【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖 32 機(jī)架 剪板機(jī)剪切瞬間作用于機(jī)架上的力有： zyP —— 總剪切力（ N） yP —— 壓料力（ N） T—— 推力（ N）；可以考慮 T= zyP N—— 刀架對(duì)機(jī)架導(dǎo)軌的反力（ N） 在計(jì)算立柱強(qiáng)度時(shí)應(yīng)考慮最壞的載荷條件，假設(shè)總剪切力全部作用在一個(gè)連桿上，即是每一塊立柱上承受總剪切力。作用于，每一塊立柱上的壓料力可考慮總壓料力的半數(shù)。 刀架是剪板機(jī)的重要部件，被剪板料的剪切精度和端口質(zhì)量在很大程度上與刀架以及[鍵入文字 ] 10 機(jī)架上導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此應(yīng)該注意刀架的強(qiáng)度和剛度。 目前常見的刀架結(jié)構(gòu)有 三種：整體焊接的直線運(yùn)動(dòng)刀架、組合 —— 焊接的直線運(yùn)動(dòng)刀架及整體焊接的擺動(dòng)刀架。 整體焊接的直線運(yùn)動(dòng)刀架如果刀架沿垂線運(yùn)動(dòng)，一般上刀片只有兩個(gè)刃，如果刀架沿前傾線運(yùn)動(dòng)則刀片可作成四個(gè)刃。這種結(jié)構(gòu)可用于上軸式和側(cè)軸式剪板機(jī)。 組合 —— 焊接的直線運(yùn)動(dòng)刀架中，水平板和筋板先焊好，然后用螺栓固定到立板上。調(diào)節(jié)螺栓使刀架在水平面內(nèi)造成凸弧線，而在剪切時(shí)由于水平推力迫使刀架彎曲造成凹弧線，如果調(diào)節(jié)適當(dāng)，兩項(xiàng)彎曲將互相抵消而使剪切精度得到提高。刀架運(yùn)動(dòng)由偏心軸和連桿獲得，一般都沿前傾運(yùn)動(dòng)。被剪板厚 ? 10毫米時(shí)前傾角采取 3176。連桿的下端（上端）作用在刀架立板頂端的小偏心軸上。 整體焊接結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)刀架多數(shù)用于液壓 —— 機(jī)械傳動(dòng)的剪板機(jī)。根據(jù)活塞和刀架的連接方式基本山有三種形式： ； ； 。這三種刀架斷面應(yīng)考慮抗彎和抗扭。 在進(jìn)行計(jì)算時(shí)可以忽略去剪切角引起的刀片方向的水平分力，因?yàn)榧羟薪潜容^?。ㄋ椒至Φ淖畲笾挡怀^ zhP ）。刀架導(dǎo)軌上的單位壓力隨著被剪點(diǎn)的推移而變化，最大單位壓力應(yīng)在剪切開始位置確定，因?yàn)榇藭r(shí)的剪切力只作用在一個(gè)連桿上。刀架產(chǎn)生的撓度和最大應(yīng)力應(yīng)在刀架的中間斷面確定，因?yàn)榇藭r(shí)剪切力產(chǎn)生的彎矩最大。 剪板機(jī)的下刀刃是一條水平直線，為了讓刀架在擺動(dòng)中實(shí)現(xiàn)上刀刃自左至右對(duì)板料的均勻連續(xù)剪切，上刀刃上的所有點(diǎn)都必須沿著以刀架回轉(zhuǎn)中心 O為圓心，以剪切半徑 R為半徑的圓弧 ss擺動(dòng)（圖 4)。為了實(shí)現(xiàn)斜剪，上刀刃自左至右必須與水平傾斜一個(gè)角度，即上刀片刃口與下刀片刃口之間有一 個(gè)夾角 ? ，通常稱為剪切角。綜上所述，上刀刃自左至右既要在 ss圓弧線上又要沿剪切角 ? 上升，它的軌跡就形成了一條圓柱螺旋線，其軌跡方程式為： ?cosRX? ?sinRY? ?? cotRZ? 式中 ? —— 刀架擺角 [鍵入文字 ] 11 圖 35 上刀刃軌跡 在載荷的最危險(xiǎn)條件下（剪切力作用于中間斷面）計(jì)算刀架的應(yīng)力和剛度。整體焊接刀架斷面的計(jì)算如下，先確定斷面對(duì)垂直坐標(biāo)軸和水平坐標(biāo)軸的重心位置以及慣性矩，然后計(jì)算出慣性矩積和斷面慣性主軸的轉(zhuǎn)角。 按下式確定該斷面對(duì)主軸 0x 和 0y 的慣性矩 ??? 2s i ns i nc o s 220 cccc yxyxx JJJJ ??? ??? 2c o sc o ss i n 220 cccc yxyxy JJJJ ??? 當(dāng)確定彎矩時(shí)作用在刀架上的力引向斷面的重心，當(dāng)確定扭矩時(shí)該軸引向扭矩軸。 繞扭矩軸的扭矩由下式求得 ?????? ??? xdy CPLCTM zh)2(210 N M 式中 dL —— 刀架寬度 因此 0P =32458N 0T =11260N [鍵入文字 ] 12 圖 36 上刀架 下面確定作用在圖 5剖面 cc上的彎矩。由 0P 產(chǎn)生的彎矩 4)( 100 APM PW ? N M 由力 0T 產(chǎn)生的彎矩 4)( 100 ATM TW ? N M 式中 1A —— 刀架寬度 因此 0)( PMW =16229N M 0)( TMW =5630N M 由已經(jīng)得到的彎矩，求得作用在刀架上的彎曲應(yīng)力 00)(1xxpww J lM?? MPa 00)(2yyTww J lM?? MPa 求得 1w? =16MPa 2w? = 查資料得 Q235 刀架的許用應(yīng)力值 ??? 為 60MPa,液壓剪板機(jī) ??? 則為 80MPa。 刀架在水平面內(nèi)的允許撓度 ??f 50h 式中 h—— 被剪板厚 因此 ??f = 剪切薄板時(shí)，如果被剪下部分懸出工作臺(tái)很長(zhǎng)，板料就容易向下彎曲，因此要考慮托料裝置，托料裝置有兩種：一種是從被剪板料底面向上拖住，另一種是從被剪板料上面吸住。 從底面拖住的托料裝置中，托料擺桿在電磁鐵工作時(shí)處于水平位置，板料就被拖住。[鍵入文字 ] 13 剪切開始前電磁鐵就斷開，托料擺桿由于自重而向下擺開。 從上面吸住板料的電磁輥裝置中。電磁輥裝置由幾組電磁輥所組成，電磁輥裝在支架的孔內(nèi)，每個(gè)支架由兩根拉桿懸掛在刀架的水平板上。當(dāng)不需要電磁輥時(shí)可 提起拉桿并將插銷旋轉(zhuǎn) 180176。，板料就可以自由通過?？椎闹睆铰源笥陔姶泡伒闹屋S徑，當(dāng)板料局部隆起時(shí)相應(yīng)的電磁輥就被抬起。電磁輥的吸力可以調(diào)節(jié)使其略大于被剪下部分的重量，如果吸力小于被剪下部分的板料重量則板料容易向下彎曲。吸力的值可以根據(jù)板料相接觸的輥?zhàn)訑?shù)量來確定，如果吸力過大則可以提起幾組輥?zhàn)?，或者提升支架的一端使局部輥?zhàn)雍桶辶舷嘟佑|。 考慮到成本和簡(jiǎn)單問題，因此選擇前一種。 剪板機(jī)的下刀片都具有四個(gè)刃。刀架沿前傾直線運(yùn)動(dòng)的剪板機(jī)上刀片可以具有兩個(gè)刃或者四個(gè)刃。刀架沿弧線運(yùn)動(dòng)的剪板機(jī)上刀片只宜有 兩個(gè)刃，而且必須將上刀片用螺釘或者墊片調(diào)整為一個(gè)空間曲面，因此上刀片的長(zhǎng)度盡可能增大以減少接縫數(shù)。如果接縫處調(diào)整不當(dāng)將導(dǎo)致刀具磨損的加劇和被剪板邊偏差的增大。 刀片頂面應(yīng)稍低于工作臺(tái)面，偏差為 。 國產(chǎn)剪板機(jī)刀片材料常用 6CrW2Si，（熱處理后硬度為 RC5860)。 T7A,9CrSi， Cr12P1，Cr12Mo 和 Cr6VP 也可作刀片的材料。國外實(shí)驗(yàn)用硬質(zhì)合金 BK15或 BK20鑲在剪刀片上來提高兩次刃磨的間隔時(shí)間。 刀片的尺寸參閱下 表 32 表 32 刀片尺寸 被剪板厚 h（毫米） 刀片尺 寸 T*H（毫米） 螺孔直徑 d（毫米） 1～ 20*60 13 4～ 16 25*80 17 20～ 25 32*120 22 32～ 40 45*150 33 刀片刃部應(yīng)經(jīng)常保持清潔，并應(yīng)涂上含有二硫化鉬或石墨的潤滑脂。 [鍵入文字 ] 14 4 液壓部分設(shè)計(jì) 基本方案 調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合 實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實(shí)現(xiàn)。 速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合 —— 容積節(jié)流調(diào)速。 [鍵入文字 ] 15 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場(chǎng)合。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為 了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流起動(dòng)沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場(chǎng)合，旁路節(jié)流多用于高速。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后 ，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個(gè)封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。 經(jīng)過比較選用容積調(diào)速系統(tǒng) 壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無級(jí)連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。 在有些液壓系統(tǒng)中 ，有時(shí)需要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 順序動(dòng)作方案 主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，根據(jù)設(shè)備類型不同，有的按固定程序運(yùn)行，有的則是隨機(jī)的或人為的。工程機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，一般用手動(dòng)的多路換向閥控制。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動(dòng)到一定位置時(shí)，通過電氣行程[鍵入文字 ] 16 開 關(guān)發(fā)出電信號(hào)給電磁鐵推動(dòng)電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動(dòng)作。行程開關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場(chǎng)合。 另外還有時(shí)間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延時(shí)繼電器發(fā)出電信號(hào)使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機(jī)床、擠壓機(jī)壓力機(jī)等場(chǎng)合。 通過比較，考慮本設(shè)計(jì)動(dòng)作方案為 通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號(hào)給電磁鐵推動(dòng)電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動(dòng)作。某一執(zhí)行元件完成預(yù)定動(dòng)作時(shí)，回路中的壓力達(dá)到一定的數(shù)值，通過 壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)或打開順序閥使壓力油通過，來啟動(dòng)下一個(gè)動(dòng)作。 整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動(dòng)作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 為便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測(cè)，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測(cè)元件（如壓力表、溫度計(jì)等）。 大型設(shè)備的關(guān)鍵部位，要附設(shè)備用件，以便意外事件發(fā)生時(shí)能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。 各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 的液壓元件職能符號(hào)的常態(tài)位置繪制。對(duì)于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動(dòng)作，注明各液壓元件的序號(hào)以及各電磁鐵的代號(hào)，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動(dòng)作表 。 考慮到剪板機(jī)工作時(shí)所需的功率，我們可以采用容積調(diào)速方式。為滿足速度的有級(jí)變化，用壓力補(bǔ)償變量液壓泵供油。即在快速下降時(shí)，液壓泵以全流量供油，當(dāng)轉(zhuǎn)換成慢速加壓剪斷時(shí)泵的流量減小在最后 5mm內(nèi)，使變量泵減到零。當(dāng)液壓缸反向回程時(shí)，泵的流量恢復(fù)到全流量，液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向采用三位四通 M電磁換向閥控制，停機(jī)時(shí)換向閥 處于中位，使液壓泵卸荷。為防止上刀架及上刀片由于自重而出現(xiàn)速度失控現(xiàn)象，在液壓缸無桿腔回油路上設(shè)置一個(gè)內(nèi)控單向順序閥。本機(jī)采用行程控制，利用行程開關(guān)來切換電液換向閥，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)。綜上擬定的剪板機(jī)的液壓系統(tǒng)原理如圖所示： [鍵入文字 ] 17 圖 41 液壓系統(tǒng)圖 1雙聯(lián)葉片泵 2溢流閥 3順序閥 4單向閥 5三位四通電磁換向閥 6調(diào)速閥 10單向閥 8二位三通機(jī)動(dòng)換向閥 9壓力繼電器 11二位二通電磁換向閥 12濾油器 13壓力表開關(guān) 本系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)刀架的提升和下降，所以對(duì)流量和速度的要求不高，選用定量泵即可。 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油 量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 由于工作要求，本系統(tǒng)中