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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:1249  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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