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液壓閘式剪板機設計參數


發布時間:2018-06-04 07:01:40  點擊次數:3359  來源:江海集團信息部
 

 液壓閘式剪板機設計參數

 
剪板機的主要參數由設備結構參數和設備性能參數組成。QC11Y-16×2500 型液壓閘式剪板機的結構參數如表 1 所示。
 
表1 液壓閘式剪板機的基本參數
 
Tab.2.1 Basic parameters of shearing machine
 
 
序號 名稱 數值 單位 備注
1 可剪最大板厚 普通板 16 mm
不銹鋼 10 mm
2 可剪最大板寬 2500 mm
3 被剪板料強度 450-650 N/mm2
4 后擋料最大距離 800 mm
5 行程次數 8-15 min-1
6 立柱間距離 2730 mm
7 刀片長度 2600 mm
8 工作臺離地面高度 840 mm
型號 Y180L-4/B5
9 主電動機 轉速 1460 r/min
型號 Y711-4 變頻調速
10 后擋料電動機 功率 0.5 kw
轉速 1500 r/min
型號 NB3-G50F
11 齒輪泵 流量 50 L/min
壓力 32 Mpa
3145 mm 凈尺寸
12 外形尺寸 1770 mm 凈尺寸
2250 mm 凈尺寸
13 機器重量 8.7 T 凈重
液壓閘式剪板機的性能參數包括以下幾個部分:
 
 
(1)剪切角Φ
 
液壓閘式剪板機的上剪刃與水平下剪刃之間自左向右一直存在一個角度,即上剪刃與水平面傾斜一個角度,這個角度就稱為剪切角Φ,剪切角對板料的剪切質量和剪板機的剪切精度有著重要影響。剪板機企業為了減少生產成本,一般將剪切角設計的較大,不僅可以減小剪切力,而且可以在設計時減小某些零部件尺寸和液壓缸直徑[25]。但液壓閘式剪板機的剪切角過大,會對剪切質量產生重要影響,剪切角過大會產生相當大的側向推力,使剪切時的板料被上剪刃推出,同時,過大的剪切力也會造成板料翹曲。因此,在實際生產中選用適當的剪切角。
 
該QC11Y-16×2500 型液壓閘式剪板機的剪切角為 2.5o,這樣既可以產生較大的剪切力,同時也可以避免剪切斷面產生撕裂的狀況,減少板料剪切后產生的翹
 
曲。
 
(2)剪切行程
 
剪切行程的衡量標準,是能夠順利剪斷板料。在剪切時,應選擇合適的剪切行程。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 為被剪鋼板的最大寬度,此處取 2500mm; 為剪切角,此處取 2.5o;
 
H1 為入口臺架到壓板下平面間的距離,設計過程中取剪板機可剪切鋼板的最大
 
厚度再加上 50~75mm,此處取 91mm; s 為上剪刃與下剪刃的重疊量,設計過
 
程中的選擇范圍為 5~25mm,此處取 25mm; 1 為壓料板與上剪刃之間的距離,
 
它的作用是確保剪切過程中上剪刃不會被所剪板料碰撞,一般取 5~25mm,此
 
處取 25mm; r 為下剪刃與入口臺架之間的距離,它的作用是確保剪切過程中下
 
剪刃不會被所剪板料碰撞,一般可取 5~20mm,此處取 20mm;
 
H x =91+25+25+20+2500×tan2.5o=270.25(mm)
 
剪刃行程初定為 275mm。液壓缸行程兩端的位置主要是由其行程開關進行適
 
度調節,并且充分考慮到液壓缸還存在緩沖行程,因此選擇剪切行程為 300mm。
 
 
(3)剪刃尺寸
 
液壓閘式剪板機為斜刃剪板機,斜刃剪板機的剪刃尺寸與可剪板料的最大寬度有著重要關系。一般按以下公式選取:
 
L  b  (100 ~ 300) (2.3)
 
該QC11Y-16×2500 型液壓閘式剪板機上下剪刃均是由兩塊刀片組成,每塊刀片都是由螺栓緊固在下刀座和上刀架上,且每塊刀片長度都為 1200mm。每塊刀片的材料都為 Cr12Mov 鋼,鋼的淬透性、淬火回火的硬度、耐磨性、強度均
 
比Cr12 高,同時在 300-400℃仍可保持良好的耐磨性和硬度。
 
剪刃尺寸(厚、寬、長)實際尺寸為:a×c×l=16×50×2600。
 
(4)剪切力
 
斜刃剪板機的剪切力理論上主要由以下三個部分組成:
 
P  P  P  P (2.4)
1 2 3
式中:P 為純剪切力;P 為板料被剪切部分的彎曲力,即在剪切時被剪切的部分
 
1 2
 
對上剪刃產生的彎曲力;P3 為彎曲抗力,是指在剪切過程中,上剪刃對金屬板料
 
壓入變形產生局部的彎曲,從而形成彎曲抗力。
 
經過理論分析,并經過準確計算后,純剪切力可以表示為:
 
P  h2 d (2.5)
tan α 
1
分析考慮 P2 、 P3 后,總剪切力的公式 P 總為[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 為被剪板料強度極限(Mpa);s 為被剪板料延展率;h 為被剪板料厚
 
度(mm);  為剪切角(o);  為刀片間隙(mm); C 為壓料腳軸線到下刀
 
刃的距離(mm);x 為壓料腳距離的相對值,x  C / h ;y 為剪切側向間隙相對值,
 
y  / h ; Z 為彎曲系數,彎曲系數的大小與板料的長度、剪板機的剪切角、板
 
料的厚度和板料的延展率有很大關系, Z  f ( d tan  ) ,經過理論分析、計算得 hs
 
出,當 Z  0.95 時,板料的彎曲抗力最大。
 
設計過程中,與剪切力有關的各個參數的具體取值見表 2.2。
 
表 2 剪切力各系數值
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,可以求得總剪切力 P總 =1.34×106 N。
 
水平方向剪切力一般取垂直方向的 20%~30%,現取 30%。
 
F =0.3× P  =3.9×105 N (2.7)
s
 
式中 Fs 為總剪切力在水平方向的剪切分力。
 
剪板機的剪切合力為:
 
F   F 2  P 2 =1.36×106 N (2.8)
s
 
 
(5)壓料油缸的壓緊力
 
在剪切過程中,為克服板料上翹對剪切質量的影響,壓料油缸對板料施加壓緊力,進而傳遞至下刀座上。本文剪板機的壓緊力是壓料油缸對板料施加的恒定不變的壓力,在設計過程中需要確保油缸推力大于所需的壓料力。
 
在工程應用中,若僅僅為了防止剪切時板料翹起,所需的壓料力很小,壓料力可表達為:
 
P    × P總 (2.9)
C
 
式中: P壓 為壓料力(N);  為刀片間隙(mm); P總 為剪切力(N); C 為壓料腳軸線到下刀刃的距離(mm)。
 
經過計算得到 P壓 ≈ 0.044P總 ,即為最小的壓料力,在實際剪切過程中,此壓
 
料力遠遠小于將板料壓緊所需要的壓力,因此,不能滿足實際生產要求。
 
根據一般的剪切情況,剪切時的剪切力越大,所需要的壓料力越大。在計算
 
壓料力時還有一些因素需要考慮,如被剪下部分板料未剪斷時由于重力產生的水
 
平拖力,以及剪切過程中上刀片斜剪產生的水平分力,并且壓料力也與被剪板厚和寬度有一定的關系。所以壓料力可以根據公式 2.10 來確定[29]。
 
P壓   k × h × b × 10 (2.10)
 
式中:k 指的是系數,壓緊力通過液壓壓料器施加,此時 k =0.8~1.1,壓緊力通過機械壓料器施加,此時 k =0.5~0.6;b 為被剪板寬(mm);h 為被剪板厚(mm)。
 
由式 2.10 可知, P壓 =0.4×106 N。
 
(6)主副油缸對上刀架的推力
 
在剪板機運行過程中,由液壓缸驅動上刀架,上刀架逐漸下壓剪切板料,直
 
至完全剪斷。在這個運動過程中,主副油缸對刀架的推力是隨位置而變化的線性
 
力,受力簡圖如圖 2.2 所示。根據力平衡,可知:
P總  F1  F2 (2.11)
F1 x  F2 (l  x) (2.12)
 
式中: P總 為剪板機的垂直剪切力; F1 為主油缸對刀架作用力; F2 為副油缸對刀
 
 
架作用力。
 
Fig.2.2 The force condition of the upper tool carrier
 

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