鋁帶冷軋機在線高速圓盤切邊剪與碎邊機設計

1、鋁帶冷軋機在線高速圓盤切邊剪與碎邊機設計設計計算鋁帶冷軋機在線高速圓盤切邊剪與碎邊機設計程建國(洛陽有色金屬加工設計研究院裝備技術公司,河南洛陽471039)摘要介紹鋁帶冷軋機組在線圓盤切邊剪與碎邊機的設備組成,主要技術參數(shù),關鍵技術要點和結(jié)構(gòu)特點,簡要描述其使用維護注意事項.設備的技術性能在實踐應用中得到了驗證,設備使用效果良好,切邊,碎邊質(zhì)量高,設備性能達到了預期設計目標.關鍵詞鋁帶冷軋;圓盤剪;碎邊機;重疊量;側(cè)間隙;開口度中圖分類號TG333.2文獻標識碼A文章編號10038884(2008)05000404DesignofOnlineHighSpeedDiskTrimmingShea

2、rsandScrapChopperofAluminiumStripColdRollingMillCHENGJianguo(EquipmentTechnologyCompany,LuoyangEngineeringandResearchInstituteforNonferrousMetalsProcessing,Luoyang471039,China)Abstract:Thearticleintroducestheequipmentconfiguration,maintechnicaldata,keytechnicalpointsandstructuralfeaturesofonlinetrim

3、mingcircularshearsandscrapchopperinaluminiumstripcoldrollingmillnnit,simplydescribesthepointsforattentionduringoperationandmaintenance,verifiestheequipmenttechnicalperformanceinpracticalapplication,achievesmanybenefits,suchasgoodoperationeffect,highqualityofthetrimmingandscrapchopping,attainsthedesi

4、reddesigngoaloftheequipmentperformance.Keywords:aluminiumstripcoldrolling;discshears;scrapchopper;overlappingamount;sidegap;openingdegree0引言鋁帶冷軋經(jīng)過多道次軋制后帶材產(chǎn)生加工硬化,帶材邊部會出現(xiàn)裂邊現(xiàn)象,因此,當軋制到一定厚度后,需要將帶材的裂邊部分切除,以保證后續(xù)道次的順利軋制.20世紀90年代,由于國內(nèi)鋁帶冷軋機軋制速度一般在700m/min左右,帶材切邊普遍采用圓盤切邊剪進行在線切邊作業(yè),切邊道次軋制速度受圓盤剪切邊速度的限制,一般在150m/收稿

5、日期20080725作者簡介程建國(1974一),男,湖南長沙市人,工程師,大學本科,主要從事有色金屬壓力加工設備設計,設計標準化和設計質(zhì)量管理工作,現(xiàn)任裝備技術公司設備室副主任.4min左右.進入21世紀后,鋁帶冷軋機軋制速度迅速提高到10001500m/min,但軋機在線圓盤切邊剪和碎邊機的速度仍然停留在150m/rain的水平上,嚴重影響切邊道次軋機的工作效率.因而,目前冷軋機設計一般將中間道次切邊安排在重卷機組上進行,由于增加了一套重卷機組,造價較高,并且會增加切邊的能耗成本,一些中小企業(yè)希望開發(fā)一種高速在線切邊設備,以滿足生產(chǎn)需要.為此,我們于2007年5月成功開發(fā)研制了鋁帶冷軋在線

6、切邊設備高速圓盤切邊剪與碎邊機.l在線高速切邊設備的組成及主要技術參數(shù)鋁帶冷軋在線高速切邊設備由圓盤切邊剪和碎邊機二部分組成.圓盤切邊剪用于在線將帶材的裂有色設苗2008(5)設計計算邊部分進行切除作業(yè),碎邊機用于將切下的廢邊同時剪切成長度為80110mm的碎邊,以便于后續(xù)的收集作業(yè).1.1圓盤切邊剪圓盤切邊剪由圓盤切邊剪本體,機架移動裝置和傳動裝置等部分組成(見圖1,圖2).2341.圓盤切邊機本體2.底座3.開度調(diào)整裝置4.傳動裝置圖l圓盤切邊剪總圖Fig.1Generaldrawingofdisktrimmingshears圖2圓盤切邊剪及碎邊機剖視圖Fig.2Cutawayviewof

7、disktrinnningshearsandscrapchopper圓盤剪主要技術參數(shù):成品寬度5601320mm剪切厚度0.52.5mm剪切速度15350m/min刀盤直徑b250mm開口度范圍5501700mm開口度調(diào)整電機功率1.1kW穿帶傳動電機功率1.1kW1.2碎邊機碎邊機由碎邊機本體,底座和傳動裝置等部分組成(見圖2,圖3).碎邊機主要技術參數(shù):碎邊厚度0.52.5mm碎邊長度80110mm(可調(diào))單邊最大碎邊寬度1550lnln碎邊速度15350m/min角色設置2008(5)刀盤直徑b120mm單個刀軸上刀片數(shù)量3開口度范圍5501700mm碎邊電機功率30kWl2j1.碎邊

8、機本體2.底座3.傳動裝置圖3碎邊機總圖Fig.3Generaldrawingofscrapchopper2關鍵技術要點在線高速圓盤切邊剪與碎邊機的關鍵技術要點主要有以下幾點.(1)必須保證圓盤刀軸兩側(cè)支承軸承處軸頸的同軸度要求,以及刀盤靠背平面與刀軸中心的端面跳動要求的高精度.設計時,將刀軸兩側(cè)支承徑向軸承處的軸頸選擇為同一尺寸,這樣,兩個軸頸的加工可以一次走刀完成,便于提高加工精度;同時刀軸的加工應選用高精度的機床,必要時可采用數(shù)控機床加工.軸頸處同軸度和刀盤靠背平面與刀軸中心的端面跳動設計均要求控制在0.02mm以內(nèi).(2)選用高精度的徑向和推力軸承,以保證裝配后圓盤切邊剪和碎邊機的刀軸

9、穩(wěn)定性.圓盤切邊剪剪切質(zhì)量的好壞與圓盤刀軸組裝后的綜合徑向跳動和軸向跳動緊密相關,為保證刀軸5設計計算的組裝精度,刀軸安裝軸承處和刀盤的設計制造精度均在6級以上;同時,刀軸采用兩個單列圓柱滾子軸承(P5精度)支承承受徑向力,軸向力采用一對角接觸軸承(P5精度)承受,以保證刀軸在徑向和軸向兩個方向上的穩(wěn)定性.(3)選用高質(zhì)量的圓盤刀.圓盤刀的質(zhì)量主要與刀片的平面度,平行度,刀面表面粗糙度和刀盤材料等有關,刀盤的平面度,平行度,刀面表面粗糙度影響剪切時的剛性,刀片材料影響刀片本身物理性能的穩(wěn)定性.國產(chǎn)刀片的平面度和平行度公差通常為35m,刀面表面粗糙度為R0.20.4mm,刀面最后加工采用普通研磨

10、機研磨;進口刀片(如德國愛凱思)的平面度和平行度公差可達到13m刀面最后加工采用大型研磨機研磨,刀面表面粗糙度為R0.10.2mm.因此,設計時選用了德國愛凱思公司的進口圓盤刀片.(4)設計結(jié)構(gòu)簡單好用的廢邊導料槽,以適宜高速剪切時廢邊自動導入碎邊機的需要.此次設計將傳統(tǒng)矩形封閉形式的導料槽設計成一面敞口的喇叭口形狀,導料槽鋼板厚度由原來的3mm更改為10mm以上.這樣,當出現(xiàn)故障塞料時,能夠便于清理,而且又能較好地保護圓盤刀片不被打壞.導料槽的安裝通孑L在高度方向上設計為長孔,可以調(diào)整導料槽上導板與圓盤刀片的距離,并控制在1mm內(nèi),保證廢邊在高速喂人碎邊機時不會跑出導料槽.(5)碎邊機上,下

11、刀軸的傳動采用高精度齒輪傳動系統(tǒng).由于碎邊機采用了螺旋刀結(jié)構(gòu)的形式,上,下刀軸傳動齒輪的精度直接影響碎邊刀側(cè)間隙的穩(wěn)定,為了保證齒輪的傳動精度,齒輪設計精度等級為GB/T1009519986-66_2,且上刀軸的傳動齒輪設計為剖分齒輪.裝配時,使一半齒輪與下刀軸的傳動齒輪傳動面接觸,一半齒輪與非傳動面接觸;裝配后,用圓柱銷,擋板和螺栓固定,以消除齒輪間隙,防止因上,下刀軸傳動齒輪的齒隙而影響刀片間的側(cè)隙變化.3在線高速切邊設備結(jié)構(gòu)設計特點3.1圓盤切邊剪本體圓盤切邊剪本體由左,右機架,刀軸裝置和廢邊導料槽等部分組成(見圖4,圖2).1.左機架2.刀軸裝置3.右機架圖4圓盤切邊剪本體Fig.4O

12、ntologyofdisktrimmingshears圓盤刀片的直徑D主要取決于剪切的帶材厚簡化計算和方便取值,刀盤直徑通常在下列范圍內(nèi)度h,其最小值與刀片重疊量s和最大咬入角a的取值:D=(40125)h,其中大的數(shù)值用于剪切較薄關系為:D:,重疊量和咬入角一般均根據(jù)lCOSd經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取.當咬人角在10.l5.范圍時,為了6的帶材.依據(jù)剪切帶材厚度h的范圍和結(jié)構(gòu)空間的限制,本次設計時取圓盤刀片直徑為250mm.青色設苗2008(5)設計計算碎邊機的機架左右為對稱結(jié)構(gòu),機架為焊接結(jié)構(gòu).上刀軸和偏心套一起安裝在機架上,下刀軸固定在機架上.通過旋轉(zhuǎn)和偏心套連接的手輪帶動偏心套旋轉(zhuǎn),可以調(diào)整上,下

13、刀的重疊量.重疊量調(diào)整到工藝需要的數(shù)值后,使用偏心套鎖緊機構(gòu),可保持重疊量的穩(wěn)定不變.刀盤側(cè)間隙的調(diào)整通過更換上刀與刀軸之間的墊片進行調(diào)整,為了方便調(diào)整墊片的制造,在調(diào)整墊與刀軸之間設置了一個補償環(huán),通過配作補償環(huán),使補償環(huán)的端面與下刀軸的軸肩平面的距離達到理論設計值,將零間隙值時的調(diào)整墊片之厚度作為墊片的公稱厚度,調(diào)整間隙時只需在調(diào)整墊片的公稱厚度基礎上,將調(diào)整墊片磨削去所需的側(cè)間隙厚度后,安裝即可.刀盤的鎖緊采用左,右旋螺紋干油液壓螺母,具有可靠的雙重防松性能.3.2機架移動裝置為了適用不同寬度帶材的剪切,需要移動左,右兩側(cè)刀盤機架,以調(diào)整兩對刀的開口度.機架移動由帶交流電機的擺線針輪減速

14、機驅(qū)動左,右螺紋的絲杠,螺母,螺母帶動左右機架以機列中心線為基準對稱外移或內(nèi)移.在機架操作側(cè)裝有旋轉(zhuǎn)編碼器與絲杠相連,通過編碼器計數(shù)和PLC程序結(jié)合,可以實現(xiàn)開口度的自動調(diào)整,其調(diào)整誤差不大于1mm.機架上裝有接近開關,作為編碼器的清零點,以及用于機架移動開度最大和最小位置的安全連鎖保護.3.3圓盤剪傳動裝置在線圓盤切邊剪一般設計為從動拉剪,這樣可以簡化電氣控制,并且可以提高剪切質(zhì)量.傳動裝置由帶交流電機的擺線針輪減速機,底座,傳動軸,超越離合器和萬向接軸等部分組成.傳動裝置只在穿帶過程中以穿帶速度帶動下刀盤運動,使剪切作業(yè)得以進行.當帶材帶上張力,速度超過穿帶速度時,傳動電機自動停止工作,帶

15、材拉動圓盤刀盤轉(zhuǎn)動實現(xiàn)剪切,刀軸則通過超越離合器與減速器脫開.3.4碎邊機碎邊機本體由左,右機架,刀軸裝置和傳動裝置等部分組成(見圖5).相比傳統(tǒng)的單滾筒和雙滾筒矩形刀片碎邊機,此次設計采用了雙滾筒新型螺旋刀片形式的碎邊機結(jié)構(gòu);同時,為了保證高速剪切時的廢邊能夠順利進入碎邊機的進料口,碎邊機廢邊剪切通過線采用了與水平線小夾角的設計思想.1.左機架2.刀軸裝置3.右機架圖S碎邊機本體Fig.5Ontologyofscrapchopper碎邊機的機架左右為對稱結(jié)構(gòu),機架為焊接結(jié)軸上螺旋刀片的軸向安裝位置進行調(diào)整.這一方法構(gòu).刀軸安裝軸承處和刀盤的設計制造精度均在6簡單可靠,調(diào)整方便,可以實現(xiàn)側(cè)間隙

16、無級調(diào)節(jié).級精度以上;在靠近刀盤側(cè)采用一個單列圓柱滾針碎邊機的左,右機架分別通過一根連接橫梁與圓軸承(P5精度)支承承受徑向力,一個推力角接觸軸盤剪的左,右刀盤機架相連,通過圓盤剪刀盤機架移承承受軸向力,在另一側(cè)采用單列圓柱滾子軸承(P5動裝置,一起帶動碎邊機架移動,實現(xiàn)開口度的調(diào)整.精度)支承承受徑向力.傳動裝置由交流變頻電機,底座,傳動軸等部分上,刀軸均設計為懸臂式,每個刀軸上裝有3個組成.電機通過變頻控制實現(xiàn)與軋機主機速度的匹帶60.螺旋角的碎邊刀片,上,下刀片的重疊量和側(cè)間配,并可調(diào)節(jié)碎邊的長度.隙可以通過調(diào)整上刀背靠的螺母位置,進而改變上刀(下轉(zhuǎn)第19頁)青色設置2008(5)7開發(fā)

17、應用3微粉磨臺時產(chǎn)能為1.8t/h,年運轉(zhuǎn)率為90%,每噸微粉產(chǎn)品純利潤400元/t,則年創(chuàng)造的效益為:1.8X24X365×90%×(0.980.97)X400=56765萬元.(3)由排放濃度降低而減少了產(chǎn)品的損失,每年可多回收產(chǎn)品約3t.(4)延長布袋和骨架的使用壽命,減少了消耗費用改造前布袋共128條,每條布袋價格48元,平均使用壽命不足4個月,每年更換3次,則每年布袋消耗費用:48×128×3:18432元.改造前骨架共128件,每件價格70元,使用壽命1年,則年骨架消耗費用:70×128×1=8960元.改造后骨架和布袋為

18、一體式,共72件,每件價格800元,使用壽命為3年以上,則每年的成本:72×800÷3=192o0元.改造后年節(jié)約費用:(18432+8960)一19200=8192元.4.2間接經(jīng)濟效益(1)袋式除塵器排放濃度降低,減少了對環(huán)境的污染,社會效益十分明顯.(2)大幅度減輕了檢修人員的設備檢修工作量.(3)增加了袋式除塵器的檢修作業(yè)空間,使檢修作業(yè)十分方便,安全.5結(jié)語改進后的袋式除塵器提高了收塵效率,降低了粉塵排放量,減少了占用空間,同時降低了設備的故障率,提高了生產(chǎn)線產(chǎn)品的合格率,減輕了人員的勞動強度,提高了工作的安全性.微粉磨生產(chǎn)線袋式除塵器的改造獲得了成功,經(jīng)濟效益和社會效益顯著,為同類設備技術改造積累了經(jīng)驗,在冶金,建材,水泥,鑄造,化工,礦山采掘,糧食等行業(yè)及各工礦企業(yè)中工業(yè)性粉塵的凈化除塵及生產(chǎn)工藝中的粉塵清理與回收等方面,具有應用推廣價值.A(上接第7頁)4在線高速切邊設備的使用維護正確的使用維護是充分發(fā)揮設備生產(chǎn)能力的必要前提,圓盤切邊剪的剪切質(zhì)量與圓盤刀的重疊量和側(cè)間隙有直接關系,通常應根據(jù)剪切的帶材厚度選擇合適的重疊量和側(cè)間隙.根據(jù)我公司在東北輕合金有限責任公司現(xiàn)場調(diào)試的實踐經(jīng)驗,為簡化操作,