1液压同步剪板机总传动结构
在进行总传动结构设计过程中，涉及到三方面关键技术:气液复合技术、肘杆增力技术和液压同步回路技术。在气液复合技术中，选取结构较为简单、工作行程较大并且回程为气压驱动的双活塞气液复合传动方案;在肘杆增力部分，选取具有较好载荷放大功能、同时又能大幅度提高刀片的空载运行速度的三角肘杆增力机构;液压同步回路部分则采用理论零误差同步回路，基本可以实现两活塞杆运行的完全同步。出的压缩气体通过换向阀进入双活塞气液复合传动气缸的中部，两气缸活塞在压缩气体的作用下分别向左右运动。气缸活塞杆一侧均密封工作液，工作液通过管道直接与右侧液压缸一的上腔相连。气缸活塞杆推动工作液进入液压缸一上腔，进而推动输出活塞向下运动，同时，由于液压同步回路的控制，液压缸二的输出活塞也同步向下运动。两液压杆活塞杆同步推动下方的三角肘杆增力机构工作。三角肘杆增力机构通过角度效应将活塞杆的输入力放大后作用于工作滑块上，工作滑块下方固定有圆柱凸台，剪板机上剪刃即镶在圆柱凸台中。当工作滑块向下运动时，上剪刃即向下剪切钢板。剪切工序完成以后，两位两通换向阀工作于右位，液压缸二的下腔通入压缩气体，从而实现剪板机剪刃的快速复位。
2性能优点分析
2.1双活塞气液复合传动
双活塞气液复合传动工作原理。可知，当两位两通换向阀工作于左位时，空气压缩机供出的压缩气体通过换向阀进入气缸中部，两气缸活塞在压缩气体的作用下分别向左右运动。气缸活塞杆一侧均密封工作液，工作液通过管道直接与右侧的液压缸上腔相连。气缸活塞杆推动工作液进入工作液压缸上腔，进而推动输出活塞向下运动，输出作用力。两个工作液压缸组成串联同步回路，保证工作的同步性。在此工作过程中，气液复合缸通过面积效应使输出压力得到放大。当工作结束回程时，只需对两位两通换向阀进行换向就能使得输出活塞及气缸活塞复位。相较于传统的单活塞气液复合传动，该结构可使剪板机的工作行程增大一倍。同时，工作回程采用气动方式，速度较快，大大提高了剪板机的工作速率。
2.2三角肘杆增力机构
传统的对称式肘杆二级增力机构的下肘杆为普通的杆件，而三角肘杆增力机构则是将下肘杆设计成三角形。为了分析三角肘杆增力机构的性能优势，采用机械系统仿真分析软件MSC.ADAMS分析对称式肘杆二级增力机构与三角肘杆增力机构的运动特性，并进行比较，从而阐述三角肘杆增力机构的优势。在运用MSC.ADAMS进行运动学分析时，分别取对称式肘杆二级增力机构与三角肘杆增力机构的半侧进行分析，在ADAMS中建立两种机构的虚拟样机，并选择相应参数即可得出两种机构在相同驱动条件下的速度－行程曲线可以看出:三角肘杆增力机构相较于对称式肘杆增力机构具有更好的速度优势，尤其是在接近钢板前能够实现更快速的下行运动，提高了剪板机的工作效率。
2.3理论零误差同步回路
传统的液压同步回路均采用各种误差补偿回路在每次下行过程结束后使行程误差得到补偿，然而这个补偿过程却会影响剪板机的剪切速度。同时，根据串联同步回路基本原理设计出的双缸活塞直径圆整后总是不完全相等，即会再次造成同步误差。为解决上述问题，提出一种基于串联缸的理论零误差同步回路，其工作原理示意图将缸二设计为双出杆液压缸，并且缸二的缸径以及活塞杆直径与缸一完全相等。这样，由于缸一有杆腔有效面积与缸二上腔有效面积即使在缸径圆整以后仍然完全相等，从而保证两液压缸活塞杆运行的完全同步，使得剪切加工更加平稳。
3应用场合
绿色、快速俨然已成为当前机械制造业的重要发展趋势。该设计主要是以气液复合传动和肘杆增力机构为基础对液压同步剪板机的结构进行组合、拓扑、演绎和创新。基于绿色和环保的理念，以气体为驱动，并通过气—液—机械复合，能够实现较大的输出力;同时，传动结构实现了液压油的封闭式循环，油液挥发及泄漏均大大减小，故特别适用于现代绿色制造业。
4结束语
通过上述关于创新设计的剪板机总体传动结构工作原理及过程的分析，不难看出该剪板机传动结构具有下列主要特点:(1)采用双活塞气液复合传动作为驱动部分，结构较为简单，工作行程较大并且回程为气压驱动，大大提高工作回程的速率，提高了剪板机整体工作效率。(2)采用理论零误差液压同步回路，基本可以实现双活塞杆运行的完全同步，从而保证剪切力的均匀分布，提高剪切的稳定性。(3)采用三角肘杆增力机构作为最后的传动增力机构，实现对较小输入力放大的同时，又能大幅度提高刀片的空载运行速度，具有较高的剪切和回程速度、较大的剪切力，从而满足某些特殊工艺的要求。(4)三角肘杆增力机构为对称结构，作用于滑块上的水平压力是对称均衡的，侧向压力为零，因此理论上工作滑块不存在摩擦损失。这样不仅节能性较好，而且可以延长传动构件的使用寿命。(5)在剪刃上方采用双滑块传动，提高了输出载荷的稳定性，有利于剪切过程的平稳进行。
作者：吴国银 汤文成 单位：东南大学机械工程学院
