張卓

[摘 要]鋼鐵是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)品，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用.滾切式雙邊剪是一種在鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用較多的一種設(shè)備，做好對(duì)于滾切式雙邊剪的研究與設(shè)計(jì)是促進(jìn)我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)的重要舉措.本文在分析滾切式雙邊剪結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好對(duì)于滾切式雙邊剪的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析闡述.

[關(guān)鍵詞]滾切式雙邊剪 結(jié)構(gòu)分析 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TG333.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）09-0341-01

前言

滾切式雙邊剪是寬厚板生產(chǎn)加工的重要設(shè)備，是一種主要采用多軸多偏心運(yùn)動(dòng)原理制成的。其剪切厚度能夠達(dá)到50mm，剪切的寬度能夠達(dá)到3～5米，并能對(duì)剪切下的廢邊進(jìn)行碎斷和收集。滾切式雙邊剪具有剪切精度高、速度快、端面變形量小等優(yōu)點(diǎn)。是現(xiàn)今在寬厚板軋制車間中較為關(guān)鍵的設(shè)備。

1.滾切式雙邊剪的工作原理

滾切式雙邊剪是一種在軋制車間應(yīng)用較為廣泛的使用裁剪設(shè)備，其工作原理是：首先對(duì)待裁剪板材進(jìn)行切邊處理，而后再進(jìn)行碎邊。待切邊進(jìn)行到一定的長(zhǎng)度后，開始進(jìn)行碎邊剪切邊。待到剪切結(jié)束后，切邊剪與碎邊剪松開板材，板材向前進(jìn)給，進(jìn)入下一個(gè)剪切周期。

滾切式雙邊剪的結(jié)構(gòu)：滾切式雙邊剪的切邊部分是固定在上刀架上的半徑為14米的弧形上刀片，依靠相異相位角和偏心半徑的曲軸和連桿來(lái)帶動(dòng)切邊部分進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并通過控制桿來(lái)對(duì)上刀片進(jìn)行控制，確保上刀片沿著一個(gè)水平基面來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而將鋼板的兩邊裁剪。上刀片裁剪運(yùn)動(dòng)時(shí)所沿著的水平基面要較水平的固定下刀片的高度低約5mm左右，這一高度差則是滾切式雙邊剪中上下刀片之間的重疊部分，在滾切式雙邊剪工作的過程中，為確保這一重疊量保持固定，需要在工作時(shí)控制兩曲軸的相位角來(lái)控制上下刀片之間的重疊量，從而對(duì)各種厚度的板材來(lái)進(jìn)行剪切。而對(duì)于雙邊剪視其剪切斷面質(zhì)量，一般不予調(diào)整刀片的重疊量。

在滾切式雙邊剪工作時(shí)，通過主電機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)曲軸、連桿以及上刀架進(jìn)行動(dòng)作，并沿著基面來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)從而完成縱向切邊和廢邊的橫向剪切。當(dāng)抬起切邊刀片和碎邊刀片時(shí)，通過夾送輥來(lái)將板材輸送到待剪切位置，待到位后，使板材停止運(yùn)動(dòng)，并在三曲軸的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)對(duì)于板材的切邊和廢邊的剪切，為達(dá)到剪切的效果，上述過程會(huì)在剪切的過程中重復(fù)的進(jìn)行，直至剪切完成。為更好的對(duì)滾切式雙邊剪進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要在設(shè)計(jì)的過程中借助計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)對(duì)滾切式雙邊剪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，通過建立起三軸三偏心滾切運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)學(xué)模型，用以確保滾切式雙邊剪在工作的過程中上刀片和下刀片之間的重疊量能夠保持在5mm，用以確保剪切效果，通過建立數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬仿真滾切式雙邊剪在工作時(shí)尚刀刃的運(yùn)動(dòng)軌跡，確保其能夠準(zhǔn)確的按照合理的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還需要確保上剪刃的受力較為合理，在確保上剪刃碎邊剪達(dá)到最大值的同時(shí)其剪切力與此時(shí)的切邊剪的剪切力之和還需要小于切邊剪的最大剪切力。

2.滾切式雙邊剪相對(duì)結(jié)構(gòu)分析

滾切式雙邊剪主要是由固定剪和移動(dòng)剪兩個(gè)部分組成，其中這兩部分共同安裝在同一底座上，依靠主電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)的效果以及三根平行的軸來(lái)帶動(dòng)鋼板移動(dòng)到待剪切的位置，而后對(duì)其進(jìn)行剪裁。滾切式雙邊剪主要由以下幾部分組成：機(jī)架、傳動(dòng)裝置、刀架以及刀刃、剪刃的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)、剪刃后退機(jī)構(gòu)、撥料器及壓板裝置、夾送輥、左右剪同步機(jī)構(gòu)、移動(dòng)剪橫移裝置、輥梁及碎邊溜槽、快速換刀裝置、板厚測(cè)量裝置、稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)、干油潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓管路系統(tǒng)等組成。

2.1 機(jī)架

機(jī)架是滾切式雙邊剪的主體結(jié)構(gòu)部分，通過將機(jī)架固定在底部的底座上，并將移動(dòng)剪安裝在滾切式雙邊剪的底座和橫移裝置上，機(jī)架的下端靠近剪切線下方的位置與鑄鋼的下刀臺(tái)進(jìn)行固定，上部則使用安全銷對(duì)其進(jìn)行連接，當(dāng)滾切式雙邊剪的壓力過大時(shí)，壓力將會(huì)破壞安全銷實(shí)現(xiàn)卸壓，減少過壓對(duì)設(shè)備的損害。而在剪切線上方的位置則通過使用螺栓將機(jī)架與前面板進(jìn)行相連，并將主減速機(jī)箱安裝在機(jī)架的上方前部，通過使用液壓予應(yīng)力拉桿及螺栓將其形成一個(gè)統(tǒng)一的整體用以提高滾切式雙邊剪的整體剛性。

3.2 滾切式雙邊剪的傳動(dòng)裝置

在滾切式雙邊剪中傳動(dòng)裝置是重要的組成部分，其主要組成分為：主減速機(jī)箱、齒輪以及各種軸等。在高速軸部分通過對(duì)轉(zhuǎn)速、承載力等方面的考慮選用滾動(dòng)軸承作為支承方式，而在低速軸則選用的是滑動(dòng)軸承作為軸的支承方式。

在滾切式雙邊剪安裝有2臺(tái)主電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，其中主電機(jī)與減速機(jī)之間的聯(lián)軸器選用的是帶制動(dòng)盤的齒型安全聯(lián)軸器，并在聯(lián)軸器的固定上使用安全銷以避免滾切式雙邊剪過載而燒毀電機(jī)。當(dāng)電機(jī)過載安全銷斷裂時(shí)，通過制動(dòng)制動(dòng)盤來(lái)停止?jié)L切式雙邊剪，通過采用花鍵軸的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)固定剪和移動(dòng)剪的同步。

3.3 對(duì)于滾切式雙邊剪剪刃間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)

滾切式雙邊剪能夠適應(yīng)50mm以內(nèi)厚度的板材裁剪，在滾切式雙邊剪剪切的過程中為適應(yīng)各種不同厚度的板材，需要在滾切式雙邊剪剪切之前到剪刃與板材之間的間隙進(jìn)行一定的調(diào)整，調(diào)隙裝置安裝在滾切式雙邊剪的前面板與上刀架之間，通過采用4個(gè)調(diào)整楔來(lái)對(duì)間隙進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整楔采用的是安裝在自潤(rùn)滑板上，其中，上刀架與主減速機(jī)箱體之間鑲有自潤(rùn)滑滑板的4個(gè)調(diào)整楔以及連桿和蝸輪箱組成，每個(gè)調(diào)整楔都由各自的連桿及蝸輪箱帶動(dòng)，連桿與蝸輪箱之間的連接采用萬(wàn)向聯(lián)軸器進(jìn)行連接，對(duì)于電機(jī)與連之間的連接采用的是錐齒輪箱進(jìn)行連接，電機(jī)采用的是電磁制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。

4.滾切式雙邊剪的設(shè)計(jì)主要參數(shù)分析

在構(gòu)建滾切式雙邊剪的受力模型分析的過程中，可以將上剪刃簡(jiǎn)化為大直徑的圓盤剪，在不考慮其他因素的條件下可以講其工作過程近似為帶弧形半徑的上剪刃沿水平的下剪刃所做的滾切運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于滾切式雙邊剪的裁剪.

在滾切式雙邊剪的設(shè)計(jì)過程中需要做好對(duì)于剪切力分析的基礎(chǔ)上做好對(duì)于如咬入角、板厚、材料強(qiáng)度極限、剪刃半徑、剪刃重疊量及刀鈍影響系數(shù)等參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

4.1咬入角的計(jì)算

α=arccos[（R-h-s）/R]

式中：α——咬入角

R——剪刃半徑， mm；

h——鋼板厚度，mm；

s——上、下剪刃重疊量，mm。

類比我們生產(chǎn)過的雙邊剪的咬入角，一般不大于6°。

4.2剪切力的計(jì)算

按柯洛遼夫公式則有：

P=（k1k2k3h？σb）/2tgα

式中：k1——剪應(yīng)力與拉應(yīng)力之間的的轉(zhuǎn)換系數(shù)，

k2——應(yīng)力應(yīng)變系數(shù)，

k3 ——剪刃變鈍系數(shù)，

h——被剪鋼板厚度，mm；

σb——鋼板材料的強(qiáng)度極限，MPa。

結(jié)語(yǔ)：

本文在分析滾切式雙邊剪結(jié)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上對(duì)滾切式雙邊剪設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)進(jìn)行了分析闡述.

參考文獻(xiàn)

[1] 劉義，宋協(xié)春，王東等. 滾切式雙邊剪的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析.中國(guó)重型裝備.2008，6.

[2] 張寶成，劉磊.基于ADAMS的滾切剪運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建與分析.機(jī)械工程與自動(dòng)化.2014，5.