圆盘剪液压螺母的研究和应用

　　1 引言

　　圆盘剪是精整纵切线上的关键设备，它的使用直接关系到产品的切边质量。液压螺母是用于锁紧剪刃的关键零件，其产品质量是圆盘剪稳定工作的可靠保证。液压螺母固定在圆盘剪的刀轴上，通过向其内腔泵入高压油(一般压力在4O～70 MPa的范围，个别可达到140 MPa)压出推环，以消除剪刃和各隔离环之间的微小间隙，并产生一定的预紧力，当圆盘剪工作时，保证各剪刃间不会出现间隙。液压螺母一般由螺母本体、推环、组合密封、加油嘴和卸压螺丝组成。

　　2 存在问题

　　液压螺母在工作时通常会出现以下的问题，而导致不能正常使用。

　　1)锁紧力不够

　　随着近年来纵切产品的材料规格升级，钢板的屈服极限和厚度都在提高。在剪切X80、BS700MC等高规格厚板时，要求液压螺母的锁紧力要提高到一定的数值。而设备的结构尺寸没有变化，这就要求提升液压螺母的工作压力才能满足。

　　2)液压油的泄漏

　　圆盘剪在工作时，剪切的开始液压螺母的负荷都会产生变化，这会造成油腔内的油压产生冲击，从而导致油压的瞬间提高，对各密封处造成冲击。一些螺母在使用一段时间后会在各密封处产生泄漏，导到工作失效。

　　3)推环行程

　　由于液压螺母的油腔为开式结构，而油压又相对较高，当压力提高到70 MPa以上时，推环的行程一般在10 mm以下。但高规格的钢板圆盘剪又要求液压螺母有较大的行程，这就在技术实现上有难度。

　　3 分析和研究

　　为保证剪切σb为700 MPa，厚为l3．84 mm的钢板时，圆盘剪设备工作稳定，先要根据计算和经验确定液压螺母的最大锁紧力，并推算出液压螺母的最大锁紧油压。液压螺母的结构原理图见图1。

　　式中，F为锁紧的正压力，A为螺母油腔的面积，D和d分别代表推环的外径和内径。计算的结果，液压螺母的油压需保持在60 MPa可满足设备工作，考虑到剪切时的冲击，取压力在80 MPa时的螺母为模型进行分析和研究。

　　图1 液压螺母结构图

　　3．1 有限元计算

　　对初步设计的液压螺母建立数学模型，并按80 MPa的工作压力进行初算。根据不同的工况选择不同的约束，通过多次计算和优化后确定液压螺母的结构尺寸。图2为有限元模型及初算结果。

　　图2 螺母本体数学模型及初算结果