Ножницы

Для разрезания прокатанного металла применяют ножницы нескольких типов:

1. Ножницы с параллельными ножами (рисунок 39). У этих ножниц режущие кромки параллельны друг другу, их применяют для поперечного разрезания горячего металла квадратного и прямоугольного сечения.

1-нож; 2- разрезаемая полоса.

Рисунок 39- Схема резания на ножницах с параллельными ножами

2.Ножницы с наклонными ножами (рисунок 40). У этих ножниц режущие кромки расположены под некоторым углом одна к другой. Применяются для холодной и горячей резки листов, полос и т.д.; и для разрезания мелких профилей пачками.

1-нож; 2-разрезаемая полоса.

Рисунок 40- Схема резания на ножницах с наклонными ножами

3. Дисковые ножницы (рисунок 41). У этих ножниц оба ножа имеют форму круглых дисков. Их применяют для обрезания кромки у листов и лент. Применяются также для продольного разрезания листа на ленты.

1-верхний нож; 2-лист; 3-нижний нож.

Рисунок 41 - Схема резания на дисковых ножницах

4. Летучие ножницы. Служат для разрезания движущегося металла поперек направления его движения.

5.2.1. Ножницы с параллельными ножами

Различают конструкции этих ножниц трех основных видов:

1. Ножницы с верхним резом, у которых верхний нож подвижен, нижний – неподвижен.

2. Ножницы с нижним резом, у которых оба ножа подвижны, но резание осуществляется при движении нижнего ножа.

3. Ножницы с горизонтальным направлением реза.

По типу привода ножницы бывают с электромеханическим приводом и гидравлическим.

Кроме того различают: ножницы закрытого типа, у которых станина расположена по обе стороны ножей (обычно ножницы более крупного размера), и ножницы открытого типа, у которых станина располагается с одной стороны ножей (ножницы малого размера)

При резании полос толщиной до 160мм применяют ножницы с верхним резом (рисунок 42). Этот тип ножниц часто называют пресс-ножницами, так как их кинематика схожа с кинематикой штамповочных прессов. Ножницы имеют мощную станину, на которой располагается их привод. Станина воспринимает полную нагрузку и рассчитывается на прочность исходя из максимального усилия резания. При резании полос толщиной более 30-60 мм за ножницами устанавливают опускающийся стол, который не позволяет ударять отрезанной заготовке по роликам рольганга в момент окончания реза.

1- редуктор; 2-кривошипно-шатунный механизм; 3- суппорт верхнего ножа; 4- станина; 5-полоса; 6-суппорт нижнего ножа; 7-опускающийся стол; 8-грузовое уравновешивание стола.

Рисунок 42- Ножницы с верхним резом

Недостатком ножниц с верхним резом является их громоздкость, а также наличие после окончания реза заусенца, направленного вниз и мешающего передвижению полос по рольгангам.

Процесс резания ножницами с нижним резом (рисунок 43) характерен тем, что перед резанием верхний нож опускается почти до соприкосновения с полосой и останавливается. После этого полоса разрезается движением нижнего ножа.

Преимущества таких ножниц заключается в следующем:

1. Полоса при резе поднимается выше уровня рольганга, а при окончании опускается на рольганг движением суппорта нижнего ножа. Поэтому нет надобности в установке подъемно - качающегося стола.

2. При разрезании длинных кусков, находящаяся со стороны верхнего ножа часть полосы не изгибается.

В этих ножницах суппорт нижнего ножа перемещается в вертикальных направляющих суппорта верхнего ножа, а последний в направляющих станины ножниц. Поэтому станина разгружена от усилия резания.

 

4

5

1-рычаг прижима; 2- суппорт верхнего ножа; 3- суппорт нижнего ножа; 4-прижим; 5- уравновешивающее устройство.

Рисунок 43- Ножницами с нижним резом

На суппорте верхнего ножа смонтирован двухэксцентриковый вал ABC, который своими шейками A соединен шатунами АF с суппортом нижнего ножа, а шейками В с прижимом DE. Для смягчения удара при посадке прижима на металл в шарнире Е предусмотрен пружинный буфер.

При запуске двигателя эксцентриковый вал, совершая плоское движение, вращается вокруг точки А. При этом, поскольку АВ=ВС и ED=OD верхний нож и прижим будут опускаться с одинаковой скоростью пока прижим не ляжет на металл. После этого верхний нож останавливается и металл разрезается движением нижнего ножа при вращении эксцентрикового вала вокруг неподвижной точки С. Ножницы изготавливают с безредукторным приводом, вращение эксцентрикового вала от специального тихоходного двигателя передается через универсальный шпиндель. Наличие прижима в ножницах обеспечивает перпендикулярность плоскости реза и исключает удары отрезаемой полосы по рольгангу.

Недостатком ножниц с верхним расположением эксцентрикового вала является сложность их обслуживания из-за верхнего расположения привода, а также сложная рычажная система прижима и уравновешивателя. В связи с этим Новокрамоторским машиностроительным заводом изготовлены ножницы с гидравлическим прижимом, урановешивателем и нижним расположением привода (рисунок 44)

1 8

1- эксцентриковый вал; 2-цилиндр уравновешивателя; 3-полоса; 4-прижим; 5-коромысло; 6-суппорт верхнего ножа; 7- суппорт нижнего ножа; 8 – цилиндр прижима.

Рисунок 44 - Ножницы с гидравлическим прижимом

Рычажные ножницы (рисунок 45) применяют для резки блюмов сечение до 200х200мм. с усилием 2500-6000 кН. Крутящий момент со стороны привода передается эксцентриковому валу, который одной шейкой опирается на нижний рычаг, а второй через шатун связан с верхним рычагом. При вращении эксцетрикового вала верхний рычаг поворачивается относительно неподвижной оси, тяга будет поднимать нижний рычаг с закрепленным на нем ножом, произойдет резание металла.

5

1- верхний рычаг; 2-ползун; 3- нижний рычаг; 4- эксцентриковый вал; 5-шатун; 5- ось.

Рисунок 45- Рычажные ножницы

Ножницы с гидравлическим приводом (рисунок 46) значительно проще, чем с электромеханическим приводом. Их широко применяют в прокатных цехах зарубежных заводов.

Ножницы состоят из основания и крышки, в которых установлены наружные колонны, выполняющих функцию направляющих для движения трех траверс. На нижней и верхней траверсе закреплены внутренние колоны, которые свободно проходят через центральную траверсу.

7 8 9

 

2

               
     
       
 
 


3

                           
         
 
 
   
         
 
 

 


4

5

6

1

 


11 10

1-основание; 2-Крышка; 3-верхняя траверса; 4-средняя траверса; 5- нижняя траверса; 6-возвратный гидроцилиндр; 7- наружная колонна; 8- внутренняя колонна; 9- рабочий гидроцилиндр; 10 –верхний нож; 11- нижний нож.

Рисунок 46– Гидравлические ножницы

Нижний нож установлен на нижней траверсе, верхний нож – на средней, а на верхней – рабочий гидроцилиндр. Средняя траверса постоянно подпирается возвратными гидроцилиндрами, обеспечивающими зазор между ножами и возврат рабочего цилиндра в исходное положение. Работа ножниц заключается в следующем: при подаче давления в рабочий цилиндр происходит перемещение его плунжера и средней траверсы вниз с вытеснением жидкости из возвратных цилиндров до момента соприкосновения верхнего ножа с металлом.

Затем происходит остановка его движения. Однако жидкость продолжает поступать в рабочую полость цилиндра, начинается движение корпуса цилиндра, верхней траверсы, внутренних колонн и нижней траверсы с закрепленным на ней ножом относительно неподвижного плунжера вверх, происходит резание металла нижним ножом. После окончания резания полость рабочего цилиндра соединяется со сливом и возвратные цилиндры возвращают ножи в исходное положение.

 

5.2.2. Расчет усилия резания на ножницах с параллельными ножами

Процесс резания состоит из трех периодов (рисунок 47):

1. вмятие ножей в металл, при этом усилие увеличивается до максимального значения Рмах. Длительность этого периода характеризуют коэффициентом вмятия εв, определяемым отношением глубины внедрения ножей к высоте разрезаемого металла.

;

2. собственно резание металла (сдвиг по плоскости резания, при этом усилие резания уменьшается по мере уменьшения площади сдвига).

Р

 

Рмах

 

Рн

 
 

 


εв εн εх

z в z н h s

Рисунок 47– График усилия резания на ножницах с параллельными ножами.

3. скалывание (отрыв) оставшейся неразрезанной части сечения. Начало отрыва характеризуется коэффициентом надреза.

,

где zн – глубина внедрения ножа, при котором происходит скалывание.

Максимальное усилие в конце периода вмятия равно усилию в момент начала резания

коэффициент, равный отношению максимального сопротивления срезу к пределу прочности. Для мягких металлов k1=0.7, для твердых - k1=0.6.

Площадь сдвига

С учетом затупления ножей и увеличения зазора между ними при длительной эксплуатации

k2=1.1-1.2 – при горячей – k3=1.15-1.25

k2=1.15-1.25 – при холодной – k3=1.2-1.3

k2 – учитывает затупление, k3 – увеличение зазора.

Для определения работы и мощности резания необходимо знать характер изменения усилия резания в различные периоды. При вмятии ножей усилие изменяется по параболической кривой, а в период резания эта кривая изменяется круче и обрывается в период отрыва. Уравнения усилий в период вмятия можно приблизительно написать

εвх и εнх – текущие значения коэффициентов вмятия и надреза

εвх≤εв; εнх<εн.

Для момента отрыва εнх=εн, тогда

При вмятии ножей, за счет смещения равнодействующих усилий резания от кромок ножей, будет возникать момент, стремящийся повернуть заготовку. Ввиду того, что величина плеча неизвестна, то точно определить силу Т невозможно. Поэтому принято T=(0.1-0.15)Р.

Усилие прижима при этом Q=(0.03-0.05)P.

5.2.3. Определение мощности двигателя ножниц с параллельными ножами.

Суммарный крутящий момент на коленчатом валу ножниц состоит из двух частей:

,

где M рез - момент от действия силы N (рисунок 48);

- момент трения в опорах коленчатого вала и шарнирах.

 

Рисунок 48–Схема к расчету ножниц

Момент от действия силы N равен:

Для кривошипно-шатунных механизмов с небольшим отношением радиуса кривошипа r к длине шатуну l (у ножниц это отношение =λ=0.075-0.15) величину перемещения Sy ножа можно выразить через радиус и угол поворота кривошипа: .

Угол, соответствующий перемещению от верхней мертвой точки, равен:

.

Плечо действия силы N, направленной вдоль шатуна, при углах наклона шатуна β<5º выражается:

При углах α>90º, целью получения положительного значения плеча а, значение его можно представить в виде выражения:

,

где

Момент от трения в опорах коленчатого вала и шарнирах определяется:

 

где -диаметр шейки вала в опоре;

-диаметр мотылевой шейки в вале;

-диаметр оси в шарнире суппорта;

- коэффициент трения скольжения в опорах и шарнирах;

В соответствии с изменением усилия резания и плеча момента строим кривые изменения , Мст в зависимости от угла поворота коленчатого вала. На участках, где нет резания, с достаточной степенью точности принимаем значение статического момента равным 3% от статического момента при резании.

Определяем эквивалентный статический момент за время одного оборота:

Предварительно выбираем двигатель:

Полученный двигатель проверяется на нагрев с учетом характера работы ножниц.

 

5.2.4. Ножницы с наклонными ножами (гильотинные ножницы)

Применяются для резания листов, штрипсов, иногда мелкого сорта пачками. Угол наклона ножа выбирают различным в зависимости от разрезаемого металла, но не более 10-12º во избежание выталкивания из ножниц разрезаемого металла. Материал ножей 9Х, 5Х2ВС, 55ХНВ, HRC=55.

Бывают:

1. открытого типа;

2. закрытого типа;

3. с подвижным верхним ножом;

4. с подвижным нижним ножом;

5. с механическим приводом;

6. с гидравлическим приводом.

Ножницы открытого типа имеют С-образную станину с приводом коленчатого (эксцентрикового) вала от электродвигателя через клиноременную передачу и муфту включения (рисунок 49).

1-станина; 2 –коленчатый вал; 3 – маховик; 4- электродвигатель; 5-суппорт верхнего ножа; 6-стол.

Рисунок 49–Ножницы открытого типа

 

Обычно ножницы открытого типа изготавливают на небольшие усилия.

Станина ножниц закрытого типа (рисунок 50) обычно состоит из 2-х стоек, установленных на фундаменте. Внизу стойки соединены траверсой (суппортом), на который устанавливается нижний нож. Вверху стойки соединены стяжными болтами или траверсой, на которой у больших ножниц устанавливается редуктор. Стальной литой суппорт или сварной для ножниц малого типоразмера устанавливается в направляющих станины и двумя шатунами соединен с коленвалом.

1-электродвигатель; 2-стойка станины; 3 –редуктор; 4–коленчатый вал; 5-суппорт верхнего ножа; 6-суппорт нижнего ножа.

Рисунок 50– Ножницы закрытого типа

Ножницы с верхним резом и приводом ножа от коленчатого вала имеют такие недостатки, как сложность обслуживания привода, установленного на станине, а также большой износ подшипников скольжения коленчатого вала. В связи с этим ВНИИМЕТМАШ разработал гильотинные ножницы с нижним резом и эксцентриковым валом, установленным на подшипниках качения (рисунок 51).

1-уравновешиватель” 2-верхний нож; 3-прижим; 4-суппорт нижнего ножа; 5-эксцентриковый вал.

Рисунок 51– Гильотинные ножницы с нижним резом и эксцентриковым приводом

 

Нижний нож приводятся в действие от электродвигателя через цилиндрический редуктор и эксцентриковый вал. Вал в своей средней части имеет эксцентрики, на которые установлены подшипники качения и которые установлены в подушки. Подушки своей верхней поверхностью контактируют с суппортом нижнего ножа и связаны с ним шарнирными тягами. При вращении эксцентрикого вала подушки совершают качательное движение и перемещают суппорт в вертикальной плоскости для совершения реза. Шарнирные тяги возвращают суппорт вниз в случае его заклинивания в направляющих суппорта при попадании окалины в зазоры.

Уравновешивание суппортов гильотинных производится с помощью контргрузов, пружин или пневмоцилиндров. Гильотинные ножницы оборудуются специальными прижимами, препятствующими сдвигу листа во время резания. Устанавливают прижимы на суппорте или станине. Привод их может быть пневматический или от коленчатого вала механизма резания через систему рычагов.

Привод включения в работу ножниц состоит из фрикционной муфты с пневмоцилиндром или электромагнитом. Ножницы с большим усилием резания не имеют муфты, а включаются в работу пуском приводного двигателя.

 

5.2.5. Определение усилия резания и мощности двигателя ножниц с наклонными ножами

 

При резании металла на ножницах с одним наклонным ножом сопротивление резанию оказывает не вся площадь сечения листа bxh, как при резании параллельными ножами, а только некоторая небольшая часть его в виде треугольника ABC (рисунок 52). Очевидно, что благодаря наклону ножа усилие резания значительно уменьшается. Кроме того сдвиг происходит не по всему сечению треугольника ABC, а по трапеции ABED, ввиду скалывания металла.

Величина z=h – ED характеризует глубину надреза, при котором наступает отрыв, а отношение называется относительной глубиной надреза и зависит от пластических свойств металла. Коэффициент надреза определяют экспериментально или по эмпирической формуле:

,

где δ – относительное удлинение при растяжении.

 


А τср τ

 
 


h D Z τмах

τ у

 
 


В Е С

Рисунок 52– Схема к расчету усилия резания на гильотинных ножницах.

 

Таким образом:

Усилие резания:

τср – среднее сопротивление сдвигу.

Среднее значение сопротивления срезу τср выражают через максимальную величину сопротивления резанию τmax. Для этого приравняем площадь эпюры действительных напряжений до момента скалывания на площадь в виде прямоугольника с абсциссой равной τср и ординатой , тогда .

Для нахождения площади эпюры заменим огибающие линии прямыми:

Выразим τу через τmax. Из подобия треугольников KMN и EPN:

или

Отсюда:

Максимальное касательное напряжение определяется:

Вводя коэффициенты получаем формулу для расчета усилия резания:

k2=1.2-1.3 – коэффициент, учитывающий затупление ножей во время эксплуатации;

k3=1.2-1.3 – коэффициент, учитывающий увеличение бокового зазора между ножами во время эксплуатации.

Кроме силы резания Рмах привод ножниц должен преодолеть нагрузки от веса суппорта с шатунами G , усилие уравновешивания суппорта , усилие прижима (в случаях, когда прижим связан с суппортом), а также силы трения в направляющих от действия распорного усилия Т и горизонтальной составляющей усилия резания Q.

Распорное усилие Т принимается равным:

Т =(0.18-0.35)Р –при резании без прижима;

Т =(0.1-0.18)Р –при резании с прижимом;

Составляющая от наклона ножа равна:

.

Для преодоления указанных сил со стороны шатуна необходимо приложить продольную силу :

,

где - сумма всех вертикальных усилий;

- коэффициент трения скольжения в направляющих суппорта;

β –угол наклона шатуна.

,

Усилие уравновешивания суппорта принимается на 20-30% больше веса суппорта с шатунами:

.

Усилие прижима принимается равным 3-5% от усилия резания:

Рпр =(0.03-0.05)Рмах

Рисунок 53- Распределение усилий в режущем механизме ножниц

Суммарный крутящий момент на коленчатом валу ножниц состоит из двух частей:

,

где M1-момент от действия силы N;

- момент трения в опорах коленчатого вала и шарнирах.

Момент от действия силы N равен:

M1 =Na.

Плечо aопределяется обычно по масштабу (рисунок 53) или по формулам:

при < 90°:

 

g=j-90°

при > 90°.

При проектном расчете ножниц радиус кривошипа Rопределяется исходя из максимальной высоты h и ширины разрезаемого листа B, угла наклона режущей кромки ножа α, перекрытия ножей Δ и величиной зазора между ножами для свободного прохода листа Y:

.

Величина перекрытия ножей принимается равнымй 5 ¸ 10 мм., а

зазор между ножами - 15 20 мм.

Момент от трения в опорах коленчатого вала и шарнирах определяется:

 

где -диаметр шейки вала в опоре;

-диаметр мотылевой шейки в вале;

-диаметр оси в шарнире суппорта;

- коэффициент трения скольжения в опорах и шарнирах;

Величина крутящего момента определяется на полном обороте колен­чатого вала. Для этого траектория оси мотылевой шейки коленчатого вала разбивается на несколько равных частей и в каждой точке определяется величина . При этом следует учитывать, что усилие резания и усилие прижима действуют не во всех точках. Рез начинает­ся в точке 2 HP(начало резания) и заканчивается в точке 5 КР (конец резания); начало ра­боты прижима (НPП) соответствует точке I, а конец работы прижима (КРП) - в точке II.

Угол поворота кривошипа, при котором начинается рез, оп­ределяется, исходя из величины зазора между ножами и радиусом кривошипа:

Угол поворота кривошипа, при котором заканчивается рез:

.

Углы начала и конца работы прижима задаются.

Расчет ножниц производят, табличным методом для различных углов поворота кривошипа. По данным таблицы строится график изменения крутящего мо­мента за один оборот вала (рисунок 54).

Рисунок 54- График изменения крутящего момента за один оборот коленчатого вала

Предварительная мощность электродвигателя

,

Где n –число оборотов коленчатого вала;

- средний коэффициент перегрузки двигателя;

- КПД привода.

В случае работы ножниц в повторно-кратковременном режиме выбранный двигатель проверяется на нагрев по среднеквадратному моменту.

 

5.2.6. Дисковые ножницы

Применяются для отрезки кромок у широких полос и роспуска их на более узкие полосы. Устанавливаются с радиальным перекрытием ножей 1-3 мм, а при h>10 мм применяется отрицательное перекрытие и с небольшим боковым зазором (δ=(0.05-0.08)h). Толщина диска (0.06-0.1)D, изготавливаются из стали 9ХВ2С с твердостью HRC 50-52 и углом заострения 90º. Для направления верхней кромки вниз верхний нож смещается в направлении движения до 150 мм, иногда, для уменьшения трения, ножи устанавливаются не параллельно, а с небольшим расширением к выходу (30/). Диаметр ножей принимается исходя из условия захвата, но чаще по соотношению D=(40-125)h.

Конструкция ножниц зависит от способа осевой регулировки ножей. По этому признаку различают ножницы скреплением каждого ножа на отдельном валу (Рисунок 55) и с креплением всех ножей на двух общих валах Рисунок 56).

 

1 – ножи; 2 – универсальные шпиндели; 3 – эксцентриковая втулка; 4 – механизм регулировки перекрытия; 5 – механизм регулировки бокового зазора между ножами; 6 – винт; 7 – двигатель механизма резания; 8-редуктор; 9- привод регулирования ширины листа.

Рисунок 55– Двухпарные дисковые ножницы.

1-штурвал; 2- подушка; 3- пружины уравновешивания; 4-станина; 5-червячная передача; 6-вал; 7- ножевой вал

Рисунок 56 – Многопарные дисковые ножницы.

 

5.2.7. Расчет мощности привода дисковых ножниц

Расчет усилия резания проводится по аналогии с его расчетом для гильотинных ножниц. Средние касательные напряжения определяются по формуле:

Однако, в случае с дисковыми ножницами, площадь, по которой происходит сдвиг, ввиду наличия второго наклонного ножа, в два раза меньше, чем при резании на гильотинных ножницах (рисунок 57):

Рисунок 57–Схема к расчету дисковых ножниц

 

Соответственно и усилие резания в два раза меньше:

Угол α определяется как средняя величина между углами αо и γ

Равнодействующая от усилия резания приложена посередине дуг BE и AD, поэтому момент резания для вращения дисков будет:

,

где

Момент трения в опорах дисков:

где Ri – реакция в подшипниках i-той опоры;

- коэффициент трения в подшипниках;

di – диаметр трения в подшипниках.

Мощность двигателя для ножниц с n-парами дисков определяется:

η – КПД привода;

k=1.1-1.2 – коэффициент, учитывающий трение дисков о металл.

 

5.2.8. Летучие ножницы

Предназначены для резки металла по ходу при его движении. Нашли широкое применение на непрерывных станах. Применяются следующие основные типы летучих ножниц:

1. барабанные;

2. рычажно-кривошипные;

3. с плавающим кривошипом;

4. планетарные;

5. маятниковые.

Барабанные летучие ножницы (рисунок 58) являются одной из первых машин для резания металла в потоке, они зарекомендовали себя как надежные в эксплуатации для резки полос δ≤30 мм, мелких сортовых профилей.

1-подающий ролик; 2- рычаг; 3-пневмоцилиндр; 4-станина; 5-барабан.

Рисунок 58- Барабанные летучие ножницы

На двух барабанах по их образующим радиально закреплены ножи (по одному или несколько на каждом барабане). Полоса движется непрерывно и подается к ножницам подающими роликами (или валками последней клети непрерывного стана). При встрече верхнего и нижнего ножей происходит резание полосы. Длина отрезаемых листов определяется соотношением скорости полосы, окружной скорости вращения ножей, диаметром барабанов, а также количеством установленных ножей. Для получения возможности резки различных длин ножницы оборудованы многоступенчатой коробкой скоростей, двигателем постоянного тока с независимым возбуждением. Жесткая связь между барабанами осуществляется синхронизирующими шестернями, одна из которых выполнена с продольным разрезом. Причем первая часть жестко связана с валом барабана, а вторая – свободно на подшипнике.

Регулировка тангенциального зазора между ножами производится резьбовым устройством, расположенным на конце вала верхнего барабана с неприводной стороны. При вращении резьбовой гайки с упорным подшипником верхний барабан перемещается в осевом направлении и одновременно поворачивается вокруг своей оси при застопоренном нижнем барабане за счет косозубых зубьев шестерни.

Для порезки горячих сортовых профилей используются специальные барабанные летучие ножницы с механизмом пропуска реза (рисунок 59). Если синхронизирующие шестерни механизма резания вращаются с постоянной скоростью, то будет происходить рез за каждый оборот при условном минимуме межцентрового расстояния между барабанами (эксцентриситеты направлены друг к другу).

6 7 8

1-эксцентриковый вал; 2-суппорт; 3-нож; 4-приводное колесо механизма реза; 5-шарнирная связь; 6-привод механизма реза; 7-приводное колесо механизма пропуска реза; 8-привод механизма пропуска реза.

Рисунок 59- Сортовые барабанные летучие ножницы

Ввиду движения ножей барабанных ножниц по круговой траектории, они встречаются с полосой под некоторым углом, вследствие чего получаются большие динамические нагрузки и плоскость резания не является вертикальной. По этой же причине установка одного ножа наклонно, как у гильотинных ножниц, с целью уменьшения динамических усилий при резании встречает большие затруднения. Чтобы снизить динамические нагрузки за счет наклона ножа, получить перпендикулярность или близкую к нему плоскость реза, используют рычажно-кривошипные ножницы (рисунок 60).

 

6

1-втулка; 2-палец; 3-приводная шестерня; 4-суппорт ножа; 5-приводное колесо; 6-серьга.

Рисунок 60 – Рычажно-кривошипные летучие ножницы

У этих ножниц рабочие кромки ножей движутся по эллипсовидной траектории, а на участке резания эта траектория почти совпадает с горизонтальным движением ножа. Суппорт установлен на роликовых подшипниках, расположенных на концах оси, последняя закреплена эксцентрично на боковых втулках, опирающихся на роликовые подшипники. Втулки приводятся во вращение от двигателя через редуктор, шестерни и зубчатые колеса. Скорость полосы до 2 м/сек.

Недостатком рычажно-кривошипных ножниц является наличие больших динамических нагрузок, вызванных несовпадением оси вращения с центром тяжести системы. Эти ножницы не имеют механизма пропуска реза.

С целью получения большего диапазона длин разрезаемых заготовок используются летучие ножницы с плавающим кривошипом (рисунок 61), позволяющим производить пропуск реза. Эти ножницы целесообразно применять при толщине полосы 2.5-8 мм.

Ввиду большой инерционности движущегося возвратно-поступательного механизма резания на рычажно-кривошипных ножницах не допускается работа с большим опережением или отставанием ножей, как на барабанных ножницах.

1-втулка; 2-суппорт верхнего ножа; 3-суппорт нижнего ножа; 4-ползун; 5-серьга.

Рисунок 61- Рычажно кривошипные летучие ножницы с плавающим кривошипом.

Планетарные летучие ножницы конструкции ВНИИМЕТМАШ (рисунок 62) применяют для резания заготовок (Р=100-150 т) и сортовых профилей (12-15 т). Максимальное разрезаемое сечение 120х120 мм – 80х80 мм со скоростью 3-7 м/сек. Ножницы имеют два механизма: механизм резания и механизм пропуска реза. Ножницы состоят из двух вращающихся планетарных редукторов (барабанов), на выходных валах которых установлены суппорты с ножами.

1-солнечная шестерня; 2-водило; 3-суппорт ножа; 4-кривошип; 5-контрогруз; 6-паразитная шестерня; 7-планетарная шестерня.

Рисунок 62 -Планетарные летучие ножницы

 

Солнечные шестерни этих редукторов установлены на валах, концы которых одними концами свободно опираются через подшипники на валы приводных колес, а другими – на станину. Такое устройство позволяет поворачивать солнечные шестерни независимо от вращающихся приводных колес.

При работе без пропуска реза солнечные шестерни неподвижны, вращаются водила, соединенные с приводными колесами, планетарные шестерни с суппортом получают плоское поступательное движение по круговой траектории.

При работе с пропуском реза кривошип приводится во вращение от редуктора пропуска реза, приводимого от двигателя вращения водил через сцепную муфту. Солнечные шестерни с помощью шатуна повернутся в противоположных направлениях, а значит, повернутся паразитные и планетарные шестерни с суппортами ножей. На участке резания ножи займут положение, при котором металл свободно будет проходить между ними. Произойдет пропуск реза. Для получения более коротких заготовок ножи работают с «обгоном».

Маятниковые летучие ножницы (рисунок 63) имеют простую конструкцию, надежны в эксплуатации, однако, вследствие большой инерционности, тихоходны и применяются при скорости < 2.5 м/сек. Максимальное усилие до 2000кН, сечение заготовки до 150х150 мм.

 

1-коленчатый вал; 2-шатун; 3-суппорт верхнего ножа; 4-разрезаемая полоса; 5-рама.

Рисунок 63 – Маятниковые летучие ножницы

Они состоят из качающейся рамы, с закрепленным на ней нижним ножом, суппорта верхнего ножа, коленчатого вала, шатунов.

На средней шейке коленчатого вала подвешен шатун с суппортом и верхним ножом. На боковых шйках подвешен нижний суппорт с ножом. При повороте коленчатого вала нижний суппорт поднимается, а верхний опускается. Т.к. верхний суппорт движется в направляющих пазах нижнего, то при соприкосновении заготовки с ножами суппорты будут перемещаться навстречу друг другу и одновременно перемещаться относительно коренных шеек коленчатого вала со скоростью полосы. Крайние положения рамы фиксируются амортизаторами, возврат в исходное положение осуществляется контргрузом.