Rotacijske škarje

 

Analiza uporabe rotacijskih škarij v industriji rezanja jeklenih kolutov in formule za izračun ključnih konstrukcijskih parametrov

page-800-550

Zahvaljujoč svojim glavnim prednostim visoke-hitrostnega dinamičnega striženja in natančnega rezanja po dolžini so rotacijske škarje postale bistvena oprema v industriji rezanja jeklene pločevine in se pogosto uporabljajo za obdelavo vroče-valjanih, hladno-valjanih pločevin, pocinkanih pločevin in drugih vrst jeklenih plošč. Služijo kot ključna povezava med predhodnimi procesi, kot so valjanje, luženje in galvaniziranje, in nadaljnjo predelavo končnih izdelkov ter neposredno določajo dimenzijsko natančnost,-kakovost preseka in učinkovitost proizvodne linije končnih jeklenih plošč. Naslednji razdelek preučuje scenarije uporabe v industriji in predloge temeljnih vrednosti, hkrati pa obravnava posebne zahteve za striženje jeklenih plošč. Sistematično opisuje ključne konstrukcijske parametre in formule za izračun za rotacijske strižne mehanizme ter zagotavlja natančno podporo za tehnično načrtovanje in optimizacijo v industriji.

Glavne aplikacije rotacijskih škarij v industriji rezanja jeklene pločevine in za obdelavo razreza-na-dolžino

Rotacijske škarje morajo ustrezati zahtevam obdelave jeklenih plošč različnih debelin, materialov in specifikacij, ki pokrivajo celoten obseg scenarijev striženja od standardnih plošč do jeklenih plošč za-posebne namene. Njihove glavne aplikacije so osredotočene na naslednja področja

Neprekinjeno striženje vroče valjane pločevine: zasnovano tako, da se ujema z visoko{1}}hitrimi neprekinjenimi proizvodnimi linijami. Narava neprekinjene proizvodnje vroče- pločevine (debelina 1,2–6 mm, hitrost do 80–100 m/min) zahteva, da rotacijske škarje izvajajo striženje po dolžini-na-medtem ko se jeklena plošča premika z veliko hitrostjo, brez prekinejo ritem proizvodne linije. Rotacijske škarje morajo tvoriti hitrostno zaprto-zanko z mehanizmom za podajanje-na-dolžino, da se doseže absolutna sinhronizacija med strižnim rezilom in jekleno ploščo v trenutku striženja, s čimer se prepreči raztezanje plošče ali prečni-poševni prerez, ki ga povzroči neskladje hitrosti. V proizvodnih linijah za vroče{15}}valjano pločevino, ki se uporablja v gospodinjskih aparatih in avtomobilskih komponentah, mora rotacijski strižni mehanizem omogočati prilagodljivo preklapljanje med različnimi fiksnimi{16}}nastavitvami dolžine (1–12 m), da se zagotovi neprekinjena učinkovitost delovanja proizvodne linije in čim bolj zmanjšajo izgube zaradi izpada

Natančno striženje hladno{0}}valjanega jekla, pocinkanega jekla in nerjavnega jekla: izpolnjevanje strogih zahtev glede kakovosti površine

 

Hladno{0}}valjano jeklo, pocinkano jeklo (debelina 0,3–6 mm) in nerjavno jeklo zahtevajo izredno visoke standarde ravnosti površine in zaključnega-preseka ter se pogosto uporabljajo v-aplikacijah višjega cenovnega razreda, kot so plošče gospodinjskih aparatov in avtomobilske karoserije. Stroji z rotacijskimi škarjami morajo med rezanjem z visoko-hitrostjo nadzorovati razdaljo rezila in strižno silo, da preprečijo težave, kot so robovi, praske, luščenje cinkove prevleke, sledi valjev in poškodbe površine, hkrati pa zagotavljajo natančnost rezanja manj kot ali enako ±0,5 mm. Na primer, pri linijah za rezanje pocinkane pločevine v avtomobilski in domači industriji se morajo rotacijske škarje prilagajati pocinkani pločevini različnih trdnosti. Z natančnim nadzorom parametrov striženja zagotavljajo, da je mogoče rezano jekleno pločevino uporabiti neposredno za vtiskovanje in oblikovanje brez potrebe po sekundarnem obrezovanju.

 

Prilagojeno striženje posebnih jeklenih plošč: izpolnjevanje zahtev nepravilnih oblik in materialov z visoko-trdnostjo. Posebne jeklene pločevine, kot so visoko{1}}trdno jeklo, obrabno-odporno jeklo in nerjavno-jeklo, predstavljajo bistveno večje izzive pri striženju zaradi svoje visoke trdote in žilavosti. Rotacijski strižni stroji morajo biti posebej optimizirani v smislu trdnosti držala rezila in rezerve strižne sile, da se prilagodijo strižnim karakteristikam različnih materialov. Visoko{6}}trdno jeklo na primer zahteva povečanje strižne sile za več kot 30 %, medtem ko nerjaveče jeklo zahteva optimizacijo materiala rezila in hladilnih sistemov, da se prepreči lepljenje rezila in krušenje med postopkom striženja. V proizvodnih linijah za posebne jeklene plošče, ki se uporabljajo v energetskem in avtomobilskem sektorju, morajo rotacijski strižni mehanizmi zagotavljati prilagojeno striženje za izpolnjevanje zahtev nepravilnih oblik, fiksnih dimenzij in pogostih sprememb specifikacij-, kot so trapezne, diamantne-in valovite plošče-, s čimer zagotavljajo tako kakovost obdelave kot učinkovitost teh posebnih jeklenih plošč.

 

Osnovni konstrukcijski parametri in formule za izračun za rotacijske škarje (primerno za striženje jeklenih plošč)

 

Zasnova rotacijskih škarij je zasnovana na uravnoteženju visoke-delovanja, natančne sinhronizacije in stabilnosti striženja. Njegove ključne parametre je treba izračunati na podlagi osnovnih spremenljivk, kot so debelina jeklene plošče, širina, delovna hitrost in trdnost materiala. V nadaljevanju so predstavljene formule za izračun ključnih parametrov zasnove in analize njihovih ustreznih scenarijev

 

Izračun strižne sile: osnovna osnova za zagotavljanje strižne zmogljivosti. Strižna sila je ključnega pomena za izbiro sistema napajanja rotacijskega strižnega mehanizma. Izračunati ga je treba na podlagi trdnosti materiala jeklene plošče, debeline, širine in metode striženja (vzporedno striženje, striženje s poševnim rezilom), da se zagotovi, da lahko rezila popolnoma odrežejo jekleno ploščo in s tem preprečijo zagozditev materiala in preobremenitev.

 

Formula za strižno silo-vzporednega rezila

 

Velja za striženje srednjih- in težkih-ploč in vroče{2}}valjanih pločevin z uporabo vzporednih rezil, pri čemer so rezila vzporedna s smerjo gibanja jeklene plošče in je strižna sila enakomerno porazdeljena po celotnem-preseku:

F=0.8×σb×A

 

Opisi parametrov:

F: zahtevana strižna sila (N);

σb: natezna trdnost jeklene plošče (MPa); na primer 400–500 MPa za jekleno ploščo Q235 in 500–600 MPa za jekleno ploščo Q345;

A: površina preseka strižnega odseka (mm2), A=b×h;

b: širina jeklene plošče (mm);

h: debelina jeklene plošče (mm);

0,8: Korekcijski faktor strižne sile, ki upošteva učinke obrabe strižnega rezila, strižne zračnosti in plastične deformacije jeklene plošče, da se zagotovi vključitev varnostne rezerve v načrt.

Formula za strižno silo-vzporednega rezila

Velja za striženje srednjih- in težkih-ploč in vroče{2}}valjanih pločevin z uporabo vzporednih rezil, pri čemer so rezila vzporedna s smerjo gibanja jeklene plošče in je strižna sila enakomerno porazdeljena po celotnem-preseku:

F=0.8×σb×A

Opisi parametrov:

F: zahtevana strižna sila (N);

σb: natezna trdnost jeklene plošče (MPa); na primer 400–500 MPa za jekleno ploščo Q235 in 500–600 MPa za jekleno ploščo Q345;

A: površina preseka strižnega odseka (mm2), A=b×h;

b: širina jeklene plošče (mm);

h: debelina jeklene plošče (mm);

0,8: Korekcijski faktor strižne sile, ki upošteva učinke obrabe strižnega rezila, strižne zračnosti in plastične deformacije jeklene plošče, da se zagotovi vključitev varnostne rezerve v načrt.

Formula za strižno silo pri striženju s poševnimi rezili

Velja za striženje tankih plošč in hladno{0}}valjanih pločevin s poševnimi rezili, kjer je strižno rezilo nastavljeno pod določenim kotom (običajno 1–5 stopinj) glede na smer gibanja jeklene plošče. Strižna sila se uporablja postopoma, kar zmanjšuje konične obremenitve in zmanjšuje vpliv na opremo:

F=0.6×σb×b×h×greh

• Opisi parametrov:

◎ Kot naklona strižnega rezila (stopinja); 1–3 stopinje za tanke plošče in 3–5 stopinj za debele plošče. Večji kot povzroči nižjo največjo strižno silo, vendar nekoliko zmanjša ravnost površine reza;

◎ 0,6: Korekcijski faktor za poševno-striženje rezila; ker je strižna sila porazdeljena, je ta faktor nižji kot pri vzporednem-rezilu.

Korekcijska formula, ki upošteva strižno hitrost

Ko je hitrost premikanja jeklene plošče visoka (>60 m/min), je treba upoštevati vztrajnostne sile jeklene plošče in dinamične obremenitve med postopkom striženja, da se popravi strižna sila:

F (dinamičen)=F × (1+0.1×10v)

page-318-69

• Opis parametra:

v: hitrost vožnje jeklene plošče (m/min);

◎ 0,1×(v/10): korekcijski faktor dinamične obremenitve; višja kot je hitrost, večji je dinamični vpliv in korekcijski faktor se temu primerno poveča, da se zagotovi, da elektroenergetski sistem izpolnjuje zahteve visoko-hitrostnega striženja.

Izračun hitrosti sinhronega rezila: glavni predpogoj za natančnost striženja

 

 

Temeljna zahteva za leteče škarje je, da se mora hitrost konice rezila natančno ujemati s hitrostjo traku. Vsaka razlika v hitrosti lahko povzroči raztezanje materiala, poševne strižne ploskve ali odstopanja v dolžini. Zato je izračun sinhrone hitrosti odločilen za natančnost striženja.

vblade=vstripvrezilo=vtrak

 

Opis parametra:

vbladevrezilo: linearna hitrost na konici rezila (m/min)

vstripvtrak: hitrost potovanja traku (m/min)

 

Osnovno načelo:

V trenutku rezanja morata biti linearni hitrosti rezila in traku popolnoma enaki, da zagotovite, da je strižna ravnina pravokotna na smer premikanja traku. To preprečuje reze pod kotom in robove, obenem pa zagotavlja natančne mere reza-na-dolžino.

 

Izvedeni izračun:

Razmerje med hitrostjo vrtenja rezila in sinhronim radijem
Glede na rotacijski polmer rezila RR(mm), vrtilna hitrost rezila nn(r/min) se izračuna kot:

n=vtrakπ×R×10−3n=π×R×10−3vtrak​

 

Opis parametra:

RRje razdalja od središča vrtenja rezila do konice rezila. Med načrtovanjem je treba to razdaljo določiti glede na vrsto mehanizma (npr. tip ročice, tip zibalnika), da se zagotovi združljivost med hitrostjo vrtenja in strukturno trdnostjo.

Izračun dolžine reza in strižnega cikla: ključ do ujemanja ritma proizvodne linije

 

Dolžina reza je kritična specifikacija za končne trakove. Cikel striženja mora biti sinhroniziran s hitrostjo traku in zahtevano dolžino reza, da se zagotovi neprekinjena proizvodnja in preprečijo nabiranje materiala ali težave z napetostjo.

Formula dolžine reza

L=vtrak×tL=vtrak ×t

 

Opis parametra

LL: Dolžina rezanja traku (m)

tt: čas strižnega cikla (min), tj. časovni interval med dvema rezoma

 

Temeljno načelo

Dolžina reza je določena s hitrostjo traku in strižnim ciklom. Med načrtovanjem je treba strižni cikel izpeljati obratno od ciljne dolžine reza, da zagotovimo, da je ritem mehanizma usklajen z zahtevami proizvodne linije.

 Formula strižnega cikla

t=60nstrigt=nstriženje​60​

 

Opis parametra

nshearnstriženje​: število rezov na minuto (rezi/min), tj. frekvenca striženja

 

Izvedeni izračun

Ujemanje frekvence striženja z dolžino reza
Če je zahtevana dolžina reza LLin hitrost traku je vstripvtrak, mora frekvenca striženja izpolnjevati:

nshear=vstripLnstriženje=Lvtrak​

 

Primer

Za hitrost traku 80 m/min in dolžino reza 4 m je frekvenca striženja 20 rezov/min. To pomeni, da je treba za neprekinjeno rezanje traku na določeno dolžino 4 metrov opraviti 20 rezov na minuto.

Izračun vztrajnostnega navora: ključ do zagotavljanja stabilnosti opreme

 

Med-hitrostnim delovanjem letečih škarij vztrajnostni moment, ki ga ustvarijo vrteče se komponente, kot so držalo rezila in rezila, povzroči strukturne vibracije, ki lahko ogrozijo natančnost striženja. Izračun in nadzor vztrajnostnega momenta je bistvenega pomena za stabilno delovanje.

M=J× M=J×

 

Opis parametra:

MM: vztrajnostni moment (N·m)

JJ: Vztrajnostni moment vrtečih se komponent (kg·m²). To je odvisno od porazdelitve mase držala rezila in drugih komponent, izračunane kot J=∑miri2J=∑miri2, kjer mimi​ je masa vsake komponente in ririje njegova oddaljenost od središča vrtenja.

: kotni pospešek (rad/s²), ki se nanaša na čas pospeševanja ali pojemka rezila, izračunan kot =Δω/Δt ωt, kjer je ΔωΔωje sprememba kotne hitrosti in ΔtΔtje čas pospeševanja ali zaviranja.

 

Strategije optimizacije:

Zmanjšajte vztrajnostni moment-in s tem vibracije-z optimiziranjem porazdelitve mase (npr. s koncentracijo mase bližje središču vrtenja), skrajšanjem časov pospeševanja ali pojemka in izboljšanjem profila gibanja.

Izračun vrzeli rezila: ključ do doseganja kakovostnih strižnih površin

Reža rezila neposredno vpliva na kakovost strižene površine in nastanek robov. Prevelike reže povzročajo robove, medtem ko premajhne reže pospešujejo obrabo rezila. Optimalno režo je treba izračunati glede na debelino traku in material.

δ=k×hδ=k×h

Opis parametra 

δδ: Razmak rezila (mm)

hh: debelina traku (mm)

kk: Koeficient vrzeli, ki je odvisen od vrste materiala in debeline. Tipične vrednosti so naslednje:

Za mehko jeklo in nizko-legirano jeklo: k=0.03k=0.03 do 0,050,05 (zgornje vrednosti za večjo debelino)

Za-jeklo visoke trdnosti in nerjavno jeklo: k=0.05k=0.05 do 0.080.08 (potrebne so večje vrzeli za trše materiale)

Za tanke plošče (h Manjše ali enako 2hManj kot ali enako 2 mm): k=0.02k=0.02 do 0,030,03 (manjše reže za izboljšano kakovost površine)

Osnovna zahteva

Reža rezila mora biti nastavljiva, da se prilagodi različnim dejanskim debelinam traku. Mehanizem za prilagajanje vrzeli je treba vključiti v načrt, da ustreza različnim specifikacijam materiala.

Izračun strižnega dela: Dodatna osnova za izbiro pogonskega sistema

Strižno delo, produkt strižne sile in rezalnega giba, predstavlja energijo, porabljeno med postopkom rezanja. Služi kot kritična referenca za izbiro pogonskega sistema (elektromotor, hidravlični sistem), da se zagotovi zadostna energetska zmogljivost za strižno delovanje.

W=F×sW=F×s

Opis parametra 

WW: striženje (J)

FF: strižna sila (N)

ss: Rezalni hod (mm), tj. razdalja, ki jo rezilo prepotuje od začetnega stika s trakom do popolne ločitve. Za striženje z vzporednim rezilom, ssje približno enaka debelini traku hh; za striženje z nagnjenimi rezili, ssje večji.

Izpeljana aplikacija 

Moč pogonskega sistema mora zadostiti delovnim zahtevam na enoto časa. Moč motorja PP(kW) se lahko izračuna kot:

P=W×nstrig60×ηP=60×ηW×nstriženje​

Kjer je ηηje učinkovitost prenosa (0,85–0,9 za zobniške pogone; 0,8–0,85 za jermenske pogone). Ta formula zagotavlja, da se moč motorja ujema s frekvenco striženja in delom na cikel, s čimer se izognete premajhnemu ali prevelikemu.

Vključevanje parametrov v kontekst uporabe striženja jeklenih plošč

 

Zgornje formule ne delujejo ločeno; uporabiti jih je treba skupaj v specifičnem kontekstu striženja jeklene plošče, da tvorijo popoln okvir zasnove

 

Uporaba letečih škarij pri rezanju jeklenih plošč temelji na sistematični integraciji natančnega izračuna parametrov in dejanskih-pogojev delovanja. Z uporabo zgoraj opisanih formul lahko proizvajalci dosežejo popolno-natančnost procesa-od konstrukcijske zasnove do optimizacije delovanja-, kar zagotavlja učinkovito, natančno in stabilno delovanje linij za striženje jeklenih plošč. Podjetje Shanghai Huoyu Industrial Co., Ltd. s 16-letnim poglobljenim strokovnim znanjem in izkušnjami na področju opreme za striženje jeklenih plošč nenehno razvija svoj razvoj izdelkov, da bi izpolnil zahteve sodobne industrije in podpira prehod sektorja iz osnovne funkcionalnosti v napredno operativno odličnost.

 

Vnosne zahteve

Določite debelino jeklene plošče hh, širina bb, natezna trdnost materiala σbσb​, hitrost traku vstripvtrak​ in ciljna dolžina reza LL.

01

Izračun osnovnega parametra

Začnite z izračunom strižne sile FF, nato določite vrzel rezila δδz uporabo formule vrzeli. Potrdite sinhrono hitrost z uporabo vblade=vstripvrezilo=vtrak, čemur sledi izračun vrtilne hitrosti rezila nn.

02

Ujemanje ritmov

Z uporabo formul za dolžino reza in frekvenco striženja določite število rezov na minuto nshearnstrižni in ustrezen strižni cikel ttda se zagotovi usklajenost z ritmom proizvodne linije.

03

Preverjanje stabilnosti

Izračunajte vztrajnostni moment MMin optimizirajte porazdelitev mase držala rezila za zmanjšanje vibracij. Uporabite formulo za strižno delo, da preverite moč pogonskega sistema in zagotovite ustrezne rezerve energije.

04

Dinamična prilagoditev

Za-hitrostne aplikacije striženja uporabite korekcijske faktorje dinamične obremenitve, da prilagodite strižno silo in parametre pogonskega sistema, da se prilagodijo dinamičnim pogojem rezanja.

05

Contactmap