滾切式雙邊剪的開發(fā)設計探討

張卓

[摘 要]鋼鐵是經濟發(fā)展的重要基礎性產品，在經濟發(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中應用較多的一種設備，做好對于滾切式雙邊剪的研究與設計是促進我國鋼鐵生產的重要舉措.本文在分析滾切式雙邊剪結構的基礎上對如何做好對于滾切式雙邊剪的設計進行分析闡述.

[關鍵詞]滾切式雙邊剪 結構分析 設計

中圖分類號：TG333.21 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）09-0341-01

前言

滾切式雙邊剪是寬厚板生產加工的重要設備，是一種主要采用多軸多偏心運動原理制成的。其剪切厚度能夠達到50mm，剪切的寬度能夠達到3～5米，并能對剪切下的廢邊進行碎斷和收集。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。是現(xiàn)今在寬厚板軋制車間中較為關鍵的設備。

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用較為廣泛的使用裁剪設備，其工作原理是：首先對待裁剪板材進行切邊處理，而后再進行碎邊。待切邊進行到一定的長度后，開始進行碎邊剪切邊。待到剪切結束后，切邊剪與碎邊剪松開板材，板材向前進給，進入下一個剪切周期。

滾切式雙邊剪的結構：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帶動切邊部分進行運動，并通過控制桿來對上刀片進行控制，確保上刀片沿著一個水平基面來進行運動，從而將鋼板的兩邊裁剪。上刀片裁剪運動時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，需要在工作時控制兩曲軸的相位角來控制上下刀片之間的重疊量，從而對各種厚度的板材來進行剪切。而對于雙邊剪視其剪切斷面質量，一般不予調整刀片的重疊量。

在滾切式雙邊剪工作時，通過主電機的連續(xù)運轉來帶動曲軸、連桿以及上刀架進行動作，并沿著基面來進行運動從而完成縱向切邊和廢邊的橫向剪切。當抬起切邊刀片和碎邊刀片時，通過夾送輥來將板材輸送到待剪切位置，待到位后，使板材停止運動，并在三曲軸的帶動下實現(xiàn)對于板材的切邊和廢邊的剪切，為達到剪切的效果，上述過程會在剪切的過程中重復的進行，直至剪切完成。為更好的對滾切式雙邊剪進行設計，需要在設計的過程中借助計算機輔助系統(tǒng)對滾切式雙邊剪的結構進行模擬，通過建立起三軸三偏心滾切運動軌跡的數(shù)學模型，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)學模型來模擬仿真滾切式雙邊剪在工作時尚刀刃的運動軌跡，確保其能夠準確的按照合理的軌跡進行運動，同時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到最大值的同時其剪切力與此時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.滾切式雙邊剪相對結構分析

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

2.1 機架

機架是滾切式雙邊剪的主體結構部分，通過將機架固定在底部的底座上，并將移動剪安裝在滾切式雙邊剪的底座和橫移裝置上，機架的下端靠近剪切線下方的位置與鑄鋼的下刀臺進行固定，上部則使用安全銷對其進行連接，當滾切式雙邊剪的壓力過大時，壓力將會破壞安全銷實現(xiàn)卸壓，減少過壓對設備的損害。而在剪切線上方的位置則通過使用螺栓將機架與前面板進行相連，并將主減速機箱安裝在機架的上方前部，通過使用液壓予應力拉桿及螺栓將其形成一個統(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裝置

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

在滾切式雙邊剪安裝有2臺主電機來實現(xiàn)傳動，其中主電機與減速機之間的聯(lián)軸器選用的是帶制動盤的齒型安全聯(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。當電機過載安全銷斷裂時，通過制動制動盤來停止?jié)L切式雙邊剪，通過采用花鍵軸的形式來實現(xiàn)固定剪和移動剪的同步。

3.3 對于滾切式雙邊剪剪刃間隙的調整機構

滾切式雙邊剪能夠適應50mm以內厚度的板材裁剪，在滾切式雙邊剪剪切的過程中為適應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行一定的調整，調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個調整楔來對間隙進行調整，調整楔采用的是安裝在自潤滑板上，其中，上刀架與主減速機箱體之間鑲有自潤滑滑板的4個調整楔以及連桿和蝸輪箱組成，每個調整楔都由各自的連桿及蝸輪箱帶動，連桿與蝸輪箱之間的連接采用萬向聯(lián)軸器進行連接，對于電機與連之間的連接采用的是錐齒輪箱進行連接，電機采用的是電磁制動異步電動機。

4.滾切式雙邊剪的設計主要參數(shù)分析

在構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動，從而實現(xiàn)對于滾切式雙邊剪的裁剪.

在滾切式雙邊剪的設計過程中需要做好對于剪切力分析的基礎上做好對于如咬入角、板厚、材料強度極限、剪刃半徑、剪刃重疊量及刀鈍影響系數(shù)等參數(shù)的設計與計算。

4.1咬入角的計算

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。

類比我們生產過的雙邊剪的咬入角，一般不大于6°。

4.2剪切力的計算

按柯洛遼夫公式則有：

P=（k1k2k3h？σb）/2tgα

式中：k1——剪應力與拉應力之間的的轉換系數(shù)，

k2——應力應變系數(shù)，

k3 ——剪刃變鈍系數(shù)，

h——被剪鋼板厚度，mm；

σb——鋼板材料的強度極限，MPa。

結語：

本文在分析滾切式雙邊剪結構原理的基礎上對滾切式雙邊剪設計中的要點進行了分析闡述.

參考文獻

[1] 劉義，宋協(xié)春，王東等. 滾切式雙邊剪的設計與結構分析.中國重型裝備.2008，6.

[2] 張寶成，劉磊.基于ADAMS的滾切剪運動模型構建與分析.機械工程與自動化.2014，5.