摆剪剪切动作分析

连铸机摆剪剪切动作分析 摘要： 由于最初设计回程角错误，摆剪经常发生顶剪事故。本文经摆剪曲轴角度分析发现问题并将回程角由 270修改为 300后，摆剪运作良好，没有发生过顶剪事故。既保证了生产的正常进行，也保证了设备的可靠性，延长了设备的使用寿命。 前言 武钢 CSP 厂连铸机是 两机两流板坯连铸机 ，弧形半径 3.25 米，浇注宽度900mm-1600mm，设计最大拉速 8m/min，铸坯剪切装置为摆动剪，由三级减速机驱动，剪切时由上下剪刃相对运动实现剪切 ，为了配合板坯的运动，剪切时由摆动油缸带动摆剪框架沿浇注方向 运动 。其主要参数如下： 最大剪切力 12400KN 剪切次数 8次 /min 上刀头冲程 140mm 下刀头冲程 180mm 上刀头 5.5 凹形 ，凹面 60mm 下刀头 平直，凸面 最大开口度 253mm 下剪刃离板坯高度 50mm 刀头宽度 1800mm 摆动速度，变量馈送 0-8m/min（与带坯速度同步 +前置） 摆动速度 -回退，最大 8m/min 1 摆剪的结构 摆剪主要由上下剪刃组成 ，上下剪刃固定在刀架上，刀架由曲轴带动，曲轴一 端 联接减速机。 曲轴轴承中心点 O，上剪刃轴中心 O1，偏心距 70mm，下剪刃轴偏心 O2，偏心距 90mm， 当曲轴转动时， 下剪刃向上运动， 上剪刃 在 下剪刃框架的滑道内 向下运动，由剪刃 在滑道内 的相对运动实现对板坯的剪切。 图 1 摆剪曲轴 1：上剪刃轴 2：下剪刃轴 3：刀架轴承座 4：减速机连接轴 2 摆剪剪切动作分析 2.1 曲轴动作 特殊角度分析（不含摆动） 原始位置：当摆剪曲轴处于原始位置时，上下剪刃处于开度最大状态，即 上剪刃处于最上端，下剪刃处于最下端，此时开口度最大为 253mm，板坯可以任意通过摆剪 。 转动 90： 当曲轴转动 90时，三条中心线处于同一平面上，即，上剪刃 向下运动一个偏心距 70mm，下剪刃向上运动一个偏心距 90mm， 剪刃开口度为： 253-70-90=93mm 由于下剪刃距板坯下表面为 50mm，所以此时板坯被下剪刃抬高 40mm，若以板坯为 70mm计算上剪刃与板坯上表面距离： 93-70=23mm， 剪刃与板坯接触：当上下剪刃均与板坯相接触时，即通过 90后，上下剪刃 开口度为 70mm， 若以上下剪刃的偏心距为半径做圆寻找接触点如下 ， 图 2 剪刃与板坯接触 OA+OB=23mm， OA=r*cosa , OB=R*cosa 即：（ 70+90） *cosa=23mm， a=81.74 即上下剪刃均接触板坯时曲轴旋转 180 -81.74 =98.26 即：上剪刃向下运动 80.0625mm，下剪刃向上运动 102.9375mm 理想剪断板坯 时曲轴 转角：在理想状态下板坯被上下剪刃剪断，即上剪刃 1最 高 点与下剪刃 2的 剪刃 平面相重合，如图： 图 3 最大开口度 图 4 理想剪切完成 摆剪完成一次剪切必须 剪断板坯， 剪 断板坯的 理想 角度值 就是在上下刀刃 的最高点重合的角度。即上下剪刃总行程为 253+60=313mm，以图 2计算：OA+OB=153mm， OA=r*cosa , OB=R*cosa 即：（ 70+90） *cosa=153mm， a=17.011 即当偏心轴旋转 180-17.011=162.989时，上下剪刃的最高点重合， 板坯理想状态下被剪断。 此时：上剪刃运动距离为 136.937mm 下剪刃运动距离为 176.062mm 剪刃最大行程点：当曲轴转动到 180临 界点时 ，上剪刃达到最大行程值 140mm，下剪刃达到最大行程值 180mm。 图 5 最大行程，剪刃重合 上下剪刃均达到最大行程时，上下剪刃总行程为 320mm，则剪刃最大重合为320-253=67mm，最小重合为 67-60=7mm，但由于制造及安装存在间隙，所以实际重合值不是 67mm和 7mm。 2.2 框架回程角度 摆剪在剪切过程中伴随着框架的摆出和回程， 当曲轴旋转超过 180时，摆剪上下剪刃开始 脱开 回位 ，在剪切之前板坯与上剪刃接触是在 98.26，那么板坯与上剪刃脱离是在 261.74，由于剪后板坯的加速与框 架的加速有滞后，此时，下剪刃还没有完全处于板坯下表面之下，因此，剪刃会拖住剪后板坯回位，也会在板坯下表面造成划痕，原先设定在 270时框架回位， 如图 6，上剪刃 从原位 T到 C ，行程为 70mm，下剪刃从原位 B到 D，行程 90mm，此时开口度为253-70-90=93mm，下剪刃离原位为 90mm50mm（下剪刃与板坯下表面距离），板坯也可能顶剪刃。 图 6 270时行程 图 7 300时行程 为了保证下剪刃在