Rotačné nožnice

 

Analýza aplikácie rotačných nožníc v priemysle rezania oceľových zvitkov a vzorce na výpočet kľúčových konštrukčných parametrov

page-800-550

Vďaka svojim hlavným výhodám-dynamického strihania pri vysokej rýchlosti a presného dĺžkového strihania sa rotačné nožnice stali základným vybavením v priemysle rezania oceľových plechov a sú široko používané na strihanie-na{2}}dĺžkové spracovanie za tepla-plechov valcovaných za studena,{4}}plechov valcovaných za studena, pozinkovaných plechov a iných typov oceľových plechov. Slúžia ako kľúčové prepojenie medzi predchádzajúcimi procesmi, ako je valcovanie, morenie a galvanizácia, a následným spracovaním hotového výrobku, pričom priamo určujú rozmerovú presnosť, kvalitu prierezu- a efektivitu výrobnej linky hotových oceľových plechov. Nasledujúca časť skúma scenáre priemyselných aplikácií a návrhy základných hodnôt, pričom sa venuje špecifickým požiadavkám na strihanie oceľových plechov. Systematicky načrtáva základné konštrukčné parametre a výpočtové vzorce pre rotačné šmykové mechanizmy, čím poskytuje presnú podporu pre technický návrh a optimalizáciu v rámci odvetvia.

Hlavné aplikácie rotačných nožníc v priemysle rezania oceľových plechov a používané na spracovanie-na{1}}dĺžku

Rotačné nožnice musia vyhovovať požiadavkám na spracovanie oceľových plechov rôznych hrúbok, materiálov a špecifikácií, pričom pokrývajú celý rozsah scenárov strihania od štandardných plechov až po špeciálne-oceľové plechy. Ich kľúčové aplikácie sú sústredené v nasledujúcich oblastiach

Kontinuálne strihanie za tepla-valcovaného plechu: Navrhnuté tak, aby vyhovovalo vysokorýchlostným kontinuálnym výrobným linkám Nepretržitá výroba za tepla-valcovaného plechu (hrúbka 1,2 – 6 mm, rýchlosť chodu až 80 – 100 m/min) si vyžaduje rotačné nožnice na strihanie-na-vysokorýchlostné strihanie oceľových plechov, pričom sa strihanie oceľového plechu pohybuje vysokou rýchlosťou rytmus. Rotačné nožnice musia tvoriť rýchlostne uzavretú-slučku s mechanizmom podávania-na-dĺžku, aby sa dosiahla absolútna synchronizácia medzi nožnicou a oceľovou doskou v momente strihania, čím sa zabráni roztiahnutiu dosky alebo{13}}skresleniu prierezu spôsobenému nezrovnalosťami v rýchlosti. Vo výrobných linkách na za tepla{15}}valcované plechy používané v domácich spotrebičoch a automobilových súčiastkach musí rotačný nožový mechanizmus prispôsobiť flexibilné prepínanie medzi rôznymi nastaveniami pevnej{16}}dĺžky (1–12 m), aby sa zabezpečila nepretržitá prevádzková efektivita výrobnej linky a minimalizovali sa straty spôsobené prestojmi

Presné strihanie za studena-valcovanej ocele, galvanizovanej ocele a nehrdzavejúcej ocele: spĺňa prísne požiadavky na kvalitu povrchu

 

Za studena-valcovaná oceľ, galvanizovaná oceľ (hrúbka 0,3 – 6 mm) a nehrdzavejúca oceľ vyžadujú mimoriadne vysoké štandardy rovinnosti povrchu a -dokončenia prierezu a sú široko používané v špičkových-aplikáciách, ako sú panely domácich spotrebičov a panely karosérií automobilov. Rotačné nožnice musia kontrolovať medzeru medzi čepeľami a strihovú silu počas rezania vysokou-rýchlosťou, aby sa predišlo problémom, ako sú otrepy, škrabance, odlupovanie zinkového povlaku, stopy po valcoch a poškodenie povrchu, pričom je zaručená presnosť rezu menšia alebo rovná ±0,5 mm. Napríklad v prípade pozinkovaného plechu pre automobilový priemysel a domácnosti sa musia rotačné nožnice prispôsobiť pozinkovaným plechom rôznej sily. Presným riadením parametrov strihu zaisťujú, že narezané oceľové plechy možno priamo použiť na razenie a tvarovanie bez potreby sekundárneho orezávania.

 

Prispôsobené strihanie špeciálnych oceľových plechov: Splnenie požiadaviek nepravidelných tvarov a materiálov s vysokou{0}}pevnosťou Špeciálne oceľové plechy, ako je napríklad-pevná oceľ,-oceľ odolná proti opotrebovaniu a nehrdzavejúca-oceľ, predstavujú podstatne väčšie problémy v strihu vďaka svojej vysokej tvrdosti a húževnatosti. Rotačné nožnice musia byť špecificky optimalizované z hľadiska pevnosti držiaka čepele a rezervy strižnej sily, aby sa prispôsobili strihovým charakteristikám rôznych materiálov. Napríklad vysokopevnostná oceľ vyžaduje zvýšenie strihovej sily o viac ako 30 %, zatiaľ čo nehrdzavejúca oceľ si vyžaduje optimalizáciu materiálu čepele a chladiacich systémov, aby sa zabránilo prilepeniu čepele a odštiepeniu počas procesu strihania. Vo výrobných linkách na špeciálne oceľové plechy používané v energetickom a automobilovom sektore musia rotačné strihacie mechanizmy poskytovať prispôsobené strihanie, aby spĺňali požiadavky nepravidelných tvarov, pevných rozmerov a častých zmien špecifikácií,-ako sú lichobežníkové, kosoštvorcové{10}}tvarované a vlnité plechy{11}}, čím sa zabezpečí kvalita spracovania aj účinnosť týchto špeciálnych oceľových plechov.

 

Parametre návrhu jadra a vzorce výpočtu pre rotačné šmyky (vhodné pre aplikácie strihania oceľových plechov)

 

Konštrukcia rotačných nožníc spočíva vo vyvážení vysoko{0}}rýchlostnej prevádzky, presnej synchronizácii a strihovej stabilite. Jeho kľúčové parametre sa musia vypočítať na základe základných premenných, ako je hrúbka oceľového plechu, šírka, prevádzková rýchlosť a pevnosť materiálu. Nasleduje prehľad výpočtových vzorcov pre základné parametre návrhu a analýzy ich použiteľných scenárov

 

Výpočet šmykovej sily: Základ pre zabezpečenie strihovej kapacity Šmyková sila je kritická pre výber energetického systému rotačného strihacieho mechanizmu. Musí sa vypočítať na základe sily materiálu oceľového plechu, jeho hrúbky, šírky a metódy strihania (paralelné strihanie, strihanie šikmých nožov), aby sa zabezpečilo, že rezné nože môžu oceľový plech úplne prerezať, čím sa zabráni zaseknutiu materiálu a preťaženiu.

 

Vzorec pre paralelnú-strihovú silu čepele

 

Aplikovateľné na strihanie stredných- a ťažkých-plechov a plechov valcovaných za tepla-s použitím rovnobežných nožov, kde sú strihacie nože rovnobežné so smerom pohybu oceľového plechu a strihová sila je rovnomerne rozložená po celom priereze-:

F=0.8×σb×A

 

Popisy parametrov:

F: Požadovaná šmyková sila (N);

σb: pevnosť v ťahu oceľového plechu (MPa); napríklad 400–500 MPa pre oceľový plech Q235 a 500–600 MPa pre oceľový plech Q345;

A: Prierez-plocha šmykového prierezu (mm2), A=b×h;

b: Šírka oceľového plechu (mm);

h: Hrúbka oceľového plechu (mm);

0,8: Korekčný faktor šmykovej sily, zohľadňujúci účinky opotrebovania strižnej čepele, šmykovej vôle a plastickej deformácie oceľového plechu, aby sa zabezpečilo, že do konštrukcie bude začlenená bezpečnostná rezerva.

Vzorec pre paralelnú-strihovú silu čepele

Aplikovateľné na strihanie stredných- a ťažkých-plechov a plechov valcovaných za tepla-s použitím rovnobežných nožov, kde sú strihacie nože rovnobežné so smerom pohybu oceľového plechu a strihová sila je rovnomerne rozložená po celom priereze-:

F=0.8×σb×A

Popisy parametrov:

F: Požadovaná šmyková sila (N);

σb: pevnosť v ťahu oceľového plechu (MPa); napríklad 400–500 MPa pre oceľový plech Q235 a 500–600 MPa pre oceľový plech Q345;

A: Prierez-plocha šmykového prierezu (mm2), A=b×h;

b: Šírka oceľového plechu (mm);

h: Hrúbka oceľového plechu (mm);

0,8: Korekčný faktor šmykovej sily, zohľadňujúci účinky opotrebovania strižnej čepele, šmykovej vôle a plastickej deformácie oceľového plechu, aby sa zabezpečilo, že do konštrukcie bude začlenená bezpečnostná rezerva.

Vzorec pre šmykovú silu pri strihaní skosených čepelí

Použiteľné na strihanie tenkých plechov a plechov valcovaných za studena-s úkosovými nožmi, kde je nožový nôž nastavený v určitom uhle (zvyčajne 1–5 stupňov) k smeru pohybu oceľového plechu. Šmyková sila sa aplikuje postupne, čím sa znižuje špičkové zaťaženie a minimalizuje sa vplyv na zariadenie:

F=0.6×σb×b×h×sin

• Popisy parametrov:

◎ Uhol sklonu nožovej čepele (stupeň); 1–3 stupne pre tenké plechy a 3–5 stupňov pre hrubé plechy. Väčší uhol má za následok nižšiu špičkovú šmykovú silu, ale mierne znižuje rovinnosť povrchu rezu;

◎ 0,6: Korekčný faktor pre šikmé-strihanie čepele; keďže šmyková sila je rozložená, je tento faktor nižší ako pri paralelnom{2}}strihaní lopatiek.

Korekčný vzorec zohľadňujúci rýchlosť strihania

Keď je rýchlosť chodu oceľového plechu vysoká (>60 m/min), je potrebné vziať do úvahy zotrvačné sily oceľového plechu a dynamické zaťaženie počas procesu strihania, aby sa korigovala šmyková sila:

F (dynamický)=F × (1+0.1×10v)

page-318-69

• Popis parametra:

v: Rýchlosť chodu oceľového plechu (m/min);

◎ 0,1×(v/10): Dynamický korekčný faktor zaťaženia; čím vyššia je rýchlosť, tým väčší je dynamický vplyv a korekčný faktor sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje, aby sa zabezpečilo, že energetický systém spĺňa požiadavky na vysokorýchlostné strihanie-.

Výpočet rýchlosti synchrónneho čepele: Základný predpoklad pre presnosť strihu

 

 

Základnou požiadavkou lietajúcich nožníc je, že rýchlosť hrotu čepele musí presne zodpovedať rýchlosti pásu. Akýkoľvek rozdiel rýchlosti môže spôsobiť rozťahovanie materiálu, šikmé strihové plochy alebo odchýlky dĺžky. Preto je výpočet synchrónnej rýchlosti rozhodujúci pre presnosť strihania.

vblade=vstripvčepeľ​=vprúžok

 

Popis parametra:

vbladevčepeľ​: Lineárna rýchlosť na špičke čepele (m/min)

vstripvpás: Rýchlosť pohybu pásu (m/min)

 

Základný princíp:

V momente rezania musia byť lineárne rýchlosti kotúča a pásu dokonale rovnaké, aby sa zabezpečilo, že rovina strihu je kolmá na smer pohybu pásu. Zabráni sa tým šikmým rezom a otrepám a zároveň sa zabezpečí presný rez-na-dĺžkové rozmery.

 

Odvodený výpočet:

Vzťah medzi rýchlosťou otáčania čepele a synchrónnym polomerom
Vzhľadom na polomer otáčania čepele RR(mm), rýchlosť otáčania kotúča nn(r/min) sa vypočíta takto:

n=vstripπ×R×10−3n=π×R×10−3vprúžok

 

Popis parametra:

RRje vzdialenosť od stredu otáčania čepele po špičku čepele. Počas návrhu musí byť táto vzdialenosť určená na základe typu mechanizmu (napr. typ kľuky, typ vahadla), aby sa zabezpečila kompatibilita medzi rýchlosťou otáčania a pevnosťou konštrukcie.

Výpočet dĺžky rezu a cyklu strihu: Kľúč k prispôsobeniu rytmu výrobnej linky

 

Dĺžka rezu je kritickou špecifikáciou pre hotové pásové výrobky. Strihový cyklus musí byť synchronizovaný s rýchlosťou pásu a požadovanou dĺžkou rezu, aby sa zabezpečila nepretržitá výroba a zabránilo sa hromadeniu materiálu alebo problémom s napätím.

Vzorec dĺžky rezu

L=vstrip×tL=vprúžok ×t

 

Popis parametra

LL: Dĺžka odrezaného pásu (m)

tt: Čas cyklu strihu (min), tj časový interval medzi dvoma rezmi

 

Základný princíp

Dĺžka rezu je určená rýchlosťou pásu a strihovým cyklom. Počas návrhu musí byť cyklus strihu odvodený nepriamo od cieľovej dĺžky rezu, aby sa zabezpečilo, že rytmus mechanizmu je v súlade s požiadavkami výrobnej linky.

 Vzorec šmykového cyklu

t=60nstriht=nstrih 60

 

Popis parametra

nshearnstrih: Počet rezov za minútu (rezy/min), tj frekvencia strihania

 

Odvodený výpočet

Zhoda strihovej frekvencie s dĺžkou rezu
Ak je požadovaná dĺžka rezu LLa rýchlosť pásu je vstripvpás, frekvencia strihania musí spĺňať:

nshear{0}}vstripLnstrihať​=Lvprúžok

 

Príklad

Pri rýchlosti pásu 80 m/min a dĺžke rezu 4 m je frekvencia strihania 20 rezov/min. To znamená, že za minútu je potrebné vykonať 20 rezov, aby sa pás nepretržite odrezal na špecifikovanú dĺžku 4 metre.

Výpočet zotrvačného momentu: Kľúč k zabezpečeniu stability zariadenia

 

Počas prevádzky lietajúcich nožníc pri vysokej{0}}rýchlosti spôsobuje zotrvačný krútiaci moment generovaný rotujúcimi komponentmi, ako je držiak čepele a čepele, štrukturálne vibrácie, ktoré môžu ohroziť presnosť strihania. Výpočet a riadenie zotrvačného momentu je nevyhnutné pre stabilnú prevádzku.

M=J× M=J×

 

Popis parametra:

MM: Zotrvačný moment (N·m)

JJ: Moment zotrvačnosti rotujúcich komponentov (kg·m²). Závisí to od rozloženia hmotnosti držiaka čepele a ďalších komponentov, vypočítané ako J=∑miri2J=∑miri2, kde mimije hmotnosť každej zložky a ririje jeho vzdialenosť od stredu otáčania.

: Uhlové zrýchlenie (rad/s²), ktoré súvisí s časom zrýchlenia alebo spomalenia lopatky, vypočítané ako =Δω/Δt ωt, kde ΔωΔωje zmena uhlovej rýchlosti a ΔtΔtje čas zrýchlenia alebo spomalenia.

 

Stratégie optimalizácie:

Znížte zotrvačný krútiaci moment-a tým aj vibrácie-optimalizáciou rozloženia hmoty (napr. sústredením hmoty bližšie k stredu rotácie), skrátením doby zrýchlenia alebo spomalenia a zdokonalením profilu pohybu.

Výpočet medzery čepele: Kľúč k dosiahnutiu kvality šmykových plôch

Medzera čepele priamo ovplyvňuje kvalitu strihaného povrchu a tvorbu otrepov. Nadmerné medzery spôsobujú otrepy, zatiaľ čo nedostatočné medzery urýchľujú opotrebovanie čepele. Optimálna medzera sa musí vypočítať na základe hrúbky pásu a materiálu.

δ=k×hδ=k×h

Popis parametra 

δδ: Medzera čepele (mm)

hh: Hrúbka pásu (mm)

kk: Koeficient medzery, ktorý závisí od typu materiálu a hrúbky. Typické hodnoty sú nasledovné:

Pre mäkkú oceľ a nízko{0}}legovanú oceľ: k=0.03k=0.03 až 0,050,05 (horné hodnoty pre väčšiu hrúbku)

Pre vysoko{0}}pevnú oceľ a nehrdzavejúcu oceľ: k=0.05k=0.05 až 0,080,08 (väčšie medzery sú potrebné pre tvrdšie materiály)

Pre tenké plechy (h Menšie alebo rovné 2hMenšie alebo rovné 2 mm): k=0.02k=0.02 až 0,030,03 (užšie medzery pre lepšiu kvalitu povrchu)

Základná požiadavka

Medzera nožov musí byť nastaviteľná, aby sa prispôsobila zmenám skutočnej hrúbky pásu. Mechanizmus nastavenia medzery by mal byť začlenený do konštrukcie, aby vyhovoval rôznym špecifikáciám materiálu.

Výpočet strižnej práce: Doplnkový základ pre výber hnacieho systému

Strižná práca, súčin strižnej sily a rezného zdvihu, predstavuje energiu spotrebovanú pri procese rezania. Slúži ako kritická referencia pre výber hnacieho systému (elektromotor, hydraulický systém), aby sa zabezpečila dostatočná energetická kapacita pre strihanie.

W=F×sW=F×s

Popis parametra 

WW: Strihanie (J)

FF: Strižná sila (N)

ss: Zdvih rezu (mm), tj vzdialenosť, ktorú čepeľ prejde od prvého kontaktu s pásom po úplné oddelenie. Pre paralelné strihanie nožov, sssa približne rovná hrúbke pásu hh; na strihanie šikmých čepelí, ssje väčší.

Odvodená aplikácia 

Výkon pohonného systému musí spĺňať požiadavky na prácu za jednotku času. Výkon motora PP(kW) možno vypočítať ako:

P=W×nshear60×ηP=60×ηW×nstrihať

Kde ηηje účinnosť prevodu (0,85 – 0,9 pre ozubené prevody; 0,8 – 0,85 pre remeňové pohony). Tento vzorec zaisťuje, že výkon motora zodpovedá frekvencii strihania aj práci na cyklus, čím sa zabráni poddimenzovaniu alebo predimenzovaniu.

Integrácia parametrov do kontextu aplikácie strihania oceľového plechu

 

Vyššie uvedené vzorce nefungujú izolovane; musia byť aplikované spoločne v špecifickom kontexte strihania oceľových plechov, aby vytvorili kompletný dizajnový rámec

 

Aplikácia lietajúcich nožníc pri rezaní oceľového plechu sa spolieha na systematickú integráciu presného výpočtu parametrov a reálnych{0}}prevádzkových podmienok. Použitím vzorcov opísaných vyššie môžu výrobcovia dosiahnuť úplnú-presnosť procesu-od konštrukčného návrhu až po optimalizáciu výkonu-zabezpečujúcu efektívnu, presnú a stabilnú prevádzku liniek na strihanie oceľových plechov. S 16-ročnými hlbokými odbornými znalosťami v oblasti zariadení na strihanie oceľových plechov, Shanghai Huoyu Industrial Co., Ltd. neustále vyvíja svoj vývoj produktov, aby spĺňal požiadavky moderného priemyslu, čím podporuje prechod odvetvia od základnej funkčnosti k pokročilej prevádzkovej dokonalosti.

 

Vstupné požiadavky

Definujte hrúbku oceľového plechu hh, šírka bb, pevnosť v ťahu materiálu σbσbrýchlosť pásu vstripvpás a cieľová dĺžka rezu LL.

01

Výpočet základných parametrov

Začnite výpočtom strihovej sily FF, potom určte medzeru lopatiek δδpomocou medzerového vzorca. Potvrďte synchrónnu rýchlosť pomocou vblade=vstripvčepeľ​=vpás, po ktorom nasleduje výpočet rýchlosti otáčania čepele nn.

02

Zhoda rytmu

Pomocou vzorcov dĺžky rezu a frekvencie strihu určte počet rezov za minútu nstrihunšmyk​ a príslušný šmykový cyklus ttzabezpečiť súlad s rytmom výrobnej linky.

03

Overenie stability

Vypočítajte zotrvačný moment MMa optimalizovať rozloženie hmoty držiaka čepele, aby sa minimalizovali vibrácie. Použite vzorec pre prácu pri strihaní na overenie výkonu pohonného systému a zabezpečte dostatočné zásoby energie.

04

Dynamická úprava

Pre vysokorýchlostné strihacie aplikácie použite dynamické korekčné faktory zaťaženia na úpravu strižnej sily a parametrov pohonného systému tak, aby vyhovovali dynamickým podmienkam rezania.

05

Contactmap