浮动式液压剪的结构特点及参数计算.pdf

第 4 1卷第 2期 2 0 1 2年 4月 有 色 金属 加 工 NONF ERROUS M E T AL S P ROCE SSI NG Vo1 ． 4l No． 2 Apr i l 201 2 浮动式液压剪 的结构特点及参数计算 胡佳 楠 洛 I 1 有色金属加工设计研究院 ， 河南 洛 l 1 4 7 1 0 3 9 摘要 本文结合作者 的浮动式液压剪 的设计 、 调试体会 ， 分析了液压剪的结构组 成 ， 并对 液压剪设计所需 的 一 些重要参数进行确定 。 关键词 浮动液压 剪 ； 同步机构 ； 剪刃 ； 剪切力 中图分类 号 T G 3 3 3 ． 2 文献标识码 A 文章 编号 1 6 7 1 6 7 9 5 2 0 1 2 0 2 0 0 5 0 0 2 在铝 加工 车间 轧制 线及 其 辅 助作 业 线上 ， 经 常 采 用液 压剪 对板 带材 进行 头 、 尾 部 剪切 或 分切 。浮动 液 压剪具有开 口度大 、 结构简单、 性能可靠、 安装维护方 便 、 重量轻、 成本低等特点 ， 因此浮动式液压剪在铝带 热 轧生 产线 上得 到 了广 泛应 用 。 下 面 以我 院 为某 铝 加 工 厂设 计 的 热 轧 机组 中 的 浮动式 重 型液压 剪为 例 ， 浅析 浮 动 液压 剪 的结 构 特 点 和 主要 参数 的设 计计 算 。 1 浮动液压剪的结构组成及特点 该 浮动 液压 剪 如 图 1 主要 由上 刀 架 、 下 刀 架 、 剪 刃 、 下 横 梁 、 张力 柱 、 滑套 、 同步 机 构 、 侧 支 座 、 板 带 压 紧装 置 、 液 压缸 等组 成 。上 、 下 剪 刃分别 安 装 于上 、 下 刀架 上 ； 下 刀架 和 下 横 梁 由液 压 缸 连 接 ； 通 过 张力 柱 、 锁紧螺母 等将上刀架和下横梁连接一体 ， 构成 封 闭 的框 架结 构 ， 张力柱 可在 滑套 中上下 滑动 。 浮动 液压 剪动作 过 程 液 压剪 共 有 四个 动 作 。液 压缸 活塞 杆缩 回， 整个 液 压 剪 的重 量 由下 缓 冲器 9支 撑 ； 剪切 时进 油 ， 活 塞杆 伸 出 ， 下 横梁 一上 刀 架 随活 塞 缸缸体向下滑 动， 遇到上缓 冲器 5停止， 上剪刃位置 固定于此 ； 活塞缸继续进油， 上刀刃停止动作， 活塞杆 推 动下 刀架 向上 滑 动 ， 直 至 活 塞 杆 全 部 伸 出 ， 完 成 剪 切 ； 剪切结束后 ， 活塞缸控制进油 ， 上刀架随活塞缸缸 体 向上 滑动 ， 直 至 活 塞 缸 的活 塞 杆 全 部 缩 回。 至此 ， 完 成一 次剪 切过 程 。 该 浮动 液压 剪有 以下特 点 1 上 、 下 刀架都 浮 动 收稿 日期 2 0 1 2 0 20 7 上 、 下 刀架 都移动 是 本 液压 剪 最大 特 点 ， 剪 切 时 ， 上刀 架 向 下 移 动 后 固 定 ， 下 刀 架 再 向上 移 动 完 成 剪 切。因此开口度比较大 ， 能使带材翘头严重也不影响 带材 通过 ， 而且 可 以配 置 在机 组 中 间 ， 在 正 常轧 制 时 ， 不会 影 响轧件 通过 。 2 斜剪刃设计 为 了消 除被 切断 面 的撕 裂现 象 和 减少 剪 切 负荷 ， 通常上 剪 刃或下 剪刃有 一定 的倾 斜角度 。倾 角不 能 太小 或太 大 ， 倾 角 较 小 时 ， 在被 剪 带 材 断 面容 易 出 现 撕裂现象 ， 影响剪切效果 ； 倾角较大时 ， 受板材与剪刃 间摩 擦条 件 的限制 ， 带材 从 刀 口滑 出 ， 不 能进 行 剪 切 ； 仅通常用 1 。 3 0 一6 。 ， 该项 目中下剪刃水平布置 ， 上剪 刃 与水平 面成 4 。 夹 角 。 3 高 承载力 的齿 轮一齿 条 同步机构 同步机构是使两个液压缸动作能同步移动。虽 然两个油缸的结构和尺寸完全一样 ， 但密封件的摩擦 力和漏损 、 支持件 的摩擦力 、 以及 管路 阀件 的总合 阻 力等都 不 同 ， 以致 两油 缸 出 、 入 口的压 力不 同 ， 使 活 塞 的移 动速度 亦有 差 异 ， 因此 同 步装 置 必不 可 少 。机 械 同步 装 置 多 采 用 齿 轮一齿 条 机 构 或 连 杆 同 步 机 构 。 两种同步机构各有优缺点 ① 连杆同步机构同步精度 高 ， 抗偏载能力好 ， 但是 占用空间大 ； ② 该液压剪最大 剪切厚度达到 1 0 0 m m， 因此本设计采用齿轮一齿条式 结 构 ； 齿 轮轴 安装 于下 刀架 上 ， 张力 柱上 加 工有 齿 条 ； ③ 齿 轮一齿 条式 能承载较大负荷 ， 并且 占用空 间较 小 ， 但是对齿轮、 齿条加工精度要求较高。对剪切 力 要求较大的剪子通常配备此种同步结构。 4 空气弹 簧压板 装 置 在液压剪工作 时， 板带材会被下剪刃抬离辊道一 段距离， 设置压板装置可 防止带材翘头 ， 使剪切顺 利 第 2期 有 色金属 加工 5 1 进 行 。 4 1 一 上刀架2 一上剪刃3 一 压板装 置 4 -- 张力柱5 一上缓 冲装置6 一下剪刃 7 --侧 支座8 一下 刀架9 一下缓 冲装置 1 0 一下横梁1 1 一液压缸 图 1 浮 动 液压 剪 结 构 图 8 1 o 5 高强度张力柱 。高强度 的导 向张力柱 由上实 心圆柱头 、 下实心圆柱头 、 空心 圆柱套管 3部分组成 ， 通过空心圆柱套管 的两端分别将上 、 下实心 圆柱头连 接成一体 如图 2 。 2 1 一上实心柱头2 一空心圆柱套管3 一下实心柱头 图 2张 力 柱 简 图 根据材料力学抗弯强度理论 ， 等截面 的空心 圆柱 杆件抗弯截面模量高于同等截面的实心 圆柱杆件 ， 这 说 明要 达 到 同等抗 弯截 面 模 量 的要 求 ， 空 心 圆柱杆 件 的重 量 要低 于 实心 圆柱杆 件 。 6 碟 璜 缓 冲装 置 碟 形 弹 簧 有 刚 度 大 ， 缓 冲 吸振 能力 强 ， 能 以较 小 变形承受较 大载荷 的特点。该浮 动液压剪 在侧支座 上顶部和底部均布置缓 冲器 ， 在上 、 下 刀架 下降遇到 挡块时缓 冲器起到缓 冲左右 ， 减少对设备 冲击 ， 延长 设备使用寿命 ， 2 主要参数 的确定 1 剪 刃尺 寸 剪 刃尺 寸 包 括 剪 刃 长度 z ， 剪 刃断 面高 度 及 宽 度 b 。这些 尺 寸 可 以根 据 被 剪 板 带 最 大 断 面尺 寸 来 选取 。 剪刃 长度 可按 下述经 验公 式确定 Z b ⋯ 1 0 0～3 0 0 式 中 Z 剪刃 长度 ， m m； b m ． x 被 剪 带 材 横 断 面 最 大 宽 度 ，b ⋯ 1 5 0 0mm ； 计算 所得 z 1 5 0 0 3 0 01 8 0 0 m m。 剪刃断面高度及宽度可按下述经验公式确定 h 0 ． 6 5～1 ． 5 h ，， h D 式 中h 剪 刃断 面高度 ， m m； 被 剪切 件最 大断 面高 度 ， h1 0 0 mm； b 剪刃断面宽度 ， m m。 计算 所得 h 1 ． 51 0 01 5 0 m m； b ， 5 0o umm。 0 j 2 剪切力 斜 剪 刃的剪 切力 可 由 以下 经验公 式计 算 T 2 F ． 6 6 。 t ana 式 中F 剪 切力 N； 考虑 到剪 刃 磨 钝 、 剪 刃 侧 隙 等 所 取 系 数 1 ． 2～ 1 ． 3 ， 取 F 1 ． 3 ； 矗 被 剪切件 最 大断 面高度 ， h1 0 0 mm； o 剪刃倾斜角 ， 0 4 。 ； 被剪切带材 的强度极 限 MP a ， 本案复 合铝 在 3 0 0 C下 的 2 9 MP a ； 6 被 剪 切 带 材 的 延 伸 率 ， 本 案 复 合 铝 在 3 0 0 o C下 的 67 0 ％ ； 计算所 得 F 2 2 6 5 0 0 0 N取 F 2 3 0 0 0 0 0 N 3 液 压缸 剪 切宽 幅带 材 的液压 剪 一 般 布置 两 个液 压 缸 ， 无 杆腔的直径可由下式计算 ／ 2 F G 。 一 一 叩 式 中 d 液压 缸无杆 腔直 径 ， mm； 下转 第 4 9页 第 2期 有 色金属加工 4 9 在选择质量可靠的液压缸和液压油的前提下 ， 平时要 做好如下几个方 面 做好液压系统 的维 护 ， 防止漏油 进水和进气并定期排气 ； 经常检查主缸 的密封， 并及 时 清理 和更 换 ； 定 期 检 查 分 析 液 压 油 油 质 ， 循 环 水 水 质 ， 并 做 到及 时更 换 ； 安 装 和 生 产 阶段 注 意 检 查 液 压 缸与 周 围 各 部 分 的连 接 ， 保 证 良好 的 接 地 和 相 同 电 势 ， 减少电化学腐蚀 ； 在长时间停运期 间要排 除铸井 中残 留 的循环 水 。 6 结语 1 液压缸柱塞表面腐蚀的主要原因是接近开关 防护罩与液压缸柱塞之间存在电位差 ， 实施有效控制 措施 后 ， 经 过 几 个 月 的 运 行 ， 再 次 对 柱 塞 表 面 进 行 检 查 ， 发现腐蚀点数并无 明显增多 ， 原腐蚀点未出现 明 显 恶化 扩大 ； 2 通过 液压 系统 的合 理 维 护 ， 加 强 直 冷 式 铸 造 机生产运行管 理， 能有效 防止铸造 机柱塞 表面产 生 腐蚀 。 参考 文献 [ 1 ]刘延 俊．液压 系统 使 用 与 维 修 [ M] ， 北 京 化 学 工 业 出 版 社 ， 2 0 0 6 ． 5 [ 2 ] 张应 龙．液 压 维修 与 技 术 问答 [ M] ，北 京 化 学 工 业 出 版社 ， 2 0 0 8 ． 5 [ 3 ] Wa g s t a ff公 司关于液压缸柱塞表面腐蚀情况 的报告 An a l y s i s a n d Con t r o l Me a s u r e r s F or Cor r o s i on on Th e Cy l l n d e r Ra m Su r f a c e o f Di r e c tc h i l l Ca s t i n g Ma c hi n e S UN Yu e f e n g，W ANG J i n l i a n g，LI U J i n p e n g H e n a n Z h o n gu I n d u s t r i a l C o ． ，L t d ， G o n g y i ， 4 5 1 2 6 1 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e c or r o s io n a p p e a r s o n t h e c y l i n d e r r a m s u rfa c e o f d i r e c t c h i l l c a s t i n g ma c h i n e ．By an a l y z i n g t h e f e a t u r e o f t h e c o r r os i o n，s u r r o u n d in g s，wo r k i n g c o n d i t io n o f t h e c y l i n d e r ，t h e a c t u al r u n n i n g p a r a me t e r s i n h y dr a u l i c s y s t e m o f c a s t i n g m a c h i n e．t h e e le c t r o c h e m ic a l c o r r os i o n e x p e r i me n t o f s t a in l e s s s t e e l ma t e r ia l ，t h e me a s u r e me n t f o r DC v o lt a g e b e t we e n e v e r y p o i n t s，a n d t h e n a t h e c o n c l u s io n i s d r a wn o n t h e c a u s e o f c o r r o s i o n o n c a s t in g ma c h i n e c y l in d e r i s e l e c t r o c h e m ic a l c o r r o s io n ． Fi n a l l y．i t i s t h a t t h e c o r r e c t me a s u r e s i s t a k e n t o p r e v e n t t h e e x p a n s ion o f t h e c o r r o s io n e ff e c t iv e ly ． Ke y wor dsd i r e c t c h i l l c a s t i n g ma c h i n e； c y l i n d e r r am ； c o r r o s i o n； me c h a n i c a l we a r ； g a s e r o s i o n； e l e c t r o c h e mi c al c o r r o s io n 上 接 第 5 1页 F 剪切 力 ，F 2 3 0 0 0 0 0 N； G 下刀架、 横梁等 的重量 ， G4 5 5 0 0； p 液压 系统 压力 ， P1 9 MP a ； 卵 考虑液压传动损失系数 ， 取 Jr 7 0 ． 8 5 。 计 算所 得 d 3 0 4 ． 0 6 8 m m， 取 d 3 2 0 m m。 3 结束语 该浮动液压剪结构合理、 开 I 1 度大 、 剪切能力 大 ， 制 造成 本低 ， 自投 产 以来 运行 平 稳 性好 ， 维护 方 便 ， 经 济效益显著。 参 考文献 [ 1 ] 邹 家祥 ． 轧钢机械 [ M] ． 北京 冶金 工业 出版社 ， 2 0 0 0 [ 2]成大 先． 机 械 设计 手册． 第 四 版． 第 三 卷． 北 京 化 学 工业 出版 社 ， 2 0 0 2 [ 3] 肖亚庆 ． 铝加工技术 使用 手册． 第一 版． 上册 ． 北京 冶金工业 出版 社 ， 2 0 0 5 S t r u c t u r a l F e a t ur e a n d Pa r a me t e r Ca l c u l a t i on o f F l o a t i n g Ty p e Hy dr a u l i c Sh e a r 下转第 4 1页