折彎機平衡桿同步機構研究

折彎機平衡桿同步機構研究

劉德全

（廣船國際南機公司）

摘要：本文通過對折彎機平衡桿同步機構的受力分析。得出了平衡桿的最佳運動

角：為平衡桿同步機構尺度的確定和合理布局提供了設計依據(jù)，并在我廠生產的折彎機上得到應用，取得了滿意效果。關鍵詞：平衡桿同步機構

１

前言

液壓板料折彎機是我廠的主打產品之

彎工作行程結束時（折彎抗力最大，即偏載載荷最大）的受力簡圖。圖中ＯＢＢ３

Ａ

２為一曲

一，它是用油缸驅動滑塊動作，實現(xiàn)對板料的折彎工作。為了實現(xiàn)整個滑塊的平衡動作，液壓板料折彎機基本上都采用機械同步機構，平衡桿同步機構就是其中主要的一種結構形式。如圖１所示，它由平衡桿體、連桿、扭臂、滑塊等構件組成。平衡桿體兩端通過調心球軸承以及偏心套與機架左右墻板連接。固定在機身上的油缸其活塞與滑塊連接，并垂直向www.oriental01.com下給予主動力。在折彎過程中，折彎抗力Ｐ，見圖２，不發(fā)生偏載時，平衡桿及扭臂均不受力；當驅動油缸工作不同步或在折彎過程中折彎抗力Ｐ發(fā)ｆ生偏載時，平衡桿體才受力，依靠平衡桿體的剛性來保證驅動油缸動作一致，達到同步，以保證滑塊底平面與工作臺面之間的平行度。

可見，在液壓板料折彎機中，平衡桿同步機構對折彎精度起著十分重要的作用。在此

柄滑塊機構，其中Ｏ點是平衡桿的回轉中心，兩端在左右墻板上鉸接；ＯＢ為扭臂，與連桿ＢＢ３鉸接；連桿ＢＢ３下端又與滑塊Ｂ３Ａ２鉸接；滑塊由液壓油缸活塞驅動，沿著固定于在左右墻板（機身）上的滑軌作上、下運動。且各構件的長度分別為：平衡桿體長ｌｏｂ＝ｂ，連桿長｜ＢＢ３＝ａ，平衡桿中心到滑塊鉸接中心水平距離］ＯＡ２＝ｃ。ｄ為平衡桿軸線與水平位置夾角，它隨著滑塊向下運動逐漸減小，圖示位置僅值為最小值。Ｇ為連桿軸線與水平位置夾角。在工作時當滑塊承受偏載角荷，希望平衡桿所承受的抗偏載扭矩盡可能小，這樣它的變形就小，就可能減小平衡桿尺寸；也希望側向滑軌承受較小的側向壓力，使得滑塊的運動精度（在工作行程時）提高，從而提高折彎精度，因此，我們在這里通過對平衡桿同步機構的受力分析來得出平衡桿承受的抗偏載扭矩以及滑軌承受的側向壓力，并通過相關計算得出其取最小值時所需條件。

由幾何關系得出：Ａ

１Ｂ＝ｂｓｉｎｄ，Ａ１０＝

ｄ。

我們結合該機構受力分析，探討其設計思

路。

ｂｃｏｓｄ，Ｂ１８３＝ｃ—Ａ１０＝ｃ—ｂｃｏｓ

在直角三角形ＢＢ－Ｂｓ中，ｃ。ｓＢ＝詈妻＝竺篙予！

得出１３：ａｒｃｏｓ型！堅

２

。

所以￡Ｂ的外角，即：‘１）：ｏ【＋Ｂ：０【＋ａｒｃｏｓ竺塵坐

平衡桿同步機構的力學分析

圖２是平衡桿同步機構受到偏載，且在折

廣船科技

Ｙ釧一了礎＋粼０８—＿一了

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ａ

ｃ－ｂｃｏｓ

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Ⅱ

２００７年第４期（總第９８期）

１７

萬方數(shù)據(jù)

””

圖２平衡桿同步機構受力圖

當滑塊承受偏載力Ｐ時，取連桿ＢＢ３為研究對象。若忽略Ｂ、Ｂ３端回轉副中的摩擦，則連桿ＢＢ３為二力桿件，其受力如圖２所示。所以連桿上作用力為

”

¨２麗２＝忑畫ＣＰ

－ｂｏｓ（１．ｉｎ（ａｒｃＰ

ｓｌｎｐ

ｓ

Ｏｓ——１

由二力桿受力特點，扭臂ＯＢ的Ｂ端受力亦為Ｆｌ。將Ｂ力Ｆ１分解成與扭臂ＯＢ平行Ｆ１＝ＦＩ‘ｃ。ｓ＾ｙ２————：：石：：Ｉ三蘋

的力和垂直力，我們只研究與扭臂ＯＢ垂直的分力Ｆ’１。故

Ｐｃ。ｓ（。＋ａｆｃ。。業(yè)！墜．；）

根據(jù)作用力與反作用力原理，扭臂ＯＢ的Ｂ端所受垂直于ＯＢ的力在數(shù)值上等于Ｆ１。因此，平衡桿承受的扭矩Ｍｎ為

Ｍｎ＝Ｆ’１?ＯＢ＝Ｆ’１?ｂ

＝——————ｉ瓦暑＿上（１）

Ｐ．ｂｃｏｓ（ａ＋ａｒｃｏｓ�。海。。。。。�三）

ｓｉｎ（ａｒｃｏｓ�。海。。。。�

１

一

在進行結構設計時，為使結構緊湊，減小整機尺寸，一般�。悖剑�，并令ｂ／ａ＝ｃ／ａ＝入，因此將

竺！塑蘭＝入（１一ＣＯＳ僅）代入上式（１）得到

Ｍｎ：�。后茫。后�！塵�。。海。√m±圭�。ǎ玻�

ｓｉｎ［ａｒｃｏｓｌ（１一ｃｏｓｏ）Ｊ

從（２）式１可知：Ｍｎ＝ｆ（Ｏｔ?入），所以問

題歸結為求平衡桿承受扭矩Ｍｎ的最小

Ｍｎｍｉｎ。根據(jù)結構要求，分別給定變量儀，Ｂ的初始值Ｏｔ。、Ｂ０，并取一組數(shù)據(jù)進行計算，可求出一系列Ｍｎ值。具體取值法如下

０【＝００，１００，２０。，３０。，４０。

入＝１．５，１．６，１．７，１．８，１．９，２．０，２．１，２．２

此處略去計算過程，經(jīng)計算得出如表１中

１８

萬

方數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。

表１

Ｍｎ（＾一ａ）計算值

＼

Ｏ。１０。

２０。

３０。

４０。

５０。

６０

７０。

１．５ｌ０．９８８８０．９７０８０．９６８６１．００７０１．１２９０１．４８２１６．１０６２

１．６１０．９８９００．９７２９０．９７５８１．０２５５１．１７６３１．６５４７Ｉ．７１０．９８９３０．９７３００．９８３０工＇０４４７１．２８８３１．８９７３１．８ｌ０．９８９６０．９７７０Ｏ．９９０３１．０６４３１．２８５９２．２８８Ｉ１．９１０．９８９８０．９７９２０．９９７７１．０８５ｌ１．３５０７３．１３５３

２．０１０．９９０１０．９８１３１．００５１１．１０６５１．４２５０２．１１０．９９０３０．９８３４１．０１２６１＿１２８８１．５１１７２２

１

０．９００６

０．９８５４

１．０２０２

１．１５２０

１．６１６３

現(xiàn)在我們來看平衡桿承受的抗偏載扭矩以及滑軌承受的側向壓力：

滑軌所受的側向力Ｆ２在數(shù)值上等于圖２中的Ｆ２，即

一

ｔ２２萬２面面磊了�。殪龓牛ǎ常�

ＰＰ

…

由（２）式知：隨著僅減小，Ｆ２值減小。所以，由滑軌所受的側向力Ｆ２分析，Ｏｔ越小越好。

平衡桿承受的抗偏載扭矩Ｍｎ由其計算式和表１中數(shù)據(jù)可以得知：

①平衡桿扭矩Ｍｎ與扭臂長度ｂ成正

比。

②當Ｏｔ＝０�！�２００時，平衡桿扭矩Ｍｎ值逐漸下降；在Ｏｔ＞２００時，平衡桿扭矩Ｍｎ逐漸上升，僅越大，平衡桿扭矩Ｍｎ也越大。ａ＝０。一１０。時，平衡桿扭矩Ｍｎ變化較小；入取值大小影響不大。

３結語

通過以上力學分析計算以及表１中數(shù)據(jù)所得出結果，儀為平衡桿同步機構設計中一個重要參數(shù)，在我們的折彎機上來看，它是上模在工作時接觸到下模最大Ｖ形槽底部時，平衡桿扭臂與水平面的夾角。當Ｏｔ＝２００，這時平衡桿承受的抗偏載扭矩Ｍｎ最小，滑軌所受的側向力Ｆ２也相對較小。

因此，我們在折彎機平衡桿同步機構設計中應考慮到平衡桿的最佳運動角Ｏｔ應該取到００一２００。此結論在我們試制３．１ｍｘ１００ｔ雙缸式折彎機中應用，得到了很好的效果。參考文獻

【１】孫桓．機械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００１

（收稿日期：２００７—０９～２０）

劉德全：折彎機平衡桿同步機構研究

折彎機平衡桿同步機構研究

作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次數(shù)：

劉德全， Liu Dequan廣船國際南機公司

廣船科技

GSI SHIPBUILDING TECHNOLOGY2007，(4)0次

參考文獻(1條)1.孫桓 機械原理 2001

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下載時間：2010年5月21日

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