Роторні ножиці
Аналіз застосування ротаційних ножиць у промисловості для різання рулонної сталі та формули для розрахунку основних параметрів конструкції

Завдяки своїм основним перевагам, а саме високошвидкісному динамічному різанню й точному різанню по довжині, роторні ножиці стали необхідним обладнанням у промисловості різання сталевого листа й широко використовуються для обробки гарячекатаних-листів, холоднокатаних-листів, оцинкованих листів та інших типів сталевих листів-на-довжину. Вони служать важливою ланкою між процесами на початку виробництва, такими як прокатка, травлення та гальванізація, і подальшою обробкою готової продукції, безпосередньо визначаючи точність розмірів, якість-перерізу та ефективність виробничої лінії готових сталевих листів. У наступному розділі розглядаються галузеві сценарії застосування та пропозиції щодо основних цінностей, а також розглядаються конкретні вимоги до різання сталевих листів. У ньому систематично викладено основні конструктивні параметри та формули розрахунку для поворотних механізмів зсуву, що забезпечує точну підтримку технічного проектування та оптимізації в галузі.
Основні застосування роторних ножиць у промисловості різання сталевого листа та використання для обробки-на-довжину
Ротаційні ножиці мають задовольняти вимоги до обробки сталевих листів різної товщини, матеріалів і специфікацій, охоплюючи весь спектр сценаріїв різання від стандартних пластин до сталевих пластин-спеціального призначення. Їх основні програми зосереджені в наступних областях
Безперервне різання гарячекатаного листа: розроблено відповідно до високошвидкісних безперервних виробничих ліній. Безперервне виробництво гарячекатаного листа (товщина 1,2–6 мм, швидкість руху до 80–100 м/хв) вимагає, щоб роторні ножиці виконували різання-до-довжини, коли сталевий лист рухається з високою швидкістю, без переривання ритму виробничої лінії. Ротаційні ножиці мають утворювати швидкісний замкнутий-цикл із механізмом подачі-до-довжини, щоб досягти абсолютної синхронізації між лезом ножиць і сталевою пластиною в момент зрізання, таким чином запобігаючи розтягуванню пластини чи перекосу поперечного-перерізу, спричиненому невідповідністю швидкості. У виробничих лініях для гарячекатаного листового металу, який використовується в побутовій техніці та автомобільних компонентах, роторний механізм ножиць повинен забезпечувати гнучке перемикання між різними параметрами фіксованої-довжини (1–12 м), щоб забезпечити постійну ефективність виробничої лінії та мінімізувати втрати під час простою
Точне різання холоднокатаної, оцинкованої та нержавіючої сталі: відповідність суворим вимогам до якості поверхні
Холоднокатана-сталь, оцинкована сталь (товщиною 0,3–6 мм) і нержавіюча сталь вимагають надзвичайно високих стандартів площинності поверхні та обробки поперечного-перерізу, і широко використовуються в -додатках високого класу, таких як панелі побутової техніки та панелі кузова автомобілів. Ротаційні ножиці повинні контролювати зазор між лезами та силу зсуву під час високо-швидкісного різання, щоб запобігти таким проблемам, як задирки, подряпини, відшарування цинкового покриття, сліди від роликів і пошкодження поверхні, забезпечуючи при цьому точність різання менше або дорівнює ±0,5 мм. Наприклад, на лініях розрізання оцинкованого листового металу в автомобільному та побутовому виробництві роторні ножиці повинні адаптуватися до оцинкованого листа різної міцності. Завдяки точному контролю параметрів зрізу вони гарантують, що нарізані сталеві листи можна використовувати безпосередньо для штампування та формування без необхідності вторинного обрізання.
Індивідуальне різання спеціальних сталевих листів: відповідність вимогам до неправильних форм і високо-міцних матеріалів. Спеціальні сталеві листи, такі як високо-сталь, зносостійка-сталь і нержавіюча-сталь, викликають значно більші труднощі зрізання через їх високу твердість і міцність. Ротаційні ножиці повинні бути спеціально оптимізовані з точки зору міцності тримача леза та запасу сили зсуву, щоб відповідати характеристикам зрізу різних матеріалів. Наприклад, для -високоміцної сталі потрібне збільшення сили зрізу понад 30%, тоді як нержавіюча сталь потребує оптимізації матеріалу леза та систем охолодження, щоб запобігти застряганню та сколу лез під час процесу зрізання. На виробничих лініях для виготовлення спеціальних сталевих листів, які використовуються в енергетичному та автомобільному секторах, роторні ножичні механізми мають забезпечувати індивідуальне різання відповідно до вимог неправильних форм, фіксованих розмірів і частих змін специфікацій-таких як трапецієподібні,-форми та гофровані пластини-, забезпечуючи як якість обробки, так і ефективність цих спеціальних сталевих пластин.
Основні розрахункові параметри та формули розрахунку для ротаційних ножиць (підходять для застосувань для різання сталевих листів)
Конструкція роторних ножиць полягає в збалансованості високо-швидкісної роботи, точної синхронізації та стабільності зсуву. Його ключові параметри повинні бути розраховані на основі основних змінних, таких як товщина сталевого листа, ширина, робоча швидкість і міцність матеріалу. Нижче наведено формули розрахунку для основних проектних параметрів та аналіз їх застосовних сценаріїв
Розрахунок сили зсуву: Основна основа для забезпечення потужності зсуву Сила зсуву має вирішальне значення для вибору системи живлення роторного механізму зсуву. Він має бути розрахований на основі міцності матеріалу сталевої пластини, товщини, ширини та методу зрізу (паралельне зрізання, косе зрізання леза), щоб гарантувати, що ріжучі леза можуть повністю розрізати сталеву пластину, тим самим запобігаючи застряганню матеріалу та перевантаженню.
Формула сили зсуву паралельного-леза
Застосовується до різання пластин середнього- та важкого-розміру та гарячого{2}}листового прокату з використанням паралельних лез, де різальні леза паралельні напрямку руху сталевої пластини, а сила зрізу рівномірно розподіляється по всьому поперечному-перерізу:
F=0.8×σb×A
Опис параметрів:
F: необхідне зусилля зсуву (Н);
σb: міцність на розрив сталевої пластини (МПа); наприклад, 400–500 МПа для сталевого листа Q235 і 500–600 МПа для сталевого листа Q345;
A: площа поперечного-перерізу зрізу (мм2), A=b×h;
b: Ширина сталевої пластини (мм);
h: Товщина сталевого листа (мм);
0,8: Коефіцієнт поправки на силу зсуву, що враховує вплив зносу леза на зсув, зазор на зсув і пластичну деформацію сталевої пластини, щоб гарантувати, що в конструкцію включений запас міцності.
Формула сили зсуву паралельного-леза
Застосовується до різання пластин середнього- та важкого-розміру та гарячого{2}}листового прокату з використанням паралельних лез, де різальні леза паралельні напрямку руху сталевої пластини, а сила зрізу рівномірно розподіляється по всьому поперечному-перерізу:
F=0.8×σb×A
Опис параметрів:
F: необхідне зусилля зсуву (Н);
σb: міцність на розрив сталевої пластини (МПа); наприклад, 400–500 МПа для сталевого листа Q235 і 500–600 МПа для сталевого листа Q345;
A: площа поперечного-перерізу зрізу (мм2), A=b×h;
b: Ширина сталевої пластини (мм);
h: Товщина сталевого листа (мм);
0,8: Коефіцієнт поправки на силу зсуву, що враховує вплив зносу леза на зсув, зазор на зсув і пластичну деформацію сталевої пластини, щоб гарантувати, що в конструкцію включений запас міцності.
Формула сили зсуву при різанні лезами з укосом
Застосовується до різання тонких листів і холоднокатаних-листів за допомогою лез, де ножі встановлено під певним кутом (зазвичай 1–5 градусів) до напрямку руху сталевого листа. Зсувна сила застосовується поступово, зменшуючи пікові навантаження та мінімізуючи вплив на обладнання:
F=0.6×σb×b×h×sin
• Опис параметрів:
◎ Кут нахилу леза зсуву (градус); 1–3 градуси для тонких листів і 3–5 градуси для товстих листів. Більший кут призводить до меншої пікової сили зсуву, але трохи зменшує площинність поверхні різу;
◎ 0,6: Коригувальний коефіцієнт для косого{1}}різання леза; оскільки сила зсуву розподіляється, цей коефіцієнт нижчий, ніж для паралельного зрізу-леза.
Формула поправки на швидкість зсуву
Коли швидкість руху сталевої пластини є високою (>60 м/хв), сили інерції сталевої пластини та динамічні навантаження під час процесу зсуву повинні бути враховані, щоб виправити силу зсуву:
F (динамічний)=F × (1+0.1×10v)

• Опис параметра:
◎ v: швидкість руху сталевої пластини (м/хв);
◎ 0,1×(v/10): коефіцієнт корекції динамічного навантаження; чим вища швидкість, тим більший динамічний вплив, і коефіцієнт корекції відповідно збільшується, щоб забезпечити відповідність енергетичної системи вимогам високо-швидкісного зсуву.
Розрахунок синхронної швидкості леза: головна передумова для точності ножиць
Основна вимога до летючих ножиць полягає в тому, щоб швидкість кінчика леза точно відповідала швидкості стрічки. Будь-яка різниця в швидкості може спричинити розтягування матеріалу, кутові поверхні зрізу або відхилення довжини. Тому розрахунок синхронної швидкості є вирішальним для точності зрізання.
vblade=vstripvлезо=vсмуга
Опис параметра:
vbladevлезо: лінійна швидкість на кінчику леза (м/хв)
vstripvstrip: швидкість руху стрічки (м/хв)
Основний принцип:
У момент різання лінійні швидкості леза та смуги повинні бути ідеально рівними, щоб забезпечити перпендикулярність площини зрізу до напрямку руху смуги. Це запобігає порізам під кутом і задиркам, одночасно забезпечуючи точні розміри-до-довжини.
Похідний розрахунок:
Зв'язок між швидкістю обертання леза та синхронним радіусом
Враховуючи радіус обертання лопаті RR(мм), швидкість обертання лопаті nn(об/хв) розраховується як:
n=vstripπ×R×10−3n=π×R×10−3vсмуга
Опис параметра:
RRце відстань від центру обертання леза до кінчика леза. Під час проектування ця відстань має бути визначена на основі типу механізму (наприклад, кривошипно-шатунний тип, тип коромисла), щоб забезпечити сумісність між швидкістю обертання та міцністю конструкції.
Розрахунок довжини різу та циклу зсуву: ключ до узгодження ритму виробничої лінії
Довжина відрізу є критично важливою специфікацією для готової стрічкової продукції. Цикл зсуву має бути синхронізований зі швидкістю смуги та необхідною довжиною різу, щоб забезпечити безперервне виробництво та запобігти проблемам накопичення матеріалу або натягу.
Формула довжини відрізу
L=vstrip×tL=vсмуга ×t
Опис параметра
LL: довжина смуги (м)
tt: Час циклу зсуву (хв), тобто інтервал часу між двома різаннями
Основний принцип
Довжина різу визначається як швидкістю стрічки, так і циклом зсуву. Під час проектування цикл зсуву повинен бути обернено пропорційний цільовій довжині різу, щоб гарантувати, що ритм механізму відповідає вимогам виробничої лінії.
Формула циклу зсуву
т=60нзсувt=nзсув60
Опис параметра
nshearnзсув: кількість зрізів за хвилину (зрізів/хв), тобто частота зсуву
Похідний розрахунок
Відповідність частоти зрізу та довжини стрижки
Якщо необхідна довжина відрізу LLа швидкість стрічки становить vstripvсмуги, частота зсуву повинна задовольняти:
nshear=vstripLnзсув=Lvсмуга
приклад
Для швидкості стрічки 80 м/хв і довжини різу 4 м частота зсуву становить 20 різів/хв. Це означає, що потрібно виконувати 20 розрізів за хвилину, щоб безперервно розрізати смугу на вказану 4-метрову довжину.
Розрахунок моменту інерції: ключ до забезпечення стабільності обладнання
Під час-високошвидкісної роботи летючих ножиць крутний момент інерції, створюваний обертовими компонентами, як-от тримач леза та леза, спричиняє структурну вібрацію, що може погіршити точність різання. Розрахунок і контроль моменту інерції є важливими для стабільної роботи.
M=J× M=J×
Опис параметра:
MM: Момент інерції (Н·м)
JJ: Момент інерції обертових компонентів (кг·м²). Це залежить від розподілу маси тримача леза та інших компонентів, що обчислюється як J=∑miri2J=∑miri2, де mimi — маса кожного компонента та ririце його відстань від центру обертання.
: Кутове прискорення (рад/с²), яке стосується часу прискорення або уповільнення лопаті, обчислюється як =Δω/Δt =Δω/Δt, де ΔωΔω– зміна кутової швидкості та ΔtΔtце час прискорення або уповільнення.
Стратегії оптимізації:
Зменшіть крутний момент інерції-і, отже, вібрацію-за рахунок оптимізації розподілу маси (наприклад, концентрації маси ближче до центру обертання), скорочення часу прискорення чи уповільнення та уточнення профілю руху.
Розрахунок зазору між лезами: ключ до досягнення якісних поверхонь зсуву
Зазор леза безпосередньо впливає на якість стриженої поверхні та утворення задирок. Надмірні зазори викликають задирки, а недостатні зазори прискорюють знос леза. Оптимальний зазор необхідно розрахувати виходячи з товщини смуги та матеріалу.
δ=k×hδ=k×h
Опис параметра
δδ: Зазор між ножами (мм)
hh: Товщина смуги (мм)
kk: Коефіцієнт зазору, який залежить від типу і товщини матеріалу. Типові значення:
Для м’якої та низько-легованої сталі: k=0.03k=0.03 до 0,050,05 (верхні значення для більшої товщини)
Для високоміцної-сталі та нержавіючої сталі: k=0.05k=0.05 до 0,080,08 (для твердіших матеріалів необхідні більші проміжки)
Для тонких листів (h менше або дорівнює 2hМенше або дорівнює 2 мм): k=0.02k=0.02 до 0,030,03 (менші зазори для покращення якості поверхні)
Основна вимога
Відстань між лезами має регулюватися, щоб відповідати змінам фактичної товщини смуги. Механізм регулювання зазору повинен бути включений у конструкцію, щоб відповідати специфікаціям різних матеріалів.
Розрахунок роботи зрізання: додаткова основа для вибору системи приводу
Робота зсуву, добуток сили зсуву та ходу різання, представляє енергію, споживану під час процесу різання. Він служить критичним орієнтиром для вибору системи приводу (електродвигун, гідравлічна система), щоб забезпечити достатню енергоємність для зсуву.
W=F×sW=F×s
Опис параметра
WW: Ножиці (J)
FF: сила зсуву (Н)
ss: Хід різання (мм), тобто відстань, яку проходить лезо від початкового контакту зі смугою до повного відокремлення. Для різання паралельним лезом, ssприблизно дорівнює товщині смуги hh; для похилих ножиць, сsє більшим.
Похідна програма
Потужність системи приводу повинна відповідати вимогам роботи в одиницю часу. Потужність двигуна PP(кВт) можна розрахувати як:
P=W×nзсув60×ηP=60×ηW×nзсув
Де ηη– ККД передачі (0,85–0,9 для зубчастих передач; 0,8–0,85 для пасових передач). Ця формула гарантує, що потужність двигуна відповідає як частоті зсуву, так і роботі за цикл, уникаючи заниження або завищення розміру.
Інтеграція параметрів у прикладний контекст обробки сталевих пластин
Наведені вище формули не діють ізольовано; вони повинні застосовуватися спільно в конкретному контексті різання сталевих листів, щоб сформувати повну структуру проекту
Застосування летючих ножиць для різання сталевих листів ґрунтується на систематичній інтеграції точних розрахунків параметрів і реальних-робочих умов. Застосовуючи формули, описані вище, виробники можуть досягти повної-точності процесу-від конструкції конструкції до оптимізації продуктивності-забезпечуючи ефективну, точну та стабільну роботу ліній нарізання сталевих листів. Завдяки 16-річному глибокому досвіду в обладнанні для різання сталевих листів, Shanghai Huoyu Industrial Co., Ltd. постійно розвиває свою продукцію, щоб відповідати сучасним вимогам промисловості, підтримуючи перехід галузі від базової функціональності до вдосконаленої операційної досконалості.
Вимоги до вхідних даних
Визначте товщину сталевого листа hh, ширина bb, міцність матеріалу на розрив σbσb, швидкість смуги vstripvсмуги та цільової довжини відрізу LL.
01
Розрахунок основного параметра
Почніть з обчислення сили зсуву FF, потім визначити зазор лопаті δδза допомогою формули розриву. Перевірте синхронну швидкість за допомогою vblade=vstripvлезо=vсмуги з подальшим розрахунком частоти обертання лопаті nn.
02
Узгодження ритму
Використовуючи формули довжини різу та частоти зсуву, визначте кількість різів за хвилину nзсувnзсув і відповідний цикл зсуву ttщоб забезпечити узгодження з ритмом виробничої лінії.
03
Перевірка стабільності
Обчисліть момент інерції MMі оптимізувати розподіл маси тримача леза для мінімізації вібрації. Використовуйте формулу роботи зсуву, щоб перевірити потужність системи приводу, забезпечивши достатній запас енергії.
04
Динамічне налаштування
Для високо-швидкісного різання застосовуйте коефіцієнти корекції динамічного навантаження, щоб налаштувати силу зсуву та параметри системи приводу відповідно до динамічних умов різання.
05

