橫切線飛剪離合器摩擦片磨損分析與優化

張 節，劉有章

（漣鋼2250熱軋板廠，湖南婁底417009）

橫切線飛剪離合器摩擦片磨損分析與優化

張 節，劉有章

（漣鋼2250熱軋板廠，湖南婁底417009）

飛剪離合器摩擦片是飛剪的核心零件，通過對其磨損因素進行分析并制定相應的處理方案，對控制飛剪故障時間、降低生產成本具有重要意義。并在實際生產中，制定了相應的改進方案，延長了飛剪離合器摩擦片的更換周期，減少了飛剪離合器的磨損。

橫切線；飛剪；離合器；磨損分析

漣鋼2250熱軋板廠橫切線由德國西馬克公司設計，中國陜壓重工設備有限公司制造安裝，投產于2010年10月，其中橫切線曲柄式定尺飛剪為全套進口設備。隨著使用時間的推移，發現飛剪離合器性能急劇下降，離合器內摩擦片消耗逐年增多，而每塊進口摩擦片的價格高達2000元人民幣，生產成本居高不下。從2013年開始逐步對飛剪離合器進行了國產化改造，同時對相關參數進行優化，設備改造優化后運行平穩，摩擦片的使用周期和生產成本都得到了極大的改善，提高了生產效率。

1 橫切線飛剪離合器介紹

橫切線飛剪離合器結構如圖1所示，飛剪動摩擦盤通過外齒套固定在飛剪飛輪上與飛輪同步轉動，飛剪剪切時，離合器活塞氣缸伸出使動摩擦盤和摩擦片結合，通過動摩擦盤與摩擦片的摩擦力將飛輪轉矩傳遞到傳動軸上，帶動傳動軸轉動；飛剪制動時，離合器活塞氣缸縮回，動摩擦盤通過彈簧及相互作用力與摩擦片分離。

圖1 離合器結構圖

2 飛剪離合器摩擦片磨損因素分析

查詢資料[1，2]可知摩擦磨損主要與摩擦件的相對滑動距離、正壓力、溫度等因素有關，因此對飛剪離合器摩擦片磨損分析主要從飛剪電機速度、氣壓壓力、溫度等方面進行。

（1）飛剪傳動電機速度對飛剪離合器摩擦片的影響。

由于在線設備不便于觀測飛剪離合器結合瞬間的打滑角度，因此在空載狀態下測試了飛剪電機轉速與飛剪制動器打滑角度的關系，測量曲線見圖2，由測量曲線可知，飛剪制動器的打滑角度與飛剪電機轉速成正比，也就是說電機轉速越快，制動器的滑動距離越長，摩擦片的磨損量越大，由于制動器的工作過程與離合器正好相反，因此該規律也同樣適用于飛剪離合器。

圖2 電機轉速與摩擦片打滑角度曲線圖

（2）活塞氣缸的氣壓值對飛剪離合器摩擦片的影響。

飛剪活塞氣壓能夠控制飛剪離合器摩擦片的正壓力，在電機轉速1 000 r/min，空載的條件下，記錄了氣壓變化與制動器打滑角度的關系，記錄曲線見圖3，由測量曲線可知，飛剪制動器的打滑角度隨氣壓的升高而減小。

圖3 氣缸氣壓與摩擦片打滑角度曲線圖

（3）飛剪離合器彈簧、內部溫度、磨損碎屑也在一定程度上影響飛剪離合器的磨損。

3 減少飛剪離合器摩擦片磨損優化方案

（1）優化飛剪電機轉速。理論上來說，飛剪電機轉速越低，摩擦片磨損量越小，但為保證剪切精度，原程序內傳動電機的設計轉速均為1 500 r/min，未根據鋼板厚度進行實時調整。經過長期的生產觀察，發現生產12mm厚以下的鋼板時，將電機最高轉速控制在1 200 r/min的范圍內，生產25 mm厚以下的鋼板時，將電機最高轉速控制在1 380 r/min的范圍內時，制動器的剪切精度能夠滿足設計要求，打滑角度基本控制在設計要求的120°范圍內，且飛剪電機的降速，能大大降低飛剪離合器摩擦片的磨損。

（2）調整飛剪離合器活塞氣缸氣壓。在飛剪離合器氣壓的調整范圍內，飛剪離合器的打滑角度隨氣壓值的增大而越小，因此生產時將離合器的氣壓調整為最大值0.5 MPa，減少飛剪離合器的打滑。

（3）增大飛剪離合器彈簧的彈性系數，定期更換彈簧。飛剪離合器彈簧彈力不夠或失效時將無法使飛剪離合器動摩擦盤與摩擦片分離，導致飛剪離合器摩擦片異常磨損。通過計算將飛剪離合器彈簧的直徑由原有的3 mm增大到7 mm，增大了彈簧的彈性系數，且定期檢查更換彈簧，減少了飛剪離合器的異常磨損。

（4）增加飛剪內部吹掃裝置。在飛剪內部增加吹掃裝置能夠有效降低飛剪離合器溫度，減少飛剪內部磨損雜質堆積，減少飛剪離合器的磨損。

（5）控制飛剪剪切頻率。由于市場需要，橫切線經常生產1.5~2 m長的超極限規格鋼板，導致飛剪剪切速度過快，飛剪內部發熱打滑，根據鋼板定尺長度的差異調整生產速度，將飛剪剪切頻率控制在每分鐘12次的范圍內，減少飛剪發熱打滑磨損。

4 結束語

本文結合現場生產實際分析了影響飛剪離合器摩擦片磨損的因素，并提出了相應的解決方法，通過以上優化方案，飛剪離合器摩擦片的的更換周期由原來的2月一換延長到了6個月更換一次，降低了摩擦片的消耗，節約了生產成本。

[1]呂俊成，莫易敏，密德元，等．離合器摩擦材料摩擦磨損性能小樣試驗的設計[J]．潤滑與密封，2009，34（9）：93－97．

[2]張學勇，劉沃野．離合器摩擦片長期磨損規律研究[J]．潤滑與密封，2002，29（5）：44-45．

Friction and Wear Properties Analysis and Optim ization of Flying Shear Cutch Friction Plates

ZHANG Jie，LIU You-zhang
（2250 Hot Strip Mill of Lianyuan Steel Company，Loudi Hunan 417009，China）

Clutch friction plate is the core part of the flying shear，it is important to analyze the wear characteristics of the clutch friction plate and to develop the corresponding optimization scheme to control the flying shear failure time and reduce the production cost.Based on the measured data and the wear theory，we analyzed the wear factors of the clutch friction plate，and develop the corresponding improvement scheme.Through the improved scheme，the replacement period of the clutch friction plates is prolonged，and the consumption of the clutch friction plate is reduced.

cross cut shearing line；flying shear；clutch；wear analysis

TH117

A

1672-545X（2017）04-0104-02

2017-01-03

張節（1986-），男，四川達州人，本科，助理工程師，研究方向：機械動力學。