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【摘 要】冷剪机是棒材生产线的关键设备，它的正常运行直接关系到轧钢生产。针对轧钢二轧棒材线冷剪机运行过程中出现的故障，从其结构形式和受力状态进行分析，找出了故障产生的原因和解决办法。
【关键词】冷剪机 故障 分析 处理
中图分类号：TG333.21 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―568―02
1、前言
冷剪机是棒材生产线的关键设备，其功能是根据定尺长度剪切钢材，它的正常运行直接关系到轧钢生产的连续性。略钢于2008年7月新建的二轧棒材生产线所使用的630吨冷剪机是由国内某企业参照意大利Daniel技术制造，使用状态不好，主要问题是生产中承受工作载荷的门型板及机架上的4个大销孔（φ150mm）出现磨损和挤压变形，门型板与箱体的联接螺栓全部断裂，导致冷剪机带负荷工作时门型板跳动严重，跳动大势必冲击大，冲击力大就加速销孔及销轴的磨损，如此反复恶性循环，直接导致冷剪机状态越来越差。针对这种情况，采取临时措施，在箱体加焊辅助“T”型定位块，门型板上加焊八件“一”型方条来阻止门型板的跳动，以维持生产的需要。因此，必须对冷剪机问题产生的原因进行分析，采取相应措施加以解决，以保证生产的需要。
2、原因分析
图1 冷剪机受力状况
分析630吨冷剪机的受力状况，如图1所示，X向指向门型板：
在曲轴的旋转方向已定（逆时针）的情况下，曲轴上的大齿轮的螺旋角为左旋，因此水平轴向力F2指向门型板，即偏心轴产生的轴向力被门型板承受，导致门型板于箱体的联接螺栓全部断裂、门型板跳动，从而出现上述问题，影响生产。因此，在曲轴旋向一定时，大齿轮的螺旋角应保证轴向力方向背向门型板，这样，门型板才不会发生损害，使设备正常运行。
3、改进措施：
通过以上分析，将大齿轮的旋向由左旋改为右旋，使轴向力方向背向门型板，但要考虑一个问题，由于轴向力的作用，大齿轮与曲轴有分离趋势，经过计算分析，大齿轮不会退位。
3.1、分析冷剪机的受力状态，剪机曲轴、刀座及滑板的相关位置如图2所示。
图2 630吨冷剪机剪切机构
当上刀座向下剪切时，曲轴旋转方向如图2所示，为顺时针方向，曲轴带动连杆、连杆轴及刀座向下运动，完成剪切动作。
由于结构确定，O、O2是一定的，O1点围绕O旋转，当O1点在最高点时，为剪切的最大开口度；当O1点在最低点时，为剪刃的剪切完成位置，即O1点由最高点到最低点，为剪切开始到结束。然后，O1点由最低点到最高点，实现剪刃的抬起。在这个剪切过程中，如图2所示，如果顺时针方向旋转，剪切时O1点在O点的右侧，即在O与O2之间，连杆作用于连杆轴上的力F（作用点O2）与垂直方向的夹角α，比OO2连线与垂直方向的夹角小。如果逆时针方向旋转，剪切时O1点在O点的左侧，这时作用力F与垂直方向的夹角α比OO2连线与垂直方向的夹角大。
在剪切过程中，如果α角增大，垂直剪切力F1变小，水平剪切力F2变大，这样，滑板所受到的冲击力将增大，使滑板磨损加快。相反，如果α角减小，垂直剪切力F1变大，水平剪切力F2变小，获得的剪切力为最大，相对滑板的冲击力为最小。
综上所述，在冷剪机结构确定后，曲轴的旋转方向应保证α角最小，这样有利于保护设备和获得最大的剪切力，提高剪切效率。
3.2、传动齿轮旋向与门型板受力的关系
在剪切过程中，曲轴除承受垂直方向的剪切力外，还承受轴向力的作用，轴向力来源于曲轴上的大齿轮。由于结构原因（便于安装），在机架X方向一端，设有门型板，从机架结构设计、受力分析看，门型板主要承受垂直的剪切力，承受轴向力的能力最薄弱，因此，设计时，轴向力应背离门型板。
如图3所示，在曲轴的旋转方向已定（顺时针）、轴向力方向也已定的情况下，大齿轮的螺旋角方向只有一个，即左旋。作用在大齿轮A点的力F，可分解为一个向左的水平轴向力F2和径向力F1。
由于轴向力F2的存在，会使大齿轮曲轴为过盈配合，下面对这些力计算。
图3 630吨冷剪机传动机构
3.2.1、侧向力（即轴向力）
参数：最大偏心距离：94mm；
最大剪切力：630t；
大齿轮节圆直径：1640mm；
大齿轮螺旋角：9°；
计算：剪切时理论上作用在大齿轮上的最大剪切力：
Pmax= =725600N
此时可能产生的最大侧向力为：
Pmax侧=Pmax×tg9°=114920N
3.2.2、摩擦力
参数：设计中采用的公差配合为：
【关键词】冷剪机 故障 分析 处理
中图分类号：TG333.21 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―568―02
1、前言
冷剪机是棒材生产线的关键设备，其功能是根据定尺长度剪切钢材，它的正常运行直接关系到轧钢生产的连续性。略钢于2008年7月新建的二轧棒材生产线所使用的630吨冷剪机是由国内某企业参照意大利Daniel技术制造，使用状态不好，主要问题是生产中承受工作载荷的门型板及机架上的4个大销孔（φ150mm）出现磨损和挤压变形，门型板与箱体的联接螺栓全部断裂，导致冷剪机带负荷工作时门型板跳动严重，跳动大势必冲击大，冲击力大就加速销孔及销轴的磨损，如此反复恶性循环，直接导致冷剪机状态越来越差。针对这种情况，采取临时措施，在箱体加焊辅助“T”型定位块，门型板上加焊八件“一”型方条来阻止门型板的跳动，以维持生产的需要。因此，必须对冷剪机问题产生的原因进行分析，采取相应措施加以解决，以保证生产的需要。
2、原因分析
图1 冷剪机受力状况
分析630吨冷剪机的受力状况，如图1所示，X向指向门型板：
在曲轴的旋转方向已定（逆时针）的情况下，曲轴上的大齿轮的螺旋角为左旋，因此水平轴向力F2指向门型板，即偏心轴产生的轴向力被门型板承受，导致门型板于箱体的联接螺栓全部断裂、门型板跳动，从而出现上述问题，影响生产。因此，在曲轴旋向一定时，大齿轮的螺旋角应保证轴向力方向背向门型板，这样，门型板才不会发生损害，使设备正常运行。
3、改进措施：
通过以上分析，将大齿轮的旋向由左旋改为右旋，使轴向力方向背向门型板，但要考虑一个问题，由于轴向力的作用，大齿轮与曲轴有分离趋势，经过计算分析，大齿轮不会退位。
3.1、分析冷剪机的受力状态，剪机曲轴、刀座及滑板的相关位置如图2所示。
图2 630吨冷剪机剪切机构
当上刀座向下剪切时，曲轴旋转方向如图2所示，为顺时针方向，曲轴带动连杆、连杆轴及刀座向下运动，完成剪切动作。
由于结构确定，O、O2是一定的，O1点围绕O旋转，当O1点在最高点时，为剪切的最大开口度；当O1点在最低点时，为剪刃的剪切完成位置，即O1点由最高点到最低点，为剪切开始到结束。然后，O1点由最低点到最高点，实现剪刃的抬起。在这个剪切过程中，如图2所示，如果顺时针方向旋转，剪切时O1点在O点的右侧，即在O与O2之间，连杆作用于连杆轴上的力F（作用点O2）与垂直方向的夹角α，比OO2连线与垂直方向的夹角小。如果逆时针方向旋转，剪切时O1点在O点的左侧，这时作用力F与垂直方向的夹角α比OO2连线与垂直方向的夹角大。
在剪切过程中，如果α角增大，垂直剪切力F1变小，水平剪切力F2变大，这样，滑板所受到的冲击力将增大，使滑板磨损加快。相反，如果α角减小，垂直剪切力F1变大，水平剪切力F2变小，获得的剪切力为最大，相对滑板的冲击力为最小。
综上所述，在冷剪机结构确定后，曲轴的旋转方向应保证α角最小，这样有利于保护设备和获得最大的剪切力，提高剪切效率。
3.2、传动齿轮旋向与门型板受力的关系
在剪切过程中，曲轴除承受垂直方向的剪切力外，还承受轴向力的作用，轴向力来源于曲轴上的大齿轮。由于结构原因（便于安装），在机架X方向一端，设有门型板，从机架结构设计、受力分析看，门型板主要承受垂直的剪切力，承受轴向力的能力最薄弱，因此，设计时，轴向力应背离门型板。
如图3所示，在曲轴的旋转方向已定（顺时针）、轴向力方向也已定的情况下，大齿轮的螺旋角方向只有一个，即左旋。作用在大齿轮A点的力F，可分解为一个向左的水平轴向力F2和径向力F1。
由于轴向力F2的存在，会使大齿轮曲轴为过盈配合，下面对这些力计算。
图3 630吨冷剪机传动机构
3.2.1、侧向力（即轴向力）
参数：最大偏心距离：94mm；
最大剪切力：630t；
大齿轮节圆直径：1640mm；
大齿轮螺旋角：9°；
计算：剪切时理论上作用在大齿轮上的最大剪切力：
Pmax= =725600N
此时可能产生的最大侧向力为：
Pmax侧=Pmax×tg9°=114920N
3.2.2、摩擦力
参数：设计中采用的公差配合为：