5
滚筒式飞剪
6
3、曲柄回转杠杆式
工作原理：其上下刀架 分别由偏心套筒带动作 平移运动，以完成剪切 动作；这样切口平直。 当立柱由其下部的曲杆 带动下降，则上下刀不 能相遇，而产生《空 切》，只有当立柱处于 图示实线位置时，上下 刀刃才能相遇产生剪切 动作。
特点：该飞剪动力性能 差，速度较慢。但切口 平直。
即：
v=2πRn/60≡v0
由此可解出： n=60v0/2πR
此时的定尺长度为：L=2πRk
确定基本定尺与基本转速：设k=1，R=Rmax时，nj=nmin ， Lmax=Lj ；
实际剪切时，主轴速度n上调定尺L下调，为保持速度同步剪刃回 转半径R成比例下调。n= (1~2)nj，L=（1~0.5)Lj。
双滚筒飞剪的具体结构见图。
21
滚筒式飞剪结构
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双滚筒飞剪主要特点如下：
1、驱动侧：四列圆柱辊子轴承，操作侧：四列圆柱辊子轴承+止推 轴承。 2、驱动侧用大齿宽高精度的斜齿轮作为同步齿轮，其作用是消除回 转间隙。 3、快速换刃功能：松开固定斜楔后，上下滚筒连同上下刀片同时更 换，加快更换周期。 4、轴承座是整体式的，承担全部剪切力。而机架不受剪力。 5、刀片侧隙调整：一对刀刃通过如图9-23的机构进行调整，而另一 对刀片则是通过加垫片的方法进行调整。
3、空切机构
由图知，只有F点处于最 高位置时飞剪才可实现剪切。 机械偏心o3o4由空切变速箱 控制（见图9—33，p326） 与主轴的速比为1：2与1：4 分别实现两倍与四倍的剪切。 当液压偏心o2o3投入运行时， 则可实现大于4倍的剪切。
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4、曲柄半径R的调整 为实现匀速，当主轴转数n因为定尺调整的需要进行调整时，
ξ——系数，对简单机构，ξ=5，复杂机构ξ=15~20
34
三、飞轮力矩的确定
无论是那种类型的飞剪，在剪切时都有系统因减速而释放的能 量E用于克服剪切功A。
而飞轮的能量： GD 2n2
E
N m
730
GD 2
A 730
n12 n22
N m
n1、n2为电机在剪切开始与剪切终了时的转速，GD2为折算到电 机轴上的飞剪总的飞轮力矩，其单位是kgm2。由于电机转差率 S=(n1-n2 )/ n1,可以推出：
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径向匀速机构刀片轨迹示意图
以主轴转速最小为基本转速， 这时R=Rmax，L=Ljmax
必须下调以保证 同步。实际定尺长L=2πR·k
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§3 飞剪机的结构
工艺对设备的要
求：完成以下动作 （功能）
1、剪切；
2、定尺；
3、匀速；
4、其它：侧隙调整、 传动等。
必须对R作相应的调整。由于其基本转速nj是由最大半径Rmax确 定的，当实际定尺小于基本定尺时，必须调高主轴转速n同时调 小其曲柄半径R，以保持剪刃的水平线速度与轧件速度一致。具 体调整机构见p327, F9—34，系通过一液压马达及相应的液压柱 塞系统改变其实际的半径R实现的。当偏心o7o8转动75度时，半 径从最大变为最小。
式中E为轧件的弹性模量，l 为轧件的长度，Δl为在剪切 终了时，轧件的伸长量。它 由剪切时刀片的水平移动量 Δl1与轧件的水平移动量Δl0
确定：
Δl= Δl1 - Δl0
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• 水平力计算
对轧件: Δl0 =v0t
现在的问题是求剪切时间t 及 刀片走过的距离Δl1
如图,剪切从φ1开始到φ2结束, 则:
t 1 2 2 R ,而v为刀片的线速度.
360
v
c os1
Ah 2R
1
hs 2R
c os2
1
(1 0 )h
2R
s
刀片的移动量:
l1 R(sin1 sin 1)
由此可求得轧件的内应力进而求出
刀片的水平力。由于拉力的作用，
使轧件剪断时的减小，所以拉力比
实际计算值要小。
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二、电机功率
1、起动工作制：按飞剪运动质量及加速时间t确定功率
因为飞剪剪切时间极短，因而飞剪剪切时其能量是靠其机械系统的 动能释放克服剪切功（ΔE>A=Fha)。在剪切瞬间，其能量释放为：
E
1 2
J
12
2 2
剪切剪后的速度应由剪切速度及电机特性确定。同时在确定电机 功率时还应考虑电机的起动时间。
2、连续工作制：
电机功率：
N A (kw)
t
A---剪切功
T---两次剪切的间隔时间
圆盘剪原理
3
圆盘剪结构原理
4
2、滚筒式飞剪
结构：由一对相对转动的、装有剪刃的滚筒组成。 用途：用于轧件（小型材、板带材）的切头、切尾、切定尺。一般厚 度<12mm。用于切头轧件厚度可达45mm。 特点：简单、可靠，可用于高速（V>15m/s），但切口不齐。 用于切头、切尾的采用启动工作制，为适应切头切尾不同形状的要求， 有时在滚筒上安有两把刀分别用于切头切尾。 切定尺采用连续工作制。 作为滚筒式飞剪的变型，可将滚筒以杠杆代代替。 以下为滚筒式飞剪的实例。
一、水平力计算：飞剪机在剪切过程中，除了受垂直方向的剪切 力外，由于剪刃的水平速度一般大于轧件的水平速度，所以对刀 片来说还受有水平方向的拉力。垂直方向的剪力的计算方法与一 般的剪切机相同，这里主要分析剪切时水平力的计算。
根据虎克定律，在剪切时由 于轧件的拉伸，在轧件内部 产生的拉力为：
l E
l
冶金机械设计理论
第3章：剪切力能参 数--飞剪机 计划学时：6学时
1
§1 概述
飞剪安装在连续作业机组及轧制线上，横向剪切运动轧件（切头、 切尾、切定尺）。 一、对飞剪的基本要求 1、剪刃在轧件运动方向上与轧件同步：v=(1~1.03)v0，v0—轧件速 度。同时完成剪切。 2、定尺，同时满足长度及形状方面的精度要求。 3、满足轧机或机组生产率上的要求。 二、飞剪的类型
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4、曲柄摇杆式飞剪
这类飞剪用来剪切冷轧 带材，可用于高速下定 尺剪切板带材。上刀架 （连杆）由曲柄带动， 并由上刀架通过铰链带 动下刀架（摇杆）摆动。 剪刃安装在连杆与摇杆 上，当上下剪刃相遇时 产生剪切动作。
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总结： 除了以上介绍的四种飞剪外，尚有曲柄偏心式飞剪、IHI 摆式飞剪等。飞剪的种类繁多，结构比较复杂，应用十分 广泛，是轧钢机械中一种重要的设备。
2、飞剪主轴作等速运动的匀速机构
主轴作不等速运动的飞剪存在比较大的偏心质量，因而动力矩较
大，尤其是速度高时更为严重，所以在高速剪切时一般采用主轴作 等速运动的径向均速机构。
为改变定尺，必须改变飞剪主轴转速n；为保持同步性能采用改变 刀刃的回转半径R的方法，达到均速的目的。即n增加使定尺减小， 同时减小其回转半径R，以保持剪刃水平速度等于v0。
GD 2
730 A n12 n22
730 n12 s (2
A
s)
k
gm2
对于飞剪而言，其飞轮力矩往往不是常数，故应选择大些，以 保证剪切时的能量。
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由以上分析可知，1、改变主轴转速n及 2、改变空切系数k都可以 改变轧件的定尺长度L。
14
改变剪刃轨迹实现空切
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三、匀速机构
如前所述，可以通过调节飞剪主轴的转数n来调节轧件的定尺长度 L；但与此同时，在剪切时，必须保持剪刃的水平分速度v与轧件的 速度v0相等。即所谓“速度同步”。实现该功能的机构称之为“匀速 机构”。一般分为以下两类：1. 飞剪主轴作不等速运动；2. 飞剪主 轴作等速运动。
对于高速飞剪，刀片起 动转角之和一般大于360度， 必须考虑起、制动转角。
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光电装置布置简图
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二、连续工作制飞剪的调长 当轧件速度V0较大时，起动工作制飞剪难以满足要求，必须采用
连续工作制的飞剪。飞剪与送料辊的驱动可以是用一台电机驱动， 也可以分别驱动如图示。
12
飞剪机与送料辊共用一台电机
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定尺长度：L=V0t V0——送料辊的水平线速度； 设飞剪主轴转速为n(rpm)，空切系数为k，则：
L
v0
60 k n
f (1 ,k) n
或L D0n0 . 60 k
60 n
式中：D0 、 n0分别为送料辊的直径与转速。由上式可知，定尺长L 取决于主轴转速n与空切系数k，同时与轧件的速度v0成比例增加。
实际剪切时，转速n下调，定尺L上调。
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双曲柄均速机构
IHI摆式飞剪其匀速机构即是采用的双曲柄机构，以保证剪切时 剪刃的瞬时水平速度与轧件的速度相等。
椭圆齿轮匀速机构也是主轴作不等速运动的，当主动齿轮以均速 回转时，从动齿轮以不等速回转，与双曲柄机构一样，它也是在从 动齿轮角速度最大时进行剪切。
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23
刀片侧隙调整机构
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二、曲柄飞剪（又称《施罗曼飞剪》） 用途：冷连轧横切机组，对运动着的带钢进行定尺剪切。 特点： 1、与送料辊分别驱动（53kw/85kw），矫直—夹送辊减速机为差 动式，由液压马达对速度进行微调，并由脉冲发生器进行监控。
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曲柄飞剪系统布置图
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2、剪切机构
如图所示，曲柄以匀速转 动，位于连杆及摇杆上的上 下剪刃作弧形运动；在无空 切的情况下，飞剪主轴每转 一圈剪切一次。
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§2 剪切长度的调整
根据工艺要求，剪切长度应该为可调的。飞剪设计时应满足这一要 求。由剪切长度 L=V0t=f(t)可知，改变两次剪切的间隔时间t即可改变 剪切长度L。
一、起动工作制飞剪的调长
剪切长度L由光电装置（或热金属探测器）确定：
L=V0t±L′
其中L′为光电装置到飞 剪的距离，V0为轧件的前 进速度，t为飞剪剪切的延 迟时间。在光电装置位于 飞剪前方时取负号，后方 时取正号。