滾筒式飛剪剪切能力的校核

【摘 要】本文通過對滾筒式切頭飛剪的剪切能力的校核，確保電機的合理選型，使其滿足生產要求，避免因設計選型的不合理而影響將來的正常生產。

【關鍵詞】飛剪；剪切能力；飛輪力矩

切頭飛剪機是熱帶鋼連軋機組主要設備之一，用來剪切進入連軋機的熱帶鋼頭部，其形式主要又滾筒式和曲柄連桿式兩種。在設計切頭飛剪時，根據啟動工作制的要求，校核飛剪機的剪切能力是一個需要進一步研究的問題，下面就這個問題進行探討。

啟停式飛剪的刀刃從起始位置經加速后，回轉件質量儲備了一定能量，剪切開始，回轉件釋放的能量和電機繼續釋放的能量提供剪切軋件所需的剪切功，這是與連續式飛剪不同之處。因此，需校核切頭時飛剪回轉件和電機釋放的總能量必須大于或等于切頭所需的剪切功。即：E≥W

式中：E：飛剪在剪切過程中可釋放出的總能量（N.m）；

W：軋件切頭所需剪切功（N.m）。

剪切過程中剪切系統克服剪切阻力功由系統的功能和電動機提供的能量。因此，在剪切過程中，剪切速度下降。

1 關于切頭飛剪的一些參數

對計算所需要必須首先明確飛剪的主要運動參數。這些參數包括飛剪的基本轉速n、刀刃圓周速度v、刀刃剪切時的回轉半徑R、刀刃重疊量s、刀刃回轉中心距a等。

在飛剪進行軋件頭部剪切過程中，為了避免軋件出現堵鋼或軋件被拉變形等事故。在設置飛剪的轉速時，要盡可能做到飛剪刀刃的水平分速度v1，與軋件速度v0一致。但在實際使用過程中要實現v1=v0是困難的。

因此，在設置飛剪切頭轉速時，采用了飛剪水平速度超前于軋件速度的控制方式。即：v=■

式中：k：剪刃的超前系數，作為選擇電機功率計算值。k=1.05～1.15。

刀刃的轉速為：n=■，并式得到切頭時剪刃的轉速公式：

n=■

式中：v■：預精軋機組出口軋件的速度。（m/s）

n：切頭時刀刃的基本轉速。（r / min）

R： 架的回轉半徑。（m）

？覫■：刀刃剪切初始角。（°）

滾筒式切頭飛剪機的刀刃剪切初始角可由下式確定：

cos？覫■=1-■

刀刃剪切終了角由下式確定：cos？覫■=1-■

其中h：軋件厚度；

ε0：斷裂時的相對切入深度。

2 飛剪在剪切過程中可釋放的總能量

從啟停式回轉飛剪剪切過程的運動特點可以看出，刀刃剪切的能量由兩部分組成：一部分是傳動系統中回轉件在啟動加速過程中所儲備的能量，在剪切過程中被釋放出來；另一部分是剪切過程中電機繼續釋放出的能量。

因此，剪切時飛剪可釋放的總能量為：

E=E1+E2

式中：E剪切過程中飛剪所釋放出的總能量（Nm）；

E1回轉件在剪切過程中釋放出的能量（Nm）；

E2：電機在剪切過程中釋放出的能量（Nm）。

2.1 回轉件在剪切過程中釋放出的能量。

這部分能量，實際上是回轉件啟動加速過程中所儲備的動能。因此，可以把飛剪回轉件看成一個儲能的飛輪，即飛輪在剪切過程中所釋放出的能量，與連續式飛剪的飛輪所釋放出的能量計算公式相同。

回轉件在速度變化時所釋放出的能量為：E■=■（ω■■-ω■■）

J為回轉件的轉動慣量，J=GD2/4g

ω■■，ω■為回轉件的角速度。

因此，回轉件所釋放出的能量為：

E■=■（n■■-n■■）

n■■一開始剪切時電機的轉速r/min，n■■剪切終了時電機的轉速r/min

GD2為折算到電機軸上的總飛輪矩GD2，計算方法：

GD■=∑GD■■×■■

式中：GD■■：各級回轉件的飛輪矩N.m2

n■：各級回轉件的轉速r/min；

n■：預選電機的額定轉速r/min。

在飛剪傳動系統中的回轉件，一般包括電機、聯軸器、中間減速機及飛剪本體等。

2.2 電機在剪切過程中可釋放出的能量

剪切過程中，電機在轉動一定角度的過程中，電機力矩所做的功 E2，為：

E■=■M■dθ

式中：Me：電機的額定轉矩（N.m）；

θ1，θ2：剪切過程中電機的起始角和終了角（rad）

為了計算方便，取θ1=0，則中θ2就表示剪切過程電機所轉過的角度。因此：

E■=θ■M■，

θ■=π？覫i/180

式中？覫：刀刃剪切過程中的剪切角。

而M■=9550kN■/n■

式中：N■，n■為電機的額定功率和轉速，k為過載系數。因此E■ =9550k？覫i■

3 飛剪在剪切過程中需要的能量

啟停式飛剪對軋件剪切所做的功與連續式飛剪相同，計算總剪切功的方法也相同。按照平行刃剪的剪切功計算：

W=Aha

式中A：被剪軋件的原始斷面面積（mm3）

h：被剪軋件的高度（mm）

a：單位剪切功（N. mm/mm3）

需校核切頭時飛剪回轉件和電機釋放的總能量必須大于或等于切頭所需的剪切功。即：E≥W，能夠完成剪切。

4 結束語

校核滾筒式飛剪剪切能力，是飛剪理論計算中的重要一項工作，可以確保電機的合理選型，使其滿足生產要求，避免因設計選型的不合理而影響將來的正常生產。

【參考文獻】

[1]黃華清，主編.軋鋼機械[M].冶金工業出版社，1979.

[責任編輯：楊玉潔]