CN103028776A - 一种启停式曲柄冷飞剪机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种启停式曲柄冷飞剪机，其包括有并联连接的两台主电机（1），且共用一个电机底座；一对齿轮轴（Z1），通过联轴器分别连接于两台主电机；一对大齿轮（Z2），分为上大齿轮（Z22）和下大齿轮（Z21），其中所述上大齿轮和下大齿轮相互啮合，且所述下大齿轮（Z21）左右两侧分别啮合于所述齿轮轴，所述齿轮轴（Z1）带动下大齿轮（Z21）转动；一对偏心轴（4），所述偏心轴分为上偏心轴（42）和下偏心轴（41），其分别设置于对应的大齿轮上，并且在对应大齿轮的带动下，所述两偏心轴实现转动；以及冷飞剪本体。采用了上述机构的启停式曲柄冷飞剪机具有强度高，刚度大、振动小、结构紧凑、使用寿命高等特点。

Description

一种启停式曲柄冷飞剪机

技术领域

本发明涉及一种热轧小型车间的轧钢设备，尤其涉及一种用于小型轧钢生产线进行定尺剪切的冷飞剪设备。

背景技术

冷飞剪是棒材生产线精整区域重要的设备之一，也是现代棒材生产的核心技术内容之一，其位于轧钢车间冷床出口侧，作用是将成排的倍尺钢材剪切成用户所需要的定尺钢材。从剪切形式上，冷剪切可分为两种，即固定式剪切和连续式剪切。

近年来，棒材轧机工艺与主轧机已逐渐定型，并随着轧制速度的提高和切分工艺的采用产能不断提高，轧机小时产量已经达到120～150t/h。从设备经济角度上讲，采用固定式剪切已经无法满足产量需求，因此合理的解决途径就是采用连续式冷飞剪完成钢材的商品长度的剪切。

在结构形式上，在棒材生产线上应用较广泛的飞剪结构形式有曲柄回转杠杆式飞剪、摆动式飞剪和曲柄连杆式飞剪等。各种不同类型飞剪结构最重要特点是剪切机构与剪切长度的调整机构（即匀速机构和空切机构）的不同，有着各自的性能特点和应用场合。曲柄回转式飞剪主要用于棒材粗、中、精轧机热轧棒材的切头、切尾，其主要特点是剪切能力较小，但轧制速度快。摆动式飞剪主要用于冷床出口侧成品钢材的定尺，其主要特点是轧制速度不高，剪切能力较大，机构复杂、检修维护量大，而且剪切精度和剪切质量相对较差。曲柄连杆式飞剪应用范围最广，但在冷成品剪切应用的机型仍然不多见，属于当前的研究热点。

在控制方式上，按飞剪原动机的不同可以分为启停式和连续式两大类。连续式冷飞剪采用离合器和制动器实现剪切要求的连续以及启停，该形式飞剪的优点是电机功率较小、能耗小、造价低，缺点是剪切精度难以控制、配件更换频繁、维护量大、故障率高，不适合用于高速生产。启停式冷飞剪剪切精度高、速度波动小、维护简单、工作可靠，因此其具有较强的发展潜力和更广泛的应用前景。但是目前的启停式飞剪的电控复杂、电机功率大、能耗高，且造价昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传动系统简单、性能优良、结构紧凑、工作可靠、并且能够保证能耗低、成材率高、设备故障率小，用于定尺剪切的启停式曲柄冷飞剪机。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种启停式曲柄冷飞剪机，其包括有：两台主电机，两台主电机并联连接，共用一个电机底座；一对齿轮轴，通过联轴器分别连接于两台主电机；一对大齿轮，分为上大齿轮和下大齿轮，其中所述上大齿轮和下大齿轮相互啮合，且所述下大齿轮左右两侧分别啮合于所述齿轮轴，所述齿轮轴带动下大齿轮转动；一对偏心轴，所述偏心轴分为上偏心轴和下偏心轴，其分别设置于对应的大齿轮上，并且在对应大齿轮的带动下，所述两偏心轴实现转动；以及冷飞剪本体，所述冷飞剪本体包括有上剪臂和下剪臂，所述上剪臂安装于上偏心轴，所述下剪臂安装于下偏心轴，所述剪臂中心线与对应偏心轴轴承座中心线间的距离为剪切机构的曲柄半径；所述上下剪臂在上下偏心轴的带动下做剪切动作。

进一步地，所述主电机为低惯量大转矩直流电机，其采用电气制动方式制动。进一步地，所述齿轮轴上还分别设置有大惯性的飞轮，以降低主电机的输出转矩要求，并使得剪切过程更加平稳。

进一步地，所述冷飞剪本体还包括有上下连杆、上下摇杆以及上下剪刃，所述上下连杆采用封闭式钢板焊接，并分别与所述上下剪臂焊接为一体；所述上下摇杆一端分别与对应的连杆铰接，另一端铰接在飞剪机架上。

进一步地，所述的启停式曲柄冷飞剪机，还包括有配重，其中上配重安装于上偏心轴，且位于上剪臂的两侧；下配重安装于下偏心轴上，位于下剪臂的两侧；配重的使用保证了飞剪具有足够的剪切力和剪切能量，并提高了剪切过程的稳定性。

进一步地，所述的启停式曲柄冷飞剪机，还包括有飞剪机架，用于设置冷飞剪本体的各部件以及所述上下大齿轮和所述上下偏心轴，所述飞剪机架包括有一检修侧机架，所述检修侧机架中部开孔，并设置有换剪刃滚轮，用于剪刃更换。

进一步地，所述上下剪刃均为直线形，通过剪刃支座固定在剪臂上，所述剪刃支座上还设置剪刃调整装置，通过调整垫片调整上下剪刃的重合量。

进一步地，其中所述每台主电机尾部带有一个测速用编码器。

采用了上述机构的启停式曲柄冷飞剪机具有强度高，刚度大、振动小、结构紧凑、使用寿命高等特点；首先采用直流电机保证了飞剪运行过程中优良的启动性能和调速性能，剪切精度高；其次由于飞轮和配重的同时使用既增加了剪切能力，又降低了电机功率，使得剪切过程更为平衡、工作安全可靠；优化了设备重量，在同类冷飞剪中降低了投资。

附图说明

图1为本发明的冷飞剪传动系统以及剪切机构示意图；

图2为本发明的冷飞剪的立体结构示意图；

图3为本发明的冷飞剪的左视图；

图4为图3中本发明的传动系统的偏心轴A-A剖视图；

图5为图3中本发明的冷飞剪本体的上摇杆与固定轴承座B-B剖面图；

图6为本发明的冷飞剪机架的三维示意图；

图7A和7B为本发明的冷飞剪本体的下剪刃调整装置放大图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的目的，结构特点以及功能，下面结合附图对本发明的优选实施方式的结构、工作过程以及功能进行详细描述。

图1和图2分别展示了冷飞剪机的工作原理图和结构示意图，由图可知，本发明所述的启停式曲柄冷飞剪机，其包括有传动系统和冷飞剪本体，其中，所述传动系统包括有两台主电机1，所述两台主电机并联连接，且共用一个电机底座；一对齿轮轴Z1，通过联轴器2分别连接于两台主电机；一对大齿轮Z2，分为上大齿轮Z22和下大齿轮Z21，其中所述上大齿轮Z22和下大齿轮Z21相互啮合，且所述下大齿轮Z21左右两侧分别啮合于所述齿轮轴，所述齿轮轴Z1带动下大齿轮Z21转动；一对偏心轴4，所述偏心轴分为上偏心轴42和下偏心轴41，其分别设置于对应的大齿轮上，并且在对应大齿轮的带动下，所述两偏心轴实现转动；所述冷飞剪本体包括有上剪臂82和下剪臂81，所述上剪臂82安装于上偏心轴42，所述下剪臂81安装于下偏心轴41，所述剪臂中心线与对应偏心轴轴承座中心线间的距离为剪切机构的曲柄半径；所述上下剪臂在上下偏心轴的带动下做剪切动作。

在本发明中，主电机1为两台低惯量大转矩直流电机，其采用了电气制动方式，电机冷却方式为他冷，强迫通风；且直流电机运行稳定，具有优良的启动性能和调速性能，能够适应飞剪反复启动和工作循环中转速变化大的工作条件，每台电机尾部带有一个测速用编码器。

所述两台主电机各自独立分别传动齿轮轴Z1，所述主电机通过联轴器2分别与各自的齿轮轴Z1连接，在本实施例中，所述齿轮轴上还分别设置有一个大惯性的飞轮3，飞轮3的使用，不但可以大大降低主电机的输出转矩要求，而且使得剪切过程更加平稳。

所述两个齿轮轴Z1从左右两侧分别与下大齿轮Z21啮合，并且带动下大齿轮Z21转动，所述下大齿轮Z21带动与其啮合的上大齿轮Z22转动；所述两个大齿轮分别带动与各自连接的偏心轴4转动。

在本发明中，所述冷飞剪本体所包括的连杆6、摇杆7、剪臂8、剪刃9均为一对，即冷飞剪本体具有上下连杆62，61、上下摇杆72，71、上下剪臂82，81以及上下剪刃92，91；所述上下剪臂82，81分别安装在上下偏心轴42，41上，所述剪臂中心线与对应偏心轴轴承座中心线间的距离为剪切机构的曲柄半径；所述上下连杆62，61采用封闭式钢板焊接，并分别与上下剪臂82，81焊接为一体；所述上下摇杆72，71一端分别与对应的连杆铰接，另一端铰接在下文将要提到的飞剪机架11上。换句话说，冷飞剪本体包括有上下剪切机构，所述上下剪切机构均为四连杆机构，分别由偏心轴曲柄、连杆、剪臂和摇杆构成；所述连杆和剪臂焊接于一体，剪臂分别装在上下偏心轴上；摇杆一端铰接于连杆，其另一端铰接于机架以及底座上；所述上下剪刃均为直线行，分别装在上下剪臂，上下剪刃间隙可进行微量调整。

如图3所示，本发明所述的一种启停式曲柄冷飞剪机还设置有配重，具体来说，所述上配重51、52安装于上偏心轴42上，且位于上剪臂82的两侧；所述下配重53、54安装于下偏心轴41上，位于下剪臂81的两侧；配重的使用保证了飞剪具有足够的剪切力和剪切能量，并提高了剪切过程的稳定性。

如图4所示，展示出了冷飞剪本体上偏心轴剖面图，所述上偏心轴42带有两个调心辊子轴承401、402和一个双列圆锥辊子轴承403。这一配置既能承受足够的径向载荷，也能承受一定的轴向载荷。而且调心辊子轴承对偏心轴形位公差的敏感性影响较小，给制造和安装带来了极大的方便。所述下偏心轴与所述上偏心轴的安装方式相同，此处不再赘述。所述大齿轮Z2结构形式为镶圈式，由外齿圈、中间套及内轮毂通过过盈连接组装而成，整体设计改善了齿轮传动性能，提高了齿面接触强度和齿根弯曲强度，也提高了齿面的抗胶合能力和耐磨损性能，齿轮高精度啮合保证了上下剪切机构的同步性。所述大齿轮和齿轮轴均采用低合金锻钢制造，齿面进行渗碳淬火处理。

如图5展示出了冷飞剪本体上摇杆72与固定轴承座的剖面图。上摇杆72与固定轴承座503通过连接轴502连接到一起，连接轴502采用偏心轴形式、偏心量为5mm，即保证固定轴承座503的中心线与上摇杆72的中心线间距为5mm，可以通过螺栓504转动连接轴502，从而微调上摇杆72的初始安装位置，以便补偿制造和安装误差，确保上、下剪刃对齐，保证剪刃重合量和剪刃间隙要求，提高剪切精度。

本发明所述的一种启停式曲柄冷飞剪机还包括有飞剪机架11，图6为飞剪机架11的三维示意图，由图6可知，所述飞剪机架包括有底座601、减速箱体602、检修侧机架603组成，减速箱体602及检修侧机架603嵌入底座601并用螺栓将其固定在底座601上。减速箱体602采用焊接结构、分为上、中、下三部分，上下箱体各带一个横梁与另一侧的检修侧机架603连为一体。减速箱体602和检修侧机架603之间由上下横梁将其连接；减速箱体602和检修侧机架603还起到上下偏心轴轴承座的作用。飞剪上下摇杆轴承座503固定于上下横梁上；检修侧机架603中部开孔，并设置有换剪刃滚轮，用于剪刃更换。整体结构紧凑、受力状况好，可以保证较高的安装精度。

图7A和7B为本发明的剪刃调整装置中下剪刃调整装置的放大图，如图所示，下剪刃91采用直线形，通过剪刃支座701固定在下剪臂81上，所述剪刃支座701上设置剪刃调整装置，所述剪刃调整装置包括有剪刃调整块702、703及剪刃调整垫片704，通过剪刃调整垫片704来调整楔形剪刃调整块702、703的位置，从而调整上下剪刃的重合量和剪刃间隙。在下剪刃91与剪刃支座701之间还设置有碟簧缓冲装置705，用于减少剪刃过程中的冲击负荷，改善冷飞剪剪切过程中的动力特性。所述上剪刃调整装置的调整情况和设置方法与下剪刃相同，此处不做赘述。

本发明适用于小型材轧钢生产线，剪切力最高可达4500KN，被剪轧件速度最高可达到2.5m/s。

以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出，对于相关领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的细微变型和改进，也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种启停式曲柄冷飞剪机，其包括有：

两台主电机（1），两台主电机并联连接，共用一个电机底座；

一对齿轮轴（Z1），通过联轴器分别连接于两台主电机；

一对大齿轮（Z2），分为上大齿轮（Z22）和下大齿轮（Z21），其中所述上大齿轮和下大齿轮相互啮合，且所述下大齿轮（Z21）左右两侧分别啮合于所述齿轮轴，所述齿轮轴（Z1）带动下大齿轮（Z21）转动；

一对偏心轴（4），所述偏心轴分为上偏心轴（42）和下偏心轴（41），其分别设置于对应的大齿轮上，并且在对应大齿轮的带动下，所述两偏心轴实现转动；以及

冷飞剪本体，所述冷飞剪本体包括有上剪臂（82）和下剪臂（81），所述上剪臂（82）安装于上偏心轴（42），所述下剪臂（81）安装于下偏心轴（41），所述剪臂中心线与对应偏心轴轴承座中心线间的距离为剪切机构的曲柄半径；所述上下剪臂在上下偏心轴的带动下做剪切动作。

2.如权利要求1所述的启停式曲柄冷飞剪机，其中，所述主电机（1）为低惯量大转矩直流电机，其采用电气制动方式制动。

3.如权利要求1所述的启停式曲柄冷飞剪机，其中，所述齿轮轴（Z1）上还分别设置有大惯性的飞轮（3），以降低主电机的输出转矩要求，并使得剪切过程更加平稳。

4.如权利要求1所述的启停式曲柄冷飞剪机，其中，所述冷飞剪本体还包括有上下连杆（62，61）、上下摇杆（72，71）以及上下剪刃（92，91），所述上下连杆（62，61）采用封闭式钢板焊接，并分别与所述上下剪臂（82，81）焊接为一体；所述上下摇杆（72，71）一端分别与对应的连杆铰接，另一端铰接在飞剪机架（11）上。

5.如权利要求1所述的启停式曲柄冷飞剪机，还包括有配重5，其中上配重（51、52）安装于上偏心轴（42）上，且位于上剪臂（82）的两侧；下配重（53、54）安装于下偏心轴（41）上，位于下剪臂（81）的两侧；配重的使用保证了飞剪具有足够的剪切力和剪切能量，并提高了剪切过程的稳定性。

6.如权利要求1所述的启停式曲柄冷飞剪机，还包括有飞剪机架（11），用于设置冷飞剪本体以及所述上下大齿轮和所述上下偏心轴，所述飞剪机架包括有一检修侧机架（603），所述检修侧机架（603）中部开孔，并设置有换剪刃滚轮，用于剪刃更换。

7.如权利要求4所述的启停式曲柄冷飞剪机，所述下剪刃（91）为直线形，通过剪刃支座（701）固定在剪臂（81）上，所述剪刃支座（701）上还设置剪刃调整装置，通过调整垫片（704）调整上下剪刃的重合量和剪刃间隙。

8.如权利要求2所述的启停式曲柄冷飞剪机，其中，所述每台主电机尾部带有一个测速用编码器。

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