剪板機立柱斷面應力計算與校核
刀架分類
刀架是剪板機的重要部件,被剪板料的剪切精度和端口質量在很大程度上與刀架以及機架上導軌的結構有關,因此應該注意刀架的強度和剛度。
目前常見的刀架結構有三種:整體焊接的直線運動刀架、組合——焊接的直線運動刀架及整體焊接的擺動刀架。
整體焊接的直線運動刀架如果刀架沿垂線運動,一般上刀片只有兩個刃,如果刀架沿前傾線運動則刀片可作成四個刃。這種結構可用于上軸式和側軸式剪板機。
組合——焊接的直線運動刀架中,水平板和筋板先焊好,然后用螺栓固定到立板上。調節螺栓使刀架在水平面內造成凸弧線,而在剪切時由于水平推力迫使刀架彎曲造成凹弧線,如果調節適當,兩項彎曲將互相抵消而使剪切精度得到提高。刀架運動由偏心軸和連桿獲得,一般都沿前傾運動。被剪板厚10毫米時前傾角采取3°。連桿的下端(上端)作用在刀架立板頂端的小偏心軸上。
整體焊接結構的擺動刀架多數用于液壓——機械傳動的剪板機。根據活塞和刀架的連接方式基本山有三種形式:
1.側面柱塞油缸的刀架;
2.活塞和油缸兩端鉸接式的刀架;
3.帶有柱塞的刀架。這三種刀架斷面應考慮抗彎和抗扭。
4.剪板機的概要說明介紹。
刀架計算與校核
剪板機刀片哪種好?剪板機刀片優劣辨別技巧?
在進行計算時可以忽略去剪切角引起的刀片方向的水平分力,因為剪切角比較小(水平分力的最大值不超過0.06M)。刀架導軌上的單位壓力隨著被剪點的推移而變化,最大單位壓力應在剪切開始位置確定,因為此時的剪切力只作用在一個連桿上。刀架產生的撓度和最大應力應在刀架的中間斷面確定,因為此時剪切力產生的彎矩最大。
剪板機的下刀刃是一條水平直線,為了讓刀架在擺動中實現上刀刃自左至右對板料的均勻連續剪切,上刀刃上的所有點都必須沿著以刀架回轉中心O為圓心,以剪切半徑R為半徑的圓弧ss擺動(圖4)。為了實現斜剪,上刀刃自左至右必須與水平傾斜一個角度,即上刀片刃口與下刀片刃口之間有一個夾角R,通常稱為剪切角。綜上所述,上刀刃自左至右既要在ss圓弧線上又要沿剪切角上升,它的軌跡就形成了一條圓柱螺旋線,其軌跡方程式為:
圖3-5 上刀刃軌跡
在載荷的最危險條件下(剪切力作用于中間斷面)計算刀架的應力和剛度。整體焊接刀架斷面的計算如下,先確定斷面對垂直坐標軸和水平坐標軸的重心位置以及慣性矩,然后計算出慣性矩積和斷面慣性主軸的轉角。
按下式確定該斷面對主軸x和y的慣性矩
當確定彎矩時作用在刀架上的力引向斷面的重心,當確定扭矩時該軸引向扭矩軸。
繞扭矩軸的扭矩由下式求得
因此T=32458N
S=11260N
圖3-6 上刀架
T=5.6MPa
查資料得Q235刀架的許用應力值s為60MPa,液壓剪板機s則為80MPa。
刀架在水平面內的允許撓度
t<r
式中h——被剪板厚
因此r=0.02mm