【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 TLAB程序，以上剪刃為例） 在事故剪切機(jī)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，刀刃的運(yùn)動(dòng)隨著液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)?；钊倪\(yùn)動(dòng)速度通過(guò)一定的連桿機(jī)構(gòu)傳遞給剪刃。其運(yùn)動(dòng)方程如下：（先定義一些參數(shù)） S1 ： 活塞位移 S2 ： 剪刃位移 V1 ： 活塞速度 V2 ： 剪刃速度 α ： 連桿與豎直方向的夾角 剪刃 F=3179。 N(2179。 P1 + P2 ) =3179。 32179。 4 =1 19 當(dāng)輸入位移為 S1時(shí)： 176。－ 180S1 247。 700∏ ＝ α 2 179。 700cosα － 1100 ＝ S2 ∴ S2＝ 1400cos( － 180S1 247。 700∏ )－ 1100 ㎜ 由以上方程編寫 MATLAB 程序如下： 通過(guò)運(yùn)行這個(gè)程序，得到如下活塞位移與剪刃位移的關(guān)系 圖表窗口： 控制脈沖 方程編寫的函數(shù) 可視化窗口 20 當(dāng)輸入速度為 V1 時(shí)： 176。－ 180S1 247。 700∏ ＝ α V1 247。 700 179。 （ 1100 ＋ S1） tanα ＝ V2 ∴ V2 ＝ V1 247。 700 179。 （ 1100 ＋ S2） tan ( － 180S1 247。 700∏ ) ㎜ 以上所得 方程為二元一次方程，須進(jìn)行拉普拉斯變換。 綜合各種因素考慮，編寫 MATLAB 仿真程序表如下圖 連桿機(jī)構(gòu)MATLAB仿真程序圖 21 MATLAB 仿真程序運(yùn)行結(jié)果如下： 工作位置 22 三、剪切力和剪切力矩的計(jì)算 剪切力的計(jì)算 熱剪時(shí)，對(duì)同一材料來(lái)說(shuō)，剪切溫度愈高，則最大剪切力數(shù)值越低，而剪切過(guò)程的延續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)。 在設(shè)計(jì)剪切機(jī)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)軋件最大斷面尺寸來(lái)確定剪切機(jī)公稱能力，最大剪切力。 單位剪切阻力 τ ；相對(duì)切入深度 ξ ； Pmax=Kτ maxt Fmax / x N 其中 零點(diǎn)位置 23 K: 考慮刀鈍、刀片間隙增大而使剪切力的系數(shù) 其數(shù)值根據(jù)剪切機(jī)能力選?。? 小型剪切機(jī)（ P＜ ） 中型剪切機(jī)（ P = ～ 8 MN ） 大型剪切機(jī)（ P ＞ 10 MN ） Fmax: 被剪軋件最大原始斷面面積，㎜ 2； τ max: 相應(yīng)剪切溫度下最大單位剪切阻力， MPa； 由 P = 6500 KN 查《軋鋼機(jī)械》表 8— 3 得 K=， δ b = 85 MPa； Pmax = Kδ b Fmax= 6683 KN 斜刀片剪切機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)： 主要有刀片傾角α，刀片長(zhǎng)度和理論空行程次數(shù)。由于事故 剪切機(jī)上剪刃采用雙邊傾斜角式，此時(shí)傾角α不受摩擦條件的限制。傾斜角α的大小對(duì)剪切質(zhì)量也有影響。α過(guò)小會(huì)撕裂剪切斷面。在剪切薄鋼板時(shí)，刀刃傾斜角為 1176。 30′～ 6176。 。 斜刀片剪切機(jī)的剪切力由三部分組成： P = P1 + P2 + P3 24 其中： P1 ： 純剪切力 P2 ：軋件被剪部分的彎曲力 P3 ：鋼板在剪切區(qū)域內(nèi)的彎曲力 P1 = a h2 / tanα 其中： h ： 為鋼板厚度 a ： 為單位剪切功 事故剪切機(jī)工作剪切力的計(jì)算： 根據(jù)《軋鋼機(jī)械》 285 頁(yè)公式 8－ 56 得 剪切機(jī)工作剪切力的計(jì)算公式如下： 其中部分參數(shù)如下： Z： 系數(shù)。此系數(shù)與被剪掉部分的鋼板寬度 d，軋件材料延伸率及刀片傾角 α 有關(guān)。如圖《軋鋼機(jī)械》 286 頁(yè) 圖 8－ 30 圖如下所示 25 Y : 刀片相對(duì)側(cè)間隙 △ ： 刀片間隙 H ： 鋼板厚度 Y ＝ △／ h ＝ 3/70 ＝ X : 壓板相對(duì)距離 C : 壓板中心距下刀側(cè)邊緣距離 X ＝ C／ h ＝ 400/70 26 ＝ δ b ： 板坯強(qiáng)度極限 Mpa δ ：延伸率 K1 ： 刀鈍系數(shù) K1 ＝ ～ 取 K1＝ 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一卷 表 3－ 1－ 6 得 δ b ＝ 375 ～ 500 Mpa 根據(jù)通常規(guī)則取中間值 δ b ＝ Mpa δ ＝ P1 ＝ (h2/tanα )δ bδ＝ 3 179。 106 N 將以上參數(shù)代入下面公式： P ＝ K1P1｛（ 1＋ Ztanα /＋δ bY2X/(δ bY2X＋ 100δ）｝＝ MN 最后，得出 事故剪切機(jī)的工作剪切力為 6400 KN 剪切力矩的計(jì)算 薄板坯在受剪切時(shí)，由于上、下剪刃的間隙作用會(huì)產(chǎn)生一個(gè)使薄板坯發(fā)生旋轉(zhuǎn)的力矩，這個(gè)力矩的大小計(jì)算如下： 27 刀刃側(cè)間隙為 △ ＝ 3 ㎜ 剪切力為 P ＝ 6400 KN 剪切力矩 M ＝ P 179。 △ ＝ 19200 Nm 四、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 明確設(shè)計(jì)要求，制定基本方案 一個(gè)優(yōu)秀的液壓系統(tǒng)應(yīng)該是技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，操作和維修方便，運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，要達(dá)到這幾個(gè)方面的要求。除了技術(shù)上的問(wèn)題以外，還必須具有正確的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然要達(dá)到這些要求是需要一個(gè)過(guò)程的，我們應(yīng)努力縮 短這個(gè)過(guò)程。 還應(yīng)指出，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的液壓系統(tǒng)，往往不是一次就可以完成的，而需要經(jīng)過(guò)使用實(shí)踐的反復(fù)檢驗(yàn)不斷的調(diào)整和修改內(nèi)容才能逐步達(dá)到完善。 由于具體條件不同，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟不可能是固定不變的。通?？傄亚昂蟛襟E反復(fù)交叉進(jìn)行，不斷的調(diào)整和修改設(shè)計(jì)內(nèi)容。但是一般來(lái)說(shuō)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程大體上包括下述的幾個(gè)基本步驟： 擬訂液壓系統(tǒng)步驟方案，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟不可能是固定不變的；液壓系統(tǒng)的計(jì)算；選擇或設(shè)計(jì)各種液壓元件；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的驗(yàn)算；繪制正式液壓系統(tǒng)圖和裝配圖等。 28 在擬訂液壓系統(tǒng)方案以前，必須明確哪些工 作機(jī)構(gòu)需要用液壓系統(tǒng)來(lái)完成。哪些工作機(jī)構(gòu)應(yīng)用其他傳動(dòng)方式去完成更合理。切不可一味盲目追求“全液壓化”。因?yàn)楸M管液壓傳動(dòng)具有一系列的優(yōu)點(diǎn)。但它在某些方面也有缺陷，亦不如其他傳動(dòng)方式。如能綜合運(yùn)用各種傳動(dòng)方式，注意揚(yáng)長(zhǎng)避短設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)器才會(huì)是先進(jìn)的和合理的。 首先要調(diào)整和了解清楚所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)要完成的工作任務(wù)是傳動(dòng)還是控制。易知本設(shè)計(jì)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作任務(wù)是傳動(dòng)。 明確工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式，是直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或是擺動(dòng)，以確定選用什么形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu) — 油缸、油馬達(dá)或擺動(dòng)油缸，本液壓的所有工作機(jī)構(gòu)均是直線運(yùn)動(dòng) ，進(jìn)而選用油缸。 明確系統(tǒng)所需執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量、動(dòng)作順序、相互之間的位置關(guān)系以及自動(dòng)化程度要求、精度要求等。以及確定采用什么控制方式。本液壓系統(tǒng)采用一個(gè)定量泵。系統(tǒng)中只有一個(gè)油缸作為執(zhí)行元件。由于控制精度要求較高，故而采用微機(jī)控制。 明確系統(tǒng)對(duì)安全保護(hù)的要求程度，以便選用必要的合理的安全裝置和措施。 明確系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)精度和質(zhì)量的要求，如平衡性、準(zhǔn)確性、效率等。以便決定系統(tǒng)選用的元件精度和基本回路的形式，還要明白系統(tǒng)的工作環(huán)境情況，如高溫、低溫、潮濕、灰塵、振動(dòng)、腐蝕等因素，以便采取相應(yīng)的特殊措施，還要知道設(shè)備是 固定使用 29 還是行走使用等。 主機(jī)的概況 事故剪切機(jī)是一種應(yīng)急、暫時(shí)處理在線成品的設(shè)備。當(dāng)軋機(jī)出現(xiàn)故障或者不能夠正常軋制時(shí)，不斷產(chǎn)生的新板坯將由事故剪剪成具有一定長(zhǎng)度的碎段，被剪斷的碎段落入廢料槽，成為廢品等待再回收利用。由于剪斷板坯厚度為 70 毫米，剪切溫度有 1000攝氏度，要求剪切機(jī)各部位要耐高溫，由于剪切實(shí)沖擊很大，機(jī)架還應(yīng)該能夠承受疲勞沖擊，尤其對(duì)于出入口導(dǎo)輥部分距離板坯較近，導(dǎo)輥軸承更是在高溫環(huán)境下工作，所以導(dǎo)輥軸承部分零件必須有耐高溫的性能。 事故剪切機(jī)是薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線上的一臺(tái)輔助應(yīng)急處理設(shè)備， 為了整套生產(chǎn)線的連續(xù)性，事故剪切機(jī)采取上下兩部分布局，地面上和地面下，整體機(jī)架為焊接結(jié)構(gòu)，機(jī)架橫梁為搭建結(jié)構(gòu)，橫梁通過(guò)兩個(gè)特制的大螺栓連接于立柱上，上剪刃通過(guò)液壓缸懸掛在機(jī)架橫梁上，上刀的平衡是靠液壓缸來(lái)完成的。 事故剪切機(jī)中的上、下剪刃分別由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，每套液壓缸都配有單獨(dú)的油路，但上、下兩個(gè)液壓缸的動(dòng)作是同步的，但運(yùn)動(dòng)速度有所不同，由于行程不同，其受力位置也不同，所以兩缸應(yīng)有不同的動(dòng)力緩沖，由于在不同的工段存在有不同的速度，液壓系統(tǒng)必須具備有調(diào)速的功能。所以最終選擇了雙向可調(diào)液壓缸。 30 事故剪切機(jī)承受 著較大的沖擊載荷，由于其工作產(chǎn)品是廢料，事故剪切機(jī)對(duì)于轉(zhuǎn)換精度沒(méi)有太高的要求，但自動(dòng)化程度較高，通過(guò)固定的液壓油路，依據(jù)編排好的程序控制各種液壓閥的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的全自動(dòng)化，從而實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的要求。