Определение усилия резания параллельными ножами

Если эти ножницы не имеют прижима, то схема резания будет иметь вид (рис.11.1):

Рисунок 14.1 – Схема резания ножницами с параллельными ножами

У таких ножниц процесс резания состоит из 3-х этапов:

1. Вмятие ножей в металл. усилие при этом нарастает по выпуклой параболической кривой (рис.14.2), постепенно достигая величины Р_max в начальный период среза.

Рисунок 14.2 – Усилие на разных стадиях резания

Этот период продолжается, пока степенрь деформации не станет равной ε_в = z_в /h, где z_в – глубина погружения ножей в металл на стадии вмятия.

2. Срез (сдвиг металла по плоскости резания). В этой стадии усилие резания изменяется пропорционально площади среза. Окончание среза – при ε_н = z_н/h, где z_н – глубина внедрения в конце среза.

3. Скалывание (отрыв) неразрезанной, остающейся части сечения.

Максимальная величина усилия резания равна:

,

где к₁= τ_max /σ_в = 0,6÷0,7 (для мягких и твердых металлов соответственно);

τ_max – напряжение среза, МПа;

σ_в – предел прочности металла, МПа;

F_ср – площадь среза.

В момент начала среза высота сечения равна: h – z_в= h (1–ε_в).

Поэтому:

,

где b – ширина разрезаемой полосы.

В действительности усилие резания будет большим из-за затуп-

ления ножей и увеличения зазора между ними при их длительной

работе:

, (14.1)

где к₂ – коэффициент, учитывающий затупление ножей; к₂ = 1,1÷1,2 при резании горячего металла;

к₃ – коэффициент, учитывающий увеличение зазора между ножами; к₃ = 1,2÷1,3.

В табл. VII.1 [1] приведены ориентировочные значения ε_в для различных случаев резания.

Если у ножниц нет прижима, то при вмятии ножей прокат поворачивается под действием момента М = Т·с (рис.14.1). Т.к. величины плеч моментов а и с точно не известны, то рекомендуется определять распирающее усилие Т по экспериментальным данным:

Т = (0,15÷0,25) Р.

Если ножницы оснащены прижимом (рис.11.3), то Т уменьшается:

Т' = (0,10÷0,15) Р,

а усилие на прижиме будет равным:

Q = (0,03÷0,05) P.

При наличии прижима период вмятия сокращается, а значение Р_max растет, т.к. увеличивается площадь среза. Т.к. значение ε_в в этом случае неизвестно, то за максимальное усилие резания принимают его верхнюю оценку:

.

Рисунок 14.3 – Схема резания ножницами с прижимом

14.3 Определение усилия резания гильотинными ножницами

Т.к. у гильотинных ножниц один из ножей является наклонным, то сопротивление резанию оказывает только часть сечения разрезаемой полосы в виде треугольника АВС (рис.11.4):

Рисунок 14.4 –Схема резания гильотинными ножами

При этом срез происходит только по его части, в виде трапеции ABDE. В треугольнике DEC происходит скалывание металла. Глубина надреза z = h – ED, а отношение ε_н называется относительной глубиной надреза. Оно зависит от механических свойств металла (его пластичности).

Площадь оказывающего сопротивление срезу сечения:

.

Усилие резания:

, (14.2)

где к₁ – как у ножниц с параллельнвми ножами;

к₂ – коэффициент, учитывающий затупление ножей; к₂ = 1,2÷1,3;

к₃ – коэффициент, учитывающий увеличение зазора между ножами; с учетом отгибания вниз отрезанной части металла к₃ = 1,4÷1,6.

Величина ε_н находится по табл. VII.1 [1].

Формула (14.2) справедлива при tgα > h/b. Если tgα ≤ h/b, то это резание параллельными ножами и усилие резания следует находить по (14.1).

14.4 Определение усилия резания дисковыми ножницами

Схема резания дисковыми ножами приведена на рис.14.5. Дуги АС и ВС заменяем хордами. При перекрытии ножей Δ скалывание в сечении EDC будет происходить при величине коэффициента относительного надреза ε_н, равного: ε_н = z/h. Тогда площадь среза будет равна площади трапеции ABED:

.

Максимальное усилие резания одной парой ножей:

Значения к₁, к₂, к₃ – как при резании гильотинными ножницами.

Рисунок 14.5 – Схема резания дисковыми ножами

Неизвестной величиной явялетсяугол наклона хорд α. Т.к. межцентровое растояние между дисками А = 2R–Δ, то:

.

Момент для вращения одной пары ножей при резании:

,

где β – угол приложения силы Р:

.

Момент трения в опорах приводных валов при резании:

,

где μ,d – коэффициент и диаметр трения в подшипниках приводных валов.

Мощность двигателя для привода дисковых ножниц с n парами ножей, вращающихся с угловой скоростью ω_н:

(14.3)

где k – коэффициент, учитывающий потери мощности на трение дисков о металл; k = 1,11,2;

η – к.п.д. привода ножниц; η = 0,85÷0,95.

Ножницы для резки толстых листов (h > 4мм) работают с разной скоростью, зависящей от h (при переменном М_рез и постоянной N). В этом случае в (11.3) подставляется М_рез максимальный и ω_min (при резке полос с h_max). Двигатель должен позволять регулировать скорость при N = const, что достигается изменением тока возбуждения.

Ножницы для резки тонких листов (h < 4мм) работают при максимальной скорости и максимальном моменте. В этом случае в (14.3) подставляется М_рез максимальный и ω_max. Двигатель должен быть с параллельным возбуждением для регулирования скорости при постоянном моменте путем уменьшения напряжения.

Лекция № 15

15.1 Конструкции моталок

По назначению и конструкциям известны моталки следующих типов:

1. Ролико-барабанные моталки для смотки горячекатаных полос с небольшим натяжением или без натяжения. Устанавливаются после непрерывных и полунепрерывных широкополосных станов. Являются весьма ответственными и громоздкими машинами, поскольку приходится сматывать полосы в рулоны массой до 50т со скоростью до 25м/с (рис.15.1).

Рисунок 15.1 – Схемы ролико-барабанных моталок

2. Моталки с намоточно-натяжными барабанами для смотки холоднокатаных полос со значительным натяжением. Применяются при холодной прокатке, где для уменьшения удельного усилия прокатки процесс ведется с натяжением, достигающим 20% от силы прокатки. Устанавливаются перед и за реверсивными станами ХПЛ и за неревер-

сивными одноклетьевыми и непрерывными станами ХПЛ. Отличаются

большими нагрузками на барабан, который имеет изменяющийся диаметр за счет движущихся сегментов 1(рис.15.2).

Рисунок 15.2 – Схемы барабана моталки

Сегменты 1 расходятся при перемещении клиньев 2 несущего штока 3 по клиньях сегментов 4. Шток связан с чекой 6, которая пружиной 5 перемещается вправо, тем самым увеличивая диаметр барабана до максимума. Для уменьшения диаметра пневмоцилиндры 7 перемещают чеку 6 со штоком 3 влево, создавая тем самым возможность для пружины 8 стягивать сегменты. При работе с натяжением шток 3 устанавливается на отводимую опору 9, что делает барабан трехопорным.

3. Моталки-свертыватели для горячекатаных полос и штрипсов. Образуют рулон не наматыванием на барабан, а свертыванием полосы между роликами, что позволяет задавать ее на полной скорости. Их недостатком является невозможность получения рулонов с плотным прилеганием витков.

4. Мелкосортные и проволочные моталки. Применяются для сматывания в бунты катанки диаметром 6÷10мм и круглой стали диаметром 10÷25мм, а также мелких профилей квадратного сечения. Устанав-

ливаются за последними клетями мелкосортных и проволочных станов. Известно два типа таких моталок: с осевой и тангенциальной подачей металла в моталку. При сматывании моталками первого типа металл скручивается на 360⁰. Поэтому их применяют только для смот-

ки профилей с круглым поперечным сечением Примером такой моталки является конструкция Эденборна (рис.15.3).

Рисунок 15.3 – Моталка с осевой подачей

Поступающая от стана проволока проходит через трубку 1, полый вращающийся вал 2, к концу которого прикреплен конус 3, по которому проволока направляется в кольцевое пространство между кожухом 4 и подвешенным к конусу 3 барабаном 5. Достоинством моталок с осевой подачей является неподвижность бунта, вследствие чего скорость смотки не ограничена.

Моталки с тангенциальной подачей осуществляют смотку без скручивания и поэтому годятся для сматывания также и мелкого сорта с не круглой формой поперечного сечения. Распространенной является конструкция моталки Гаррета. У нее барабан 1 вращается вместе с крюками 2, образующими настил кольцевого пространства между ба-

рабаном и кожухом 3. Металл поступает через трубку 4 по касательной к барабану в кольцевое пространство (рис.15.4).

Рисунок 15.4 – Моталка с тангенциальной подачей

Кожух 3 также вращается, опираясь на крюки 2. По окончании сматывания готовый бунт направляется вниз на транспортер под действием собственного веса, когда крюки 2 откидываются специальным кривошипным механизмом

Поиск по сайту: