Você já se perguntou como uma placa de aço maciça é dobrada para ganhar forma? Neste artigo, exploramos a fascinante mecânica por trás das máquinas de laminação de chapas, revelando as forças e os cálculos que tornam possível esse complexo processo. Prepare-se para descobrir os segredos do dobramento de aço com precisão e potência!
A empresa de construção e instalação da Laiwu Iron and Steel Co., Ltd. decidiu selecionar um motor para a máquina de laminação de chapas em apoio à licitação para a reconstrução e expansão do alto-forno de 750 m3 na Laiwu Iron and Steel General Plant (Lai Steel). A máquina de laminação de chapas, que ficou inativa por muitos anos, será utilizada para preparar a produção do corpo do alto-forno e tem capacidade para laminar chapas de aço de 40 mm de espessura.
Com base no princípio de funcionamento de uma máquina de endireitamento de vários rolos e considerando os parâmetros de força e energia, o princípio de funcionamento e as fórmulas de cálculo dos parâmetros de força e energia para a máquina de laminação de chapas foram deduzidos logicamente.
Os resultados do teste indicam que o motor selecionado tem potência de acionamento suficiente para atender aos requisitos de capacidade do projeto da placa máquina de laminação.
A deformação por flexão de uma placa de aço em uma máquina de laminação de placas é um processo de flexão transversal. Conforme ilustrado na Figura 1, sob a influência do momento de flexão M sob uma carga externa, as fibras longitudinais acima da camada neutra sofrem compressão, enquanto as fibras longitudinais abaixo da camada neutra sofrem deformação por tração.
Fig. 1 Diagrama de deformação por flexão de chapa de aço
De acordo com a magnitude do torque da carga externa, quando a tensão máxima na camada superficial da placa de aço está abaixo do limite de escoamento do material da placa de aço, as fibras longitudinais em cada camada estão em um estado de deformação elástica. À medida que o momento de flexão sob a carga externa aumenta, a deformação de cada camada de fibras de aço continua.
Quando a carga externa atinge um determinado ponto, a tensão sobre as fibras longitudinais na superfície da chapa de aço ultrapassa o limite de escoamento do material e as fibras sofrem deformação plástica. Quanto maior a carga, mais profunda a zona de deformação plástica se estende da camada superficial até a camada neutra.
Quando a tensão em todas as fibras longitudinais na seção transversal da chapa de aço excede o limite de escoamento do material, todas as fibras entram em um estado de deformação plástica e a processo de dobra é concluído.
O máquina de laminação de chapas tem dois parâmetros de funcionamento:
A seleção da relação de flexão reversa é fundamental para determinar se a chapa de aço pode atingir o resultado de flexão desejado. Em um processo de trêsplaca de roletes a taxa de flexão reversa é obtida pressionando-se o rolo de redução.
Diferentes curvaturas residuais podem ser obtidas ajustando-se a redução para produzir diferentes diâmetros de tubos laminados.
Os parâmetros de força e energia da máquina de laminação de chapas referem-se à pressão (força de flexão) exercida no rolo, ao torque de flexão e à potência de acionamento do motor da máquina de laminação de chapas.
A pressão sobre o rolete pode ser calculada com base no momento necessário para dobrar a placa de aço. Nesse caso, a placa de aço é considerada uma viga sob uma carga concentrada. A carga é a pressão exercida por cada rolete na placa de aço, conforme ilustrado na Figura 2.
Fig. 2 Pressão (força de flexão) atuando no rolete
No cálculo, o momento de flexão da placa de aço sob o segundo rolo é considerado um momento de flexão plástico puro Msou seja, M2 = Ms (momento de flexão plástica pura M é o momento de flexão máximo que pode ser alcançado na flexão elástico-plástica).
Na fórmula:
Dessa forma, P1, P2, P3 pode ser calculado de acordo com a condição de equilíbrio da força externa na placa de aço sob o segundo rolo:
Pressão total:
O torque de flexão MK atuando no rolete pode ser determinado de acordo com o princípio da função igual.
O trabalho de flexão AK produzido pelo torque de flexão no rolo deve ser igual ao trabalho AP para plástico deformação do aço placa, ou seja, Ap = Ak (mostrado na Fig. 3).
Fig. 3 Variação do momento de flexão ao longo do comprimento da placa
O trabalho de deformação plástica Ap2 da chapa de aço sob o segundo rolo:
Na fórmula:
Trabalho de flexão atuando no segundo rolo:
Onde D2 é o diâmetro do rolo de trabalho.
Para fazer:
Para a conveniência do cálculo, são feitas as seguintes suposições:
Então, a fórmula é a seguinte:
A potência do motor pode ser calculada de acordo com a seguinte fórmula:
Na fórmula:
De acordo com a fórmula de cálculo acima, a potência de acionamento do motor de 40 mm de espessura laminação de chapas de aço A máquina é selecionada da seguinte forma:
Sabe-se que: h = 40 mm, D = 420 mm, t = 900 mm, a largura máxima da chapa de aço laminada b = 2500 mm, o diâmetro mínimo de laminação r = 1000 mm, d = 400 mm, v = 2 m/min.
Assim:
De acordo com o cálculo acima, a potência de acionamento do motor da máquina de laminação de placas de aço de 40 mm é selecionada como 25 kW.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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