1、摘要剪板机广泛应用于轧钢机械中，本文主要介绍使用连铸机剪板机对各种规格的钢坯进行加工。液压剪板机是一种以液压为主要驱动的剪板机，剪板机采用平行刀片式的剪板机。剪的上下刀片都在移动，但是剪绳的动作是由下刀片完成的。目前，它广泛应用于初轧、方坯车间。剪切机液压系统主要由三部分组成。分别是下刀台系统、辎道小车驱动系统和上刀台抬升系统。其中下刀台剪切系统主要控制下刀片的进刀和快退；馄道小车驱动系统主要用于前进时保持剪切机与钢坯同速，剪切完成后快速返回;上刀台抬升系统用来移动上刀台。其中下刀台剪切缸单独采用变量泵驱动，而辐道下车油缸和上刀台抬升缸共用一个定量泵，其动作由换向阀实现。关键词：剪切机、馄道小
2、车、油缸AbstractPlateshearingmachineiswidelyusedinsteelrollingmachinery,thisarticlemainlyintroducestheuseofcontinuouscastingmachineshearingmachinetoprocessvariousspecificationsofsteelbillet.Hydraulicshearingmachineisakindofshearingmachinewithhydraulicpressureasthemaindrive,andtheshearingmachineadoptsapa
3、rallelbladetypeshearingmachine.Theupperandlowerbladesofthecutaremoving,buttheactionofcuttingtheropeisdonebythelowerblade.Atpresent,itiswidelyusedintheprimaryrollingandbilletworkshop.Theshearmachinehydraulicsystemismainlycomposedofthreeparts.Theyarethelowertablesystem,therollertrolleydrivesystemandth
4、eupperknifetableliftingsystem.Amongthem,thelowerknifetableshearingsystemmainlycontrolstheknifeentryandrewindofthelowerblade;therollertabletrolleydrivesystemismainlyusedtokeeptheshearingmachineatthesamespeedasthesteelbilletwhenadvancing,andquicklyreturnaftertheshearingiscompleted;theupperknifetableli
5、ftingsystemisusedtomovetheuppertooltable.Amongthem,thelowerknifetableshearcylinderisdrivenbyavariablepumpalone,whiletherollertablecarcylinderandtheupperknifetableliftcylindershareaquantitativepump,anditsactionisrealizedbythereversingvalve.Keywords:shearingmachine；tablerollervehicle；fueltank目录摘要IAbst
6、ractII第一章绪论41.1国内外研究现状52.1本课题研究目的和意义73.1剪切机的类型、特点及选型4第二章液压剪切机的设计计算102.1剪切机结构参数的确定102. 1.1刀片行程103. 1.2刀片尺寸的确定113.1. 3剪切机理论空行程次数122.2剪切机能力参数计算133.2. 1剪切过程分析132. 2.2平行刀片剪切机的剪切力与剪切功14第三章剪切机液压传动系统的设计与计算163.1剪切机的设计要求与参数163. 1.1设计要求163. 1.2设计参数163.2进行工况分析，确定液压系统的主要参数173.2.1液压缸的载荷计算173.2.2初选系统的工作压力203.2.3液压
7、缸的主要结构尺寸计算213.2.4各工况所需时间及速度的计算253.2.5液压执行元件实际所需流量的计算263.2.6液压执行元件实际工作压力的计算273.2.7拟定液压系统工况图283.3制定液压系统基本方案和拟定液压系统图293.3.1制定基本方案293.3.2拟定液压系统图353.4液压元件的选择353.4.1液压泵的选择363.4.2电动机功率的确定373.4.3液压阀的选择383.4.4油管内径的确定393.4.5油箱的有效面积的确定403.5液压系统性能验算413.5.1验算回路中的压力损失433.5.2验算液压系统发热温升46参考文献48致谢50第一章绪论剪板机是一种借助于运动的
8、刀片和固定的刀片采用合理的刀片间隙，对各种厚度的金属板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离的设备。剪板机常用来剪裁直线边缘的板料毛坯。剪切能保证剪切表面的直线性和平行度的要求，同时减小板材的扭曲，从而获得高质量的工件。锁金行业的下料剪切工具，广泛适用于机械，冶金，汽车，船舶制造，电器电气工程设备，锁金加工，钢管焊接，航天航空工业等各种机械相关行业中，主要作用就是用于金属剪切在使用金属板材较多的工业部门中，都需要按照要求根据尺寸对板材进行切断加工，因此，剪板机就成为各工业部门使用最为广泛的板料剪短工具。剪板机是带有自动送料的装置，可完成板料高效率，精密度加工，具有自动，高速，精密三个基本要
9、素。19世纪末出现了以电为动力的机械剪板机，并获得了快速发展。到20世纪，锻压机械改变了19世纪开始的向大型，重型发展的趋势，转而向高速，自动，高效，精密，专用，多品种出产等方向。自60年代来，剪板机已经获得了较大的成长，每分钟行程次数已经可以达到几千次,吨位也由几十吨成长到几百吨，甚至千吨级别。剪板机在冲压中的使用比例仍在不断上涨，所以研究，分析，改造剪板机是仍然有必要的。1.1 国内外研究现状1.1.1 国内研究现状现代工业发展到21世纪，精密锻造和挤压等少，无切削工艺，新技术得到越来越多的广泛应用。近几年来，数控技术广泛应用于大中小型机械的应用上。国内数控剪切机也有了较好的发展，这些设备
10、具有结构简单，操作简易，造型美观大方，耗能低，机械强度高，刚性好，运行平稳易保养等特点。因此在冶金，轻工，机械等行业得到了广泛的应用。随着我国工业化进程加快，在剪切机的发展过程中，必须要提高剪切机的自主开发和创造能力。加快与国际合作的步伐，向着高速，高质量，高精度，自动化的方向前进。马鞍山市致呈机电有限公司的1250吨冷剪切机配备了目前国际上先进的气动制动、离合装置，确保剪切过程快速、精确、稳定可靠。配备快速更换刀片装置，刀座开启、压紧、推出、复位完全由液压传动。压钢装置安装在冷剪本体进料侧，由气缸推动压下馄压紧被切料以保证料切口齐平及设备操作的安全性。传动部分采用高精度齿轮传动，具有传动平稳
11、、噪音低；机床本体为龙门式，具有性能稳定，剪切扎件时振动小的特性；自带干油，稀油润滑系统、液压阀台；可实现机电一体化配置。下图1,2,3,4分别为该公司生产的剪切机图片。图一山东潍坊特钢公司1250吨冷剪机图2南高精马来西亚关丹项口 1000吨冷剪A检试机图3安徽贵航特钢850吨冷剪图4出口中东安曼650吨冷剪机A检试机1.1.2国外研究现状在国外，传统的机械剪板机也被液压剪板机和液压机械剪板机所取代,20mm以下的剪板机多为摆动式结构。它们易于制造，易于使用，更有利于实现自动化。同时，剪切精度和剪切质量也在不断提高。近年来，剪切机的生产一般趋向于减小剪切角，增大压力。剪切角应小或可调，便于叶
12、片之间的调整。许多剪切机使用刀架沿前线移动，以减少剪切段的不垂直度。越来越多的剪板机采用整体焊接床身，并在刀架、工作台等部件上进行预应力，以保证剪切的直线度，从而提高机器的刚度。2.本课题的研究目的及意义剪切机是随着工业自动化进程的深入发展而得到越来越广泛的应用。近20年来，国内的轧钢生产得到了长足的发展，由于市场对于产品生产的不断新的要求，导致生产厂家对于各种剪切机的要求也在不断的变化中。在钢铁生产过程中，经过热锻造或连续锻造加工后的方坯，需要按定尺长度切断。除采用火焰切割和锯片切割方式外还可采用剪切方式。传统的机械剪体积庞大且噪声，振动大。液压剪则避免了这些缺点。因此，液压剪显示了方坯剪切
13、方式与火焰切割和锯切相比的优越性，如剪切方式使金属损失量少，能源消耗少，切口整齐，噪声小等。液压剪切机中的液压系统设计更是剪切机设计中的重中之重，合理的液压系统设计将会避免钢板划伤，剪切口不平整现象的发生。3.1剪切机的类型、特点及选型用于对轧件进行切头，切尾或剪切成规定尺寸（定尺）的机械称为剪切机。根据剪切机刀片形状，配置以及剪切方式等特点，剪切机可分为平行刀片剪切机，斜刀片剪切机，圆盘式剪切机和飞剪机。按驱动力来分，可分为电动和液压两类剪切机。平行刀片剪切机：两个刀片彼此平行。用于横向热剪初轧坯（方坯，板坯）和其它方形和矩形断面的钢坯，故又称为钢坯剪切机。有时，也用两个成型刀片来冷轧管坯及
14、小型圆钢等。斜刀片剪切机：两个刀片中有一个刀片相对于另一刀片是成某一角度倾斜布置的，一般是上刀片倾斜，其倾斜角为16。它用来横向冷剪或热剪钢板，带钢，薄板坯，故又称为钢板剪切机。有时，也用于剪切成束的小型钢材。圆盘式剪切机：两个刀片均成圆盘状。用来纵向剪切运动中的钢板（带钢）的边，或将钢板（带钢）剪成窄条。一般均布置在连续式钢板轧机的纵切机组的作业线上。飞剪机；剪切机刀片在剪切轧件时跟随轧件一起运动。用来横向剪切运动中的轧件（钢坯，钢板，带钢和小型型材，线材等），一般安装在连续式轧机的轧制线上或横切机组作业线上。平行刀片剪切机根据剪切轧件时刀片的运动特点，平行刀片剪切机可分为上切式和下切式两大
15、类。1.上切式平行刀片剪切机这种剪切机的特点实际下刀固定不动，上刀则是上下运动的。剪切轧件的动作由上刀来完成，其剪切机构由最简单的曲柄连杆机构组成。除了剪切机本体之外，一般还配有定尺机构，切头收集与输送装置等。由于下刀固定不动，为使剪切工作顺利进行，剪切的轧件厚度大于3060mm时，需在剪切机后装设摆动台或摆动辑道，其本身无驱动装置。剪切时，上刀压着轧件下降，迫使摆动台也下降。当剪切完毕，上刀上升时，摆动台在其平衡装置作用下也回升至原始位置。此类剪切机由于结构简单，广泛用于剪切中小型钢坯。此外，随着快速换刀的生产需要，也出现了能快速换刀的上切式平行刀片剪切机，用来剪切初轧钢坯和轧板。当然，其设
16、备重量会有较大的增加，结构也稍复杂些。2.下切式平行刀片剪切机这种剪切机的特点是：上下刀都运动，但剪切轧件的动作由下刀来完成,剪切时上刀不运动。由于剪切时下刀台将轧件抬离辐道，故在剪切机后不设摆动台，而且这种剪切机的机架不承受剪切力。由于上述两个特点，下切式平行刀片剪切机普遍用来剪切中型和大型钢坯和板坯，以减轻整个剪切机组的设备重量。本次设计所剪的钢坯为连铸小方坯口160X160mm和口180X225mm,因此选用平行刀片下切式剪切机。剪切机按照驱动力来划分，可分为电动和液压两类。电机驱动又有直流电动机和交流电动机两种。大中型剪切机多采用直流电动机驱动，并以启动工作制进行剪切。在大型剪切机上，
17、除了采用电动机驱动外，还可以采用液压驱动。采用液压驱动比电动机驱动有许多优点：在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更大的动力；同样在同等的功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑。1）液压装置工作比较平稳，便于实现频繁及平稳的换向；2）液压装置能在大范围内实现无级调速，还可以在运行过程中进行调速；3）与电气或压缩空气配合后液压驱动易于实现自动化；4）液压装置易于实现过载保护，液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会发热，这时电气驱动装置和机械传动装置无法办到的。此外，液压元件能自行润滑，使用寿命较长；5）液压元件易于实现通用化和自动化；6）用液压驱动来实现直线运动远比机械传动简单
18、。综上所述，虽然电动剪切机在操作和维护方面简单，但与液压剪切机相比,它的体积和重量大；而液压剪切机却不同，目前液压技术已成熟，使操作和维护已不成问题，故本设计选用液压剪切机。因此，本次设计的最终选型为平行刀片下切式液压剪切机。第二章液压剪切机的设计计算设计参数被剪钢坯断面尺寸：250X250mm代表钢种：Q235-A27SiMn剪切温度：27502.1 剪切机结构参数的确定2.1.1 刀片行程刀片计算公式H=h+f+qi+q2+s(2-1)式中：H一刀片行程(指刀片的最大行程)；h被切钢坯的断面高度，这里取h=250mm；f一是为了保证钢坯有一些翘头时，仍能通过剪切机的必要储备，通常5075,
19、这里取60；q-为了避免上刀片受钢坯冲撞，而使压板低于上刀的距离，qi=550mm,取qi=20mm;s一上下刀片的重叠量，取s=520mm，这里取s=10；尔一下刀低于辐道表面的距离，q2=5-20mm,这里取qz=20；故有：H=250+60+20+20+20=370mm刀片行程关系如图2-1所示1图2-1平行刀片剪切机刀片行程1-上刀；2-下刀；3-轧件；4-压板2.1.2刀片尺寸的确定2.1.2.1刀刃长度因为所设计的方坯剪切机，且属于中型剪切机(P=2.58.0),所以剪刃长度按如下公式计算：L=(2-2.5)(2-2)式中：L一刀刃长度，mm;b,*x被切钢坯横断面的最大宽度，mm
20、；取bM=250mm;则：L=(22.5)bmax=(22.5)X250=500625mm,取L=550mm2.1.2.2刀片断面高度及宽度hz=(0.651.5)h(2-3)b=h/(2.5-3)(2-4)式中：h一刀片断面高度，mm;h一被切钢坯断面高度，mm;b一刀片断面高度，mm;由钢坯断面尺寸：250X250mm则：h=(0.651.5)h=(0.651.5)X250=162.5375mm，取h=210mmb=h/(2.5-3)=70-84mm;(b,=70mm最后根据表8-2(轧钢机械(第三版)P259)剪切刀片的尺寸最后确定为bXh,XL=70X210X550由（表8-2）确定的
21、热钢坯剪切机基本参数。如下表:表2-1热轧剪切机基本参数最大剪切力MN刀片行程mm刀刃长度mm刀片断面尺寸mm理论空行程次数次/min6.337055070X21012162.1.3剪切机理论空行程次数剪切机的每分钟理论空行程次数代表了剪切机的生产率。理论空行程次数的提高受到电动机功率和剪切机结构形式的限制。理论剪切次数是指每分钟内剪刃能够不间断的上下运动的周期次数。因此，实际剪切次数小于理论空行程次数。依据设计要求和轧钢机械（第三版）P259表8-2,选择理论空行程次数为：1216次/min。2.2剪切机能力参数计算2.2.1剪切过程分析轧件的整个剪切过程可氛围两个阶段，即刀片压入金属与金属
22、滑移。压入阶段作用在轧件的力，如图2-2所示。图2-2轧件的剪切过程当刀片压入金属时，上下刀片对轧件的作用力P组成力矩Pa,此力矩是轧件沿图方向转动，而上下刀片侧面对轧件的作用力T组成的力矩Tc将力图阻止轧件的转动，随着刀片的逐渐压入，轧件转动角度不断增大，当转过一个角度丫后便停止转动，此时力矩平衡，即Pa=Tc。轧件停止转动后，刀片压入达到一定深度时，为克服了剪切面上金属的剪切阻力，此时，剪切过程由压入阶段过渡到滑移阶段，金属沿剪切面开始滑移，直到剪断为止。2.2.2平行刀片剪切机的剪切力与剪切功2. 2.2.1剪切公称能力的确定剪切机的力能参数包括剪切力和电机功率。剪切力是剪切机的主要参数
23、，驱动剪切机的电机功率及剪切机主要零件尺寸的确定，完全使用或充分发挥剪切机的能力都与剪切力有关。在设计剪切机时，首先要根据所剪轧件最大断面尺寸来确定剪切机公称能力，它是根据计算的最大剪切力并参照有关标准和资料来确定的。1) .当轧件材料为Q235-A时最大剪切力为：Pmax=K t max fmax(2-5)式中:Fmax一被剪轧件最大的原始断面面积，mmTmax一被剪轧件材料在相应剪切温度下最大的单位剪切阻力，MPa根据图8-7.a（轧钢机械），取Tmax=100MPa;K-考虑由于刀刃磨钝、刀片间隙增大而使剪切力提高的系数，其数值根据剪切机能力选择，中型剪切机，K=1.2O按钢坯断面尺寸：
24、250X250mmFmax=250X250=62500mnr故：Pmax=K,tmax,Fmax=l.2X100X250X250=7.5MN2）当轧件材料为27SiMn时因为该剪切材料无单位剪切阻力实验数据，所以最大剪切力为：Pmax=0.6K,obt*Fmax（2-6）式中：K一同轧件材料Q235-A一样，K=1.2；。bt一被剪轧件材料在相应剪切温度下的强度极限，MPa,根据表8-4（轧钢机械），取obt=200MPa；Fmax一轧件最大的原始断面面积，mm?,根据上述1）中计算可知，Pmax=0.6X1.2X200X250X250=9MN综合以上计算结果，并考虑到今后剪切轧件品种的扩大，
25、且结合我国国标所规定的系列标准，将剪切机公称剪切力确定为10MNo而实际工程中，考虑到我们设计结构的要求，确定为10.0MN,相当于1000T液压剪切机。2) 2.2.2剪切功的计算根据剪切功可以近似而方便的计算出键切机功率。剪切功与剪切力和刀片行程有关，当不考虑刀片磨钝等因素时，可按以下公式计算：(2-7)A=Pmax,h式中：A剪切功，Nmh一钢坯厚度，mPmax最大剪切力，N则：A=Pmaxh=9X250X1000=2250000Nm第三章液压传动系统的设计与计算液压系统是液压机械的一个组成部分，液压系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动
26、形式,充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。3.1 液压系统的设计步骤与设计要求3.1.1 设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分的设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。1）剪体结构比较简单，最大的剪切力受工作液体压力限制，且要能够保证不致过载和损坏。2）液压剪切机工作循环：上刀下降，锁紧一方胚前进f下刀上升，剪切钢坯-下刀下降（快退）f上刀升起一方胚前进。3）剪切运动要平稳，为使机构具有所要求的精确运动，需要依靠上下刀台的平稳和附加的约束来获得，这均需由液压
27、系统来控制。3.1.2 设计参数被剪钢坯断面尺寸：250X250mm代表钢种：Q235-A27SiMn剪切温度：2750c拉坯速度：2m/min钢坯定尺长度：2.5m3.2进行工况分析，确定液压系统的主要参数3.2.1液压缸的载荷计算如图3-1表示一个液压缸简图。各有关系数标注图上，其中F,是作用在活塞杆上的外部载荷，Fm是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。作用在活塞杆上的外载荷包括工作载荷Fg,导轨的摩擦力Ff,由于速度变化而产生的惯性力Fa。图3-1液压缸受力情况3.2.1.1剪切缸的载荷力工况分析：剪切缸运动分为启动、工进、快退三个动作循环。当剪切缸启动时，液压缸负载只有下刀台
28、本身的重力，Fw=G=4100N式中：G-下刀台重量;工进时，活塞杆承受剪切力，其外载荷是剪切力及下刀台自重。Fw=Pmax+G=7.5X10G+41007.504X10%；快退时，工作负载主要是下刀台本身重力，其值为负。Fw=-G=-4100No3.2.1.2横移缸的载荷力横移缸在启动过程中，其外载荷主要是横移辑道对导轨的摩擦力。Fw=usG(3-1)式中：us静摩擦系数，us=O.15；由表3T查的G剪体总重，N；表3-1摩擦系数H导轨类型导轨材料运动状态摩擦系数滑动导轨铸铁对铸铁启动时：彳氐速(u0A6m/s)0.15-0.200.1-0.120.05-0.08滚动导轨铸铁对滚柱(珠)淬
29、火钢导轨对滚柱0.005-0.02静压导轨铸铁0.005G=Gi+Gz+G3；Gi横移辐道重量，G产17800N；8钢坯重量，G2=7239N；G3剪体重量，G3=40000N；G=Gi+G2+G3=225239N；外载荷：Fw=usG=33786N；方胚前进时，横移缸外载荷为钢坯、剪体、横移辐道的重力和剪切力对导轨产生的摩擦阻力，即方胚在轨道上的滚动摩擦阻力和车轮轴承的摩擦阻力。摩擦阻力矩：Mn=(G+G)(KDc/2+ud/2)；(3-2)式中：G一辐道车，剪体，钢坯总重，G=225239N；G4男切力，G&=5.35X10；K一滚动摩擦系数，K=0.01；u一车轮轴承摩擦系数，u=0.0
30、04；De一车轮外径，Dc=250mm；d一轴承内径，d=70mm；故：Mn=(225239+5.36X10,)(0.05X250/2+0.003X70/2)=7.76X10N/mm外载荷：=7.76XIO6/125=62080N(3-3)DeT小车左移时，小车受剪体及横移辐道的重力对导轨产生的摩擦阻力，即车轮踏面在轨道上的滚动摩擦阻力和车轮轴承的摩擦阻力。同上.摩擦阻力矩：Mn=(G)+G3)(KDc/2+ud/2)=(178000+40000)(0.01X250/2+0.004X70/2)=303020N/mm；外载荷：Fw=%=303020/125=2424.2N0DeT3.2.1.3抬
31、升缸的负载力抬升缸在抬升和下降过程均只受上刀台及其相连机构的自重相对于轴心向下的转矩.其最大转矩约T=GXSm=7800X0.18=1404Nm(3-4)式中：G一上刀台及其相连机构自重，G=7800N；Sm一上刀台重心到轴心距离，约为Sm=0.18m；故上刀台下降时，抬升缸抬升，其外载荷口T1404Nm“口、Fw=3265N；(3-5)So0.43/n同理，上刀台上升时，抬升缸下降，其外载荷TFw=-= So1404M*0.43/=-3265N；各液压缸的外载荷力计算结果列于表3-1由公式：活塞上载荷力f=、 n,(3-6)切“一液压缸的机械效率，一般取0.900.95,这里取%=0.95；
32、求得相应的作用于活塞上的载荷力，并列于表3-2表3-2各液压缸载荷力液压缸名称工况液压缸外载荷Fw/N活塞上载荷力F/N剪切缸启动41004316工进7.50X1067.90X106快退-4100-4316横移缸启动3378635564右移6208065342左移24242552抬升缸下降32653437上升-3265-34373.2.2初选系统的工作压力压力的选择要根据教荷的大小和设备的类型来定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不经
33、济，反之，压力选得太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必须要提高设备成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限制的设备，压力可以选的低一些。具体选择可参考下表3-3和表3-4表3-3按载荷选择工作压力载荷(KN)50工作压力(MP)0.8-11.5-22.53344525表3-4各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力(MP)0.823-5288-1010-1820-321000T液压剪切机属大型剪切机，其剪切缸最大载荷达7.50MNo剪切系统为高压系统，依据上述表格初步
34、确定系统工作压力为16MPa0横移缸最大负载65347N,抬升缸3437N,均为低压系统。初步确定系统工作压力为6.3Mpa。(参考文献液压系统设计图集表2.22及表2.23)3.2.3计算液压缸的主要结构尺寸3.2.3.1剪切缸剪切缸最大载荷时，为剪切缸剪切工作状态，其载荷力为F=7.5OX1()6N参考文献机械设计手册。缸筒内径:(3-7)4尸/，p(1,闾式中:D一缸筒内径F一最大载荷力，F=7.50X10%。一活塞杆径比，依据下表选0=0.7Pi供油压力，取16MPaP2一回油背压，依据下表选P?=lMPa表3-5按工作压力选取径比参考表工作压力(MPa)W5.05.07.027.0径
35、比0.50.550.62-0.700.7表3-6执行元件背压力选择参考表系统类型背压力简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.2-3回油路较复杂，且直接回油箱可忽略不记本表摘自液压系统设计图集表2.2-4及2.2-5故有：D=0.775m取D=800mm活塞杆直径：d=0.7D=560mm，取标准值d=600mm7rly则液压缸有效面积4=502400mm2(3-8)4=KD-d)=219800mm2(3-9)-4液压缸行程L=H=370mm.式中:H一刀片行程,H=370
36、mm;活塞杆强度校核8=FmaXS（3-10）-d24式中：Fmax一活塞杆所受的最大载荷，Fmax=7.5X106；d活塞杆直径，d=600mmo所以有：8=26.54MPa活塞杆材料为碳钢故司=100120MPa：S同，强度符合，校核完毕。3. 2.3.2横移缸当横移缸右移时，在其启动时负载最大，F=65347N,此时，横移缸受拉尸=64-44=（1-。2）4由上述的公式可得下式：D=I/4.、二（3-11）乃月（1_疗）_6式中：。一活塞杆的径比，0=0.65；供油压力，=6.3MPa；巴一回油背压，P2=0.5MPao则：一,4s7.=0,157m=1573.14x6.3x106(1-
37、0.622)-0.5x106J由文献机械设计手册取标准内径：D=160mm,所以活塞杆直径为d=0. 65D=104mm取标准值d=110mm；则液压缸有效面积：A =兀D3.14xl6022=20096mm-(D2-d2)3.14x(1602-1102),=L=10598mm2活塞杆强度校核cFmax653477。=Tn=6.88,p-d2xllO244所以强度符合要求，校核完毕。3.2.3.3抬升缸当抬升缸抬升时，其负载F=3628N,此时，活塞杆受压式中:。一活塞杆的径比，0=0.65；供油压力，P,=6.3MPa；八一回油背压，6=0.5MPa。则：D =4x3437=0.027m=2
38、7mm3.14x|6.3x106-0.5x106(1-0.652)J由文献机械设计手册，取标准内径D=32mm,活塞杆直径为d=0.65D=19.8mm取标准值d=20mm则液压缸有效面积A=3.14x322=804加244（D2-d2）3.14x（322-202）,=490mm-44活塞杆强度校核5Fmax3437,=Tn=amR-d2业x2（）244所以强度符合要求，校核完毕。3.2.4.计算各工况所需时间及速度剪切钢坯工作循环周期25/izT=二L25niin2m/min式中：2.5m-钢坯定尺长度2m/min一拉坯速度.故剪切工作全过程应在1.25min之内完成。由钢坯接触定尺装置触球
39、为剪切周期开始，横移缸，抬升缸开始动作，抬升缸抵达指定位置后剪切缸动作，剪断钢坯即剪切缸触发行程开关上触点,为剪切缸，抬升缸，横移缸反向行程开始时间。待各缸全部退回，剪切一周期结束，等待下一周期开始，依次循环。由钢胚行程约800mm,即0.8m,得0.8/n八，.八,t=0.4min=24s2/n/min即在t=24s时剪断钢坯。抬升缸：抬升缸抬升即上刀台下降时间约取t产5sL0.45/m“.Vi=-=5.4m/min抬升缸下降即上刀台上升时间约取tz=3sLQA5m八/.v2=9m/mint23s式中：L=450m=0.45mm,液压缸行程。剪切缸：抬升缸自锁后，剪切缸即开始动作。工进时间t
40、3=t-ti=19s工进速度V3=0.95m/mint319s快退时间t4=6s,Mn”快退速度v4=1.8m/min10s横移缸：右移时间ts=24s右移速度v5=2m/min左移时间t6=6s左移速度v6=8m/min46s式中：L一钢胚行程。3.2.5计算液压执行元件实际所需流量根据己经确定的液压缸的结构尺寸，可以计算出各个执行元件在各个工作阶段的实际所需流量。表3-7各工况所需流量工况执行元件名称运动速度v/m/min结构参数A/mnT流量Q/L/min计算公式上刀下降抬升缸5.48044.3Q=AiV小车启动横移缸0105980Q=A2V小车右移横移缸21059821.2Q=A2v下
41、刀上升剪切缸0.95502400477.3Q=AiV下刀下降剪切缸1.8219800395.6Q=A2v上刀上升抬升缸94904.4Q=A2v小车左移横移缸820096160.7Q=AiV3.2.6计算液压执行元件的实际工作压力由于液压系统工作时回油路安装有背压阀，所以系统的实际工作压力需要将其考虑进去，如下表所示为各个缸的实际工作压力。表3-8各工况工作压力工况执行元件名称负载F/N背压力P2MPa结构参数mm?工作压力P/MPa计算公式A1A2上刀下降抬升缸34370.58044904.58F+PA小车启动横移缸35564020096105981.77p一尸+M4-A小车右移横移缸6534
42、70.520096105983.514-A下刀上升剪切缸7.5X106050240021980014.93DE+RA,下刀下降剪切缸-43160.55024002198001.12片-4上刀上升抬升缸-362818044901.63_F+4-4小车左移横移缸25520.520096105981.18片一43.2.7拟定液压系统工况图图3-1各缸位移时间图抬升缸剪切缸横移缸5. 4Iru 13 io 2425 ； 30IQ 10. 95 IIIII54To-IIIII1238；/I11I111105247511111 8图3-2各缸速度时间图剪20.Q抬4.58横 3.51横L77,#1.631
43、8I05 、510152F2530-图3-3各液压缸的压力循环图3.3制定液压系统基本方案和拟定液压系统图3.3.1制定基本方案3.3.1.1确定剪切机液压系统的总组成及作用用于将轧件剪切成规定尺寸的机械称为剪切机。由液压作为主传动的剪切机叫做液压剪切机。一个完整的液压系统由五部分组成，即动力组件、执行组件、控制组件、辅助组件和液压油。在小方坯液压剪切机系统中都将被设计到。剪切机动力组件的作用是将原动机的机械能转化为液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。在本套系统中采用一个定量泵和一个变量泵供油。执行组件（如液压缸和液压马达）的作用是将液体的压力能转化为机械能,驱动负载做
44、直线往复运动。小方坯液压剪切机主要采用三个执行组件，剪切缸、上刀台抬升缸和辐道小车横移缸，对于单纯且简单的直线运动机构可以采用液压缸直接驱动，由剪切机的特点决定，可采用单活塞杆液压缸，其有效工作面积大，双向不对称，往返不对称的直线运动。剪切机控制组件（即各种液压阀）在液压系统中控制和调节液体的压力、流量、和方向。根据控制功能的不同，其液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又可分为溢流阀（安全阀）、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流阀、集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。系统中将用到大部分常见的控制组件，实现系统的最优化。系统的辅助组件包括油箱
