【正文】 切機(jī)主要零件尺寸的確定，完全使用或充分發(fā)揮剪切機(jī)的能力都與剪切力有關(guān)。在設(shè)計(jì)剪切機(jī)時(shí)，首先要根據(jù)所剪軋件最大斷面尺寸來(lái)確定剪切機(jī)公稱能力，它是根據(jù)計(jì)算的最大剪切力并參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和資料來(lái)確定的。1）.當(dāng)軋件材料為Q235A時(shí) 最大剪切力為： Pmax=KτmaxFmax (25)式中：Fmax —被剪軋件最大的原始斷面面積，mm τmax —被剪軋件材料在相應(yīng)剪切溫度下最大的單位剪切阻力，（《軋鋼機(jī)械》），取τmax=100MPa。K— 考慮由于刀刃磨鈍、刀片間隙增大而使剪切力提高的系數(shù)，其數(shù)值根據(jù)剪切機(jī)能力選擇，中型剪切機(jī)，K=。 按鋼坯斷面尺寸： □180180 mmmm Fmax=180180=32400 mm2 按鋼坯斷面尺寸： □165225 mmmm Fmax= 165225=37125 mm2故： Pmax=KτmaxFmax=100165225= MN2） 當(dāng)軋件材料為27SiMn時(shí)因?yàn)樵摷羟胁牧蠠o(wú)單位剪切阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以最大剪切力為： Pmax=σbtFmax (26)式中：K—同軋件材料Q235A一樣，K=； σbt—被剪軋件材料在相應(yīng)剪切溫度下的強(qiáng)度極限，MPa，根據(jù)表84（《軋鋼機(jī)械》），取σbt=200MPa； Fmax—軋件最大的原始斷面面積，mm2，根據(jù)上述 1） 中計(jì)算可知， Pmax=200165225= MN綜合以上計(jì)算結(jié)果，并考慮到今后剪切軋件品種的擴(kuò)大，且結(jié)合我國(guó)國(guó)標(biāo)所規(guī)定的系列標(biāo)準(zhǔn)， MN。而實(shí)際工程中，考慮到我們?cè)O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的要求， MN，相當(dāng)于500T液壓鍵切機(jī)。 剪切功的計(jì)算根據(jù)剪切功可以近似而方便的計(jì)算出鍵切機(jī)功率。剪切功與剪切力和刀片行程有關(guān)，當(dāng)不考慮刀片磨鈍等因素時(shí)，可按以下公式計(jì)算： A= Pmaxh (27) 式中：A— 剪切功，Nmh—鋼坯厚度，mPmax—最大剪切力，N則： A= Pmaxh=1801000=963000 Nm第三章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。1)剪體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，最大的剪切力受工作液體壓力限制，且要能夠保證不致過(guò)載和損壞。2)液壓剪切機(jī)工作循環(huán)：上刀下降，鎖緊小車(chē)右移下刀上升，剪切鋼坯下刀下降（快退）上刀升起小車(chē)左移（快退）。3)剪切運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)，為使機(jī)構(gòu)具有所要求的精確運(yùn)動(dòng)，需要依靠上下刀臺(tái)的平穩(wěn)和附加的約束來(lái)獲得，這均需由液壓系統(tǒng)來(lái)控制。剪切機(jī)型式： 油壓小車(chē)移動(dòng)式被剪鋼坯斷面尺寸： □180180 mmmm □165225 mmmm代表鋼種： Q235A 27SiMn剪切溫度： ≥750℃拉坯速度： 2m/min剪切小車(chē)及橫移輥道重量： 鋼坯定尺長(zhǎng)度： ，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)如圖31表示一個(gè)液壓缸簡(jiǎn)圖。各有關(guān)系數(shù)標(biāo)注圖上，其中FW是作用在活塞桿上的外部載荷，F(xiàn)m是活塞與缸壁以及活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封阻力。作用在活塞桿上的外載荷包括工作載荷Fg,導(dǎo)軌的摩擦力Ff,由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力Fa。圖31 液壓缸受力情況 剪切缸的載荷力工礦分析：剪切缸運(yùn)動(dòng)分為啟動(dòng)、工進(jìn)、快退三個(gè)動(dòng)作循環(huán)。當(dāng)剪切缸啟動(dòng)時(shí)，液壓缸負(fù)載只有下刀臺(tái)本身的重力，F(xiàn)w=G=4100N 式中：G下刀臺(tái)重量；工進(jìn)時(shí)，活塞桿承受剪切力，其外載荷是剪切力及下刀臺(tái)自重。Fw=Pmax+G=106+4100≈106N；快退時(shí),工作負(fù)載主要是下刀臺(tái)本身重力，其值為負(fù)。Fw=G=4100N。 橫移缸的載荷力 橫移缸在啟動(dòng)過(guò)程中，其外載荷主要是小車(chē)和橫移輥道對(duì)導(dǎo)軌的摩擦力。Fw=μsG （31） 式中： μs—靜摩擦系數(shù)，μs=；由表31查的 G—小車(chē)及剪體總重，N；表31 摩擦系數(shù)μ導(dǎo)軌類型導(dǎo)軌材料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)摩擦系數(shù)滑動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)鑄鐵啟動(dòng)時(shí)：低速（）高速（）～～～滾動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵對(duì)滾柱（珠）淬火鋼導(dǎo)軌對(duì)滾柱～靜壓導(dǎo)軌鑄鐵 G=G1+G2+G3； G1—小車(chē)及橫移輥道重量，G1=17800N； G2—鋼坯重量，G2=7239N； G3—剪體重量，G3=40000N； G=G1+G2+G3=225239N； 外載荷：Fw=μsG=33786N；小車(chē)右移時(shí)，橫移缸外載荷為小車(chē)鋼坯、剪體、橫移輥道的重力和剪切力對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生的摩擦阻力，即車(chē)輪踏面在軌道上的滾動(dòng)摩擦阻力和車(chē)輪軸承的摩擦阻力。摩擦阻力矩： Mn=(G+G4)(KDc/2+μd/2）； （32）式中：G—輥道車(chē)，剪體，鋼坯總重，G=225239N； G4—剪切力，G4=； K—滾動(dòng)摩擦系數(shù)，K=； μ— 車(chē)輪軸承摩擦系數(shù)，μ=； Dc—車(chē)輪外徑，Dc=250mm； d—軸承內(nèi)徑，d=70mm； 故：Mn=（225239+）（250/2+70/2） =N/mm外載荷：Fw==/125=62080N （33） 小車(chē)左移時(shí)，小車(chē)受剪體及橫移輥道的重力對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生的摩擦阻力，即車(chē)輪踏面在軌道上的滾動(dòng)摩擦阻力和車(chē)輪軸承的摩擦阻力。 ： Mn=（G1 +G3）（KDc/2+μd/2） =（178000+40000）（250/2+70/2） =303020N/mm；外載荷：Fw==303020/125=。 抬升缸的負(fù)載力 T=GSm=7800=1404Nm （34） 式中： G—上刀臺(tái)及其相連機(jī)構(gòu)自重，G=7800N； Sm—上刀臺(tái)重心到軸心距離，約為Sm=；故上刀臺(tái)下降時(shí)，抬升缸抬升，其外載荷 Fw===3265N； （35）同理，上刀臺(tái)上升時(shí)，抬升缸下降，其外載荷Fw===3265N；各液壓缸的外載荷力計(jì)算結(jié)果列于表31由公式： 活塞上載荷力F= （36）―液壓缸的機(jī)械效率，～，這里取=；求得相應(yīng)的作用于活塞上的載荷力，并列于表32表32 各液壓缸載荷力液壓缸名稱工況液壓缸外載荷Fw/N活塞上載荷力F/N剪切缸啟動(dòng)41004316工進(jìn)106106快退41004316橫移缸啟動(dòng)3378635564右移6208065342左移24242552抬升缸下降32653437上升32653437壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備的類型來(lái)定，還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來(lái)說(shuō)，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)，反之，壓力選得太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必須要提高設(shè)備成本。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于固定的尺寸不太受限制的設(shè)備，壓力可以選的低一些。具體選擇可參考下表33和表34表33 按載荷選擇工作壓力載荷（KN）55～1010～2020～3030～5050工作壓力（MP）～1～2～33～44～5≥5表34 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門(mén)刨床拉床工作壓力（MP）～23～52～88～1010～1820～32500T液壓剪切機(jī)屬中型剪切機(jī)。剪切系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，依據(jù)上述表格初步確定系統(tǒng)工作壓力為21MPa。橫移缸最大負(fù)載65347N，抬升缸3437N，均為低壓系統(tǒng)。（參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng)與控制》表3—2及表3—3）（參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1963） 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 剪切缸 剪切缸最大載荷時(shí)，為剪切缸剪切工作狀態(tài)，其載荷力為F=106N參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》。缸筒內(nèi)徑： （37）式中：D—缸筒內(nèi)徑F—最大載荷力，F(xiàn)=106N—活塞桿徑比，依據(jù)下表選=P1—供油壓力，取21MPaP2—回油背壓，依據(jù)下表選P2=1MPa表35 按工作壓力選取徑比參考表工作壓力（MPa）≤～≥徑比～～ 表36執(zhí)行元件背壓力選擇參考表系統(tǒng)類型背壓力簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)～回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)～回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)～用補(bǔ)油泵的閉式回路～回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械～3回油路較復(fù)雜，且直接回油箱可忽略不記本表摘自《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng)與控制》故有： 取D=600mm活塞桿直徑：d==420mm ，取標(biāo)準(zhǔn)值d=500mm 則液壓缸有效面積 （38） （39）液壓缸行程 L=H=300㎜.式中： H—刀片行程,H=300㎜。活塞桿強(qiáng)度校核 （310）式中： Fmax—活塞桿所受的最大載荷，F(xiàn)max =106； d—活塞桿直徑，d=420mm。所以有：活塞桿材料為碳鋼故 =100～120MPa∴強(qiáng)度符合，校核完畢。當(dāng)橫移缸右移時(shí)，在其啟動(dòng)時(shí)負(fù)載最大，F(xiàn)=65347N，此時(shí),橫移缸受拉 由上述的公式可得下式： （311）式中：—活塞桿的徑比，=；—供油壓力，=；—回油背壓，=。則：由文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑：D=160mm，所以活塞桿直徑為d==104mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 d=110mm；則液壓缸有效面積： 活塞桿強(qiáng)度校核所以強(qiáng)度符合要求，校核完畢。 抬升缸當(dāng)抬升缸抬升時(shí)，其負(fù)載F=3628N，此時(shí)，活塞桿受壓式中：—活塞桿的徑比，=；—供油壓力，=；—回油背壓，=。則： =27㎜由文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑 D=32mm，活塞桿直徑為d== 取標(biāo)準(zhǔn)值 d=20㎜則液壓缸有效面積 活塞桿強(qiáng)度校核