Análisis de carga y cálculo de potencia para doblado de 4 rodillos.

Una máquina laminadora de placas es un equipo de conformado universal que lamina láminas de metal en formas cilíndricas, de arco y otras formas generales.

Es ampliamente utilizado en industrias como la de calderas, construcción naval, petróleo, productos químicos, estructuras metálicas y fabricación mecánica.

La máquina dobladora de chapa de cuatro rodillos es conocida por su conveniente alineación central, pequeña cantidad de exceso de regla, alta precisión en la corrección de la redondez y eficiencia, ya que puede completar el predoblado y la formación de piezas en un solo proceso de laminado sin necesidad de cambiar. el final del tablero.

Está adquiriendo cada vez más importancia en el conformado de chapa.

Las condiciones de fuerza de doblado de rodillos durante la operación de doblado de chapa metálica con cuatro rodillos son complejas e implican una carga significativa, lo que requiere piezas de soporte fuertes y rígidas.

Por lo tanto, es esencial un diseño preciso y confiable de los rodillos de placas.

Para empezar, es necesario determinar los parámetros de fuerza de la máquina dobladora de rodillos, como la presión del rodillo, el par de flexión y la potencia del motor.

El análisis de carga del laminador puede servir como datos de referencia para el diseño de rollos de láminas.

Calcular la potencia accionada principal de la máquina dobladora de chapa es crucial a la hora de elegir el motor principal.

La potencia del motor debe seleccionarse con cuidado, ya que un motor demasiado pequeño se sobrecargará durante largos períodos y se dañará debido al calor del aislamiento, mientras que un motor demasiado grande no utilizará completamente su potencia y desperdiciará electricidad.

Por lo tanto, realizar un análisis de carga y mejorar el cálculo de la potencia motriz de la máquina dobladora de chapa de cuatro rodillos tiene un valor práctico a la hora de elegir un motor adecuado.

En esta publicación, no solo presentamos la estructura básica y el principio de funcionamiento de la máquina dobladora de chapa de cuatro rodillos, sino que también analizamos sus capacidades de resistencia y proporcionamos la fórmula de cálculo para la potencia impulsada principal de la máquina dobladora de chapa de cuatro rodillos.

Estructura y principio de funcionamiento de la máquina dobladora de cuatro rodillos.

El laminador funciona según el principio de conformado en tres puntos, utilizando el cambio de posición relativa y el movimiento de rotación del rodillo de trabajo para producir un doblado elastoplástico continuo y lograr la forma y precisión deseadas de la pieza de trabajo.

La estructura de la máquina dobladora de chapa de cuatro rodillos se muestra en la Figura 1 y se compone de varias partes, incluido un marco bajo, un dispositivo basculante, un rodillo superior, un rodillo inferior, dos rodillos laterales, un marco alto, una viga de conexión, una base y un dispositivo. sistema de equilibrio, dispositivo de transmisión, sistema eléctrico y sistema hidráulico.

El rodillo de trabajo de la máquina planchadora de cuatro rodillos consta de cuatro rodillos: un rodillo superior, un rodillo inferior y dos rodillos laterales.

El rodillo superior es el rodillo impulsor principal y está incrustado en el marco alto y bajo a través de un cuerpo de cojinete. Su posición es fija, permitiendo únicamente movimientos de rotación.

El rodillo inferior está fijado sobre un pedestal de soporte, que puede moverse en línea recta para compensar el espesor de la placa doblada.

Los dos rodillos laterales también están instalados sobre pedestales de rodamiento, que pueden moverse hacia arriba y hacia abajo en un cierto ángulo con la dirección vertical para lograr el radio de curvatura del cilindro deseado.

Estructura de una máquina dobladora de chapa de cuatro rodillos.

Fig.1 Estructura de la máquina dobladora de chapa de cuatro rodillos.

  • 1. marco izquierdo
  • 2. soltar el dispositivo
  • 3. rodillo superior
  • 4. rodillo inferior
  • 5. rollo lateral
  • 6. dispositivo de equilibrio
  • 7. viga de conexión
  • 8. marco derecho
  • 9. base

En general, laminar una chapa metálica hasta obtener una pieza cilíndrica en una máquina dobladora de cuatro rodillos consta de cuatro procesos, a saber:

  • Alineación central
  • Pre-doblado
  • Laminación
  • Corrección de redondeo

Durante la operación del laminador, el extremo frontal de la placa se coloca entre los rodillos superior e inferior y se alinea con uno de los rodillos laterales. Luego se levanta el rodillo inferior para presionar firmemente la placa y se levanta el otro rodillo lateral para aplicar fuerza y ​​doblar el extremo de la placa de metal.

Para doblar previamente el otro extremo del tablero, no es necesario sacarlo de la laminadora. Simplemente mueva la placa al otro extremo de la máquina y repita el proceso.

La laminación continua se logra mediante alimentación simple o múltiple hasta lograr el radio de curvatura deseado del cilindro.

Finalmente, se realizan correcciones de redondez para lograr la redondez y cilindricidad requeridas.

Se puede observar que el uso de la calandria de placas de cuatro rodillos permite colocar la placa en la máquina una sola vez, logrando todo el doblado necesario.

Análisis de carga

2.1 Cálculo del momento flector máximo de la placa.

Como se muestra en la FIG. 2, en la FIG. 2 se muestra la distribución de tensiones de la sección de placa a lo largo de la dirección de altura de la placa de acero durante la flexión lineal de plástico puro. dos.

Distribución de voltaje de placa

Fig.2 Distribución de tensiones de la placa

La verdadera relación funcional de voltaje se puede expresar de la siguiente manera:

Fórmula de análisis de carga 1 2

En la fórmula anterior:

  • σ – la tensión de la pieza;
  • σ es – el límite elástico del material;
  • ε – la deformación de la pieza;
  • ε – El módulo de refuerzo lineal del material se puede consultar en el manual respectivo.
  • y- La distancia desde el eje neutro a cualquier punto;
  • R′ – El radio de curvatura antes del rebote de la capa neutra se puede calcular de la siguiente manera:
Fórmula de análisis de carga 3

En la fórmula anterior:

  • R – Radio de rodadura;
  • δ – Espesor de la chapa de acero laminada;
  • E- Módulo de elasticidad de la chapa de acero;
  • K 0 – El módulo de resistencia relativo del material se puede consultar en el manual correspondiente.
  • K 1 – Coeficiente de forma, sección transversal rectangularK1=1.5

El momento flector en la sección transversal M es:

Fórmula de análisis de carga 4

Al poner la fórmula (1) y (2) en (4), obtenemos:

Fórmula de análisis de carga 5

En la fórmula anterior: – El ancho máximo de la lámina de acero laminada.

El momento flector de deformación inicialM0 es:

Fórmula de análisis de carga 6

2.2 Cálculo de la fuerza de apoyo de trabajo.

Las características estructurales de los cuatro rodillos permiten dos disposiciones diferentes: una disposición simétrica y una disposición asimétrica.

Por lo tanto, se requiere un análisis de fuerza separado de la máquina de cuatro rodillos.

2.2.1 Los rodillos están dispuestos simétricamente

La resistencia de la placa de acero se muestra en la FIG. 3.

Efecto de la fuerza bajo rodillos dispuestos simétricamente.

Fig.3 Efecto de la fuerza bajo un rodillo dispuesto simétricamente

Según el equilibrio de fuerzas se puede obtener la fuerza de cada rodillo de trabajo sobre la placa de acero:

Cálculo de la fuerza de rodamiento de trabajo.

En la fórmula anterior:

  • F H – Fuerza hidráulica de salida del rodillo inferior;
  • F c – Fuerza de rodadura lateral;
  • F a – Fuerza de deformación por rodadura de la placa del rodillo superior.
  • F a – Fuerza total del rodillo superior;
  • α 0 – El ángulo entre la línea de acción de fuerza del rodillo lateral y la línea de fuerza del rodillo superior.

El valor de α 0 se puede determinar mediante la siguiente fórmula según la relación geométrica:

Fórmula de cálculo de la fuerza de trabajo del rodamiento 10

En la fórmula anterior:

  • D a – Diámetro superior del rollo;
  • D c – Diámetro del rodillo lateral;
  • γ – Ángulo de inclinación del rodillo lateral, que es el ángulo entre la dirección de ajuste del rodillo lateral y la dirección vertical;
  • A – La distancia desde el punto de intersección del ángulo de rodadura hasta el centro del rodillo superior.

2.2.2 Los rodillos están dispuestos asimétricamente

La resistencia de la placa de acero se muestra en la FIG. 4 cuando el rollo está dispuesto asimétricamente.

Según el equilibrio de fuerzas se puede obtener la fuerza de cada rodillo de trabajo sobre la placa de acero:

Fórmula de cálculo de la fuerza de rodadura de trabajo 11-13

En la fórmula anterior:

  • F b – Menor fuerza de rodadura;
  • α – El ángulo entre la línea de acción de fuerza del rodillo superior y la línea de fuerza del rodillo inferior;
  • β: el ángulo entre la línea de acción de fuerza del rodillo superior y la línea de fuerza del rodillo lateral.

El valor de α, β se puede determinar mediante la siguiente fórmula según la relación geométrica:

Fórmula de cálculo de la fuerza de trabajo del rodamiento 14

En la fórmula anterior:

  • D b – Diámetro inferior del rollo;
  • B – La distancia entre la línea de acción del rodillo superior y el centro del rodillo inferior,
  • B= (1+ Db /(2R'+δ)B';
  • B' – La longitud de la regla restante, B'=2δ
Fórmula de cálculo de la fuerza de trabajo del rodamiento 15

En la fórmula: A 1 = Asenγ/sin(γ – φ)

Fórmula de cálculo de la fuerza de rodadura de trabajo

Efecto de la fuerza bajo rodillos dispuestos asimétricamente.

Cálculo de potencia impulsada

3.1 Par de accionamiento del rodillo superior

El rodillo superior de la máquina dobladora de cuatro rodillos es un rodillo impulsado y el par motor total que actúa sobre él es la suma del par consumido por la deformación y la fricción.

El par de fricción incluye la resistencia de fricción consumida al hacer rodar el rodillo del eje sobre la placa de flexión y el par consumido por la fricción del rodamiento.

El par consumido en la deformación puede determinarse por el trabajo realizado por la fuerza de flexión interna y la fuerza externa sobre el rodillo superior.

Fórmula de cálculo de potencia impulsada 16-17

En la fórmula:

  • C n – El trabajo realizado por las fuerzas de flexión internas;
  • C c – El trabajo sobre el rodillo superior por fuerzas externas;
  • L – El ángulo de flexión corresponde a la longitud de la placa.

Igualando la fórmula (17) a la fórmula (18), obtenemos el par consumido en la deformación:

Fórmula de cálculo de potencia impulsada 18

El par para superar la fricción se puede determinar mediante las fórmulas (19) y (20).

Par de fricción del rodillo del eje en disposición simétrica:

Fórmula de cálculo de potencia impulsada 19

Par de fricción del rodillo del eje en disposición asimétrica:

Fórmula de cálculo de potencia impulsada 20

En la fórmula anterior:

  • f – Coeficiente de fricción de rodadura, f =0,8 mm
  • μ – Coeficiente de fricción deslizante del cuello del rodillo, μ=0,05-0,1;
  • d a, d b, d c son el diámetro del cuello del rodillo superior, el rodillo inferior y el rodillo lateral por separado.

El par de accionamiento total en el rodillo superior es:

Fórmula de cálculo de potencia impulsada 21

3.2 Potencia de accionamiento del rodillo superior

La fórmula para calcular la potencia motriz es:

Fórmula de potencia de accionamiento del rodillo superior

En la fórmula:

  • ν – velocidad de rodadura;
  • r – Radio del rodillo impulsado, r=D a /2
  • η – Eficiencia de transmisión, η=0,9

De acuerdo con las condiciones de aplicación reales de la máquina dobladora de chapa de cuatro rodillos, la potencia motriz del rodillo motriz se calcula durante el proceso de predoblado y laminado, y la potencia motriz del sistema de accionamiento principal es el valor más grande en el resultado. del cálculo:

fuerza motriz del sistema de accionamiento principal

En la fórmula anterior:

  • P q – Potencia motriz del sistema de accionamiento principal;
  • P S – La potencia impulsora del rodillo impulsor durante el predoblado;
  • P J. – La fuerza motriz del rodillo impulsor al hacer rodar el círculo.

El valor calculado P q de la potencia motriz se puede utilizar como base para seleccionar la potencia del motor principal.

Conclusión

(1) Con base en las características estructurales y el principio de funcionamiento de la máquina dobladora de placas de cuatro rodillos, se analiza la fuerza del rodillo de trabajo y se obtiene la fórmula para calcular el rodillo de trabajo bajo diferentes disposiciones.

(2) Al analizar el momento de flexión de deformación máxima y la fuerza de rodadura del rodillo de trabajo y utilizar los principios de transformación de funciones, se establece la relación entre la fuerza, el momento de flexión y la potencia motriz del dispositivo. Se propone un método para calcular la fuerza motriz del sistema de accionamiento principal.

De acuerdo con las condiciones reales de la aplicación, la potencia motriz para el predoblado y el laminado se calcula por separado, y la potencia del motor principal se selecciona en función del valor calculado más grande.

contenido relacionado

Regresar al blog

Deja un comentario

Ten en cuenta que los comentarios deben aprobarse antes de que se publiquen.