大型闸式剪板机液压缸的改进.pdf

机械研究与应用 经验交流 大型闸式剪板机液压缸的改进 苏双合 ， 张怀德 天水锻压机床有 限公 司， 甘肃 天水7 4 1 0 2 0 摘要 重点介绍闸式剪板机液压油缸的改进优化方案， 通过对液压 系统的分析研究， 对缓冲节流面积进行分析计 算， 实践证明油缸优化改进后机床运行稳定可靠， 彻底解决了刀架返程过程中的冲击问题。 关键词 剪板机 ； 液压油缸 ； 优化改进 中图分类号 T H 1 2 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 7 4 4 1 4 2 0 1 2 0 1 - 0 1 2 1 0 2 I mpr o ve me nt o f h y dr a ul i c c y l i n de r o f b i g g u i l l o t i ne s h e a r s S u S h u a n g - h e ， Z h a n g Hu a i d e T i a n s h u i m e t a lf o r m i n g m a c h i n e r y C o ． ， L t d ， T i a n s h u i G a n s u 7 4 1 0 2 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e i mp r o v e me n t a n d o p t i mi z a t i o n s c h e me a b o u t h y d r a u l i c c y l i n d e r o f g u i l l o t i n e s h e a r s i s i n t r o d u c e d e mp h a t i c a l l y b a s e d o n t h e an a l y s i s a n d s t u d y o f t h e h y d r a uli c s y s t e m a n d c alc ula t i o n o f t h e c u s h i o n t h r o t t l i n g a F e a ．T h e p r a c t i c e s h o w s t h a t t h e ma c h i n e S mo t i o n i s s t e a d y and c r e d i b l e a f t e r i mp r o v e me n t a n d o p t i mi z a t i o n，t h e i mp a c t p r o b l e m i n r e t u r n s t rok e i s s o l v e d t h o rou g My ． Ke y wo r d s s h e a r s ；h y d r a u l i c c y l i n d e r ；i mp r o v e me n t a n d o p t i mi z a t i o n l 引 言 Q C 1 1 Y系列剪板机广泛应用于机械制造、 金属 结构、 船舶、 集装箱制造、 锅炉、 车辆、 压力容器等行 业， 是高效率、 高精度的板料直线剪切通用设备。现 在市场上流行的 Q C 1 1 Y系列大型闸式剪板机采用蓄 能器返程， 剪切时， 需剪切平稳且连续， 剪切完返程时 要求以较陕的速度返程来提高效率。返程时， 蓄能器 将储存的压力油释放， 刀架获得很大的加速度返程到 上限位， 碰到上限位时， 由于返程和液压阀关闭速度 都很快， 这使得刀架突然停顿， 在液压回路中形成瞬 间峰值压力， 从而产生致命的液压冲击， 造成机床振 动， 这不仅影响系统的工作性能和使用寿命， 还会导 致液压机械、 附件和管路损坏。 2 原 因分析 以某公 司生产 的 Q C 1 l Y l O X 6 0 0 0液压闸式剪 板机为例进行分析阐述。 2 ． 1 原理分析 从液压原理进行分析， 如图 1 所示， 机床返程时 油缸串联腔容积保持不变， 油缸下腔进油， 蓄能器将 储存的压力油释放， 蓄能器充气压力一般为 1 3 M P a 左右， 蓄能器充液压力一般 1 3 1 6 M P a ， 根据机床 大小不同， 相应充气压力和充液压力也不尽相同。 刀架获得很大的加速度返程到上限位， 碰到上限位 时， 由于返程和液压阀关闭速度都很快导致刀架突然 停顿， 在液压回路中转变为瞬间冲击力， 从而产生很 ．[ _ L _ 1 I ① 图 1 液压原理 图 1 ． 蓄能器泄荷阀2 ． 蓄能器3 ． 压力表 4 ． 蓄能器安全 阀5 ． 刀架6 ． 油缸 液压系统中阀件的开启或关闭是诱发液压冲击 的根源 ， 液压冲击的程度分为直接液压冲击和间接液 压冲击 ， 取决于阀件 的关 闭时间 t 与管长 Z 的关 系。 设 。为冲击波在管内的传播速度， 当t 2 l ／ a 时， 成为慢速关闭， 产生的液压冲击为间接液压冲击。 直接液压冲击时， 管内压力增大值 卸 按下式计 算 △ p 1 0 p t ， 1 一 2 1 式中 口为 冲击 波在管 内的传 播速 度， m ／ s ， 口 ／ ／ p ／ ／ 1 E 。 x d ／ E x 6 ； t， 。 为管内液体原来流速， m ／ s ； 为关闭液体通道后的流速， m ／ s ； 为液体体 积弹性模量， P a ； E为管路材料弹性模量， P a ； d为管 路内径 i n ， ； 艿为管壁厚度， m。 间接液压冲击时， 管内压力增大值 卸 按下式计 收稿日 期 2 0 1 1 1 2 - 1 0 作者简介 苏双合 1 9 8 3 一 男， 甘肃平凉人， 助理工程师， 主要从事大型锻压设备液压系统开发设计方面的工作。 l 21 经验交3 i ； { 机械研 究与应用 算 △ p 2 口 p t ， 1 一 2 ‘ 2 式中 为冲击波在管内往复运动的时间， 2 1 ／ a 。 由以上分析知 ， 液压冲击一般发生在液压阀关闭 的瞬间 ， 而且与阀门关闭速度快慢有关 ， 阀门关 闭速 度越快， 冲击噪声越大。 2 ． 2 液压缸结构分析 从液压油缸进行分析， 液压油缸如图2 所示， 液 压油缸与刀架连接 ， 刀架 的重量及活塞 的重量， 在液 压力的驱动下运动时具有很大的动量。在它们的行 程终端 ， 当杆头进人液压缸 的端盖和缸底部分时， 会 引起机械碰撞 ， 产生很大的冲击压力和噪声。 图2 液压油缸优化改进前图 图3 缓冲原理 1 ． 柱塞2 ． 缓冲腔 3 改进措施 J 对 Q C l 1系统大型 闸式剪板机存在 的问题进行 分析， 从原理上改动， 让阀开启关闭速度变慢 ， 能解决 此问题， 但要使阀开启关闭速度变慢， 只能增加阻尼 让阀开启关闭速度变化 ， 每 台设备所受载荷不一致 ， 阻尼孔大小只能到现场调试时试验， 给现场调试带来 很多麻烦。所 以可从油缸方面考虑 ， 在油缸上腔做缓 冲装置， 缓冲装置的工作原理是使缸筒低压腔内油液 通过节流把动能转换为热能 ， 热能则 由循环的油液带 到液压缸外 。如 图 3所示 ， 质量为 m 的活塞和活塞 杆以速度 运动， 当缓冲柱塞 1 进入缓冲腔 2 时， 在 【 上接 第 1 2 0页 心在 同一条直线上 ， 必须使主轴向上微抬起。传统主 轴抬头精度的测量是靠检棒插人主轴内孔， 检棒两端 高度差即为抬头的精度值， 该方法使用普遍， 步骤多， 而新型主轴是靠前调整法兰盘 l O中4 个前调整螺钉 l 1 圆周上互成 9 0 。 ， 后调整法兰盘 l 2中 4个后调 整螺钉 1 3 圆周上互成9 O 。 对主轴径向作微调来保 证精度， 与传统主轴抬头精度测量相比， 步骤少、 操作 简单。主轴轴线的径向跳动测量值也可通过前调整 螺钉 l 1 ， 后调整螺钉 1 3的松紧来进行改变， 可见该 调整精度的方法行之有效， 大大提高了工作效率。 1 2 2 被遮断的2腔内将产生缓冲腔内的缓冲压力 P ， 液 压缸运动部分的动能被 2 腔内的液体吸收， 从而达到 缓冲的目的。 如图 4所示 ， 缓 冲柱塞为 圆柱型， 当进入节流区 时， 油液被活塞挤压通过缓冲柱塞周围的环形间隙流 出， 活塞 A侧腔内的压力上升到高于 A 侧腔内的工 作压力， 使活塞部件减速 。剪板机返程时， 油缸活塞 下腔进油， 蓄能器释放压力使其快速上行， 返程活塞 头进入缓冲区后[ 51 0 mm ] ， 返程速度减慢 ， 碰到 电气限位后电磁阀均断电， 油泵卸荷。机床平稳停 l 匕 ， 无冲击 。 图4 液压缸优化改进图 4 结语 笔者根据多年工作经验和主管产品的实践 ， 设计 出这种优化改进液压油缸 ， 与 目前 国内外同行业厂家 相比， 结构更为简单， 安装调试方便 ， 运行过程平稳 ， 应用于大规格、 宽台面剪板机时， 优势 明显 ， 对剪板机 设计、 制造具有一定的借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 雷天觉． 新编液压工程手册[ M] ． 北京 北京理工大学出版社， 1 9 9 8． [ 2 ] 成大先． 机械设计手册 第四卷 ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 2 ． [ 3 ] 商融， 张国强． 翻卷机液压系统改进[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 1 5 4 2 4 4 ． [ 4 ] 李忠杰． 船舶液压系统噪声 的分析与控制[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 1 1 1 6 1 0 4 1 0 6 ． 4 主轴结构优点 主轴箱优化装配结构， 采用主轴与箱体分离， 主 轴可单独调整精度， 主轴各项精度指标调整达标后， 用强力组合胶注入主轴箱与主轴套简之间， 该结构具 有传动精度高、 功率扭矩特性优 良、 转速高、 噪声低、 传动平稳、 结构紧凑， 且温度无明显变化等优点。它 能方便的安装在任何加工粗糙的箱体内孔中， 可节省 加工过程、 提高工作效率、 节约劳动时间。 参考文献 [ 1 ] 机床设计手册编写组． 机床设计手册 第三册 [ M] ． 北京 机械 工业出版社 。 1 9 8 6 ．