CN101314189A - 液压滚切式金属板剪切机的剪切方法 - Google Patents

Abstract

一种液压滚切式金属板剪切机液压缸活塞运动速度的计算方法，属于金属板剪切机械技术领域。它包括液压缸、传动机构和剪切机构，其特征在于两台液压缸(1，4)的活塞运动速度计算公式为：剪切过程的切入阶段，两台液压缸(1，4)的活塞运动速度计算公式分别为(1)、(2)式，在剪切过程的滚切阶段，两台液压缸(1，4)的活塞运动速度计算公式分别为(3)、(4)式。在生产应用中按照公式(1)，(2)，(3)，(4)计算剪切机中液压缸活塞的运动速度，并进行控制，可使液压滚切式金属板剪切机在生产中达到良好的剪切效果。

Description

液压滚切式金属板剪切机的剪切方法

技术领域

本发明属于金属板剪切机械技术领域，具体涉及一种液压滚切式金属板剪切机的剪切方法。

背景技术

目前，由太原科技大学和太原科大重工科技有限责任公司提出申请名称为“液压滚切式金属板剪切机”申请号为“2006102208X”的发明专利是从结构构造方面提出的。但在生产应用中对剪切方法是有要求的，如按通常剪切方法进行剪切，是难以达到产品质量要求的。

发明内容

本发明目的是提供一种在剪切生产的不同阶段，控制液压缸活塞运动速度的剪切方法。可使液压滚切式金属板剪切机生产出高质量的产品。

本发明是这样实现的：首先开启液压缸(1，4)使活塞运动，带动推杆和连杆运动，使之带动上剪刃下移作剪切运动，其特征是，在剪切过程的切入阶段，液压缸(1，4)活塞运动速度分别为：

$V_1=S_1/t_1=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_1-{\mathrm{\α}}_2))}/t_1---\left(1\right)$

$V_4=S_4/t_1=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin \left({\mathrm{\α}}_8\right))}/t_1=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_7+{\mathrm{\α}}_5-{\mathrm{\α}}_6))}/t_1---\left(2\right)$

在剪切的滚切阶段，液压缸(1，4)活塞运动速度分别为：

$V_{1i}=S_{1i}/t_i=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{1i}-{\mathrm{\α}}_{2i}))}/t_i---\left(3\right)$

$V_{4i}=S_{4i}/t_i=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_7+{\mathrm{\α}}_{5i}-{\mathrm{\α}}_{6i}))}/t_i---\left(4\right)$

上式中：

${\mathrm{\α}}_1=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_d\×\sin ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t+L_{K2}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_d\×\cos ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)}\right)$

${\mathrm{\α}}_2=\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{(R_d\×\sin ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t+L_{K1}/2{)}^2+{[2L_{K1}+L_{K3}-R+R_d\×\cos ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)]}^2}}{{2L}_{K2}}\right)$

${\mathrm{\α}}_3=\frac{\sqrt{L_{k2}^2-{(L_{K2}-S/2)}^2}}{L_{K2}-S/2}$

α₄＝α₃ +α₁-α₂

${\mathrm{\α}}_5=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_e\×\sin ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t-L_{K2}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_e\×\cos ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)}\right)$

${\mathrm{\α}}_6=\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{(R_e\×\sin ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t-L_{K1}/2{)}^2+{[2L_{K1}+L_{K3}-R+R_e\×\cos ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)]}^2}}{{2L}_{K2}}\right)$

${\mathrm{\α}}_7=\frac{\sqrt{L_{k2}^2-{(L_{K2}-S/2)}^2}}{L_{K2}-S/2}$

α₈＝α₇+α₅-α₆

${\mathrm{\α}}_{1i}=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_d\×\sin [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t+L_{K1}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_d\×\cos [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]}\right)$

${\mathrm{\α}}_{2i}=$

$\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{{\{R_d\×\sin [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin \left[{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\right]+L_{K1}/2\}}^2+{\{2L_{K1}+L_{K3}-R+R_d\×\cos [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]\}}^2}}{2L_{K2}}\right)$

α_4i＝α₃+α_1i-α_2i

${\mathrm{\α}}_{5i}=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_e\×\sin [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin \left[{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\right]-L_{K1}/2}{{2L}_{K2}+L_{K3}-R{+R}_e\×\cos [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]}\right)$

${\mathrm{\α}}_{6i}=$

$\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{{\{R_e\×\sin [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin \left[{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\right]+L_{K1}/2\}}^2+{\{2L_{K1}+L_{K3}-R+R_e\×\cos [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]\}}^2}}{2L_{K2}}\right)$

α_8i＝α₇+α_5i-α_6i

式中α₁，α₂，α₃，α₄，α₅，α₆，α₇，α₈如附图3所示，为推杆与垂直线夹角

α_1i，α_2i，α_4i，α_5i，α_6i，α_8i如附图4所示，为推杆与垂直线夹角

S₁-切入阶段液压缸1的活塞位移

S₄-切入阶段液压缸4的活塞位移

S_1i-滚切阶段液压缸1的活塞位移

S_4i-滚切阶段液压缸4的活塞位移

t₁-切入阶段的剪切时间，为一个剪切周期T的1/3，目前的剪切频率

f＝10～12次/min，所以T＝60/f＝(6～5)s，t₁＝(2～1.8)s

t_i-滚切阶段第i点时刻的时间

L_k1-铰接点d，e之间的距离

L_k2-连杆(3，6)及推杆(2，5)的长度

L_k3-铰接点d，到刀弧最低点的垂向距离

R-圆弧刀片半径

R_d-铰接点d的半径

R_e-铰接点e的半径

θ_d-d点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角

θ_e-e点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角

θ_t-最大滚切范围角之半

S-开口度和重叠量之和

n-滚切阶段时间的分割点数

i-滚切阶段时间的第i(1≤i≤n)点时刻

下面对公式中的参数α₁，α₂，α₃，α₄，α₅，α₆，α₇，α₈α_1i，α_2i，α_4i，α_5i，α_6i，α_8i的求解过程进行详细叙述。

(1)切入阶段液压缸1，4的活塞运动速度计算公式

首先进行切入阶段两液压缸活塞运动速度公式(1)、(2)中α₁，α₂，α₃，α₄，α₅，α₆，α₇，α₈的求解。在剪切动作之前的最高位置(见图1)，剪切机构的连杆3，6，推杆2，5和液压缸1，4在整体坐标系当中是对称布置的，并且连杆和推杆的长度相等(坐标系标识和坐标值见图2)。同时满足推杆2的长度加上连杆3的长度减去长度d点到O₁点的垂直距离

等于开口度和重叠量之和S，即： $2\×L_{K2}-S=L_{d{O}_1}.$

根据上面的关系，确定出上铰接点O₁、O₂、α、b在最高位置的坐标分别为(参见图2)：

$O_1:\left\{\begin{array}{c}{X}_{O1}=-L_{K1}/2\\ Y_{O1}=S+L_{K3}+L_{d{O}_1}=2L_{K2}+L_{K3}\end{array}\right.$

$O_2:\left\{\begin{array}{c}{X}_{O2}=L_{K1}/2\\ Y_{O2}=S+L_{K3}+L_{d{O}_2}=2L_{K2}+L_{K3}\end{array}\right.$

$a:\left\{\begin{array}{c}{X}_a=-L_{K1}/2-\sqrt{L_{k2}^2-{(L_{K2}-S/2)}^2}\\ Y_a=S+L_{K3}+L_{K2}-S/2=L_{K3}+L_{K2}+S/2\end{array}\right.$

$b:\left\{\begin{array}{c}{X}_b=L_{K1}/2+\sqrt{L_{k2}^2-{(L_{K2}-S/2)}^2}\\ Y_b=S+L_{K3}+L_{K2}-S/2=L_{K3}+L_{K2}+S/2\end{array}\right.$

切入阶段完成后，进入滚切运动时上刀架铰接点d、e在此时符合滚切运动方程。

根据图3，当圆弧滚过一个θ_p，使P点位于y＝0的轴上时，滚切剪要求h点在剪切过程中水平位移接近为零，所以将整个刀片沿水平方向反向移动一个水平距离x_h，力求h点始终位于上(0，0)点上。根据滚切中发生纯滚动的设计要求，刀片内任一点g在滚切时坐标为：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_g=R_g\×\sin ({\mathrm{\θ}}_g-{\mathrm{\θ}}_p)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_p\\ Y_g=R-R_g\×\cos ({\mathrm{\θ}}_g-{\mathrm{\θ}}_p)\end{array}\right.---\left(5\right)$

式中R_g——刀片内任一点g的半径

θ_g——刀片内任一点g径向与垂向夹角

θ_g——刀片内任一点p径向与垂向夹角

并且在此时刻实际是上刀圆弧向x轴的负方向滚动了圆心角的一半即θ_p＝θ_t。根据滚切运动方程(5)铰接点d′，e′的坐标为：

$d^{\′}:\left\{\begin{array}{c}{X}_{d^{\′}}=R_d\×\sin ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t\\ Y_{d^{\′}}=R-R_d\×\cos ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)\end{array}\right.---\left(6\right)$

$e^{\′}:\left\{\begin{array}{c}{X}_{e^{\′}}=R_e\×\sin ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t\\ Y_{e^{\′}}=R-R_e\×\cos ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)\end{array}\right.---\left(7\right)$

根据图2中铰接点a，b到铰接点d，e和O1，O2的距离始终等于L_K2的几何关系，在已知铰接点d′，e′坐标的情况下，参见图4中的几何关系，推导出滚切时刻液压缸1的活塞位移S₁：

$S_1=\sqrt{L_{K2}^2+L_{K2}^2-2L_{K2}^2\sin {\mathrm{\α}}_4}=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin {\mathrm{\α}}_4)}=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_1-{\mathrm{\α}}_2))}---\left(8\right)$

式中 ${\mathrm{\α}}_1=\mathrm{arctg}\left(\frac{x_{d^{\′}}-x_{O1}}{y_{O1}-y_{d^{\′}}}\right)=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_d\×\sin ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t+L_{K2}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_d\×\cos ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)}\right)$

${\mathrm{\α}}_2=$

$\arccos \left(\frac{L_{O1d^{\′}}}{2L_{K2}}\right)=\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{{(R_d\×\sin ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t+L_{K1}/2)}^2+{[{2L}_{K1}+L_{K3}-R+R_d\×\cos ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)]}^2}}{2L_{K2}}\right)$

${\mathrm{\α}}_3=\mathrm{arctg}\left(\frac{x_{O1}-x_a}{y_{O1}-y_a}\right)=\frac{\sqrt{L_{k2}^2-{(L_{K2}-S/2)}^2}}{L_{K2}-S/2}$

α₄＝α₃+α₁-α₂

在液压缸的活塞位移为S₁，运动时间为t₁，都已知的情况下，就可以计算出在切入阶段液压缸(1)的活塞速度：

$V_1=S_1/t_1=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_1-{\mathrm{\α}}_2))}/t_1---\left(1\right)$

式中：t₁-切入阶段的剪切时间，为一个剪切周期T的1/3，目前的剪切频率f＝10～12次/min，所以T＝60/f＝(6～5)s，t₁＝(2～1.8)s。

同理可以推导液压缸4的活塞位移S₄：

$S_4=\sqrt{L_{K2}^2+L_{K2}^2-{2L}_{K2}^2\sin {\mathrm{\α}}_8}=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin {\mathrm{\α}}_8)}=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_7+{\mathrm{\α}}_5-{\mathrm{\α}}_6))}---\left(9\right)$

液压缸(4)的活塞速度：

$V_4=S_4/t_1=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin \left({\mathrm{\α}}_8\right))}/t_1=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_7+{\mathrm{\α}}_5-{\mathrm{\α}}_6))}/t_1---\left(2\right)$

式中 ${\mathrm{\α}}_5=\mathrm{arctg}\left(\frac{x_{e^{\′}}-x_{O2}}{y_{O2}-y_{e^{\′}}}\right)=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_e\×\sin ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t-L_{K2}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_e\×\cos ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)}\right)$

${\mathrm{\α}}_6=$

$\arccos \left(\frac{L_{O2e^{\′}}}{2L_{K2}}\right)=\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{{(R_e\×\sin ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t-L_{K1}/2)}^2+{[2L_{K1}+L_{K3}-R+R_e\×\cos ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)]}^2}}{2L_{K2}}\right)$

${\mathrm{\α}}_7=\mathrm{arctg}\left(\frac{x_b-x_{O2}}{y_{O2}-y_b}\right)=\frac{\sqrt{L_{k2}^2-{(L_{K2}-S/2)}^2}}{L_{K2}-S/2}$

α₈＝α₇+α₅-α₆

(2)滚切阶段液压缸1，4的活塞运动速度计算公式

在滚切阶段(见图5)，上刀架滚动的角度范围为-θ_t～θ_t，总的滚切角范围是2θ_t，根据液压缸1，4比例阀的响应频率f＝10HZ，把滚切阶段的时间按照1/f＝0.1S进行分割，总的分割点数n＝t₁f＝Tf/3。滚切阶段第i(1≤i≤n)点的滚切角度θ_p＝θ_t-2iθ_t/n＝θ_t(1-2i/n)。所以滚切阶段，据滚切运动方程(5)得出铰接点d′_i，e′_i的坐标为：

$d_i^{\′}:\left\{\begin{array}{c}{X}_{d^{\′}i}=R_d\×\sin [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin \left[{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\right]\\ Y_{d^{\′}i}=R-R_d\×\cos [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]\end{array}\right.---\left(10\right)$

$e_i^{\′}:\left\{\begin{array}{c}{X}_{e^{\′}i}=R_e\×\sin [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin \left[{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\right]\\ Y_{e^{\′}i}=R-R_e\×\cos [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]\end{array}\right.---\left(11\right)$

推导出滚切阶段任意时刻液压缸1的活塞位移S_1i：

$S_{1i}=\sqrt{L_{K2}^2+L_{K2}^2-2L_{K2}^2\sin {\mathrm{\α}}_{4i}}=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin {\mathrm{\α}}_{4i})}=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{1i}-{\mathrm{\α}}_{2i}))}---\left(12\right)$

式中 ${\mathrm{\α}}_{1i}=\mathrm{arctg}\left(\frac{x_{d^{\′}i}-x_{O1}}{y_{O1}-y_{d^{\′}i}}\right)=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_d\×\sin [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t+L_{K1}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_e\×\cos [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]}\right)$

${\mathrm{\α}}_{2i}=\arccos \left(\frac{L_{O1d^{\′}}}{2L_{K2}}\right)=$

$\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{{\{R_d\×\sin [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin \left[{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\right]+L_{K1}/2\}}^2+{\{2L_{K1}+L_{K3}-R+R_d\×\cos [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]\}}^2}}{2L_{K2}}\right)$

${\mathrm{\α}}_3=\mathrm{arctg}\left(\frac{x_{O1}-x_a}{y_{O1}-y_a}\right)=\frac{\sqrt{L_{k2}^2-{(L_{K2}-S/2)}^2}}{L_{K2}-S/2}$

α_4i＝α₃+α_1i-α_2i

由于第i点时刻的时间t_i＝T/3+iT/3n＝T/3(1+i/n)，所以左油缸活赛在第i点的推进速度为：

$V_{1i}=S_{1i}/t_i=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{1i}-{\mathrm{\α}}_{2i}))}{/t}_i---\left(3\right)$

同理可推导出滚切阶段任意时刻液压缸4的活塞位移S_4i：

$S_{4i}=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_7+{\mathrm{\α}}_{5i}-{\mathrm{\α}}_{6i}))}---\left(13\right)$

式中： ${\mathrm{\α}}_{5i}=\mathrm{arctg}\left(\frac{x_{e^{\′}i}-x_{O2}}{y_{O2}-y_{e^{\′}i}}\right)=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_e\×\sin [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin \left[{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\right]-L_{K1}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_e\×\cos [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]}\right)$

${\mathrm{\α}}_{6i}=\arccos \left(\frac{L_{O1e^{\′}}}{2L_{K2}}\right)=$

$\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{{\{R_e\×\sin [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin \left[{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\right]-L_{K1}/2\}}^2+{\{2L_{K1}+L_{K3}-R+R_e\×\cos [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]\}}^2}}{2L_{K2}}\right)$

${\mathrm{\α}}_7=\mathrm{arctg}\left(\frac{x_b-x_{O2}}{y_{O2}-y_b}\right)=\frac{\sqrt{L_{k2}^2-{(L_{K2}-S/2)}^2}}{L_{K2}-S/2}$

α_8i＝α₇+α_5i-α_6i

由于第i点时刻的时间t_i＝T/3+iT/3n＝T/3(1+i/n)，所以右油缸活赛在第i点的推进速度为：

$V_{4i}=S_{4i}/t_i=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_7+{\mathrm{\α}}_{5i}-{\mathrm{\α}}_{6i}))}/t_i---\left(4\right)$

附图说明

图1为液压滚切式金属板剪切机的机构示意图。

图2为液压滚切式金属板剪上刀圆弧在滚切线上的滚动示意图

图3为滚切开始时刻关键点位置示意图

图4为滚切阶段i点时刻关键点位置示意图

图1中

1、4——液压缸     2、5——推杆    3、6——连杆

7——上剪刃刀架    8——导向杆     9——下剪刃刀架

10——金属板       11——机架

L_k1-铰接点d，e之间的距离

L_k2-连杆(3，6)及推杆(2，5)的长度

L_k3-铰接点d，到刀弧最低点的垂向距离

图2中

R——圆弧刀片半径    R_d-铰接点d的半径    R_e-铰接点e的半径；

R_g-点g的半径         R_p-p点p的半径

θ_d-d点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角

θ_e-e点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角

θ_g-g点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角

θ_p-p点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角

θ_t-最大滚切范围角之半

其中参数R、R_d、R_e、θ_d、θ_e、θ_t、L_k1、L_k2、L_k3是根据钢厂提供的工艺参数要求(如板厚、板宽、开口度、重叠量、最大剪切力等)进行确定的。

具体实施方式

现以为河北文丰钢厂开发的液压滚切剪为例，剪切钢板宽度为2800，厚度40，开口度s_开＝150mm，重叠量s_重＝5mm，连杆的初始角度θ₁＝θ₂＝27°。推杆2，5及连杆3，6长度L_k2＝702mm，L_k1＝2300mm，L_k3＝1100mm剪切频率n＝10次/min，所以T＝60/n＝6s，t₁＝2s。R_d＝R_e＝45915mm，R＝47000mm，θ_d＝θ_e＝1.43°，θ_t＝1.8°

根据上述已知数据，按照公式(1)，(2)计算得出切入阶段液压缸1，4的活塞速度为：

V₁＝169.42mm/s，V₄＝47.8mm/s

根据上述已知数据，按照公式(3)，(4)计算得出滚切阶段液压缸1，4的活塞速度见表1：

表1滚切阶段液压缸1，4的活塞速度

Claims (1)

1.一种液压滚切式金属板剪切机液压缸活塞运动速度的计算方法，包括液压缸、传动机构和剪切机构，其特征在于两台液压缸(1，4)的活塞运动速度计算公式为：

剪切过程的切入阶段，两台液压缸(1，4)的活塞运动速度计算公式分别为：

$V_1=S_1/t_1=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_1-{\mathrm{\α}}_2))}/t_1---\left(1\right)$

$V_4=S_4/t_1=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin \left({\mathrm{\α}}_8\right))}/t_1=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_7+{\mathrm{\α}}_5-{\mathrm{\α}}_6))}/t_1---\left(2\right)$

在剪切过程的滚切阶段，两台液压缸(1，4)的活塞运动速度计算公式分别为：

$V_{1i}=S_{1i}/t_i=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{1i}-{\mathrm{\α}}_{2i}))}/t_i---\left(3\right)$

$V_{4i}=S_{4i}/t_i=L_{K2}\×\sqrt{2(1-\sin ({\mathrm{\α}}_7+{\mathrm{\α}}_{5i}-{\mathrm{\α}}_{6i}))}/t_i---\left(4\right)$

式中L_k1-铰接点d，e之间的距离

L_k2-连杆(3，6)及推杆(2，5)的长度

L_k3-铰接点d到刀弧最低点的垂向距离

t₁-切入阶段的剪切时间，为一个剪切周期T的1/3，目前的剪切频率f＝10～12次/min，所以T＝60/f＝(6～5)s，t₁＝(2～1.8)s。

R-圆弧刀片半径

R_d-铰接点d的半径；

R_e-铰接点e的半径；

θ_d-d点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角；

θ_e-e点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角。

θ_t-最大滚切范围角之半

S-开口度和重叠量之和

n-滚切阶段时间的分割点数

i-滚切阶段时间的第i(1≤i≤n)点时刻

${\mathrm{\α}}_1=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_d\×\sin ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t+L_{K2}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_d\×\cos ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)}\right)$

${\mathrm{\α}}_2=\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{{(R_d\×\sin ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t+L_{K1}/2)}^2+{[2L_{K1}+L_{K3}-R+R_d\×\cos ({\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t)]}^2}}{2L_{K2}}\right)$

${\mathrm{\α}}_3=\frac{\sqrt{L_{k2}^2-{(L_{K2}-S/2)}^2}}{L_{K2}-S/2}$

α₄＝α₃+α₁-α₂

${\mathrm{\α}}_5=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_e\×\sin ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×{\sin \mathrm{\θ}}_t-L_{K2}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_e\×\cos ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)}\right)$

${\mathrm{\α}}_6=\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{{(R_e\×\sin ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t-L_{K1}/2)}^2+{[2L_{K1}+L_{K3}-R+R_e\×\cos ({\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t)]}^2}}{2L_{K2}}\right)$

${\mathrm{\α}}_7=\frac{\sqrt{L_{k2}^2-{(L_{K2}-S/2)}^2}}{L_{K2}-S/2}$

α₈＝α₇+α₅-α₆

${\mathrm{\α}}_{1i}=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_d\×\sin [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin {\mathrm{\θ}}_t+L_{K1}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_d\×\cos [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]}\right)$

${\mathrm{\α}}_{2i}=$

$\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{{\{R_d\×\sin [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin [{\mathrm{\θ}}_i(1-2i/n)]+L_{K1}/2\}}^2+{\{2L_{K1}+L_{K3}-R+R_d\×\cos [{\mathrm{\θ}}_d-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\left]\right\}}^2}}{2L_{K2}}\right)$

α_4i＝α₃+α_1i-α_2i

${\mathrm{\α}}_{5i}=\mathrm{arctg}\left(\frac{R_e\×\sin [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin \left[{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\right]-L_{K1}/2}{2L_{K2}+L_{K3}-R+R_e\×\cos [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]}\right)$

${\mathrm{\α}}_{6i}=$

$\mathrm{arctg}\left(\frac{\sqrt{{\{R_e\×\sin [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]+R\×\sin [{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)]-L_{K1}/2\}}^2+{\{2L_{K1}+L_{K3}-R+R_e\×\cos [{\mathrm{\θ}}_e-{\mathrm{\θ}}_t(1-2i/n)\left]\right\}}^2}}{2L_{K2}}\right)$

α_8i＝α₇+α_5i-α_6i

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