浅析双边剪运动功能特点和液压设计思想

于淼 孙健 张克纯 姚钦建

北方重工集团有限公司 辽宁沈阳 110141

滚切式双边剪是通过分布在轧线两侧的剪刃滚动对钢板进行切割的冶金设备。

双边剪的运动描述：进出口夹送辊运输钢板，压板压下，固定剪和移动剪对钢板进行切割；移动剪可以单独移动，用来剪切不同宽度钢板；废边导板用来将剪切后的废料运至废料小车；剪刃可以通过剪刃更换装置进行更换。

通过上述运动描述可以看出双边剪的移动剪和固定剪的运动要求基本一致，唯一区别为移动剪可以单独移动调整间距。根据运动特点，本文将双边剪分为夹送辊装置、传动装置、压板装置、废边导向装置、剪刃拉紧装置、剪刃更换装置。下面本文将分析上述几部分的功能和运动特点，浅析其液压设计思想[1]。

1 功能分析和设计思想

1.1 夹送辊装置

功能描述：固定剪和移动剪各有两组夹送辊，分别是入口夹送辊和出口夹送辊。通过入口夹送辊和出口夹送辊的联合工作，实现钢板的运输和导向功能。

设计思想：首先从夹送辊工作压力上分析，夹送辊工作压力不宜过大或过小，过大会压紧钢板影响运输，过小起不到导向传输作用，所以夹送辊应具有根据钢板厚度调整工作压力的功能。建议采用比例压力阀，同过比例反馈系统配合电气功能实现压力的自动控制；其次从夹送辊运动速度上分析，夹送辊的运动速度应具有可调性，且固定剪和移动剪尽量保持同步，所以系统设计应采用调速回路。为保证速度运行平稳，防止超越负载，最终选定出口节流调速回路；最后从安全角度上分析，液压系统中应具备锁紧回路和压力检测装置。锁紧回路用来保证发生意外时夹送辊装置可以锁死，压力检测装置可以在压力骤变时保护系统。

1.2 传动装置

功能描述：传动装置是双边剪生产工作的重要部分，用以控制设备剪切和移动，在设备中采用电机驱动，液压控制电机制动器来完成启停功能。

设计思想：电机制动器是用来控制电机启停功能的装置，故在该装置只有开启和停止两种工况。因为制动器内部结构原理类似弹簧缸，其工作原理为液压开启、弹簧关闭，使用时应长期处于开启状态，所以回路应具有调压功能来调节制动器开启压力和保压功能用来稳定工作压力。从安全考虑，建议设计液压回路时采用常闭式结构，即设备通电时打开制动器，断电时制动器锁紧，这种结构可以在系统故障断电后立即停止电机工作，保证设备安全。

1.3 压板装置

功能描述：为了防止剪切时钢板窜动，以提高剪切断面质量及几何精度，在两侧剪机的中间靠近剪刃部位安装有液压压板装置。剪切前，压板位于上位，即等待位，当被剪钢板运输至待剪位置后，液压缸将压板压紧在钢板后，剪切机构将钢板切断。

设计思想：固定剪和移动剪各有一组压板装置，工作时需要同步运动保证钢板平整压紧，所以具有较高的同步要求，因此液压设计时建议采用比例换向阀，通过比例反馈调节保证设备同步工作。同时出于安全考虑，回路应具备保压功能来保证压板压紧力适宜并配有锁紧装置保证断电时能及时停止工作。

1.4 废边导向装置

功能描述：废边导向装置用于引导钢板废料通向分料收集箱中。

设计思想：废边导向装置功能较简单，设计时只需考虑速度调节和安全保护即可，因此选择速度控制回路和自锁回路即可满足工作需求。

1.5 剪刃拉紧装置

功能描述：由铸钢件制成的上刀架通过油缸拉紧在背板上，保证上刀架无隙导向的同时保证剪刃间隙调整装置的准确可靠。

设计思想：根据功能描述可知，为保证间隙调整准确可靠，刀架需时刻拉紧在背板上。因此，从工况上分析，机构应只有拉紧和放松两种情况，所以回路建议采用带卡簧的二位四通换向阀，该结构可以实现长时间拉紧，又可以防止断电时剪刃放松造成危险。从工作压力上分析，整个机构应具有压力可调功能，同时应配有压力保护功能来防止长时间拉紧导致压力急剧增高，起到稳压保护功能。拉紧装置主要是拉紧剪刃，对速度没有特别要求[2]。

1.6 剪刃更换装置

功能描述：剪刃更换装置通过利用升降、前后移动、左右移动液压缸和液压马达配合使用，实现剪刃更换。

设计思想：剪刃更换装置结构简单，无特殊要求。三种液压缸和马达的运动要求基本一致。压力上需要具有可调性设计时考虑减压阀调压；速度可控，建议采用出口节流调速，成本低，运动平稳；安全上，为防止意外断电等情况，回路应配有锁紧阀，实现断电自锁，同时亦可形成背压，保证运动平稳性。其中，液压马达稍显特殊，系统断电时液压马达具有运动惯性，为了保证马达动作精准，马达选用应选用带有制动器结构的产品，如没有类似结构的型号，应在液压回路中加入制动功能保证运动要求。

2 结语

液压传动作为最常见的传动方式被应用于机械行业的各个领域，明确机械设备功能特点和运动要求是液压设计的重要基础。唯有了解机械功能需求和运动特点，逐一分析，理清设计思想，拟定设计方案，根据方案进行设计、计算、验证，才能满足工作需求，实现机械液压有效结合[3]。