【文章內容簡介】 圖 32 機架 剪板機剪切瞬間作用于機架上的力有： zyP —— 總剪切力（ N） yP —— 壓料力（ N） T—— 推力（ N）；可以考慮 T= zyP N—— 刀架對機架導軌的反力（ N） 在計算立柱強度時應考慮最壞的載荷條件，假設總剪切力全部作用在一個連桿上，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)。 刀架是剪板機的重要部件，被剪板料的剪切精度和端口質量在很大程度上與刀架以及[鍵入文字 ] 10 機架上導軌的結構有關，因此應該注意刀架的強度和剛度。 目前常見的刀架結構有 三種：整體焊接的直線運動刀架、組合 —— 焊接的直線運動刀架及整體焊接的擺動刀架。 整體焊接的直線運動刀架如果刀架沿垂線運動，一般上刀片只有兩個刃，如果刀架沿前傾線運動則刀片可作成四個刃。這種結構可用于上軸式和側軸式剪板機。 組合 —— 焊接的直線運動刀架中，水平板和筋板先焊好，然后用螺栓固定到立板上。調節(jié)螺栓使刀架在水平面內造成凸弧線，而在剪切時由于水平推力迫使刀架彎曲造成凹弧線，如果調節(jié)適當，兩項彎曲將互相抵消而使剪切精度得到提高。刀架運動由偏心軸和連桿獲得，一般都沿前傾運動。被剪板厚 ? 10毫米時前傾角采取 3176。連桿的下端（上端）作用在刀架立板頂端的小偏心軸上。 整體焊接結構的擺動刀架多數(shù)用于液壓 —— 機械傳動的剪板機。根據(jù)活塞和刀架的連接方式基本山有三種形式： ； ； 。這三種刀架斷面應考慮抗彎和抗扭。 在進行計算時可以忽略去剪切角引起的刀片方向的水平分力，因為剪切角比較?。ㄋ椒至Φ淖畲笾挡怀^ zhP ）。刀架導軌上的單位壓力隨著被剪點的推移而變化，最大單位壓力應在剪切開始位置確定，因為此時的剪切力只作用在一個連桿上。刀架產生的撓度和最大應力應在刀架的中間斷面確定，因為此時剪切力產生的彎矩最大。 剪板機的下刀刃是一條水平直線，為了讓刀架在擺動中實現(xiàn)上刀刃自左至右對板料的均勻連續(xù)剪切，上刀刃上的所有點都必須沿著以刀架回轉中心 O為圓心，以剪切半徑 R為半徑的圓弧 ss擺動（圖 4)。為了實現(xiàn)斜剪，上刀刃自左至右必須與水平傾斜一個角度，即上刀片刃口與下刀片刃口之間有一 個夾角 ? ，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 在載荷的最危險條件下（剪切力作用于中間斷面）計算刀架的應力和剛度。整體焊接刀架斷面的計算如下，先確定斷面對垂直坐標軸和水平坐標軸的重心位置以及慣性矩，然后計算出慣性矩積和斷面慣性主軸的轉角。 按下式確定該斷面對主軸 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 ??? 當確定彎矩時作用在刀架上的力引向斷面的重心，當確定扭矩時該軸引向扭矩軸。 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 產生的彎矩 4)( 100 APM PW ? N M 由力 0T 產生的彎矩 4)( 100 ATM TW ? N M 式中 1A —— 刀架寬度 因此 0)( PMW =16229N M 0)( TMW =5630N M 由已經得到的彎矩，求得作用在刀架上的彎曲應力 00)(1xxpww J lM?? MPa 00)(2yyTww J lM?? MPa 求得 1w? =16MPa 2w? = 查資料得 Q235 刀架的許用應力值 ??? 為 60MPa,液壓剪板機 ??? 則為 80MPa。 刀架在水平面內的允許撓度 ??f 50h 式中 h—— 被剪板厚 因此 ??f = 剪切薄板時，如果被剪下部分懸出工作臺很長，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，每個支架由兩根拉桿懸掛在刀架的水平板上。當不需要電磁輥時可 提起拉桿并將插銷旋轉 180176。，板料就可以自由通過?？椎闹睆铰源笥陔姶泡伒闹屋S徑，當板料局部隆起時相應的電磁輥就被抬起。電磁輥的吸力可以調節(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)板料相接觸的輥子數(shù)量來確定，如果吸力過大則可以提起幾組輥子，或者提升支架的一端使局部輥子和板料相接觸。 考慮到成本和簡單問題，因此選擇前一種。 剪板機的下刀片都具有四個刃。刀架沿前傾直線運動的剪板機上刀片可以具有兩個刃或者四個刃。刀架沿弧線運動的剪板機上刀片只宜有 兩個刃，而且必須將上刀片用螺釘或者墊片調整為一個空間曲面，因此上刀片的長度盡可能增大以減少接縫數(shù)。如果接縫處調整不當將導致刀具磨損的加劇和被剪板邊偏差的增大。 刀片頂面應稍低于工作臺面，偏差為 。 國產剪板機刀片材料常用 6CrW2Si，（熱處理后硬度為 RC5860)。 T7A,9CrSi， Cr12P1，Cr12Mo 和 Cr6VP 也可作刀片的材料。國外實驗用硬質合金 BK15或 BK20鑲在剪刀片上來提高兩次刃磨的間隔時間。 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 刀片刃部應經常保持清潔，并應涂上含有二硫化鉬或石墨的潤滑脂。 [鍵入文字 ] 14 4 液壓部分設計 基本方案 調速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動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現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合 實現(xiàn)所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現(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現(xiàn)。相應的調整方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合 —— 容積節(jié)流調速。 [鍵入文字 ] 15 節(jié)流調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)行元件的流量來調節(jié)速度。此種調速方式結構簡單，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合。 容積調速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為 了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調節(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。此種調速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。 節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 調速回路一經確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調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，壓力油流經系統(tǒng)釋放能量后 ，再排回油箱。開式回路結構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調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，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結構緊湊，但散熱條件差。 經過比較選用容積調速系統(tǒng) 壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調節(jié)壓力，一般在節(jié)流調速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。 在有些液壓系統(tǒng)中 ，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 順序動作方案 主機各執(zhí)行機構的順序動作，根據(jù)設備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程[鍵入文字 ] 16 開 關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關安裝比較方便，而用行程閥需連接相應的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。 另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經過一段時間，當泵正常運轉后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關閉，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床、擠壓機壓力機等場合。 通過比較，考慮本設計動作方案為 通過電氣行程開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。某一執(zhí)行元件完成預定動作時，回路中的壓力達到一定的數(shù)值，通過 壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。 整機的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復多余的元件，力求系統(tǒng)結構簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關系，避免誤動作發(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)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。 大型設備的關鍵部位，要附設備用件，以便意外事件發(fā)生時能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。 各液壓元件盡量采用國產標準件，在圖中要按國家標準規(guī)定 的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設計的非標準元件可用結構原理圖繪制。系統(tǒng)圖中應注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表 。 考慮到剪板機工作時所需的功率，我們可以采用容積調速方式。為滿足速度的有級變化，用壓力補償變量液壓泵供油。即在快速下降時，液壓泵以全流量供油，當轉換成慢速加壓剪斷時泵的流量減小在最后 5mm內，使變量泵減到零。當液壓缸反向回程時，泵的流量恢復到全流量，液壓缸的運動方向采用三位四通 M電磁換向閥控制，停機時換向閥 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置一個內控單向順序閥。本機采用行程控制，利用行程開關來切換電液換向閥，以實現(xiàn)自動循環(huán)。綜上擬定的剪板機的液壓系統(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調速閥 10單向閥 8二位三通機動換向閥 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 本系統(tǒng)主要是實現(xiàn)刀架的提升和下降，所以對流量和速度的要求不高，選用定量泵即可。 液壓系統(tǒng)的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系統(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，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調速系統(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。對長時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。 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，進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 由于工作要求，本系統(tǒng)中