Расчет мощности привода двухбарабанных летучих ножниц

1 Цель работы

Ознакомиться с методикой расчета мощности двухбарабанных летучих ножниц.

2 Средства обучения:

• конспект лекций, методические указания к практической работе;

• справочные таблицы.

3 Теоретическое обоснование

Летучие ножницы предназначены для резки сортового и листового металла на ходу при его движении с большой скоростью. Применяют летучие ножницы четырех типов:

• планетарные;

• рычажно-кривошипные с плавающим кривошипом;

• маятниковые;

• барабанные.

3.1 Определение максимального усилия резания

Максимальное усилие резания возникает в конце периода вмятия ножа в заготовку (или вначале периода резанья) и определяется по формулам:

3.1.1 а) Для ножниц с параллельными ножами:

Р=К1*К2*К3*σв*(1-Ен/2)*F , (1)

P=

3.1.2 б) Для ножниц с наклонным верхним ножом и горизонтальным нижним:

Р= Kl*K2*K3*σв*(1.5-Eн)/2tgα*Eн*h , (2)

P=

3.1.3 в) Для ножниц с верхним ножом, имеющим форму шеврона:

Р=2* Kl*K2*K3*σв*(1.5-Eн)/2tgα*Eн*h , (3)

P=

В формулах (1) - (3):

К2 и КЗ - коэффициенты, учитывающие повышение усилия резания при затуплении ножей (К2= 1,2 - 1,4) и увеличению бокового зазора между ними (КЗ=1,1-1,3);

К1=τmax/σв - отношение максимального касательного напряжения в сечении полосы (соответствующего усилию резания Ртах)... к пределу прочности ... материала полосы растяжению при температуре резания (К1=0,6 - 0,7);

σв - предел прочности материала полосы растяжению при температуре резания;

Ен - относительная глубина врезания ножей, при которой происходит отрыв

неразрезанной части металла;

F - площадь поперечного сечения разрезаемой полосы.

Величины σв и Ен берутся из таблицы 1 для заданной марки стали и температуры нагрева разрезаемой полосы

3.2 Определение углов начала, окончания резания и угла приложения усилия резания р (рисунок 1)

Величина перекрытия ножей A=0,4h.

3.2.1 Для нижнего барабана. Угол начала резания определяется по формуле:

cosα=l-(h+Δ)/Rl(l+Rl/R2) , (4)

cosα=

Угол окончания резания:

cosαl = l-(h(l-Eн)+ Δ)/Rl(l+Rl/R2) , (5)

cosαl=

Угол приложения усилия Р:

cosβl=l-(h(l-Eн)+ Δ)/Rl(l+Rl/R2) , (6)

cosβl=

2. Для верхнего барабана.

Угол начала резания:

cosα2=l-(h+ Δ)/R2(l+R2/Rl) , (7)

cosα2=

Угол окончания резания:

cosα2=1-(h(l-Eн)+ Δ)/R2(l+R2/Rl) , (8)

cosα2=

Угол приложения силы Р:

cosβ2=l-(h(l-Eн)+ Δ)/R2(l+R2/Rl) , (9)

cosβ2=

Используя зависимости (4) - (9), определяются соответствующие углы и строится схема резания в масштабе (рисунок 1).

3.3 Определение плеча приложения усилия резания Р.

Для нижнего (приводного) барабана:

Al=Rl*sinβl

Для верхнего барабана;

A2=Rl*sinβ2

Al=Rl*sinβl

Не допуская большой погрешности можно принять:

a=al= Al=Rl*sinβl ,(10)

3.4 Определение моментов резания

3.4.1 а. На нижнем (ведущем) барабане:

Ml=P*a+T*Rl*cosβl ,(11)

Ml=

3.4.2 б. На верхнем (ведомом) барабане:

M2=P*a+T*R2*cosβ2 ,(12)

где Т - распорное усилие между ножами (Т=0,2Р).

M2=

3. 5 Определение максимального статического момента, приведенного к валу ведущего барабана (меньшего диаметра, в данном случае - нижнего)

Для этого можно воспользоваться формулой:

Мст=М 1 +М2/2=Мрез/h=(P* а) /η * (1+R1 /R2)

,(13)

где η- коэффициент, учитывающий потери в зубчатом зацеплении шестерен привода барабанов и в подшипниках валов барабанов. Обычно η=0,8.

Мст=

3. 6 Максимальная статическая мощность резания определяется по формуле:

Npeз=(Mcт*ω)/100

, (14)

где ω- угловая скорость вращения приводного (нижнего) барабана:

ω=2Vn/Dl

ω=

Npeз=

3.7 Выбор мощности электродвигателя главного привода ножниц:

N=Nрез/к , (15)

где К - допускаемый коэффициент перегрузки электродвигателя.

N=

Выбирается по каталогу (К=2,5 - 3)

Приведенная методика определения мощности электродвигателя двухбарабанных летучих ножниц является приближенной.

В более точных расчетах кроме статического момента резания учитываются также динамические моменты, т.к. время действия статического

момента очень мало (измеряется тысячными долями секунды) и барабаны в механизме привода играют роль маховиков.