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開口度可調(diào)式液壓剪在鋁板帶生產(chǎn)線的設計與應用論述

2016-11-16 02:29:02北京瀚川鑫冶工程技術(shù)有限公司張建國
資源再生 2016年8期
關(guān)鍵詞:刀架板料偏心

文 / 北京瀚川鑫冶工程技術(shù)有限公司 張建國

開口度可調(diào)式液壓剪在鋁板帶生產(chǎn)線的設計與應用論述

文 / 北京瀚川鑫冶工程技術(shù)有限公司 張建國

本文簡單概述了鋁板帶熱軋生產(chǎn)線常規(guī)液壓剪發(fā)生的一些問題,針對問題提出了本設計的改進方式,對本開口度可調(diào)式液壓剪的設計結(jié)構(gòu)、工作原理和功能特點進行了較為詳細的闡述;并通過實際案例表明其運行平穩(wěn)可靠、效果良好,可以大力推廣應用。

開口度 液壓剪 調(diào)整裝置 鎖緊機構(gòu)

一、概述

直刃單斜式液壓重型剪切機一般用于鋁板帶熱軋生產(chǎn)線,位于粗軋機之后、精軋機之前,其剪切范圍大(30~120mm),對于軟態(tài)鋁最大剪切厚度可達150mm。主要用于剪切粗軋階段鋁板頭尾張嘴部分的板坯,如配置定尺標尺還可對板料進行定尺剪切,剪切后的板料做為中厚板成品下線。

由于重型液壓剪剪切厚度大,所以剪切力相對較大,為減小剪切力,剪刃一般都設計為斜刃剪切,一般為下刀刃平直設置,上刀刃單斜設置,傾斜角度一般為3~5°。

由于重型液壓剪是單斜式液壓剪,當剪切板料較寬時,剪切行程就較大,這樣被剪切板料隨著下刀架的抬升高度就大。由于下刀刃是平直刃、而上刀刃是斜直刃,所以在剪切過程中,板料除受到刀刃的剪切力之外,還會受到上下刀刃對板料的壓扭作用力的作用,再加上板料的自重,當剪切過程中,板料抬升過高且板料相對較薄、較寬時,就會在臨近剪切完畢板料提前撕裂而斷,造成切口不整齊,甚至有可能由于切口缺陷造成板料報廢。

本新型結(jié)構(gòu)設計,設置有開口度調(diào)整裝置,可根據(jù)不同的待剪切板料進行開口度的二次調(diào)整,該調(diào)整裝置安裝于液壓剪上部連接橫梁處,通過開口度調(diào)整裝置的偏心軸和上刀架的升降連桿機構(gòu)相連接,再通過升降連桿機構(gòu)帶動上刀架進行開口度的調(diào)整。

二、本液壓剪的基本結(jié)構(gòu)設計說明

本技術(shù)設計的特點是:開口度調(diào)整機構(gòu)簡單、控制運行可靠,可根據(jù)不同的剪切板料進行開口度的二次調(diào)整,開口度的調(diào)整量由偏心軸的偏心距和旋轉(zhuǎn)角度決定,調(diào)整裝置還設置有偏心軸的鎖緊裝置,保證在剪切過程中上刀架的連桿機構(gòu)的穩(wěn)固。設備設計結(jié)構(gòu)簡圖如圖-1所示,其由機架裝配、上剪切裝置、下剪切裝置、剪刃開口度調(diào)整裝置、以及液壓介質(zhì)、潤滑等管路及電氣檢測元件等組成。

1.本液壓剪的機架裝配主要由液壓剪機架立柱(15)、液壓剪底座(16)、液壓剪連接橫梁(03)組成。四個機架立柱通過螺栓和底座相連接,四個機架立柱和液壓剪連接橫梁通過鍵和螺栓相連接。板料壓緊裝置(06)安裝在上刀架上,剪切時壓緊板坯以利于順利剪切。其由壓緊液壓缸(17)、導向桿(21)、壓緊壓板(20)等組成。

2.上剪切裝置主要由上刀架升降缸(02)、上刀架升降連桿機構(gòu)(04)、上刀架(05)、壓緊裝置(06)、上剪切刀(07)組成。上刀架升降缸(02)安裝于液壓剪連接橫梁(03)上,其通過銷軸和上刀架升降連桿機構(gòu)(04)的擺桿一(22)相連接;上刀架升降連桿機構(gòu)的擺桿一(22)和擺桿二(23)連接于開口度調(diào)整裝置的偏心軸(18)上,偏心軸固定于液壓剪連接橫梁(03)上,與液壓剪連接橫梁間隙配合,可旋轉(zhuǎn);上刀架升降連桿機構(gòu)的另一端和上刀架(05)通過銷軸相連接;而升降連桿機構(gòu)和液壓剪連接橫梁、上刀架組成雙平行四邊形結(jié)構(gòu),通過上刀架升降缸的推出和縮回推動雙平行四邊形的擺動,從而帶動上刀架升降。

上刀架的兩端側(cè)面和機架立柱內(nèi)側(cè)面的耐磨襯板間采取間隙配合,保證上刀架可自由上下滑動,且耐磨襯板和上刀架間的間隙可調(diào)整,保證耐磨襯板磨損后的間隙一定。

3.下剪切裝置主要由下剪切刀(09)、下刀架(10)、主剪切柱塞缸(11)、下刀架同步裝置(12)、主剪切活塞缸(14)組成。下刀架(10)由左右兩個主剪切柱塞缸(11)支撐于其兩端,主剪切柱塞缸安裝于液壓剪底座上;在下刀架中部還設置有主剪切活塞缸(14),其頭部鉸接于下刀架上,尾部通過耳軸安裝于液壓剪底座上,剪切厚板時,主要由主剪切柱塞缸和活塞缸共同驅(qū)動完成剪切,剪切后在主剪切活塞缸拉動下刀架回位;剪切薄板時,主要由主剪切柱塞缸驅(qū)動完成剪切,然后由活塞缸拉動下刀架完成下刀架的回位。

下刀架的兩端側(cè)面和機架立柱內(nèi)側(cè)面的耐磨襯板間采取間隙配合,保證下刀架可自由上下滑動,且耐磨襯板和下刀架間的間隙可調(diào)整,保證耐磨襯板磨損后的間隙一定。

4.該液壓剪開口度調(diào)整裝置的設計結(jié)構(gòu)簡圖如圖-2所示,其主要由調(diào)整裝置偏心軸(18)、減速電機(24)、偏心軸鎖緊滑塊(25)、鎖緊液壓缸(26)、鎖緊滑塊導軌(27)組成。

調(diào)整裝置偏心軸(18)與液壓剪升降連桿機構(gòu)(04)的擺桿一(22)和擺桿二(23)連接,偏心軸與液壓剪連接橫梁(03)滑動配合連接安裝;偏心軸一端和減速電機(25)連接,另一端設計成外花鍵結(jié)構(gòu)并與內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)設計的偏心軸鎖緊滑塊(26)相配合,從而實現(xiàn)偏心軸的鎖緊與分離;偏心軸鎖緊滑塊安裝于鎖緊滑塊導軌(27)上,導軌和滑塊的配合處設計為燕尾槽結(jié)構(gòu),保證鎖緊滑塊只能前后往復滑行,不能翻轉(zhuǎn);鎖緊液壓缸(26)采用中間鉸接式液壓缸,其頭部連接于鎖緊滑塊上,液壓缸推出,推動鎖緊滑塊前移而鎖緊偏心軸,液壓缸縮回,拉動鎖緊滑塊后退而松開偏心軸。

圖-1 液壓剪基本結(jié)構(gòu)簡圖

圖-2 調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)簡圖(圖-1中A-A剖)

三、本液壓剪的工作原理

1. 如圖-1、圖-2所示,液壓剪剪切時,上刀架(05)由升降液壓缸(02)通過升降連桿機構(gòu)(4)帶動上刀架至第一行程剪切位置,然后根據(jù)板厚由開口度調(diào)整裝置的減速電機驅(qū)動偏心軸并帶動升降連桿機構(gòu)及上刀架至合適的剪切位置。

2. 上刀架行程分為兩級,第一級行程主要由升降缸驅(qū)動升降連桿機構(gòu)實現(xiàn),第二級行程由開口度調(diào)整裝置的減速電機驅(qū)動偏心軸實現(xiàn)。當剪切板料厚度>50mm時,板料進入到剪切位置后,上刀架才可進行第一級行程下降,這樣可避免板料的翹曲而撞擊到刀刃,剪切完畢再次提升刀架,等待第二塊板料的剪切;當剪切板料厚度≤50mm時,上刀架可先進行第一級行程下降,剪切完畢不用提升刀架,繼續(xù)等待剪切下一塊板料,這樣可提高剪切效率。

3. 當?shù)谝患壭谐滔陆档轿?,待剪切板料也進入到剪切位時,開口度調(diào)整裝置的偏心軸在減速電機驅(qū)動下,開始由偏心最高位向最低位旋轉(zhuǎn),驅(qū)動升降連桿機構(gòu)及上刀架繼續(xù)下降,從而使剪切開口度進一步減小。二級行程的下降量,也就是剪切開口度的調(diào)整量是由開口度調(diào)整裝置的偏心軸的偏心距e和偏轉(zhuǎn)角度決定,偏心距e的設計取值保證剪切最厚板和最薄板時,上刀口距板面的距離既不過大也不過小,基本在20~40mm的范圍;而偏心軸的旋轉(zhuǎn)角度也是根據(jù)剪切板料的厚度確定,其確定原則也是盡量保證上刀口距板面的距離既不過大也不過小,基本在20~40mm的范圍。

在剪切最厚板料時,偏心軸的偏心位在最高點,剪切最薄料時,偏心軸的偏心位旋轉(zhuǎn)到最低點,也即偏心軸旋轉(zhuǎn)180°。

4.剪切50mm以上厚板坯時,活塞缸和柱塞缸共同作用驅(qū)動下刀座向上運動,實現(xiàn)剪切;剪切50mm以下薄板坯時,柱塞缸單獨驅(qū)動下刀座向上運動,實現(xiàn)剪切,左右柱塞缸采用機械連桿同步裝置。

5.當待剪切板料進入液壓剪剪切位后,上刀架升降缸開始快速拉動,帶動升降連桿機構(gòu)(04)及其上刀架(05)快速下降,下降到位后,開口度調(diào)整裝置的減速電機開始工作,驅(qū)動偏心軸由最高位向低位進行旋轉(zhuǎn),從而帶動升降連桿機構(gòu)(04)及其上刀架(05)繼續(xù)下降,剪切開口度進一步減小。偏心軸的旋轉(zhuǎn)角度根據(jù)待剪切板料的厚度由控制系統(tǒng)自動確定,偏心軸旋轉(zhuǎn)到確定位后,開口度調(diào)整裝置的鎖緊液壓缸推動鎖緊滑塊向前,滑塊內(nèi)花鍵嵌入偏心軸端的外花鍵,從而鎖死偏心軸,避免在剪切過程中偏心軸的轉(zhuǎn)動影響剪切的平穩(wěn)性。

6.在調(diào)整裝置的偏心軸旋轉(zhuǎn)的同時,設置于上刀架上的壓緊裝置(06)的壓緊液壓缸(17)也開始向下推出,帶動壓緊裝置的壓緊壓板(20)向下壓向待剪切板料,在偏心軸旋轉(zhuǎn)到位后,壓緊板緊隨其后也壓緊到位。此時下剪切裝置的下刀架(10)帶動下剪切刀(09)在主剪切柱塞缸(11)和主剪切活塞缸(14)的共同作用下,向上運動,和上剪切刀對板料形成斜向剪切,實現(xiàn)剪切。

7.剪切完畢,下刀架在活塞缸的拉動下,向下運動,同時柱塞缸泄壓,實現(xiàn)下刀架的回位;同時上刀架升降缸推出,通過連桿機構(gòu)帶動上刀架上升回位,同時偏心軸旋轉(zhuǎn)回位,壓緊液壓缸縮回帶動壓緊壓板提升回位,完成一次剪切。

8.當待剪切板料小于50mm時,完成一次剪切后,上刀架無需要提起回位,只進行偏心軸旋轉(zhuǎn)回位,壓緊液壓缸縮回帶動壓緊壓板提升回位,等待下一塊板料入位剪切即可。

四、本液壓剪的技術(shù)特點及應用

本液壓剪開口度調(diào)整裝置偏心距e的確定原則是:根據(jù)剪切板料的厚度范圍確定,保證剪切任何厚度的板料,上剪刃刀口的最低點距板料上表面的距離基本一致,約20~40mm。

圖-3 本液壓剪在實際應用現(xiàn)場

本技術(shù)設計液壓剪具有以下特點:開口度調(diào)整機構(gòu)簡單、控制運行可靠、故障率低、成本低廉;可實現(xiàn)根據(jù)不同的剪切板料自動進行開口度的調(diào)整;開口度可調(diào)整裝置設置有偏心軸的鎖緊裝置,保證上刀架的連桿機構(gòu)不發(fā)生擺動,保證剪切平穩(wěn)。

本液壓剪在鎮(zhèn)江某鋁板廠的熱軋線設備改造中得到實際應用,其運行平穩(wěn)可靠、效果良好,得到用戶的首肯,可以大力推廣應用。隨著鋁加工業(yè)向特大、特寬、特厚方向的發(fā)展,中厚板鋁熱軋生產(chǎn)線改擴建項目的增多,這種新型的剪切范圍寬廣的可調(diào)整開口度液壓剪的需求相應也會同步增長。

[1] 劉家輝等. 熱軋機組鋼卷檢查線液壓剪切機 [J].一重技術(shù),2011,(4)∶43~45

[2] 張景進. 寬厚板生產(chǎn) [M].北京∶業(yè)績工業(yè)出版社 2005

[3] 東國元等. 引進的鋁熱連軋生產(chǎn)線的特點 [J].輕合金加工技術(shù),2010,(1)∶37~40

Discourse of the opening adjustable hydraulic shears' design and application in aluminum strip production line

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