李宣

（沈阳北方重工有限公司 设计研究院，辽宁 沈阳 110141）

基于AMESim的切分剪机组液压系统优化设计

李宣

（沈阳北方重工有限公司 设计研究院，辽宁 沈阳 110141）

设计切分剪机组的液压系统，基于仿真软件AMESim，建立了剪切和压料液压系统的仿真模型，分析剪切和压料液压系统的特性，进行优化设计，并应用于实际生产中。

切分剪机组；液压系统；AMESim；优化设计；剪切；压料

切分剪机组是一种专用的机械设备，用途是将普碳钢、低合金钢等钢板进行剪切。切分剪机组的工艺过程是：来料钢板经输入辊道到达切分剪，经钢板侧导辊对中后，钢板由输入辊道送入切分剪进行剪切，切分后的钢板由摆动辊道运送到输出辊道。作者设计了切分剪机组液压系统，同时利用AMESim进行分析和优化设计，从而为调试提供一定的参考。

1 切分剪机组的液压系统介绍

切分剪机组主要包括切分剪本体、摆动辊道、侧导辊。切分剪机组采用液压驱动，可以实现手动和自动控制模式。

1.1 切分剪本体和液压系统

切分剪本体主要由机架、剪切上刀架、压料装置等组成。

（1）剪切上刀架：它是切分剪的剪切机构，与下剪刃规格相同的上剪刃安装在倾斜的刀座上，用螺钉将上刀架与上剪刃把合在一起。上刀架上设计了一对定位楔，其用途是为保证在剪切时上剪刃位置不发生改变。

（2）压料装置：压料装置设置于剪机入口，用于在剪切时防止钢板翘起，从而撞击剪刃、加大剪切力。压料架采用焊接结构，可实现上下运动，其执行机构是机架左右立柱上的液压缸，当剪切钢板时，压料架压下，不剪切时，压料架抬起。两侧压料缸上下同步动作是通过同步齿轮齿条结构来实现的。压料架的上极限位置通过安装在机架上的接近开关来控制。由于剪切温度较高，压料架在剪切时需直接与钢板接触，为保证压料架的寿命，本压料架通净环水冷却。

（3）液压系统：剪切上刀架向下剪切由动缸带动实现。为了满足剪切力的要求，切分剪采用剪切主液压缸和剪切副液压缸串联形式；在液压系统中，设计了两级安全插装阀组、进油插装阀组、背压插装阀组、缓冲蓄能器。压料机构的执行元件是两个串联的的液压缸，液压系统包含了进油插装阀组、蓄能器、压力表，蓄能器用于在紧急事故的备用压力源。剪切和压料机构的液压系统原理图如图1所示，侧导辊机构和摆动辊道液压系统原理图如图2所示。

图1 剪切和压料机构液压系统原理图

图2 侧导辊机构和摆动辊道液压系统原理图

1.2 侧导辊机构和摆动辊道

（1）侧导辊机构：在输送辊道上进行切分前，将钢板推到固定导辊侧，使钢板剪切边紧靠导辊与定尺剪剪刃成90°。推板装置6台安装在辊道之间，主要靠装有立辊支座，支座上装有两个立辊、四个辊轮，由液压缸驱动立辊座，四个辊轮在轨道槽上移动，实现钢板横向移动。根据侧导辊机构动作要求，液压控制系统包括电磁换向阀、液控单向阀、单向节流阀、安全阀等。

（2）摆动辊道：其主要用途是将剪切后的钢板运出，在辊道下部装有一个液压缸完成辊道的摆动，摆动辊道的执行结构是摆动辊道升降缸，用途是实现摆动辊道的整体升降、整体吊出检修。根据摆动辊道的工作过程，液压控制系统包括电磁换向阀、液控单向阀、单向节流阀等。

2 剪切和压料液压系统的仿真和分析

为了得到剪切和压料液压系统的相关动作曲线和特性，利用专业仿真分析软件AMESim进行建模和仿真，AMESim是由法国的IMAGINE公司开发的，具有操作简单、方便、界面友好的特点；AMESim具有多个元件模型，能够提供一个时域的仿真环境。

2.1 液压系统建模

依据剪切和压料机构的液压系统原理图，构造出液压系统的仿真模型图，如图3所示。

2.2 仿真分析

仿真分析的优点是提高效率、节约成本。针对剪切和压料机构的液压系统，由于压料动作结束后，才能进行剪切动作，所以分别对剪切和压料机构液压系统的模型的压料动作、上刀架剪切动作进行仿真，得到压料动作、上刀架剪切的位移曲线如图4所示，压料速度曲线、上刀架剪切的速度曲线如图5所示。

（1）由图4得，液压系统设计可实现机械动作功能要求。将图4、5与设计工作参数比较，其压料速度曲线、上刀架剪切速度曲线与设计参数基本吻合。

图3 模型图

图4 压料位移曲线和上刀架剪切的位移曲线

图5 压料速度曲线和上刀架剪切的速度曲线

（2）由图5可见压料速度曲线、上刀架剪切速度曲线振荡较大，因此调整蓄能器参数，将压料蓄能器由6.3L变为10L，上刀架剪切系统的蓄能器由32L变为40L，然后重新进行模拟仿真，得到仿真曲线如图6所示。从仿真曲线可见，蓄能器容量增加后，上刀架剪切的动作速度更加平稳，从而提高了剪切钢板的精度和效果。

图6 优化后的速度曲线

图7 调试现场采样的速度曲线

（3）按照蓄能器容积变化后的参数的液压系统，在调试时采集相关数据，绘成如图7所示速度曲线。将图7与图6对比可见，压料速度曲线和上刀架剪切的速度曲线的仿真结果和实际工作情况基本吻合，实际速度比仿真速度稍滞后，这是由于实际管路铺设时弯曲较多，并且液压阀的动作时间比仿真的动作稍慢。总体来说，仿真结果对实际调试提供了一定参考，节省了现场调试时间。

3 结论

（1）根据切分剪机组工艺要求，设计了剪切和压料机构液压系统及侧导辊机构、摆动辊道液压系统。

（2）基于仿真软件AMESim进行分析，避免建立复杂的数学模型和公式，能够获得很好的电液系统的仿真效果；仿真结果反映出液压系统的性能，为设计、调试提供了参考。

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Optimized design of hydraulic system for dividing shear unit based on AMESim

LI Xuan
（Design and Research Institute,Shenyang Northern Heavy Industries Group Co.,Ltd,Shenyang 110141,Liaoning China）

The hydraulic system for dividing shear unit has been designed.The simulation model has been established to the hydraulic system for shear and pressing device on the basis of AMESim.The characteristics of the hydraulic system for shear and pressing device have been analyzed.The optimized design has been conducted and applied into the production.

Dividing shears unit;AMESim;Hydraulic system for shear and pressing device

TG333.2+1

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2016.01.009

1672-0121（2016）01-0038-03

2015－06－09

李 宣（1982-），男，硕士，工程师，从事液压系统设计研发。E-mail：15940574066@163.com