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1、2001No.3重型机械·51·设计计算滚筒机构螺旋剪刃飞剪机静态*剪切力计算公式探讨西安重型机械研究所柳冉蒋继中赵建刚上海宝钢集团公司高玉田潘纪根摘要建立了滚筒式螺旋剪刃飞剪机剪切力计算的公式,并提出了有关见解。叙词滚筒飞剪螺旋剪刃剪切力飞剪AbstractInthispapertheformulasofstaticcuttingforceindrum-typeflyingshearswithspiralscissorsaresetup,togetherwithsomeuniqueideas.Descriptorsdrum-typeflyingsh
2、ear,spiralscissors,cuttingforce,flyingshear一种剪切方式(如宝钢引进设备)。所以在大多数1前言使用飞剪的机组中,都被连杆类飞剪所占领。但创新设计的“外耦滚筒机构协衡飞剪机”于是这类飞剪生产率低,只有滚筒飞剪的50～1998年在宝钢取得了成功。它是一种滚筒机构螺70%,而且结构复杂,能量波动大。旋剪刃飞剪机。滚筒式螺旋刃飞剪机的剪切力如何计算,始滚筒式平直刃飞剪机是最早用于生产的一种终未见有过什么论述。飞剪。大约在20世纪50年代初,为了减小剪切“协衡飞剪”是宝钢的重大科研项目,它不仅力,前苏联提出了在滚筒上使
3、用螺旋剪刃的原理;要求最大剪切板厚远远大于2.5mm,而且该飞剪直到60年代才由英国哈尔顿机器制造公司制造是超约束设计。为了解决这两个难题,需要建立成功,成为世界上著名的哈尔顿飞剪机。这类飞一个数学桥模型,为建立这一模型,就必须建立剪具有附加动态力小,生产效率高,结构简单,容一个切合实际的滚筒式螺旋刃剪剪切力计算公易控制等优点;但是由于在机构参数确定的方法式。从它们的动态剪切特征出发,经过数理转化,上没有广义的优化理论根据[1],始终没有找到它证实螺旋刃剪具有斜刃剪的剪切原理,从而建立了这一公式,实践证明是可行的。按“协衡飞们的最佳轨迹,最大剪切板厚
4、(冷剪)一直限制剪”理论最大冷剪板厚达到了hmax≈7.0mm,实际在h≤2.5mm以内(北京、上海、西安等地国家冷剪板厚度已达hmax=5.8mm,这不仅包容了冷指定单位四次查新,三次向国外专业厂家专访,书轧板带材(黑色,有色)生产厂的全部规格,并面结论与历年来所掌握的资料完全吻合,hmax≤[2]且跨越到了热轧板带材规格,取代连杆类飞剪机2.5mm成了定论)。因此它们只在冷剪板厚范成了一种发展趋势,应用前景非常广阔。那么如围U<1mm的机组中得到了发展,如果偶有超越何建立一个切合实际的螺旋剪刃剪切力计算公2.0～2.5mm的情况,也要在同一机组中
5、使用另式,成了推广这类飞剪的先决条件和国内外冶金行业需要解决的问题。*“外耦滚筒机构协衡飞剪机”项目获1999年度国家机械工业局科技进步特等奖,1999年度上海市优秀发明一等奖,2000年度2螺旋刃剪切机动态剪切特征分析国家科技进步二等奖第一作者:柳冉,男,64岁,高级工程师,西安重型机械研究所2.1螺旋剪刃元素(710032)一圆柱体作等速运动(定轴回转和轴向直线·52·重型机械2001No.3移动)时,过任一固定点画在圆柱表面上的螺旋或LB1=B/cos1线,展开后是一升角为的斜直线L(图1)。任圆弧长意取其中的一段作剪刃螺旋线长LB1时,
6、显然S10=Btg1=R111=则圆心角11=Btg1(1)R1将这些常量元素画在滚筒上,如图2所示。图1图2基圆柱1为剪刃螺旋线的基本螺旋角,它所在的滚2.2剪切(切入)三角形要素分析筒为基圆柱,直径为D1,两滚筒的直径D2≠D1,“协衡飞剪机”的概况如图3所示,再配以传2=f(1),为配对滚筒(上滚筒)的螺旋角。则动、电控、液压等系统就是它的全貌。图中所示导程的切入板材的平面abc(或def)的形成,相当B=LB1cos1于剪刃螺旋线滚动过了一段弧面achj(图3b)。图3剪切动态瞬时位置示意图机构已经保证了上下
7、剪刃的位移和线速度差因LB1=B/cos1,当1≤1°时,cos1≈1,的精度,所以可以认为上下剪刀切入板材的abc当忽略0.15‰之差时,则有LB1=B。同样,切入和def是一样的。板材的任意螺旋刃长l1x=b1x/cos1,有l1x=b1x。2001No.3重型机械·53·在任意螺旋刃线所在的滚筒表面上,b1x是对应的-1H0-h-sin(4)导程直线(素线),与此封闭的任何其它线段相比R1+R2从式(3)、(4)式中看出y是y=0h的函数,而较,直线最短,因此螺旋线长也为直线。螺旋刃l1x=f(y)=F(y)是其复合函数。
8、1,2分别线l1x是剪刀面上的一条边缘线,l1x为直线时,它是R1剪刃任意一点剪板的初始和终了的转角。这
