4롤 굽힘에 대한 하중 분석 및 전력 계산

판재 압연기는 판금을 원통형, 호형 및 기타 복잡한 모양으로 변형하는 다용도 성형 장비입니다. 이 장비는 보일러 제조, 조선, 석유 가공, 화학 생산, 금속 구조물 제작, 기계 제조 등 다양한 산업에서 중요한 역할을 합니다.

4롤 플레이트 벤딩 머신은 뛰어난 성능 특성이 돋보입니다. 편리한 중심 정렬, 최소한의 직선 모서리 잉여, 높은 정확도의 진원도 보정, 탁월한 효율성을 제공합니다. 주요 장점 중 하나는 한 번의 롤링 공정으로 프리벤딩과 공작물 성형을 모두 완료할 수 있어 플레이트 엔드 전환이 필요하지 않다는 점입니다. 이러한 기능 덕분에 판금 성형 작업에서 점점 더 필수 불가결한 도구로 입지를 굳히고 있습니다.

4롤 플레이트 벤딩 머신은 작동 중에 복잡한 힘 조건과 상당한 하중을 경험하므로 견고하고 견고한 베어링 부품이 필요합니다. 따라서 장비의 최적의 성능과 수명을 보장하기 위해서는 플레이트 롤 설계의 정밀도와 신뢰성이 무엇보다 중요합니다.

설계 프로세스는 롤러 압력, 절곡 토크, 모터 구동 동력 등 롤 벤딩 머신의 임계 힘 파라미터를 결정하는 것으로 시작됩니다. 종합적인 하중 분석은 롤링 머신 는 플레이트 롤의 정밀한 설계를 위한 필수 참조 데이터를 제공하여 작동 스트레스를 견딜 수 있도록 보장합니다.

플레이트 롤 벤딩 머신의 주 구동 동력을 계산하는 것은 적절한 주 모터를 선택하는 데 있어 매우 중요한 단계입니다. 모터 선택은 성능과 효율 모두에 영향을 미치므로 이 계산에는 신중한 고려가 필요합니다. 크기가 작은 모터는 장기간 과부하가 발생하여 과도한 열 발생으로 인한 절연 손상을 초래할 수 있습니다. 반대로 크기가 큰 모터는 비효율적으로 작동하여 전기 에너지를 낭비하고 운영 비용을 증가시킵니다.

따라서 4롤 플레이트 벤딩 머신에 대한 철저한 부하 분석을 수행하고 구동 동력 계산을 개선하는 것은 상당한 실용적 가치를 지니고 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 전력 요구 사항과 에너지 효율의 균형을 맞추는 모터를 선택하여 기계의 성능과 수명을 최적화할 수 있습니다.

이 게시물은 4롤 플레이트 벤딩 머신에 대한 포괄적인 개요를 제공하는 것을 목표로 합니다. 기본 구조와 작동 원리를 살펴보고, 힘의 성능을 자세히 분석하며, 주 구동력을 결정하기 위한 정확한 계산 공식을 제시합니다. 이 정보는 이러한 정교한 금속 성형기의 설계, 선택 및 작동에 관여하는 엔지니어와 기술자에게 귀중한 자료가 될 것입니다.

4롤 벤딩 머신 구조 및 작동 원리

압연기는 3점 성형 원리를 기반으로 작동하며, 작업 롤의 상대적 위치 변화와 회전 운동을 활용하여 연속적인 탄성 플라스틱 굽힘을 생성하고 공작물의 원하는 모양과 정밀도를 달성합니다.

4롤러 플레이트 벤딩 머신의 구조는 그림 1에 나와 있으며 로우 프레임, 전복 장치, 상부 롤러, 하부 롤러, 사이드 롤러 2개, 하이 프레임, 연결 빔, 베이스, 밸런스 장치, 전송 장치, 전기 시스템 및 유압 시스템을 포함한 여러 부품으로 구성됩니다.

4롤 플레이트 기계의 작업 롤은 상부 롤, 하부 롤, 측면 롤 2개 등 4개의 롤로 구성됩니다.

상부 롤은 메인 드라이브 롤이며 베어링 본체를 통해 상부 및 하부 프레임에 내장되어 있습니다. 위치가 고정되어 있어 회전 동작만 가능합니다.

하부 롤은 베어링 받침대에 고정되어 있으며, 이 받침대는 직선으로 움직여 두께를 보정할 수 있습니다. 구부러진 플레이트.

두 개의 측면 롤러는 베어링 받침대에 설치되어 수직 방향과 일정한 각도로 위아래로 움직여 원하는 실린더 곡률 반경을 얻을 수 있습니다.

그림 1 4롤 플레이트 벤딩 머신의 구조

• 왼쪽 프레임
• 장치 뒤집기 ２.
• 상부 롤러 ３.
• ４. 하부 롤러
• 사이드 롤러
• 밸런싱 장치
• ７. 연결 빔
• ８. 오른쪽 프레임
• ９. 베이스

일반적으로 롤링은 금속 시트 를 4롤 벤딩 머신에서 원통형 공작물로 만드는 과정은 다음과 같은 네 가지 공정으로 구성됩니다:

• 중앙 정렬
• 사전 굽힘
• 롤링
• 원형 수정

압연기가 작동하는 동안 플레이트의 앞쪽 끝이 상부 롤러와 하부 롤러 사이에 배치되고 측면 롤러 중 하나와 정렬됩니다. 그런 다음 하단 롤러를 들어 올려 플레이트를 단단히 누르고 다른 쪽 롤러를 들어 올려 힘을 가하여 금속판의 끝을 구부립니다.

플레이트의 다른 쪽 끝을 미리 구부릴 때는 롤링 머신에서 제거할 필요가 없습니다. 플레이트를 기계의 다른 쪽 끝으로 옮기고 이 과정을 반복하기만 하면 됩니다.

원하는 실린더 곡률 반경에 도달할 때까지 한 번 또는 여러 번 이송을 통해 연속 롤링이 이루어집니다.

마지막으로 필요한 진원도와 원통도를 얻기 위해 진원도 보정을 수행합니다.

4롤 플레이트 벤딩 머신을 사용하면 플레이트를 기계에 한 번만 넣으면 필요한 모든 굽힘을 달성할 수 있습니다.

부하 분석

2.1 플레이트의 최대 굽힘 모멘트 계산

그림 2에서 볼 수 있듯이, 플레이트 섹션의 응력 분포는 다음과 같습니다. 강판 선형 순수 플라스틱 굽힘 중 높이는 그림 2에 나와 있습니다.

실제 스트레스의 기능적 관계는 다음과 같이 표현할 수 있습니다:

위의 공식에서:

• σ - 공작물의 응력입니다;
• σ_s- 재료의 수율 한계입니다;
• ε - 공작물의 변형률입니다;
• ε - 소재의 선형 보강 계수로, 관련 매뉴얼에서 확인할 수 있습니다.
• Ｙ- 중립축에서 임의의 지점까지의 거리입니다;
• Ｒ′ - 중성층 반동 전 곡률 반경은 다음과 같이 계산할 수 있습니다:

위의 공식에서:

• Ｒ - 롤링 반경;
• δ - 두께 압연 강철 플레이트;
• Ｅ- 강판의 탄성 계수;
• K0 - 상대 강도 계수 에 대한 자세한 내용은 관련 매뉴얼에서 확인할 수 있습니다.
• K1 - 형상 계수, 직사각형 단면 케이１＝1.5

단면의 굽힘 모멘트 Ｍ은 다음과 같습니다:

공식 （１）과 （２）을 （４）에 넣으면 다음과 같이 됩니다:

위의 공식에서:ｂ- 압연 강판의 최대 너비입니다.

초기 변형 굽힘 모멘트 Ｍ_０ 입니다:

2.2 작업 롤 힘 계산

네 개의 롤의 구조적 특성으로 인해 대칭 배열과 비대칭 배열의 두 가지 배열이 가능합니다.

따라서 4롤 기계에 대한 별도의 힘 분석이 필요합니다.

2.2.1 롤러는 대칭으로 배열되어 있습니다.

강판의 힘은 그림 3에 나와 있습니다.

힘의 균형에 따라 강판에 대한 각 작업 롤의 힘을 얻을 수 있습니다:

위의 공식에서:

• F_H - 하부 롤러의 유압 출력력;
• F_c – 사이드 롤 force;
• F_a - 상단 롤러 플레이트 압연 변형력.
• F_a - 상부 롤 총 힘;
• α₀ - 사이드 롤러의 힘 작용선과 상단 롤러의 힘 작용선 사이의 각도입니다.

α의 값₀ 는 기하학적 관계에 따라 다음 공식으로 결정할 수 있습니다:

위의 공식에서:

• D_a - 상부 롤 직경;
• D_c - 측면 롤 지름;
• γ - 사이드 롤의 기울기 각도로, 사이드 롤러의 조정 방향과 수직 방향 사이의 각도입니다;
• A - 롤 각도의 교차점에서 상단 롤러의 중심까지의 거리입니다.

2.2.2 롤러는 비대칭으로 배열됩니다.

롤러가 비대칭으로 배열되었을 때 강판의 힘은 그림 4에 나와 있습니다.

힘의 균형에 따라 강판에 대한 각 작업 롤의 힘을 얻을 수 있습니다:

위의 공식에서:

• F_b- 낮은 롤 힘;
• α - 상부 롤러의 힘 작용선과 하부 롤러의 힘 작용선 사이의 각도입니다;
• β - 상부 롤러의 힘 작용선과 측면 롤러의 힘 작용선 사이의 각도입니다.

α, β의 값은 기하학적 관계에 따라 다음 공식으로 결정할 수 있습니다:

위의 공식에서:

• D_b - 롤 지름을 낮춥니다;
• B - 상단 롤러의 액션 라인과 하단 롤러의 중심 사이의 거리입니다,
• B＝ [1+D_b /(2R'+δ]B';
• B' - 나머지 직선 모서리의 길이, B'＝2δ

공식에서: A₁ 아신γ/신(γ - φ) = 아신γ/신(γ - φ)

구동 전력 계산

3.1 상부 롤러 구동 토크

4롤 벤딩 머신의 상부 롤러는 구동 롤러이며, 여기에 작용하는 총 구동 토크는 변형과 마찰에 의해 소비되는 토크의 합입니다.

마찰 토크에는 벤딩 플레이트에서 샤프트 롤러를 굴릴 때 소비되는 마찰 저항과 베어링 마찰에 의해 소비되는 토크가 포함됩니다.

변형에 소비되는 토크는 내부에서 수행되는 작업에 따라 결정될 수 있습니다. 굽힘 힘 와 상부 롤러에 가해지는 외력.

공식에서:

• W_n - 내부 힘을 구부려서 하는 작업입니다;
• W_w - 외부 힘에 의한 상부 롤러 작업;
• L - The 굽힘 각도 는 플레이트의 길이에 해당합니다.

공식 (17)을 공식 (18)과 같게 만들면 변형에 소비되는 토크를 구할 수 있습니다:

마찰을 극복하기 위한 토크는 공식 (19)와 (20)으로 결정할 수 있습니다.

대칭 배열에서 샤프트 롤러의 마찰 토크입니다:

비대칭 배열에서 샤프트 롤러의 마찰 토크입니다:

위의 공식에서:

• f - 구름 마찰 계수입니다,  f ＝0.8mm
• μ - 롤러 넥의 슬라이딩 마찰 계수, μ＝0.05-0.1；.
• d_a, d_b, d_c 는 상부 롤러, 하부 롤러, 측면 롤러의 롤러 목 지름을 각각 나타냅니다.

상단 롤러의 총 구동 토크는 다음과 같습니다:

3.2 상부 롤러 구동력

구동력 계산 공식은 다음과 같습니다:

공식에서:

• ν - 롤링 속도;
• r - 구동 롤러 반경, r=D_a /2
• η - 전송 효율, η＝0.9

4 롤 플레이트 벤딩 머신의 실제 적용 조건에 따라 구동 롤러의 구동력은 사전 굽힘 및 압연 과정에서 계산되며 주 구동 시스템의 구동력은 계산 결과에서 더 큰 값입니다:

위의 공식에서:

• P_q - 메인 드라이브 시스템의 구동력;
• P_Y  - 프리벤딩 시 구동 롤러의 구동력입니다;
• P_J  - 원을 굴릴 때 구동 롤러의 구동력입니다.

계산된 값 P_q  의 구동 전력을 주 모터 전력 선택의 기준으로 사용할 수 있습니다.

결론

(1) 4 롤 플레이트 벤딩 머신의 구조적 특성과 작동 원리를 기반으로 작업 롤러의 힘을 분석하고 다양한 배열에서 작업 롤을 계산하는 공식을 얻습니다.

(2) 작업 롤러의 최대 변형 굽힘 모멘트와 베어링 힘을 분석하고 함수 변환 원리를 사용하여 힘, 굽힘 모멘트 및 장치 구동력 간의 관계를 설정합니다. 주 구동 시스템의 구동력을 계산하는 방법을 제안합니다.

실제 적용 조건에 따라 프리벤딩과 롤링의 구동력을 별도로 계산하고 더 큰 계산값을 기준으로 주 모터 출력을 선택합니다.