Cisailles rotatives

 

Analyse de l'application des cisailles rotatives dans l'industrie de la coupe de bobines d'acier et formules de calcul des paramètres de conception clés

page-800-550

Grâce à leurs principaux avantages de cisaillement dynamique à grande-vitesse et de coupe de longueur précise, les cisailles rotatives sont devenues un équipement essentiel dans l'industrie de la découpe de tôles d'acier et sont largement utilisées pour le traitement-à-de longueur de tôles laminées à chaud-, de tôles laminées à froid-, de tôles galvanisées et d'autres types de tôles d'acier. Ils constituent un lien crucial entre les processus en amont tels que le laminage, le décapage et la galvanisation, et le traitement du produit fini en aval, déterminant directement la précision dimensionnelle, la qualité de la section transversale et l'efficacité de la ligne de production des tôles d'acier finies. La section suivante examine les scénarios d'application industrielle et les propositions de valeur fondamentales, tout en abordant les exigences spécifiques du cisaillement des tôles d'acier. Il décrit systématiquement les paramètres de conception de base et les formules de calcul des mécanismes de cisaillement rotatifs, fournissant ainsi une assistance précise à la conception technique et à l'optimisation au sein de l'industrie.

Applications principales de la cisaille rotative dans l'industrie de la découpe de tôles d'acier et utilisée pour le traitement de la coupe-à-longueur

Les cisailles rotatives doivent répondre aux exigences de traitement des tôles d'acier d'épaisseurs, de matériaux et de spécifications variables, couvrant toute la gamme de scénarios de cisaillement, des tôles standards aux tôles d'acier-à usage spécial. Leurs principales applications sont concentrées dans les domaines suivants

Cisaille continue de tôles laminées à chaud : conçue pour correspondre aux lignes de production continue à grande vitesse-La nature de la production continue de tôles laminées à chaud-(épaisseur 1,2 à 6 mm, vitesse de défilement jusqu'à 80 à 100 m/min) nécessite que les cisailles rotatives effectuent un cisaillement coupé-à-longueur pendant que la tôle d'acier se déplace à grande vitesse, sans interrompre le rythme de la ligne de production. La cisaille rotative doit former une boucle fermée de vitesse-avec le mécanisme d'alimentation de coupe-à longueur-pour obtenir une synchronisation absolue entre la lame de cisaille et la plaque d'acier au moment du cisaillement, empêchant ainsi l'étirement de la plaque ou l'inclinaison transversale-de la section causée par des écarts de vitesse. Dans les lignes de production de tôles laminées à chaud-utilisées dans les appareils électroménagers et les composants automobiles, le mécanisme de cisaille rotative doit permettre une commutation flexible entre différents paramètres de longueur fixe-(1 à 12 m) pour garantir l'efficacité opérationnelle continue de la ligne de production et minimiser les pertes de temps d'arrêt.

Cisaillage de précision de l'acier-laminé à froid, de l'acier galvanisé et de l'acier inoxydable : répondre à des exigences strictes en matière de qualité de surface

 

L'acier-laminé à froid, l'acier galvanisé (épaisseur 0,3 à 6 mm) et l'acier inoxydable nécessitent des normes extrêmement élevées en matière de planéité de surface et de finition de section-et sont largement utilisés dans des applications-haut de gamme telles que les panneaux d'appareils électroménagers et les panneaux de carrosserie automobile. Les cisailles rotatives doivent contrôler l'écartement des lames et la force de cisaillement lors de la coupe à grande vitesse - pour éviter des problèmes tels que des bavures, des rayures, le pelage du revêtement de zinc, les marques de rouleaux et les dommages de surface, tout en garantissant une précision de coupe inférieure ou égale à ± 0,5 mm. Par exemple, dans les lignes de coupe à longueur de tôles galvanisées pour applications automobiles et domestiques, les cisailles rotatives doivent s'adapter aux tôles galvanisées de différentes résistances. En contrôlant avec précision les paramètres de cisaillement, ils garantissent que les tôles d'acier coupées peuvent être utilisées directement pour l'emboutissage et le formage sans nécessiter de détourage secondaire.

 

Cisaillement personnalisé de tôles d'acier spéciales : répondre aux exigences des formes irrégulières et des matériaux à haute résistance. Les tôles d'acier spéciales telles que l'acier à haute résistance, l'acier résistant à l'usure et l'acier inoxydable présentent des problèmes de cisaillement bien plus importants en raison de leur dureté et de leur ténacité élevées. Les cisailles rotatives doivent être spécifiquement optimisées en termes de résistance du porte-lame et de réserve de force de cisaillement pour s'adapter aux caractéristiques de cisaillement de différents matériaux. Par exemple, l'acier à haute résistance nécessite une augmentation de la force de cisaillement de plus de 30 %, tandis que l'acier inoxydable nécessite une optimisation du matériau de la lame et des systèmes de refroidissement pour éviter que la lame ne colle et ne s'écaille pendant le processus de cisaillement. Dans les lignes de production de tôles d'acier spéciales utilisées dans les secteurs de l'énergie et de l'automobile, les mécanismes de cisaillement rotatifs doivent fournir un cisaillement personnalisé pour répondre aux exigences de formes irrégulières, de dimensions fixes et de changements fréquents de spécifications-tels que les tôles trapézoïdales,-en forme de losange et ondulées-garantissant ainsi à la fois la qualité de traitement et l'efficacité de ces tôles d'acier spéciales.

 

Paramètres de conception de base et formules de calcul pour le cisaillement rotatif (convient aux applications de cisaillement de plaques d'acier)

 

La conception d'une cisaille rotative réside dans l'équilibre entre un fonctionnement à grande vitesse-, une synchronisation précise et une stabilité de cisaillement. Ses paramètres clés doivent être calculés en fonction de variables essentielles telles que l'épaisseur, la largeur, la vitesse de fonctionnement et la résistance du matériau des tôles d'acier. Ce qui suit présente les formules de calcul pour les paramètres de conception de base et les analyses de leurs scénarios applicables.

 

Calcul de la force de cisaillement : la base fondamentale pour garantir la capacité de cisaillement La force de cisaillement est essentielle pour sélectionner le système d'alimentation du mécanisme de cisaillement rotatif. Il doit être calculé en fonction de la résistance, de l'épaisseur, de la largeur et de la méthode de cisaillement du matériau de la plaque d'acier (cisaillement parallèle, cisaillement à lame oblique) pour garantir que les lames de coupe peuvent couper complètement la plaque d'acier, évitant ainsi le blocage et la surcharge du matériau.

 

Formule pour la force de cisaillement-de la lame parallèle

 

Applicable au cisaillement de tôles de calibre moyen- et lourd-et de tôles laminées à chaud-à l'aide de lames parallèles, où les lames de cisaillement sont parallèles à la direction de déplacement de la plaque d'acier et la force de cisaillement est uniformément répartie sur toute la section transversale- :

F=0.8×σb×A

 

Descriptions des paramètres :

F : Force de cisaillement requise (N) ;

σb : Résistance à la traction de la tôle d'acier (MPa) ; par exemple, 400 à 500 MPa pour les tôles d'acier Q235 et 500 à 600 MPa pour les tôles d'acier Q345 ;

A: aire de la section transversale-de la section de cisaillement (mm2), A=b×h ;

b : Largeur de la plaque d'acier (mm) ;

h : épaisseur de la plaque d'acier (mm) ;

0,8 : Facteur de correction de la force de cisaillement, tenant compte des effets de l'usure de la lame de cisaillement, du jeu de cisaillement et de la déformation plastique de la plaque d'acier, afin de garantir l'incorporation d'une marge de sécurité dans la conception.

Formule pour la force de cisaillement-de la lame parallèle

Applicable au cisaillement de tôles de calibre moyen- et lourd-et de tôles laminées à chaud-à l'aide de lames parallèles, où les lames de cisaillement sont parallèles à la direction de déplacement de la plaque d'acier et la force de cisaillement est uniformément répartie sur toute la section transversale- :

F=0.8×σb×A

Descriptions des paramètres :

F : Force de cisaillement requise (N) ;

σb : Résistance à la traction de la tôle d'acier (MPa) ; par exemple, 400 à 500 MPa pour les tôles d'acier Q235 et 500 à 600 MPa pour les tôles d'acier Q345 ;

A: aire de la section transversale-de la section de cisaillement (mm2), A=b×h ;

b : Largeur de la plaque d'acier (mm) ;

h : épaisseur de la plaque d'acier (mm) ;

0,8 : Facteur de correction de la force de cisaillement, tenant compte des effets de l'usure de la lame de cisaillement, du jeu de cisaillement et de la déformation plastique de la plaque d'acier, afin de garantir l'incorporation d'une marge de sécurité dans la conception.

Formule pour la force de cisaillement dans le cisaillement des lames biseautées

Applicable au cisaillement à lames biseautées de tôles minces et de tôles laminées à froid, où la lame de cisaille est réglée à un certain angle (généralement de 1 à 5 degrés) par rapport à la direction de déplacement de la tôle d'acier. La force de cisaillement est appliquée progressivement, réduisant ainsi les charges maximales et minimisant l'impact sur l'équipement :

F=0.6×σb×b×h×péché

• Descriptions des paramètres :

◎ Angle d'inclinaison de la lame de cisaillement (degrés) ; 1 à 3 degrés pour les feuilles fines et 3 à 5 degrés pour les feuilles épaisses. Un angle plus grand entraîne une force de cisaillement maximale plus faible, mais réduit légèrement la planéité de la surface coupée ;

◎ 0,6 : Facteur de correction pour le cisaillement oblique de la lame ; comme la force de cisaillement est distribuée, ce facteur est inférieur à celui du cisaillement à lame parallèle-.

Formule de correction tenant compte de la vitesse de cisaillement

Lorsque la vitesse de défilement de la tôle d'acier est élevée (> 60 m/min), les forces d'inertie de la tôle d'acier et les charges dynamiques pendant le processus de cisaillement doivent être prises en compte pour corriger la force de cisaillement :

F (dynamique)=F × (1+0.1×10v)

page-318-69

• Description des paramètres :

v: Vitesse de fonctionnement de la plaque d'acier (m/min) ;

◎ 0,1 × (v/10) : facteur de correction de charge dynamique ; plus la vitesse est élevée, plus l'impact dynamique est important et le facteur de correction augmente en conséquence pour garantir que le système électrique répond aux exigences du cisaillement à grande vitesse-.

Calcul synchrone de la vitesse de la lame : la condition préalable essentielle à la précision du cisaillement

 

 

L'exigence fondamentale d'une cisaille volante est que la vitesse de pointe de la lame doit correspondre exactement à la vitesse de la bande. Toute différence de vitesse peut provoquer un étirement du matériau, des faces de cisaillement inclinées ou des écarts de longueur. Le calcul de la vitesse de synchronisation est donc déterminant pour la précision du cisaillement.

vblade=vstripvlame​=vbande

 

Description du paramètre :

vbladevlame​ : Vitesse linéaire à la pointe de la lame (m/min)

vstripvbande​ : Vitesse de déplacement de la bande (m/min)

 

Principe fondamental :

Au moment de la découpe, les vitesses linéaires de la lame et de la bande doivent être parfaitement égales pour garantir que le plan de cisaillement soit perpendiculaire au sens de défilement de la bande. Cela évite les coupes en angle et les bavures tout en garantissant des dimensions de coupe-à-longueur précises.

 

Calcul dérivé :

Relation entre la vitesse de rotation de la lame et le rayon synchrone
Étant donné le rayon de rotation de la pale RR(mm), la vitesse de rotation de la lame nn(r/min) est calculé comme suit :

n=vstripπ×R×10−3n=π×R×10−3vbande​​

 

Description du paramètre :

RRest la distance entre le centre de rotation de la lame et la pointe de la lame. Lors de la conception, cette distance doit être déterminée en fonction du type de mécanisme (par exemple, type à manivelle, type à bascule) pour garantir la compatibilité entre la vitesse de rotation et la résistance structurelle.

Calcul de la longueur de coupe et du cycle de cisaillement : la clé pour faire correspondre le rythme de la chaîne de production

 

La longueur de coupe est une spécification essentielle pour les produits finis en bandes. Le cycle de cisaillement doit être synchronisé avec la vitesse de la bande et la longueur de coupe requise pour assurer une production continue et éviter l'accumulation de matériau ou les problèmes de tension.

Formule de longueur de coupe

L=vstrip×tL=vbande​×t

 

Description du paramètre

LL: Longueur de coupe de la bande (m)

tt: Temps de cycle de cisaillement (min), c'est à dire l'intervalle de temps entre deux coupes

 

Principe fondamental

La longueur de coupe est déterminée à la fois par la vitesse de la bande et par le cycle de cisaillement. Lors de la conception, le cycle de cisaillement doit être dérivé de l'inverse de la longueur de coupe cible pour garantir que le rythme du mécanisme s'aligne sur les exigences de la ligne de production.

 Formule du cycle de cisaillement

t=60cisaillementt=ncisaillement​60​

 

Description du paramètre

cisaillementncisaillement​ : Nombre de coupes par minute (coupes/min), c'est-à-dire la fréquence de cisaillement

 

Calcul dérivé

Fréquence de cisaillement adaptée à la longueur de coupe
Si la longueur de coupe requise est LLet la vitesse de bande est vstripvbande​, la fréquence de cisaillement doit satisfaire :

nshear=vstripLncisaillement​=Nivbande​​

 

Exemple

Pour une vitesse de bande de 80 m/min et une longueur de coupe de 4 m, la fréquence de cisaillement est de 20 coupes/min. Cela signifie que 20 coupes doivent être effectuées par minute pour couper en continu la bande à la longueur spécifiée de 4 mètres.

Calcul du couple d'inertie : clé pour garantir la stabilité de l'équipement

 

Lors du fonctionnement à grande vitesse d'une cisaille volante, le couple d'inertie généré par les composants rotatifs tels que le porte-lame et les lames provoque des vibrations structurelles, qui peuvent compromettre la précision du cisaillement. Le calcul et le contrôle du couple d'inertie sont essentiels pour un fonctionnement stable.

M=J× M=J×

 

Description du paramètre :

MM: Couple d'inertie (N·m)

JJ: Moment d'inertie des composants en rotation (kg·m²). Cela dépend de la distribution de masse du porte-lame et des autres composants, calculée comme J=∑miri2J=∑miri2​, où mimi​ est la masse de chaque composant et riri​ est sa distance au centre de rotation.

: Accélération angulaire (rad/s²), qui concerne le temps d'accélération ou de décélération de la pale, calculé comme =Δω/Δt ωt, où ΔωΔωest le changement de vitesse angulaire et ΔtΔtest le temps d'accélération ou de décélération.

 

Stratégies d'optimisation :

Réduisez le couple d'inertie-et donc les vibrations-en optimisant la répartition de la masse (par exemple, en concentrant la masse plus près du centre de rotation), en raccourcissant les temps d'accélération ou de décélération et en affinant le profil de mouvement.

Calcul de l'écartement des pales : clé pour obtenir des surfaces de cisaillement de qualité

L'écartement des lames affecte directement la qualité de la surface cisaillée et la formation de bavures. Des espaces excessifs provoquent des bavures, tandis que des espaces insuffisants accélèrent l'usure de la lame. L'écart optimal doit être calculé en fonction de l'épaisseur de la bande et du matériau.

δ=k×hδ=k×h

Description du paramètre 

δδ: Écart de lame (mm)

hh: Épaisseur de bande (mm)

kk: Coefficient de jeu, qui dépend du type et de l'épaisseur du matériau. Les valeurs typiques sont les suivantes :

Pour l'acier doux et l'acier-faiblement allié : k=0.03k=0.03 à 0,050,05 (valeurs supérieures pour une plus grande épaisseur)

Pour l'acier-à haute résistance et l'acier inoxydable : k=0.05k=0.05 à 0,080,08 (des espaces plus grands sont nécessaires pour les matériaux plus durs)

Pour tôles fines (h Inférieur ou égal à 2hInférieur ou égal à 2 mm) : k=0.02k=0.02 à 0,030,03 (écarts plus serrés pour une qualité de surface améliorée)

Exigence de base

L'écartement des lames doit être réglable pour s'adapter aux variations de l'épaisseur réelle de la bande. Un mécanisme de réglage de l'écart doit être intégré à la conception pour s'adapter aux différentes spécifications des matériaux.

Calcul du travail de cisaillement : base supplémentaire pour la sélection du système d'entraînement

Le travail de cisaillement, produit de la force de cisaillement et de la course de coupe, représente l'énergie consommée pendant le processus de coupe. Il sert de référence critique pour sélectionner le système d’entraînement (moteur électrique, système hydraulique) afin de garantir une capacité énergétique suffisante pour l’action de cisaillement.

W=F×sW=F×s

Description du paramètre 

WW: Travaux de cisaillement (J)

FF: Force de cisaillement (N)

ss: Course de coupe (mm), c'est-à-dire la distance parcourue par la lame depuis le contact initial avec la bande jusqu'à la séparation complète. Pour le cisaillement à lames parallèles, ssest approximativement égale à l'épaisseur de la bande hh; pour le cisaillement à lame inclinée, ssest plus grand.

Application dérivée 

La puissance du système d'entraînement doit répondre aux exigences de travail par unité de temps. La puissance du moteur PP(kW) peut être calculé comme suit :

P=W×ncisaillement60×ηP=60×ηW×ncisaillement

Où ηηest l'efficacité de la transmission (0,85 à 0,9 pour les entraînements par engrenages ; 0,8 à 0,85 pour les entraînements par courroie). Cette formule garantit que la puissance du moteur correspond à la fois à la fréquence de tonte et au travail par cycle, évitant ainsi le sous-dimensionnement ou le surdimensionnement.

Intégration des paramètres dans le contexte d'application du cisaillement de tôles d'acier

 

Les formules ci-dessus ne fonctionnent pas de manière isolée ; ils doivent être appliqués en collaboration dans le contexte spécifique du cisaillement des tôles d'acier pour former un cadre de conception complet

 

L'application des cisailles volantes dans la découpe de tôles d'acier repose sur une intégration systématique du calcul précis des paramètres et des conditions opérationnelles-réelles. En appliquant les formules décrites ci-dessus, les fabricants peuvent atteindre une -précision complète des processus-de la conception structurelle à l'optimisation des performances-garantissant un fonctionnement efficace, précis et stable des lignes de cisaillage de tôles d'acier. Forte de 16 années d'expertise approfondie dans les équipements de cisaillement de tôles d'acier, Shanghai Huoyu Industrial Co., Ltd. fait évoluer continuellement son développement de produits pour répondre aux exigences de l'industrie moderne, en soutenant la transition du secteur de la fonctionnalité de base à l'excellence opérationnelle avancée.

 

Exigences de saisie

Définir l'épaisseur de la tôle d'acier hh, largeur bb, résistance à la traction du matériau σbσb​, vitesse de bande vstripvbande​ et longueur de coupe cible LL.

01

Calcul des paramètres de base

Commencez par calculer la force de cisaillement FF, puis déterminez l'écartement des pales δδen utilisant la formule d'écart. Confirmez la vitesse de synchronisation à l'aide de vblade=vstripvlame​=vbande​, suivi du calcul de la vitesse de rotation de la lame nn.

02

Correspondance du rythme

À l'aide des formules de longueur de coupe et de fréquence de cisaillement, déterminez le nombre de coupes par minute de cisaillement.ncisaillement​ et le cycle de cisaillement correspondant ttpour assurer l’alignement avec le rythme de la ligne de production.

03

Vérification de la stabilité

Calculer le couple d'inertie MMet optimiser la répartition de la masse du porte-lame pour minimiser les vibrations. Utilisez la formule de travail de cisaillement pour vérifier la puissance du système d’entraînement, en garantissant des réserves d’énergie adéquates.

04

Ajustement dynamique

Pour les applications de cisaillement à grande vitesse-, appliquez des facteurs de correction de charge dynamique pour ajuster la force de cisaillement et les paramètres du système d'entraînement afin de s'adapter aux conditions de coupe dynamiques.

05

Contactmap