折弯机平衡杆同步机构研究
折弯机平衡杆同步机构研究
刘德全
（广船国际南机公司）
摘要：本文通过对折弯机平衡杆同步机构的受力分析。得出了平衡杆的最佳运动
角：为平衡杆同步机构尺度的确定和合理布局提供了设计依据，并在我厂生产的折弯机上得到应用，取得了满意效果。关键词：平衡杆同步机构
１
前言
液压板料折弯机是我厂的主打产品之
弯工作行程结束时（折弯抗力最大，即偏载载荷最大）的受力简图。图中ＯＢＢ３
Ａ
２为一曲
一，它是用油缸驱动滑块动作，实现对板料的折弯工作。为了实现整个滑块的平衡动作，液压板料折弯机基本上都采用机械同步机构，平衡杆同步机构就是其中主要的一种结构形式。如图１所示，它由平衡杆体、连杆、扭臂、滑块等构件组成。平衡杆体两端通过调心球轴承以及偏心套与机架左右墙板连接。固定在机身上的油缸其活塞与滑块连接，并垂直向www.unjs.com下给予主动力。在折弯过程中，折弯抗力Ｐ，见图２，不发生偏载时，平衡杆及扭臂均不受力；当驱动油缸工作不同步或在折弯过程中折弯抗力Ｐ发ｆ生偏载时，平衡杆体才受力，依靠平衡杆体的刚性来保证驱动油缸动作一致，达到同步，以保证滑块底平面与工作台面之间的平行度。
可见，在液压板料折弯机中，平衡杆同步机构对折弯精度起着十分重要的作用。在此
柄滑块机构，其中Ｏ点是平衡杆的回转中心，两端在左右墙板上铰接；ＯＢ为扭臂，与连杆ＢＢ３铰接；连杆ＢＢ３下端又与滑块Ｂ３Ａ２铰接；滑块由液压油缸活塞驱动，沿着固定于在左右墙板（机身）上的滑轨作上、下运动。且各构件的长度分别为：平衡杆体长ｌｏｂ＝ｂ，连杆长｜ＢＢ３＝ａ，平衡杆中心到滑块铰接中心水平距离］ＯＡ２＝ｃ。ｄ为平衡杆轴线与水平位置夹角，它随着滑块向下运动逐渐减小，图示位置仅值为最小值。Ｇ为连杆轴线与水平位置夹角。在工作时当滑块承受偏载角荷，希望平衡杆所承受的抗偏载扭矩尽可能小，这样它的变形就小，就可能减小平衡杆尺寸；也希望侧向滑轨承受较小的侧向压力，使得滑块的运动精度（在工作行程时）提高，从而提高折弯精度，因此，我们在这里通过对平衡杆同步机构的受力分析来得出平衡杆承受的抗偏载扭矩以及滑轨承受的侧向压力，并通过相关计算得出其取最小值时所需条件。
由几何关系得出：Ａ
１Ｂ＝ｂｓｉｎｄ，Ａ１０＝
ｄ。
我们结合该机构受力分析，探讨其设计思
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！坚
２
。
所以￡Ｂ的外角，即：‘１）：ｏ【＋Ｂ：０【＋ａｒｃｏｓ竺尘坐
平衡杆同步机构的力学分析
图２是平衡杆同步机构受到偏载，且在折
广船科技
Ｙ钏一了础＋粼０８—＿一了
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ａ
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Ⅱ
２００７年第４期（总第９８期）
１７
万方数据
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图２平衡杆同步机构受力图
当滑块承受偏载力Ｐ时，取连杆ＢＢ３为研究对象。若忽略Ｂ、Ｂ３端回转副中的摩擦，则连杆ＢＢ３为二力杆件，其受力如图２所示。所以连杆上作用力为
”
¨２丽２＝忑画ＣＰ
－ｂｏｓ（１．ｉｎ（ａｒｃＰ
ｓｌｎｐ
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Ｏｓ——１
由二力杆受力特点，扭臂ＯＢ的Ｂ端受力亦为Ｆｌ。将Ｂ力Ｆ１分解成与扭臂ＯＢ平行Ｆ１＝ＦＩ‘ｃ。ｓ＾ｙ２————：：石：：Ｉ三苹
的力和垂直力，我们只研究与扭臂ＯＢ垂直的分力Ｆ’１。故
Ｐｃ。ｓ（。＋ａｆｃ。。业！坠．；）
根据作用力与反作用力原理，扭臂ＯＢ的'Ｂ端所受垂直于ＯＢ的力在数值上等于Ｆ１。因此，平衡杆承受的扭矩Ｍｎ为
Ｍｎ＝Ｆ’１?ＯＢ＝Ｆ’１?ｂ
＝——————ｉ瓦暑＿上（１）
Ｐ．ｂｃｏｓ（ａ＋ａｒｃｏｓ！：！！！！！．三）
ｓｉｎ（ａｒｃｏｓ！：！！！！１
１
一
在进行结构设计时，为使结构紧凑，减小整机尺寸，一般取ｃ＝ｂ，并令ｂ／ａ＝ｃ／ａ＝入，因此将
竺！塑兰＝入（１一ＣＯＳ仅）代入上式（１）得到
Ｍｎ：！：竺！：竺！尘！！：！！兰±圭！（２）
ｓｉｎ［ａｒｃｏｓｌ（１一ｃｏｓｏ）Ｊ
从（２）式１可知：Ｍｎ＝ｆ（Ｏｔ?入），所以问
题归结为求平衡杆承受扭矩Ｍｎ的最小
Ｍｎｍｉｎ。根据结构要求，分别给定变量仪，Ｂ的初始值Ｏｔ。、Ｂ０，并取一组数据进行计算，可求出一系列Ｍｎ值。具体取值法如下
０【＝００，１００，２０。，３０。，４０。
入＝１．５，１．６，１．７，１．８，１．９，２．０，２．１，２．２
此处略去计算过程，经计算得出如表１中
１８
万
方数据数据。
表１
Ｍｎ（＾一ａ）计算值
＼
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
现在我们来看平衡杆承受的抗偏载扭矩以及滑轨承受的侧向压力：
滑轨所受的侧向力Ｆ２在数值上等于图２中的Ｆ２，即
一
ｔ２２万２面面磊了丁ｉ忑币（３）
ＰＰ
…
由（２）式知：随着仅减小，Ｆ２值减小。所以，由滑轨所受的侧向力Ｆ２分析，Ｏｔ越小越好。
平衡杆承受的抗偏载扭矩Ｍｎ由其计算式和表１中数据可以得知：
①平衡杆扭矩Ｍｎ与扭臂长度ｂ成正
比。
②当Ｏｔ＝０。～２００时，平衡杆扭矩Ｍｎ值逐渐下降；在Ｏｔ＞２００时，平衡杆扭矩Ｍｎ逐渐上升，仅越大，平衡杆扭矩Ｍｎ也越大。ａ＝０。一１０。时，平衡杆扭矩Ｍｎ变化较小；入取值大小影响不大。
３结语
通过以上力学分析计算以及表１中数据所得出结果，仪为平衡杆同步机构设计中一个重要参数，在我们的折弯机上来看，它是上模在工作时接触到下模最大Ｖ形槽底部时，平衡杆扭臂与水平面的夹角。当Ｏｔ＝２００，这时平衡杆承受的抗偏载扭矩Ｍｎ最小，滑轨所受的侧向力Ｆ２也相对较小。
因此，我们在折弯机平衡杆同步机构设计中应考虑到平衡杆的最佳运动角Ｏｔ应该取到００一２００。此结论在我们试制３．１ｍｘ１００ｔ双缸式折弯机中应用，得到了很好的效果。参考文献
【１】孙桓．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００１
（收稿日期：２００７—０９～２０）
刘德全：折弯机平衡杆同步机构研究
折弯机平衡杆同步机构研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：
刘德全， Liu Dequan广船国际南机公司
广船科技
GSI SHIPBUILDING TECHNOLOGY2007，(4)0次
参考文献(1条)1.孙桓 机械原理 2001
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