滚筒式飞剪结构分析与剪刃侧隙调节

滚筒式飞剪结构分析与剪刃侧隙调节

张贵春①

(新余钢铁集团有限公司，江西新余338001)

摘要：分析了西门子—奥钢联为新钢1550冷轧连退机组设计飞剪的3个重要单元，即本体机构、同步齿轮以及剪刃侧隙调节装置，同时介绍了剪切带钢厚度与刀刃侧隙的对应关系。关键词：滚筒式飞剪；本体机构；同步齿轮；剪刃侧隙调节

1 引言

在板材生产线上，常用的飞剪有曲柄式飞剪、摆式飞剪、滚筒式(转鼓式)飞剪等。飞剪技术是一项核心设备技术[1]。由于飞剪的设计难度大，制造精度高，结构复杂，难以控制，过去一直被西方发达国家所控制。

与其它类型的飞剪相比较，滚筒式飞剪结构简单，剪刃作简单的圆周运动，可以剪切运行速度较高的带钢，动负荷小，设备重量轻，使用可靠而应用最广。新钢1550冷轧连续退火机组的出口段设置有一台滚筒式飞剪，用于分卷、切废和取样。

2 滚筒式飞剪的结构

滚筒式飞剪由传动机构和剪切本体机构组成。

传动机构由电机、减速机、联轴器、制动器等组成，传动至下转鼓，上下剪刃通过转鼓两侧的同步齿轮实现同步剪切。

飞剪本体由上下转鼓、机架、同步齿轮，剪刃侧隙调节装置、同步齿轮稀油循环润滑系统等组成。

2．1 飞剪本体机构

飞剪本体机构装配如图1所示。

上下转鼓断面形状为扁圆形，即圆柱体加工掉两个扇形。上下转鼓支撑采用双列双外圈圆锥滚子轴承(5)，这种轴承能在固定的位置上使用，也能在轴承座孔里做轴向移动，轴承与轴的配合Ø187．325/Ø187+0．355+0．343为过盈配合。

下转鼓两侧的轴承装入机架内，在传动侧轴承端盖压紧轴承两侧的外圈，端盖与机架相连，下转鼓在轴向是固定不能窜动的，并将下转鼓工作时的轴向力传递到机架上。

上转鼓传动侧的轴承装入机架内，机架与轴承外圈的配合Ø270－0．087－0．1/269．875为间隙配合；而操作侧的轴承则装入轴承座(9)内，机架与轴承座(9)的配合Ø340+0．015+0．01/3400为间隙配合，最大间隙达0．025，轴承座(9)的外表面有0．02的镀铬层，以增强耐磨－0．01

性能，轴承的内外圈分别通过锁紧螺母、端盖与上转鼓轴和轴承座(9)紧固在一起。上转鼓是可以在轴向整体移动的，最大的轴向移动量2mm。

剪刃侧隙调节装置安装的与机架刚性连接的定位支架上，剪切时，上转鼓因剪刃带来的轴向力，将通过已经锁紧的剪刃侧隙调节装置传递到机架上。

2．2 飞剪的技术参数

为减小剪切阻力，上下剪刀设计成﹣2°和2°倾斜角，剪刃重叠量是通过调整剪刀底下的垫片厚度来实现的，剪刃侧隙通过剪刃侧隙调节装置来调节。飞剪的技术参数如下：

1)剪切时带钢运行速度m/min：100m/min(分卷和切废)、50m/min(取样)

2)剪切带钢规格：厚度(0．18～2．0)×宽度1430mm

3)转鼓中心距：360±0．02mm

4)转鼓直径：Ø350h9mm

5)剪刃的调整直径mm：Ø361mm

6)剪刃尖斜角：12°

7)上下剪刃倾斜角：﹣2°，2°

8)上下剪刃固定重叠量：1mm

9)上下剪刃侧隙调节范围：0～0．4mm

2．3 同步传动齿轮

滚筒式飞剪采用启动工作制，即得到剪切指令后，飞剪由待机位置启动、加速、剪切、减速、停止到原待机位置，等待下一次剪切。在下转鼓操作侧轴端安装有接近开关，检测转鼓的状态。由于飞剪在工作中需有频繁变速，上下转鼓在传动侧和操作侧均设有同步齿轮，这样可以避免在剪切过程中因转鼓轴的扭转弹性变形而引起剪切间隙在轴线方向产生变化，从而提高剪切质量[2]。两侧的同步斜齿轮装置如图2所示。

同步齿轮是飞剪的关键零件。为了实现同步齿轮“无齿侧间隙啮合”，从动同步齿轮设计成主副齿结构，副齿轮相对主齿反向转动一个角度，主齿轮用于剪切传动，副齿轮用于转鼓反向空载转动，反转时副齿直接与下转鼓的主齿轮接触，以保证上下转鼓上的同步齿轮在零侧隙啮合状态下工作，减少和消除冲击负荷，保证飞剪传动平稳[3]。从动主副齿轮(2)(3)用定位销(5)及螺钉(6)连接，通过调整两齿轮之间的垫片(4)来消除同步齿轮的齿侧间隙。

在传动侧，同步齿轮与转鼓轴键连接；在操作侧，上转鼓的从动主齿轮(2)与转鼓轴键连接，而从动副齿轮(3)与从动主齿轮(2)的轮毂为240H7/g6间隙配合，下转鼓的主动齿轮与转鼓轴采用涨紧环无键连接。装配时，键槽的中心须和齿轮的一个齿顶和齿根中心对中，保证齿轮传动键与键槽宽的侧隙＜0．02mm。

3 剪刃侧隙调节

3．1 剪刃侧隙调节装置

剪刃侧隙调节装置安装在上转鼓的操作侧端，它包括调节螺母、螺旋千斤顶、锁紧、限位档柱、百分表等部件。图3为剪刃侧隙调节装置。

进行剪刃侧隙调节时，松开锁紧，旋转调节螺母，螺旋千斤顶转动，带动螺旋千斤顶的丝杠进退，丝杠端部法兰套与端盖螺钉连接，安装在轴承座中的球面推力滚子轴承SKF-29412E内圈定位在支撑连接轴上，端盖通过定位隔套压紧球面推力滚子轴承的外圈，轴承座与油箱的配合181/181+0．1－0．1为间隙配合(O形圈密封)，螺旋千斤顶通过支撑连接轴与上转鼓相连接。由此可见，旋转调节螺母，通过螺旋千斤顶及支撑连接轴，整个上转鼓轴作等量的轴向移动。

由于上下转鼓通过同步斜齿轮传动，所以当上转鼓轴和同步齿轮作轴向移动时，由于下转鼓和同步齿轮在其轴向上的自由度已被完全约束，随着上转鼓轴及同步齿轮的轴向运动，利用斜齿轮的螺旋角可使上下转鼓轴和同步齿轮被迫产生微量的角位移，从而改变上下剪刃间隙，使剪刃侧间隙得到调节[4]。剪刃侧隙调节完成后，拧紧锁紧，上转鼓轴不会产生轴向窜动，抑制剪切振动的影响，剪刃侧隙保持不变。

螺旋千斤顶，速比1/24，最大动力6t，具有防松自锁的能力。

3．2 剪刃侧隙调节数值

剪刃重叠量和剪刃侧隙是飞剪的两个重要技术参数，生产中需要经常调节。剪刃重叠量调节比较简单，是1mm的固定重叠量。剪刃侧隙要根据剪切带钢厚度适时人工调节。增加重叠量将会减少剪刃侧隙。

通过对剪刃侧隙装置进行调节，当上转鼓轴向操作侧移动时，剪刃侧隙减小，反之增大。

理论上剪刃侧隙是带钢厚度的10%，百分表中显示的是螺旋千斤顶的行程，剪刃侧隙是千斤顶行程20%的比例图4带钢厚度、千斤顶行程和剪刃侧隙的对应关系关系。转鼓飞剪是非平行刀刃剪切，为了不产生上下刀刃干涉(碰刀)现象，如图3所示的限位挡柱(6)限定了剪刃侧隙调节值不小于0．06mm。

设计方西门子—奥钢联推荐了3个典型剪刃侧隙，用于厚度0．18～2．00mm带钢的剪切，以便现场操作更简单。带钢厚度、千斤顶行程和剪刃侧隙的对应关系如图4所示。