基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法，该方法首先建立了剪切目标定尺长度计算模型，分别计算最小剪切目标定尺长度和最大剪切目标定尺长度，从而判断生产工艺给定的剪切目标定尺长度是否超限；然后，通过理论解析计算得到满足给定剪切目标定尺长度的传动控制参数：飞剪加速度a、飞剪匀速运行速度vcon、飞剪加减速时间T1、飞剪匀速运行保持时间T2，保证了定尺剪切的顺利实现；本发明提供的计算方法计算精度高、速度快、稳定性高，应用于带钢精整生产，效果显著。
【专利说明】
基于剪切目标定尺长度的滾筒飞剪传动控制参数计算方法
技术领域
[0001] 本发明属于带钢精整处理技术领域，设及一种基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪 传动控制参数计算方法。
【背景技术】
[0002] 经冷社机组社制后的带钢，必须经过精整处理加工，才能得到高质量的合格产品。 精整机组主要进行重卷、纵切、横切、表面检查等工序。
[0003] 现代化冷连社机组不断向高速、自动化方向发展，且运行速度越来越高，对精整设 备提出运行速度更快、精度更高、质量更好的要求。飞剪作为横切机组的重要设备对于机组 的速度、精度和质量都起着关键的作用，滚筒飞剪正是在运种形势下研制开发的。之所W称 为滚筒飞剪，是因为飞剪的剪刃安装在滚筒状剪轴的螺旋形的槽中，随着剪轴的转动，两个 剪刃像齿轮晒合一样将带材剪断。
[0004] 滚筒飞剪的传动控制参数包含飞剪加速度曰，单位m/s2,加减速时间Ti，单位：S，飞 剪匀速运行速度Vcon，单位:m/s，匀速运行保持时间T2，单位：S。上述控制参数的计算精度、 计算速度直接决定了飞剪剪切速度与精度。
[0005] 本发明深入研究了滚筒飞剪剪切原理，建立了剪切目标定尺长度计算模型，形成 比较完善的基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计 算方法，使得控制时可W根据该方法计算传动控制参数，保证飞剪定尺剪切顺利实现，应用 于带钢精整处理，效果明显。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[000引一种基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法，包括W下步骤：
[0009] 步骤一、根据机械设备的结构尺寸及来料带材规格，输入W下参数:滚筒直径D、上 下剪刃重叠量A、来料带钢最大厚度hmax、来料带钢最大宽度Bmax和最大剪切速度Vmax;
[0010] 步骤二、根据生产要求，给定W下工艺参数:飞剪剪切速度Vs、剪切目标定尺长度 Ls；
[0011] 步骤Ξ、计算飞剪最大加速度amax，剪切基本定尺长度Lo ;计算最大剪切目标定尺 长度Lmax，最小剪切目标定尺长度Lmin;判断Lmin《Ls《Lmax及Vs《Vmax是否成立?如果不成立， 提示"给定工艺参数超限"；
[0012] 步骤四、初设飞剪加速度a = 0.1;
[001引步骤五、如果Ls> Lo，判断飞剪匀速运行速度V。。。与飞剪剪切速度Vs的大小关系，若 0《Vs成立，执行步骤屯;若不成立，则令a = a+0.1，重复计算，直到判别条件成立； [0014]步骤六、如果Ls<L〇,判断飞剪匀速运行速度V。。。与飞剪剪切速度Vs的大小关系，若 Vcnn> Vs成立，执行步骤屯;若不成立，则令a = a+0.1，重复计算，直到判别条件成立；
[001引步骤屯、得到飞剪传动控制参数:飞剪加速度a、飞剪匀速运行速度V。。。、飞剪加减 速时间Τι、飞剪匀速运行保持时间T2。
[0016] 步骤Ξ中所述的计算飞剪最大加速度amax，按下式确定：
[0017]
中
[001引式中：D--滚筒直径，mm;
[0019] T--传动电机额定转矩，Nm;
[0020] i--速比；
[0021] GD2-一滚筒换算到电机轴上的飞轮矩，k奸.m2。
[0022] 步骤Ξ中所述的计算最大剪切目标定尺长度Lmax的方法如下：
[0023] 1)根据机械设备的结构尺寸及来料带材规格，输入W下参数:滚筒直径D、上下剪 刃重叠量Δ、来料带钢最大厚度hmax、来料带钢最大宽度Bmax、飞剪最大剪切速度Vmax;
[0024] 2)令飞剪加速度a等于飞剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飞剪最大剪切速度 Vmax;
[0025] 3)初步设定最大剪切目标定尺长度Lmax等于剪切基本定尺长度Lo;
[0026] 4)判断飞剪匀速运行速度V。。。与飞剪最大剪切速度Vs的大小关系，若0《V。。n《Vs成 立，则令Lmax = Lmax+0.1，重复计算，直到判别条件不成立；
[0027] 5)令Lmax二Lmax-0.1 ,得到巧大目柄走尺长度Lmax。
[0028] 步骤Ξ中所述的计算最小剪切目标定尺长度Lmin的方法如下：
[0029] 1)根据机械设备的结构尺寸及来料带材规格，输入W下参数:滚筒直径D、上下剪 刃重叠量Δ、来料带钢最大厚度hmax、来料带钢最大宽度Bmax、飞剪最大剪切速度Vmax;
[0030] 2)令飞剪加速度a等于飞剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飞剪最大剪切速度 Vmax;
[0031] 3)初步设定最小剪切目标定尺长度Lmin等于剪切基本定尺长度Lo;
[00创 4)判断飞剪匀速运行速度V。。。与飞剪剪切速度Vs的大小关系，若VcDn^Vs成立，则令 Lmin = Lmin-0. 1，重复计算，直到判别条件不成立；
[0033] 5)令Lmin二Lmin+0.1 ,得到巧小目柄走尺长度Lmin。
[0034] 和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
[0035] 本发明建立的基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法通过理 论解析计算得到满足给定剪切定尺长度的传动控制参数，计算精度高、速度快、稳定性高， 应用于带钢精整生产，效果显著。
【附图说明】
[0036] 图1是基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算流程图。
[0037] 图2是最大剪切目标定尺长度计算流程图。
[0038] 图3是最大剪切目标定尺剪切速度变化曲线。
[0039] 图4是飞剪滚筒结构图。
[0040] 图5是飞剪剪切示意图。
[0041 ]图6是最小剪切目标定尺长度计算流程图。
[0042] 图7是最小剪切目标定尺剪切速度变化曲线。
【具体实施方式】
[0043] W下结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明：
[0044] 本发明提出的一种基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法，其 流程如图1所示，包括W下步骤：
[0045] -种基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法，包括下述步骤：
[0046] 步骤一、根据机械设备的结构尺寸及来料带材规格，输入W下参数:滚筒直径D、上 下剪刃重叠量A、来料带钢最大厚度hmax、来料带钢最大宽度Bmax和最大剪切速度Vmax;
[0047] 步骤二、根据生产要求，给定W下工艺参数:飞剪剪切速度Vs、剪切目标定尺长度 Ls；
[0048] 步骤Ξ、计算飞剪最大加速度amax，剪切基本定尺长度Lo;计算最大剪切目标定尺 长度Lmax，最小剪切目标定尺长度Lmin;判断Lmin《Ls《Lmax及Vs《Vmax是否成立?如果不成立， 提示"给定工艺参数超限"；
[0049] 各参数计算如下：
[(K)加](1)飞剪最大加速度amax，单位:m/s2,计算如下：
[0051 ]
(J)
[0052]式中:GD2-一滚筒换算到电机轴上的飞轮矩，k奸.m2;
[0化3] D--滚筒直径，mm;
[0054] T--传动电机额定转矩单位:Nm;
[0化5] i--传动速比。
[0056] (2)剪切基本定尺长度Lo计算如下：
[0057] 带材定尺剪切需要剪切两刀，第一刀剪切完成后，滚筒保持剪切速度运行，旋转 180°后，进行第二刀剪切，则，剪切基本定尺长度Lo，单位:mm，为：
[005引
（2)
[0059] (3)最大剪切目标定尺长度Lmax计算如下：
[0060] 如图2所示，最大剪切目标定尺长度Lmax按W下步骤计算：
[0061] 1)根据机械设备的结构尺寸及来料带材规格，输入W下参数:滚筒直径D、上下剪 刃重叠量Δ、来料带钢最大厚度hmax、来料带钢最大宽度Bmax、飞剪最大剪切速度Vmax ;
[0062] 2)令飞剪加速度a等于飞剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飞剪最大剪切速度 Vmax；
[0063] 3)初步设定最大剪切目标定尺长度Lmax等于剪切基本定尺长度Lo;
[0064] 4)判断飞剪匀速运行速度V。。。与飞剪最大剪切速度Vs的大小关系，若0《V。。n《Vs成 立，则令Lmax = Lmax+0.1，重复计算，直到判别条件不成立；
[0065] 飞剪匀速运行速度V。。。计算详述如下:为了得到最大剪切目标定尺长度Lmax，单位： mm，第一刀剪切后，滚筒必须先降速，保持匀速，再升速到剪切速度，进行第二刀剪切。
[0066] 目P:第一刀剪切完成后，滚筒转动线速度从剪切速度Vs降速到匀速运行速度Venn， 降速时间为Τι;保持匀速VcDn运行，匀速运行时间为Τ2,滚筒转动线速度再从VcDn升速到Vs，升 速时间为Ti，加速度为a，单位:m/s2,然后进行第二刀剪切，完成定尺剪切，如图3所示。
[0067]则有下列算式成立：
[0071] 式中，滚筒速度可调位域Φ和滚筒速度可调时域Τ?，按下述计算：
[0072] 如图4所示，双剪刃滚筒飞剪在滚筒上对称安装了两把剪刃，沿滚筒轴线呈螺旋状 布置，螺旋升角为3°，滚筒旋转一周，剪切两次，剪刃零位为两剪刃位于水平位置。
[0073] 如图5所示，剪切时，剪刃从零位开始旋转，转过角度α〇接触带材表面，继续转过角 度γ，完全剪断带材。则，角度α〇为上、下剪刃接触带材表面的加速角，单位:度，角度γ为切 入角，单位:度。A为上下剪刃重叠量，单位:mm。切入角丫计算如下：
[0074]
(6)
[007引式中，hmax--带钢最大厚度，mm。
[0076] 加速角α日计算如下：
[0077] α〇 = 90。-丫 (7)
[0078] 上式为剪切带材宽度等于剪刃长度时的加速角，考虑最宽带材比剪刃长度小，剪 切最宽带材时，剪刃接触带材的加速角α变为：
[0079]
C8)
[0080] 式中，L一一剪刃长度，mm;
[0081 ] Bmax--带钢最大宽度，mm。
[0082] 剪切最宽带材时，剪切角为β，单位:度。计算如下：
[0083]
(9)
[0084] 剪切制动角为巧，单位:度。计算如下：
[0085] (63 三 180。_仿-含 （10)
[0086] 贝1J，滚筒速度可调角域ξ，单化度，为加速角α和制动角r之和
[0087] ξ = a 牛(/， 〇1)
[008引滚筒速度可调位域Φ，单位:mm，为
[0089]
(12)
[0090] 滚筒速度可调时域Τ?，单位:S，为
[0091]
(巧)
[0092] 式(3)、（4)代入式(5)得到
[009引 5)令Lmax二Lmax-0.1 ,得到巧大目柄走尺长度Lmax。
[0099] (4)最小剪切目标定尺长度Lmin计算如下：
[0100] 如图6所示，最小剪切目标定尺长度Lmin按W下步骤计算：
[0101] 1)根据机械设备的结构尺寸及来料带材规格，输入W下参数:滚筒直径D、上下剪 刃重叠量Δ、来料带钢最大厚度hmax、来料带钢最大宽度Bmax、飞剪最大剪切速度Vmax;
[0102] 2)令飞剪加速度a等于飞剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飞剪最大剪切速度 Vmax ；
[0103] 3)初步设定最小剪切目标定尺长度Lmin等于剪切基本定尺长度Lo;
[0104] 4)判断飞剪匀速运行速度V。。。与飞剪剪切速度Vs的大小关系，若VcDn^Vs成立，则令 Lmin = Lmin-〇. 1，重复计算，直到判别条件不成立；
[0105] 飞剪匀速运行速度V。。。计算详述如下:为了得到最小剪切目标定尺长度Lmin，单位： mm，第一刀剪切后，滚筒必须先升速，保持匀速，再减速到剪切速度，进行第二刀剪切。
[0106] 目P:第一刀剪切完成后，滚筒转动线速度从剪切速度Vs升速到匀速运行速度Venn， 升速时间为Τι;保持匀速V。。。运行时间T2，线速度再从V。。。降速到Vs，降速时间为Τι，加速度为 a，单位:m/s2，然后进行第二刀剪切，完成定尺剪切，如图7所示。
[0107] 则有下列算式成立：
[01 1 7] 5)令Lmin二Lmin+0.1，得到取小目柄走尺长度Lmin。
[0118]步骤四、初设飞剪加速度a二0.1;
[0119] 步骤五、如果Ls^Lo,判断飞剪匀速运行速度Vc。。与飞剪剪切速度Vs的大小关系，若 0《Vs成立，执行步骤屯;若不成立，则令a = a+0.1，重复计算，直到判别条件成立；
[0120] 飞剪匀速运行速度V。。。按照式（16)计算。
[0121] 步骤六、如果Ls<Lo,判断飞剪匀速运行速度Vc。。与飞剪剪切速度Vs的大小关系，若 VcDn> Vs成立，执行步骤屯;若不成立，则令a = a+0.1，重复计算，直到判别条件成立；
[0122] 飞剪匀速运行速度V。。。按照式(22)计算。
[0123] 步骤屯、得到飞剪传动控制参数:飞剪加速度a、飞剪匀速运行速度V。。。、飞剪加减 速时间Τι、飞剪匀速运行保持时间T2。
[0124] 本发明建立了基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法，计算快 速稳定。
[0125] 通过采用本发明所提出的基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算 方法，对某汽车板重卷检查机组的滚筒式飞剪机传动控制参数进行计算分析。滚筒飞剪结 构参数及工艺参数如下:滚筒直径D = 321.5mm，剪刃长度L = 2100mm，Δ =1.5mm，飞剪换算 到电机轴上的飞轮矩GD2 = 2.17kgf · m2。剪切带钢最大宽度Bmax = 2030mm，最大厚度hmax = 2.5mm。主要计算结果如下：
[0126] 表1传动控制参数计算结果
[0127]
[0128] 按照计算结果，对某汽车板重卷检查机组的滚筒飞剪进行了控制，实践证明，本发 明的计算方法计算快速，精度高，完全满足工程需要。
【主权项】
1. 一种基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法，其特征在于，包括 W下步骤： 步骤一、根据机械设备的结构尺寸及来料带材规格，输入W下参数:滚筒直径D、上下剪 刃重叠量Δ、来料带钢最大厚度hmax、来料带钢最大宽度Bmax和最大剪切速度Vmax; 步骤二、根据生产要求，给定W下工艺参数:飞剪剪切速度Vs、剪切目标定尺长度Ls ; 步骤Ξ、计算飞剪最大加速度amax，剪切基本定尺长度Lg;计算最大剪切目标定尺长度 Lmax，最小剪切目标定尺长度Lmin;判断Lmin《Ls《Lmax及Vs《Vmax是否成立?如果不成立，提示 "给定工艺参数超限"； 步骤四、初设飞剪加速度a = 〇. 1 ; 步骤五、如果Ls^Lo,判断飞剪匀速运行速度Vc。。与飞剪剪切速度Vs的大小关系，若0《 VcDn《 Vs成立，执行步骤屯;若不成立，则令a = a+0.1，重复计算，直到判别条件成立； 步骤六、如果Ls<L〇,判断飞剪匀速运行速度Vc。。与飞剪剪切速度Vs的大小关系，若Vcon > Vs成立，执行步骤屯;若不成立，则令a = a+0.1，重复计算，直到判别条件成立； 步骤屯、得到飞剪传动控制参数：飞剪加速度a、飞剪匀速运行速度V。。。、飞剪加减速时 间Τι、飞剪匀速运行保持时间T2。2. 根据权利要求1所述的基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法， 其特征在于:步骤Ξ中所述的计算飞剪最大加速度amax，按下式确定：(1) 式中：D--辕筒直径，mm; T--传动电机额定转矩，Nm; i-速 tk; GD2-一滚筒换算到电机轴上的飞轮矩，k奸.m2。3. 根据权利要求1所述的基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法， 其特征在于:步骤Ξ中所述的计算最大剪切目标定尺长度Lmax的方法如下： 1)根据机械设备的结构尺寸及来料带材规格，输入W下参数:滚筒直径D、上下剪刃重 叠量A、来料带钢最大厚度hmax、来料带钢最大宽度Bmax、飞剪最大剪切速度Vmax ; 2 )令飞剪加速度a等于飞剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飞剪最大剪切速度Vmax ; 3 )初步设定最大剪切目标定尺长度Lmax等于剪切基本定尺长度LO ; 4)判断飞剪匀速运行速度V。。。与飞剪最大剪切速度Vs的大小关系，若0《V。。n《Vs成立， 则令Lmax = Lmax+0.1，重复计算，直到判别条件不成立； 5 )令'Lmax - Lmax-0 . 1，得到最大目标定尺长度L maxo4. 根据权利要求1所述的基于剪切目标定尺长度的滚筒飞剪传动控制参数计算方法， 其特征在于:步骤Ξ中所述的计算最小剪切目标定尺长度Lmin的方法如下： 1)根据机械设备的结构尺寸及来料带材规格，输入W下参数:滚筒直径D、上下剪刃重 叠量A、来料带钢最大厚度hmax、来料带钢最大宽度Bmax、飞剪最大剪切速度Vmax ; 2 )令飞剪加速度a等于飞剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飞剪最大剪切速度Vmax ; 3 )初步设定最小剪切目标定尺长度Lmin等于剪切基本定尺长度Lo ; 4)判断飞剪匀速运行速度V。。。与飞剪剪切速度Vs的大小关系，若VEcm^Vs成立，则令Lmin 二Lmin-0 · 1，重复计算，直到判别条件不成立； 5)令Lmin二Lmin+0.1，得到取小目柄走尺长度LmiiiD
【文档编号】B23D36/00GK105965088SQ201610383597
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】孙亚波
【申请人】中国重型机械研究院股份公司