Cómo calcular la potencia del motor para laminadoras de chapa | MachineMFG

Cómo calcular la potencia del motor para laminadoras de chapas

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1. Prefacio

La empresa de construcción e instalación de Laiwu Iron and Steel Co., Ltd. ha decidido seleccionar un motor para la laminadora de chapas en apoyo de la licitación para la reconstrucción y ampliación del alto horno de 750 m3 de la Planta General de Hierro y Acero de Laiwu (Lai Steel). La laminadora de chapas, que ha estado inactiva durante muchos años, se utilizará para preparar la producción del cuerpo del alto horno y es capaz de laminar chapas de acero de 40 mm de espesor.

Tomando como referencia el principio de funcionamiento de una enderezadora multirodillo y teniendo en cuenta los parámetros de fuerza y energía, el principio de funcionamiento y las fórmulas de cálculo de los parámetros de fuerza y energía para la laminadora de chapa se han deducido lógicamente.

Los resultados de la prueba indican que el motor seleccionado tiene suficiente potencia de accionamiento para cumplir los requisitos de capacidad de diseño de la placa. maquinaria de laminación.

2. Proceso de plegado de chapa de acero en laminadora de chapa de rodillos

La deformación por flexión de una chapa de acero en una laminadora de chapas es una deformación transversal proceso de plegado. Como se ilustra en la figura 1, bajo la influencia del momento flector M bajo una carga externa, las fibras longitudinales por encima de la capa neutra experimentan compresión, mientras que las fibras longitudinales por debajo de la capa neutra experimentan deformación por tracción.

Fig. 1 Diagrama de deformación por flexión de la chapa de acero

Fig. 1 Diagrama de deformación por flexión de chapa de acero

Según la magnitud del momento de carga externa, cuando la tensión máxima en la capa superficial de la placa de acero es inferior al límite de fluencia del material de la placa de acero, las fibras longitudinales de cada capa se encuentran en un estado de deformación elástica. A medida que aumenta el momento de flexión bajo la carga externa, continúa la deformación de cada capa de fibras de acero.

Cuando la carga externa alcanza un determinado punto, la tensión en las fibras longitudinales de la superficie de la chapa de acero supera el límite elástico del material y las fibras sufren una 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 de la sección transversal de la chapa de acero supera el límite elástico del material, todas las fibras entran en un estado de deformación plástica y el proceso de plegado se concluye.

3. Principio de funcionamiento de la máquina curvadora de chapa

En laminadora de chapa tiene dos parámetros de funcionamiento:

  1. Al revés relación de flexión 1/ρ, que se refiere a la curvatura de la chapa de acero después de doblarse en una dirección debido a la acción del momento flector M.
  2. La curvatura residual 1/r, que se refiere a la curvatura de la chapa de acero después de la recuperación elástica bajo la influencia del momento elástico interno después de la eliminación de la carga externa (r es el diámetro de la acero laminado tubería).

La selección de la relación de flexión inversa es fundamental para determinar si la chapa de acero puede lograr el resultado de flexión deseado. En unplaca de rodillo El rodillo de plegado inverso se consigue presionando hacia abajo el rodillo de reducción.

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 chapas

Los parámetros de fuerza y energía de la laminadora de chapas se refieren a la presión (fuerza de flexión) ejercida sobre el rodillo, el par de flexión y la potencia motriz del motor de la laminadora de chapas.

4.1 Presión (fuerza de flexión) que actúa sobre el rodillo de la máquina curvadora de chapas

La presión sobre el rodillo puede calcularse a partir del momento necesario para doblar la placa de acero. En este caso, la placa de acero se considera una viga sometida a una carga concentrada. La carga es la presión ejercida por cada rodillo sobre la placa de acero, como se muestra en la figura 2.

Fig. 2 Presión que actúa sobre el rodillo

Fig. 2 Presión (fuerza de flexión) que actúa sobre el rodillo

  • P1: Presión del primer rodillo sobre la chapa de acero
  • P2: Presión del segundo rodillo sobre la chapa de acero
  • P3: Presión del tercer rodillo sobre la chapa de acero
  • t: Paso de balanceo

En el cálculo, se supone que el momento flector de la chapa de acero bajo el segundo rodillo es un momento flector plástico puro Mses decir, M2 = Ms (el momento flector plástico puro M es el momento flector máximo que puede alcanzarse en la flexión elástico-plástica).

f1

En la fórmula:

  • σs - Límite elástico del material de chapa de acero, 250Mpa;
  • s - coeficiente de sección plástica, que es bh2 / 4tb para chapa de acero;
  • b - anchura de la chapa de acero, m;
  • h - espesor de la chapa de aceromm.

De este modo, P1, P2, P3 puede calcularse en función de la condición de equilibrio de la fuerza externa sobre la chapa de acero bajo el segundo rodillo:

f2

Presión total:

f3

4.2 Par de flexión que actúa sobre el rodillo de la máquina curvadora de chapas

El par de flexión MK que actúa sobre el rodillo puede determinarse según el principio de igual función.

El trabajo de flexión AK producido por el par de flexión en el rodillo será igual al trabajo AP para el plástico deformación del acero es decir, Ap = Ak (Fig. 3).

Fig. 3 Variación del momento flector a lo largo de la longitud de la placa

Fig. 3 Variación del momento flector a lo largo de la longitud de la placa

El trabajo de deformación plástica Ap2 de la chapa de acero bajo el segundo rodillo es:

f4

En la fórmula:

  • M2 - Momento de flexión de la chapa de acero bajo el segundo rodillo;
  • L2 - la longitud del acero placa bajo el segundo rodillo;
  • 1 / rp2 - curvatura de deformación plástica de la chapa de acero bajo el segundo rodillo.

Trabajo de flexión que actúa sobre el segundo rodillo:

f5

Donde D2 es el diámetro del cilindro de trabajo.

Para hacer:

f6

Para facilitar el cálculo, se parte de los siguientes supuestos:

  • rp2 puede ser aproximadamente igual al diámetro del tubo laminado;
  • El momento flector M2 de la chapa de acero bajo el segundo rodillo es igual al momento flector plástico puro Mk2.

Entonces la fórmula es la siguiente:

f7

5. Cálculo de la potencia motriz de la laminadora de chapas

La potencia del motor puede calcularse según la fórmula siguiente:

f8

En la fórmula:

  • Mk - par de flexión, kN.m;
  • P - la presión total que actúa sobre el rodillo, kN;
  • d - coeficiente de rozamiento del rodillo y la chapa de acero, la chapa de acero es de 0,0008 m;
  • μ - coeficiente de fricción del cojinete de rodillos, el cojinete de deslizamiento es 0,05 ~ 0,07;
  • D - diámetro del cuerpo del rodillo, m;
  • v - Velocidad de balanceo del cuerpo, V/S;
  • t - eficacia de transmisión, 0,65-0,80.

Según la fórmula de cálculo anterior, la potencia de accionamiento del motor de 40 mm de espesor laminado de chapa de acero máquina se selecciona de la siguiente manera:

Se sabe que: h = 40 mm, D = 420 mm, t = 900 mm, la anchura máxima de la chapa de acero laminada b = 2500 mm, el diámetro mínimo de laminación r = 1000 mm, d = 400 mm, v = 2 m/min.

Así:

f9

Según el cálculo anterior, la potencia de accionamiento del motor de la laminadora de chapa de acero de 40 mm se selecciona en 25 kW.

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