毕业设计（论文）-薄板冷轧酸洗机组的分切剪设计.doc

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： 62内蒙古科技大学毕业设计说明书薄板冷轧酸洗机组的分切剪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：分剪切 液压 剪刃间隙调整装置abstractThe 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 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 录摘要abstract第一章 绪 论11.1 冷轧带钢生产线技术解析11.1.1 关键工序11.1.2 酸洗工艺11.1.3 连续酸洗机组根据工作性质分成3段：31.2 各式剪切机形式和特点31.2.1 平行刀片剪切机31.2.2 斜刀片剪切机31.2.3 圆盘式剪切机41.2.4 飞剪机4第二章 分切剪机械部分的设计计算52.1 设计参数52.2 分切剪的概述62.2.1 分切剪的作用62.2.2 分切剪结构及剪切原理62.3 分切剪参数的计算72.3.1 剪刃倾斜角82.3.2 剪刃行程82.3.3 剪刃长度102.3.4 剪切侧向间隙102.3.5 剪切力的计算102.3.6 斜刀片剪切机结构112.3.7 液压缸工作负载的确定11第三章 液压系统的设计与计算143.1 液压主要部件的设计计算143.1.1 液压系统概述143.1.2 分切剪液压系统功能介绍153.2 进行工况分析，确定主要参数193.2.1 确定液压执行元件193.2.2 系统工作压力的初步确定203.2.3 剪切液压缸流量的确定213.2.4 计算液压缸的主要结构参数213.3 拟定液压系统图233.3.1 液压传动系统分析233.3.2 液压回路的选择233.3.3 液压系统的合成273.4 液压系统元件和介质的选择283.4.1 液压泵的选择283.4.2 液压阀的选择293.4.3 过滤器303.4.4 液压管路及油管内径的确定323.5 油箱的设计363.5.1 箱的用途与分类363.5.2 油箱的构造与设计要点363.5.3 油箱有效容积的确定383.6 液压工作介质的选择383.6.1 液压工作介质品种的选择383.6.2 液压工作介质粘度的选择39第四章 剪切缸的设计计算404.1 液压缸主要结构尺寸的确定404.1.1 液压缸直径（内径）404.1.2 液压缸臂厚的计算404.1.3 最小导向长度的确定414.2 液压缸各结构的设计414.2.1 活塞414.2.2 导向环和导向套434.2.3 端盖444.2.4 缸筒444.2.5 螺钉直径的确定454.2.6 缸筒头部法兰464.2.7 密封圈46第五章 剪切机机架485.1 机架的概述485.1.1 机架的定义485.1.2 机架的分类485.2 机架设计485.2.1 机架的设计准则485.2.2 机架设计的一般要求495.2.3 初步确定机架的形状和尺寸495.2.4 进行验算或模型试验49 5.2.5机架的焊接505.3 肋 52第六章 分切剪的装配546.1 主要部件的装配546.1.1 刀座装置546.1.2 下刀座装置566.1.3 剪刃间隙调整装置566.2 总体装配576.2.1 托架576.2.2 操作侧机架576.2.3 底座和上刀座576.2.4 传动侧机架576.2.5 剪刃间隙调整装置576.2.6 剪刃更换装置586.2.7 精度调整58结束语60参考文献61内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章 绪 论1.1 冷轧带钢生产线技术解析1.1.1 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。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3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1.2.1 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a 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。1.2.3 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1.41.2.4 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。第二章 分切剪机械部分的设计计算2.1 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级别强度分类： 材料屈服强度： 270345N/mm 材料的抗拉强度： 470630N/mm2.2 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）。 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。 图2-2斜刀片分切剪剪切轧件简图2.3.1 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。最大允许倾斜角受钢板与刀片的摩擦条件的限制 ，当时，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。2.3.2 剪刃行程剪刃行程可按下式计算式中图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；5075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;为刀片倾斜所引起的行程增加量； = =66.35mm 取70mm则 =20+50+40+20+10+70 =210mm 图2-4刀片行程关系2.3.3 剪刃长度斜刀片剪切机刀片长度L，则应比轧件最大宽度长。取L=1900mm2.3.4 剪切侧向间隙在时，取，当时时，取则刀片侧间隙。2.3.5 剪切力的计算 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，2.3.6 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 液压缸工作负载的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： 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：即 则液压缸的工作负载： 图2.7图2.8其中：剪切刃受到的剪切力，这里用最大值计算，； 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之间。这里取。液压缸的工作负载 = 945410N第三章 液压系统的设计与计算3.1 液压主要部件的设计计算3.1.1 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 液压系统的型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 液压传动与控制的优缺点优点：(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：(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 分切剪液压系统功能介绍1 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。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剪切示意图图3.2图3.3剪切缸液压简图3.2 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 确定液压执行元件该液压系统执行元件均采用液压缸。3.2.2 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KN50工作压力MP0.811.522.5334455 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MP0.82352881010182032 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25.3.2.3 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液压缸实际有效面积液压缸最大速度即剪切速度，一般可取则3.2.4 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= 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MPa7.0径比0.50.550.620.700.70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=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= =49062.5mm2 A2= =28966.5mm2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=620mm3.3 拟定液压系统图3.3.1 液压传动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 液压回路的选择（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 图3.4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。 图3.5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 图3.6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。液压图如下图3.73.3.3 液压系统的合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。3.4 液压系统元件和介质的选择3.4.1 液压泵的选择 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。式中液压泵的流量同时动作执行元件的瞬时流量K系统泄漏系数，一般取（大流量取小值，小流量取大值）；则综合考虑取 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；系统的最高工作压力为 可选用型斜轴式轴向柱赛泵。泵的额定压力为35，排量为160，转速为，驱动功率为，液压泵的效率为0.95，重量为。该泵为北京华德液压泵分公司制造。由得该泵的额定流量为所以选用型斜轴式轴向柱赛泵4台，3台工作，1台备用。 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/min1剪切缸22501603362刀夹紧缸2021190.213刀座夹紧缸3250303.81） 换向阀6的选择通过阀6的流量为30，所以选用最高工作压力为35,额定流量为40的电磁换向阀,型号为4WE10J20B型号意义:电液换向阀，公称通径为10，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，所以选用最高工作压力为35,额定流量为400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25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，所以选用最高工作压力为35,额定流量为100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15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：DRVP25S1-103.4.3 过滤器(1).过滤器的安装与应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）。一般多用粗过滤器（网式或线隙式）。如图3-6(a)所示：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0.35）.(2)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；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型，两个型过滤器。型过滤器其原始压力损失为0.01，型号代表意义为：管路吸油过滤器，公称通径为50，公称流量为250，过滤精度为80，带有zs-1型电法讯器。图形符号如图 (a)所示：型过滤器其原始压力损失为0.07，型号代表意义为：管路吸油过滤器，使用压力为32，公称流量为660，过滤精度为10，带有型电法讯器。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，油管内径由下式确定：式中流经油管的流量，；油管内的允许流速，。1)吸油管内径的确定通过此管的最大流量为229，取流速值为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，流速值为电磁换向阀6到液压缸通过此管路的最大流量为60，流速值为。电液换向阀到液压缸通过此管路的最大流量为336，流速值为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，流速值为换向阀6到油箱通过此管路的最大流量为72，流速值为换向阀11到油箱通过此管路的最大流量为28，流速值为(2)油管壁厚的确定油管的壁厚按下式计算式中油管的壁厚油管内的液体的最大压力 油管的内径材料的许用应力 对于钢管，当时，n=8;当时，n=4.有手册得，则1)吸油管壁厚的确定管内液体的最大压力，由手册得选外径73，壁厚6.5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，由手册得选外径65，壁厚6的钢管。管接头的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31.5，工作温度为，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，螺纹的焊接管接式端直通管接头：管接头 2. 管子外径，螺纹的焊接管接式端直通管接头：管接头 3. 管子外径，螺纹的焊接管接式端直通管接头：管接头 4. 管子外径，螺纹的焊接管接式端直通管接头：管接头 5. 管子外径，螺纹的焊接管接式端直通管接头：管接头 应用无缝钢管的材料为15号钢，精度为普通级油路板 为了减少油路中配管的麻烦和节省空间在液压系统中设计了油路板，所有执行元件都要从油路板的管接口接管，根据液压系统的实际要求和执行元件的位置和尺寸设计一个合适的油路板并放在合适的位置。3.5 油箱的设计3.5.1 箱的用途与分类油箱在系统中的功能，主要是储油和散热，也起着分离油液中的气体及沉淀物的作用。根据系统的具体条件，合理选用油箱的容积，形式和附件，以使油箱充分发挥作用。油箱有开式和闭式两种。（1） 开式油箱开式油箱应用广泛。箱内液面与大气相通。为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼作注油口作用。（2） 闭式油箱闭式油箱一般指箱内液面不直接与大气连通，而将通气孔与具有一定压力的惰性气体连接，充气压力可达。油箱的形状一般采用矩形，而容量大于2的油箱采用圆筒形机构比较合理，设备重量轻，油箱内部压力可达3.5.2 油箱的构造与设计要点（1） 箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保持一定的液位高度；为满足散热要求，对于管路比较长的系统，还应考虑停车维修时能容纳油液自由流回油箱时的容量；在油箱容积不能增大而又不能满足散热要求时，需要设冷却装置。（2） 置过滤器。油箱的回油口一般都设置系统所要求的过滤精度的回油过滤器，以保持返回油箱的油液具有允许的污染的等级。油箱的排油口（即泵的吸口）为了防止意外落入油箱中的污染物，有时也装设吸油网式过滤器。由于这种过滤器侵入油箱的深处，不好清理，因此即使设置，过滤网目也是很低的，一般为60目以下。（3） 设置油箱主要油口。油箱的排油口和回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低油面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。管口制成的斜角，以增大吸油及出油的截面，使油液流动时速度变化不致过大，管口应面向箱壁，吸油管离箱底距离（D为管径），距箱边 不小于3D 。回油管离箱底距离。（4） 设置隔板将吸，回油管隔开，使液流循环，油液中的气泡与杂质分离和沉淀。隔板结构有溢流式标准型，回流式及溢流式等几种。另外还可根据需要在隔板上安置滤网。（5） 在开式油箱上部的通气孔上必须配置空气滤清器。兼作注油口用。油箱的注油口一般不从油桶中将油液直接注入油箱，而是经过滤车从注油口注入，这样可以保证注入油箱中的油液具有一定的污染等级。（6） 放油口要设置在油箱底部最低的位置，使换油时油液和污物能顺利地从放油孔流出。在设计油箱时，从结构上应考虑清洗换油的方便，设置清洗孔，以便于油箱内沉淀物的定期清理。（7） 当液压泵和电动机安装在油箱盖板上时，必须设置安装板。安装板在油箱盖板上通过螺栓加以固定。（8） 为了能够观察向油箱注油的液位上升情况和在系统过程中看见液位高度，必须设置液位计。（9） 为了防止油液可能落在地面上，可在油箱下部或上盖附近四周设置油盘。油箱必须有排油口，以便于油盘的情节。油箱的内壁应进行喷砂处理，以清除焊渣和铁锈。待灰砂清理干净之后，按不同工作介质进行处理或者涂层。对于矿物油，常采用磷化处理。对于高水基或水，乙二醇等介质，则应采用与介质相容的涂料进行涂刷，以防油漆剥落污染油液。3.5.3 油箱有效容积的确定油箱容积的确定是设计油箱的关键。油箱容积应能保证当系统有大量供油而无回油时，最低液面应在吸油过滤器上，保证不会吸入空气；当系统有大量回油而无供油时，或系统停止运转油液返回油箱时，油液不致溢出。按使用情况初步确定油箱容量初始设计时，可依据使用情况，按下面经验公式确定油箱容积。V=式中V油箱的有效容积液压泵的流量经验系数由手册得取10，则V可以生产一个7000L的油箱3.6 液压工作介质的选择3.6.1 液压工作介质品种的选择液压系统所处的环境：液压设备是在室内作业，周围有高温热源，环境要求保持清洁，防止污染液压系统的工况系统采用轴向柱塞泵，最大工作压力为25 。设备要求动作平稳，并保持两液压缸同步。由以上分析根据手册选用液压工作介质为L-H