具有自動調整功能的切邊圓盤剪設計

孫維陽

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

切邊圓盤剪是帶鋼橫切機組中的一臺關鍵設備，用來切去帶鋼不整齊的兩個邊部，使帶鋼達到所要求的寬度及邊部質量。大多數的切邊圓盤剪剪刃的側隙和重疊量調整采用手動或電動調整，但調整的數值不具備顯示以及控制功能，使整個生產線不具備自動化和智能化的條件。本切邊圓盤剪剪刃的側隙調整、重疊量調整和剪切寬度調整采用高精度旋轉編碼器和位移傳感器測量及控制完成，完全可以滿足切邊圓盤剪的自動化和智能化控制要求。

1 圓盤剪設備組成

圓盤剪設備主要由以下幾部分組成：主電機、減速機、左剪切部分、右剪切部分、開口度調整裝置、廢邊溜槽等，切邊圓盤剪外形圖見圖1。

圖1 切邊圓盤剪外形圖

1.1 圓盤剪剪刃側隙自動調整裝置

圓盤剪剪刃側隙自動調整裝置結構如圖2所示，主要是由立式擺線針輪減速機1，軸裝式蝸桿減速機2，齒輪軸3，齒輪4，梯形外螺紋套5，梯形內螺紋螺母6以及高精度旋轉編碼器7組成。它的工作原理主要是由YEJ型電磁制動電機驅動立式擺線針輪減速機及軸裝式蝸桿減速機，軸裝式蝸桿減速機裝于齒輪軸上，該齒輪軸與裝于偏心套上的齒輪相嚙合，該齒輪同時又帶有梯形外螺紋，與把合于機架上的帶有梯形內螺紋的螺母相旋合，由于螺母不動，所以只能使齒輪產生軸向移動，從而帶動上軸套及上刀盤軸作軸向移動，而下刀盤軸的位置是不變的，這樣就使刀盤的側隙得到調整和測量。刀盤側隙調整數值控制可以通過給定的帶鋼材質及板厚等數據，根據預設的側隙曲線或數值進行自動調整，并在操作臺上顯示出來。

圖2 剪刃側隙自動調整裝置

1.2 圓盤剪剪刃重疊量自動調整裝置

圓盤剪剪刃重疊量自動調整裝置，包括高精度位移傳感器、頂桿機構、壓套、頂壓彈簧、立式擺線針輪減速機、軸裝式蝸桿減速機、齒輪軸、齒圈、偏心套等部分組成，它的工作原理是由YEJ型電磁制動電機驅動立式擺線針輪減速機及軸裝式蝸桿減速機，軸裝式蝸桿減速機裝于齒輪軸上，該齒輪軸與裝于偏心套上的齒輪相嚙合，從而調整上下偏心套的偏心量，這樣就改變了刀盤的相對位置，實現重疊量的調整，而重疊量調整數值是通過位移傳感器來進行精確測量的。剪刃重疊量數值控制可以通過給定的帶鋼材質及板厚等數據，根據預設的側隙曲線或數值進行自動調整，并在操作臺上顯示出來。

1.3 圓盤剪開口度自動調整裝置

開口度調整裝置裝于本設備的底座上，它由一臺YEJ型交流制動電機驅動一臺行星擺線針輪減速機帶動滾珠絲杠實現開口度的調整。滾珠絲杠為無間隙滾珠絲杠，可以使左右剪切部分之刀盤間開口度在剪切時保持不變。滾珠絲杠共兩根，一根為左旋，另一根為右旋，分別通過一插座與左右滑座把合在一起，中間用聯軸器連接，這樣當電機起動后，左右剪切部分就可以同時做相向或相反運動，完成開口度的調整。開口度的調整通過編碼器進行測量和控制。

1.4 減速機部分

本設備減速機包括一臺標準的兩級減速的圓柱齒輪減速器及兩臺專用減速機，一臺用于傳動左剪切部分之刀盤軸，另一臺用于傳動右剪切部分之刀盤軸。它們共同由主電機通過傳動軸及聯軸器來傳動，主電機與標準減速機之間裝有電力液壓推桿制動器，便于設備停車。左右兩減速機之間的傳動軸由中間聯接套連接，每根傳動軸均通過減速機中裝小齒輪的空心軸，從而實現同步運轉，完成剪切動作。標準減速器與主電機裝于同一個電機底座上，而左右兩減速機均裝于能在底座上左右滑動的左右滑座上，當鋼板的寬度變化時，它們能隨左右剪切部分同時調整，此動作是通過傳動軸與空心軸之間的滑鍵完成的。

1.5 剪切偏轉機構

左右剪切部分均通過十字鍵及螺栓把合在能在底座上滑動的左右滑座上，通過開口度調整裝置的驅動而實現其左右移動。左右滑座上的鍵槽與底座中心線偏轉0.5°，這樣就使左右剪切部分都保證與底座中心線偏轉0.5°，此種機構的設計可以達到較好的剪切切口質量。

2 圓盤剪主要參數計算

圓盤剪主要參數包括刀盤尺寸、剪刃側向間隙、剪刃重疊量和剪切速度等參數。刀盤尺寸包括刀片直徑D及其厚度δ，圓盤刀片直徑D主要取決于鋼板厚度h，其最小允許值與刀片重疊量s和最大咬入角有如下關系：

刀片重疊量s一般根據被剪切鋼板厚度來選取，重疊量隨鋼板厚度的增加而減小，當被剪切鋼板厚度大于5mm時，重疊量為負值。

最大咬入角一般取為10°～15°，經過計算圓盤刀片直徑通常在以下范圍內選取：D=（40～125）h，本次設計最大剪切厚度為6mm，取刀盤直徑D=320mm，圓盤刀片厚度δ=（0.06～0.15）D，取δ=40mm。剪刃側隙與板厚為線性關系，根據經驗一般為板厚的7%～12%。

3 圓盤剪主要性能參數設計

（1）被剪切材料的性能。材質：低碳鋼、管線鋼、熱軋碳素鋼、微合金鋼。帶材厚度：1.5mm～6.0mm；帶材寬度：900mm～1600mm；帶材強度極限：640MPa；帶材屈服極限：490MPa。

（2）穿帶速度：5m/min～25m/min。

（3）機組最大工作速度：90m/min。

（4）刀盤尺寸：Φ320～Φ290×40mm。

（5）主傳動電機：1臺；交流變頻功率40kW；轉速：1450r/min。

（6）刀盤開口度：800mm～1600mm。

（7）剪切廢邊最大寬度：40mm。

（8）剪切寬度精度：±0.5mm。

4 結語

該切邊圓盤剪在帶鋼精整線上得到了多次應用，運行高效穩定，寬度精度及切邊質量良好。特別是圓盤剪剪刃側隙自動調整裝置、剪刃重疊量自動調整裝置和圓盤剪開口度自動調整裝置等機構的應用，實現了切邊圓盤剪的在線自動化調整功能，不但提高了生產效率和剪切質量，而且提升了整套生產線的自動化和智能化水平。