旧钢桶翻新生产线的研究开发

文/谢小鹏

摘要：介绍自行研究开发的一种旧钢桶翻新生产线, 详述系统的结构原理和工作方法。生产线具有机械动作平稳可靠、无冲击、结构紧凑、维护维修方便等特点。

关键词：旧桶翻新；全自动；喷洗机；整形机

一、概述

旧桶翻新生产线是对使用过的200L旧钢桶进行翻新, 使其符合200L钢桶的使用要求的生产设备。它的实施内容包括矫形和整形、桶内清洗、桶外清洗、烘干、喷漆等工序。

其生产过程是：

第一道工序为矫形和整形。矫形工艺主要用于钢桶两端加强筋部位矫形。通过胀压机构对旧钢桶加强筋凹、凸部位进行调整, 使该部位达到要求的圆度, 同时通过外部矫形压轮及内部胀压对旧钢桶桶身凹、凸部位进行调整, 使整个桶身达到要求的圆度。

第二道工序为桶内清洗。主要用于对钢桶内部有强附着力的附着物进行摩擦清洗。通过在桶内放置铁链、碎石等, 再全方位旋转铁桶, 使铁链、碎石等与铁桶内壁充分摩擦, 使附着物松脱并溶解于溶剂中, 达到桶内壁清洁的目的。

第三道工序为桶外清洗。主要用于钢桶的外表面清洗。通过清洗剂泡洗, 同时旋转钢桶与高速旋转的钢刷摩擦, 将钢桶表面的污物及油漆清刷干净。

第四道工序为钢桶表面烘干。主要用于钢桶表面烘干及传送。通过链传送机构及红外线加热管, 将表面的水渍烘干, 使钢桶达到一定的表面温度, 增强油漆的附着力, 同时将钢桶自动传送到喷漆机的入口。

第五道工序为表面喷漆。当钢桶传送到喷漆机位置后, 自动完成桶身、桶两端面的喷漆过程, 同时还可以完成不同颜色套色喷漆的功能。喷漆工序完成后, 还可以自动将铁桶传送到下一道工序的设备上(旧桶翻新生产线简图略)。

二、钢桶内壁自动喷洗机

1、结构原理

图1所示为自动喷洗机的结构原理图, 系统由钢桶升降吊架、钢桶定位夹架、钢桶升降气缸、喷洗机机架、旋转喷洗枪、喷枪动作气缸、储液槽、高压喷洗泵、精密过滤器及机、电、仪一体的集成操作控制系统组成。

喷洗工作步骤：

1）钢桶从初始状态以V2的速度上移运动, 达到提升高度。

2）喷洗枪以V1的速度水平运动直至喷洗枪进入钢桶。

3）喷洗时钢桶作上、下运动,同时喷洗枪作旋转运动。

4）喷洗枪停止喷射并脱离钢桶。

以上四个步骤完成一个桶的清洗周期。

图1 自动喷洗机的结构原理

2、控制系统

控制系统由西门子可编程控制器、按钮开关、磁性开关、交流接触器等电器元件组成, 控制系统接线图与可编程序控制器逻辑图本文略。

3、自动喷洗过程

接通电源, 接通气源, 喷洗机处于初始状态（见图1）。启动高压清洗泵, 自动喷洗机将处于备用状态。人工将钢桶倒置, 并按钢桶顶部开口方位放进升降吊架。按清洗按钮, 升降气缸将钢桶升起到最高位置, 同时触动电磁开关K1 , 喷枪动作气缸将旋转喷枪缩回，喷头正对钢桶口；同时触动电磁开关K5 , 钢桶升降气缸下降；至最低点时, 触动电磁开关K3 , 气动三通回流阀打开, 清洗液经出口管高速流向旋转喷头, 使钢桶内壁得到全方位的喷洗；在延时3～5s后, 升降气缸向上提升；当触动电磁开关K2时, 气动三通回流阀关闭，清洗液经回流管流回高压清洗泵入口；当升降气缸提升到最高位置时, 再次触动电磁开关K1 , 喷枪动作气缸将喷枪推出, 同时触动电磁开关K4 , 升降气缸下降，喷洗机回到初始状态。人工将已喷洗的钢桶推出, 换装未喷洗的钢桶, 如此循环。

三、钢桶桶身自动整形机设计

1、整形机工作原理

图2所示为整形机工作原理图, 它由整形辊轮、支承辊轮、辊轮升降机构、辊轮升降调整机构、钢桶定位压紧机构、钢桶旋转传动机构、钢桶推出机构、气密检验水槽、机、电、气一体的控制系统、机架等部分组成，实现钢桶圆柱形桶身自动矫形的过程, 同时也实现对钢桶桶身的气密性检验。

工作时桶内充满高压气体, 钢桶转动而整形辊紧压着钢桶表面同时绕自身中心轴转动, 达到整形目的。

图2 整形机工作原理

2、钢桶整形受力分析

钢桶截面受力分析及变形如图3、4所示, 钢桶薄壁受到滚压力P1, 薄壁张力F以及桶内壁压力P的作用而产生塑性变形, 达到恢复整形的作用。

向钢桶内注入高压气体, 使钢桶内部产生压力, 则钢桶的桶身薄板受力为P、F，当整形辊轮与桶身局部接触并使桶身变形时产生作用力P1。当钢桶绕桶轴心缓慢旋转时, 钢桶与整形辊轮接触的局部受交变应力的作用, 出现凹陷-回弹的弹塑性变形过程, 消除钢桶桶身的局部变形量, 恢复圆柱形桶身。整体变形原理与现有的钢板矫形机对钢板的整形相类似。

图3 横截面受力分析及变形

图4 轴剖面受力分析及变形

3、各机构功能

1）整形辊轮：与钢桶圆柱表面接触, 实现钢桶桶身局部弹塑性变形的功能。

2）支承辊轮：实现钢桶整形前支承定位的功能。

3）辊轮升降机构：实现整形辊轮上、下运动的功能。

4）辊轮升降调整机构：实现辊轮与钢桶接触的变形量的调整功能。

5）钢桶定位压紧机构：实现钢桶中心定位及固定,实现钢桶注气充压及密封功能。

6）钢桶旋转传动机构：实现钢桶旋转传动功能。

7）钢桶推出机构：实现钢桶试密整形完成后将钢桶推离整形机的功能。