[Hướng Dẫn] Tính Toán Chi Tiết Máy Lốc Thép Loại 4 Trục

Bài viết hôm nay sẽ nói rõ hơn về cách tính toán chi tiết máy lốc thép loại 4 trục với bề dày lớn nhất hiện nay là 160mm, đường kính lên đến 10m.

Ngày nay, uốn tấm ngày càng trở thành một hoạt động được hỗ trợ bởi CNC. Faccin là nhà sản xuất đầu tiên sử dụng CNC trên máy lốc bốn trục,  máy được thiết kế đặc biệt để uốn các phôi hình tròn cho các ứng dụng như sản xuất tháp gió và các hình dạng phức tạp cho các ứng dụng như sản xuất bồn chứa.

Tự động hóa là một yêu cầu của máy lốc ngày này. Faccin có thể cung cấp một loạt các tự động hóa cho máy uốn tấm bao gồm hệ thống tải tấm, bàn tiếp liệu, giá đỡ, ống đẩy, băng tải và nhiều giải pháp tùy chỉnh khác.

Uốn các tấm thép dày thành một bán kính chặt chẽ không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Có nhiều biến số cần xem xét như độ dày, tình trạng bề mặt và cạnh cũng như thành phần hóa học của vật liệu.

Uốn tấm, còn được gọi là cán kim loại tấm, là một quá trình trong đó một lực tác dụng lên tấm gây ra biến dạng dọc theo trục uốn buộc tấm phải uốn theo một góc mong muốn. Tại thời điểm uốn cong đó, vật liệu đang chịu lực căng, trong đó nó nở ra ở bề mặt bên ngoài của chỗ uốn cong và nén hoặc co lại ở bên trong. Chúng ta cùng xem 2 trường hợp lốc kim loại tấm điển hình

Uốn không dây kích ứng

Theo báo cáo của Marciniak & Dunkun, đối với việc uốn cong đơn giản mà không có lực căng tác dụng khi bán kính cong gấp nhiều lần chiều dày tấm, lớp trung tính xấp xỉ trùng với lớp giữa tấm thép. Mômen uốn bên trong đối với mô hình vật liệu định luật lũy thừa có thể được suy ra dạng: 

Đối với vật liệu dẻo hoàn toàn phương trình (n = 0), mômen uốn bên trong phương trình (Mint) được cho bởi :

Độ dày tương đương cho mô hình vật liệu nhựa hoàn hảo 

Nói chung các nhà sản xuất OEM cung cấp công suất máy liên quan đến một vật liệu tham chiếu. Nhưng trong thực tế, các vật liệu khác nhau có độ bền cao hay thấp, so với vật liệu chuẩn, đều phải được xử lý trên máy. Vì vậy, điều quan trọng là phải kiểm tra khả năng uốn cong của vật liệu mới đối với vật liệu chuẩn với sự trợ giúp của độ dày tương đương để làm việc trong giới hạn an toàn quy định của máy.

Có thể thu được độ dày tương đương của vật liệu mới bằng cách so sánh đặc tính vật liệu của vật liệu mới với vật liệu chuẩn xác định công suất máy. Có thể thu được độ dày tương đương bằng cách sử dụng đặc tính vật liệu dẻo hoàn hảo bằng cách cân bằng mômen uốn bên trong cho vật liệu chuẩn và vật liệu mới theo phương trình (2) hoặc vật liệu tham chiếu như bên dưới:

Nếu chiều rộng của vật liệu mới được uốn cong phương trình (bn) được giả định giống với chiều rộng của vật liệu tham chiếu phương trình (br), thì từ phương trình (3) và phương trình (4), độ dày tương đương của vật liệu mới đến được uốn cong, như được đưa ra bởi OEM, có thể được dẫn xuất thành dạng phương trình (Mr = Mn)

Độ dày tương đương của vật liệu theo mô hình cân bằng năng lượng

 Độ dày tương đương, đối với mô hình vật chất luật công suất có thể thu được bằng cách cân bằng các phương trình mômen uốn cho vật liệu chuẩn và vật liệu mới được uốn. Vì vậy, viết lại phương trình (1) để làm tài liệu tham khảo và tài liệu mới:

Phương trình (5) và (8) lần lượt cho độ dày tương đương của vật liệu dẻo hoàn hảo và hành vi của luật công suất. Chiều dày tương đương được tính bằng cách sử dụng (5) chỉ là hàm của ứng suất chảy. Nó không có bất kỳ ảnh hưởng nào của ứng suất vật liệu sau ứng suất, trong khi (8) mô tả ảnh hưởng của ứng suất biến dạng cứng của vật liệu.

Chiều rộng tương đương cho các mô hình vật liệu nhựa hoàn hảo và luật điện

Giả sử độ dày của vật liệu mới được uốn (tn) là như nhau và giống của độ dày vật liệu tham chiếu (tr), phương trình cho chiều rộng tương đương có thể được suy ra về dạng cho bởi (9) và (10) đối với các mô hình vật chất dẻo hoàn hảo và luật công suất tương ứng.

Như đã giải thích trước đó, chiều rộng tương đương dựa trên mô hình vật liệu luật sức mạnh là hàm của hành vi làm cứng biến dạng của vật liệu.

Phân tích lực uốn và khả năng uốn cong

Nhà sản xuất  OEM cung cấp công suất máy về kết hợp độ dày so với chiều rộng để cố định đường kính vỏ và các thông số thuộc tính vật liệu tham chiếu ở khả năng truyền tải tối đa của con lăn trên cùng của máy. Vì tải trọng uốn tối đa được yêu cầu trong chế độ uốn trước, tải trọng con lăn trên cùng cho  uốn trước có thể thu được bằng cách coi tấm như một dầm đỡ đơn giản, mang tải trọng tập trung ở khoảng cách bù ((l / 2) -x) từ tâm nhịp như thể hiện trong Hình 2. Đối với dầm đỡ đơn giản, bên ngoài mômen uốn có thể được suy ra dạng:

Mô hình dịch chuyển con lăn trên cùng

Tải trọng con lăn trên cùng (F) để uốn trước với giả định là mô hình vật liệu dẻo hoàn hảo có thể được tính bằng cách cân bằng mômen uốn bên trong và bên ngoài từ (2) và (11) thành dạng:

Trong trường hợp, nếu mô hình vật liệu luật công suất được sử dụng, thì tải trọng trên con lăn (F) có thể được suy ra bằng cách sử dụng (1) và (11) như:

Công thức (12) chỉ ra rằng lực cần thiết để uốn cong tấm xem xét mô hình vật liệu dẻo hoàn hảo là hàm của tham số đặc tính vật liệu (σy). Nó không hiển thị bất kỳ ảnh hưởng nào của hành vi chảy sau của vật liệu, trong đó, (13) cho thấy rằng lực cần thiết để uốn cong tấm xem xét mô hình vật liệu luật sức mạnh là hàm của các thông số thuộc tính vật liệu (K, n). Điều này cho thấy ảnh hưởng của các đặc tính cứng biến dạng.

Vật liệu tấm, độ dày và đường kính vỏ là những hạn chế theo yêu cầu thiết kế. Tuy nhiên, có thể thu được chiều dài tổng thể bằng cách hàn các đoạn vỏ có chiều rộng khác nhau. Chiều rộng uốn quyết định số lượng đường nối chu vi cần thiết để hoàn thành hình trụ có chiều dài tổng thể. Khi các đường hàn tăng lên, chi phí lắp ráp và chế tạo cũng tăng lên.

Hơn nữa, nó yêu cầu sự liên kết thích hợp của các cạnh của các phân đoạn vỏ riêng lẻ với các vỏ liền kề tương tự khác. Vì vậy, để giảm thiểu số lượng đường nối, điều quan trọng là phải kiểm tra chiều rộng tối đa; máy có khả năng uốn cong trong giới hạn làm việc an toàn do OEM quy định. Chiều rộng tối đa (bmax) xem xét nhựa hoàn hảo

Có thể thu được mô hình vật liệu bằng cách viết lại (12) theo chiều rộng (bmax) để có khả năng truyền tải tối đa của con lăn trên cùng (F= Fmax) do OEM chỉ định.  

 Tương tự, từ (13) chiều rộng tối đa (bmax) cho mô hình vật chất luật lũy thừa có thể được suy ra dạng:

Chiều rộng hơn nữa của máy (tức là chiều dài của con lăn) cũng hạn chế chiều rộng tối đa của tấm để uốn trước. Vì vậy, nếu chiều rộng tối đa được tính từ (14) hoặc (15) lớn hơn chiều rộng máy; Chiều rộng tối đa để uốn trước bằng chiều rộng tối đa có thể có trên máy. Như được thể hiện trong Hình 3, chiều dài thùng con lăn (L) và chiều rộng bản cho phép (a) quyết định.

Trên đây là những hướng dẫn cụ thể của B2bmart.vn nhằm giúp anh em dễ dàng hơn trong việc tính toán chi tiết máy lốc thép 4 trục. Hy vọng những kiến thức này sẽ thực sự hữu ích với các anh em.