Vi siete mai chiesti come fanno le lamiere massicce a trasformarsi in forme cilindriche precise? Questo articolo svela l'affascinante meccanica delle piegatrici a quattro rulli, esplorando la loro struttura, i principi di funzionamento e i calcoli critici per la selezione della potenza del motore. Preparatevi a immergervi nelle meraviglie ingegneristiche che alimentano industrie come quella navale e petrolifera!
La macchina per la laminazione delle lamiere è un'apparecchiatura di formatura versatile che trasforma la lamiera in forme cilindriche, ad arco e altre forme complesse. Questa apparecchiatura svolge un ruolo cruciale in diversi settori industriali, tra cui la produzione di caldaie, la costruzione navale, la lavorazione del petrolio, la produzione chimica, la fabbricazione di strutture metalliche e la produzione meccanica.
La piegatrice a quattro rulli si distingue per le sue caratteristiche prestazionali superiori. Offre un comodo allineamento al centro, un'eccedenza minima del bordo dritto, un'elevata precisione nella correzione della rotondità e un'efficienza eccezionale. Uno dei suoi vantaggi principali è la capacità di completare sia la prepiegatura che la formatura del pezzo in un unico processo di laminazione, eliminando la necessità di cambiare l'estremità della piastra. Queste caratteristiche hanno consolidato la sua posizione di strumento sempre più indispensabile nelle operazioni di formatura della lamiera.
Durante il funzionamento, la piegatrice a quattro rulli subisce condizioni di forza complesse e carichi significativi, che richiedono componenti di supporto robusti e rigidi. La precisione e l'affidabilità nella progettazione dei rulli per piastre sono quindi fondamentali per garantire prestazioni ottimali e longevità dell'apparecchiatura.
Il processo di progettazione inizia con la determinazione dei parametri di forza critici della piegatrice a rulli, tra cui la pressione del rullo, la coppia di piegatura e la potenza del motore. Un'analisi completa del carico della macchina di laminazione fornisce dati di riferimento essenziali per la progettazione precisa dei rulli portapiastre, garantendo che possano resistere alle sollecitazioni operative.
Il calcolo della potenza motrice principale della macchina piegatrice di lastre è un passo fondamentale per la scelta del motore principale appropriato. Questo calcolo richiede un'attenta considerazione, poiché la scelta del motore influisce sia sulle prestazioni che sull'efficienza. Un motore sottodimensionato subirà un sovraccarico prolungato, con conseguenti danni all'isolamento dovuti all'eccessiva generazione di calore. Al contrario, un motore sovradimensionato funzionerà in modo inefficiente, sprecando energia elettrica e aumentando i costi operativi.
Pertanto, l'esecuzione di un'analisi approfondita del carico e l'affinamento del calcolo della potenza motrice per la piegatrice a quattro rulli hanno un valore pratico significativo. Consente agli ingegneri di selezionare un motore che bilanci i requisiti di potenza con l'efficienza energetica, ottimizzando le prestazioni e la durata della macchina.
Questo articolo si propone di fornire una panoramica completa della macchina piegatrice a quattro rulli. Approfondiremo la sua struttura di base e i suoi principi di funzionamento, analizzeremo in dettaglio le sue capacità di forza e presenteremo la formula di calcolo precisa per determinare la potenza motrice principale. Queste informazioni saranno una risorsa preziosa per gli ingegneri e i tecnici coinvolti nella progettazione, nella selezione e nel funzionamento di queste sofisticate macchine per la formatura dei metalli.
La macchina di laminazione opera in base al principio della formatura a tre punti, sfruttando il cambio di posizione relativa e il movimento rotatorio del rullo di lavoro per produrre una piegatura elastoplastica continua e ottenere la forma e la precisione desiderate del pezzo.
La struttura della piegatrice a quattro rulli è illustrata nella Figura 1 ed è composta da diverse parti, tra cui un telaio basso, un dispositivo di ribaltamento, un rullo superiore, un rullo inferiore, due rulli laterali, un telaio alto, una trave di collegamento, una base, un dispositivo di bilanciamento, un dispositivo di trasmissione, un sistema elettrico e un sistema idraulico.
Il rullo di lavoro della macchina a quattro rulli è composto da quattro rulli: un rullo superiore, un rullo inferiore e due rulli laterali.
Il rullo superiore è il rullo motore principale ed è incorporato nel telaio alto e basso attraverso un corpo portante. La sua posizione è fissa e consente solo il movimento di rotazione.
Il rullo inferiore è fissato in un piedistallo di supporto, che può muoversi in linea retta per compensare lo spessore del piastra piegata.
Anche i due rulli laterali sono installati in piedistalli di supporto, che possono muoversi verso l'alto e verso il basso con un certo angolo rispetto alla direzione verticale per ottenere il raggio di curvatura del cilindro desiderato.
Fig.1 Struttura della piegatrice a quattro rulli per lamiere
In generale, il lancio di un lamiera in un pezzo cilindrico su una macchina piegatrice a quattro rulli consiste in quattro processi, vale a dire:
Durante il funzionamento della macchina di laminazione, l'estremità anteriore della lamiera viene posizionata tra i rulli superiore e inferiore e allineata con uno dei rulli laterali. Il rullo inferiore viene quindi sollevato per comprimere la lamiera, mentre l'altro rullo laterale viene sollevato per applicare la forza e piegare l'estremità della lamiera.
Per la prepiegatura dell'altra estremità della piastra, non è necessario rimuoverla dalla macchina di laminazione. È sufficiente spostare la piastra all'altra estremità della macchina e ripetere il processo.
La laminazione continua si ottiene con un'alimentazione unica o multipla fino al raggiungimento del raggio di curvatura del cilindro desiderato.
Infine, vengono eseguite correzioni di rotondità per ottenere la rotondità e la cilindricità richieste.
Si può notare che l'utilizzo della piegatrice a quattro rulli consente di inserire la lastra nella macchina una sola volta, ottenendo tutte le piegature richieste.
Come mostrato in FIG. 2, la distribuzione delle sollecitazioni della sezione della piastra lungo la direzione di lamiera d'acciaio durante la flessione plastica pura lineare è mostrata in FIG. 2.
La relazione funzionale dello stress vero può essere espressa come segue:
Nella formula precedente:
Nella formula precedente:
Il momento flettente sulla sezione trasversale Ｍ è:
Se si inserisce la formula （１） e（２） in（４）, si ottiene:
Nella formula precedente:ｂ- La larghezza massima della lamiera d'acciaio laminata.
Momento flettente di deformazione iniziale Ｍ０ è:
Le caratteristiche strutturali dei quattro rulli consentono due diverse disposizioni: una disposizione simmetrica e una asimmetrica.
Pertanto, è necessaria un'analisi separata delle forze della macchina a quattro rulli.
2.2.1 I rulli sono disposti in modo simmetrico
La forza della piastra d'acciaio è illustrata nella FIG. 3.
In base al bilancio delle forze, è possibile ottenere la forza di ciascun rullo di lavoro sulla piastra d'acciaio:
Nella formula precedente:
Il valore di α0 può essere determinato dalla seguente formula in base alla relazione geometrica:
Nella formula precedente:
2.2.2 I rulli sono disposti in modo asimmetrico
La forza della piastra d'acciaio è mostrata nella FIG. 4 quando il rullo è disposto in modo asimmetrico.
In base al bilancio delle forze, è possibile ottenere la forza di ciascun rullo di lavoro sulla piastra d'acciaio:
Nella formula precedente:
Il valore di α, β può essere determinato dalla seguente formula in base alla relazione geometrica:
Nella formula precedente:
Nella formula: A1 = Asinγ/sin(γ - φ)
Il rullo superiore della piegatrice a quattro rulli è un rullo guidato e la coppia motrice totale che agisce su di esso è la somma della coppia consumata dalla deformazione e dall'attrito.
La coppia di attrito comprende la resistenza di attrito consumata nel rotolamento del rullo dell'albero sulla piastra di flessione e la coppia consumata dall'attrito del cuscinetto.
La coppia consumata nella deformazione può essere determinata dal lavoro compiuto dalla parte interna forza di flessione e la forza esterna sul rullo superiore.
Nella formula:
Rendendo la formula (17) uguale alla formula (18), si ottiene la coppia consumata nella deformazione:
La coppia per superare l'attrito può essere determinata con le formule (19) e (20).
Coppia di attrito del rullo dell'albero nella disposizione simmetrica:
Coppia di attrito del rullo dell'albero nella disposizione asimmetrica:
Nella formula precedente:
La coppia motrice totale sul rullo superiore è:
La formula di calcolo della potenza motrice è:
Nella formula:
In base alle condizioni di applicazione effettive della piegatrice a quattro rulli, la potenza di azionamento del rullo motore viene calcolata durante il processo di pre-curvatura e di laminazione e la potenza di azionamento del sistema di azionamento principale è il valore maggiore nel risultato del calcolo:
Nella formula precedente:
Il valore calcolato Pq della potenza motrice può essere utilizzato come base per la selezione della potenza del motore principale.
(1) Sulla base delle caratteristiche strutturali e del principio di funzionamento della piegatrice a quattro rulli, viene analizzata la forza del rullo di lavoro e si ottiene la formula per il calcolo del rullo di lavoro in base alle diverse disposizioni.
(2) Analizzando il momento flettente di massima deformazione e la forza portante del rullo di lavoro e utilizzando i principi di trasformazione delle funzioni, si stabilisce la relazione tra forza, momento flettente e potenza di azionamento del dispositivo. Viene proposto un metodo per calcolare la potenza di azionamento del sistema di trasmissione principale.
In base alle condizioni di applicazione effettive, la potenza di azionamento per la precurvatura e la laminazione viene calcolata separatamente e la potenza del motore principale viene selezionata in base al valore più grande calcolato.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
IT 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR