圆盘剪的设计与参数选择知识分享

圆盘剪的设计与参数

选择

圆盘剪的设计与参数选择

【摘要】本文结合实际工程，介绍了推拉式酸洗线上圆盘剪的结构特点，刀具侧向间隙及刀盘重合度调整的方法等。并给出了剪切力、驱动功率的计算公式和实际例子。本圆盘剪已在华美推拉式酸洗线上使用。

【关键词】圆盘剪设计参数

目录：

1.圆盘剪概述

2.圆盘剪主要技术性能

3.圆盘剪结构

3.1机架

3.2调宽装置

3.3刀刃侧向间隙调整装置

3.4刀盘重合度调整装置

4.有关参数的选择和计算

4.1刀盘直径和厚度的选择

4.2刀盘重合度和侧向间隙的选择

4.3剪切力的计算

4.4剪切力矩的计算

4.5剪切电机功率校核

5.结束语

参考文献

1.圆盘剪概述

带钢在轧制过程中，有时边部会产生细小的裂缝等缺陷，如不及时切掉，极可能在后续加工过程中产生断带事故。所以在酸洗机组中均设置圆盘剪，以便去掉边缘损伤，并使成品带钢达到要求的宽度。另外圆盘剪还广泛用在冶金带钢生产线的其它机组中,如横切机组、纵剪机组、重卷机组、拉矫机组、镀锡机组及焊接机组等。

圆盘剪按其用途和构造可分为两大类:带两对刀盘和多对刀盘.两对刀盘的圆盘剪只用来剪切带材的边部,故称切边圆盘剪或切边剪;多对刀盘的圆盘剪在剪切带材边部的同时并将带材纵切成多条较窄的带材,故称分条圆盘剪或分条剪。

圆盘剪按其传动方式又分为拉剪和动力剪;所谓拉剪,即刀盘没有传动装置,直接由机后的张力辊及卷取机等设备将带钢拉过圆盘剪进行剪切.

本文介绍的圆盘剪是用在推拉式酸洗线上。它的特点是传动系统中装有超越离合器，当机组速度低于穿带速度时，圆盘剪按动力剪状态工作；当机组速度超过穿带速度时，离合器将脱开传动系统，圆盘剪按拉剪状态工作。

为了使切边时不产生毛刺，并保持最小的宽度公差。必须用防跑偏装置加以控制，以使带钢对中和无冲击地进入圆盘剪。因此，在圆盘剪的入口侧布置了一套夹送辊纠偏装置。

2.圆盘剪主要技术性能

带钢厚度： 1.8～4.0mm

带钢宽度：700～1350mm

带钢强度极限：σb≤610Mpa

机组速度：

酸洗出口（圆盘剪）：最大 120m/min

穿带速度：最大 60m/min

剪刃直径：φ350mm

剪刃厚度：30mm

最大工作间距：1590mm

最小工作间距：630mm

切边精度：0～＋1mm

3.圆盘剪结构

圆盘剪由左右机架、上下刀轴、机架调宽机构、传动装置、刀盘重合度调整装置、刀刃侧向间隙调整装置、固定底座等组成。详见图（1）、（2）。

图1 圆盘剪

1.底座

2.左机架

3.右机架

4.调宽装置

5.刀刃侧向间隙调整装置

图2 圆盘剪

1.机架

2.废边导向溜槽

3.刀盘

4.刀刃侧向间隙调整装置

5.刀盘传动装置

3.1 机架

图3 圆盘剪（左）机架装配

1.刀盘 2,机架 3.芯套 4.下刀轴 5.叠簧 6.超越离合器 7.刀盘驱动齿轮箱 8.上刀轴

9.刀刃侧向间隙调整装置 10.刀盘重合度调整装置 11.偏心套

圆盘剪两个机架左右对称布置，上下刀轴、刀盘、刀盘重合度调整装置、刀刃侧向间隙调整装置均装在机架上。机架为箱形焊接结构，刀轴为悬臂式。

上下刀轴为圆盘剪的主要部件，详见图（3）。其上安装有刀盘、压辊、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、芯套（下刀轴）、偏心套（上刀轴）、叠簧、液压螺母等。

由力的分析可以知道，在剪切时，上下刀盘有向上下方向倾翻的趋势，这将使刀盘重合度减小及刀刃侧向间隙增大。直接的后果就是剪切质量下降，毛边产生，严重的可能导致剪不断，造成生产事故。为避免上述现象发生，我们在上下刀轴上安装单列圆锥滚子轴承（成对安装）不允许刀轴窜动。

3.2 调宽装置

为剪切不同宽度的带钢，圆盘剪的机架安装有调宽装置，用以调整两对刀盘的开口度。调宽要求准确，由一个安装有编码器的齿轮电机驱动两根左右旋向的螺杆，带动固定在左右机架下方的螺母，实现左右机架的同时开合。

3.3 刀刃侧向间隙调整装置

图4 刀刃侧向间隙调整装置

1.侧向间隙调整齿轮电机

2.蜗杆

3.蜗轮

4.芯套

5.下刀轴

刀刃侧向间隙调整时，上刀盘不动，由下刀盘轴向移动来实现。通过齿轮电机驱动蜗杆，带动蜗轮。蜗轮与下刀盘上的芯套用螺纹联接。通过结构上的设计，保证蜗轮在芯套轴向上不能移动。蜗轮的旋转运动经芯套转化为刀盘的轴向移动。

安装在下刀盘芯套尾部的有预紧力的碟簧，使装在下刀轴芯套上的蜗轮始终与装在机架上的挡块压紧。将刀刃侧向间隙调小时，如图（3）所示，齿轮电机驱动蜗杆，带动蜗轮，使芯套带动下刀轴向左移动。反之则可调大间隙。齿轮电机尾部安装有旋转编码器，可以精确控制刀刃侧向间隙。

3.4 刀盘重合度调整装置

图5 刀盘重合度调整装置

1.刀盘重合度调整齿轮电机

2.蜗杆

3. 蜗轮

4.偏心套

5. 上刀轴

刀盘重合度调整时，下刀轴固定不动，用上刀轴绕偏心套旋转来控制。通过齿轮电机驱动蜗杆，带动蜗轮。蜗轮与上刀轴上的偏心套用键联接。由于上刀轴和偏心套有25mm的偏心量，偏心套的旋转，将使上刀盘的垂直位置发生变化，从而调整上下刀盘的重合度。齿轮电机安装有旋转编码器，可以对重合度精确调整。

4.有关参数的选择和计算

圆盘剪的基本参数是剪切力、重合量、侧向间隙、刀盘厚度、刀盘直径等。

4.1 刀盘直径和厚度的选择

刀盘形状是薄圆柱体，主要几何尺寸是刀盘直径D和厚度b。刀盘直径D主要取决于板带的厚度h，刀盘重合量S和最大咬入角α1。参考类似的机组数据，我们选择刀盘直径为350mm。

选择刀盘的厚度b应使刀盘具有足够的刚度，一般选取b=(0.06~0.10)D，本刀盘选取b=30mm。刀盘的材质应具备强度大、韧性好和硬度高的性能。剪刃性能与制造工艺密切相关，制造性能好的剪刃，必须选用优质材料，精心锻造，合理热处理。材料选用Cr12MoV，表面淬火硬度HRC≥58，表面粗糙度0.8～0.4μm，端面跳动6μm。

4.2 刀盘重合度和侧向间隙的选择

刀盘重合量s和侧向间隙∆与被剪切的带钢厚度有关，如图6所示。

图6 圆盘剪刀盘重合量s和侧向间隙∆与被剪钢板厚度h的关系曲线