切头飞剪主传动减速机设计

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《一重技术》　

切头飞剪主传动减速机设计　钟国欣　（１．一重集团大连设计研究院丁程师，辽宁大连１　１６６００）　摘要：介绍切头飞剪主传动减速机的结构、设计要点及其工作原理。　关键词：齿面接触应力；齿面弯曲应力；飞轮；箱体结构　中图分类号：ＴＧ３３３．１５文献标识码：Ｂ文章编号：１６７３—３３５５（２００８）０３—０００９－０２　Ｍａｉｎ　Ｄｒｉｖｅ　Ｇｅａｒ　Ｒｅｄｕｃｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　Ｃｒｏｐ　Ｓｈｅａｒ　Ｚｈｏｎｇ　Ｇｕｏｘｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｄｒｉｖｅ　ｒｅｄｕｃｅｒｓ　ｏｎ　ｃｒｏｐ　ｓｈｅａｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｌａｎｋ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｓｔｒｅｓｓ；ｆｌａｎｋ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｓｔｒｅｓｓ；ｆｌｙｗｈｅｅｌ；ｃａｓｉｎｇ　

热带钢连轧机组中，在精轧机之前一般都要　设置一台切头飞剪。该设备的主要功能为：剪切　粗轧后带坯的头部和尾部的低温及不规则部分，　有利于精轧机对带坯的咬人，减少带坯对轧辊的　冲击，减少轧制过程中卡钢事故的发生。切头飞　剪主传动减速机是为切头飞剪传递扭矩、运动和　动能的主要设备。　１　主传动减速机组成及工作原理　１．１飞剪主传动减速机组成　图１为切头飞剪主传动减速机结构图。切头　飞剪主传动减速机由两级斜齿圆柱齿轮、飞轮、　箱体等组成，其中小齿轮为锻造齿轮，大齿轮为　焊接齿轮。斜齿圆柱齿轮具有加工工艺简单、加　工精度高、传动效率好、装配维修方便等优点。　１．２飞剪主传动减速机工作特点　当接到剪切指令后，电机通过减速机带动飞　剪本体中的上、下转毂开始工作。上下转毂中各　带有上、下剪刃，上、下剪刃分别先后切人并剪　断带坯，然后制动，等待下一次剪切。飞剪具有　收稿日期：２００８—０４—０２；修回日期：２００８—０４—２０　图１切头飞剪主传动减速机结构图　瞬时、不连续的工作特点。当飞剪剪刃完成从切　人带坯到剪断带坯这个瞬时动作，需要很大的剪　切力和动能，飞剪工作所需要的动能仅靠飞剪系　统本身是无法满足的，所以在减速机高速轴上安　装飞轮，由减速机输入轴上的飞轮和各级齿轮在　转动中储存巨大动能来补充系统动能。　１．３飞剪主传动减速机工作原理　由上述可知，较低的电机扭矩和较高的电机　转速通过连轴器传输到减速机输入轴上，再经减　速机内部的两级啮合齿轮副的减速增力作用，经　

一

１９—　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第３期（总１２３期）　由输出轴把较高的扭矩与较低的转速输出到飞剪　本体上，驱动飞剪工作。　２主传动减速机设计要点　２．１传动件设计　飞剪主传动减速机在工作过程中，各级齿轮　的齿面接触强度和齿根弯曲强度瞬间较大，在施　工设计中应充分重视。以我们设计的１７８０　ｍｍ热　连轧机组的飞剪主减速机第一级小齿轮为例，核　算其齿面强度。　技术参数：　最大剪切力矩　３　８２０　ｋＮｍ　总速比，　１７．５２４　第一级减速比　４．４０９　第一级小齿轮工作齿宽ｂ　５４０　ｍｍ　第一级小齿轮节圆直径ｄ　４８２　ｍｍ　减速机工作频率　１７￣．．／ｍｉｎ　小齿轮齿面接触应力６　６ｂ＝６８６／ｄ【（ＴＪｉ）（ｉ１＋１）／ｂ×ｉｌ］　＝９８９　Ｎ／ｍｍ　＜　许用值１　０００　Ｎ／ｍｍ　小齿轮齿根弯曲强度６　６Ｐ＝＝３．２（Ｔ，／Ｏ／ｄ×ｂ×ｍ　＝１　ｌ２．８　Ｎ／ｍｍ　＜许用值　１２０　Ｎ／ｍｍ　从上述计算结果中可以看出，该减速机的齿　面接触、齿根弯曲强度完全满足理论要求，该减　速机完全能够正常工作。虽然对于一般的减速机　来说，这种应力计算值与许用值较接近的情况是　需要慎重考虑的，但是鉴于飞剪减速机不连续工　作的特点，这是允许的。　对于飞剪主传动减速机这种高强度要求的设　备，应该非常重视其加工精度和热处理要求。小　齿轮要求齿面渗碳淬火，齿面硬度与芯部硬度都　有较高的要求，加工精度要求达到６级精度，齿　面磨齿，光洁度０．８；材料选择要求机械性能好、　淬透性强，一般为１７Ｃｒ２Ｎｉ２Ｍｏ。大齿轮为焊接结　构，热处理相对较难，若要求大齿轮的齿部渗碳　淬火，就受相关设备的工作能力限制，非常不容　易实现，大齿轮的齿数比小齿轮齿数多，轮齿工　作频率比小齿轮少，通常大齿轮的齿部进行调质　处理，硬度达到中硬齿面即可，加工精度要求达　到６级精度，齿面磨齿，光洁度０．８，材料选择要　求机械性能好、调质性强，一般为３０Ｃｒ２Ｎｉ２Ｍｏ。　２．２箱体结构　飞剪在工作时产生很大的冲击和震动，所以　减速机的箱体结构需要具有良好的稳固性，基于　这一点，飞剪减速机的轴承座与底座设计成为一　个整体，有别于一般减速机轴承座与底座通过钢　板焊接连接结构。这种设计虽然使得减速机的重　量有所增加，但是其刚性也大大提高，减速机工　作的安全性得到保障。在设计箱体结构时，并非　不考虑经济性。如图２所示，飞剪减速机的箱体　一般采用这种Ｌ型结构，与长方形箱体相比最显　著的优点就是节约了空间，减少了重量。另外，　由于增加了钢板Ａ，使得承受纵向冲击的钢板由２　块增加到了３块，刚性也比长方形箱体有所提高。　由于以前国外设计的图纸一般都采用矩形箱体，　为了增加稳定性，轴承座厚度相应提高，连接轴　承座的钢板的厚度随之增加，使整个箱体结构复　杂、重量重、在低速齿轮处浪费了空间、增加了　制造成本。另外，箱体改为Ｌ形还可以将低速轴　处大齿轮的支撑由不对称改为对称，这样提高了　齿轮的啮合精度，使减速机运行更平稳。我们设　计的１７８０　ｍｍ热连轧机组飞剪主减速机设计中，　通过优化设计，确定了具有良好的实用性、经济　性的箱体结构，减轻了重量，节约了成本，结构　更趋于合理。在实际使用中也取得了良好的效　果　

Ａ一钢板。　图２　切头飞剪主传动减速机箱体　３　结　语　切头飞剪主传动减速机无论是从其在轧线中　所起到的作用，还是从它本身的加工生产上看，　都是非常特殊和重要的。希望通过本文的阐述，　能对感兴趣的读者有一些参考作用。

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差速式转鼓切头飞剪

２００８年第３期（总１２３期）　差速式转鼓切头飞剪　张　宇　（１．一重集团大连设计研究院助理工程师，辽宁大连　１　１６６００）　摘要：介绍差速式转鼓切头飞剪的组成及结构特点。　关键词：切头飞剪；滚筒式飞剪；碎断功能；热带钢连轧机　中图分类号：ＴＧ３３３．２　ｌ　文献标识码：Ｂ文章编号：１６７３—３３５５（２００８）０３—０００８—０３　Ｓｐｅｅｄ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｄｒｕｍ　Ｓｈｅａｒ　ＺｈａｎｇＹｕ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｓｐｅｅｄ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｄｒｕｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｒｏｐ　ｓｈｅａｒ；ｄｒｕｍ　ｓｈｅａｒ；ｃｈｏｐｐｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ＨＳＭ　在热带钢连轧机组的精轧机前面一般都设置　一台切头飞剪，用来剪切精轧带坯头部和尾部，　以便于精轧机对带钢的咬入，减少其对轧辊的冲　击，防止轧制过程中出现卡钢事故，使钢卷尾部　平齐，易于卷取和捆扎。　热带钢连轧机常用的切头飞剪有滚筒式及曲　柄连杆式两种。曲柄连杆式飞剪结构复杂、体积　大、设备重、造价高。在剪切过程中上、下剪刃　接近作平行运动，在剪切区剪刃基本上垂直切入　带坯，剪切断面质量好，适合剪切厚度较大的钢　板。但这种机构剪鼓和摆杆做摆动，有动负荷，　限制了剪切速度。另外由于结构原因只能在剪鼓　上装一对剪刃，切头切尾共用一把刀，切口只能　是直形，不利于带钢咬入。　而滚筒式飞剪结构简单，设备重量轻。转鼓　绕转动中心旋转，动平衡性能好，可以提高剪切　速度。在转鼓上可装两对剪刃，分别切头切尾，　使用可靠。但上、下剪刃不能垂直切入带坯，剪　切过程剪刃间隙是变化的，剪切实质上不是完全　切断而是挤剪并存，剪切质量不高，适用于较薄　带钢，经过技术改造目前可以切厚度达６０　ｍｉｔｔ的　收稿日期：２００８—０４—１４；修回日期：２００８—０４—１８　一ｌ６一　带坯。　这里介绍的是一种更先进的滚筒式飞剪，结　构更简单，重量轻，上下转鼓转动角速度一样而　线速度不同，同步齿轮无键连接，转动惯量小，　并具有碎断功能。下面以某钢厂１７８０　ｍｍ热带钢　连轧机切头飞剪为例来介绍。　１　切头飞剪的用途及工艺要求　切头飞剪位于精轧除鳞前，其功能是切掉精　轧带坯的头部和尾部。　切头时飞剪不能阻碍带坯正常运行，剪刃速　度应当与剪前辊道的速度ｆ即板材运行速度）同步。　切尾时剪刃速度应当与Ｆ１轧机的咬入速度同步。　剪切下来的料头长度应最小。为此对飞剪的要求　如下：　・剪刃起动位置要准确。　・剪刃的水平分速度与板材运行速度同步，　即切头时剪刃的水平分速度略高于精轧坯速度３％　１０％，切尾时略低于精轧坯速度３％一１０％。　・剪刃停止位置要准确。　・剪刃能在选定的位置上切下料头。

减速器传动装置总体设计方案

设计原始数据 (1)

第一章传动装置总体设计方案 (1)

1.1 传动方案 (1)

1.2 该方案的优缺点 (1)

第二章电动机的选择 (3)

2.1 计算过程 (3)

2.1.1 选择电动机类型 (3)

2.1.2 选择电动机的容量 (3)

2.1.3 确定电动机转速 (3)

2.1.4 二级减速器传动比分配 (4)

2.1.5 计算各轴转速 (4)

2.1.6 计算各轴输入功率、输出功率 (5)

2.1.7 计算各轴的输入、输出转矩 (5)

2.2 计算结果 (6)

第三章带传动的设计计算 (7)

3.1 已知条件和设计内容 (7)

3.2 设计步骤 (7)

3.3 带传动的计算结果 (9)

3.4 带轮的结构设计 (9)

第四章齿轮传动的设计计算 (11)

4.1高速级齿轮传动计算 (11)

4.2低速级齿轮传动计算 (14)

第五章轴的结构设计及校核 (19)

5.1 轴的材料选择及最小直径的估算 (19)

5.2 高速轴的结构设计与计算 (19)

5.2.1 高速轴的结构设计 (19)

5.2.2轴强度的校核计算 (21) 5.2.3键联接选择与强度的校核计算 (23)

5.3 中间轴的结构设计与计算 (24)

5.3.1 中间轴的结构设计 (24)

5.3.2轴强度的校核计算 (25)

5.3.3 键联接选择与强度的校核计算 (29)

5.4 低速轴的结构设计与计算 (29)

5.4.1 低速轴的结构设计 (29)

5.4.2 轴强度的校核计算 (31)

5.4.3 键联接选择与强度的校核计算 (33)

5.5轴承的选择及校核 (34)

5.5.1轴承的选择 (34)

5.5.2轴承的校核 (34)

5.6 联轴器的选择 (35)

第六章箱体的结构设计以及润滑密封 (36)

6.1 箱体的结构设计 (36)

6.2 轴承的密封 (36)

6.3 减速器润滑方式 (37)

飞剪控制系统在莱钢带钢生产线上与应用论文

飞剪控制系统在莱钢带钢生产线上的研究与应用

【摘要】本文主要介绍了飞剪的工艺，系统组成及在生产线中的控制过程，飞剪是莱钢1500热连轧控制系统中一道重要的中间工艺，头尾控制对整个板型控制有着重要的作用，对后续轧制都具有重要的参考作用，对于热连轧飞剪的设计应用有着很大参考价值。

【关键词】飞剪;主电动机;主减速机;制动器

1.工艺概述

飞剪是莱钢1500热连轧控制系统中的一道中间工艺，飞剪安装在热卷箱精轧机列之间，用于将运行中的带坯切去头部和尾部。本机组飞剪为转鼓式切头，由固定在上、下转鼓上的两对剪刃相对回转形成对带坯的剪切。本台飞剪分别设置切头和切尾剪刃，可以使经过剪切的带坯具有前凸和后凸的端部形状，这有利于带坯在精轧机的咬入和使成品钢卷具有良好整齐的外形。

2.控制系统的组成

2.1现场系统

剪前辊道安装在热卷箱与飞剪之间，用于将由热卷箱输送来的中间坯料运输到飞剪及精轧机。中间坯料进入精轧机前，剪前辊道线速度与热卷箱开卷速度保持同步；中间坯料进入精轧机后，剪前辊道线速度与f1速度保持同步。切头飞剪的主要组成：由两台500kw直流主电动机串联驱动，通过主电机联轴器，主减速机和主联轴器驱动下转鼓，又通过同步齿轮带动上转鼓，使上下转鼓具有相同的

转速完成剪切动作，每根转鼓上均安装有两把剪刃，其相对相位角差为90°。为了在剪刃停止时，保持其位置的准确，主电动机和主减速机间设置制动器，每次剪切后的制动主要是由电气完成的。

2.2自控系统

飞剪自控系统采用一套s7-400plc作为控制器。s7400用于带钢头尾的剪切。带一套et200m远程站，主要用于现场操作台对飞剪的控制。编程软件采用西门子step7v5.3，监控软件采用西门子的winccv6.0。

3.飞剪控制过程

在不工作时剪刃就处于该位置，此时切头剪刃朝向轧件运行方向(270°)，切尾剪刃处于和带钢垂直的位置(180°)，在该位置时有两种情况：

3#飞剪控制任务书

上海默巨机电设备有限公司

METRIC ENGINEERING CO., LTD.

地址/Add.：上海市延安西路1228弄2号嘉利大厦7楼A座电话/Tel：+86 (0) 21 6111 8930

邮编／P.C：200050 传真/Fax：+86 (0) 21 6111 6893

A Suite, 7th Floor, No.2 1228 Road, West Yan An Ave., Shanghai China 1 一、设备用途

3#飞剪位于预精轧之后，精轧之前。具有切头，切尾功能，并与碎断剪配合实现碎断功能。

二、设备主要性能参数

1．1设备主要功能描述

切头剪：

飞剪型号 FJ-3#BB1-G

剪切形式回转式飞剪

剪切功能切头、切尾

工作制度启/停式工作制

剪切材料断面 ≤φ30mm

剪切温度≥850℃

剪切速度 V= 5～16.5m/s

回转半径R=455mm

传动比i=1.26

剪刃宽度220 mm

润滑系统稀油集中润滑（油压）0.1～0.3 Mpa

代表钢种25MnSiV、40MnSiV

碎断剪：

飞剪型号 FJ-3#E12

剪切形式回转式飞剪

剪切功能碎断

工作制度连续工作制

剪切材料断面 ≤707 mm2

剪切温度 ≥850℃