基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法，該方法首先建立了剪切目標定尺長度計算模型，分別計算最小剪切目標定尺長度和最大剪切目標定尺長度，從而判斷生產(chǎn)工藝給定的剪切目標定尺長度是否超限；然后，通過理論解析計算得到滿足給定剪切目標定尺長度的傳動控制參數(shù)：飛剪加速度a、飛剪勻速運行速度vcon、飛剪加減速時間T1、飛剪勻速運行保持時間T2，保證了定尺剪切的順利實現(xiàn)；本發(fā)明提供的計算方法計算精度高、速度快、穩(wěn)定性高，應(yīng)用于帶鋼精整生產(chǎn)，效果顯著。
【專利說明】
基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于帶鋼精整處理技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪 傳動控制參數(shù)計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 經(jīng)冷社機組社制后的帶鋼，必須經(jīng)過精整處理加工，才能得到高質(zhì)量的合格產(chǎn)品。 精整機組主要進行重卷、縱切、橫切、表面檢查等工序。
[0003] 現(xiàn)代化冷連社機組不斷向高速、自動化方向發(fā)展，且運行速度越來越高，對精整設(shè) 備提出運行速度更快、精度更高、質(zhì)量更好的要求。飛剪作為橫切機組的重要設(shè)備對于機組 的速度、精度和質(zhì)量都起著關(guān)鍵的作用，滾筒飛剪正是在運種形勢下研制開發(fā)的。之所W稱 為滾筒飛剪，是因為飛剪的剪刃安裝在滾筒狀剪軸的螺旋形的槽中，隨著剪軸的轉(zhuǎn)動，兩個 剪刃像齒輪曬合一樣將帶材剪斷。
[0004] 滾筒飛剪的傳動控制參數(shù)包含飛剪加速度曰，單位m/s2,加減速時間Ti，單位：S，飛 剪勻速運行速度Vcon，單位:m/s，勻速運行保持時間T2，單位：S。上述控制參數(shù)的計算精度、 計算速度直接決定了飛剪剪切速度與精度。
[0005] 本發(fā)明深入研究了滾筒飛剪剪切原理，建立了剪切目標定尺長度計算模型，形成 比較完善的基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計 算方法，使得控制時可W根據(jù)該方法計算傳動控制參數(shù)，保證飛剪定尺剪切順利實現(xiàn)，應(yīng)用 于帶鋼精整處理，效果明顯。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[000引一種基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法，包括W下步驟：
[0009] 步驟一、根據(jù)機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸及來料帶材規(guī)格，輸入W下參數(shù):滾筒直徑D、上 下剪刃重疊量A、來料帶鋼最大厚度hmax、來料帶鋼最大寬度Bmax和最大剪切速度Vmax;
[0010] 步驟二、根據(jù)生產(chǎn)要求，給定W下工藝參數(shù):飛剪剪切速度Vs、剪切目標定尺長度 Ls；
[0011] 步驟Ξ、計算飛剪最大加速度amax，剪切基本定尺長度Lo ;計算最大剪切目標定尺 長度Lmax，最小剪切目標定尺長度Lmin;判斷Lmin《Ls《Lmax及Vs《Vmax是否成立?如果不成立， 提示"給定工藝參數(shù)超限"；
[0012] 步驟四、初設(shè)飛剪加速度a = 0.1;
[001引步驟五、如果Ls> Lo，判斷飛剪勻速運行速度V。。。與飛剪剪切速度Vs的大小關(guān)系，若 0《Vs成立，執(zhí)行步驟屯;若不成立，則令a = a+0.1，重復計算，直到判別條件成立； [0014]步驟六、如果Ls<L〇,判斷飛剪勻速運行速度V。。。與飛剪剪切速度Vs的大小關(guān)系，若 Vcnn> Vs成立，執(zhí)行步驟屯;若不成立，則令a = a+0.1，重復計算，直到判別條件成立；
[001引步驟屯、得到飛剪傳動控制參數(shù):飛剪加速度a、飛剪勻速運行速度V。。。、飛剪加減 速時間Τι、飛剪勻速運行保持時間T2。
[0016] 步驟Ξ中所述的計算飛剪最大加速度amax，按下式確定：
[0017]
中
[001引式中：D--滾筒直徑，mm;
[0019] T--傳動電機額定轉(zhuǎn)矩，Nm;
[0020] i--速比；
[0021] GD2-一滾筒換算到電機軸上的飛輪矩，k奸.m2。
[0022] 步驟Ξ中所述的計算最大剪切目標定尺長度Lmax的方法如下：
[0023] 1)根據(jù)機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸及來料帶材規(guī)格，輸入W下參數(shù):滾筒直徑D、上下剪 刃重疊量Δ、來料帶鋼最大厚度hmax、來料帶鋼最大寬度Bmax、飛剪最大剪切速度Vmax;
[0024] 2)令飛剪加速度a等于飛剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飛剪最大剪切速度 Vmax;
[0025] 3)初步設(shè)定最大剪切目標定尺長度Lmax等于剪切基本定尺長度Lo;
[0026] 4)判斷飛剪勻速運行速度V。。。與飛剪最大剪切速度Vs的大小關(guān)系，若0《V。。n《Vs成 立，則令Lmax = Lmax+0.1，重復計算，直到判別條件不成立；
[0027] 5)令Lmax二Lmax-0.1 ,得到巧大目柄走尺長度Lmax。
[0028] 步驟Ξ中所述的計算最小剪切目標定尺長度Lmin的方法如下：
[0029] 1)根據(jù)機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸及來料帶材規(guī)格，輸入W下參數(shù):滾筒直徑D、上下剪 刃重疊量Δ、來料帶鋼最大厚度hmax、來料帶鋼最大寬度Bmax、飛剪最大剪切速度Vmax;
[0030] 2)令飛剪加速度a等于飛剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飛剪最大剪切速度 Vmax;
[0031] 3)初步設(shè)定最小剪切目標定尺長度Lmin等于剪切基本定尺長度Lo;
[00創(chuàng) 4)判斷飛剪勻速運行速度V。。。與飛剪剪切速度Vs的大小關(guān)系，若VcDn^Vs成立，則令 Lmin = Lmin-0. 1，重復計算，直到判別條件不成立；
[0033] 5)令Lmin二Lmin+0.1 ,得到巧小目柄走尺長度Lmin。
[0034] 和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點：
[0035] 本發(fā)明建立的基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法通過理 論解析計算得到滿足給定剪切定尺長度的傳動控制參數(shù)，計算精度高、速度快、穩(wěn)定性高， 應(yīng)用于帶鋼精整生產(chǎn)，效果顯著。
【附圖說明】
[0036] 圖1是基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算流程圖。
[0037] 圖2是最大剪切目標定尺長度計算流程圖。
[0038] 圖3是最大剪切目標定尺剪切速度變化曲線。
[0039] 圖4是飛剪滾筒結(jié)構(gòu)圖。
[0040] 圖5是飛剪剪切示意圖。
[0041 ]圖6是最小剪切目標定尺長度計算流程圖。
[0042] 圖7是最小剪切目標定尺剪切速度變化曲線。
【具體實施方式】
[0043] W下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明：
[0044] 本發(fā)明提出的一種基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法，其 流程如圖1所示，包括W下步驟：
[0045] -種基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法，包括下述步驟：
[0046] 步驟一、根據(jù)機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸及來料帶材規(guī)格，輸入W下參數(shù):滾筒直徑D、上 下剪刃重疊量A、來料帶鋼最大厚度hmax、來料帶鋼最大寬度Bmax和最大剪切速度Vmax;
[0047] 步驟二、根據(jù)生產(chǎn)要求，給定W下工藝參數(shù):飛剪剪切速度Vs、剪切目標定尺長度 Ls；
[0048] 步驟Ξ、計算飛剪最大加速度amax，剪切基本定尺長度Lo;計算最大剪切目標定尺 長度Lmax，最小剪切目標定尺長度Lmin;判斷Lmin《Ls《Lmax及Vs《Vmax是否成立?如果不成立， 提示"給定工藝參數(shù)超限"；
[0049] 各參數(shù)計算如下：
[(K)加](1)飛剪最大加速度amax，單位:m/s2,計算如下：
[0051 ]
(J)
[0052]式中:GD2-一滾筒換算到電機軸上的飛輪矩，k奸.m2;
[0化3] D--滾筒直徑，mm;
[0054] T--傳動電機額定轉(zhuǎn)矩單位:Nm;
[0化5] i--傳動速比。
[0056] (2)剪切基本定尺長度Lo計算如下：
[0057] 帶材定尺剪切需要剪切兩刀，第一刀剪切完成后，滾筒保持剪切速度運行，旋轉(zhuǎn) 180°后，進行第二刀剪切，則，剪切基本定尺長度Lo，單位:mm，為：
[005引
（2)
[0059] (3)最大剪切目標定尺長度Lmax計算如下：
[0060] 如圖2所示，最大剪切目標定尺長度Lmax按W下步驟計算：
[0061] 1)根據(jù)機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸及來料帶材規(guī)格，輸入W下參數(shù):滾筒直徑D、上下剪 刃重疊量Δ、來料帶鋼最大厚度hmax、來料帶鋼最大寬度Bmax、飛剪最大剪切速度Vmax ;
[0062] 2)令飛剪加速度a等于飛剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飛剪最大剪切速度 Vmax；
[0063] 3)初步設(shè)定最大剪切目標定尺長度Lmax等于剪切基本定尺長度Lo;
[0064] 4)判斷飛剪勻速運行速度V。。。與飛剪最大剪切速度Vs的大小關(guān)系，若0《V。。n《Vs成 立，則令Lmax = Lmax+0.1，重復計算，直到判別條件不成立；
[0065] 飛剪勻速運行速度V。。。計算詳述如下:為了得到最大剪切目標定尺長度Lmax，單位： mm，第一刀剪切后，滾筒必須先降速，保持勻速，再升速到剪切速度，進行第二刀剪切。
[0066] 目P:第一刀剪切完成后，滾筒轉(zhuǎn)動線速度從剪切速度Vs降速到勻速運行速度Venn， 降速時間為Τι;保持勻速VcDn運行，勻速運行時間為Τ2,滾筒轉(zhuǎn)動線速度再從VcDn升速到Vs，升 速時間為Ti，加速度為a，單位:m/s2,然后進行第二刀剪切，完成定尺剪切，如圖3所示。
[0067]則有下列算式成立：
[0071] 式中，滾筒速度可調(diào)位域Φ和滾筒速度可調(diào)時域Τ?，按下述計算：
[0072] 如圖4所示，雙剪刃滾筒飛剪在滾筒上對稱安裝了兩把剪刃，沿滾筒軸線呈螺旋狀 布置，螺旋升角為3°，滾筒旋轉(zhuǎn)一周，剪切兩次，剪刃零位為兩剪刃位于水平位置。
[0073] 如圖5所示，剪切時，剪刃從零位開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過角度α〇接觸帶材表面，繼續(xù)轉(zhuǎn)過角 度γ，完全剪斷帶材。則，角度α〇為上、下剪刃接觸帶材表面的加速角，單位:度，角度γ為切 入角，單位:度。A為上下剪刃重疊量，單位:mm。切入角丫計算如下：
[0074]
(6)
[007引式中，hmax--帶鋼最大厚度，mm。
[0076] 加速角α日計算如下：
[0077] α〇 = 90。-丫 (7)
[0078] 上式為剪切帶材寬度等于剪刃長度時的加速角，考慮最寬帶材比剪刃長度小，剪 切最寬帶材時，剪刃接觸帶材的加速角α變?yōu)椋?br>[0079]
C8)
[0080] 式中，L一一剪刃長度，mm;
[0081 ] Bmax--帶鋼最大寬度，mm。
[0082] 剪切最寬帶材時，剪切角為β，單位:度。計算如下：
[0083]
(9)
[0084] 剪切制動角為巧，單位:度。計算如下：
[0085] (63 三 180。_仿-含 （10)
[0086] 貝1J，滾筒速度可調(diào)角域ξ，單化度，為加速角α和制動角r之和
[0087] ξ = a 牛(/， 〇1)
[008引滾筒速度可調(diào)位域Φ，單位:mm，為
[0089]
(12)
[0090] 滾筒速度可調(diào)時域Τ?，單位:S，為
[0091]
(巧)
[0092] 式(3)、（4)代入式(5)得到
[009引 5)令Lmax二Lmax-0.1 ,得到巧大目柄走尺長度Lmax。
[0099] (4)最小剪切目標定尺長度Lmin計算如下：
[0100] 如圖6所示，最小剪切目標定尺長度Lmin按W下步驟計算：
[0101] 1)根據(jù)機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸及來料帶材規(guī)格，輸入W下參數(shù):滾筒直徑D、上下剪 刃重疊量Δ、來料帶鋼最大厚度hmax、來料帶鋼最大寬度Bmax、飛剪最大剪切速度Vmax;
[0102] 2)令飛剪加速度a等于飛剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飛剪最大剪切速度 Vmax ；
[0103] 3)初步設(shè)定最小剪切目標定尺長度Lmin等于剪切基本定尺長度Lo;
[0104] 4)判斷飛剪勻速運行速度V。。。與飛剪剪切速度Vs的大小關(guān)系，若VcDn^Vs成立，則令 Lmin = Lmin-〇. 1，重復計算，直到判別條件不成立；
[0105] 飛剪勻速運行速度V。。。計算詳述如下:為了得到最小剪切目標定尺長度Lmin，單位： mm，第一刀剪切后，滾筒必須先升速，保持勻速，再減速到剪切速度，進行第二刀剪切。
[0106] 目P:第一刀剪切完成后，滾筒轉(zhuǎn)動線速度從剪切速度Vs升速到勻速運行速度Venn， 升速時間為Τι;保持勻速V。。。運行時間T2，線速度再從V。。。降速到Vs，降速時間為Τι，加速度為 a，單位:m/s2，然后進行第二刀剪切，完成定尺剪切，如圖7所示。
[0107] 則有下列算式成立：
[01 1 7] 5)令Lmin二Lmin+0.1，得到取小目柄走尺長度Lmin。
[0118]步驟四、初設(shè)飛剪加速度a二0.1;
[0119] 步驟五、如果Ls^Lo,判斷飛剪勻速運行速度Vc。。與飛剪剪切速度Vs的大小關(guān)系，若 0《Vs成立，執(zhí)行步驟屯;若不成立，則令a = a+0.1，重復計算，直到判別條件成立；
[0120] 飛剪勻速運行速度V。。。按照式（16)計算。
[0121] 步驟六、如果Ls<Lo,判斷飛剪勻速運行速度Vc。。與飛剪剪切速度Vs的大小關(guān)系，若 VcDn> Vs成立，執(zhí)行步驟屯;若不成立，則令a = a+0.1，重復計算，直到判別條件成立；
[0122] 飛剪勻速運行速度V。。。按照式(22)計算。
[0123] 步驟屯、得到飛剪傳動控制參數(shù):飛剪加速度a、飛剪勻速運行速度V。。。、飛剪加減 速時間Τι、飛剪勻速運行保持時間T2。
[0124] 本發(fā)明建立了基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法，計算快 速穩(wěn)定。
[0125] 通過采用本發(fā)明所提出的基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算 方法，對某汽車板重卷檢查機組的滾筒式飛剪機傳動控制參數(shù)進行計算分析。滾筒飛剪結(jié) 構(gòu)參數(shù)及工藝參數(shù)如下:滾筒直徑D = 321.5mm，剪刃長度L = 2100mm，Δ =1.5mm，飛剪換算 到電機軸上的飛輪矩GD2 = 2.17kgf · m2。剪切帶鋼最大寬度Bmax = 2030mm，最大厚度hmax = 2.5mm。主要計算結(jié)果如下：
[0126] 表1傳動控制參數(shù)計算結(jié)果
[0127]
[0128] 按照計算結(jié)果，對某汽車板重卷檢查機組的滾筒飛剪進行了控制，實踐證明，本發(fā) 明的計算方法計算快速，精度高，完全滿足工程需要。
【主權(quán)項】
1. 一種基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法，其特征在于，包括 W下步驟： 步驟一、根據(jù)機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸及來料帶材規(guī)格，輸入W下參數(shù):滾筒直徑D、上下剪 刃重疊量Δ、來料帶鋼最大厚度hmax、來料帶鋼最大寬度Bmax和最大剪切速度Vmax; 步驟二、根據(jù)生產(chǎn)要求，給定W下工藝參數(shù):飛剪剪切速度Vs、剪切目標定尺長度Ls ; 步驟Ξ、計算飛剪最大加速度amax，剪切基本定尺長度Lg;計算最大剪切目標定尺長度 Lmax，最小剪切目標定尺長度Lmin;判斷Lmin《Ls《Lmax及Vs《Vmax是否成立?如果不成立，提示 "給定工藝參數(shù)超限"； 步驟四、初設(shè)飛剪加速度a = 〇. 1 ; 步驟五、如果Ls^Lo,判斷飛剪勻速運行速度Vc。。與飛剪剪切速度Vs的大小關(guān)系，若0《 VcDn《 Vs成立，執(zhí)行步驟屯;若不成立，則令a = a+0.1，重復計算，直到判別條件成立； 步驟六、如果Ls<L〇,判斷飛剪勻速運行速度Vc。。與飛剪剪切速度Vs的大小關(guān)系，若Vcon > Vs成立，執(zhí)行步驟屯;若不成立，則令a = a+0.1，重復計算，直到判別條件成立； 步驟屯、得到飛剪傳動控制參數(shù)：飛剪加速度a、飛剪勻速運行速度V。。。、飛剪加減速時 間Τι、飛剪勻速運行保持時間T2。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法， 其特征在于:步驟Ξ中所述的計算飛剪最大加速度amax，按下式確定：(1) 式中：D--轅筒直徑，mm; T--傳動電機額定轉(zhuǎn)矩，Nm; i-速 tk; GD2-一滾筒換算到電機軸上的飛輪矩，k奸.m2。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法， 其特征在于:步驟Ξ中所述的計算最大剪切目標定尺長度Lmax的方法如下： 1)根據(jù)機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸及來料帶材規(guī)格，輸入W下參數(shù):滾筒直徑D、上下剪刃重 疊量A、來料帶鋼最大厚度hmax、來料帶鋼最大寬度Bmax、飛剪最大剪切速度Vmax ; 2 )令飛剪加速度a等于飛剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飛剪最大剪切速度Vmax ; 3 )初步設(shè)定最大剪切目標定尺長度Lmax等于剪切基本定尺長度LO ; 4)判斷飛剪勻速運行速度V。。。與飛剪最大剪切速度Vs的大小關(guān)系，若0《V。。n《Vs成立， 則令Lmax = Lmax+0.1，重復計算，直到判別條件不成立； 5 )令'Lmax - Lmax-0 . 1，得到最大目標定尺長度L maxo4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于剪切目標定尺長度的滾筒飛剪傳動控制參數(shù)計算方法， 其特征在于:步驟Ξ中所述的計算最小剪切目標定尺長度Lmin的方法如下： 1)根據(jù)機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸及來料帶材規(guī)格，輸入W下參數(shù):滾筒直徑D、上下剪刃重 疊量A、來料帶鋼最大厚度hmax、來料帶鋼最大寬度Bmax、飛剪最大剪切速度Vmax ; 2 )令飛剪加速度a等于飛剪最大加速度amax，剪切速度Vs等于飛剪最大剪切速度Vmax ; 3 )初步設(shè)定最小剪切目標定尺長度Lmin等于剪切基本定尺長度Lo ; 4)判斷飛剪勻速運行速度V。。。與飛剪剪切速度Vs的大小關(guān)系，若VEcm^Vs成立，則令Lmin 二Lmin-0 · 1，重復計算，直到判別條件不成立； 5)令Lmin二Lmin+0.1，得到取小目柄走尺長度LmiiiD
【文檔編號】B23D36/00GK105965088SQ201610383597
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】孫亞波
【申請人】中國重型機械研究院股份公司