O que causa a falha do sistema hidráulico numa guilhotina? Este artigo explora os problemas comuns, como a perda de pressão, o mau funcionamento das válvulas e a queda automática do calcador. Ao compreender estes problemas, pode diagnosticar e corrigir as falhas do sistema hidráulico, garantindo um funcionamento suave e eficiente das suas guilhotinas. Continue a ler para descobrir soluções práticas para manter o seu equipamento a funcionar sem problemas.
No processo de produção de tubos soldados em espiral, o passo seguinte consiste em cortar a extremidade da bobina laminada a quente depois de esta ter passado pelo desbobinador e pelo endireitador. A cabeça e a cauda da chapa de aço têm frequentemente uma forma irregular após a laminagem a quente, como mostra a Figura 1. É necessário alinhar e soldar a cabeça e a cauda da chapa depois de cortadas.
Atualmente, os principais métodos de corte utilizados são o corte de chapa e corte por plasma. Embora o corte por plasma tenha uma velocidade de corte mais lenta em comparação com o corte de chapa com a mesma largura de chapa, a maioria das unidades de tubos soldados continua a preferir utilizar o corte de chapa.
Existem dois tipos de corte de chapa: corte de viga oscilante e corte de guilhotina. As tesouras de guilhotina têm várias vantagens, incluindo alta precisão de corte, alta força de corte e alta velocidade de corte, o que as torna amplamente utilizadas na produção de tubos soldados em espiral para tubos de grande diâmetro com paredes espessas.
Fig. 1 Diagrama esquemático da cabeça
A figura 3 mostra o diagrama esquemático hidráulico de um tesoura de guilhotina. Quando a tesoura não está a ser utilizada, a bomba está inativa e o eletroíman não é ativado. Para ajustar o ângulo de corte, este é controlado pela válvula de inversão 5. A Figura 2 ilustra o processo de corte.
Fig. 2 Diagrama esquemático do corte do calcador
A válvula direcional 7 é ligada para ativar o eletroíman Y4, que controla o calcador cilindros hidráulicos 13 e 14 para fixar a cabeça ou a cauda da placa. A válvula direcional 4 controla os cilindros hidráulicos 11 e 12 em série para realizar a ação de corte, e a válvula direcional 9 abre para o retorno do óleo. A válvula de inversão 4 pode também controlar simultaneamente a elevação da aresta de corte. A sequência específica de ativação dos electroímanes é apresentada no Quadro 1.
Quadro 1 Sequência de ligação do eletroíman
| Tosquia | Y1 | Y2 | Y4 | Y7 é ligado após 1 s de atraso |
|---|---|---|---|---|
| Elevador | Y1 | Y3 | ||
| Ângulo de corte+ | Y1 | Y5 | ||
| Ângulo de corte- | Y1 | Y6 |
Fig. 3 Diagrama esquemático hidráulico da guilhotina
Atualmente, o força de cisalhamento A estimativa do corte de placas utiliza normalmente a fórmula de Nosari:
Na fórmula:
De acordo com os dados, os valores de ξx, z, y, e x são 0,25, 0,95, 0,083, e 7,7, respetivamente. A Fig. 4 mostra a análise quantitativa de σb, h e α, que revela que o limite de resistência e a espessura da placa são diretamente proporcionais à força de corte F, enquanto o ângulo de inclinação da lâmina é inversamente proporcional à força de corte.
Com base nesta conclusão, foram analisadas e resumidas as falhas comuns no sistema hidráulico principal deste tipo de guilhotina de corte de chapa.
Para solucionar o problema, é importante determinar primeiro se o motor está a inverter e verificar se existem danos no acoplamento entre o motor e a bomba. Se continuar a não haver pressão depois de estes dois pontos terem sido excluídos, pode suspeitar-se de uma avaria na válvula de segurança 3. A causa do problema pode ser devida a um orifício de amortecimento bloqueado na válvula de alívio, a uma válvula direcional presa ou a uma fuga grave na válvula de alívio.
A maioria das falhas está relacionada com a válvula. As fugas internas e um núcleo de válvula preso podem impedir o aumento da pressão do sistema, e estes problemas podem ser resolvidos controlando a válvula solenoide correspondente, uma a uma.
No entanto, antes de resolver o problema da válvula, é importante verificar primeiro o depósito do sistema. Se houver muitas bolhas no depósito de óleo, isso indica que a bomba não está a funcionar corretamente. Neste caso, verifique primeiro o nível de óleo no depósito. Se o nível do óleo hidráulico for suficiente, inspeccione a almofada em forma de flor de ameixa ou o pino de nylon no acoplamento para verificar se existem danos. Se estes problemas forem excluídos, pode concluir-se que a bomba está danificada. Se houver limalhas de ferro e cobre no óleo, isso indica que a bomba e a válvula estão muito gastas e estão a causar pressão insuficiente.
Este tipo de tesoura não possui um sistema de arrefecimento. Se o operador não desligar os electroímanes Y1 e Y3 após a conclusão do trabalho, e se o motor não for desligado, será gerada uma quantidade significativa de calor num curto espaço de tempo, provocando o aumento e a degradação da temperatura do óleo.
Após a resolução de problemas na bomba e na válvula, o problema de vedação no cilindro hidráulico pode ser diretamente identificado, levando a uma falha na pressão do sistema.
Fig. 4 A relação entre o parâmetro e F
A figura 5 mostra a estrutura do calcador num corte de chapa. Devido ao seu peso, o cilindro hidráulico do calcador tem tendência a cair. O diagrama esquemático ajuda a identificar a razão da queda do cilindro hidráulico do calcador.
Como mostra o diagrama, as cavidades das hastes dos cilindros hidráulicos 13 e 14 estão ligadas às cavidades das hastes do cilindro hidráulico 12 e à válvula solenoide 9. Se o cilindro hidráulico 12 estiver a funcionar corretamente, a válvula solenoide 9 deve ser o primeiro ponto a considerar. Se a válvula solenoide 9 for removida, o óleo nas cavidades das hastes dos cilindros hidráulicos 13 e 14 será ligado ao orifício B da válvula direcional solenoide 4 e ao orifício de óleo de controlo da válvula de retenção de controlo hidráulico 10, o que resultará em fugas ao longo do tempo.
Para evitar fugas, a válvula de inversão 9 utiliza uma estrutura de válvula de assento. Se o eletroíman Y7 for ativado incorretamente ou se a superfície de vedação da válvula de assento perder o seu efeito de vedação, o calcador volta a cair.
Outra causa comum da queda do calcador é a danificação dos vedantes dos cilindros hidráulicos 11 e 12.
Fig. 5 Mecanismo do calcador da máquina de corte
Relativamente à descida automática do gume, como mostra a figura 3, a tesoura é comandada por dois cilindros hidráulicos ligados em série. As válvulas direccionais electromagnéticas 4 e 5 controlam as diferentes acções da tesoura. O diâmetro da haste, o diâmetro do cilindro e o curso do cilindro hidráulico 11 são 212 mm, 320 mm e 185 mm, respetivamente. O diâmetro da haste, o diâmetro do cilindro e o curso do cilindro hidráulico 12 são, respetivamente, 212 mm, 240 mm e 185 mm. Se os vedantes e as juntas dos dois cilindros hidráulicos tiverem fugas, a lâmina de corte cairá automaticamente. Tal como o calcador, a válvula de esfera electromagnética 9 também cai automaticamente.
Outra causa possível da queda automática é a válvula solenoide 5 e o bloqueio hidráulico 6. Se o O-ring do fecho hidráulico 6 não estiver corretamente instalado ou se a temperatura do óleo for demasiado elevada, o O-ring pode ficar preso no fecho hidráulico e bloquear o circuito de óleo, impedindo o fecho hidráulico de fechar corretamente. Isto fará com que o óleo nos dois cilindros hidráulicos regresse ao depósito de óleo através da válvula direcional electromagnética 5 ("função tipo J"), resultando na queda do cortador. O problema pode ser resolvido substituindo o anel "O".
Foi determinado que o limite de resistência do chapa de açoA pressão de corte, a espessura da chapa de aço e o ângulo de corte desempenham um papel importante no processo de corte. Por exemplo, uma placa de aço X70 com 15,9 mm de espessura requer uma pressão de aproximadamente 12,5 MPa. No entanto, na prática, é comum que a placa de aço não consiga cortar mesmo quando a pressão é ajustada para 15 MPa ou 20 MPa e não há falha de vazamento de óleo no equipamento. Nestes casos, é necessário identificar o problema através da análise da estrutura do equipamento.
A Figura 4 mostra que a diferença de força de corte entre um ângulo da lâmina de 2,5° e 10° é quase 5 vezes, pelo que a falha do processo de corte se deve principalmente ao ângulo da lâmina. Durante o funcionamento do equipamento, a definição incorrecta do limite do cilindro hidráulico de corte pode resultar na incapacidade de atingir o ângulo necessário para o processo de corte, o que pode ser resolvido ajustando o limite do cilindro hidráulico de corte.
Como mostra a Figura 6, ao cortar, a aresta de corte corta frequentemente primeiro, mas o cilindro do calcador não pressiona para baixo, fazendo com que a placa de aço se enrole e não corte. O eletroíman Y2, que controla o corte, e o eletroíman Y4, que controla o calcador, são ligados ao mesmo tempo, pelo que o problema não está relacionado com a sequência de ligação.
A velocidade do cilindro hidráulico de corte 11 é v1=q/s11e a velocidade do cilindro hidráulico do calcador é v2=q/2/s13.
Entre eles, S11 é a área do pistão do cilindro hidráulico 11, com 0,08 m2.
S13 é a área do pistão do cilindro hidráulico 13, com 0,0095 m2, pelo que v2 ≈ 4v1.
Portanto, neste sistema, a sincronização do corte e do calcador pode ser ajustada através da regulação da válvula de alívio de ação direta 8.
Fig. 6 Diagrama esquemático da rotura por cisalhamento
A válvula de alívio 8 tem dois objectivos principais no sistema. Em primeiro lugar, aumenta a pressão de retorno do óleo para evitar que o cilindro de corte se arraste. Em segundo lugar, pode ser utilizada para ajustar a velocidade do pé de corte e do calcador.
A equação caraterística do fluxo é conhecida como:
Pode determinar-se que o caudal g através da válvula de alívio 8 é proporcional à diferença de pressão △p entre P e T.
Ao cisalhar, a pressão p12 na junta da cavidade da haste do cilindro hidráulico 12 é superior à soma das pressões p1314 da cavidade da haste de dois cilindros hidráulicos do calcador 13 e 14.
Por conseguinte, quando o caudal de óleo de retorno g não pode ser maior ou igual a p12 ＋ p1314, p12 exercerá uma força de reação sobre os cilindros hidráulicos 13 e 14 para diminuir a velocidade de prensagem dos cilindros hidráulicos 13 e 14, resultando na avaria representada na figura 6.
Atualmente, a pressão da válvula de alívio 8 pode ser ajustada para alterar o fluxo de óleo de retorno (qT), resultando no efeito de calcador representado na Figura 2.
Conforme ilustrado na Figura 7, o cilindro hidráulico de corte é fixado à cremalheira através dos degraus do cilindro.
Quando o degrau do ponto A se desgasta, à semelhança do ponto B, a chapa de aço aplica uma força ascendente sobre a aresta de corte, fazendo com que o cilindro hidráulico se desloque para cima devido à reação da força.
Instantaneamente, o ângulo de inclinação da lâmina aumenta e a força de corte diminui, o que é uma causa significativa da falha de corte da placa de aço.
Este artigo analisa algumas falhas no sistema hidráulico de uma guilhotina.
Com base nos últimos anos de experiência operacional, as falhas do equipamento são frequentemente complexas.
As avarias mecânicas coincidem frequentemente com as avarias hidráulicas e as avarias hidráulicas coincidem com as avarias eléctricas.
No entanto, utilizando desenhos de referência, efectuando análises no local e estabelecendo uma base de dados de falhas do equipamento, é possível determinar rapidamente a origem da falha do equipamento e assegurar o seu funcionamento normal.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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