冶金设备第8章 剪切机-2

8.6飞剪机剪切长度的调节飞剪机用来横向剪切运动着的轧件。它可装设在连续式轧机的轧制作业线上，亦可装设在横切机组、连续镀锌机组和连续镀锡机组等连续作业精整机组上。随着连续式轧机的发展，飞剪机得到了愈来愈广泛地应用。第8章剪切机-2§8.6.1对飞剪机的基本要求飞剪机的特点是能横向剪切运动着的轧件，对它有三个基本要求：1)剪刃在剪切轧件时要随着运动着的轧件一起运动，即剪刃应该同时完成剪切与移动两个动作，且剪刃在轧件运动方向的瞬时分速度v应与轧件运动速度v0相等或大2%～3%，即v=(1～1.03)v0。在剪切轧件时，剪刃在轧件运动方向的瞬时速度v如果小于轧件的运动速度v0，则剪刃将阻碍轧件的运动，会使轧件弯曲，甚至产生轧件缠刀事故。反之，如在剪切时剪刃在轧件运动方向的瞬时速度v比轧件运动速度v0大很多，则在轧件中将产生较大的拉应力，这会影响轧件的剪切质量和增加飞剪机的冲击负荷；2)根据产品品种规格的不同和用户的要求，在同一台飞剪机上应能剪切多种规格的定尺长度，并使长度尺寸公差与剪切断面质量符合国家有关规定；3)能满足轧机或机组生产率的要求。§8.6.2飞剪机的类型根据飞剪机的用途，飞剪机可分为切头飞剪机和切定尺飞剪机两大类。如果按飞剪机剪切机构的型式来分，目前应用较广泛的飞剪机有，滚筒式飞剪机、曲柄回转杠杆式飞剪机、曲柄偏心式飞剪机、摆式飞剪机和曲柄摇杆式飞剪机等。近十几年来，采用计算机可编程序控制等新技术的飞剪机得到了一定地发展。1．滚筒式飞剪机滚筒式飞剪机是一种应用很广的飞剪机。它装设在连轧机组或横切机组上，用来剪切厚度小于12mm的钢板或小型型钢。这种飞剪机作为切头飞剪机时，其剪切厚度可达45mm。滚筒式飞剪机的刀片作简单的圆周运动，故可剪切运动速度高达15m／s以上的轧件。图9-1(P300页)是滚筒式飞剪机结构示意图。万片1装在滚筒2上(图9-1)。滚筒2旋转时，刀片1作圆周运动。用于切头切尾的滚筒式飞剪机，在滚筒上往往装有两把刀片，分别用来切头和切尾。飞剪机采用启动工作制。用于切定尺的滚筒式飞剪机，一般采用连续工作制。小型车间的滚筒式飞剪机，由于轧件宽度不大，往往将刀片装在作圆周运动的杠杆上(图9-2)(P301页)。图9-2(P301页)所示的飞剪机，也称为回转式飞剪机。滚筒式或回转式飞剪机的刀片作圆周运动，上下刀片切入轧件时，在垂直方向不平行，剪后轧件头部不平整，故以剪切直径小于Ø30mm的圆钢或相应的方坯，以及薄板带为宜。2.曲柄回转杠杆式飞剪机用飞剪机剪切厚度较大的板带或钢坯时，为了保证剪后轧件剪切断面的平整，往往采用刀片作平移运动的飞剪机。曲柄回转杠杆式(也称曲柄连杆式)飞剪机就是此类飞剪机的一种。图9-3(P301页)是曲柄连杆式飞剪机结构图。刀架1作成杠杆形状，其一端固定在曲柄轴2端部，另一端与摆杆3相连。当曲柄轴2(即曲柄)转动时，刀架1作平移运动，固定在刀架上的刀片能垂直或近似地垂直轧件。由于这类飞剪机在剪切轧件时刀片垂直于轧件，剪切断面较为平整。在剪切板带时，可以采用斜刀刃，以便减少剪切力。这种飞剪机的缺点是结构复杂，剪切机构动力特性不好，轧件的运动速度不能太快。用于小型型钢厂的曲柄连杆式飞剪机，轧件速度小于5m/s，剪切的轧件厚度为30～70mm。3.曲柄偏心式飞剪机这类飞剪机的刀片作平移运动，其结构简图如图9-5(P303页)所示。双臂曲柄轴9(BCD)铰接在偏心轴12的镗孔中，并有一定的偏心距e。双臂曲柄轴还通过连杆6(AB)与导架10相铰接。当导架旋转时，双臂曲柄轴以相同的角速度随之一起旋转。刀片15固定在刀架8上，刀架的另一端与摆杆7铰接，摆杆则铰接在机架上。通过双臂曲柄轴、刀架和摆杆可使刀片在剪切区作近似于平移的运动，以获得平整的剪切断面。通过改变偏心轴与双臂曲柄轴(也可以说是导架)的角速度比值，可改变刀片轨迹半径，以调整轧件的定尺长度。这类飞剪机装设在连续钢坯轧机后面，用来剪切方钢坯。4.摆式飞剪机图9-6(P303页)是IHI(日本石川岛播磨重工业公司)摆式飞剪机结构简图，用来剪切厚度小于6.4mm的板带。5.曲柄摇杆式飞剪机(施罗曼飞剪机)这种飞剪机也称为施罗曼(Schloemann)飞剪机，用来剪切冷轧板带。由于飞剪机工作时总能量波动较小，故可在大于5m/s的速度下工作。图9-7(P304页)为曲柄摇杆式飞剪机结构简图。§8.6.3剪切长度调整根据工艺要求，飞剪机要将轧件剪切成规定长度。因此，对于定尺飞剪机，要求飞剪机的剪切长度能够调整。通常用专门的送料辊1或最后一架轧机的轧辊将轧件送往飞剪机2进行剪切(图9-8)(P305页)。如果轧件运动速度v0为常数，而飞剪机每隔t秒剪切一次轧件，则被剪下的轧件长度L为L=v0t=f(t)9-1即被剪下的轧件长度等于在相邻两次剪切间隔时间t内轧件所走过的距离。当v0为常数时，剪切长度L与相邻的两次剪切间隔时间t成函数关系。式9-1就是飞剪机调长的基本方程。由式9-1可见，只要改变相邻两次剪切间隔时间t，便可得到不同的剪切长度。对于不同工作制度的飞剪机，改变相邻两次剪切间隔时间t的方法亦不同。§8.6.3.1启动工作制飞剪机的调长这种工作制的飞剪机用来对轧件进行切头、切尾和剪切长度较长而速度较低的定尺轧件。飞剪机的启动和制动是自动进行的。当轧件头部作用于装设在飞剪机后的光电装置(图9-9b)(P306页)时，飞剪机便自动启动。轧件的定尺长度L按下式确定L=L’+v0t09-2式中L’——光电装置与飞剪机间的距离；t0——飞剪机由启动到剪切的时间。在调节定尺长度时，通常不采用移动光电装置位置的方法(即改变L’值)，而是通过时间继电器或可编程序控制器来改变时间t0。为了使轧件被剪下部分末端不妨碍光电装置在下次剪切时再次发生作用，必须使轧件被剪下部分与剩余部分之间有一定的间隙。一般是用增加剪后辊道速度的办法来实现这一要求的。当轧件定尺长度较短时，可能出现L小于L’+v0t0时，光电装置就需要设置在飞剪机的前面(图9-9a)，轧件剪切长度L为L=v0t0-L’9-3显然，只有在两次剪切间隔时间内能保证完成飞剪机的启动和制动时，飞剪机才能正常进行剪切。而重型和速度高的飞剪机往往在一圈内来不及完成启动和制动要求，即在剪切位置时刀片速度不能加速到轧件运动速度并在剪切后刀片不能在初始位置上停止。此时，就需要用较为复杂的运动线路(图9-10b)(P306页)，来代替通常采用的简单的运动线路(图9—10a)(P306页)。图9-10a(P306页)表示飞剪机启动后，刀片由初始位置1加速转动到剪切位置2时达到了轧件运动速度。剪切后，飞剪机制动能使刀片停在初始位置1。图9-10b表示飞剪机启动后，刀片由初始位置1加速转动到剪切位置2时，达到轧件运动速度进行剪切。剪切后，刀片在2～3段内制动，并由位置3低速反转至初始位置1停止，准备再次剪切。§8.6.3.2连续工作制飞剪机的调长随着生产的发展，轧件轧制速度在不断提高。当轧件运动速度较高时，启动工作制飞剪机往往不能满足要求，就要采用连续工作制飞剪机。连续工作制的飞剪机，可以与送料辊采用同一台电动机驱动，也可单独驱动。图9-11a(P307页)，为飞剪机1与送料辊3是分别由各自的电动机10和7单独驱动的。今以k表示飞剪机每剪切一次刀片(或飞剪机主轴)所转的圈数，则剪下的轧件定尺长度L为L=v0tk或L=60v0k/n=f(1/n,k)9-4式中n——飞剪机主轴或刀片转速，k——在相邻两次剪切间隔时间t内，飞剪机主轴或刀片所转的圈数，亦称为空切系数或倍尺系数。如以送料辊直径D0和转速n0来表示轧件运动速度v0，则式9-4为L=πD0n0k/n9-5由式9-4和式9-5可见，当v0或n0一定时，连续工作制飞剪机剪切的定尺长度L取决于飞剪机主轴转速n和相邻两次剪切间隔时间内飞剪机主轴所转的圈数k。换言之，轧件的剪切长度可采用两种方法来调节：即改变飞剪机主轴转速咒和改变每剪切一次飞剪机主轴所转圈数k。1．改变飞剪机主轴转速n来调长Lj=60v0/nj=πD0n0/njn=(1~2)nj或n=(1~0.5)njL/Lj=knj/n=(1~0.5)k或L/Lj=knj/n=(1~2)k2．改变空切系数k来调长改变空切系数忌的机构称为空切机构。空切机构的类型很多，但从方法上看，基本上可分为改变飞剪机上下两个主轴角速度的比值和改变上下刀片运动轨迹两大类型。(1)改变飞剪机上下两个主轴角速度的比值此时，在上刀运动轨迹不变的情况下，可以改变上下两刀片相遇的次数，以实现空切来调长。(2)改变刀片运动轨迹采用此法改变空切系数k时，飞剪机上下刀片运动轨迹的变化，将使上下刀片在飞剪机主轴每转一圈时不是都能相遇进行剪切的，这就实现了空切的要求。对于某些定尺飞剪机，可以采用能改变摆杆(摇杆)支点位置的空切机构使刀片运动轨迹发生变化。§8.6.3.3匀速机构当采用改变飞剪机主轴转速n来调长时，为了能保证剪切瞬时刀片水平方向的分速度与轧件运动速度一致，在飞剪机中往往设置了匀速机构(或称为同步机构)。飞剪机匀速机构类型很多，但从飞剪机主轴或刀片运动特点来看，基本上可分成两大类：1)飞剪机主轴作不等速运动的匀速机构，如双曲柄匀速机构，椭圆齿轮匀速机构等；2)飞剪机主轴作等速运动的匀速机构，如径向匀速机构。课后作业：飞剪机调长的基本方程是什么？