连杆式液压剪板机设计要点

发布时间:2020-07-14 06:27
 

  CA 液压与气动 J@@C 年第 J 期 连杆式液压剪板机设计要点 付 丽 !# $%&’()*+) ,#-./+#0 1’.+)- ’2 )# 3’++#4).+/ 5’0 670(*89.4 :#*(.+/ ;*4.+# = . (天津理工大学, 天津 ?@@?A@) 摘 要: 采用一个液压缸通过连杆传动的原理设计出的液压剪板机能很好地解决液压剪板机的同步问 题, 并且结构简单、 经久耐用。该文介绍了这一新式剪板机的结构原理和设计要点。 关键词: 液压剪板机; 连杆传动; 受力分析; 强度设计 中图分类号: !B?ACD?; !6E?F 文献标识码: (J@@C) G 文章编号: E@@@HIACA @JH@@CAH@J 两端均为单耳球绞, 液压缸在 T 点通过绞支轴与机架 相连, 液压缸的活动端在 Q 点与主推拉杆相连。当液 压缸的 Q 点向右运动时主推拉杆带动前、 后三角板转 动; 前三角板的 R 点、 后三角板的 G 点通过拉杆向下 拖动上刀架向下运动,AG亚游登录, 形成剪板动作。 剪切力的计算 剪板厚度为 EJ %%; 剪切角度 ?M, 由下式计算所需 剪切力: (%%) ; EJ L JI@@ ?M; (次 N %.+) ; E@ !C@@ ;1*; EC OP; (%%) ; EK@ L ?@@ C ); ?E@@ L EJ@@ L EA@@。 ! 剪 @DC # J !U @DFC $ )*+ 式中 — —剪板厚度 (%%) #— — —剪切角 (M) — — —材料剪切强度 (;1*) !U— 可计算 由上式可计算出剪力, 若取!U 为 I@@ ;1*, 出剪切力为 ?IFDK OS, 以下按 ?C@ OS 计算。 # 连杆机构受力分析 剪板机工作时的剪切点, 是从一端逐渐延伸到另 一端的, 在作力的分析时, 应考虑剪切点在始端、 中间 点、 终端 ? 个位置作为危险点进行强度设计。位于剪 切线中点时, 上刀架和机架承受垂直方向的最大弯矩 和水平方向的最大弯矩。此时两个拉杆 R3 和 G, 承 受的拉力近似相等, 约为 E N J ! 剪 。在剪切线的始端和 终端: 在始端剪切时拉杆 G, 几乎承受全部剪切力; 在 终端剪切时拉杆 R3 几乎承受全部剪切力, 此时上刀 架和机架承受的弯矩很小。 受力分析如图 J 所示。 ED 机架 JD 后三角板 CD 主推拉杆 ?D 液压缸 KD 前三角板 ID 上刀架 液压剪板机, 多采用两个液压缸驱动, 解决两个液 压缸的同步问题需要采取一些技术措施。本机采用的 是单缸连杆结构, 同步问题自然得到解决。这种结构 仅用 E 个液压缸, 液压系统也很简单。这台剪板机为 多年前设计制造, 经过长时间的使用表明其工作稳定、 性能可靠。其设计要点简介如下。 ! 主要技术参数及工作原理 E)主要技术参数 剪板尺寸 (厚 L 宽) 剪切角度 行程次数 板材抗拉强度 电动机功率 液压缸 (直径 L 行程) 质量 外形尺寸 (长 L 宽 L 高) J)结构与工作原理 剪板机的机械结构与通用剪板机相似。 连杆机构的工作原理如图 E 所示, 前三角板 1QR, 通过支轴 Q 与机架相连, 三角板可绕 Q 转动。后三角 板 ;SG 可绕支轴 P 转动。液压缸采用工程液压缸, 收稿日期: J@@IHE@HJK 作者简介: 付丽 (EVK?—) , 天津人, 副教授, 主要从事机械制 造及自动化的科研和教学工作。 万方数据 图 ! 连杆传动原理图 !%%$ 年第 ! 期 液压与气动 主要零件设计 $A $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ 本剪板机的上刀架、 压料装置、 导轨结构等与一般 剪板机类似, 不再多述。以下仅介绍本机特有的主要 部件。 .)主推拉杆的设计 它是将液 压 缸 的 工 作 力 传 递 给 前、 后三角板的 主要受力 构 件, 由于液压缸的力的作用线与它的轴 线之间有一个偏心矩 # , 所以它所承受的载荷主要是 偏心拉伸的载荷。为此将它的主受力截面设计为工 图! 部件受力分析图 字形结构, 经多次试算, 将其截面尺寸定为如图 # 所 示的尺寸, 可 计 算 出 其 截 面 惯 性 矩 数 值 为 .%/ 2 == .%= 771 。 图 ! 是上刀架的受力分析, 其作 ! 剪 是剪切力, 用点随剪切的进行由始端向终端逐渐移动, 它的大小 取决于板料厚度和材料的抗剪强度, 其最大值为 #$% &’。 拉杆力 ! () 和 ! * 的大小随剪切的进行在 % + #$% &’ 之间变化。 图 !, 是后三角板的受力分析, 它是把液压缸动力 传动到上刀架的主要传动部件, ! * 是 ! * 的反作用 其大小的最 力; ! (- 是主推拉杆传过来的液压缸动力, 大值为 ./$ &’。 ’ 点是支轴, 支轴的约束力当不计摩 它们分别与 ! *、 擦力时可以分解为 ! ’*和 ! ’0, ! (- 大 小相等且方向相反, 形成两个力偶。 ! ’* 和 ! ’0 的合 力是 ! ’, 它 是 来 自 机 架 的 约 束 反 力, 最 大 值 为 1.2# &’。 图 !3 是前三角板的受力分析, 与后三角板相似, 不再详述。 图 !4 是 主 推 拉 杆 的 受 力 分 析。液 压 缸 的 推 力 ! (5 最大值为 ./$ &’ 。 ! 6 和 ! 0 是主推拉杆传递给 前、 后三角板的工作力, 此两力之和与液压缸的推力 ! (5 相等。由于液压缸的推力 ! (5 的力作用线不在 存在数值为 !$% 77 的偏心距 # , 于是存 60 的连线 形成力偶与偏心矩平衡, 其大小 为 ./2$ &’, 由于它相对较小, 故在本文的计算中将其 略去不计。 图 !9 是液压缸的受力分析, 液压缸的约束反力 大小为 ./$ &’。 ! : 作用在机架上, 图 !; 是机架的受力分析, ! 剪 与后三角板的 ! (’*、 它是设计机 前三角板的 ! ()形成作用于机架的弯矩, 架的重要参数。 通过以上受力分析, 可计算出各个力的实际大小, 万方数据 然后进行各构件的强度设计。 图# 主推拉杆的外形与截面尺寸 按偏心拉伸进行强度校核, 它的材料为 ?!#$, 许 用应力取为 /$ 6, 经计算其应力为 =. 6。 后三角板的设计 !)前、 前、 后三角板的作用是将液压缸的横向运动转变 为垂 直 运 动, 前、 后 三 角 板 的 尺 寸 有 6 @ !) 和 所以力的关系有 ! *( @ ! ! -( 和 ! )( @ ! ! 6(。 0’ @ !*’, 液压缸行程位于中点时应使 *’! 0’ 和 )! 6, 所 以 *’0 @ )6 @ AA2$B。经强度计算, 前、 后三角 板采用厚度为 #% 77 的 ?!#$ 板材; 前、 后三角板 6、 、 )、 *、 0、 ’ 等处的销轴直径经计算定为 C% 77。销轴 有效工作长度也为 C% 77。 $ 液压系统设计 液压系统的工作元件只有一个液压缸, 采用双作 用工程缸, 两端均采用带球铰的单耳环结构, 缸径 .=% 活塞杆直径 A% 77, 液压缸工作面积为 !%. 37! 。 77, 剪切力为 #$% &’, 若不计传动效率, 所需液压缸的工作 驱动力为 ./$ &’, 可计算出所需的液压泵的工作压力 为 C2/$ 6。液压泵采用 D*1% 齿轮泵。可见液压系 统很简单, 不再详述。 结论: 经多年实际使用表明, 采用连杆式结构能很 好地解决液压剪板机的同步问题, 其液压推动系统只 有一个液压缸, 是结构简单, 工作可靠的一种宽幅液压 剪板机。 # 连杆式液压剪板机设计要点 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 付丽, FU Li 天津理工大学,天津,300380 液压与气动 CHINESE HYDRAULICS & PNEUMATICS 2005(2) 4次 本文读者也读过(10条) 1. 周桓.陈伶.胡建民 摆式剪板机刀架设计[期刊论文]-锻压装备与制造技术2004,39(1) 2. 孙东明.周晓铃.许平.董为民.SUN Dong-ming.ZHOU Xiao-ling.XU Ping.DONG Wei-ming 双缸轻型液压剪板机的设计 [期刊论文]-机械设计与制造2006(9) 3. 陈曼龙.CHEN Man-long 摆式剪板机刀架设计中应考虑的因素[期刊论文]-锻压技术2008,33(1) 4. 张冠军.王静.周德字.王修朝Jing.ZHOU Deyu.WANG Xiuchao 剪板机滚动导轨设计中的几个问 题[期刊论文]-锻压装备与制造技术2009,44(5) 5. 孙辉 提高液压剪板机剪刃利用率研究[期刊论文]-现代商贸工业2009,21(16) 6. 孟冬菊.冯志新.刘学斌G Dong-ju.FENG Zhi-xin.LIU Xue-bin 一种液压剪板机节能型设计方法[期刊论文]-液压 与气动2009(11) 7. 张耀.赵光宙.徐晓风.ZHANG Yao.ZHAO Guang-zhou.XU Xiao-feng 剪板机数控系统设计[期刊论文]-机床与液压 2005(7) 8. 徐济声.张波.李强.闫军.XU Jisheng.ZHANG Bo.LI Qiang.YAN Jun 开卷线中剪板机结构形式探讨[期刊论文]-锻压装 备与制造技术2009,44(5) 9. 白惠杰.BAI Huijie 一种新型的剪板机-立式剪板机[期刊论文]-锻压装备与制造技术2011(5) 10. 陈曼龙.腾德义.CHEN Man-long.TENG Deyi 液压摆式剪板机剪切力计算[期刊论文]-机械设计与制造2008(3) 引证文献(4条) 1.李宝栋 Pro/E和ADAMS环境下基于虚拟样机技术的机床设计与仿真[期刊论文]-装备制造技术 2010(1) 2.李新勇.王华栋 基于虚拟样机技术的折剪两用机床主机建模与仿真[期刊论文]-制造技术与机床 2008(8) 3.赵志平 连杆增力机构及齿轮同步机构式液压折弯剪切机床设计要点[期刊论文]-液压与气动 2006(3) 4.孙东明.周晓铃.许平.董为民 双缸轻型液压剪板机的设计[期刊论文]-机械设计与制造 2006(9) 本文链接:

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