1 . Prefacio
La empresa de construcción e instalación Laiwu Iron and Steel Co., Ltd. decidió seleccionar un motor para el laminador de chapa gruesa en apoyo de la licitación para la reconstrucción y ampliación del alto horno de 750 m3 en la Planta General de Hierro y Acero de Laiwu (Lai Steel). . El laminador de chapa gruesa, que lleva muchos años inactivo, se utilizará como preparación para la producción del cuerpo del alto horno y tiene capacidad para laminar chapas de acero de 40 mm de espesor.
Haciendo referencia al principio de funcionamiento de una máquina enderezadora de rodillos múltiples y considerando los parámetros de fuerza y energía, se dedujeron lógicamente el principio de funcionamiento y las fórmulas de cálculo de los parámetros de fuerza y energía para la máquina laminadora de placas.
Los resultados de la prueba indican que el motor seleccionado tiene suficiente potencia motriz para cumplir con los requisitos de capacidad de diseño del laminador de placas.
2. Proceso de doblado de placas de acero en una máquina laminadora de placas tipo rollo
La deformación por flexión de una lámina de acero en un laminador de láminas es un proceso de flexión transversal. Como se ilustra en la Figura 1, bajo la influencia del momento flector M bajo una carga externa, las fibras longitudinales sobre la capa neutra sufren compresión, mientras que las fibras longitudinales debajo de la capa neutra sufren deformación por tracción.
Fig.1 Diagrama de deformación por flexión de una placa de acero.
Según la magnitud del par de carga externa, cuando la tensión máxima en la capa superficial de la lámina de acero está por debajo del límite elástico del material de la lámina de acero, las fibras longitudinales de cada capa se encuentran en un estado de deformación elástica. A medida que aumenta el momento flector bajo la carga externa, continúa la deformación de cada capa de fibras de acero.
Cuando la carga externa alcanza un cierto punto, la tensión en las fibras longitudinales en la superficie de la lámina de acero excede el límite elástico del material y las fibras sufren deformación plástica. Cuanto mayor es la carga, más profunda se extiende la zona de deformación plástica desde la capa superficial hasta la capa neutra.
Cuando la tensión en todas las fibras longitudinales en la sección transversal de la placa de acero excede el límite elástico del material, todas las fibras entran en un estado de deformación plástica y se completa el proceso de flexión.
3. Principio de funcionamiento de la máquina dobladora de placas.
La laminadora de placas tiene dos parámetros de trabajo:
- La relación de flexión inversa 1/ρ, que se refiere a la curvatura de la placa de acero después de doblarse en una dirección debido a la acción del momento flector M.
- La curvatura residual 1/r, que se refiere a la curvatura de la placa de acero después de la recuperación elástica bajo la influencia del momento elástico interno después de que se elimina la carga externa (r es el diámetro del tubo de acero laminado).
La selección de la relación de flexión inversa es fundamental para determinar si la placa de acero puede lograr el resultado de flexión deseado. En un rodillo de chapa de tres rodillos, la velocidad de flexión inversa se obtiene presionando el rodillo reductor.
Se pueden obtener diferentes curvaturas residuales ajustando la reducción para producir diferentes diámetros de tubos laminados.
4. Cálculo de los parámetros de fuerza y energía de la laminadora de placas.
Los parámetros de fuerza y energía de la máquina laminadora de placas se refieren a la presión (fuerza de flexión) ejercida sobre el rollo, el par de flexión y la potencia motriz del motor de la máquina laminadora de placas.
4.1 Presión (fuerza de flexión) que actúa sobre el rodillo doblador de placas.
La presión sobre el rodillo se puede calcular en función del momento necesario para doblar la placa de acero. En este caso, la placa de acero se considera una viga sometida a carga concentrada. La carga es la presión que ejerce cada rodillo sobre la placa de acero, como se ilustra en la Figura 2.
Fig. 2 Presión (fuerza de flexión) que actúa sobre el rodillo
- P 1 : Presión del primer rodillo sobre la placa de acero
- P 2 : Presión del segundo rodillo sobre la placa de acero
- P 3 : Presión del tercer rodillo sobre la placa de acero
- t : paso de desplazamiento
En el cálculo, el momento flector de la placa de acero debajo del segundo rodillo se supone como momento flector plástico puro M es decir, M 2 =M es (el momento flector plástico puro M es el momento flector máximo que se puede lograr en flexión elástica -plástico).
En la fórmula:
- σ es — límite elástico del material de la placa de acero, 250 Mpa;
- s — coeficiente de sección plástica, que es bh 2 /4t b para placa de acero;
- b – ancho de la placa de acero, m;
- h — espesor de la placa de acero, mm.
De esta manera, P 1 P 2 P 3 se puede calcular de acuerdo con la condición de equilibrio de la fuerza externa sobre la placa de acero debajo del segundo rodillo:
Presión total:
4.2 Par de flexión que actúa sobre el rodillo de la calandra
El par de flexión M K que actúa sobre el rodillo se puede determinar según el principio de igualdad de funciones.
El trabajo de flexión AK producido por el par de flexión sobre el rodillo debe ser igual al trabajo AP para la deformación plástica de la lámina de acero, es decir, Ap = A k (como se muestra en la Fig. 3).
Fig. 3 Variación del momento flector a lo largo de la placa.
El trabajo de deformación plástica A p2 de la placa de acero bajo el segundo rodillo es:
En la fórmula:
- M 2 – momento de flexión de la placa de acero bajo el segundo rodillo;
- l 2 — la longitud de la chapa de acero debajo del segundo rodillo;
- 1/r p 2 — curvatura de deformación plástica de la chapa de acero bajo el segundo rodillo.
Trabajos de flexión que actúan sobre el segundo rodillo:
Donde d 2 es el diámetro del rodillo de trabajo.
Hacer:
Para facilitar el cálculo, se hacen las siguientes suposiciones:
- R p 2 puede ser aproximadamente igual al diámetro del tubo enrollado;
- El momento flector M 2 de la placa de acero debajo del segundo rodillo es igual al momento flector plástico puro M k2 .
Entonces la fórmula es la siguiente:
5. Cálculo de la potencia de accionamiento del motor de la máquina laminadora de placas.
La potencia del motor se puede calcular según la siguiente fórmula:
En la fórmula:
- M k — par de flexión, kN.m;
- P – presión total que actúa sobre el rodillo, kN;
- d – coeficiente de fricción de rodadura del rodillo y la placa de acero, la placa de acero es 0,0008 m;
- μ – coeficiente de fricción del rodamiento de rodillos, el rodamiento deslizante es 0,05～0,07;
- D – diámetro del cuerpo del rollo, m;
- v – velocidad del cuerpo del rodillo, V/S;
- t – eficiencia de transmisión, 0,65-0,80.
De acuerdo con la fórmula de cálculo anterior, la potencia de accionamiento del motor del laminador de chapa de acero de 40 mm de espesor se selecciona de la siguiente manera:
Se sabe que: h = 40 mm, D = 420 mm, t = 900 mm, ancho máximo de la chapa de acero laminada b = 2500 mm, diámetro mínimo de laminación r = 1000 mm, d = 400 mm, v = 2 m/min .
Por eso:
Según el cálculo anterior, la potencia de accionamiento del motor del laminador de láminas de acero de 40 mm se selecciona como 25 kW.
