学文网【摘 要】本文通过对滚筒式切头飞剪的剪切能力的校核，确保电机的合理选型，使其满足生产要求，避免因设计选型的不合理而影响将来的正常生产。
【关键词】飞剪；剪切能力；飞轮力矩
切头飞剪机是热带钢连轧机组主要设备之一，用来剪切进入连轧机的热带钢头部，其形式主要又滚筒式和曲柄连杆式两种。在设计切头飞剪时，根据启动工作制的要求，校核飞剪机的剪切能力是一个需要进一步研究的问题，下面就这个问题进行探讨。
启停式飞剪的刀刃从起始位置经加速后，回转件质量储备了一定能量，剪切开始，回转件释放的能量和电机继续释放的能量提供剪切轧件所需的剪切功，这是与连续式飞剪不同之处。因此，需校核切头时飞剪回转件和电机释放的总能量必须大于或等于切头所需的剪切功。即：E≥W
式中：E：飞剪在剪切过程中可释放出的总能量（N.m）；
W：轧件切头所需剪切功（N.m）。
剪切过程中剪切系统克服剪切阻力功由系统的功能和电动机提供的能量。因此，在剪切过程中，剪切速度下降。
1 关于切头飞剪的一些参数
对计算所需要必须首先明确飞剪的主要运动参数。这些参数包括飞剪的基本转速n、刀刃圆周速度v、刀刃剪切时的回转半径R、刀刃重叠量s、刀刃回转中心距a等。
在飞剪进行轧件头部剪切过程中，为了避免轧件出现堵钢或轧件被拉变形等事故。在设置飞剪的转速时，要尽可能做到飞剪刀刃的水平分速度v1，与轧件速度v0一致。但在实际使用过程中要实现v1=v0是困难的。
因此，在设置飞剪切头转速时，采用了飞剪水平速度超前于轧件速度的控制方式。即：v=■
式中：k：剪刃的超前系数，作为选择电机功率计算值。k=1.05～1.15。
刀刃的转速为：n=■，并式得到切头时剪刃的转速公式：
n=■
式中：v■：预精轧机组出口轧件的速度。（m/s）
n：切头时刀刃的基本转速。（r / min）
R： 架的回转半径。（m）
？■：刀刃剪切初始角。（°）
滚筒式切头飞剪机的刀刃剪切初始角可由下式确定：
cos？■=1-■
刀刃剪切终了角由下式确定：cos？■=1-■
其中h：轧件厚度；
ε0：断裂时的相对切入深度。
2 飞剪在剪切过程中可释放的总能量
从启停式回转飞剪剪切过程的运动特点可以看出，刀刃剪切的能量由两部分组成：一部分是传动系统中回转件在启动加速过程中所储备的能量，在剪切过程中被释放出来；另一部分是剪切过程中电机继续释放出的能量。
因此，剪切时飞剪可释放的总能量为：
E=E1+E2
式中：E剪切过程中飞剪所释放出的总能量（Nm）；
E1回转件在剪切过程中释放出的能量（Nm）；
E2：电机在剪切过程中释放出的能量（Nm）。
2.1 回转件在剪切过程中释放出的能量。
这部分能量，实际上是回转件启动加速过程中所储备的动能。因此，可以把飞剪回转件看成一个储能的飞轮，即飞轮在剪切过程中所释放出的能量，与连续式飞剪的飞轮所释放出的能量计算公式相同。
回转件在速度变化时所释放出的能量为：E■=■（ω■■-ω■■）
J为回转件的转动惯量，J=GD2/4g
ω■■，ω■为回转件的角速度。
因此，回转件所释放出的能量为：
E■=■（n■■-n■■）
n■■一开始剪切时电机的转速r/min，n■■剪切终了时电机的转速r/min
GD2为折算到电机轴上的总飞轮矩GD2，计算方法：
GD■=∑GD■■×■■
式中：GD■■：各级回转件的飞轮矩N.m2
n■：各级回转件的转速r/min；
n■：预选电机的额定转速r/min。
在飞剪传动系统中的回转件，一般包括电机、联轴器、中间减速机及飞剪本体等。
2.2 电机在剪切过程中可释放出的能量
剪切过程中，电机在转动一定角度的过程中，电机力矩所做的功 E2，为：
E■=■M■dθ
式中：Me：电机的额定转矩（N.m）；
θ1，θ2：剪切过程中电机的起始角和终了角（rad）
为了计算方便，取θ1=0，则中θ2就表示剪切过程电机所转过的角度。因此：
E■=θ■M■，
θ■=π？i/180
式中？：刀刃剪切过程中的剪切角。
而M■=9550kN■/n■
式中：N■，n■为电机的额定功率和转速，k为过载系数。因此E■ =9550k？i■
3 飞剪在剪切过程中需要的能量
启停式飞剪对轧件剪切所做的功与连续式飞剪相同，计算总剪切功的方法也相同。按照平行刃剪的剪切功计算：
W=Aha
式中A：被剪轧件的原始断面面积（mm3）
h：被剪轧件的高度（mm）
a：单位剪切功（N. mm/mm3）
需校核切头时飞剪回转件和电机释放的总能量必须大于或等于切头所需的剪切功。即：E≥W，能够完成剪切。
4 结束语
校核滚筒式飞剪剪切能力，是飞剪理论计算中的重要一项工作，可以确保电机的合理选型，使其满足生产要求，避免因设计选型的不合理而影响将来的正常生产。
【参考文献】
[1]黄华清，主编.轧钢机械[M].冶金工业出版社，1979.
转载请注明出处学文网 » 滚筒式飞剪剪切能力的校核