張弘 羅愷

摘 要：根據(jù)圓盤剪切機的原始數(shù)據(jù)，圓盤剪上的剪切力可根據(jù)作用在刀片上的力矩來確定。通過工作狀態(tài)計算刀片尺寸計算切線速度，為了保證剪切力及刀片的強度和使用壽命，根據(jù)速度微分方程確定圓盤剪電動機功率，從而確定電機的容量。

關鍵詞：力矩 線速度 功率 容量

中圖分類號：TG305 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（a）-0242-02

圓盤剪切機是利用兩個圓盤形狀的剪刀的旋轉運動進行剪，該機器回盤剪主要用于剪裁條料、圓形坯料和環(huán)形坯料的剪切下料。電機交流電動機和直流電動機，使用的直流的是直流電動機，直流電機的結構相對復雜的產(chǎn)品，價格偏高，使用不方便，維修的不方便，一般不選擇。冶金工業(yè)的生產(chǎn)車間設備齊全的企業(yè)，通常選用交流電源，三相交流電機的選擇是經(jīng)常使用的產(chǎn)品。該設備是一個交流電機分為異步電機和同步電機、Y系列鼠籠式異步電動機三相總所屬使用形式的全封閉風扇冷卻電機，它有以下優(yōu)點。

（1）結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便。

（2）適用于無特殊要求的機械上。

（3）由于起動性能較好，也適用與某些要求起動轉矩較高的機械。

所設計圓盤剪切機已知原始數(shù)據(jù)如下。

（1）剪切帶鋼速度V=1～3 m/s，取3 m/s。

（2）剪切帶鋼強度≤600 MPa取600 MPa。

（3）剪切帶鋼厚度h=0.5～2.5 mm。

（4）剪切帶輪寬度B=700～1500 mm。

（5）剪刃的擺動不超過0.1 mm，不平行度≤0.01 mm。

（6）上下剪刀的側間隙≤0.05 mm，重疊度S=0～0.3 mm。

由于圓盤剪切機屬于一般冶金機械設備，無特殊要求，連續(xù)工作時間長，要求起動性能好，起動轉矩較高，故選擇交流異步電動機Y系列。

1 圓盤剪切機工作狀況計算

1.1 圓盤刀片尺寸

圓盤刀片尺寸包括圓盤刀片直徑D及其厚度δ。圓盤刀片直徑D主要決定于鋼板厚度h，其計算公式為：

上式中的最大咬入角α1，一般取為10°～15°。α1值也可以根據(jù)剪切速度V來選取，同時當咬入角α1=10°～15°時，我們可以引用一個經(jīng)驗公式，圓盤刀盤直徑通常在下列范圍內(nèi)選取D=（40～125） h帶入數(shù)值計算得：

D=1252.5=312.5 mm

圓盤刀片厚度δ一般取為：

帶入數(shù)值計算得：

mm

同時根據(jù)一般被剪切帶材厚度以及選用的圓盤刀片直徑、厚度的關系，可取的各數(shù)值：D=270 mm、δ=20 mm，為了保證剪切力及刀片的強度和使用壽命，我們?nèi)ˇ?30 mm。

1.2 上下刀盤的側間隙

我們?nèi)☆A定值0.05 mm。

1.3 剪切速度V

我們?nèi)☆A定值3 m/s。

1.4 剪切力

作用在一個刀片上的總的剪切力是由兩個分力所組成的，即

式中：為純剪切力；為鋼板被剪掉部分的彎曲力。

式中：為作用在接觸弧AB水平投影單位長度上的剪切力。

由相對切入深度知：

微分后得：

dx

所以純剪切力為：

式中的值可利用平行剪單位功數(shù)據(jù)。

在圓盤剪上冷剪時，值可按下面公式計算

=120

式中取系數(shù)·，δ為金屬材料延伸率，查手冊取20%。所以

·120=

2.127×103 N

總剪切力的計算公式為

N

考慮到刀刃磨鈍的影響，增大15%～20%，這里取增大20%。

N

圓盤剪上的剪切力可根據(jù)作用在刀片上的力矩來確定。在上下刀片直徑，速度相等而且都驅動時，則與簡單軋制情況相似，合力P垂直作用在刀片上，這時轉動一對刀盤所需之力矩為：

N·m

而驅動圓盤剪的總力矩為：

式中：n 為刀片對數(shù)；

M2為一對刀片軸上的摩擦力矩，，其中為刀片軸軸頸的直徑，這里取=170 mm，μ為刀片軸承處的摩擦系數(shù)，查手冊取0.004。

所以總的力矩為

=544.11 N·m

1.5 確定剪切功率

圓盤剪電動機功率可按下式確定

式中：μ1為考慮刀片與鋼板間摩擦系數(shù)，μ1=1.1～1.2；

為鋼板運動速度，m/s；

為傳動系統(tǒng)效率，=0.93～0.95。

代入數(shù)據(jù)后

=15.6 kW

2 確定電機轉速選擇電機

根據(jù)以上計算所得數(shù)據(jù)，查找專業(yè)手冊，選取合適電機。容量相同的同類型的電動機，有幾種不同的轉速系列，此種情況下我們綜合考慮，分析比較電動機及傳動裝置的性能、尺寸、重量和價格等因素，再考慮到機械在實際中的運轉，他的可靠性與電機相連接的減速機，以及以后的發(fā)展，適當?shù)脑黾与姍C功率，最后選同步轉速1500 r/min的電動機。綜上，選取電機型號為：Y180L—4，其主要性能見表。

參考文獻

[1] 朱姍姍.變寬度圓盤剪切機虛擬樣機研究[D].北方工業(yè)大學，2010.

[2] 楊捷艷.高強鋼金屬板材變寬度圓盤剪切機運動學及動力學仿真[D].北方工業(yè)大學，2014.

[3] 俞紅.1300圓盤剪切機的參數(shù)選擇與計算[J].江蘇冶金，2004（5）：4-6.

[4] 賈海亮.圓盤剪剪切過程的有限元模擬和實驗研究[D].太原科技大學，2010.