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液压闸式剪板机设计参数


发布时间:2018-06-04 07:01:40  点击次数:998  来源:江海集团信息部
 

 液压闸式剪板机设计参数

 
剪板机的主要参数由设备结构参数和设备性能参数组成。QC11Y-16×2500 型液压闸式剪板机的结构参数如表 1 所示。
 
表1 液压闸式剪板机的基本参数
 
Tab.2.1 Basic parameters of shearing machine
 
 
序号 名称 数值 单位 备注
1 可剪最大板厚 普通板 16 mm
不锈钢 10 mm
2 可剪最大板宽 2500 mm
3 被剪板料强度 450-650 N/mm2
4 后挡料最大距离 800 mm
5 行程次数 8-15 min-1
6 立柱间距离 2730 mm
7 刀片长度 2600 mm
8 工作台离地面高度 840 mm
型号 Y180L-4/B5
9 主电动机 转速 1460 r/min
型号 Y711-4 变频调速
10 后挡料电动机 功率 0.5 kw
转速 1500 r/min
型号 NB3-G50F
11 齿轮泵 流量 50 L/min
压力 32 Mpa
3145 mm 净尺寸
12 外形尺寸 1770 mm 净尺寸
2250 mm 净尺寸
13 机器重量 8.7 T 净重
液压闸式剪板机的性能参数包括以下几个部分:
 
 
(1)剪切角Φ
 
液压闸式剪板机的上剪刃与水平下剪刃之间自左向右一直存在一个角度,即上剪刃与水平面倾斜一个角度,这个角度就称为剪切角Φ,剪切角对板料的剪切质量和剪板机的剪切精度有着重要影响。剪板机企业为了减少生产成本,一般将剪切角设计的较大,不仅可以减小剪切力,而且可以在设计时减小某些零部件尺寸和液压缸直径[25]。但液压闸式剪板机的剪切角过大,会对剪切质量产生重要影响,剪切角过大会产生相当大的侧向推力,使剪切时的板料被上剪刃推出,同时,过大的剪切力也会造成板料翘曲。因此,在实际生产中选用适当的剪切角。
 
该QC11Y-16×2500 型液压闸式剪板机的剪切角为 2.5o,这样既可以产生较大的剪切力,同时也可以避免剪切断面产生撕裂的状况,减少板料剪切后产生的翘
 
曲。
 
(2)剪切行程
 
剪切行程的衡量标准,是能够顺利剪断板料。在剪切时,应选择合适的剪切行程。剪切行程公式如下:
 
H x   H p  H L   H p  Bmaxtg (2.1)
H p   H1  s  1  r (2.2)
 
式中:Bmax 为被剪钢板的最大宽度,此处取 2500mm; 为剪切角,此处取 2.5o;
 
H1 为入口台架到压板下平面间的距离,设计过程中取剪板机可剪切钢板的最大
 
厚度再加上 50~75mm,此处取 91mm; s 为上剪刃与下剪刃的重叠量,设计过
 
程中的选择范围为 5~25mm,此处取 25mm; 1 为压料板与上剪刃之间的距离,
 
它的作用是确保剪切过程中上剪刃不会被所剪板料碰撞,一般取 5~25mm,此
 
处取 25mm; r 为下剪刃与入口台架之间的距离,它的作用是确保剪切过程中下
 
剪刃不会被所剪板料碰撞,一般可取 5~20mm,此处取 20mm;
 
H x =91+25+25+20+2500×tan2.5o=270.25(mm)
 
剪刃行程初定为 275mm。液压缸行程两端的位置主要是由其行程开关进行适
 
度调节,并且充分考虑到液压缸还存在缓冲行程,因此选择剪切行程为 300mm。
 
 
(3)剪刃尺寸
 
液压闸式剪板机为斜刃剪板机,斜刃剪板机的剪刃尺寸与可剪板料的最大宽度有着重要关系。一般按以下公式选取:
 
L  b  (100 ~ 300) (2.3)
 
该QC11Y-16×2500 型液压闸式剪板机上下剪刃均是由两块刀片组成,每块刀片都是由螺栓紧固在下刀座和上刀架上,且每块刀片长度都为 1200mm。每块刀片的材料都为 Cr12Mov 钢,钢的淬透性、淬火回火的硬度、耐磨性、强度均
 
比Cr12 高,同时在 300-400℃仍可保持良好的耐磨性和硬度。
 
剪刃尺寸(厚、宽、长)实际尺寸为:a×c×l=16×50×2600。
 
(4)剪切力
 
斜刃剪板机的剪切力理论上主要由以下三个部分组成:
 
P  P  P  P (2.4)
1 2 3
式中:P 为纯剪切力;P 为板料被剪切部分的弯曲力,即在剪切时被剪切的部分
 
1 2
 
对上剪刃产生的弯曲力;P3 为弯曲抗力,是指在剪切过程中,上剪刃对金属板料
 
压入变形产生局部的弯曲,从而形成弯曲抗力。
 
经过理论分析,并经过准确计算后,纯剪切力可以表示为:
 
P  h2 d (2.5)
tan α 
1
分析考虑 P2 、 P3 后,总剪切力的公式 P 总为[26-28]:
 
P  0.6 ×  h 2 (1  Z tan 1 ) (2.6)
10s
b   s   tan 0.6s 1 
 b y 2 x
 
式中:b 为被剪板料强度极限(Mpa);s 为被剪板料延展率;h 为被剪板料厚
 
度(mm);  为剪切角(o);  为刀片间隙(mm); C 为压料脚轴线到下刀
 
刃的距离(mm);x 为压料脚距离的相对值,x  C / h ;y 为剪切侧向间隙相对值,
 
y  / h ; Z 为弯曲系数,弯曲系数的大小与板料的长度、剪板机的剪切角、板
 
料的厚度和板料的延展率有很大关系, Z  f ( d tan  ) ,经过理论分析、计算得 hs
 
出,当 Z  0.95 时,板料的弯曲抗力最大。
 
设计过程中,与剪切力有关的各个参数的具体取值见表 2.2。
 
表 2 剪切力各系数值
Tab.2.2 Numerical values of shearing forces
b (Mpa) s h (mm)  (o)  (mm) C (mm) x y Z
650 0.26 16 2.5o 4 90 5.625 0.25 0.95
 
由表 2.2 和剪切力公式 2.6,可以求得总剪切力 P总 =1.34×106 N。
 
水平方向剪切力一般取垂直方向的 20%~30%,现取 30%。
 
F =0.3× P  =3.9×105 N (2.7)
s
 
式中 Fs 为总剪切力在水平方向的剪切分力。
 
剪板机的剪切合力为:
 
F   F 2  P 2 =1.36×106 N (2.8)
s
 
 
(5)压料油缸的压紧力
 
在剪切过程中,为克服板料上翘对剪切质量的影响,压料油缸对板料施加压紧力,进而传递至下刀座上。本文剪板机的压紧力是压料油缸对板料施加的恒定不变的压力,在设计过程中需要确保油缸推力大于所需的压料力。
 
在工程应用中,若仅仅为了防止剪切时板料翘起,所需的压料力很小,压料力可表达为:
 
P    × P总 (2.9)
C
 
式中: P压 为压料力(N);  为刀片间隙(mm); P总 为剪切力(N); C 为压料脚轴线到下刀刃的距离(mm)。
 
经过计算得到 P压 ≈ 0.044P总 ,即为最小的压料力,在实际剪切过程中,此压
 
料力远远小于将板料压紧所需要的压力,因此,不能满足实际生产要求。
 
根据一般的剪切情况,剪切时的剪切力越大,所需要的压料力越大。在计算
 
压料力时还有一些因素需要考虑,如被剪下部分板料未剪断时由于重力产生的水
 
平拖力,以及剪切过程中上刀片斜剪产生的水平分力,并且压料力也与被剪板厚和宽度有一定的关系。所以压料力可以根据公式 2.10 来确定[29]。
 
P压   k × h × b × 10 (2.10)
 
式中:k 指的是系数,压紧力通过液压压料器施加,此时 k =0.8~1.1,压紧力通过机械压料器施加,此时 k =0.5~0.6;b 为被剪板宽(mm);h 为被剪板厚(mm)。
 
由式 2.10 可知, P压 =0.4×106 N。
 
(6)主副油缸对上刀架的推力
 
在剪板机运行过程中,由液压缸驱动上刀架,上刀架逐渐下压剪切板料,直
 
至完全剪断。在这个运动过程中,主副油缸对刀架的推力是随位置而变化的线性
 
力,受力简图如图 2.2 所示。根据力平衡,可知:
P总  F1  F2 (2.11)
F1 x  F2 (l  x) (2.12)
 
式中: P总 为剪板机的垂直剪切力; F1 为主油缸对刀架作用力; F2 为副油缸对刀
 
 
架作用力。
 
Fig.2.2 The force condition of the upper tool carrier
 

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