CN101314189A - 液压滚切式金属板剪切机的剪切方法 - Google Patents
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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
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:
在剪切的滚切阶段,液压缸(1,4)活塞运动速度分别为:
上式中:
α4=α3 +α1-α2
α8=α7+α5-α6
α4i=α3+α1i-α2i
α8i=α7+α5i-α6i
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
α1i,α2i,α4i,α5i,α6i,α8i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
S1i-滚切阶段液压缸1的活塞位移
S4i-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
ti-滚切阶段第i点时刻的时间
Lk1-铰接点d,e之间的距离
Lk2-连杆(3,6)及推杆(2,5)的长度
Lk3-铰接点d,到刀弧最低点的垂向距离
R-圆弧刀片半径
Rd-铰接点d的半径
Re-铰接点e的半径
θd-d点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角
θe-e点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角
θt-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,α8α1i,α2i,α4i,α5i,α6i,α8i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:
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):
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θp,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xh,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:
式中Rg——刀片内任一点g的半径
θg——刀片内任一点g径向与垂向夹角
θg——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θp=θt。根据滚切运动方程(5)铰接点d′,e′的坐标为:
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LK2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:
式中
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:
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:
液压缸(4)的活塞速度:
式中
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-θt~θt,总的滚切角范围是2θt,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θp=θt-2iθt/n=θt(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:
推导出滚切阶段任意时刻液压缸1的活塞位移S1i:
式中
α4i=α3+α1i-α2i
由于第i点时刻的时间ti=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:
同理可推导出滚切阶段任意时刻液压缸4的活塞位移S4i:
式中:
α8i=α7+α5i-α6i
由于第i点时刻的时间ti=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:
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
Lk1-铰接点d,e之间的距离
Lk2-连杆(3,6)及推杆(2,5)的长度
Lk3-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 Rd-铰接点d的半径 Re-铰接点e的半径;
Rg-点g的半径 Rp-p点p的半径
θd-d点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角
θe-e点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角
θg-g点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角
θp-p点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角
θt-最大滚切范围角之半
其中参数R、Rd、Re、θd、θe、θt、Lk1、Lk2、Lk3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Lk2=702mm,Lk1=2300mm,Lk3=1100mm剪切频率n=10次/min,所以T=60/n=6s,t1=2s。Rd=Re=45915mm,R=47000mm,θd=θe=1.43°,θt=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:
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:
式中Lk1-铰接点d,e之间的距离
Lk2-连杆(3,6)及推杆(2,5)的长度
Lk3-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
Rd-铰接点d的半径;
Re-铰接点e的半径;
θd-d点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角;
θe-e点的径向与垂向在切机构处于中心位置时的夹角。
θt-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
α4=α3+α1-α2
α8=α7+α5-α6
α4i=α3+α1i-α2i
α8i=α7+α5i-α6i
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CN108256195A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-07-06 | 太原科技大学 | 一种纵向滚切剪液压***压力冲击计算方法 |
CN108343647A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-31 | 太原理工大学 | 一种抗偏载液压滚切式金属板剪切机液压*** |
CN113042802A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-06-29 | 太原科技大学 | 一种双缸液压圆钢剪的卧式液压缸最佳方位角的确定方法 |
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2008
- 2008-05-30 CN CN2008100550167A patent/CN101314189B/zh active Active
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