Roterende schaar

 

Analyse van de toepassing van roterende scharen in de industrie voor het snijden van staalrollen en formules voor het berekenen van de belangrijkste ontwerpparameters

page-800-550

Dankzij hun kernvoordelen van dynamisch knippen met hoge-snelheid en nauwkeurig lengtesnijden, zijn roterende scharen essentiële apparatuur geworden in de snij-industrie van staalplaten en worden ze veel gebruikt voor het snijden-tot-lengteverwerking van warm-gewalste platen, koud-gewalste platen, gegalvaniseerde platen en andere soorten staalplaten. Ze fungeren als een cruciale schakel tussen upstream-processen zoals walsen, beitsen en verzinken, en downstream-eindproductverwerking, waarbij ze rechtstreeks de maatnauwkeurigheid, de dwarsdoorsnedekwaliteit en de efficiëntie van de productielijn van de afgewerkte stalen platen bepalen. In het volgende gedeelte worden industriële toepassingsscenario's en kernwaardevoorstellen onderzocht, terwijl de specifieke eisen van het knippen van stalen platen worden behandeld. Het schetst systematisch de belangrijkste ontwerpparameters en berekeningsformules voor roterende schuifmechanismen, en biedt nauwkeurige ondersteuning voor technisch ontwerp en optimalisatie binnen de industrie.

Kerntoepassingen van roterende schaar in de snij-industrie van staalplaten en gebruikt voor de verwerking van-tot-lengte

Roterende scharen moeten voldoen aan de verwerkingsvereisten van stalen platen van verschillende diktes, materialen en specificaties, en bestrijken het hele scala aan knipscenario's, van standaardplaten tot stalen platen voor speciale- doeleinden. Hun kerntoepassingen zijn geconcentreerd op de volgende gebieden

Continu knippen van warm-gewalste plaat: ontworpen om te passen bij continue productielijnen met hoge- snelheid. Het continue productiekarakter van warm- warmgewalste plaat (dikte 1,2–6 mm, loopsnelheid tot 80–100 m/min) vereist roterende scharen die snijden-op- lengte kunnen uitvoeren terwijl de stalen plaat met hoge snelheid beweegt, zonder het ritme van de productielijn te onderbreken. De roterende schaar moet een snelheidsgesloten-lus vormen met het snij--op-lengtetoevoermechanisme om absolute synchronisatie te bereiken tussen het schaarblad en de stalen plaat op het moment van knippen, waardoor het uitrekken van de plaat of dwars-scheefheid van de doorsnede als gevolg van snelheidsverschillen wordt voorkomen. In productielijnen voor warm-gewalst plaatstaal dat wordt gebruikt in huishoudelijke apparaten en auto-onderdelen, moet het roterende schaarmechanisme flexibel kunnen schakelen tussen verschillende vaste-lengte-instellingen (1–12 m) om de continue operationele efficiëntie van de productielijn te garanderen en verliezen door stilstand te minimaliseren

Precisieknippen van koud-gewalst staal, gegalvaniseerd staal en roestvrij staal: voldoet aan strenge eisen aan de oppervlaktekwaliteit

 

Koud-gewalst staal, gegalvaniseerd staal (dikte 0,3–6 mm) en roestvrij staal vereisen extreem hoge normen voor oppervlaktevlakheid en dwars-afwerking, en worden veel gebruikt in hoogwaardige- toepassingen zoals panelen voor huishoudelijke apparaten en carrosseriepanelen. Roterende schaarmachines moeten de bladspleet en de afschuifkracht controleren tijdens het snijden op hoge- snelheid om problemen zoals bramen, krassen, loslaten van de zinkcoating, rolsporen en oppervlaktebeschadiging te voorkomen, terwijl de snijnauwkeurigheid kleiner dan of gelijk aan ±0,5 mm wordt gegarandeerd. Bijvoorbeeld gegalvaniseerde platen in de auto- en thuissector. Op lengte gesneden lijnen moeten roterende scharen zich aanpassen aan gegalvaniseerde platen met verschillende sterktes. Door de afschuifparameters nauwkeurig te controleren, zorgen ze ervoor dat de gesneden staalplaten direct kunnen worden gebruikt voor het stempelen en vormen, zonder dat er secundair bijgesneden hoeft te worden.

 

Op maat knippen van speciale staalplaten: voldoen aan de eisen van onregelmatige vormen en materialen met hoge{0}} sterkte Speciale staalplaten zoals hoog-staal, slijtvast-staal en roestvrij-staal bieden aanzienlijk grotere uitdagingen op het gebied van afschuiven vanwege hun hoge hardheid en taaiheid. Roterende schaarmachines moeten specifiek worden geoptimaliseerd wat betreft de sterkte van de meshouder en de reserve van de schuifkracht om tegemoet te komen aan de knipeigenschappen van verschillende materialen. Hoog-staal vereist bijvoorbeeld een toename van de schuifkracht met meer dan 30%, terwijl roestvrij staal optimalisaties van het bladmateriaal en de koelsystemen noodzakelijk maakt om te voorkomen dat het blad blijft plakken en afbrokkelen tijdens het knipproces. In productielijnen voor speciale staalplaten die in de energie- en automobielsector worden gebruikt, moeten roterende schaarmechanismen maatwerk leveren om te voldoen aan de eisen van onregelmatige vormen, vaste afmetingen en frequente specificatiewijzigingen-zoals trapeziumvormige, ruit-vormige en gegolfde platen-waardoor zowel de verwerkingskwaliteit als de efficiëntie van deze speciale stalen platen worden gegarandeerd.

 

Kernontwerpparameters en berekeningsformules voor roterende schaar (geschikt voor toepassingen voor het knippen van stalen platen)

 

Het ontwerp van een roterende schaar ligt in de balans tussen werking op hoge- snelheid, nauwkeurige synchronisatie en schuifstabiliteit. De belangrijkste parameters moeten worden berekend op basis van kernvariabelen zoals de dikte, breedte, werksnelheid en materiaalsterkte van de staalplaat. Hieronder worden de berekeningsformules voor de kernontwerpparameters en analyses van hun toepasselijke scenario's uiteengezet

 

Berekening van de schuifkracht: de kernbasis voor het garanderen van de schuifcapaciteit. Schuifkracht is van cruciaal belang voor de keuze van het aandrijfsysteem van het roterende schuifmechanisme. Het moet worden berekend op basis van de materiaalsterkte, dikte, breedte en afschuifmethode van de stalen plaat (parallel knippen, schuin knippen van de messen) om ervoor te zorgen dat de snijbladen de stalen plaat volledig kunnen doorsnijden, waardoor vastlopen van materiaal en overbelasting wordt voorkomen.

 

Formule voor parallelle-bladafschuifkracht

 

Van toepassing op het knippen van middel- en zware- platen en warm-gewalste platen met behulp van parallelle messen, waarbij de knipmessen evenwijdig lopen aan de bewegingsrichting van de stalen plaat en de schuifkracht gelijkmatig over de gehele dwarsdoorsnede is verdeeld:-:

F=0.8×σb×A

 

Parameterbeschrijvingen:

F: Vereiste schuifkracht (N);

σb: Treksterkte van de staalplaat (MPa); bijvoorbeeld 400–500 MPa voor Q235 staalplaat en 500–600 MPa voor Q345 staalplaat;

A: Dwars-doorsnedeoppervlak van de dwarsdoorsnede (mm2), A=b×h;

b: Breedte van de staalplaat (mm);

h: Dikte staalplaat (mm);

0,8: Correctiefactor voor schuifkracht, waarbij rekening wordt gehouden met de effecten van slijtage van het schaarblad, schuifspeling en plastische vervorming van de staalplaat, om ervoor te zorgen dat er een veiligheidsmarge in het ontwerp is opgenomen.

Formule voor parallelle-bladafschuifkracht

Van toepassing op het knippen van middel- en zware- platen en warm-gewalste platen met behulp van parallelle messen, waarbij de knipmessen evenwijdig lopen aan de bewegingsrichting van de stalen plaat en de schuifkracht gelijkmatig over de gehele dwarsdoorsnede is verdeeld:-:

F=0.8×σb×A

Parameterbeschrijvingen:

F: Vereiste schuifkracht (N);

σb: Treksterkte van de staalplaat (MPa); bijvoorbeeld 400–500 MPa voor Q235 staalplaat en 500–600 MPa voor Q345 staalplaat;

A: Dwars-doorsnedeoppervlak van de dwarsdoorsnede (mm2), A=b×h;

b: Breedte van de staalplaat (mm);

h: Dikte staalplaat (mm);

0,8: Correctiefactor voor schuifkracht, waarbij rekening wordt gehouden met de effecten van slijtage van het schaarblad, schuifspeling en plastische vervorming van de staalplaat, om ervoor te zorgen dat er een veiligheidsmarge in het ontwerp is opgenomen.

Formule voor schuifkracht bij afschuining van afgeschuinde bladen

Van toepassing op de schuine bladen voor het knippen van dunne platen en koud-gewalste platen, waarbij het schaarblad onder een bepaalde hoek (doorgaans 1–5 graden) wordt geplaatst ten opzichte van de bewegingsrichting van de stalen plaat. De schuifkracht wordt geleidelijk uitgeoefend, waardoor piekbelastingen worden verminderd en de impact op de apparatuur wordt geminimaliseerd:

F=0.6×σb×b×h×sin

• Parameterbeschrijvingen:

◎ Hellingshoek van het schaarblad (graad); 1–3 graden voor dunne platen en 3–5 graden voor dikke platen. Een grotere hoek resulteert in een lagere piekschuifkracht, maar vermindert enigszins de vlakheid van het snijoppervlak;

◎ 0,6: correctiefactor voor schuine-scheerbeurt; naarmate de schuifkracht wordt verdeeld, is deze factor lager dan die voor parallelle-bladafschuiving.

Correctieformule die rekening houdt met de afschuifsnelheid

Wanneer de loopsnelheid van de stalen plaat hoog is (>60 m/min), moet rekening worden gehouden met de traagheidskrachten van de stalen plaat en de dynamische belastingen tijdens het afschuifproces om de afschuifkracht te corrigeren:

F (dynamisch)=F × (1+0.1×10v)

page-318-69

• Parameterbeschrijving:

v: Loopsnelheid staalplaat (m/min);

◎ 0,1×(v/10): Dynamische belastingcorrectiefactor; hoe hoger de snelheid, hoe groter de dynamische impact, en de correctiefactor neemt dienovereenkomstig toe om ervoor te zorgen dat het aandrijfsysteem voldoet aan de vereisten van hoge- afschuiving.

Synchrone berekening van de bladsnelheid: de basisvereiste voor scheernauwkeurigheid

 

 

De fundamentele eis van een vliegende schaar is dat de puntsnelheid van het blad exact moet overeenkomen met de stripsnelheid. Elk snelheidsverschil kan materiaaluitrekken, schuine schuifvlakken of lengteafwijkingen veroorzaken. Daarom is het berekenen van de synchrone snelheid doorslaggevend voor de afschuifnauwkeurigheid.

vblade=vstripvmes​=vstrippen

 

Parameterbeschrijving:

vbladevblad​: lineaire snelheid aan de bladpunt (m/min)

vstripvstrip​: Stripvoortgangsnelheid (m/min)

 

Kernprincipe:

Op het moment van snijden moeten de lineaire snelheden van het mes en de strip perfect gelijk zijn om ervoor te zorgen dat het snijvlak loodrecht staat op de voortbewegingsrichting van de strip. Dit voorkomt schuine sneden en bramen en garandeert nauwkeurige snede-tot-lengtematen.

 

Afgeleide berekening:

Relatie tussen bladrotatiesnelheid en synchrone straal
Gegeven de rotatiestraal van het blad RR(mm), de rotatiesnelheid van het blad nn(r/min) wordt berekend als:

n=vstripπ×R×10−3n=π×R×10−3vstrippen

 

Parameterbeschrijving:

RRis de afstand van het rotatiecentrum van het mes tot de punt van het mes. Tijdens het ontwerp moet deze afstand worden bepaald op basis van het mechanismetype (bijv. kruktype, rockertype) om compatibiliteit tussen rotatiesnelheid en structurele sterkte te garanderen.

Berekening van snijlengte en schuifcyclus: sleutel tot het afstemmen van het ritme van de productielijn

 

De snijlengte is een cruciale specificatie voor afgewerkte stripproducten. De afschuifcyclus moet worden gesynchroniseerd met de stripsnelheid en de vereiste snijlengte om een ​​continue productie te garanderen en materiaalophoping of spanningsproblemen te voorkomen.

Formule voor snijlengte

L=vstrip×tL=vstrip×t

 

Parameterbeschrijving

LL: Snijlengte van de strip (m)

tt: Scheercyclustijd (min), dwz het tijdsinterval tussen twee sneden

 

Kernprincipe

De snijlengte wordt bepaald door zowel de stripsnelheid als de afschuifcyclus. Tijdens het ontwerp moet de afschuifcyclus omgekeerd worden afgeleid van de beoogde snijlengte om ervoor te zorgen dat het mechanismeritme in lijn ligt met de vereisten van de productielijn.

 Shear Cycle-formule

t=60nshoort=nschaar​60​

 

Parameterbeschrijving

hoornafschuiving: aantal sneden per minuut (sneden/min), dwz de knipfrequentie

 

Afgeleide berekening

Overeenkomende scheerfrequentie met snijlengte
Als de vereiste snijlengte L isLen de stripsnelheid is vstripvstrip moet de afschuiffrequentie voldoen aan:

nshear=vstripLnafschuiving​=Lvstrippen

 

Voorbeeld

Bij een stripsnelheid van 80 m/min en een snijlengte van 4 m bedraagt ​​de knipfrequentie 20 sneden/min. Dit betekent dat er 20 sneden per minuut moeten worden uitgevoerd om de strip continu op de gespecificeerde lengte van 4 meter te snijden.

Berekening van traagheidskoppel: sleutel tot het garanderen van de stabiliteit van apparatuur

 

Tijdens de werking van een vliegende schaar op hoge- snelheid veroorzaakt het traagheidskoppel dat wordt gegenereerd door roterende componenten zoals de bladhouder en de bladen structurele trillingen, die de nauwkeurigheid van het knippen in gevaar kunnen brengen. Het berekenen en regelen van het traagheidskoppel is essentieel voor een stabiele werking.

M=J× M=J×

 

Parameterbeschrijving:

MM: Traagheidskoppel (N·m)

JJ: Traagheidsmoment van roterende componenten (kg·m²). Dit is afhankelijk van de massaverdeling van de meshouder en andere componenten, berekend als J=∑miri2J=∑miri2​, waar mimi​ is de massa van elke component en riri​ is de afstand tot het rotatiecentrum.

: hoekversnelling (rad/s²), die betrekking heeft op de versnellings- of vertragingstijd van het blad, berekend als =Δω/Δt ωt, waarbij ΔωΔωis de verandering in hoeksnelheid en ΔtΔtis de acceleratie- of deceleratietijd.

 

Optimalisatiestrategieën:

Verminder het traagheidskoppel-en dus de trillingen-door de massaverdeling te optimaliseren (bijvoorbeeld door de massa dichter bij het rotatiecentrum te concentreren), de versnellings- of vertragingstijden te verkorten en het bewegingsprofiel te verfijnen.

Berekening van de bladafstand: sleutel tot het bereiken van hoogwaardige afschuifoppervlakken

De bladspleet heeft rechtstreeks invloed op de kwaliteit van het geschoren oppervlak en de vorming van bramen. Overmatige openingen veroorzaken bramen, terwijl onvoldoende openingen de slijtage van het mes versnellen. De optimale tussenruimte moet worden berekend op basis van de stripdikte en het materiaal.

δ=k×hδ=k×h

Parameterbeschrijving 

δδ: Mesafstand (mm)

hh: Strookdikte (mm)

kk: Spleetcoëfficiënt, afhankelijk van materiaalsoort en dikte. Typische waarden zijn als volgt:

Voor zacht staal en laag{0}}gelegeerd staal: k=0.03k=0.03 tot 0,050,05 (hogere waarden voor grotere dikte)

Voor hoog-staal en roestvrij staal: k=0.05k=0.05 tot 0,080,08 (grotere openingen nodig voor hardere materialen)

Voor dunne platen (h Kleiner dan of gelijk aan 2hKleiner dan of gelijk aan 2 mm): k=0.02k=0.02 tot 0,030,03 (kleinere openingen voor betere oppervlaktekwaliteit)

Kernvereiste

De bladspleet moet verstelbaar zijn om variaties in de werkelijke stripdikte op te vangen. Er moet een mechanisme voor het aanpassen van de opening in het ontwerp worden opgenomen om aan verschillende materiaalspecificaties te voldoen.

Berekening van het knipwerk: aanvullende basis voor selectie van aandrijfsysteem

De kniparbeid, het product van de knipkracht en de snijslag, vertegenwoordigt de energie die wordt verbruikt tijdens het snijproces. Het dient als kritische referentie voor het selecteren van het aandrijfsysteem (elektromotor, hydraulisch systeem) om voldoende energiecapaciteit voor de knipwerking te garanderen.

W=F×sW=F×s

Parameterbeschrijving 

WW: Knipwerk (J)

FF: Afschuifkracht (N)

ss: Snijslag (mm), dwz de afstand die het mes aflegt vanaf het eerste contact met de strip tot de volledige scheiding. Voor het parallel knippen van messen, ssis ongeveer gelijk aan de stripdikte hh; voor het schuin knippen van messen, ssis groter.

Afgeleide applicatie 

Het vermogen van het aandrijfsysteem moet voldoen aan de arbeidseisen per tijdseenheid. Het motorvermogen PP(kW) kan worden berekend als:

P=W×nshear60×ηP=60×ηW×nknippen

Waar ηηis de transmissie-efficiëntie (0,85–0,9 voor tandwielaandrijvingen; 0,8–0,85 voor riemaandrijvingen). Deze formule zorgt ervoor dat het motorvermogen overeenkomt met zowel de afschuiffrequentie als het werk per cyclus, waardoor onder- of overdimensionering wordt vermeden.

Parameters integreren in de toepassingscontext van het knippen van staalplaten

 

De bovenstaande formules werken niet op zichzelf; ze moeten gezamenlijk worden toegepast binnen de specifieke context van het knippen van staalplaten om een ​​compleet ontwerpraamwerk te vormen

 

De toepassing van vliegende scharen bij het snijden van staalplaten is afhankelijk van een systematische integratie van nauwkeurige parameterberekeningen en reële- operationele omstandigheden. Door de hierboven beschreven formules toe te passen, kunnen fabrikanten volledige-procesprecisie- bereiken, van structureel ontwerp tot prestatieoptimalisatie-, waardoor een efficiënte, nauwkeurige en stabiele werking van de kniplijnen voor stalen platen wordt gegarandeerd. Met 16 jaar diepgaande expertise in apparatuur voor het knippen van stalen platen, ontwikkelt Shanghai Huoyu Industrial Co., Ltd. voortdurend haar productontwikkeling om te voldoen aan de moderne industriële eisen, ter ondersteuning van de transitie van de sector van basisfunctionaliteit naar geavanceerde operationele uitmuntendheid.

 

Invoervereisten

Definieer de dikte van de staalplaat hh, breedte bb, materiaaltreksterkte σbσb​, stripsnelheid vstripvstrip​, en doelsnijlengte LL.

01

Berekening van kernparameters

Begin met het berekenen van de schuifkracht FFen bepaal vervolgens de bladspleet δδmet behulp van de gap-formule. Bevestig de synchrone snelheid met vblade=vstripvmes​=vstrip, gevolgd door het berekenen van de rotatiesnelheid n van het bladn.

02

Ritme-matching

Bepaal met behulp van de formules voor de snijlengte en de scheerfrequentie het aantal sneden per minuut nshearnafschuiving​ en de bijbehorende afschuifcyclus ttom afstemming op het ritme van de productielijn te garanderen.

03

Stabiliteitsverificatie

Bereken het traagheidskoppel MMen optimaliseer de massaverdeling van de meshouders om trillingen te minimaliseren. Gebruik de afschuifwerkformule om het vermogen van het aandrijfsysteem te verifiëren en zorg voor voldoende energiereserves.

04

Dynamische aanpassing

Voor kniptoepassingen met hoge-snelheid past u dynamische belastingcorrectiefactoren toe om de schuifkracht en de parameters van het aandrijfsysteem aan te passen aan de dynamische snijomstandigheden.

05

Contactmap