【正文】 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=。τmaxσbt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= Pmaxmh—鋼坯厚度，mPmax—最大剪切力，N則： A= Pmaxm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。設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。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載和損壞。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)和附加的約束來獲得，這均需由液壓系統(tǒng)來控制。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。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)。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)。 橫移缸的載荷力 橫移缸在啟動(dòng)過程中，其外載荷主要是小車和橫移輥道對(duì)導(dǎo)軌的摩擦力。摩擦阻力矩： Mn=(G+G4)(KDc/2+μd/2）； （32）式中：G—輥道車，剪體，鋼坯總重，G=225239N； G4—剪切力，G4=； K—滾動(dòng)摩擦系數(shù)，K=； μ— 車輪軸承摩擦系數(shù)，μ=； Dc—車輪外徑，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） 小車左移時(shí)，小車受剪體及橫移輥道的重力對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生的摩擦阻力，即車輪踏面在軌道上的滾動(dòng)摩擦阻力和車輪軸承的摩擦阻力。 抬升缸的負(fù)載力 T=GSm=7800=1404N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)備來說，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。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)。橫移缸最大負(fù)載65347N，抬升缸3437N，均為低壓系統(tǒng)。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㎜。所以有：活塞桿材料為碳鋼故 =100～120MPa∴強(qiáng)度符合，校核完畢。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。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 所以強(qiáng)度符合要求，校核完畢。由鋼坯接觸定尺裝置觸球?yàn)榧羟兄芷陂_始，橫移缸，抬升缸開始動(dòng)作，抬升缸抵達(dá)指定位置后剪切缸動(dòng)作，剪斷鋼坯即剪切缸觸發(fā)行程開關(guān)上觸點(diǎn)，為剪切缸，抬升缸，橫移缸反向行程開始時(shí)間。由小車行程約800mm，得t===24s即在t=24s時(shí)剪斷鋼坯。剪切缸：抬升缸自鎖后，剪切缸即開始動(dòng)作。根據(jù)已經(jīng)確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，可以計(jì)算出各個(gè)執(zhí)行元件在各個(gè)工作階段的實(shí)際所需流量。表38各工況工作壓力工況執(zhí)行元件名稱負(fù)載F/N背壓力P2MPa結(jié)構(gòu)參數(shù)mm2工作壓力P1/MPa計(jì)算公式A1A2上刀下降抬升缸3437804490小車啟動(dòng)橫移缸3556402009610598小車右移橫移缸653472009610598下刀上升剪切缸106028260086350下刀下降剪切缸431628260086350上刀上升抬升缸36281804490小車左移橫移缸25522009610598圖31各缸位移時(shí)間圖圖32 各缸速度時(shí)間圖圖33各液壓缸的壓力循環(huán)圖 確定剪切機(jī)液壓系統(tǒng)的總組成及作用 用于將軋件剪切成規(guī)定尺寸的機(jī)械稱為剪切機(jī)。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五部分組成，即動(dòng)力組件、執(zhí)行組件、控制組件、輔助組件和液壓油。剪切機(jī)動(dòng)力組件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。執(zhí)行組件（如液壓缸和液壓馬達(dá)）的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。剪切機(jī)控制組件（即各種液壓閥）在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量、和方向。壓力控制閥又可分為溢流閥（安全閥）、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流閥、集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。系統(tǒng)中將用到大部分常見的控制組件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)。系統(tǒng)選用20號(hào)機(jī)械油。液壓缸慢進(jìn)速度由變量泵調(diào)節(jié)，以減少功率損耗和系統(tǒng)發(fā)熱；快退時(shí)由調(diào)速閥調(diào)節(jié)。因剪切缸回程時(shí)，所受負(fù)載為負(fù)，故調(diào)速閥裝在回程回油路上。此回路用變量泵供油，故在回路中設(shè)置安全閥起安全保護(hù)作用。圖34剪切缸基本回路抬升缸基本回路確定雙液控單向閥鎖緊回路：由于上刀臺(tái)在剪切時(shí)承受極大的載荷，為了在極大沖擊下仍具有較好的剪切效果，上刀臺(tái)必須具有高的位置精度，采用雙液控單向閥鎖緊回路。當(dāng)液壓缸上腔不進(jìn)油時(shí)液控單向閥關(guān)閉，液壓缸下腔不能回油，活塞被鎖緊不能下落。但因抬升缸所需鎖緊時(shí)間僅為19s。圖35抬升缸基本回路 橫移缸基本回路的確定為實(shí)現(xiàn)同步剪切運(yùn)動(dòng)，必須使小車移動(dòng)速度與鋼坯運(yùn)動(dòng)速度相等，這就需要用速度傳感器將鋼坯的運(yùn)動(dòng)速度與橫移缸的運(yùn)動(dòng)速度測(cè)出，然后進(jìn)行比較，將差值快速的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳給橫移缸的主控閥，使液壓小車的橫移速度迅速達(dá)到鋼坯的運(yùn)動(dòng)速度，并且與它同步運(yùn)動(dòng)；而當(dāng)剪切機(jī)將鋼坯剪斷后，小車有需要快速的退回，因此，有必要選用高控制精度的比例閥。圖36 比例閥調(diào)速回路 制定順序動(dòng)作方案鋼坯斷面接觸定尺裝置觸球時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，啟動(dòng)抬升缸和橫移缸電磁鐵開始動(dòng)作→ 抬升缸完成預(yù)定動(dòng)作時(shí)觸發(fā)行程開關(guān)，關(guān)閉抬升缸電磁鐵，使抬升缸自鎖，并啟動(dòng)剪切缸電磁鐵使其動(dòng)作→ 當(dāng)剪切缸剪切鋼坯完畢，刀片移動(dòng)到上行程時(shí)，通過上行程開關(guān)發(fā)出電信號(hào)，使剪切缸，抬升缸和橫移缸均反向動(dòng)作→ 剪切缸觸發(fā)下行程開關(guān)時(shí)，停止動(dòng)作→ 橫移缸觸發(fā)左側(cè)行程開關(guān)時(shí)，停止動(dòng)作→ 抬升缸觸發(fā)行程開關(guān)時(shí)，停止動(dòng)作→ 等待下一周期運(yùn)行。而柱塞泵的柱塞與缸體內(nèi)孔均為圓柱表面，易得到高精度的配合，可在高壓下工作，故選用柱塞泵。圖37 液壓原理圖表39 剪切機(jī)電磁鐵工作循環(huán)表動(dòng)作名稱發(fā)訊元件電磁鐵DT1DT2DT3DT4DT5DT6DT上刀下降XK3+小車右移XK3+鎖緊上刀XK5下刀上升XK5+上刀快退XK1+小車左移XK1+下刀快退XK1+上刀復(fù)位XK6小車復(fù)位XK4下刀復(fù)位XK21）.確定液壓泵的最大工作壓力Pp （312）式中：—液壓缸最大工作壓力；=—進(jìn)油路上總壓力損失，=則：=+= MPa∵所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%～60%∴選取的液壓泵要求額定壓力為 2）.液壓泵流量的確定 （313）式中： K—系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取K=～，這里取K=； —高壓系統(tǒng)液壓缸最大總流量，=268L/min則： =268=322 L/min故選用A7V250型斜軸式軸向柱塞泵，其額定壓力為35MPa，額定流量為364 L/min，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min。2）.液壓泵流量的確定 式中： K—系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取K=～，這里取K=； —高壓系統(tǒng)液壓缸最大總流量，=則： ==169 L/min故選用YBC171B型葉片泵，其額定壓力為7MPa，額定流171 L/min，額定轉(zhuǎn)速為1000r/min。 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)閥類元件的實(shí)際流量，可選出這些元件的型號(hào)和規(guī)格，見下表表310液壓剪切機(jī)液壓閥及附件明細(xì)表序號(hào)名稱通徑型號(hào)規(guī)格最大實(shí)際流量數(shù)量壓力MPa流量L/min1截止閥50CJZF50L2526812過濾器50QUIE400403240026813安全閥30BG03V32259614單向閥20RVP20B30026815截止閥50CJZF50L2516壓力表Y2000～253117電磁換向閥164WEG16G20B2830026818單向調(diào)速閥30MSA30EF2130026819蓄能器50NXQ2L100600535110單向閥40RVP40B600535111過濾器55QUIE7001032700535112冷卻器3210535113單向閥40RVP40B600535114電磁換向閥64WE6G50B3580115雙液控單向閥6Z2S660116截止閥50CJZF50L165217過濾器50Q