摘要：介紹自行研究開發的一種舊油桶翻新生產線，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：油桶翻新；全自動；噴洗機；整形機
一、概述
油桶翻新生產線是對使用過的200L 鐵包裝桶進行翻新，使其符合200L 包裝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。矯形工藝主要用于鐵桶兩端加強筋部位矯形。通過脹壓機構對舊油桶加強筋凹、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油桶桶身凹、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。主要用于對油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。主要用于鐵桶的外表面清洗。通過清洗劑泡洗，同時旋轉鐵桶與高速旋轉的鋼刷摩擦，將鐵桶表面的污物及油漆清刷干凈。第四道工序為鐵桶表面烘干。主要用于鐵桶表面烘干及傳送。通過鏈傳送機構及紅外線加熱管，將表面的水漬烘干，使鐵桶達到一定的表面溫度，增強油漆的附著力，同時將鐵桶自動傳送到噴漆機的入口。第五道工序為表面噴漆。當鐵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（油桶翻新生產線簡圖略）。
二、油桶內壁自動噴洗機
1. 結構原理
圖1 所示為自動噴洗機的結構原理圖，系統由油桶升降吊架、油桶定位夾架、油桶升降氣缸、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。
圖1 自動噴洗機的結構原理
噴洗工作步驟：
1）油桶從初始狀態以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油桶。
3）噴洗時油桶作上、下運動，同時噴洗槍作旋轉運動。
4）噴洗槍停止噴射并脫離油桶。以上四個步驟完成一個桶的清洗周期。
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。人工將油桶倒置，并按油桶頂部開口方位放進升降吊架。按清洗按鈕，升降氣缸將油桶升起到最高位置，同時觸動電磁開關K1，噴槍動作氣缸將旋轉噴槍縮回，噴頭正對油桶口；同時觸動電磁開關K5，油桶升降氣缸下降；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，使油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Kl，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。人工將已噴洗的油桶推出，換裝未噴洗的油桶，如此循環。
三、油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、油桶定位壓緊機構、油桶旋轉傳動機構、油桶推出機構、氣密檢驗水槽、機、電、氣一體的控制系統、機架等部分組成，實現油桶圓柱形桶身自動矯形的過程，同時也實現對油桶桶身的氣密性檢驗。
圖2 整形機工作原理
工作時桶內充滿高壓氣體，油桶轉動而整形輥緊壓著油桶表面同時繞自身中心軸轉動，達到整形目的。
2. 油桶整形受力分析
油桶截面受力分析及變形如圖3、4 所示，油桶薄壁受到滾壓力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。
圖3 橫截面受力分析及變形
圖4 軸剖面受力分析及變形
向油桶內注入高壓氣體，使油桶內部產生壓力，則油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。當油桶繞桶軸心緩慢旋轉時，油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，消除油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。
3. 各機構功能
1）整形輥輪：與油桶圓柱表面接觸，實現油桶桶身局部彈塑性變形的功能。
2）支承輥輪：實現油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：實現輥輪與油桶接觸的變形量的調整功能。
5）油桶定位壓緊機構：實現油桶中心定位及固定，實現油桶注氣充壓及密封功能。
6）油桶旋轉傳動機構：實現油桶旋轉傳動功能。
7）油桶推出機構：實現油桶氣密試驗、整形完成后將油桶推離整形機的功能。
