熱軋型鋼飛剪機剪刃調隙偏心軸的製備方法
2023-07-19 13:10:21
專利名稱：熱軋型鋼飛剪機剪刃調隙偏心軸的製備方法
技術領域：
本發明涉及冶金熱軋工藝技術領域，尤其涉及一種熱軋型鋼飛剪機剪刃調隙偏心軸的製備方法。
背景技術：
飛剪機是軋鋼生產線上重要的設備之一，布置在精軋機組前，用於型鋼熱軋時，對軋材頭尾進行切斷、碎斷，並具備分段功能，為進一步軋製做好準備，其工作性能的好壞直接影響到軋制線的生產效率和產品切口質量。隨著連續式軋機的發展，飛剪機得到了越來越廣泛的應用。熱軋型鋼飛剪機一般採用曲柄搖杆機構，其主要工作原理是電機通過減速機帶動小齒輪旋轉，小齒輪同步傳動通過嚙合使下剪刃相連的下曲軸上的大齒輪旋轉，這個大齒輪通過齒輪嚙合帶動上曲軸同步進行旋轉運動，曲軸作為曲柄搖杆機構的曲柄，通過各運動副帶動相關搖杆和連杆進行運動，從而使上下剪刃同步運動實現剪切。由於飛剪機本體的主傳動小齒輪和大齒輪在安裝及加工過程中存在一定的誤差， 這會導致飛剪機上下剪刃的重合度及側隙偏離理論設計值。設計中為了達到較好的剪刃重合度及剪切效果，一般會在曲柄連杆機構中採用偏心軸形式來對誤差進行部分補償。在實際工程設計中，設計人員一般會根據經驗對偏心軸的偏心距進行設計。在現場安裝時，調試人員往往會通過轉動曲柄來觀察並測量上下剪刃的重合度和側隙，但這很難達到對剪刃側隙的精確調節。因而對於剪刃水平和垂直方向的側隙，如果偏心距設計得不合理，很難通過現場及機加工的方式加以彌補。可見，進行設計時，必須充分地掌握和了解偏心距補償和調節剪刃側隙的機理，這也便於現場高效施工，有利於使熱軋型鋼飛剪機的剪切效果達到最佳狀態。剪刃側隙過大往往會影響剪刃的剪切效果，通過偏心軸的設計能較好地對加工和安裝造成的飛剪機上下剪刃側隙進行補償，本發明正是基於對偏心軸及其偏心距的設計， 在充分進行計算的前提下較好地完成了對飛剪機上下剪刃側隙進行補償的設計與計算。這將有助於解決工程實際中工程人員的不經濟設計失誤造成的過多浪費。同時，也使工程師增加了對熱軋飛剪機剪切工藝設計的理解，提高了自身的設計水平。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種熱軋飛剪機剪刃調隙偏心軸的製備方法，通過對剪刃空間軌跡的精確求解，根據剪刃設計可調間隙的工藝要求，利用循環迭代的數值方法完成偏心軸及其偏心距的設計，旨在給出一套熱軋飛剪機剪刃調隙的設備實現方法，使熱軋飛剪機的工藝設計更加完善和便捷。本發明解決其技術問題採用以下的技術方案
本發明提供的熱軋型鋼飛剪機剪刃調隙偏心軸的製備方法，包括偏心軸和與之配套的調節圓盤、連杆、連接支架及端蓋的加工，具體是(1)調節圓盤的加工
在調節圓盤的盤體周圍處均勻開孔，並在盤體的中部開有一個兩端呈弧形兩側為直線的圓弧形長孔；
(2)偏心軸的加工
偏心軸分成四節加工，自左向右依次加工，其中第一節軸體為偏心軸的前端，其加工成與調節圓盤中部長孔相似的形狀，長孔的圓周直徑小於第二節軸體的外徑，保證第一節軸體能順利穿過左側連接架，便於安裝與拆卸；後三節軸體為圓柱體；四節軸體之間為軸肩形式；第二節軸體與左側連接支架相應的孔形成間隙配合，能保證偏心軸在左側連接支架的孔中正常旋轉；偏心軸前、後兩端的中心軸線即第一節軸體和第四節軸體的中心軸線相同，第三節軸體的中心軸線與偏心軸兩端的中心軸線相距值為偏心軸的偏心距值；
(3)連杆的加工
在連杆與偏心軸連接處開有一個能夠安裝第一軸承和第二軸承的階梯孔；
(4)連接支架的加工
在左側連接支架開有一孔，該孔直徑大於偏心軸第二節軸體的外徑，方便該偏心軸第二節軸體從孔中穿入並形成間隙配合；在右側連接支架開有一孔，該孔直徑大於端蓋的外徑；
(5)端蓋的加工
右側的端蓋中部開有一圓形孔，圓形孔的直徑大於偏心軸第四節軸體的外徑，確保偏心軸第四節軸體能順利穿過端蓋中部；端蓋的外徑小於右側支架相應位置的開孔直徑，但大於第二軸承的外徑，方便第二軸承的安裝與拆卸；
(6)組裝
通過螺栓組件(由螺栓和墊圈組成)將調節圓盤、左側連接支架與偏心軸的前端連接在一起；偏心軸的第二節軸體與左側連接支架的開孔形成孔配合，該孔間隙保證偏心軸能在該孔中正常旋轉；偏心軸的第三節軸體由連杆的階梯孔中的兩個軸承支撐；通過螺栓組件將端蓋、右側連接支架與偏心軸的後端連接在一起；在右側連接支架和連杆的間隙中安裝有軸向固定的隔環，使兩軸承的軸向固定；
經過上述步驟，實現熱軋型鋼飛剪機剪刃調隙偏心軸的製備。所述調節圓盤上的均勻開孔，此孔為圓孔，或開成一段圓弧段的長孔，以方便一段距離的無級調速。本發明採用包括以下步驟的方法來設計偏心軸第三節軸體的中心軸線與偏心軸兩端的中心軸線相距值(這裡稱為偏心軸的偏心距)；
步驟1 輸入飛剪機上剪刃組成的各零件的相關參數
先將飛剪機上剪刃實體零件按機械原理簡化為由連杆0C、搖杆AB及連杆B⑶組成的結構，然後將相關參數輸入，該參數包括連杆0A、BC及CD的長度，曲柄OC的長度，連杆OA
與X軸夾角/連杆OA與X軸夾角J
步驟2 計算給定初始正偏心距時剪刃的軌跡當初始正偏心距給定時，搖杆AB的長度1即確定，
以OA為坐標系mon的橫坐標軸，以水平方向為坐標系xoy的橫坐標軸，建立剪刃軌跡相關坐標系mon和坐標系xoy，通過坐標轉換，得到以下公式
權利要求
1.一種熱軋型鋼飛剪機剪刃調隙偏心軸的製備方法，其特徵是包括偏心軸和與之配套的調節圓盤、連杆、連接支架及端蓋的加工，具體是(1)調節圓盤的加工在調節圓盤的盤體周圍處均勻開孔，並在盤體的中部開有一個兩端呈弧形兩側為直線的圓弧形長孔；(2)偏心軸的加工偏心軸分成四節加工，自左向右依次加工，其中第一節軸體為偏心軸的前端，其加工成與調節圓盤中部長孔相似的形狀，長孔的圓周直徑小於第二節軸體的外徑，保證第一節軸體能順利穿過左側連接架，便於安裝與拆卸；後三節軸體為圓柱體；四節軸體之間為軸肩形式；第二節軸體與左側連接支架相應的孔形成間隙配合，能保證偏心軸在左側連接支架的孔中正常旋轉；偏心軸前、後兩端的中心軸線即第一節軸體和第四節軸體的中心軸線相同，第三節軸體的中心軸線與偏心軸兩端的中心軸線相距值為偏心軸的偏心距值；(3)連杆的加工在連杆與偏心軸連接處開有一個能夠安裝第一軸承和第二軸承的階梯孔；(4)連接支架的加工在左側連接支架開有一孔，該孔直徑大於偏心軸第二節軸體的外徑，方便該偏心軸第二節軸體從孔中穿入並形成間隙配合；在右側連接支架開有一孔，該孔直徑大於端蓋的外徑；(5)端蓋的加工右側的端蓋中部開有一圓形孔，圓形孔的直徑大於偏心軸第四節軸體的外徑，確保偏心軸第四節軸體能順利穿過端蓋中部；端蓋的外徑小於右側支架相應位置的開孔直徑，但大於第二軸承的外徑，方便第二軸承的安裝與拆卸；(6)組裝通過螺栓組件將調節圓盤、左側連接支架與偏心軸的前端連接在一起；偏心軸的第二節軸體與左側連接支架的開孔形成孔配合，該孔間隙保證偏心軸能在該孔中正常旋轉；偏心軸的第三節軸體由連杆的階梯孔中的兩個軸承支撐；通過螺栓組件將端蓋、右側連接支架與偏心軸的後端連接在一起；在右側連接支架和連杆的間隙中安裝有軸向固定的隔環， 使兩軸承的軸向固定；經過上述步驟，實現熱軋型鋼飛剪機剪刃調隙偏心軸的製備。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是所述調節圓盤上的均勻開孔，此孔為圓孔，或開成一段圓弧段的長孔以方便一段距離的無級調速。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是採用包括以下步驟的方法來設計偏心軸第三節軸體的中心軸線與偏心軸兩端的中心軸線相距值；步驟1 輸入飛剪機上剪刃組成的各零件的相關參數先將飛剪機上剪刃實體零件按機械原理簡化為由連杆0C、搖杆AB及連杆B⑶組成的結構，然後將相關參數輸入，該參數包括連杆0A、BC及CD的長度，曲柄OC的長度，連杆OA與X軸夾角為，連杆OA與X軸夾角禹；步驟2 計算給定初始正偏心距時剪刃的軌跡當初始正偏心距給定時，搖杆AB的長度1即確定，以OA為坐標系mon的橫坐標軸，以水平方向為坐標系xoy的橫坐標軸，建立剪刃軌跡相關坐標系mon和坐標系xoy，通過坐標轉換，得到以下公式/ =餓 D x cos(禹)+ X sm(禹)⑴式中％是D點在坐標系mon中的縱坐標值； 是D點在坐標系mon中的橫坐標值；,是D點在坐標系xoy中的橫坐標值是D點在坐標系xoy中的縱坐標值，通過數值描述和編制循環迭代程序，計算得到上剪刃D點的空間運動軌跡曲線； 步驟3 根據迭代判斷條件反求出剪刃側隙最大調節設計要求時的偏心距給定偏心距循環步長，按步驟2依次分別計算各個偏心距時上剪刃空間軌跡，當搖杆 AB的長度達到按給定偏心距計算的最大值時就退出當前計算；計算退出時記錄各偏心距對應的相對於不偏心時上剪刃在x，y方向的和；然後分別求解下面公式中對應的參數A、而、Λ和Λ，該公式為判斷設計的偏心距必須達到調隙要求的收斂條件，xI — ~X ^srmi X2 — Xpmniti (2) u < — y 1 ^ pemt^'2 ~ ypermit式中A和而分別是上剪刃D點在不同偏心距下求得的χ方向的相對於不偏心時的最小、最大位移變化量；是上剪刃D點設計允許χ方向的最大補償量；J1和為分別是上剪刃D點在不同偏心距下求得的y方向的相對於不偏心時的最小、最大位移變化量 』7一是上剪刃D點設計允許y方向的最大補償量；然後分別給定上剪刃D點設計允許y方向的最大補償量JV^f和允許χ方向的最大補償,將前述計算得到的結果按公式(2)進行迭代判斷；當公式(2)中所有判斷不等式全部滿足則退出循環迭代求解過程，否則對初始正偏心距進行修正，即給定一個正偏心距值的增量步長，按步驟2和3再次進行重複計算，直至公式(2)中所有判斷不等式全部滿足；記錄此時迭代得到的正偏心距值，其為熱軋型鋼飛剪機剪刃的調隙偏心距。
4.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵是步驟2所述公式(1)由下述中間公式(3) 推導出
5.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵是在計算步驟1所述搖杆AB的長度時， 先給定較小的初始的正偏心距值左，方便後續正向的修正迭代，其中或左<
6.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵是所述步驟3中，在偏心距為0所對應X(J) 中的值，或偏心距為0所對應中的」值時，分別按照下述公式(4)和(5)得到上剪刃 D點在不同偏心距下求得的，然後再求得χ方向的位移和y方向的位移
全文摘要
本發明公開了一種熱軋型鋼飛剪機剪刃調隙偏心軸的製備方法，該製備方法包括偏心軸和與之配套的調節圓盤、連杆、連接支架及端蓋的加工，然後通過螺栓組件將調節圓盤、左側連接支架與偏心軸的前端連接在一起；偏心軸的第二節軸體與左側連接支架的開孔形成孔配合，該孔間隙保證偏心軸能在該孔中正常旋轉；偏心軸的第三節軸體由連杆的階梯孔中的兩個軸承支撐；通過螺栓組件將端蓋、右側連接支架與偏心軸的後端連接在一起；在右側連接支架和連杆的間隙中安裝有軸向固定的隔環，使兩軸承的軸向固定；經過上述步驟，實現熱軋型鋼飛剪機剪刃調隙偏心軸的製備。本發明具有容易實施和應用廣等優點，可作為飛剪機曲柄連杆機構設計的一個有益的設計補充。
文檔編號G06F17/50GK102430895SQ20111029972
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月8日 優先權日2011年10月8日
發明者嚴國平, 羅新華, 許燚 申請人:中冶南方工程技術有限公司