Rotační nůžky

 

Analýza aplikace rotačních nůžek v průmyslu řezání ocelových svitků a vzorce pro výpočet klíčových konstrukčních parametrů

page-800-550

Rotační nůžky se díky svým základním výhodám, vysokorychlostnímu{0}}dynamickému stříhání a přesnému délkovému stříhání, staly nezbytným vybavením v průmyslu řezání ocelových plechů a jsou široce používány pro stříhání-do{2}}délkového zpracování za tepla-plechů válcovaných za studena, za studena{4}}válcovaných plechů, galvanizovaných plechů a dalších typů ocelových plechů. Slouží jako zásadní spojovací článek mezi předcházejícími procesy, jako je válcování, moření a galvanizace, a následným zpracováním hotových výrobků, přímo určují rozměrovou přesnost,-kvalitu průřezu a efektivitu výrobní linky hotových ocelových plechů. Následující část zkoumá scénáře průmyslových aplikací a návrhy klíčových hodnot a zároveň se zabývá specifickými požadavky na stříhání ocelových plechů. Systematicky nastiňuje základní konstrukční parametry a výpočtové vzorce pro rotační smykové mechanismy a poskytuje přesnou podporu pro technický návrh a optimalizaci v rámci odvětví.

Hlavní aplikace rotačních nůžek v průmyslu řezání ocelových plechů a používané pro zpracování-na{1}}délku

Rotační nůžky musí vyhovovat požadavkům na zpracování ocelových plechů různých tlouštěk, materiálů a specifikací, přičemž pokrývají celou řadu scénářů stříhání od standardních plechů po plechy pro speciální -účelové ocelové plechy. Jejich hlavní aplikace jsou soustředěny v následujících oblastech

Kontinuální stříhání za tepla-válcovaného plechu: Navrženo tak, aby odpovídalo vysokorychlostním kontinuálním výrobním linkám rytmus. Rotační nůžky musí tvořit rychlostně uzavřenou-smyčku s podávacím mechanismem-na-délku, aby se dosáhlo absolutní synchronizace mezi nůžkami a ocelovou deskou v okamžiku stříhání, a tím se zabránilo roztažení desky nebo{13}}kosení průřezu způsobenému rozdíly v rychlosti. Ve výrobních linkách na za tepla{15}}válcované plechy používané v domácích spotřebičích a automobilových součástech musí rotační nůžkový mechanismus umožňovat flexibilní přepínání mezi různými nastaveními pevné{16}}délky (1–12 m), aby byla zajištěna nepřetržitá provozní efektivita výrobní linky a minimalizovány ztráty způsobené prostojem

Přesné stříhání za studena-válcované oceli, galvanizované oceli a nerezové oceli: splňující přísné požadavky na kvalitu povrchu

 

Za studena-válcovaná ocel, galvanizovaná ocel (tloušťka 0,3–6 mm) a nerezová ocel vyžadují extrémně vysoké požadavky na rovinnost povrchu a -dokončení průřezu a jsou široce používány ve špičkových- aplikacích, jako jsou panely domácích spotřebičů a panely karoserie automobilů. Rotační nůžky musí během vysokorychlostního řezání řídit mezeru nožů a střižnou sílu, aby se předešlo problémům, jako jsou otřepy, škrábance, odlupování zinkového povlaku, stopy po válečku a poškození povrchu, a zároveň zajistit přesnost řezání menší nebo rovnou ±0,5 mm. Například u galvanizovaných plechů pro automobilový průmysl a domácích žadatelů o řezání na délku se rotační nůžky musí přizpůsobit pozinkovaným plechům různé síly. Přesným řízením střihových parametrů zajišťují, že nařezané ocelové plechy lze přímo použít k ražení a tváření bez nutnosti sekundárního ořezávání.

 

Přizpůsobené stříhání speciálních ocelových plechů: Splnění požadavků na nepravidelné tvary a vysokopevnostní-materiály Speciální ocelové plechy, jako je-pevnostní ocel,-oděru odolná ocel a nerezová-ocel, představují díky své vysoké tvrdosti a houževnatosti podstatně větší problémy ve střihu. Rotační nůžky musí být specificky optimalizovány z hlediska pevnosti držáku čepele a rezervy smykové síly, aby se přizpůsobily smykovým charakteristikám různých materiálů. Například vysokopevnostní ocel vyžaduje zvýšení střižné síly o více než 30 %, zatímco nerezová ocel vyžaduje optimalizaci materiálu čepele a chladicích systémů, aby se zabránilo přilepení čepele a odštípnutí během procesu stříhání. Ve výrobních linkách na speciální ocelové plechy používané v energetice a automobilovém průmyslu musí rotační střižné mechanismy poskytovat přizpůsobené stříhání, aby splňovaly požadavky nepravidelných tvarů, pevných rozměrů a častých změn specifikací,-jako jsou lichoběžníkové, kosočtverečné{10}}tvarované a vlnité plechy{11}}, čímž je zajištěna jak kvalita zpracování, tak účinnost těchto speciálních ocelových plechů.

 

Parametry návrhu jádra a vzorce pro výpočet pro rotační smyk (vhodné pro aplikace stříhání ocelových plechů)

 

Konstrukce rotačních nůžek spočívá ve vyvážení vysoko{0}}rychlostního provozu, přesné synchronizaci a střihové stabilitě. Jeho klíčové parametry je třeba vypočítat na základě základních proměnných, jako je tloušťka ocelového plechu, šířka, provozní rychlost a pevnost materiálu. Níže jsou uvedeny výpočtové vzorce pro základní parametry návrhu a analýzy jejich použitelných scénářů

 

Výpočet smykové síly: Základ pro zajištění smykové kapacity Smyková síla je kritická pro výběr energetického systému rotačního smykového mechanismu. Musí se vypočítat na základě síly materiálu ocelového plechu, jeho tloušťky, šířky a metody stříhání (paralelní stříhání, stříhání šikmých nožů), aby bylo zajištěno, že řezné nože mohou ocelový plech zcela přerušit, čímž se zabrání zaseknutí materiálu a přetížení.

 

Vzorec pro rovnoběžnou-smykovou sílu čepele

 

Použitelné pro stříhání středních- a těžkých-plechů a plechů válcovaných za tepla- pomocí paralelních nožů, kde jsou stříhací nože rovnoběžné se směrem pohybu ocelového plechu a střižná síla je rovnoměrně rozložena po celém průřezu-:

F=0.8×σb×A

 

Popisy parametrů:

F: Požadovaná střižná síla (N);

σb: Pevnost ocelového plechu v tahu (MPa); například 400–500 MPa pro ocelový plech Q235 a 500–600 MPa pro ocelový plech Q345;

A: Plocha průřezu smykového průřezu (mm2), A=b×h;

b: Šířka ocelového plechu (mm);

h: Tloušťka ocelového plechu (mm);

0,8: Korekční faktor smykové síly, který zohledňuje účinky opotřebení smykové čepele, smykovou vůli a plastickou deformaci ocelového plechu, aby se zajistilo, že do konstrukce bude začleněna bezpečnostní rezerva.

Vzorec pro rovnoběžnou-smykovou sílu čepele

Použitelné pro stříhání středních- a těžkých-plechů a plechů válcovaných za tepla- pomocí paralelních nožů, kde jsou stříhací nože rovnoběžné se směrem pohybu ocelového plechu a střižná síla je rovnoměrně rozložena po celém průřezu-:

F=0.8×σb×A

Popisy parametrů:

F: Požadovaná střižná síla (N);

σb: Pevnost ocelového plechu v tahu (MPa); například 400–500 MPa pro ocelový plech Q235 a 500–600 MPa pro ocelový plech Q345;

A: Plocha průřezu smykového průřezu (mm2), A=b×h;

b: Šířka ocelového plechu (mm);

h: Tloušťka ocelového plechu (mm);

0,8: Korekční faktor smykové síly, který zohledňuje účinky opotřebení smykové čepele, smykovou vůli a plastickou deformaci ocelového plechu, aby se zajistilo, že do konstrukce bude začleněna bezpečnostní rezerva.

Vzorec pro smykovou sílu při stříhání zkosených nožů

Použitelné pro stříhání tenkých plechů a plechů válcovaných za studena -úkosovými ostřími, kde je střižný nůž nastaven pod určitým úhlem (obvykle 1–5 stupňů) ke směru pohybu ocelového plechu. Smyková síla je aplikována postupně, což snižuje špičkové zatížení a minimalizuje dopad na zařízení:

F=0.6×σb×b×h×sin

• Popisy parametrů:

◎ Úhel sklonu čepele (stupeň); 1–3 stupně pro tenké plechy a 3–5 stupňů pro tlusté plechy. Větší úhel má za následek nižší špičkovou smykovou sílu, ale mírně snižuje rovinnost povrchu řezu;

◎ 0,6: Korekční faktor pro šikmé-stříhání čepele; protože smyková síla je rozložena, je tento faktor nižší než u paralelního-střihu lopatek.

Korekční vzorec zohledňující rychlost střihu

Když je rychlost pohybu ocelového plechu vysoká (>60 m/min), je třeba vzít v úvahu setrvačné síly ocelového plechu a dynamická zatížení během procesu stříhání, aby se korigovala střižná síla:

F (dynamický)=F × (1+0.1×10v)

page-318-69

• Popis parametru:

v: Rychlost chodu ocelového plechu (m/min);

◎ 0,1×(v/10): Dynamický korekční faktor zatížení; čím vyšší je rychlost, tím větší je dynamický dopad a korekční faktor se odpovídajícím způsobem zvyšuje, aby bylo zajištěno, že energetický systém splňuje požadavky na vysokorychlostní stříhání-.

Výpočet rychlosti synchronního nože: Základní předpoklad pro přesnost střihu

 

 

Základním požadavkem na létající nůžky je, že rychlost špičky čepele musí přesně odpovídat rychlosti pásu. Jakýkoli rozdíl rychlosti může způsobit natažení materiálu, šikmé střižné plochy nebo délkové odchylky. Proto je pro přesnost střihu rozhodující výpočet synchronní rychlosti.

vblade=vstripvčepel​=vproužek

 

Popis parametru:

vbladevkotouč: lineární rychlost na špičce kotouče (m/min)

vstripvstrip​: Rychlost pohybu pásu (m/min)

 

Základní princip:

V okamžiku řezání musí být lineární rychlosti kotouče a pásu dokonale stejné, aby bylo zajištěno, že rovina střihu je kolmá ke směru pohybu pásu. Předchází se tak šikmým řezům a otřepům a zároveň zajišťuje přesný řez-na-délkové rozměry.

 

Odvozený výpočet:

Vztah mezi rychlostí otáčení lopatky a synchronním poloměrem
Vzhledem k poloměru otáčení čepele RR(mm), otáčky kotouče nn(ot./min) se vypočítá takto:

n=vstripπ×R×10−3n=π×R×10−3vproužek

 

Popis parametru:

RRje vzdálenost od středu otáčení čepele ke špičce čepele. Při návrhu musí být tato vzdálenost určena na základě typu mechanismu (např. typ kliky, typ kolébky), aby byla zajištěna kompatibilita mezi rychlostí otáčení a pevností konstrukce.

Výpočet délky řezu a smykového cyklu: Klíč k přizpůsobení rytmu výrobní linky

 

Délka řezu je kritickou specifikací pro hotové pásové výrobky. Střihový cyklus musí být synchronizován s rychlostí pásu a požadovanou délkou řezu, aby byla zajištěna nepřetržitá výroba a zabránilo se hromadění materiálu nebo problémům s tahem.

Vzorec délky řezu

L=vstrip×tL=vproužek ×t

 

Popis parametru

LL: Délka řezu pásu (m)

tt: Doba cyklu smyku (min), tj. časový interval mezi dvěma řezy

 

Základní princip

Délka řezu je určena jak rychlostí pásu, tak smykovým cyklem. Během návrhu musí být cyklus smyku odvozen inverzně od cílové délky řezu, aby se zajistilo, že rytmus mechanismu odpovídá požadavkům výrobní linky.

 Vzorec smykového cyklu

t=60nstřiht=nstřih 60

 

Popis parametru

nsmyknshear​: Počet řezů za minutu (řezy/min), tj. frekvence stříhání

 

Odvozený výpočet

Odpovídající střižné frekvenci s délkou řezu
Pokud je požadovaná délka řezu LLa rychlost pásu je vstripvpás, frekvence střihu musí splňovat:

nshear=vstripLnstřih​=Lvproužek

 

Příklad

Při rychlosti pásu 80 m/min a délce řezu 4 m je frekvence stříhání 20 řezů/min. To znamená, že je třeba provést 20 řezů za minutu, aby se pás kontinuálně stříhal na specifikovanou délku 4 metry.

Výpočet momentu setrvačnosti: Klíč k zajištění stability zařízení

 

Během vysokorychlostního provozu létajících nůžek způsobuje moment setrvačnosti generovaný rotujícími součástmi, jako je držák čepele a čepele, strukturální vibrace, které mohou ohrozit přesnost střihu. Výpočet a řízení momentu setrvačnosti je zásadní pro stabilní provoz.

M=J× M=J×

 

Popis parametru:

MM: moment setrvačnosti (N·m)

JJ: Moment setrvačnosti rotujících součástí (kg·m²). To závisí na rozložení hmotnosti držáku čepele a dalších komponent, vypočtené jako J=∑miri2J=∑miri2, kde mimije hmotnost každé složky a ririje jeho vzdálenost od středu otáčení.

: Úhlové zrychlení (rad/s²), které se vztahuje k době zrychlení nebo zpomalení lopatky, vypočtené jako =Δω/Δt ωt, kde ΔωΔωje změna úhlové rychlosti a ΔtΔtje doba zrychlení nebo zpomalení.

 

Strategie optimalizace:

Snižte moment setrvačnosti-a tím i vibrace- optimalizací rozložení hmoty (např. soustředěním hmoty blíže středu rotace), zkrácením doby zrychlení nebo zpomalení a zpřesněním profilu pohybu.

Výpočet mezery mezi lopatkami: Klíč k dosažení kvality smykových ploch

Mezera nožů přímo ovlivňuje kvalitu stříhaného povrchu a tvorbu otřepů. Nadměrné mezery způsobují otřepy, zatímco nedostatečné mezery urychlují opotřebení čepele. Optimální mezeru je třeba vypočítat na základě tloušťky pásu a materiálu.

δ=k×hδ=k×h

Popis parametru 

δδ: Mezera nožů (mm)

hh: Tloušťka pásu (mm)

kk: Koeficient mezery, který závisí na typu materiálu a tloušťce. Typické hodnoty jsou následující:

Pro měkkou ocel a nízko{0}}legovanou ocel: k=0.03k=0.03 až 0,050,05 (horní hodnoty pro větší tloušťku)

Pro vysokopevnostní ocel a nerezovou ocel: k=0.05k=0.05 až 0,080,08 (větší mezery potřebné pro tvrdší materiály)

Pro tenké plechy (h Menší nebo rovno 2hMenší nebo rovno 2 mm): k=0.02k=0.02 až 0,030,03 (užší mezery pro lepší kvalitu povrchu)

Základní požadavek

Mezera nožů musí být nastavitelná, aby se přizpůsobila změnám skutečné tloušťky pásu. Mechanismus úpravy mezery by měl být začleněn do návrhu tak, aby vyhovoval různým specifikacím materiálu.

Výpočet střižných prací: Doplňkový základ pro výběr hnacího systému

Střihová práce, součin střižné síly a řezného zdvihu, představuje energii spotřebovanou při procesu řezání. Slouží jako kritická reference pro výběr hnacího systému (elektromotor, hydraulický systém), aby byla zajištěna dostatečná energetická kapacita pro stříhání.

W=F×sW=F×s

Popis parametru 

WW: Stříhání (J)

FF: Střihová síla (N)

ss: Řezný zdvih (mm), tj. vzdálenost, kterou čepel urazí od počátečního kontaktu s pásem do úplného oddělení. Pro paralelní stříhání nožů, ssje přibližně rovna tloušťce h pásuh; pro stříhání šikmých čepelí, ssje větší.

Odvozená aplikace 

Výkon pohonného systému musí splňovat požadavky na práci za jednotku času. Výkon motoru PP(kW) lze vypočítat takto:

P=W×nshear60×ηP=60×ηW×nstříhat

Kde ηηje účinnost převodu (0,85–0,9 pro ozubené převody; 0,8–0,85 pro řemenové pohony). Tento vzorec zajišťuje, že výkon motoru odpovídá frekvenci stříhání i práci na cyklus, čímž se zabrání poddimenzování nebo předimenzování.

Integrace parametrů do kontextu aplikace stříhání ocelového plechu

 

Výše uvedené vzorce nefungují izolovaně; musí být aplikovány společně ve specifickém kontextu stříhání ocelových plechů, aby vytvořily kompletní konstrukční rámec

 

Použití letmých nůžek při řezání ocelových plechů závisí na systematické integraci přesného výpočtu parametrů a skutečných-provozních podmínek. Použitím výše popsaných vzorců mohou výrobci dosáhnout úplné-přesnosti procesu-od konstrukčního návrhu až po optimalizaci výkonu-zajištění účinného, ​​přesného a stabilního provozu stříhacích linek ocelových plechů. Společnost Shanghai Huoyu Industrial Co., Ltd., která má 16 let hlubokých odborných znalostí v oblasti zařízení na stříhání ocelových plechů, neustále vyvíjí svůj vývoj produktů, aby splňovala požadavky moderního průmyslu a podporovala přechod odvětví od základní funkčnosti k pokročilé provozní dokonalosti.

 

Vstupní požadavky

Definujte tloušťku ocelového plechu hh, šířka bb, pevnost materiálu v tahu σbσbrychlost pásu vstripvpásek a cílová délka řezu LL.

01

Výpočet základních parametrů

Začněte výpočtem střižné síly FF, pak určete mezeru lopatek δδpomocí vzorce mezery. Potvrďte synchronní rychlost pomocí vblade=vstripvčepel​=vpás, následovaný výpočtem rychlosti otáčení čepele nn.

02

Rytmická shoda

Pomocí vzorců délky řezu a frekvence střihu určete počet řezů za minutu nsmyknsmyk​ a odpovídající cyklus smyku ttzajistit soulad s rytmem výrobní linky.

03

Ověření stability

Vypočítejte moment setrvačnosti MMa optimalizovat rozložení hmoty držáku čepele pro minimalizaci vibrací. Použijte vzorec stříhací práce k ověření výkonu hnacího systému a zajistěte dostatečné zásoby energie.

04

Dynamická úprava

U vysokorychlostních aplikací stříhání použijte dynamické korekční faktory zatížení k úpravě střižné síly a parametrů hnacího systému tak, aby vyhovovaly dynamickým řezným podmínkám.

05

Contactmap