Вальцовка листового металла

Опубликовано 08 мая 2016
Рубрика: Механика | 6 комментариев



ne-peregibajВ одной из статей блога два с половиной года назад была затронута тема расчета геометрии деталей, получающихся в процессе вальцовки. В этой публикации речь пойдет об определении усилий, возникающих при вальцовке листового металла. Тема интересная...

...и важная не только для специалистов эксплуатирующих листогибочные вальцы, но и для всех, кто, так или иначе, связан с процессом гибки на листогибочных и обычных прессах.

Во всех расчетных формулах для определения усилия гибки листов в качестве одних из главных определяющих параметров фигурируют или предел прочности, или предел текучести металла листовой заготовки. Известно, что в процессе изгиба область, подверженная деформации, упрочняется. Но на сколько? Иногда это упрочнение учитывают повышающим предел текучести постоянным коэффициентом, как, например, в статье о V-образной гибке. В программе, представленной в этой статье, повышение прочности будет определено и учтено аналитически по расчетной кривой деформационного упрочнения.

В паспортах листогибочных валковых машин в последнее время обычно указывается максимальная ширина и толщина изгибаемой листовой заготовки из стали С255 и наименьший радиус вальцовки. А на практике постоянно возникает вопрос – «потянут» ли вальцы менее широкий, но более толстый лист, да еще, возможно, и из другой марки стали? Вопрос не праздный – ошибка может привести к поломке станка и дорогостоящему последующему ремонту.

Включаем MS Excel и начинаем рассмотрение решения озвученной задачи на примере вальцовки листового металла на трехвалковой листогибочной машине.

Расчет в Excel моментов и сил при вальцовке.

Задача:

Определить возможность гибки и правки обечайки диаметром 1600 мм и длиной 1500 мм из листовой стали С345 (09Г2С) толщиной 18 мм на вальцах марки  И2222.

Из паспортных данных машины известно, что на ней можно изготовить обечайку минимальным диаметром 440 мм и длиной 2000 мм из листовой стали С255 (Ст3 сп5) толщиной 16 мм.

Вальцовка листового металла на трехвалковой машине с подвижным в вертикальной плоскости верхним валком показана на схеме, из которой очевидно, что наиболее нагруженным является верхний валок.

Вальцовка листового металла - схема

Задачу решим следующим образом:

1. Определим в расчете №1 усилие на верхнем валке при гибке и правке обечайки с предельными размерами из паспорта. То есть узнаем возможности листогибочной машины И2222.

2. В расчете №2 вычислим силы, действующие на наиболее нагруженный верхний валок при гибке и правке интересующей нас короткой трубы из стали С345.

3. Сравним значения сил и сделаем выводы.

Расчет №1:

Расчет в Excel усилий при вальцовке -1-49m

Расчет №2:

Расчет в Excel усилий при вальцовке -2-49m

Вывод:

Так как усилия на верхнем валке в расчете №2 немного меньше усилий из расчета в Excel №1, то следует вывод: на вальцах И2222 можно изготовить трубу из стали 09Г2С диаметром 1600 мм, длиной 1500 мм с толщиной стенки 18 мм.

Формулы, использованные в расчете:

12. εт=[σт]/E+0,002

13. m=lg([σв]/[σт])/lg(εв/εт)



14. A=[σв]/(g*εвm)=[σт]/(g*εтm)

15. n=A*2(2,59-m)/(E/g*(2+m))

16. Rо=R+s/2

17. rо=Rо/s

18. Rг=Rо/(1+n*rо(1-m))

19. Mг=(A*b*s(2+m))/(2(m+1)*(2+m)*Rгm)*g

20. αг=arcsin ((L/2)/(Rг+D/2+s/2))

21. Pг=2*Mг/(Rг*tg (αг))

22. Rпр=kф*Rг

23. Mпр=(A*b*s(2+m))/(2(m+1)*(2+m)*Rпрm)*g

24. αпр=arcsin ((L/2)/(Rпр+D/2+s/2))

25. Pпр=2*π*Mпр/(Rпр*((π- αпр)*tg (αпр)+1-1/cos (αпр)))

Заключение.

Расчет в Excel был выполнен без учета веса верхнего валка. Если учесть этот момент, возможности листогибочной машины увеличатся на 2…3%.

Механические свойства сталей в пунктах 4…7 расчета можно найти в ГОСТ 27772-88 (εт=δ5).

При правке заваренных обечаек изгибающий момент и усилие на верхнем валке возрастают из-за неправильной геометрии подогнутых краев заготовки и усиления сопротивления замкнутого контура.

Коэффициент формы обечайки kф в пункте 11 можно определить по подсказке в примечании к ячейке D13.

Этот коэффициент зависит от способа подгибки краев заготовки:

kф=0,75…0,85 – при вальцовке без подкладного листа с плоскими краями;

kф=0,80…0,90 — при вальцовке без подкладного листа по радиусу;

kф=0,85…0,95 — при вальцовке с подкладным листом:

kф=0,95…1,00 – при гибке на прессе в штампе.

В завершении статьи определим коэффициент упрочнения, о котором упоминалось в самом начале, для каждого из рассчитанных выше вариантов.

K1=Mг1/(Wx1*[σт]1)=37783899/(2000*162/6*245)=1,81

K2=Mг2/(Wx2*[σт]2)=42658644/(1500*182/6*325)=1,62

С уменьшением радиуса гибки листа логично нарастает упрочнение. Используя параметры кривой деформационного упрочнения, можно более точно определять усилия и при V-образной гибке на листогибочных прессах.

Смею предположить, что при использовании предложенной программы вальцовка листового металла станет для вас более понятной и безопасной.

Возможно под заказ развитие программы для других схем вальцовки (трехвалковые машины с подвижными нижними валками, четырехвалковые машины, гибка конических деталей).

Прошу уважающих труд автора скачивать файл с расчетной программой после подписки на анонсы статей в окне, расположенном в конце каждой статьи или в окне вверху страницы!

Желающие поддержать развитие блога могут это сделать, перечислив средства на любой (в зависимости от валюты) из указанных кошельков WebMoney: R377458087550, E254476446136, Z246356405801.

Ссылка на скачивание файла: raschet-usilij-pri-valcovke (xls 82,5KB).

Другие статьи автора блога

На главную


Введите Ваш e-mail:

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

6 комментариев на «Вальцовка листового металла»

  1. Виктор 11 мая 2016 11:28

    Очень полезная статья. Я уже дважды проектировал вальцы для гибки конусов (толщина металла — до 5 мм), оба раза успешно — изделия у заказчиков работают нормально. Но всегда через какое-то время возникает вопрос: «А можно 8-10, но узкую полосу?»

  2. Анатолий 15 Июл 2016 16:54

    Александр, усилия определены, а как ответить на риторический вопрос: «потянут или не потянут» имеющиеся вальцы деталь с заданными толщиной, свойствами материала, радиусом и шириной листа?

    По всей видимости нужен пересчет полученных усилий и моментов в необходимую при этом мощность электродвигателя, его момент на валу.

  3. Александр Воробьев 15 Июл 2016 17:04

    Анатолий, у Вас есть паспорт на вальцы. Вставьте в программу максимальные размеры и свойства материала из паспорта — получите предельные усилия. Сравните с вашим случаем... В статье об этом собственно и написано. Почитайте текст статьи...

  4. Аня 12 Ноя 2016 16:32

    Спасибо!!!

  5. Денис 09 Янв 2017 21:40

    здравствуйте, спасибо за статью и расчеты, давно ждал,сам сделал такие расчеты и очень обрадовался, что они совпали с вашими, но очень интересно увидеть ваши расчеты усилий при подгибке кромок на вальцах при ассиметричной схеме расположения валков, я такие сделал, но очень сильно в них сомневаюсь

  6. Александр Воробьев 09 Янв 2017 23:07

    Денис, добрый день. Спасибо за комментарий.

    Я не делал программы расчетов для асимметричной схемы из-за отсутствия в моей практике такой необходимости.

Ваш отзыв







  • Подписчики: > 4 тыс.

  • Посетители: 0,9 млн