圆盘剪切机电机的选择计算

张弘 罗恺

摘 要：根据圆盘剪切机的原始数据，圆盘剪上的剪切力可根据作用在刀片上的力矩来确定。通过工作状态计算刀片尺寸计算切线速度，为了保证剪切力及刀片的强度和使用寿命，根据速度微分方程确定圆盘剪电动机功率，从而确定电机的容量。

关键词：力矩 线速度 功率 容量

中图分类号：TG305 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（a）-0242-02

圆盘剪切机是利用两个圆盘形状的剪刀的旋转运动进行剪，该机器回盘剪主要用于剪裁条料、圆形坯料和环形坯料的剪切下料。电机交流电动机和直流电动机，使用的直流的是直流电动机，直流电机的结构相对复杂的产品，价格偏高，使用不方便，维修的不方便，一般不选择。冶金工业的生产车间设备齐全的企业，通常选用交流电源，三相交流电机的选择是经常使用的产品。该设备是一个交流电机分为异步电机和同步电机、Y系列鼠笼式异步电动机三相总所属使用形式的全封闭风扇冷却电机，它有以下优点。

（1）结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便。

（2）适用于无特殊要求的机械上。

（3）由于起动性能较好，也适用与某些要求起动转矩较高的机械。

所设计圆盘剪切机已知原始数据如下。

（1）剪切带钢速度V=1～3 m/s，取3 m/s。

（2）剪切带钢强度≤600 MPa取600 MPa。

（3）剪切带钢厚度h=0.5～2.5 mm。

（4）剪切带轮宽度B=700～1500 mm。

（5）剪刃的摆动不超过0.1 mm，不平行度≤0.01 mm。

（6）上下剪刀的侧间隙≤0.05 mm，重叠度S=0～0.3 mm。

由于圆盘剪切机属于一般冶金机械设备，无特殊要求，连续工作时间长，要求起动性能好，起动转矩较高，故选择交流异步电动机Y系列。

1 圆盘剪切机工作状况计算

1.1 圆盘刀片尺寸

圆盘刀片尺寸包括圆盘刀片直径D及其厚度δ。圆盘刀片直径D主要决定于钢板厚度h，其计算公式为：

上式中的最大咬入角α1，一般取为10°～15°。α1值也可以根据剪切速度V来选取，同时当咬入角α1=10°～15°时，我们可以引用一个经验公式，圆盘刀盘直径通常在下列范围内选取D=（40～125） h带入数值计算得：

D=1252.5=312.5 mm

圆盘刀片厚度δ一般取为：

带入数值计算得：

mm

同时根据一般被剪切带材厚度以及选用的圆盘刀片直径、厚度的关系，可取的各数值：D=270 mm、δ=20 mm，为了保证剪切力及刀片的强度和使用寿命，我们取δ=30 mm。

1.2 上下刀盘的侧间隙

我们取预定值0.05 mm。

1.3 剪切速度V

我们取预定值3 m/s。

1.4 剪切力

作用在一个刀片上的总的剪切力是由两个分力所组成的，即

式中：为纯剪切力；为钢板被剪掉部分的弯曲力。

式中：为作用在接触弧AB水平投影单位长度上的剪切力。

由相对切入深度知：

微分后得：

dx

所以纯剪切力为：

式中的值可利用平行剪单位功数据。

在圆盘剪上冷剪时，值可按下面公式计算

=120

式中取系数·，δ为金属材料延伸率，查手册取20%。所以

·120=

2.127×103 N

总剪切力的计算公式为

N

考虑到刀刃磨钝的影响，增大15%～20%，这里取增大20%。

N

圆盘剪上的剪切力可根据作用在刀片上的力矩来确定。在上下刀片直径，速度相等而且都驱动时，则与简单轧制情况相似，合力P垂直作用在刀片上，这时转动一对刀盘所需之力矩为：

N·m

而驱动圆盘剪的总力矩为：

式中：n 为刀片对数；

M2为一对刀片轴上的摩擦力矩，，其中为刀片轴轴颈的直径，这里取=170 mm，μ为刀片轴承处的摩擦系数，查手册取0.004。

所以总的力矩为

=544.11 N·m

1.5 确定剪切功率

圆盘剪电动机功率可按下式确定

式中：μ1为考虑刀片与钢板间摩擦系数，μ1=1.1～1.2；

为钢板运动速度，m/s；

为传动系统效率，=0.93～0.95。

代入数据后

=15.6 kW

2 确定电机转速选择电机

根据以上计算所得数据，查找专业手册，选取合适电机。容量相同的同类型的电动机，有几种不同的转速系列，此种情况下我们综合考虑，分析比较电动机及传动装置的性能、尺寸、重量和价格等因素，再考虑到机械在实际中的运转，他的可靠性与电机相连接的减速机，以及以后的发展，适当的增加电机功率，最后选同步转速1500 r/min的电动机。综上，选取电机型号为：Y180L—4，其主要性能见表。

参考文献

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