Lastanalyse und Leistungsberechnung für 4-Walzen-BiegemaschineMFG

Belastungsanalyse und Leistungsberechnung für 4-Walzen-Biegung

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Eine Blechwalzmaschine ist ein universelles Umformgerät, das Bleche in zylindrische, bogenförmige und andere allgemeine Formen walzt.

Es findet breite Anwendung in Branchen wie Kessel, Schiffbau, Erdöl, Chemie, Metallbau und mechanische Fertigung.

Die Vier-Walzen-Blechbiegemaschine ist bekannt für ihre bequeme Mittenausrichtung, den geringen Überschuss an geraden Kanten, die hohe Genauigkeit bei der Rundheitskorrektur und die Effizienz, da sie das Vorbiegen und die Werkstückumformung in einem einzigen Walzvorgang abschließen kann, ohne dass das Blechende gewechselt werden muss.

Sie gewinnt zunehmend an Bedeutung in der Blechverarbeitung Metallumformung.

Die Walzenbiegekraftverhältnisse während des Betriebs der Vierwalzenmaschine Blechbiegen Maschinen sind komplex und weisen eine hohe Belastung auf, was starke und steife Lagerteile erfordert.

Daher ist eine präzise und zuverlässige Gestaltung der Tellerrollen ist unerlässlich.

Zu Beginn werden die Kraftparameter der Walzenbiegemaschine wie der Druck auf die Walze, das Biegemoment und die Motorleistung bestimmt werden müssen.

Die Belastungsanalyse der Walzmaschine können als Referenzdaten für die Konstruktion der Plattenwalzen dienen.

Die Berechnung der Hauptantriebsleistung der Platte Walzenbiegen Maschine ist entscheidend für die Wahl des Hauptmotors.

Die Motorleistung muss sorgfältig ausgewählt werden, da ein zu kleiner Motor über einen längeren Zeitraum überlastet und durch die Wärme der Isolierung beschädigt wird, während ein zu großer Motor seine Ausgangsleistung nicht voll ausnutzt und Strom verschwendet.

Die Durchführung einer Belastungsanalyse und die Verbesserung der Berechnung der Antriebsleistung der Vierwalzenmaschine Blechbiegemaschine hat einen praktischen Wert bei der Auswahl eines geeigneten Motors.

In diesem Beitrag stellen wir nicht nur den grundlegenden Aufbau und die Funktionsweise der Vier-Rollen Blechbiegemaschinesondern auch ihre Kraftfähigkeiten analysieren und die Berechnungsformel für die Hauptantriebsleistung der Vierwalzen-Biegemaschine bereitstellen.

Vier-Walzen-Biegemaschine Struktur und Arbeitsprinzip

Die Walzmaschine arbeitet nach dem Prinzip der Dreipunktumformung und nutzt die relative Positionsänderung und die Drehbewegung der Arbeitswalze, um eine kontinuierliche elastoplastische Biegung zu erzeugen und die gewünschte Form und Präzision des Werkstücks zu erreichen.

Die Struktur der Vier-Walzen-Blechbiegemaschine ist in Abbildung 1 dargestellt und besteht aus mehreren Teilen, darunter ein niedriger Rahmen, eine Umkippvorrichtung, eine obere Walze, eine untere Walze, zwei Seitenwalzen, ein hoher Rahmen, ein Verbindungsbalken, eine Basis, eine Ausgleichsvorrichtung, eine Übertragungsvorrichtung, ein elektrisches System und ein Hydrauliksystem.

Die Arbeitswalze der Vierwalzen-Plattenmaschine besteht aus vier Walzen: einer Oberwalze, einer Unterwalze und zwei Seitenwalzen.

Die obere Walze ist die Hauptantriebswalze und ist über einen Lagerkörper in den oberen und unteren Rahmen eingebettet. Ihre Position ist fixiert und erlaubt nur eine Drehbewegung.

Die untere Walze ist in einem Lagerbock befestigt, der sich in einer geraden Linie bewegen kann, um die Dicke des Materials zu kompensieren. gebogene Platte.

Die beiden Seitenwalzen sind ebenfalls in Lagerböcke eingebaut, die sich in einem bestimmten Winkel zur Vertikalen auf und ab bewegen können, um den gewünschten Radius der Zylinderkrümmung zu erreichen.

Aufbau der Vierwalzen-Blechbiegemaschine

Abb.1 Aufbau der Vierwalzen-Blechbiegemaschine

  • 1. linker Rahmen
  • 2. das Gerät umkippen
  • 3. obere Walze
  • 4. untere Walze
  • 5. Seitenwalze
  • 6. Auswuchtvorrichtung
  • 7. Verbindungsbalken
  • 8. rechter Rahmen
  • 9. Basis

Im Allgemeinen ist das Rollen einer Metallblech in ein zylindrisches Werkstück auf einer Vierwalzen-Biegemaschine besteht aus vier Prozessen, nämlich:

  • Ausrichtung zentrieren
  • Vorbiegen
  • Rollender
  • Rundheit Korrektur

Während des Betriebs der Walzmaschine wird das vordere Ende des Blechs zwischen der oberen und der unteren Walze platziert und mit einer der Seitenwalzen ausgerichtet. Die untere Walze wird dann angehoben, um die Platte fest zu drücken, und die andere Seitenwalze wird angehoben, um Kraft auszuüben und das Ende der Metallplatte zu biegen.

Um das andere Ende des Blechs vorzubiegen, muss es nicht aus der Walzmaschine genommen werden. Bewegen Sie das Blech einfach zum anderen Ende der Maschine und wiederholen Sie den Vorgang.

Kontinuierliches Walzen wird durch einmaligen oder mehrmaligen Vorschub erreicht, bis der gewünschte Zylinderkrümmungsradius erreicht ist.

Schließlich werden Rundheitskorrekturen vorgenommen, um die erforderliche Rundheit und Zylindrizität zu erreichen.

Es ist zu erkennen, dass bei der Verwendung der Vierwalzen-Blechbiegemaschine das Blech nur einmal in die Maschine eingelegt werden muss, um alle erforderlichen Biegungen durchzuführen.

Lastanalyse

2.1 Berechnung des maximalen Biegemoments der Platte

Wie in ABB. 2 dargestellt, ist die Spannungsverteilung des Plattenquerschnitts entlang der Richtung der Stahlplatte Höhe während der linearen rein plastischen Biegung ist in ABB. 2 dargestellt.

Spannungsverteilung der Platte

Abb.2 Spannungsverteilung der Platte

Die funktionale Beziehung der wahren Spannung kann wie folgt ausgedrückt werden:

Formel für die Belastungsanalyse 1 2

In der obigen Formel:

  • σ - die Spannung des Werkstücks;
  • σs- die Streckgrenze des Werkstoffs;
  • ε - die Dehnung des Werkstücks;
  • ε - Der lineare Bewehrungsmodul des Materials, kann dem entsprechenden Handbuch entnommen werden.
  • y- Der Abstand von der neutralen Achse zu einem beliebigen Punkt;
  • R′ - Der Krümmungsradius vor dem Rückprall der neutralen Schicht kann wie folgt berechnet werden:
Belastungsanalyse Formel 3

In der obigen Formel:

  • R - Abrollradius;
  • δ - Dicke des Walzstahl Platte;
  • E- Elastizitätsmodul der Stahlplatte;
  • K0 - Die relative Festigkeitsmodul des Materials sind im entsprechenden Handbuch zu finden.
  • K1 - Formkoeffizient, rechteckiger QuerschnittK1=1.5

Das Biegemoment auf den Querschnitt M beträgt:

Belastungsanalyse Formel 4

Setzt man die Formeln (1)und(2) in(4) ein, erhält man:

Formel für die Belastungsanalyse 5

In der obigen Formel:- Die maximale Breite von gewalzten Stahlblechen.

Anfangsverformung Biegemoment M ist:

Belastungsanalyse Formel 6

2.2 Berechnung der Arbeitswalzenkraft

Die strukturellen Eigenschaften der vier Walzen ermöglichen zwei verschiedene Anordnungen: eine symmetrische und eine asymmetrische Anordnung.

Daher ist eine separate Kraftanalyse der Vierwalzenmaschine erforderlich.

2.2.1 Die Rollen sind symmetrisch angeordnet

Die Kraft der Stahlplatte ist in ABB. 3 dargestellt.

Wirkung der Kraft unter einer symmetrisch angeordneten Rolle

Abb.3 Krafteinwirkung unter einer symmetrisch angeordneten Rolle

Anhand der Kraftbilanz lässt sich die Kraft jeder Arbeitswalze auf die Stahlplatte ermitteln:

Berechnung der Arbeitswalzenkraft

In der obigen Formel:

  • FH - Hydraulische Ausgangskraft der unteren Rolle;
  • FcSeitliche Rolle Kraft;
  • Fa - Obere Walze Blechwalzen Verformungskraft.
  • Fa - Gesamtkraft der oberen Rolle;
  • α0 - Der Winkel zwischen der Kraftwirkungslinie der Seitenwalze und der Kraftlinie der Oberwalze.

Der Wert von α0 kann durch die folgende Formel entsprechend der geometrischen Beziehung bestimmt werden:

Berechnungsformel für die Kraft der Arbeitswalze 10

In der obigen Formel:

  • Da - Oberer Rollendurchmesser;
  • Dc - Durchmesser der Seitenwalze;
  • γ - Neigungswinkel der Seitenwalze, d. h. der Winkel zwischen der Einstellrichtung der Seitenwalze und der vertikalen Richtung;
  • A - Der Abstand zwischen dem Schnittpunkt des Rollwinkels und der Mitte der oberen Rolle.

2.2.2 Die Rollen sind asymmetrisch angeordnet

Die Kraft der Stahlplatte ist in FIG. 4 dargestellt, wenn die Rolle asymmetrisch angeordnet ist.

Anhand der Kraftbilanz lässt sich die Kraft jeder Arbeitswalze auf die Stahlplatte ermitteln:

Formel zur Berechnung der Arbeitswalzenkraft 11-13

In der obigen Formel:

  • Fb- Geringere Rollkraft;
  • α - Der Winkel zwischen der Kraftwirkungslinie der oberen Rolle und der Kraftlinie der unteren Rolle;
  • β - Der Winkel zwischen der Kraftwirkungslinie der oberen Rolle und der Kraftlinie der Seitenrolle.

Der Wert von α, β kann mit der folgenden Formel entsprechend der geometrischen Beziehung bestimmt werden:

Berechnungsformel für die Kraft der Arbeitswalze 14

In der obigen Formel:

  • Db - Unterer Rollendurchmesser;
  • B - Der Abstand zwischen der Aktionslinie der oberen Rolle und der Mitte der unteren Rolle,
  • B= [1+Db /(2R'+δ]B';
  • B' - Die Länge der verbleibenden geraden Kante, B'=2δ
Berechnungsformel für die Kraft der Arbeitswalze 15

In der Formel: A1 = Asinγ/sin(γ - φ)

Berechnungsformel für die Kraft der Arbeitswalze
Wirkung der Kraft unter einer asymmetrisch angeordneten Rolle

Berechnung der angetriebenen Leistung

3.1 Drehmoment des Oberwalzenantriebs

Die obere Walze der Vierwalzen-Biegemaschine ist eine angetriebene Walze, und das gesamte auf sie wirkende Antriebsmoment ist die Summe des durch Verformung und Reibung verbrauchten Drehmoments.

Das Reibungsmoment umfasst den Reibungswiderstand, der beim Abrollen der Wellenrolle auf der Biegeplatte entsteht, und das Drehmoment, das durch die Lagerreibung entsteht.

Das Drehmoment, das bei der Verformung verbraucht wird, kann durch die Arbeit bestimmt werden, die von den internen Biegekraft und die äußere Kraft auf die obere Rolle.

Formel zur Berechnung der angetriebenen Leistung 16-17

In der Formel:

  • W- Die durch innere Biegekräfte verrichtete Arbeit;
  • W- Die Arbeit an der oberen Walze durch äußere Kräfte;
  • L - Die Biegewinkel entspricht der Länge der Platte.

Wenn man Formel (17) mit Formel (18) gleichsetzt, erhält man das bei der Verformung verbrauchte Drehmoment:

Formel zur Berechnung der angetriebenen Leistung 18

Das Drehmoment zur Überwindung der Reibung kann mit den Formeln (19) und (20) bestimmt werden.

Reibungsmoment der Wellenrolle in der symmetrischen Anordnung:

Formel zur Berechnung der Antriebsleistung 19

Reibungsmoment der Wellenrolle in der asymmetrischen Anordnung:

Formel zur Berechnung der Antriebsleistung 20

In der obigen Formel:

  • f - Koeffizient der Rollreibung,  f =0,8mm
  • μ - Gleitreibungskoeffizient des Rollenhalses, μ=0,05-0,1;
  • da, db, dsind die Walzenzapfendurchmesser der Oberwalze, der Unterwalze und der Seitenwalze getrennt.

Das gesamte Antriebsmoment an der oberen Rolle beträgt:

Formel zur Berechnung der Antriebsleistung 21

3.2 Antriebsleistung der Oberwalze

Die Berechnungsformel für die Antriebsleistung lautet:

Formel für die Antriebsleistung der oberen Walze

In der Formel:

  • ν - Abrollgeschwindigkeit;
  • r - Radius der angetriebenen Rolle, r=Da /2
  • η - Übertragungseffizienz, η=0,9

Entsprechend den tatsächlichen Einsatzbedingungen der Vierwalzen-Blechbiegemaschine wird die Antriebsleistung der Antriebsrolle während des Vorbiege- und Walzprozesses berechnet, und die Antriebsleistung des Hauptantriebssystems ist der größere Wert im Berechnungsergebnis:

Antriebsleistung des Hauptantriebssystems

In der obigen Formel:

  • P- Antriebsleistung des Hauptantriebssystems;
  • P - Die Antriebsleistung der Antriebsrolle beim Vorbiegen;
  • P - Die Antriebsleistung der Antriebsrolle beim Walzen des Kreises.

Der berechnete Wert Pq  der Antriebsleistung kann als Grundlage für die Auswahl der Hauptmotorleistung verwendet werden.

Schlussfolgerung

(1) Auf der Grundlage der strukturellen Merkmale und des Funktionsprinzips der Vierwalzen-Blechbiegemaschine wird die Kraft der Arbeitswalze analysiert und die Formel zur Berechnung der Arbeitswalze unter verschiedenen Anordnungen ermittelt.

(2) Durch die Analyse des maximalen Verformungsbiegemoments und der Lagerkraft der Arbeitswalze und unter Verwendung von Funktionstransformationsprinzipien wird die Beziehung zwischen Kraft, Biegemoment und Antriebsleistung der Vorrichtung hergestellt. Es wird eine Methode zur Berechnung der Antriebsleistung des Hauptantriebssystems vorgeschlagen.

Je nach den tatsächlichen Anwendungsbedingungen wird die Antriebsleistung für das Vorbiegen und das Walzen getrennt berechnet und die Hauptmotorleistung auf der Grundlage des größeren berechneten Wertes ausgewählt.

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7 Kommentare zu „Load Analysis and Power Calculation for 4 Roll Bending“

  1. Wir sind eine Gruppe von Freiwilligen und eröffnen ein neues Projekt in unserer Gemeinde.
    Ihre Website bot uns nützliche Informationen für
    zu arbeiten. Sie haben eine großartige Arbeit geleistet und unsere ganze Nachbarschaft
    werden Ihnen wahrscheinlich dankbar sein.

  2. ich habe nirgendwo einen relativen Festigkeitsmodul gefunden, können Sie bitte etwas über seinen Wert für Baustahl schreiben. es wäre toll, diesen Wert zu haben, weil ich unsere bestehende Konstruktion mit der Theorie vergleichen kann.

    1. Entschuldigen Sie die Unannehmlichkeiten, aber Sie können Google benutzen, um die Umrechnungen durchzuführen. Wie auch immer, danke für Ihre Kommentare.

  3. Könnten Sie bitte K0 für jeden Stahl angeben, damit wir auch die Rückfederung berechnen können. Ohne diesen Wert ist das ganze mathematische Modell sinnlos.

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