斜剪切主要用于对板材的剪切。根据B.B诺萨利公式:
: f" W, ?& l: v' u: U2 W P=P1+P2+P3 (2)
% G/ L1 V0 O/ }" W+ \* U 式中P1——纯剪切力;
. c4 ]( ]$ E9 J P2——轧件被剪掉部分的弯曲力;
' {$ w9 `" v' W: V9 ` P3——钢板在剪切区域内的弯曲力[1]。
/ _) Y6 m+ Z X. c( F- k 对于棒材而言,它不是钢板的连续剪切,可忽略P2和P3两力的影响,采用下式:
" ~: m& P# H3 k$ {8 t' G" X P=P1=h2/tanα∫τdε (3)9 H f% O K3 X: S
式中h ——轧件的高度; |( H8 \) ]/ ]; a0 @0 k
α——刀刃倾斜的角度;
- F& D1 l+ A0 m$ Z ε——轧件的相对切入深度[1]。8 A& b7 f" o& t1 a
在相同情况下,与平行刃剪切相比较,斜剪切在剪切过程中是从轧件的一边向另一边逐渐移动的剪切过程。即在剪切过程中的每一瞬间,剪刃剪断轧件断面长度只是轧件断面的一部分。因而,剪切力大大减小。如图1所示。
8 o# B$ ~$ @1 T 对图1进行定性分析,可知斜剪切的剪切力远小于平行刃剪切的剪切力。如果确定斜剪切的倾斜角α,通过定量计算证明,斜剪切可以降低剪切载荷,从而提高剪断机的剪切能力。
: l( Q6 e2 o3 N图1 斜剪切与平行刃剪切的对比 2.2 利用斜剪切消除成品棒材的剪切弯头
( \. r* ?9 F* z! p 斜剪切的受力分析见图2。 图2 斜剪切的受力分析简图 (1)当剪断机剪切时,剪切抗力F沿斜刀刃法线方向向上,可分为水平方向分力Fx及垂直方向分力Fy两个分力。水平方向分力Fx使钢材紧密挤压在一起,限制了钢材垂直变形的自由度。
! p2 f7 c9 n4 i n& d! L* F0 ^* E+ H (2)平行刃剪切是在垂直方向剪切,所造成的成品剪切弯头是在垂直方向弯曲;斜剪切是倾斜剪切,垂直方向的分力Fy远小于平行刃剪切时的抗力F(Fy小于斜剪切剪切抗力F斜,而斜剪切的剪切抗力F斜小于平行刃剪切的剪切抗力F平)。因此,减少了垂直方向弯曲的载荷,降低了棒材的弯曲程度。 |