Гильотинные ножницы

Полезная модель относится к. оборудованию для отделки проката, в частности, к ножницам для порезки листовой стали. Основная задача, решаемая полезной моделью - повышение производительности за счет сокращения простоев, связанных с износом оборудования. Предлагаемые ножницы для порезки толстолистовой стали содержат ножи, установленные в верхнем и нижнем суппортах, перемещающихся по боковым направляющим станин ножниц, и отличаются тем, что верхний суппорт выполнен с нижней гранью, наклоненной в вертикальной плоскости, а на боковых вертикальных его гранях закреплены по наружным углам поперечного сечения суппорта четыре планки в виде прямых угольников заданных размеров, при этом две планки на больших боковых гранях выполнены с суммарной площадью их контакта с направляющими станин F(14...16)Q×tg/_т, см² см, где Q - максимальное усилие реза ножниц, кг; - угол наклона режущей кромки верхнего ножа, град.; _т - величина предела текучести материала планок, МПа.

Полезная модель относится к оборудованию для отделки проката и может быть использовано при порезке толстолистовой стали.

Для резки листового проката на мерные длины широко используются гильотинные ножницы с верхним или нижним резом, особенности конструкции которых описаны, например, в книге А.И.Целикова и др. "Машины и агрегаты металлургических заводов", М., "Металлургия", 1988, с.395-405. Такие ножницы содержат два ножа, один из которых (подвижный) выполнен с наклонной режущей кромкой, а величина угла наклона зависит от толщины разрезаемых листов.

Известны гильотинные ножницы, содержащие станину и закрепленные в суппортах верхний неподвижный и нижний подвижный ножи, у которых на суппорте нижнего ножа со стороны входа в станину неподвижно закреплен кронштейн с установленным на нем гидроцилиндром, шток которого размещен в соосных отверстиях равных диаметров (см. пат. РФ №2071876, кл. B23D 15/04, опубл. в БИ №2, 1995 г.). Однако эти ножницы непригодны для порезки листов толщиной до 30 мм.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству являются гильотинные ножницы с верхним резом для поперечного резания толстых листов, описанные в книге А.А.Королева "Механическое оборудование прокатных и трубных цехов", М., 1987, с.115-116 и рис. III.5.

Эти ножницы содержат ножи, установленные в верхнем и нижнем суппортах, перемещающихся по боковым направляющим станин ножниц, и характеризуются тем, что верхний суппорт выполнен литым и двумя шатунами соединен с коленчатым валом, на одном конце которого свободно вращается зубчатое колесо и имеется кулачковая муфта, а суппорт имеет грузовое уравновешивание.

Недостатком гильотинных ножниц такой конструкции является возможность повышенного износа наиболее нагруженной боковой грани верхнего суппорта, что приводит к дополнительным простоям ножниц и снижению их производительности.

Технической задачей настоящей полезной модели является повышение производительности за счет сокращения простоев, связанных с износом оборудования.

Для решения этой задачи гильотинные ножницы для порезки толстолистовой стали содержат ножи, установленные в верхнем и нижнем суппортах, перемещающихся по боковым направляющим станин ножниц, и верхний суппорт выполнен с нижней гранью, наклоненной в вертикальной плоскости, а на боковых вертикальных его гранях закреплены по наружным углам поперечного сечения суппорта четыре планки в виде прямых угольников заданных размеров, при этом две планки на больших боковых гранях выполнены с суммарной площадью их контакта с направляющими станин

F(14...16)Q×tg/_т, см², где Q - максимальное усилие реза ножниц, кг; -угол наклона режущей кромки верхнего ножа, град.; _т - величина предела текучести материала планок, МПа.

Приведенное выражение для определения F получено при обработке опытных данных и является эмпирическим.

Сущность заявляемого технического решения заключается в установке на поверхностях подвижного суппорта, контактирующих с поверхностями станин ножниц, дополнительных деталей (планок) с определенной контактной площадью. В результате этого исключается износ граней суппорта, замена которого требует длительной остановки гильотинных ножниц, что приводит к снижению производительности всей технологической линии, в которой установлены эти ножницы. При этом планки с заданной контактной площадью F установлены на той стороне суппорта, которая наиболее нагружена при работе ножниц и подвержена максимальному износу.

Предлагаемые гильотинные ножницы (их часть) схематично показаны на фиг.1.

В направляющих пазах 1 вертикальных станин 2 ножниц перемещается суппорт 3 в нижней части которого закреплен нож 4, режущая кромка 5 которого наклонена под углом к горизонтали. Нижняя грань 6 суппорта также выполнена наклонной к горизонтали. На углах левой 7 (на рисунке) и правой 8 граней суппорта закреплены дополнительные планки 9 и 10, выполненные в виде прямых угольников, причем правые 10 планки имеют суммарную контактную площадь 11, равную F. Основные размеры суппорта: L, Н, ћ, и b.

При совершении реза на кромку 5 ножа воздействует усилие Р, горизонтальная составляющая Р_г которого действует на правую грань 8 суппорта и на планки 10. Под воздействием этого усилия P_г=P×tg и происходит износ контактных поверхностей 11 планок, которые в определенный момент заменяются на новые без извлечения самого суппорта из направляющих, так как суппорт может выходить (по вертикали) из пазов направляющих станин.

Опытную проверку заявляемых ножниц осуществляли в ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" при порезке листов толщиной до 30 мм из сталей с временным сопротивлением до 800 МПа. В опытах варьировали площадь контакта планок на правой (см. фиг.1) грани суппорта, изготовленных из стали 45 с _т=380 МПа, оценивая результаты опытов по продолжительности простоев ножниц и их производительности.

Наилучшие результаты (минимальные простои в течение заданного времени работы ножниц и наибольшая производительность) получены при использовании заявляемого объекта. Отклонения от рекомендуемой величины контактной площади F планок ухудшали достигнутые показатели.

Так при F<14Q×tg/_т уменьшалась износостойкость планок, что вынуждало их более частую замену и приводило к снижению производительности. В тоже время чрезмерное увеличение F (более 30Q×tg/_т) хотя и вело к дальнейшему повышению износостойкости планок, но увеличивало затраты на их изготовление и повышало контактные силы трения,

что в определенный момент отрицательно сказывалось на работе привода ножниц. Следует отметить что оптимальная величина F_max будет зависеть как от сортамента разрезаемого металла, так и от конструкции гильотинных ножниц.

При отсутствии на суппорте дополнительных планок (т.е. при использовании ножниц, выбранных в качестве ближайшего аналога - см. выше) производительность гильотинных ножниц составила не более 90% от максимально достигнутой. Таким образом, опытная проверка приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования, проведенные на комбинате показали, что использование предлагаемой полезной модели на толстолистовом стане 2350 ОАО "ММК" позволит повысить его производительность не менее, чем на 5% с соответствующим ростом прибыли от реализации проката.

Пример конкретного выполнения

Гильотинные ножницы толстолистового стана 2350 предназначены для порезки листов с максимальным сечением 30×1640 мм из стали с _в800 МПа и имеют вид, показанный на фиг.1 (см.).

Размеры верхнего суппорта ножниц: L=3000 мм, Н=1025 мм, ћ=725 мм, b=400 мм, =5,7°.

Минимальная площадь дополнительных планок на большей грани суппорта, изготовленных из стали 45 с _т=380 МПа (Q=15000 кг):

Гильотинные ножницы для порезки толстолистовой стали, содержащие ножи, установленные в верхнем и нижнем суппортах, перемещающихся по боковым направляющим станин ножниц, отличающиеся тем, что верхний суппорт выполнен с нижней гранью, наклоненной в вертикальной плоскости, а на боковых вертикальных его гранях закреплены по наружным углам поперечного сечения суппорта четыре планки в виде прямых угольников заданных размеров, при этом две планки на больших боковых гранях выполнены с суммарной площадью их контакта с направляющими станин F(14...16)Q·tg/_т, см², где Q - максимальное усилие реза ножниц, кг; - угол наклона режущей кромки верхнего ножа, град; _т - величина предела текучести материала планок, МПа.