2250飞剪 技术总结1解读

2250曲柄式切头飞剪技术总结中国二重集团公司重机分厂秦彦伟2010年12月25日2250曲柄式切头飞剪1概述曲柄式切头飞剪是热连轧的板坯的线上的一台重要设备，它一般位于热卷箱后F1精轧机前，主要用于切掉从粗轧机过来头部和尾部，便于精轧机的咬入。

2技术参数型式：曲柄式切头飞剪工作方式间歇启动式剪切温度：900-1100 ℃mm剪切最大断面：60×2130 (碳钢、低合金、X70)材料剪切强度极限：140 N/ mm2剪切力：～12000 KN剪刃长度：2350 mm剪切速度：0.4～1.75 m/s剪切带钢头尾长度: ≤500mm传动电机：功率：AC 1850 KW转速：0～250～500 r/min过载倍数： 3数量： 2 台减速机速比：i =5.363设备组成及结构：曲柄式切头飞剪主要由飞剪本体、废料收集装置、剪刃更换装置、离线剪刃位置测量装置等组成。

a)飞剪本体飞剪本体是曲柄式切头飞剪的主要组成部分，中间坯的切头、切尾都由其完成的，它主要由传动装置、机架装配、剪切机构、剪刃间隙调整装置、运输辊道、冷却润滑系统等组成。

传动装置切头飞剪的传动装置是由两台1850KW，0～250～500 r/min的电机驱动圆柱齿轮减速机，减速机的两根输出轴分别拖动上下转毂，为保证上下转毂的运动同步，在减速机设计时应使两根输出轴机械同步。

为了使整个飞剪剪切系统稳定，使速度波动变化在一个允许的范围内，因此在减速机的高速轴上设置有一个大惯性矩的飞轮。

飞轮与高速轴的连接是通过一个多片式气动磨擦离合器连接。

当中间坯速度≤0.8 m/s时飞轮开始工作。

每个电机都装有制动器，制动器安装在高速轴的传动端。

制动器只有在下列情况下闭合：①设备紧急停车；②设备检修、更换剪刃；③剪刃间隙调整。

减速器原理图机架装配机架装配主要由底座、操作侧机架、传动侧机架及连接横梁、检修平台、导向板等组成。

底座主要用来固定两片机架、检修平台、导向板等。

底座本身采用框形焊接结构，刚性好。

两片机架嵌入底座并用螺来安装剪切机构剪切机构、剪刃间隙调整装置、中间运输辊道等。

栓把合。

由于机架是主要受力件，因此其主体部分采用铸钢件。

机架主要用两片机架的上部用两根横梁连接在一起。

横梁采用焊接框形结构，刚性好。

底座的入口和出口侧分别装有导向板，用于将废钢导入废料收集装置。

在两机架的内侧设置有检修平台，用于对剪切机构的检修。

机架装配示意图剪切机构剪切机构由上剪切机构、下剪切机构组成。

上剪切机构由上摆杆、上剪毂、上曲柄轴装配、上剪刃装配等组成。

上摆杆、上剪毂、上曲轴装配三者组成了一个四连杆机构。

上摆杆一端通过一对滚动轴承铰接在上横梁上，另一端通过一对滚动轴承铰接在上剪毂的一端。

上剪毂做成开口式，在其内壁上装有一对滑动轴承。

上剪毂一端通过一的通过一对滚动轴承与上摆杆连接，另一端将上曲柄轴放入，用上压盖压紧，压盖与剪毂用螺栓把合。

上曲柄轴装配主要由上曲柄轴、滚动轴承、透盖、端盖等组成，上曲柄轴是一根具有偏心距的曲轴，其两端通过两个滚动轴承安装在机架上，传动端与减速机输出轴相连。

上剪刃装配由上刀架、上剪刃、垫片、上挡块等组成，上剪刃采用人字形剪刃，这种剪刃形状有利于带材的自动对中，剪切力较小。

上剪刃通过螺栓把合在上刀架上。

上刀架采用42CrMo制造，其一端做成T形槽。

整个上剪刃装配装置用弹簧锁紧缸安装在上剪毂上。

下剪切机构由下摆杆、下剪毂、下曲柄轴装配、下剪刃装配等组成。

下摆杆、下剪毂、下曲轴装配三者组成了一个四连杆机构。

下剪切机构结构与上剪切机构基本相似，只是下下摆杆的固定端与剪刃间隙调整装置相连。

下剪刃采用直线形剪刃。

剪切机构示意图剪刃锁紧示意图剪刃间隙调整装置由于各种制造误差与设备磨损，必须有一套简便的调整机构来保证剪刃的理想间隙。

剪刃间隙调整装置是依靠改变下剪切机构中摆杆的长度来实现剪刃间隙的调整，因此切头飞剪把下剪切机构中下摆杆的支点轴做成偏心轴（偏心距为10mm）。

当气动马达通过减速机带动偏心轴转动时，下摆杆长度发生变化（变化范围为±10mm），随之剪刃间隙发生变化。

在偏心轴的另一端设有剪刃间隙指示刻度盘和固定偏心位置的多孔板。

中间运输辊道：中间运输辊道主要由辊子装配、盖板、传动装置、辊道架、入口导卫等组成。

曲柄式切头飞剪有4根辊子装配，每根辊子由一台电机单独驱动。

辊子装配把合在辊道架上，辊道架采用焊接结构，用螺栓把合在机架上。

在飞剪入口侧设有入口导卫，入口导卫采用焊接结构，安装在入口在辊道架上。

b)废料收集装置：废料收集装置由溜槽、料斗、出口挡板、移动小车、固定轨道以及缓冲限位装置等组成。

溜槽分两段，一段固定在基础上另一段安装在支座上，在溜槽的出口处设置有出口挡板，出口挡板由液压缸推动可绕固定在溜槽上的铰点转动，用来控制废料是否进入料斗。

曲柄式切头飞剪设有两个料斗，料斗放置在移动小车上，移动小车安装在固定轨道上。

当一个料斗装满时，移动小车在液压缸的带动下运动到起吊位置。

当在移动料斗时，出口挡板应处于关闭位置。

在小车的非传动侧安装有缓冲限位装置。

废料收集装置示意图c)剪刃更换装置剪刃更换装置工作时布置在飞剪本体的操作侧，当需要更换剪刃时将剪刃更换装置放在预先设计好的位置，当换剪刃完毕后，将剪刃更换装置吊走便于起吊料斗。

剪刃更换装置主要由底座、支座、传动装置、横移托架、导向托架、平台栏杆等组成。

底座采用焊接框形结构，底座靠近机架侧设计成U形结构，便于底座沿轧制方向的定位。

底座一端安装在机架上另一端安装在基础上。

在底座的两端安装有平台栏杆便于人工操作。

支座安装在底座上主要用于安装传动装置、横移托架、导向托架。

传动装置主要由链轮、链条、液压马达减速机等组成。

传动装置安装在支座上。

横移托架通过一根销轴与链条相连，在横移托架上把合着两根螺柱用于连接剪刃托架。

在支座的入口侧安装有导向托架，导向托架的底面和侧面都安装有托轮，用于对下剪刃的导向和定位。

剪刃更换步骤：①将上下剪刃旋转到更换剪刃位置，将剪刃更换装置安装在正确的位置；②开动液压马达将横移托架伸入到机架中到设定的位置；③弹簧锁紧缸松开剪刃；④将横移托架上的螺柱分别与上下剪刃相连；⑤开动液压马达将横移托架和剪刃一同取出；⑥起吊走剪刃；⑦将在离线剪刃位置测量装置上调整好的剪刃安装在横移托架上；⑧开动液压马达将横移托架和剪刃伸入到机架中到设定的位置；⑨弹簧锁紧缸锁紧；⑩松开螺柱取出横移托架，吊走剪刃更换装置；注：在每次更换剪刃后都应调整剪刃间隙。

d)离线剪刃位置测量装置：离线剪刃位置测量装置主要用于调整上下剪刃之间的重叠量和剪刃间隙。

离线剪刃位置测量装置由支架和耐磨板组成。

上剪刃装置用螺栓固定在支架上，上下剪刃通过其本身装置中的垫片来调整其之间的间隙和重叠量。

离线剪刃位置测量装置示意图4剪切机构杆件的优化设计为研究方便，根据机械原理将切头飞剪的运动机构简化为曲柄四连杆机构，见下图：曲柄四连杆机构图a) 工艺参数分析与计算： ● 剪切带坯长度计算公式：c c vt L L +=式中：c L —检测元件至飞剪剪刃的距离；c t —检测元件发出信号飞剪启动至飞剪剪切的时间；v —带坯运行速度。

如果剪切带坯头部后，带坯是分段变速的，则剪切长度计算公式为：n n c t v t v t v L L ++++= (2211)如果剪切带坯头部后，带坯的运行是匀变速的，则剪切长度计算公式为：2021at t v L L c ++=● 剪刃重叠量V E对于热剪来说必须有重叠量，否则剪不断钢材。

剪刃重叠量大小影响剪切时间和剪刃的使用寿命，一般不易过大。

剪刃重叠量可按下式计算：V E =1.5+0.1S+0.0005B式中：V E —最小重叠量（mm ）；S —带材厚度（mm ）；B —带材宽度（mm ）V E =1.5+0.1S+0.0005B=1.5+0.1x60+0.0005x2130=8.565≈10mm ● 剪刃倾斜角 β当板厚大于40mm 时 β=2)40(5.821⨯+-BS Stgβ= 2)40(5.821⨯+-B S S tg =22130)4060(605.821⨯⨯+⨯-tg =2.6611°≈3°当板厚小于40mm 时 β=BStg 21- 根据斜剪刃的剪切原理可知，随着剪刃倾斜角β的增大，剪切力和剪切力矩减小。

另一方面，β角增大延长了剪切时间，增加了剪刃的磨损，降低了剪刃使用寿命。

一般取β=3°为宜。

曲柄半径l 1曲柄半径l 1是飞剪的最重要的机构参数，其大小影响电机功率和开始剪切角。

根据下图可求出曲柄半径l 1；由图中可知上下h S l V l E ++=-⨯αcos 2211由上式得： l 1=)cos 1(2α-++Sh V E式中α—开始剪切角；V E —剪刃重叠量；L —被剪切最大钢板宽度； β—剪刃倾斜角；S —被剪切最大钢板厚度； βtg L h ⨯=2由上式可知曲柄半径l 1的大小与最大板厚S 、剪刃倾角β、最大板宽L 、剪刃重叠量V E 有关。

l 1随着板厚的增大而增大，随着剪切角的减小而减小。

在计算中一般选α=40°，求得l 1后，在确定α。

一般取l 1=（3～3.5）S,这样确保α=35°～50°，从而确保剪切力矩不至于过大。

l 1=)cos 1(26023213010α-+⨯+tg =125.8/0.4679=268.8544818≈270以上公式的计算，是忽略了刀杆和剪刃的长度对曲柄半径的影响，因为根据机构原理图，对其进行速度分析，发现连杆机构中的与刀架连接的连杆基本上可看作连杆做近似平动（旋转角度为1°），每点速度都相同，因此忽略了连杆长度。

● 开始剪切角α由上图可知： 1cos l x =α221hS V l x E ---=βtg Lh ⨯=2将以上三式合并得 12)(1cos l Ltg S V E βα++-=767.02329.012702)32130(601012)(1cos 1=-=⨯++-=++-=tg l Ltg S V E βα4091.39≈=α● αE 剪切结束角121cos l V EE -=α 98148.0018518518.01270210121cos 1=-=⨯-=-=l V E E α 11044.11≈=E α● 等待角αw为了使剪切时剪刃远离轧件，减少钢板对剪刃的烘烤，一般取上曲柄的最上点和下曲柄的最下点为剪刃的等待位置。

● 启动角αS根据工艺要求，切头飞剪采用启动工作制，启动角的确定需能满足，剪刃有足够的加速行程。

（即剪刃在开始剪切时能达到所要求的速度）。

通常这个角度应在270°位置上，这个位置能否满足启动尚需校核。