机械毕业设计（论文）-薄板冷轧酸洗机组的分切剪设计【全套图纸】 .pdf

内蒙古科技大学 本科生毕业设计说明书 题 目：薄板冷轧酸洗机组的分切剪 学生姓名： 学 号： 专 业：机械制造及其自动化 班 级：机械 052 班 指导教师： 内蒙古科技大学毕业设计说明书 i 薄板冷轧酸洗机组的分切剪 摘要摘要 分切剪用来切去板材的头部和尾部大约 1.5 米的废板材，通过检测系统决定最佳去除 长度，被切除的废板材通过废料排出系统传送到轧制线的废料槽里面。 知道预先选定的剪切次数达到后剪切才能完成，上剪刃在各个液压阀的配合作用下完 成一次完整的剪切过程，包括上剪刃的下降以及后面的剪刃远离过程，分切刃的位置受哪 个压力继电器的指示取决于液压缸活塞杆的位置，为了维修安全起见，分切刃可以用锁紧 销机械锁紧，在不被锁进的情况下，锁紧销在一个合适的位置，这时不会影响到剪切过程， 液压控制刀刃夹紧装置将刀具的更换变得更方便快捷，在弹簧的作用下夹紧，在液压缸的 作用下放松。刀座上安装着剪刃间隙调整装置，它可以根据板材厚度和质地不同来调节剪 刃间隙。 关键词：分关键词：分剪切 液压 剪刃间隙调整装置 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 内蒙古科技大学毕业设计说明书 ii abstract the dividing shear serves to crop the strip head as a function of a settable maximum number of cuts, as well as to chop the strip end, thereby producing about 1,5 m long scrap pieces. a tail-end optimization system determines the scrap-piece length at the strip tail. the scrap pieces will fall on the scrap discharge system belt and carried to the scrap chute on drive side of the line. crop-cuts are carried out at the strip head until the pre-selected number of cuts has been reached the dividing-shear bottom knife accomplishes one complete cut upon each valve-coil excitation, comprising one upward motion of the bottom knife (= crosscutting of the strip) and subsequent opening of the dividing shear (= bottom knife down). the open position is indicated either by which depending on the position of the cylinder. for maintenance the shear can be mechanically blocked by means of a locking pin. this pin will have a fixed position when it is not locked in. this position will be monitored and is release condition for cutting.hydraulically operated knife clamping devices will facilitate knife changing and shorten changingperiods. clamping is actuated by springs and will be 内蒙古科技大学毕业设计说明书 iii released hydraulically. the released position ismonitored. the shear will be equipped with a gap adjustment, which must be adjusted according to a preset table depending on strip thickness and material quality. key words：dividing shear hydraulic gap adjustment 目目 录录 摘要摘要 . abstract 第一章第一章 绪绪 论论 1 1.1 冷轧带钢生产线技术解析 1 1.1.1 关键工序 . 1 1.1.2 酸洗工艺 . 1 1.1.3 连续酸洗机组根据工作性质分成 3 段： . 3 1.2 各式剪切机形式和特点 3 1.2.1 平行刀片剪切机 . 3 1.2.2 斜刀片剪切机 . 3 1.2.3 圆盘式剪切机 . 4 1.2.4 飞剪机 . 4 第二章第二章 分切剪机械部分的设计计算分切剪机械部分的设计计算 5 2.1 设计参数 5 2.2 分切剪的概述 6 2.2.1 分切剪的作用 . 6 内蒙古科技大学毕业设计说明书 iv 2.2.2 分切剪结构及剪切原理 . 6 2.3 分切剪参数的计算 7 2.3.1 剪刃倾斜角 . 8 2.3.2 剪刃行程 . 8 2.3.3 剪刃长度 . 10 2.3.4 剪切侧向间隙 . 10 2.3.5 剪切力的计算 . 10 2.3.6 斜刀片剪切机结构 . 11 2.3.7 液压缸工作负载的确定 . 11 第三章第三章 液压系统的设计与计算液压系统的设计与计算 . 14 3.1 液压主要部件的设计计算 14 3.1.1 液压系统概述 . 14 3.1.2 分切剪液压系统功能介绍 . 15 3.2 进行工况分析，确定主要参数 19 3.2.1 确定液压执行元件 . 19 3.2.2 系统工作压力的初步确定 . 20 3.2.3 剪切液压缸流量的确定 . 21 3.2.4 计算液压缸的主要结构参数 . 21 3.3 拟定液压系统图 23 3.3.1 液压传动系统分析 . 23 3.3.2 液压回路的选择 . 23 3.3.3 液压系统的合成 . 27 3.4 液压系统元件和介质的选择 28 内蒙古科技大学毕业设计说明书 v 3.4.1 液压泵的选择 . 28 3.4.2 液压阀的选择 . 29 3.4.3 过滤器 . 30 3.4.4 液压管路及油管内径的确定 . 32 3.5 油箱的设计 36 3.5.1 箱的用途与分类 . 36 3.5.2 油箱的构造与设计要点 . 36 3.5.3 油箱有效容积的确定 . 38 3.6 液压工作介质的选择 38 3.6.1 液压工作介质品种的选择 . 38 3.6.2 液压工作介质粘度的选择 . 39 第四章第四章 剪切缸的设计计算剪切缸的设计计算 . 40 4.1 液压缸主要结构尺寸的确定 40 4.1.1 液压缸直径（内径） . 40 4.1.2 液压缸臂厚的计算 . 40 4.1.3 最小导向长度的确定 . 41 4.2 液压缸各结构的设计 41 4.2.1 活塞 . 41 4.2.2 导向环和导向套 . 43 4.2.3 端盖 . 43 4.2.4 缸筒 . 44 4.2.5 螺钉直径的确定 . 45 4.2.6 缸筒头部法兰 . 46 内蒙古科技大学毕业设计说明书 vi 4.2.7 密封圈 . 46 第五章第五章 剪切机机架剪切机机架 . 48 5.1 机架的概述 48 5.1.1 机架的定义 . 48 5.1.2 机架的分类 . 48 5.2 机架设计. 48 5.2.1 机架的设计准则 . 48 5.2.2 机架设计的一般要求 . 49 5.2.3 初步确定机架的形状和尺寸 . 49 5.2.4 进行验算或模型试验 . 49 5.2.5 机架的焊接 50 5.3 肋 52 第六章第六章 分切剪的装配分切剪的装配 54 6.1 主要部件的装配 54 6.1.1 刀座装置 . 54 6.1.2 下刀座装置 . 56 6.1.3 剪刃间隙调整装置 . 56 6.2 总体装配 57 6.2.1 托架 . 57 6.2.2 操作侧机架 . 57 6.2.3 底座和上刀座 . 57 6.2.4 传动侧机架 . 57 6.2.5 剪刃间隙调整装置 . 57 内蒙古科技大学毕业设计说明书 vii 6.2.6 剪刃更换装置 . 58 6.2.7 精度调整 . 58 结束语结束语 60 参考文献参考文献 61 内蒙古科技大学毕业设计说明书 1 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 冷轧带钢生产线技术解析冷轧带钢生产线技术解析 1.1.1 关键工序关键工序 冷轧的关键工序：一为酸洗、二为冷轧、三为热处理、四为平整。酸洗是为了去除对 冷轧有害的原料钢卷表面上的氧化铁皮；冷轧是生产冷轧板带钢的关键工序；热处理在冷 轧工序中有二个作用，一是消除冷轧带钢的加工硬化和残余应力，软化金属，改善塑性， 以便于进一步进行冷轧或其它加工；二是改善组织结构，产生所需要的晶粒大小和取向； 平整是精整工序中十分重要的工序，它可以改善带钢的性能，提高钢板的成形性能，提高 钢带的平直度及改善钢板的表面状态。 冷轧工艺的定义：轧制是将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状） ，因受轧辊的压 缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，冷轧即 是在常温下完成的轧制过程，其所使用的原料为热轧加工成的板带（卷） 。 1.1.2 酸洗工艺酸洗工艺 带钢冷轧前必须酸洗， 清洗其表面氧化铁皮， 因为氧化铁皮在冷轧时会损坏轧辊表面， 而导致带钢表面产生缺陷。通常热轧带钢表面氧化铁皮通常是 3 层结构：外层为 fe2o3(三 氧化二铁)，中层为 fe304(四氧化三铁)，内层为 fe0(氧化铁)。 先进的冷轧厂多采用高速运行的连续酸洗机组或推拉式酸洗。以连续酸洗为例，是将带钢 连续地通过几个酸洗槽进行酸洗。为使作业线上过程连续，将前一个热轧带钢卷的尾部和 后一个钢卷头部焊接起来，酸洗后带钢按需要的卷重、卷径切断带钢并收卷。 连续酸洗机组除完成清除带钢表面氧化铁皮的任务外，还有几个作用： (1)用圆盘剪将带钢侧边剪齐。 (2)调节钢卷的质量， 根据生产要求将大的热轧钢卷分成小卷， 或把几个小钢卷合并成一个 内蒙古科技大学毕业设计说明书 2 大卷，以提高冷轧机的产量。 (3) 检查并剔除对以后各工序有害的带钢表面缺陷。 (4) 在酸洗好的带钢表面上涂上一层油，起防锈和润滑作用。 酸洗段可以采用硫酸酸洗、盐酸酸洗两种方式，但由于盐酸酸洗具有更多的优点，所 以我们以盐酸的酸洗机理来说明。 盐酸溶液与氧化铁皮的化学反应为： feo + 2hcl = fecl2 + h2o fe2o3 + 6hcl = 2fecl3 + 3h2o 盐酸溶液能较快地溶蚀各种氧化铁皮，酸洗反应可以从外层往里进行。盐酸酸洗是以化学 腐蚀为主，盐酸酸洗对金属基体的侵蚀甚弱。因此，盐酸酸洗的效率对带钢氧化铁皮的结 构并不敏感，而且酸洗后的板带钢表面银亮洁净。酸洗反应速度与酸洗前带钢氧化铁皮的 松裂程度密切相关。 带钢连续盐酸酸洗与硫酸酸洗相比较，有下列优点： (1) 盐酸能完全溶解 3 层氧化铁皮，因而不产生酸洗残渣。而用硫酸酸洗时，就必须经常 清刷酸槽，并中和这些黏液；硫酸不易除去压入板面的 fe2o3，从而会产生相应的表面缺 陷。 (2) 盐酸基本上不腐蚀基体金属，这样，经盐酸酸洗后板面平滑、银亮，无酸洗痕迹，不 会发生过酸洗；盐酸酸洗的铁损比硫酸酸洗低 20；硫酸酸洗时，金属铁在酸液中溶解时 会生成氢，氢扩散进入板面，会引起氢脆，而盐酸酸洗就很少产生这种缺陷。 (3) 氧化铁很易溶解，易于除去，故不易引起表面酸斑，这也是盐酸酸洗板面特别光洁的 原因之一。而硫酸铁因会形成不溶解的水化物，往往使板面出现酸斑。 (4) 盐酸酸洗速率较高，特别在温度较高时，盐酸酸洗时间与硫酸相比有很大差别。 (5) 废盐酸和清洗废液可以完全再生为新酸，循环使用，从而解决了废酸污染问题。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 3 因此，硫酸酸洗工艺已基本淘汰。 1.1.3 连续酸洗机组根据工作性质分成连续酸洗机组根据工作性质分成 3 段：段： 入口段：上料、拆卷、带钢表面氧化铁皮破碎、矫正、剪头、剪尾、工整焊接； 酸洗段：酸洗、冷热水洗以及烘干； 出口段：剪切、涂油以及最后卷取（收卷） 。 1.2 各式剪切机形式和特点各式剪切机形式和特点 1.2.1 平行刀片剪切机平行刀片剪切机 图 1.1 特点：剪切机两刀片彼此平行。 用途: 用于横向热剪切初轧坯(方坯、板坯)和其它方形及矩形断面的钢坯，又称钢坯 剪切机。 1.2.2 斜刀片剪切机斜刀片剪切机 图 1.2 特点：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得。一般 是上刀片倾斜，其倾斜角一般为 1- 6。 用途：用来横向冷剪或热剪钢板、带钢、薄板坯又称钢板剪切机。 a 内蒙古科技大学毕业设计说明书 4 1.2.3 圆盘式剪切机圆盘式剪切机 特点：剪切机两个刀片均呈圆盘状。 用途：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。 图 1.3 图 1.4 1.2.4 飞剪机飞剪机 特点：剪切机刀片在剪切轧件时跟随轧件一起运动。 用途：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。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 5 第二章第二章 分切剪机械部分的设计计算分切剪机械部分的设计计算 2.1 设计参数设计参数 剪切机形式： 液压式分切剪 热轧钢卷： 约 1500000 吨/年 原料规格： 板带厚度： 1.8- 6.0mm（cq, dq 和 ddq，hss 和 hsla 级别） 板带宽度： 980- 1560mm 钢卷外径： 最大直径 1950mm 最小直径 1100mm 钢卷重量： 最大 28 吨 钢卷内径： 直径 762mm 单位重量： 最大 18kg/mm 最小 16kg/mm 原料钢种 原料为低碳钢（包括 if 钢种）和高强度钢。 机械、电气和工艺设备有能力生产最终产品厚度为 0.35（15%）- 0.5mm（85%） ，宽 度为 1000（50%）- 1200mm（50%） ，最大 si 含量为 1.5%的硅钢。70%的硅钢 si 含量小于 1.0%，另外 30%的硅钢 si 含量大于 1.0%。 硅钢不在实际产品大纲里。 原料等级和质量要求 cq、dq、ddq、hsla、hss 级别 内蒙古科技大学毕业设计说明书 6 强度分类： 材料屈服强度： 270345n/mm 材料的抗拉强度： 470630n/mm 2.2 分切剪的概述分切剪的概述 我所设计的分切剪是包钢冷轧酸洗机组的一部分。该剪具有剪切速度快（液压缸单程 即可完成上剪刃的） 、剪刃间隙调整快（采用液压螺母锁紧与涡轮丝杆调整机构） 、剪刃更 换速度快（采用液压缸、弹簧夹紧机构） 、剪切平稳【活动刀座（上刀座）由滑板、滚轮导 向】等优点。由于该剪的设计机构复杂、紧凑，装配精度要求高，装配调整困难，因此在 工艺准备过程中严格按工艺执行，使各项装配精度均符合要求，顺利通过检测。 2.2.1 分切剪的作用分切剪的作用 分切剪在酸洗轧制线中用于切去板材前端和末尾的废板材，以使轧制出来的板质量更 高。 分切剪由 1#、2#分切剪组成，两个分切剪独立工作，互不影响， “分切”即是此意。 当一个分切剪中的板材在酸洗轧制完毕前，另一个分切剪已完成另一卷钢材的端头剪切工 作。待第一卷钢板酸洗轧制完毕，第二卷钢材紧接着进入酸洗轧制线，和第一卷板材对接 焊接，继续生产。这样大大缩短了换卷时间，提高了生产效率。 2.2.2 分切剪结构及剪切分切剪结构及剪切原理原理 结构： 分切剪由 1#、2#分切剪组成（如图 1） ，两个分切剪公用托架 1、操作侧机架 2、传动 侧机架 3 及上横梁 4，有单独底座 5 和 6、上刀座装置 7，下刀座装置 8、剪刃间隙调整装 置 9、剪刃更换装置 10 及剪切动力机构 11（液压缸连杆机构） 。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 7 图 2.1 剪切原理： 液压缸给压带动连杆机构，连杆机构推动上刀座由滚轮及滑板导向向下运动，液压缸 活塞杆行程一半时上、下剪刃对切，完成剪切工作，之后活塞杆继续向前推进，上刀座回 切工作，之后液压缸活塞杆继续向前推进，上刀座回升。即液压缸活塞杆运动一个单程， 完成剪刃的下落、剪切、回升三个动作，提高了生产效率。 2.3 分切剪参数的计算分切剪参数的计算 图 2- 1 表示了上刀片布置成一定倾斜角时的剪切过程。由图 2- 1 可见，轧件在斜刀片 剪切机上剪切时，刀片与轧件接触面的长度，不等于轧件整个断面宽度，而仅仅是一条斜 线 bc。在稳定剪切阶段，此接触长度 bc 是一个常数。当刀片刚切入轧件时，刀片与轧件 的接触长度是变化的，由零逐渐增大至 bc 值。在剪切即将结束时，其接触长度则由 bc 值逐渐减少零。由于刀片与轧件的接触长度 bc 远远小于轧件宽度，所以，斜刀片剪切机 剪切面积小，使剪切力得以减小。显然，剪切力的大小与刀片倾斜角度有关。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 8 图 2- 2 斜刀片分切剪剪切轧件简图 2.3.1 剪刃倾斜角剪刃倾斜角 刀片的倾斜角 愈大， 剪切时剪切力愈小， 但使刀片行程增大。 最大允许倾斜角 max 受 钢板与刀片的摩擦条件的限制 ，当 max 时，钢板就要从刀口中滑出而不能进行剪切。 当 很小时，在钢板剪切断面出现撕裂现象。综上所述由图 2- 2 得可取刀片倾斜角= 2。 2.3.2 剪刃行程剪刃行程 剪刃行程可按下式计算 1 hhjqsh=+ + 式中 1 (5075)hhmm=+: 内蒙古科技大学毕业设计说明书 9 图 2- 3 刀片倾斜角 与厚度 h 的关系图 h 被剪切钢坯的最大断面高度，mm；50: 75 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量，此时 h=6mm; s 上下刀片的重叠量，取 s=10mm; j 为了避免上刀片受钢坯的冲撞，而使压板低于上刀片的距离，取 j=40mm; q 为了使轧件能顺利通过剪切机，下刀刃不被轧件磨损，使下刀刃低于托架的距离， 取 q=20mm; h 为刀片倾斜所引起的行程增加量； maxtan hbmm= =mm 2tan1900 =66.35mm 取 70mm 则 1 hhjqsh=+ + 内蒙古科技大学毕业设计说明书 10 =20+50+40+20+10+70 =210mm 图 2- 4 刀片行程关系 2.3.3 剪剪刃长度刃长度 斜刀片剪切机刀片长度 l，则应比轧件最大宽度长100300mm:。取 l=1900mm 2.3.4 剪切剪切侧向间隙侧向间隙 在5hmm时，取0.07hmm =，当时1020hmm=:时，取0.5mm = 则刀片侧间隙 0.5mm = 。 2.3.5 剪切剪切力力的计算的计算 剪切力计算公式是：剪切力=抗剪强度剪切面积1.3 抗剪强度=0.60.8 抗拉强度 根据本分切剪所剪切的材料抗拉强度和剪切面积，可以算出最大的剪切力 675870n， 内蒙古科技大学毕业设计说明书 11 2.3.6 斜刀片剪切机结构斜刀片剪切机结构 1 液压缸 2 刀片 3 下刀座 4 连杆 图 2- 5 采用液压缸同步的液压传动上切式斜刀片剪切机简图 2.3.7 液压缸工作液压缸工作负载负载的的确定确定 液压缸的工作负载应根据剪切机实际受最大负载时来确定，因为若以最大负载的平均 值来计算出的液压缸工作负载，在负载为最大时，液压缸给不了足够的力来提供给剪切机 经行剪切，会出现事故发生。更何况液压缸活塞杆运动在很短的时间内达到一个很大的速 度，除了受到冲击作用，还受一个很大的加速度作用，此时受到的作用力也很大，因此对 下剪刃以初始角来进行计算， 尽管算出来的稍大， 但考虑运动时受到摩擦力等不确定因数， 还是符合实际情况的。对于上剪刃来说，当下剪刃运动到最低位置时进行保压，而保压状 态时液压缸活塞杆与两连杆保持垂直状态，而实际情况液压缸受一定的载荷作用，他们应 该有一个微小的倾角存在，倾角在 1 错误！未找到引错误！未找到引用用源。源。之间。 对上液压缸进行受力分析说明：以整个机构整体为研究对象受力分析如下图： 内蒙古科技大学毕业设计说明书 12 图 2.6 由于上下对称，左右两连杆受力相同可简化成图 2.6，根据缸受力示意图（图 2.7）分析如 下： 根据力平行四边形法则可以把液压缸作用力分解在沿杆的方向上，连杆机构处于准静 止状态，受合力为 0。则： 11 2sincos p f = 即 2tanfp= 则液压缸的工作负载： 2tanfp= 图 2.7 内蒙古科技大学毕业设计说明书 13 图 2.8 其中：p剪切刃受到的剪切力，这里用最大值计算， 5 6.76 10pn=； 连杆与竖直方向的夹角，液压缸在保压状态时，夹角很小 ，倾角 在 1 错误！ 未找到引用源。 错误！ 未找到引用源。之间。这里取4 = 。 液压缸的工作负载 5 2 6.76 10tan4f = = 945410n 内蒙古科技大学毕业设计说明书 14 第三章第三章 液压系统的设计与计算液压系统的设计与计算 3.1 液压液压主主要部要部件件的设计计算的设计计算 3.1.1 液压系统概述液压系统概述 为实现某种规定的功能，由液压元件构成的组合，叫做液压回路。液压回路按给定的 用途和要求组成的整体，叫做液压系统。液压系统按液流循环方式，有开式和闭式两种。 1 液压系统的组成液压系统的组成 液压系统通常由三个功能部分和辅助装置组成，见表 3- 1 动力部分 控制部分 执行部分 辅助部分 液压泵 用以将机械能转换 成液体压力能； 有时也将蓄能器作 为紧急或辅助动力 源。 各类压力、流量、 方向等控制阀 用以实现对执行元 件的运动速度，方 向，作用力等的控 制，也用于实现过 载保护，程序控制 等。 液压缸、液压马达 等 用以将液体压力能 转换成机械能。 管道、蓄能器、过 滤器、油箱、冷却 器、加热器、压力 表、流量计等。 2 液压系统的液压系统的型型式式 该液压系统采用开式液压系统 特点：泵从油箱吸油输入管路，油完成工作后排回油箱，优点是结构简单，散热、澄清条 件好，应用较普遍。缺点是油箱体积较大，空气与油液接触的机会多，容易渗入。 3 液压液压传动传动与与控制控制的的优缺优缺点点 优优点：点： 内蒙古科技大学毕业设计说明书 15 (1)同其它传动方式比较，传动功率相同，液压传动装置的重量轻，体积紧凑。 (2)可实现无级变速，调速范围大。 (3)运动件的惯性小，能够频繁迅速换向；传动工作平稳；系统容易实现缓冲吸震，并能自 动防止过载。 (4)与电气配合，容易实现动作和操作自动化；与微电子技术和计算机配合，能实现各种自 动控制动作。 (5)元件以基本上系列化，通用化和标准化，利于 cad 技术的应用，提高工效，降低成本。 缺点：缺点： (1)容易产生泄漏，污染环境。 (2)因有泄漏和弹性变形大，不易做到精确的定比传动。 (3)系统内混入空气，会引起爬行、噪声和振动。 (4)使用的环境比机械传动小。 (5)故障诊断与排除要求较高的技术。 3.1.2 分切剪液压系统分切剪液压系统功能介绍功能介绍 1 剪切的控制剪切的控制 分切剪用来切去板材的头部和尾部大约 1.5 米的废板材，通过检测系统决定最佳去除 长度，被切除的废板材通过废料排出系统传送到轧制线的废料槽里面。 知道预先选定的剪切次数达到后剪切才能完成，上剪刃在各个液压阀的配合作用下完 成一次完整的剪切过程，包括上剪刃的下降以及后面的剪刃远离过程，分切刃的位置受哪 个压力继电器的指示取决于液压缸活塞杆的位置，为了维修安全起见，分切刃可以用锁紧 销机械锁紧，在不被锁进的情况下，锁紧销在一个合适的位置，这时不会影响到剪切过程， 液压控制刀刃夹紧装置将刀具的更换变得更方便快捷，在弹簧的作用下夹紧，在液压缸的 作用下放松。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 16 刀座上安装着剪刃间隙调整装置，它可以根据板材厚度和质地不同来调节剪刃间隙。 头部和尾部要剪去的废板材的长度不是确定的，必须对两端材料质量进行跟踪测试， 测试的结果必须及时由计算机系统反馈过来。 数据来自程序计算机系统或者由人工给定，操作室可以离现场很远，也可以在现场， 如果比较远的话，必须严格选择切头还是切尾的一次剪切过程。 如果在现场的话，一次剪切的先后顺序可以选择，包括板材的进入剪切位置和废板材 的排出，剪切的次数可以现场给定，从而完成一次完整的剪切过程。 另外，可以通过主开关做一次维修或者更换或者调整，只有这时刀具夹紧装置才能松开， 控制刀刃剪切的液压阀才能泄压，从而实现间隙的调整，通过转向另一个液压阀，来控制 流量从而使剪切缸的速度想将，这种换阀过程是在主开关的控制下实现的。 2 上下刀的夹紧和更换上下刀的夹紧和更换 通过液压缸的压力压下弹簧，从而使夹紧装置松开，最后实现换刀。 控制夹紧装置的阀是个电磁换向阀，它可以实现道人的夹紧和放松，夹紧力的变化可 以通过压力继电器确定刀是被夹紧还是被放松，如果压力合适，刀具将被松开，否则，刀 被夹紧，维修方法，主开关转向维修的一边，这时流向剪切缸的流量转向了控制维修的阀 那里，只有减小剪切缸的压力才能使刀刃慢慢靠近，从而测量间隙，这时是不能剪切板材 的。 为了安全起见，工作人员可以在剪刃完全分开后锁紧销锁紧。 另外，工作人员可以切断控制剪切运动的压力回路，这需要操作刀具旁边的阀块，当 维修完成后，工作人员还要把这个阀打开。 3 剪刃间隙调整装置剪刃间隙调整装置 根据钢板厚度和材质的不同剪刃间隙必须调整，这种调整可以远程控制，也可以现场 调定，遥控时，当板材由开卷机送过来后，板材的厚度和材质方面的参数由计算机系统监 内蒙古科技大学毕业设计说明书 17 测或者操作人员根据预先给定的数据直接输入，间隙也可以由操作人员手工预先设置。 为了调整间隙，剪刃间隙调整装置和下刀座夹紧装置必须松开，然后在涡轮蜗杆的推 动下是锲条运动， 知道预先设定的间隙到达后才停止， 调整结束后首先锁紧间隙调整装置， 然后再夹紧刀座，只有两个都被夹紧后才 图 3.1 剪切示意图 锁紧销 压力继电器 内蒙古科技大学毕业设计说明书 18 刀具间隙调整缸 刀座夹紧缸 水平间隙调整 间隙调整驱动器 图 3.2 上刀座 上刀夹紧装置 下刀夹紧装置 楔块 下刀座 刀具间隙调整缸 刀座夹紧缸 内蒙古科技大学毕业设计说明书 19 图 3.3 剪切缸液压简图 3.2 进行工况分析，确定主要参数进行工况分析，确定主要参数 液压系统是液压设备的一个组成部分，它与主机的关系密切，两者的设计通常需要同 时进行。其设计要求，一般必须从实际出发，重视调查研究，注意吸取国内外先进技术， 力求做到设计出的系统重量轻、体积小、效率高、工作可靠、结构简单、操作和维护保养 方便、经济性好。 3.2.1 确定确定液压液压执执行行元件元件 该液压系统执行元件均采用液压缸。 大流量阀 小流量阀 内蒙古科技大学毕业设计说明书 20 3.2.2 系统工作压力的初步确定系统工作压力的初步确定 压力的选择要根据载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，势必要增大执行元 件的结构尺寸，某些执行元件的尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗的 角度看也不经济，反之，压力选的太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也 要求很高，必须要提高设备的成本。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 3-4 表 3-1 按载荷选择工作压力 载荷 kn 50 工作压力 mp 0.81 1.52 2.53 34 45 5 表 3-2 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 大中性挖掘机 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 0.8 2 3 5 2 8 8 10 1018 2032 液压系统工作压力的选择主要考虑如下因素： 液压执行元件及其它液压元、 辅助尺寸、 重量、加工工艺性以及系统的可靠性和效率等。此剪切系统是高压系统，由主机类型根据 手册初步确定液压系统工作压力为 25mpa. 内蒙古科技大学毕业设计说明书 21 3.2.3 剪切液压缸流量的确定剪切液压缸流量的确定 计算液压执行元件所需最大流量 通常根据液压缸的最大流速来计算所需最大流量 3 max0max /qavms= 0 a 液压缸实际有效面积 2222 0 125 - 800.028amm=（） max v液压缸最大速度即剪切速度/m s，一般可取 max 200/vmm s= 则 33 max 0.028 0.12/0.00336/336 / minqmsmsl= 3.2.4 计算液压缸的主要结构参数计算液压缸的主要结构参数 （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=945410n 参考文献机械设计手册缸筒内径： d= 2 4/ 1 (1)p2 fm p 式（3-11） 式中： d：缸筒内径，m f：最大载荷，f=945410n ：活塞杆径比，依据表 3-3 选取=0.65 p1：供油压力，取 p1=25mpa p2：回油背压，依据表 3-4 选取 p2=1mpa 表 3-3 按工作压力选取径比参考表 工作压力 mpa 7.0 内蒙古科技大学毕业设计说明书 22 径比 0.50.55 0.620.70 0.70 表 3-4 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 用补油泵补油的闭式回路 0.81.5 回油路较为复杂的工程机械 1.23 回油路较复杂，且直接回油箱 可忽略不计 故有： d= 2 4/ 1 (1)p2 fm p = 26 4 945410/0.95 3.1425(1 0.7 )110 =0.235m 取 d=250mm 活塞杆直径： d=0.7d=0.65235=169.75mm 取 d=180mm 则，液压缸有效面积： a1= 2 d 4 = 2 3.14 250 4 =49062.5mm 2 内蒙古科技大学毕业设计说明书 23 a2= 22 dd 4 （） = 22 250160 4 3.14 （） =28966.5mm 2 液压缸行程： 根据刀片最大行程的 2 倍，按标准取液压缸行程为： l=620mm 3.3 拟定拟定液压系统图液压系统图 3.3.1 液压液压传动传动系统分析系统分析 该分切剪由剪切、刀座夹紧、刀片夹紧、和刃间距调整几部分组成。 3.3.2 液压液压回路回路的的选择选择 （1）剪切 该动作是由主液压缸来完成的，是单液压缸，这个液压系统是由电液方向阀和液控单 向阀和节流阀组成，液压缸的活塞前进完成一次剪切，回程时也完成一次剪切。 另外，考虑到维修的方便，要设计一个低压系统，在维修状态是，液压油由低压系统 控制，这时可以完成检修工作。液压回路如下图所示 内蒙古科技大学毕业设计说明书 24 图 3.4 ( )2 刀的夹紧放松 在这里刀的夹紧设计成液压缸控制的有一些好处， 平时刀是被夹紧的 ， 这个夹紧是由 弹簧力完成的，在维修和换刀的情况下，需要把刀松开，这时就需要液压缸的作用来是弹 簧压紧从而使刀松开。这个液压系统是由一个电磁方向阀和一个溢流阀一个单向阀组成。 （高压系统） （低压系统） 内蒙古科技大学毕业设计说明书 25 图 3.5 ( )3 刀座的夹紧刀座的夹紧 该动作是完成刀座的固定和夹紧，这个液压系统和刀的夹紧和放松液压系统相似，也 是由电磁方向阀、溢流阀和单向阀组成 （6） （12） （13） 内蒙古科技大学毕业设计说明书 26 图 3.6 ( )4 刃间距的调节刃间距的调节 刀刃间隙调节装置是由缸块来完成的，也是由电磁方向阀、溢流阀和单向阀组成。液 压图如下 内蒙古科技大学毕业设计说明书 27 图图 3.7 3.3.3 液压系统的液压系统的合合成成 在选定了满足系统主要要求的各液压回路之后， 再配上一些测压， 控温之类的辅助 （元 件）回路，即可将它们组成一个完整的液压系统。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 28 3.4 液压系统元件和介质的选择液压系统元件和介质的选择 3.4.1 液压液压泵泵的的选择选择 由于两个剪切缸的工作不是同时进行的，而且其他液压缸工作和剪切也不同时进行。 () /min ps qkql= 式中 p q 液压泵的流量/minl s q 同时动作执行元件的瞬时流量/minl k系统泄漏系数，一般取1.11.3:（大流量取小值，小流量取大值） ； 则 综合考虑取 500 / min p ql= 根据算出的流量和系统的工作压力选择液压泵。选择时，泵的额定流量应与计算所需 流量相当，不要超过太多。但泵的额定压力可以比系统的工作压力高 25%，或更高些。 根据计算出的泵的额定流量500 / min p ql=； 系统的最高工作压力为25pmpa= 可选用7 1601a vma r型斜轴式轴向柱赛泵。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 29 泵的额定压力为 35mpa，排量为 160/ml r，转速为1450 /minr，驱动功率为135kw，液压 泵的效率为 0.95，重量为76kg 。该泵为北京华德液压泵分公司制造。 由 p qqn=得该泵的额定流量为 3 160 1450 10/min232 /min p qll = 所以选用7 1601a vma r型斜轴式轴向柱赛泵 4 台，3 台工作，1 台备用。 “ 33 232 /min696 /min pp qqll= = = “ pp qq 满足要求 在泵的规格表格中，一般同时给出额定工况（额定压力、转速、排量或流量）下泵的驱动 功率，可按此直接根据机械设计手册选择电动机。 3.4.2 液压阀的选择液压阀的选择 计算各执行机构的压力和流量 计算结果如表 3- 6 所示 序 号 名称 数量 缸内径/mm 活塞杆直径 /mm 最大流量 l/min 1 剪切缸 2 250 160 336 2 刀夹紧缸 20 21 19 0.21 3 刀座夹紧缸 32 50 30 3.8 1） 换向阀 6 的选择 通过阀 6 的流量为 30/minl，所以选用最高工作压力为 35mpa,额定流量为 40/minl的 电磁换向阀,型号为 4we10j20b 型号意义:电液换向阀， 公称通径为 10mm， 滑阀中位技能为 j 型， 20 系列， 北京华德制造。 2） 换向阀 14 的选择 通过阀 14 的流量为 336/minl，所以选用最高工作压力为 35mpa,额定流量为 400/minl 内蒙古科技大学毕业设计说明书 30 的电磁换向阀,型号为 4weh25j20b 型号意义:4 个工作油口的电磁换向阀，公称通径为 25mm滑阀中位技能为 j 型，20 系列， 北京华德制造。 3）换向阀 19 的选择 通过阀 19 的流量为 84/minl， 所以选用最高工作压力为 35mpa,额定流量为 100/minl的 电磁换向阀,型号为 4we15e20b 型号意义:4 个工作油口的电磁换向阀，公称通径为 15mm滑阀中位技能为 e 型，20 系列， 北京华德制造。 其它液压阀按上述方法选择如下： 插装式单向阀 7 型号：m- sr20ke30- 10b 溢流阀 8 型号：dbw30a15x- 31.5 液控单向阀 15 型号：z2s10a2- 30b/v 单向节速阀 16 型号：drvp25s1- 10 3.4.3 过滤器过滤器 (1).过滤器过滤器的的安安装与装与应应用用 过滤器是液压系统中重要文件。它可以清除液压油中的污染物，保持油液的清洁度， 确保系统工作的可靠性。此系统采用两种安装方式： 1)装在液压泵的吸油管路上 主要是保护液压泵。要求通油能力大（为泵流量的两倍以上 ） ，阻力小（不超过 0.010.02mpampa:） 。一般多用粗过滤器（网式或线隙式） 。如图 3- 6(a)所示： 内蒙古科技大学毕业设计说明书 31 图 3- 8 (a) (b) 2)装在压油管路上 保护除液压泵以外的其它的液压元件。要求滤芯及壳体耐高压，装在溢流阀之后如图 3- 6(b)所示， 安全阀的开启压力应略低于过滤器的最大允许压力差。 过滤器允许有较大的压 力降（不超过 0.35mpa）. (2)过滤器的计算过滤器的计算 过滤器的工作能力，取决于滤芯的有效面积，滤芯本身的性能，油的粘度与温度，过 滤前后的压差以及油中固体颗粒的含量。过滤器的出入口的压差越大，阻力越小时，过滤 器的出油能力越大。油液流经滤芯的速度越低，表面压力越小，则过滤精度越高。应尽可 能选择液压阻力小的滤芯，以延长滤芯的滤清周期。 (3)过滤器的选择过滤器的选择 选择过滤器的基本要求 过滤精度应满足液压系统的要求； 1)具有足够大的过滤能力，压力损失小； 2)滤芯及外壳应有足够的强度，不至因油压过高而被损坏； 3)有良好的抗腐蚀性，不会对油液造成化学的或机械的污染； 内蒙古科技大学毕业设计说明书 32 4)在规定的工作温度下，能保持性能稳定，有足够的耐久性； 5)清洗维护方便，更换滤芯容易； 6)结构尽量简单，紧凑； 7)价格低廉 所以综合考虑选用四个50250 80isvc型，两个660 10plfhfp型过滤器。 50250 80isvc型过滤器其原始压力损失为 0.01mpa，型号代表意义为： 管路吸油过滤器，公称通径为 50mm，公称流量为 250/minl，过滤精度为 80 m，带有 zs- 1 型电法讯器。图形符号如图 (a)所示： 660 10plfhfp型过滤器其原始压力损失为 0.07mpa，型号代表意义为： 管路吸油过滤器，使用压力为 32mpa，公称流量为 660/minl，过滤精度为 10m，带有 csm型电法讯器。图形符号如图 (b)所示： 图 3.9 (a) (b) 3.4.4 液压管路及油管内径的确定液压管路及油管内径的确定 该液压系统的管路包括吸油管路，压油管路，和回油管路用来实现压力能的传递，还 有泄油管路，控制管和旁通管路。 管路材料采用 15 号冷拔无缝钢管，该钢管的尺寸准确，质地均匀，强度高，可焊性好。 （1）油管内径的确定 油管的内径取决于管路的种类及管内的流速，油管内径()d mm 由下式确定： 内蒙古科技大学毕业设计说明书 33 0 4.61 q d v 式中 q流经油管的流量，/minl； 0 v 油管内的允许流速，/m s。 1)吸油管内径的确定 通过此管的最大流量为 229/minl，取流速值为 1 1.5/vm s= 1 232 4.6157.3 1.5 dmm 2)压油管内径的确定 管路从泵的压油口到换向阀的进油口 通过此管路的最大流量为 500/minl，流速值为 21 3.5/vm s= 21 500 4.6154.9 3.5 dmm 电磁换向阀 6 到液压缸 通过此管路的最大流量为 60/minl，流速值为 22 3/vm s=。 22 60 4.6120.6 3 dmm 电液换向阀到液压缸 通过此管路的最大流量为 336/minl，流速值为 23 4/vm s= 23 336 4.6142.25 4 dmm 3)回油管内径的确定 背压阀到油箱 通过此管路的最大流量为 500/minl，流速值为 31 4/vm s= 31 500 4.6151.5 4 dmm 内蒙古科技大学毕业设计说明书 34 换向阀 6 到油箱 通过此管路的最大流量为 72/minl，流速值为 32 3/vm s= 32 72 4.6123 3 dmm 换向阀 11 到油箱 通过此管路的最大流量为 28/minl，流速值为 33 1.5/vm s= 33 28 4.6120 1.5 dmm (2)油管壁厚的确定 油管的壁厚按下式计算 2 pd =mm 式中 油管的壁厚()mm p 油管内的液体的最大压力()mpa d油管的内径()mm 材料的许用应力 ()mpa 对于钢管 b n =，当7pmpa时，n=4. 有手册得375 b mpa =，则 1 375 46.9 8 b mpampa n = 2 375 93.8 4 b mpampa n = 1)吸油管壁厚的确定 管内液体的最大压力 1 25pmpa=， 1 21 57.3 6.4 2 93.8 mmmm 内蒙古科技大学毕业设计说明书 35 由手册得选外径 73mm，壁厚 6.5mm的钢管。 2)压油管壁厚的确定 泵的压油口到换向阀 管内液体的最大压力 21 21pmpa=， 21 21 53 5.9 2 93.8 mmmm 由手册得选外径 65mm，壁厚 6mm的钢管。 管接头管接头的的选择选择 选用端面密封式焊接管接头 其利用接管与管子焊接，接头体和接管之间用 o 型密封圈端面密封。结构简单，密封 性好， 对管子尺寸精度要求不高， 但要求焊接质量高， 装拆不变。 工作压力可达 31.5mpa， 工作温度为 2580cc oo :，适用于油为介质的的管路系统。 根据前面已经算出的油管外径分别选用以下系列管接头： 1.管子外径 0 60dmm=，螺纹64 1.5m的焊接管接式端直通管接头： 管接头18/22 1.5m / 966 1977jb t 2. 管子外径 0 55dmm=，螺纹58 2m的焊接管接式端直通管接头： 管接头55/58 2m / 966 1977jb t 3.