Tesouras Rotativas

 

Análise da aplicação de tesouras rotativas na indústria de corte de bobinas de aço e fórmulas para cálculo dos principais parâmetros de projeto

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Graças às principais vantagens de cisalhamento dinâmico de alta-velocidade e corte preciso no comprimento, as tesouras rotativas se tornaram equipamentos essenciais na indústria de corte de chapas de aço e são amplamente utilizadas para o processamento de corte-no-comprimento de chapas laminadas-a quente, chapas laminadas-a frio, chapas galvanizadas e outros tipos de chapas de aço. Eles servem como um elo crucial entre os processos upstream, como laminação, decapagem e galvanização, e o processamento downstream do produto acabado, determinando diretamente a precisão dimensional, a qualidade-da seção transversal e a eficiência da linha de produção das placas de aço acabadas. A seção a seguir examina os cenários de aplicação da indústria e as principais propostas de valor, ao mesmo tempo em que aborda os requisitos específicos do corte de chapas de aço. Ele descreve sistematicamente os principais parâmetros de projeto e fórmulas de cálculo para mecanismos de cisalhamento rotativo, fornecendo suporte preciso para projeto técnico e otimização na indústria.

Principais aplicações da tesoura rotativa na indústria de corte de chapas de aço e usada para processamento de corte-no{1}}comprimento

As tesouras rotativas devem acomodar os requisitos de processamento de chapas de aço de diversas espessuras, materiais e especificações, cobrindo toda a gama de cenários de cisalhamento, desde chapas padrão até chapas de aço para fins especiais.{0}}. Suas principais aplicações estão concentradas nas seguintes áreas

Cisalhamento contínuo de chapas-laminadas a quente: projetadas para corresponder a linhas de produção contínuas de alta-velocidade A natureza de produção contínua de chapas laminadas-a quente (espessura de 1,2 a 6 mm, velocidade de operação de 80 a 100 m/min) exige tesouras rotativas para executar o cisalhamento de-no-comprimento enquanto a placa de aço se move em alta velocidade, sem interromper o ritmo da linha de produção. A tesoura rotativa deve formar um circuito-fechado de velocidade com o mecanismo de alimentação de corte-no-comprimento para obter sincronização absoluta entre a lâmina da tesoura e a placa de aço no momento do corte, evitando assim o estiramento da placa ou a inclinação-da seção transversal causada por discrepâncias de velocidade. Nas linhas de produção de chapas metálicas-laminadas a quente usadas em eletrodomésticos e componentes automotivos, o mecanismo de cisalhamento rotativo deve acomodar a alternância flexível entre diferentes configurações de-comprimento fixo (1 a 12 m) para garantir a eficiência operacional contínua da linha de produção e minimizar as perdas por tempo de inatividade

Cisalhamento de precisão de aço-laminado a frio, aço galvanizado e aço inoxidável: atendendo a rigorosos requisitos de qualidade de superfície

 

Aço-laminado a frio, aço galvanizado (espessura de 0,3 a 6 mm) e aço inoxidável exigem padrões extremamente altos de planicidade de superfície e acabamento-de seção transversal e são amplamente usados ​​em aplicações-de alta tecnologia, como painéis de eletrodomésticos e painéis de carrocerias automotivas. As máquinas de cisalhamento rotativo devem controlar a folga da lâmina e a força de cisalhamento durante o corte em alta-velocidade para evitar problemas como rebarbas, arranhões, descascamento do revestimento de zinco, marcas de rolo e danos à superfície, garantindo ao mesmo tempo uma precisão de corte menor ou igual a ±0,5 mm. Por exemplo, em linhas de corte longitudinal de chapas galvanizadas para aplicações automotivas e domésticas, as tesouras rotativas devem se adaptar a chapas galvanizadas de resistências variadas. Ao controlar com precisão os parâmetros de cisalhamento, eles garantem que as chapas de aço cortadas possam ser utilizadas diretamente para estampagem e conformação, sem a necessidade de corte secundário.

 

Cisalhamento personalizado de chapas de aço especiais: atendendo às demandas de formatos irregulares e materiais de alta{0}}resistência Chapas de aço especiais, como aço de alta-resistência, aço-resistente ao desgaste e aço inoxidável-apresentam desafios de cisalhamento significativamente maiores devido à sua alta dureza e tenacidade. As máquinas de corte rotativas devem ser especificamente otimizadas em termos de resistência do porta-lâmina e reserva de força de corte para acomodar as características de corte de diferentes materiais. Por exemplo, o aço de alta-resistência requer um aumento na força de cisalhamento de mais de 30%, enquanto o aço inoxidável necessita de otimizações no material da lâmina e nos sistemas de resfriamento para evitar que a lâmina emperre e lasque durante o processo de cisalhamento. Nas linhas de produção de placas de aço especiais usadas nos setores de energia e automotivo, os mecanismos de cisalhamento rotativo devem fornecer cisalhamento personalizado para atender às demandas de formatos irregulares, dimensões fixas e mudanças frequentes de especificações,-como placas trapezoidais, em formato de diamante-e onduladas,-garantindo assim a qualidade e a eficiência do processamento dessas placas de aço especiais.

 

Parâmetros de projeto do núcleo e fórmulas de cálculo para cisalhamento rotativo (adequado para aplicações de cisalhamento de placas de aço)

 

O projeto de uma tesoura rotativa consiste em equilibrar operação em alta-velocidade, sincronização precisa e estabilidade de cisalhamento. Seus principais parâmetros devem ser calculados com base em variáveis ​​essenciais, como espessura da chapa de aço, largura, velocidade operacional e resistência do material. A seguir descrevemos as fórmulas de cálculo para os principais parâmetros de projeto e análises de seus cenários aplicáveis

 

Cálculo da força de cisalhamento: a base básica para garantir a capacidade de cisalhamento A força de cisalhamento é crítica para selecionar o sistema de energia do mecanismo de cisalhamento rotativo. Deve ser calculado com base na resistência do material da placa de aço, espessura, largura e método de cisalhamento (corte paralelo, corte oblíquo da lâmina) para garantir que as lâminas de corte possam cortar completamente a placa de aço, evitando assim o emperramento e sobrecarga do material.

 

Fórmula para força de cisalhamento-paralela da lâmina

 

Aplicável ao cisalhamento de placas de calibre médio- e pesado-e chapas-laminadas a quente usando lâminas paralelas, onde as lâminas de cisalhamento são paralelas à direção de deslocamento da placa de aço e a força de cisalhamento é distribuída uniformemente por toda a seção-transversal:

F=0.8×σb×A

 

Descrições dos parâmetros:

F: Força cortante necessária (N);

σb: Resistência à tração da chapa de aço (MPa); por exemplo, 400–500 MPa para chapa de aço Q235 e 500–600 MPa para chapa de aço Q345;

A: Área-da seção transversal da seção de cisalhamento (mm2), A=b×h;

b: Largura da chapa de aço (mm);

h: Espessura da chapa de aço (mm);

0,8: Fator de correção da força de cisalhamento, contabilizando os efeitos do desgaste da lâmina de cisalhamento, folga de cisalhamento e deformação plástica da placa de aço, para garantir que uma margem de segurança seja incorporada ao projeto.

Fórmula para força de cisalhamento-paralela da lâmina

Aplicável ao cisalhamento de placas de calibre médio- e pesado-e chapas-laminadas a quente usando lâminas paralelas, onde as lâminas de cisalhamento são paralelas à direção de deslocamento da placa de aço e a força de cisalhamento é distribuída uniformemente por toda a seção-transversal:

F=0.8×σb×A

Descrições dos parâmetros:

F: Força cortante necessária (N);

σb: Resistência à tração da chapa de aço (MPa); por exemplo, 400–500 MPa para chapa de aço Q235 e 500–600 MPa para chapa de aço Q345;

A: Área-da seção transversal da seção de cisalhamento (mm2), A=b×h;

b: Largura da chapa de aço (mm);

h: Espessura da chapa de aço (mm);

0,8: Fator de correção da força de cisalhamento, contabilizando os efeitos do desgaste da lâmina de cisalhamento, folga de cisalhamento e deformação plástica da placa de aço, para garantir que uma margem de segurança seja incorporada ao projeto.

Fórmula para força de cisalhamento em lâminas chanfradas

Aplicável ao corte de lâminas chanfradas de chapas finas e-chapas laminadas a frio, onde a lâmina de cisalhamento é ajustada em um determinado ângulo (normalmente de 1 a 5 graus) em relação à direção de deslocamento da chapa de aço. A força de cisalhamento é aplicada gradualmente, reduzindo os picos de carga e minimizando o impacto no equipamento:

F=0.6×σb×b×h×pecado

• Descrições dos parâmetros:

◎ Ângulo de inclinação da lâmina de cisalhamento (grau); 1–3 graus para folhas finas e 3–5 graus para folhas grossas. Um ângulo maior resulta em um pico de força de cisalhamento menor, mas reduz ligeiramente o nivelamento da superfície de corte;

◎ 0,6: Fator de correção para cisalhamento-oblíquo da lâmina; à medida que a força de cisalhamento é distribuída, esse fator é menor do que o cisalhamento-da lâmina paralelo.

Fórmula de correção contabilizando a velocidade de cisalhamento

Quando a velocidade de funcionamento da chapa de aço é alta (>60 m/min), as forças inerciais da chapa de aço e as cargas dinâmicas durante o processo de cisalhamento devem ser levadas em consideração para corrigir a força de cisalhamento:

F (dinâmico)=F × (1+0.1×10v)

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• Descrição do parâmetro:

v: Velocidade de funcionamento da chapa de aço (m/min);

◎ 0,1×(v/10): Fator de correção de carga dinâmica; quanto maior a velocidade, maior o impacto dinâmico, e o fator de correção aumenta de acordo para garantir que o sistema de energia atenda aos requisitos de cisalhamento de alta-velocidade.

Cálculo síncrono da velocidade da lâmina: o pré-requisito básico para precisão de cisalhamento

 

 

O requisito fundamental de uma tesoura voadora é que a velocidade da ponta da lâmina corresponda exatamente à velocidade da tira. Qualquer diferença de velocidade pode causar estiramento do material, faces de cisalhamento angulares ou desvios de comprimento. Portanto, o cálculo da velocidade síncrona é decisivo para a precisão do corte.

vblade=vstripvlâmina​=vtira

 

Descrição do parâmetro:

vbladevlâmina​: Velocidade linear na ponta da lâmina (m/min)

vstripvtira: Velocidade de deslocamento da tira (m/min)

 

Princípio Fundamental:

No momento do corte, as velocidades lineares da lâmina e da tira devem ser perfeitamente iguais para garantir que o plano de cisalhamento seja perpendicular à direção de deslocamento da tira. Isso evita cortes angulares e rebarbas e garante dimensões precisas de corte-no-comprimento.

 

Cálculo derivado:

Relação entre a velocidade de rotação da lâmina e o raio síncrono
Dado o raio de rotação da lâmina RR(mm), a velocidade de rotação da lâmina nn(r/min) é calculado como:

n=vstripπ×R×10−3n=π×R×10−3vtira

 

Descrição do parâmetro:

RRé a distância do centro de rotação da lâmina até a ponta da lâmina. Durante o projeto, esta distância deve ser determinada com base no tipo de mecanismo (por exemplo, tipo de manivela, tipo de balancim) para garantir a compatibilidade entre velocidade de rotação e resistência estrutural.

Cálculo do comprimento de corte e do ciclo de cisalhamento: chave para combinar o ritmo da linha de produção

 

O comprimento de corte é uma especificação crítica para produtos acabados em tiras. O ciclo de cisalhamento deve ser sincronizado com a velocidade da tira e o comprimento de corte necessário para garantir a produção contínua e evitar acúmulo de material ou problemas de tensão.

Fórmula de comprimento de corte

L=vstrip×tL=vfaixa​×t

 

Descrição do parâmetro

LL: Comprimento de corte da tira (m)

tt: Tempo do ciclo de cisalhamento (min), ou seja, o intervalo de tempo entre dois cortes

 

Princípio Fundamental

O comprimento de corte é determinado pela velocidade da tira e pelo ciclo de cisalhamento. Durante o projeto, o ciclo de cisalhamento deve ser derivado inversamente do comprimento de corte alvo para garantir que o ritmo do mecanismo esteja alinhado com os requisitos da linha de produção.

 Fórmula do Ciclo de Cisalhamento

t=60cisalhamentot=ncisalhamento​60​

 

Descrição do parâmetro

cisalharncisalhamento​: Número de cortes por minuto (cortes/min), ou seja, a frequência de corte

 

Cálculo derivado

Combinando frequência de corte com comprimento de corte
Se o comprimento de corte necessário for LLe a velocidade da tira é vstripvtira​, a frequência de cisalhamento deve satisfazer:

nshear=vstripLncisalhamento​=Nv.tira

 

Exemplo

Para uma velocidade de tira de 80 m/min e um comprimento de corte de 4 m, a frequência de corte é de 20 cortes/min. Isso significa que 20 cortes devem ser feitos por minuto para cortar continuamente a tira no comprimento especificado de 4 metros.

Cálculo do torque de inércia: chave para garantir a estabilidade do equipamento

 

Durante a operação em alta-velocidade de uma tesoura voadora, o torque de inércia gerado pelos componentes rotativos, como o suporte da lâmina e as lâminas, causa vibração estrutural, o que pode comprometer a precisão do cisalhamento. Calcular e controlar o torque de inércia é essencial para uma operação estável.

M=J× M=J×

 

Descrição do parâmetro:

MM: Torque de inércia (N·m)

JJ: Momento de inércia dos componentes rotativos (kg·m²). Isso depende da distribuição de massa do porta-lâmina e outros componentes, calculada como J=∑miri2J=∑miri2​, onde mimié a massa de cada componente e ririé a sua distância do centro de rotação.

: Aceleração angular (rad/s²), que se refere ao tempo de aceleração ou desaceleração da pá, calculada como =Δω/Δt ωt, onde ΔωΔωé a mudança na velocidade angular e ΔtΔté o tempo de aceleração ou desaceleração.

 

Estratégias de otimização:

Reduza o torque de inércia-e, portanto, a vibração-otimizando a distribuição de massa (por exemplo, concentrando a massa mais perto do centro de rotação), encurtando os tempos de aceleração ou desaceleração e refinando o perfil de movimento.

Cálculo da folga entre lâminas: chave para obter superfícies de cisalhamento de qualidade

A folga da lâmina afeta diretamente a qualidade da superfície cisalhada e a formação de rebarbas. Folgas excessivas causam rebarbas, enquanto folgas insuficientes aceleram o desgaste da lâmina. A folga ideal deve ser calculada com base na espessura e no material da tira.

δ=k×hδ=k×h

Descrição do parâmetro 

δδ: Folga da lâmina (mm)

hh: Espessura da tira (mm)

kk: Coeficiente de folga, que depende do tipo e espessura do material. Os valores típicos são os seguintes:

Para aço-carbono e aço de baixa{0}liga: k=0.03k=0.03 a 0,050,05 (valores superiores para maior espessura)

Para aço-de alta resistência e aço inoxidável: k=0.05k=0.05 a 0,080,08 (espaços maiores necessários para materiais mais duros)

Para chapas finas (h Menor ou igual a 2hMenor ou igual a 2 mm): k=0.02k=0.02 a 0,030,03 (intervalos mais estreitos para melhorar a qualidade da superfície)

Requisito Básico

A folga da lâmina deve ser ajustável para acomodar variações na espessura real da tira. Um mecanismo de ajuste de folga deve ser incorporado ao projeto para atender às diferentes especificações de materiais.

Cálculo do Trabalho de Cisalhamento: Base Complementar para Seleção do Sistema de Acionamento

O trabalho de cisalhamento, produto da força de cisalhamento e do curso de corte, representa a energia consumida durante o processo de corte. Serve como referência crítica para a seleção do sistema de acionamento (motor elétrico, sistema hidráulico) para garantir capacidade de energia suficiente para a ação de cisalhamento.

W=F×sW=F×s

Descrição do parâmetro 

WW: Trabalho de corte (J)

FF: Força de cisalhamento (N)

ss: Curso de corte (mm), ou seja, a distância que a lâmina percorre desde o contato inicial com a tira até a separação completa. Para corte de lâmina paralela, ssé aproximadamente igual à espessura da tira hh; para corte de lâmina inclinada, ssé maior.

Aplicativo Derivado 

A potência do sistema de acionamento deve atender aos requisitos de trabalho por unidade de tempo. A potência do motor PP(kW) pode ser calculado como:

P=W×ncisalhamento60×ηP=60×ηW×ncisalhamento

Onde ηηé a eficiência da transmissão (0,85–0,9 para acionamentos por engrenagem; 0,8–0,85 para acionamentos por correia). Esta fórmula garante que a potência do motor corresponda tanto à frequência de corte como ao trabalho por ciclo, evitando subdimensionamento ou sobredimensionamento.

Integrando Parâmetros no Contexto da Aplicação de Corte de Placas de Aço

 

As fórmulas acima não funcionam isoladamente; eles devem ser aplicados de forma colaborativa dentro do contexto específico do cisalhamento de chapas de aço para formar uma estrutura de projeto completa

 

A aplicação de tesouras volantes no corte de chapas de aço depende de uma integração sistemática de cálculo preciso de parâmetros e condições operacionais-do mundo real. Ao aplicar as fórmulas descritas acima, os fabricantes podem obter -precisão total do processo-desde o projeto estrutural até a otimização do desempenho,-garantindo uma operação eficiente, precisa e estável das linhas de corte de placas de aço. Com 16 anos de profunda experiência em equipamentos de corte de placas de aço, a Shanghai Huoyu Industrial Co., Ltd. evolui continuamente o desenvolvimento de seus produtos para atender aos requisitos modernos da indústria, apoiando a transição do setor da funcionalidade básica para a excelência operacional avançada.

 

Requisitos de entrada

Defina a espessura da placa de aço hh, largura bb, resistência à tração do material σbσb​, velocidade de tira vstripvtira e comprimento de corte alvo LL.

01

Cálculo dos parâmetros principais

Comece calculando a força cortante FF, então determine a folga da lâmina δδusando a fórmula da lacuna. Confirme a velocidade síncrona usando vblade=vstripvlâmina​=vtira​, seguido do cálculo da velocidade de rotação da lâmina nn.

02

Correspondência de ritmo

Usando as fórmulas de comprimento de corte e frequência de cisalhamento, determine o número de cortes por minuto ncisalhamentoncisalhamento​ e o ciclo de cisalhamento correspondente ttpara garantir o alinhamento com o ritmo da linha de produção.

03

Verificação de estabilidade

Calcule o torque de inércia MMe otimizar a distribuição de massa do porta-lâmina para minimizar a vibração. Use a fórmula do trabalho de cisalhamento para verificar a potência do sistema de acionamento, garantindo reservas de energia adequadas.

04

Ajuste Dinâmico

Para aplicações de cisalhamento de alta-velocidade, aplique fatores de correção de carga dinâmica para ajustar a força de cisalhamento e acionar os parâmetros do sistema para acomodar condições de corte dinâmicas.

05

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