圓盤(pán)剪切機(jī)電機(jī)的選擇計(jì)算

張弘 羅愷

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

關(guān)鍵詞：力矩 線速度 功率 容量

中圖分類(lèi)號(hào)：TG305 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）03（a）-0242-02

圓盤(pán)剪切機(jī)是利用兩個(gè)圓盤(pán)形狀的剪刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行剪，該機(jī)器回盤(pán)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(jī)交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)，使用的直流的是直流電動(dòng)機(jī)，直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的產(chǎn)品，價(jià)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(chē)間設(shè)備齊全的企業(yè)，通常選用交流電源，三相交流電機(jī)的選擇是經(jīng)常使用的產(chǎn)品。該設(shè)備是一個(gè)交流電機(jī)分為異步電機(jī)和同步電機(jī)、Y系列鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)三相總所屬使用形式的全封閉風(fēng)扇冷卻電機(jī)，它有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便。

（2）適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上。

（3）由于起動(dòng)性能較好，也適用與某些要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高的機(jī)械。

所設(shè)計(jì)圓盤(pán)剪切機(jī)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(qiáng)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(dòng)不超過(guò)0.1 mm，不平行度≤0.01 mm。

（6）上下剪刀的側(cè)間隙≤0.05 mm，重疊度S=0～0.3 mm。

由于圓盤(pán)剪切機(jī)屬于一般冶金機(jī)械設(shè)備，無(wú)特殊要求，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，要求起動(dòng)性能好，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高，故選擇交流異步電動(dòng)機(jī)Y系列。

1 圓盤(pán)剪切機(jī)工作狀況計(jì)算

1.1 圓盤(pán)刀片尺寸

圓盤(pán)刀片尺寸包括圓盤(pán)刀片直徑D及其厚度δ。圓盤(pán)刀片直徑D主要決定于鋼板厚度h，其計(jì)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(lái)選取，同時(shí)當(dāng)咬入角α1=10°～15°時(shí)，我們可以引用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，圓盤(pán)刀盤(pán)直徑通常在下列范圍內(nèi)選取D=（40～125） h帶入數(shù)值計(jì)算得：

D=1252.5=312.5 mm

圓盤(pán)刀片厚度δ一般取為：

帶入數(shù)值計(jì)算得：

mm

同時(shí)根據(jù)一般被剪切帶材厚度以及選用的圓盤(pán)刀片直徑、厚度的關(guān)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(qiáng)度和使用壽命，我們?nèi)ˇ?30 mm。

1.2 上下刀盤(pán)的側(cè)間隙

我們?nèi)☆A(yù)定值0.05 mm。

1.3 剪切速度V

我們?nèi)☆A(yù)定值3 m/s。

1.4 剪切力

作用在一個(gè)刀片上的總的剪切力是由兩個(gè)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(zhǎng)度上的剪切力。

由相對(duì)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(pán)剪上冷剪時(shí)，值可按下面公式計(jì)算

=120

式中取系數(shù)·，δ為金屬材料延伸率，查手冊(cè)取20%。所以

·120=

2.127×103 N

總剪切力的計(jì)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(pán)剪上的剪切力可根據(jù)作用在刀片上的力矩來(lái)確定。在上下刀片直徑，速度相等而且都驅(qū)動(dòng)時(shí)，則與簡(jiǎn)單軋制情況相似，合力P垂直作用在刀片上，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)一對(duì)刀盤(pán)所需之力矩為：

N·m

而驅(qū)動(dòng)圓盤(pán)剪的總力矩為：

式中：n 為刀片對(duì)數(shù)；

M2為一對(duì)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(cè)取0.004。

所以總的力矩為

=544.11 N·m

1.5 確定剪切功率

圓盤(pán)剪電動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)速度，m/s；

為傳動(dòng)系統(tǒng)效率，=0.93～0.95。

代入數(shù)據(jù)后

=15.6 kW

2 確定電機(jī)轉(zhuǎn)速選擇電機(jī)

根據(jù)以上計(jì)算所得數(shù)據(jù)，查找專(zhuān)業(yè)手冊(cè)，選取合適電機(jī)。容量相同的同類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)，有幾種不同的轉(zhuǎn)速系列，此種情況下我們綜合考慮，分析比較電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置的性能、尺寸、重量和價(jià)格等因素，再考慮到機(jī)械在實(shí)際中的運(yùn)轉(zhuǎn)，他的可靠性與電機(jī)相連接的減速機(jī)，以及以后的發(fā)展，適當(dāng)?shù)脑黾与姍C(jī)功率，最后選同步轉(zhuǎn)速1500 r/min的電動(dòng)機(jī)。綜上，選取電機(jī)型號(hào)為：Y180L—4，其主要性能見(jiàn)表。

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