【正文】 不同方式的改造，由三輥加到四輥或雙四輥軋機?；窘鉀Q了生產(chǎn)的中厚板寬度窄、長度短、尺寸偏差大、板形差的問題。也提高了原材料和能源的利用效率。 90年代開始，通過應(yīng)用先進的電控設(shè)備、熱處理工藝提高了軋機的產(chǎn)能和工藝裝備水平。到 2021 年，我國共有中厚板軋機 29 套，設(shè)計產(chǎn)能達到 1910萬噸。但是能趕上國外發(fā)達工業(yè)的國家僅有武鋼、濟鋼、南鋼、鞍鋼的少數(shù)幾套 。其產(chǎn)品的品種、規(guī)格、力學(xué)性能等方面也不能滿足市場的需求的高強、高壓、耐候、耐蝕的中厚板。隨著中國經(jīng)濟高速發(fā)展，中厚板銷量大幅增長。從 2021 年的 萬噸增長到 2021 年的 萬噸。由于品種、規(guī)格、質(zhì)量等方面還有不足，所以我國每年還需進口少量高品質(zhì)的中厚板。預(yù)測今年的我國中厚板需求量將達到 8000 萬噸。 隨著下游行業(yè)對中厚板質(zhì)量要求的提高以及對寬厚板材、專用板材需求的增長，尤其是造船業(yè)的發(fā)展，目前中厚板軋機已經(jīng)滿足不了市場對寬厚板的需求。所以中厚板的發(fā)展趨勢將是向著更寬更厚的方向發(fā) 展，并采取控制軋制技術(shù)來提高板材的高等級、高技術(shù)含量、高附加值。新建的生產(chǎn)線應(yīng)用了先進的快冷系統(tǒng)。例如 ADCO 氣霧冷卻， U形管層冷卻，直流式層流冷卻。開始采用爐外精煉技術(shù)，例如 LF 鋼包爐和 VD 真空脫氣裝置組成的爐外精煉系統(tǒng)。還將煉鋼、連鑄、軋鋼、切割各工序有機的聯(lián)合布置，在整 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 個生產(chǎn)流程中實現(xiàn)熱銜接，提高產(chǎn)能。對于板形控制的重要設(shè)備矯直機技術(shù)上，向著有張力機能的新型矯直機發(fā)展，提高矯直力，擴大矯直板厚的范圍。檢查板形多采用超聲波探傷系統(tǒng)，該技術(shù)可以實現(xiàn) 100%的板面探傷。在控制中厚板的尺寸上，剪切系統(tǒng)是最重要 的設(shè)備，中厚板軋制過程產(chǎn)生的邊部減薄量會影響板的質(zhì)量，圓盤剪和碎邊剪的剪切效率很大程度上決定的中厚板的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。在熱處理技術(shù)上，推行控軋控冷技術(shù)，這樣產(chǎn)品的熱處理量會大幅度減少。目前世界上最先進的是輥低式無氧輻射爐在我國應(yīng)用很少。未來的中厚板技術(shù)一定向著生產(chǎn)效率高，能耗低，板形良好，板強度高、韌性好的方向發(fā)展。 中厚板生產(chǎn)線碎邊剪的技術(shù)現(xiàn)狀 在中厚板生產(chǎn)中，如圖 11。為了保證軋件邊部的幾何形狀，滿足軋件寬度方向的尺寸精度要求，一般采用圓盤剪對其邊部進行切邊。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，由碎邊剪將其剪下的廢料進行碎斷。碎邊剪是中厚板軋制生產(chǎn)線精整區(qū)中的一臺主要設(shè)備。它的生產(chǎn)能力與設(shè)備狀態(tài)將直接影響板材的產(chǎn)量。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、緊湊，工作部件的動作頻繁、沖擊載荷大、操作和維護都比較困難。而雙邊剪又反映了中厚板精整線的技術(shù)水平。在生產(chǎn)過程中，碎邊剪應(yīng)用于很多環(huán)節(jié)，卻故障頻發(fā)。主要包括碎料卡鋼、剪盒外竄等故障。最典型的事故是在 2021 年武鋼某剪切機組改造時引進的碎邊剪，在工作中常出現(xiàn)溜槽卡鋼和軸承燒死事故。 圖 11中厚板生產(chǎn)流程圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 現(xiàn)在大量的碎邊剪都 是雙滾筒式（如圖 12），因其具有剪切平穩(wěn)，振動和噪聲小、速度高、生產(chǎn)率高而被廣泛應(yīng)用。按照碎邊剪的刀刃可分為平刃式和斜刃式。平刃式結(jié)構(gòu)簡單，其剪切過程是上、下刀刃在寬度方向同時切入，因此剪切抗力較大。斜刃式碎邊剪的上下刀刃是一個逐漸嚙合的過程，因此受到的阻力相對較?。坏谥圃焐闲比惺奖容^復(fù)雜，必須建立準確的斜刀刃曲線方程。近年來還有一種螺旋線剪刃的碎邊剪應(yīng)用在生產(chǎn)中，其耐磨性能良好，振動和噪聲都很小。但其加工非常困難，還有待于深入的研究。 圖 12雙邊剪工作示意圖 選題背景及設(shè)計內(nèi)容 選題背景與目的 隨著中厚板軋制技術(shù)的不斷革新，整個生產(chǎn)線包括軋鋼機和大量的輔助設(shè)備都發(fā)生了巨大的變化。軋機是使軋件產(chǎn)生塑性變形，屬于主要工作設(shè)備。輔助設(shè)備是完成必要的輔助工序的設(shè)備，例如碎邊剪、圓盤剪等。碎邊來自雙邊剪生產(chǎn)中需要合理的碎邊處 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 理方式，從圓盤剪剪切下來的廢邊，一般寬度在 5～ 50mm。由于圓盤剪切機組會向著更高效、剪切強度更大和剪切質(zhì)量更好的方向更新，而作為其主要輔助設(shè)備的碎邊剪也將會向著剪切力更大、剪切鋼板強度更高和斷碎能力更強的方向發(fā)展，加之圓盤剪與碎邊剪采取了緊湊式布置，占地面積小。因此對于 碎邊剪的要求也越來越高。由于碎邊剪在中厚板生產(chǎn)機械輔助設(shè)備中的重要地位，圍繞碎邊剪的技術(shù)革新速度也一直很高速。 設(shè)計內(nèi)容 ； 、重點力能參數(shù)的計算、主電機的選擇與校核； 、強度計算和校核：傳動齒輪軸、齒輪、軸承、鍵； ； ； 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 碎邊剪的作用 在中厚板的生產(chǎn)過程中，為了保證板材邊部的幾何形狀，滿足板材寬度方向的尺寸精度要求，常用圓盤剪對材料的邊部進行剪切。在剪切過程中有連續(xù)的邊 部廢料產(chǎn)生，為了保證圓盤剪工作的連續(xù)性、高效性，避免發(fā)生卡鋼的事故。碎邊剪的工作就是將其剪下的廢邊進行剪斷，便于收集和提高生產(chǎn)率。碎邊剪是中厚板軋制生產(chǎn)線精整區(qū)的主要輔助設(shè)備，它的生產(chǎn)能力和設(shè)備情況將對板材的產(chǎn)量產(chǎn)生直接的影響。 碎邊剪的機構(gòu)組成及工作原理 碎邊剪的機構(gòu)組成 碎邊剪是圓盤剪剪切機組的重要輔助設(shè)備。 一、其主體主要包括以下幾個部分： ； ； ； ；； ； 圖 21碎邊剪 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 二、碎邊剪的本體組成： 剪切本體是整個碎邊剪的核心部分，它完成了廢邊的剪碎工作。它主要有以下幾個部分組成： 圖 21碎邊剪本體 1 液壓鎖緊螺母 。 2 偏心套 。 3 偏心套 。 4 齒輪軸 。 5 軸套副 。 6 調(diào)整套 。 7 副齒輪 。 8 機架 。 9 刀盤 。 10 剪刃 。 11 壓緊楔 。 12 齒輪軸 。 13 編碼器 。 14 電機、蝸輪減速機 碎邊剪工作原理 碎邊剪是由兩臺直流電動機作為動力源分別驅(qū)動固定側(cè)和移動側(cè)的剪切機構(gòu)。固定側(cè)剪切力矩的傳遞路線如下：直流流電動機 —— 聯(lián)軸器 —— 減速器 —— 固定側(cè)剪切機構(gòu)。移動側(cè)的傳遞路線與固定側(cè)的路線完全相同。固定側(cè)剪切機構(gòu)、固定側(cè)電機及減速器直接固定在底座上，底座用地腳螺栓固定在地基上，而移動側(cè)剪切機構(gòu)、移動側(cè)電機及減速器安裝在橫移架體上，用于不同寬度的板材剪切（寬度范圍為 1400～ 2600mm） ，橫移機架由橫移傳動裝置驅(qū)動移動。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 碎邊剪的剪切機構(gòu)及主要部件 碎邊剪的剪 切機構(gòu) 剪切機構(gòu)是整個碎邊剪的核心部分，用于完成廢邊的碎剪工作。它主要是由上剪切軸裝配、下剪切軸裝配、剪切調(diào)整機構(gòu)（側(cè)隙調(diào)整機構(gòu)）構(gòu)成，如圖 22。 圖 22碎邊剪右側(cè)視圖 上、下剪刃分別安裝在上、下刀盤上，上、下刀盤分別裝于上下剪刃軸上，上、下剪刃軸是通過一對速比為 1的齒輪副嚙合傳動，這樣可以實現(xiàn)上下剪刃同步聯(lián)動，完成剪切工作。剪切調(diào)整機構(gòu)（側(cè)隙調(diào)整機構(gòu)）是由電機驅(qū)動蝸輪減速器，蝸輪減速器驅(qū)動齒輪軸的傳動，齒輪軸的轉(zhuǎn)動帶動外齒軸套傳動下刀軸做軸向的移動，使剪刃的側(cè)隙改變，從而實現(xiàn)適應(yīng) 剪切不同的厚度的板材（范圍為 5～ 25mm）。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 碎邊剪剪切機構(gòu)的主要部件 滾筒式碎邊剪因為是隨著刀片的旋轉(zhuǎn)運動同時在剪切并擠壓鋼板的，作為切頭的碎邊剪使用時，它的剪切厚度最高可達到 45mm，剪切工作中，剪刃做旋轉(zhuǎn)運動，被剪切鋼板運動速度最高為 。雙滾筒式碎邊剪主要由上下兩個同步旋轉(zhuǎn)并安裝有 4個剪刃組成 (如圖 23)。 圖 23右側(cè)刀盤 本碎邊剪上下滾筒的同步齒輪采用主副齒輪結(jié)構(gòu)。以便齒輪在無側(cè)間隙情況下工作，減少或消除沖擊載荷。上右齒輪軸為主動 軸，下右齒輪軸為從動軸。從動軸上的主齒輪與軸做成一體，而副齒輪則與主齒輪的輪轂滑動配合。主副齒輪通過擠壓裝在主齒輪輪轂的銷釘和裝在副齒輪上的銷釘連接，主副齒輪同時與裝在主動軸上的齒輪嚙合。副齒輪始終越前主齒輪一個角度，這就保證了上下滾筒的同步齒輪在無側(cè)間隙下工作（如圖 24）。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 圖 24斜齒輪主傳動剖視圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 3 碎邊剪剪切機構(gòu)的設(shè)計及計算 主要計算參數(shù) 剪切材質(zhì)：普碳鋼 /低合金鋼 /刃具鋼 剪料強度極限： 800MPa 剪料厚度： 5— 25mm 碎邊寬度： 1080mm 碎邊長度： 6301260mm 最大剪切速度： 剪切溫度：≤ 200℃ 鋼板寬度： 14002600mm 側(cè)隙調(diào)整范圍：軸向移動距離 5mm、側(cè)隙 剪切力的計算 由文獻 [6]、 碎邊剪的工作原理可得，在剪切廢邊時，主傳動箱有兩根主軸帶動上下滾筒旋轉(zhuǎn)，滾筒上的剪刃相當于一對斜齒輪嚙合的情況，又近似于變直徑的圓盤剪對碎邊進行剪切，因此，可根據(jù)圓盤剪的剪切力公式進行修正計算，得出碎邊剪的剪切力公式： ）（ ?? ??? bhP (31) 其中： P—— 剪切力， N h—— 板帶的厚度， mm ? —— 相對切入率， ? ?? ? —— 剪切角， rad， ??? 2 21h1c os ????? ）（ (32) ? —— 上下刀刃重合量，一般取 525mm， mm ?b —— 板帶的強度極限， MPa 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 ?? 20sinR? (33) 其中： ? —— 剪刃的曲率半徑， mm R0—— 剪刃的回轉(zhuǎn)半徑， mm ? ——— 刀片平面與軸心線的夾角， rad 由設(shè)計參數(shù)得： h=24mm b? =800MPa %105?? （ 65 號鋼） ? =20mm ??20? mm4000 ?R 計算得相對切入率 ? ：