Cálculo da força de corte de chapas metálicas (com base na guilhotina hidráulica)

Comparação entre tesouras de chapas rotativas e tesouras de chapas comuns

Projeto da lâmina e processo de cisalhamento

Em comparação com as tesouras de chapa comuns, a maioria das tesouras de chapa rotativas adota um design de lâmina oblíqua. Esse design é vantajoso porque permite um processo de corte mais eficiente. A lâmina oblíqua reduz a força de cisalhamento necessária e minimiza a deformação da chapa metálica.

Vantagens da tesoura de chapa rotativa

As tesouras de chapa rotativa são amplamente utilizadas no setor devido a vários benefícios importantes:

• Estrutura simples: O projeto das tesouras de chapa rotativa é simples, o que simplifica a manutenção e a operação.
• Baixa taxa de falhas: A simplicidade da estrutura contribui para uma menor probabilidade de falha mecânica.
• Alta eficiência: O design oblíquo da lâmina aumenta a eficiência do processo de cisalhamento.
• Deformação mínima da folha: As chapas processadas por tesouras de chapa rotativa não sofrem curvatura, empenamento ou distorção, o que é fundamental para manter a qualidade do produto final.

Mecanismo de cisalhamento

No processo de cisalhamento, o suporte da lâmina da máquina de cisalhamento com viga oscilante passa por um movimento rotativo. Esse movimento rotativo é essencial, pois altera o ângulo de corte e a folga de cisalhamento da lâmina durante o processo. A variação do ângulo de corte e da folga de cisalhamento ajuda a obter um corte limpo e preciso.

Considerações e desafios do projeto

Um dos desafios no projeto de tesouras rotativas é o cálculo da força de corte da chapa metálica. A metodologia de projeto atual geralmente calcula a força de corte com base na suposição de movimento retilíneo do suporte da lâmina. No entanto, na realidade, o suporte da lâmina passa por um movimento rotativo. Essa discrepância pode levar a cálculos imprecisos da força de corte, resultando em desvios no tamanho do projeto e afetando potencialmente o desempenho normal da máquina.

Cálculo da força de corte

O cálculo da força de corte para o cisalhamento de lâmina inclinada com suporte de lâmina em movimento reto usa principalmente a Fórmula Norshari, desenvolvida por um ex-acadêmico soviético. Essa fórmula é crucial para determinar a força necessária no processo de cisalhamento, especialmente para máquinas com suportes de lâmina em movimento reto.

Na fórmula da força de corte:：

• σ_b - Limite de resistência à tração da placa ，N/mm;
• δ_x-Taxa de alongamento da placa;
• h-Espessura da placa, mm;
• α- Ângulo de corte, °;
• X、Y、Z - Respectivamente, referem-se a força de flexão coeficiente, valor relativo da folga lateral da lâmina de corte, coeficiente do material da prensa.

Limitações da fórmula Norshari

A Fórmula de Norshari não leva em conta a mudança do ângulo de alívio de cisalhamento durante o processo de cisalhamento e pressupõe uma folga de cisalhamento fixa. Consequentemente, ela só é aplicável a tesouras com suporte de lâmina que se move em um movimento reto.

Ângulo de alívio de cisalhamento e folga de cisalhamento

Durante o processo de cisalhamento, o ângulo de alívio pode variar dentro da faixa de γ±β. A qualidade do cisalhamento da placa e a força necessária são altamente sensíveis à folga de cisalhamento. Uma folga de cisalhamento maior aumenta a proporção da função de tração, levando a uma qualidade de cisalhamento inferior. Para o corte de chapas de espessura média, o ideal é que a folga de cisalhamento seja controlada entre 8% e 12%.

Máquinas de corte rotativas

Nas máquinas de corte rotativas, atingir o γ±β necessário é um desafio devido ao processo simplificado de instalação da lâmina. Quando a folga de cisalhamento excede o valor experimentado, isso leva a uma mudança na força de cisalhamento. Um aumento na folga de cisalhamento resulta em um valor relativo mais alto da folga lateral de cisalhamento, aumentando assim a força necessária para o cisalhamento.

Impacto da função de puxar

Uma função de tração proeminente durante o processo de corte aumenta a força de cisalhamento e a perda de potência, causa deformação plástica da chapa, aumenta o atrito entre a lâmina e a chapa e reduz a vida útil do cortador. Portanto, ao calcular a força de corte para máquinas de corte rotativas, recomenda-se escolher um valor relativo mais alto de folga lateral da lâmina de corte e um coeficiente de embotamento da lâmina mais alto.

Exemplo prático de cálculo

O cálculo da força de cisalhamento para uma máquina de corte normalmente usa uma fórmula técnica. A maioria dos cálculos baseia-se em chapas de aço Q235 comuns, com fatores de conversão para diferentes materiais:

• Placa de aço Q235: Fator de conversão = 1
• Chapa de aço Q345: Fator de conversão = 1,4
• Aço inoxidável 304: Fator de conversão = 2

Exemplo de cálculo

Para uma placa de aço Q235 de 10 mm de espessura e 6000 mm de comprimento:
Força de cisalhamento=10×6000×23,5=1410000 N=141 Toneladas

Para uma placa de aço Q345:
Força de cisalhamento=141×1,4=197,4 toneladas

Para uma placa de aço inoxidável 304:
Força de cisalhamento=141×2=282 toneladas