الركائز الأربع لحدود حمولة مكابح الضغط

اتبع هذه الخطوات الأربع ولا تتعامل أبدًا مع مكابح الضغط التالفة

سؤال: لقد قرأت العديد من المناقشات حول تشكيل الحمولات، ومع ذلك لا يزال الأمر غير منطقي بالنسبة لي. لقد سمعت عن العديد من المتغيرات — حمل الأداة، والحمولة لكل قدم، والحمولة لكل بوصة، وحدود الخط المركزي، وحتى حمولة 'الحوض'. أي واحد هو واحد مناسب لي لاستخدامه؟ هل يجب أن أستخدم أكثر من واحدة من هذه القيم؟

ج: مثل العديد من جوانب تجارة الصفائح المعدنية، يمكن أن تكون المصطلحات مربكة، وكيفية تطبيقها يمكن أن تكون مربكة، وأسوأ ما في الأمر هو أن عدم فهم كيفية حساب الحمولة وتطبيقها يمكن أن يؤدي إلى بعض العواقب الكارثية. أنا والعديد من الآخرين كتبوا مقالات تناقش الحمولة وجوانبها المتعددة. لكنني لم أجد واحدة تجمع كل هذه الجوانب معًا، والتي من شأنها أن تجيب في النهاية على سؤالك. إذن، إليك كل هذه المتغيرات بالترتيب التقدم، كل ذلك في مكان واحد.

ومع ذلك، لاحظ أن بعض الصيغ المذكورة هنا تتطلب معرفة خاصة بالمواد المستخدمة في تصنيع مكابس الضغط والأدوات، لذلك لا يجب اعتبار الأرقام المحسوبة كقيم مطلقة. بدلا من ذلك، استخدم لهم كمبادئ توجيهية معقولة. للتأكد من أنك تقوم بتشغيل معداتك بأمان ضمن حدود الحمولة، تأكد من استشارة الشركة المصنعة لآلة مكابح الضغط والأدوات.

1. احسب حمولة التشكيل التي تتطلبها المهمة

أحب أن أسمي هذا 'ما الذي يتطلبه الأمر للقيام بما أخطط للقيام به؟' تعد حسابات حمولة تشكيل الفرامل سهلة نسبيًا. الحيلة هي معرفة أين ومتى وكيفية تطبيقها. لنبدأ بحساب الحمولة، والتي تعتمد على النقطة التي ينكسر فيها الغلة في المادة ويبدأ الانحناء الفعلي. تعتمد الصيغة على الفولاذ المدلفن على البارد من نوع AISI 1035 بقوة شد تبلغ 60,000 رطل لكل بوصة مربعة. هذه هي المواد الأساسية لدينا. الصيغة الأساسية هي كما يلي:

لحساب حدود حمل الأداة للأدوات الأرضية المسطحة الأمريكية، مع عدم وجود معلومات تصنيف الأداة من المصنع، تحتاج إلى معرفة المسافة من مقدمة الأداة إلى نقطة الظل بين الرقبة ونصف القطر الداخلي (l)، عرض الرقبة عند نفس النقطة (T)، وطول الأداة (ب).

قدرة ثني الهواء AISI 1035 =

{[575 × (سمك المادة2)] /

عرض فتحة القالب /12} × طول الانحناء

القيمة 575 ثابتة؛ عرض فتحة القالب وسمك المادة وطول الانحناء بالبوصة. مع الالتزام بالترتيب الرياضي للعمليات، عليك أولاً تربيع قيمة سُمك المادة، ثم ضرب هذه القيمة في 575. ثم قم بتقسيم هذه القيمة على عرض القالب بالبوصة ثم قم بتقسيمها مرة أخرى على 12 (بوصة). أنت تعرف الآن الحمولة لكل بوصة المطلوبة لتشكيل الجزء. بعد ذلك، اضرب في طول الانحناء، أي عدد بوصات الواجهة بين الأدوات والمواد.

هذا على افتراض أنك تقوم بثني الهواء للمادة الأساسية، AISI 1035، 60.000 رطل لكل بوصة مربعة من الفولاذ المدلفن على البارد. بالنسبة لأنواع المواد الأخرى، يتعين عليك تضمين عامل المادة في الصيغة. لتحديد العامل المادي، قم بالتقسيم قيمة الشد للمادة بمقدار 60.000 رطل لكل بوصة مربعة، وهي قوة الشد للمادة الأساسية. إذا كان الفولاذ المقاوم للصدأ 304 الذي تقوم بثنيه يتمتع بقوة شد تبلغ 84000 رطل لكل بوصة مربعة، فقم بتقسيم ذلك على 60000 للحصول على عامل مادي قدره 1.4. البعض الآخر العوامل المادية المشتركة هي:

●T-6 ألومنيوم: 1.0 - 1.2

●إيسي 1053: 1.0

●ألومنيوم سلسلة H: 0.5

●مخلل مدرفلة على الساخن ومزيت: 1.0

هذه مجرد قائمة قصيرة. مرة أخرى، للوصول إلى عامل المادة، قارن قيمة الشد للمادة التي تريد تشكيلها مع قيمة الشد للمادة الأساسية البالغة 60.000. إذا كانت قيمة الشد للمادة الجديدة هي 120.000، فإن العامل المادي هو 2

الشكل 2

يتم حساب مساحة الأرض للأداة - أي حيث يتصل المثقاب والقالب ببعضهما البعض - عن طريق قياس عرض الكتف وضربه في 2. ثم ضرب هذا الرقم في 12.

كل هذا يفترض أنك تنحني بالهواء. لاحظ أنه في عملية ثني الهواء، يمكن تقليل أو زيادة الحمولات عن طريق تضييق أو توسيع عرض فتحة القالب. تذكر أيضًا أنه عند ثني الهواء، يؤثر عرض فتحة القالب بشكل مباشر على الجزء الداخلي نصف قطر الانحناء. هذا يعني أنك بحاجة إلى حساب خصم الانحناء بناءً على نصف القطر الداخلي العائم الذي تم إنشاؤه في عرض القالب الذي تحدده في النهاية.

ومع ذلك، إذا كنت تقوم بالثني بطريقة تشكيل أخرى، فسوف تتغير الحمولة المطلوبة، وستحتاج إلى تضمين عامل الطريقة في الصيغة. إذا كنت تثني القاع، فقد تحتاج إلى خمسة أضعاف الحمولة، ولسكها يمكن أن يكون 10 مرات أو أكثر. (ملاحظة: يتم تشكيل ثني القاع إلى عمق يصل إلى 20 بالمائة من سمك المادة، بينما يحدث التشكيل عندما يتم تنفيذ التشكيل بأقل من سمك المادة.)

هناك متغير آخر لا تتم مناقشته كثيرًا وهو عامل الأدوات متعددة الانحناءات عند استخدام أدوات خاصة تشكل انحناءات متعددة في وقت واحد، مثل أدوات الإزاحة وأدوات القبعة وعمليات التطويع. على سبيل المثال، باستخدام الانحناء الأوفست يمكن للأدوات أو أدوات القبعة مضاعفة كمية الحمولة المطلوبة؛ يمكن لأداة الحاشية مضاعفة الحمولة المطلوبة بمقدار أربعة أضعاف؛ وإذا كنت تستخدم أداة إزاحة في مادة سميكة، فيمكن أن تزيد متطلبات الحمولة بمقدار 10 مرات.

للتلخيص والمراجعة، إليك الصيغة الكاملة لحساب حمولة التشكيل التي تتطلبها المهمة، بما في ذلك المواد وطريقة التشكيل وطول الانحناء وعوامل الأدوات المتعددة الانحناء. سمك المادة، عرض فتح القالب، وطول الانحناء كلها بالبوصة.

تشكيل الحمولة = {[575 × (مربع سمك المادة)] / عرض فتحة القالب/12} × طول الانحناء × عامل المادة × عامل الطريقة × عامل الأدوات متعددة الانحناء

العامل المادي = قوة شد المادة بـ PSI/60,000

عامل الطريقة = 5.0+ للانحناء السفلي؛

10.0+ للعملات المعدنية؛ 1.0 لثني الهواء

عامل الأدوات متعددة الانحناء = 5.0 لثني الأوفست؛

10 لثني الأوفست في المواد السميكة؛

5.0 للثني باستخدام أداة القبعة؛

4.0 للثني باستخدام أداة التطويق؛

1.0 للأدوات التقليدية

يمنحك ثني الهواء 60.000 رطل لكل بوصة مربعة AISI 1035 باستخدام الأدوات التقليدية قيمة 1.0 لجميع العوامل (عامل المادة، وعامل الطريقة، وعامل الأدوات متعدد الانحناءات)، لذلك لن تؤثر على متطلبات الحمولة الخاصة بك. ولكن إذا كنتإذا كنت تقوم بثني مادة أخرى ذات قيمة شد مختلفة، باستخدام طريقة ثني مختلفة وربما حتى أدوات خاصة، فإن متطلبات الحمولة الخاصة بك ستكون مختلفة بشكل كبير.

2. حدد حدود حمل الأدوات الخاصة بك

إذا كنت محظوظًا، فأنت تستخدم أدوات مكابح الضغط الأرضية الدقيقة، والتي تأتي مصنفة من المصنع. ستجد مطبوعة على الأداة أو في الكتالوج الحمولة المقدرة لتلك الأداة المحددة.

إذا كنت تستخدم الأدوات ذات النمط الأمريكي المسطح، فلن يتم توفير هذه المعلومات لك. لم يكن أبدا وربما لن يكون أبدا. للتنبؤ بالقوة القصوى للأداة أو مقاومتها للضغط، ستكون حساباتك عميقة جدًا في الحشائش. تستخدم الصيغ نوع مادة الأداة والمعالجات الحرارية والصلابة، بالإضافة إلى معامل نقطة الخضوع - مرة أخرى، كلها معقدة إلى حد ما، لذلك سنتجنب ذلك هنا ونغطي بدلاً من ذلك كيف يمكنك الحصول على تقدير سريع لـ قدرة لكمة على تحمل الحمل.

لإجراء هذه الحسابات، عليك معرفة المسافة من مقدمة الأداة إلى نقطة التماس بين الرقبة ونصف القطر الداخلي (l)، وعرض الرقبة عند نفس النقطة (T)، وطول الأداة ( ب) كما هو مبين في الشكل 1. لاحظ أن قيم l وT وb هي بالملليمتر. ستحتاج أيضًا إلى دمج معامل الأمان (δ) بقيمة 19.98. (إذا كنت فضوليًا، يمكنك الحصول على هذا المعامل بضرب 60 كجم/مم2 في 33 بالمائة.) Z وP1 في الصيغ فيما يلي عوامل الحساب المستخدمة للوصول إلى حد تحميل الأداة.

P = مقاومة الثقب للضغط، بالطن لكل متر مربع

l = المسافة من مقدمة الأداة إلى نقطة المماس

بين الرقبة ونصف القطر الداخلي للأداة، بالملليمتر

T = عرض عنق الأداة عند نقطة الظل، بالملليمتر

δ = 19.98

ب = طول الأداة بالملليمتر

الصيغ:

ض = (ب × T2)/6

P1 = (δ × Z) / ل

ف = √ (2 × P1)

طن لكل بوصة = P/39.37

طن لكل قدم = طن لكل بوصة × 12

الشكل 3

بافتراض أنك تعمل في مركز مكبس الضغط، فسوف تواجه انحرافًا أو ثني السرير والكبس. يبلغ متوسط ​​حد التصميم لانحراف السرير والكبش 0.0015 بوصة لكل قدم بين الإطارات الجانبية.

إذا كانت l تساوي 38.1 ملم، وT تساوي 15.87 ملم، وb تساوي 1000 ملم، فستجري الحسابات على النحو التالي:

ض = (ب × T2)/6

ع = (1000 × 15.872)/6 = 41976

P11 = (δ × Z) / لتر

P1 = 19.98 × 41,976 / 38.1 = 22,012

ف = √ (2 × P1)

P = √(2 × 22,012) = 209 طن للمتر

طن لكل بوصة = P/39.37

طن في البوصة = 209/39.37= 5.308

طن لكل قدم = طن لكل بوصة × 12

طن للقدم = 5.308 × 12 = 63.696 طن للقدم

يبلغ إجمالي الحمولة الآمنة على الأداة الموضحة في هذا المثال 63.696 طنًا لكل قدم. لاحظ أن هذا الحساب يعتمد على الحد الأدنى، حيث تكون السلامة هي الاهتمام الأكبر. بغض النظر، اعلم أن هذا مجرد تقدير للحمولة حمولة.

لاحظ أيضًا أن الأدوات الأمريكية ذات النمط المسطح ناعمة نسبيًا، بين 30 و40 روكويل C، والأدوات الأرضية الدقيقة الجديدة حوالي 70 HRC. إذا تجاوزت حد تحميل الأداة للأداة المسطحة، فسوف تنحني وتنفجر وتتفكك سوف يسقط على الأرض. قم بتحميل أداة أرضية دقيقة بشكل زائد، وسوف ترمي الشظايا.

3. حساب حد الحمولة الغارقة

يشير حد الحمولة الغارقة إلى ما يتطلبه الأمر لتضمين أدواتك فعليًا في سرير أو كبش فرامل الضغط. يأخذ هذا في الاعتبار 'تدفق الطاقة' من خلال الأداة والحد الأقصى للحمولة لكل قدم أو بوصة من الحمل. للبدء، نحن بحاجة إلى تعرف على عدد البوصات المربعة التي تتفاعل بين الأدوات (سواء المثقوبة أو القالب). هذه هي مساحة الأرض، كما هو مبين في الشكل 2.

لحساب مساحة الأرض، قم بقياس عرض الكتفين على كل من المثقاب والقالب. نظرًا لأن كل أداة لها كتفان، يمكنك مضاعفة قياس الكتفين. أخيرًا، للحصول على المساحة الإجمالية بالبوصة المربعة، اضرب هذه النتيجة في 12 الحمولة الإجمالية، اضرب هذه النتيجة في 15، وهو رقم يمثل الأطنان لكل قدم مربع التي يمكن أن تتحملها مادة الكبس قبل أن يبدأ التشوه. ثم تقوم بضرب هذه النتيجة بعامل أمان قدره 0.80، مما يقلل من احتمالية حدوث ذلك حد الحمولة بنسبة 20 بالمائة. لتلخيص:

مساحة الأرض = (عرض الكتف × 2) × 12

إجمالي الطن = مساحة الأرض × 15

حد الحمولة الغارقة = إجمالي الأطنان × 0.80

للتوضيح، إذا كانت أدواتك يبلغ عرض كتفها 0.350 بوصة:

مساحة الأرض = (0.350 × 2) × 12

مساحة الأرض = 8.4 بوصة مربعة من الواجهة

مجموع الطن = 8.4 × 15 = 126

حد حمولة الغرق = 126 × 0.80 عامل الأمان

حد الحمولة الغارقة = 100.8 طن لكل قدم.

هل الحمولة مرتفعة جدًا؟ فكر في استخدام أكتاف أكبر! يمكن لمساحة أكبر من الأرض على أدواتك أن تتحمل ضغطًا أكبر.

4. احسب حد الحمل المركزي لفرامل الضغط

تم تصميم جميع مكابح الضغط للتحميل المركزي - أي العمل في وسط المكبس. هذا لا يعني أنه لا يمكنك العمل خارج المركز. يمكن لبعض الآلات العمل خارج المركز والبعض الآخر لا يستطيع ذلك. ولكن على افتراض أنك تعمل في مركز مكبس الضغط، سوف تواجه انحرافًا، أو ثني السرير والمكبس، كما هو موضح في الشكل 3. (إذا كان بإمكانك العمل خارج المركز، خاصة في ظل تدفق الطاقة حيث لا يوجد انحراف في المكبس، تضمين يمكن أن تصبح الأدوات مشكلة؛ انظر رقم 3.)

تنحرف جميع مكابح الضغط تحت الحمل العادي، ويعتمد هذا الانحراف على سمك وارتفاع كبش وسرير مكابح الضغط. الانحراف الطبيعي هو المقدار الذي يمكن أن يتعرض له الكبش والسرير ويعودان إلى مكانهما الشكل الأصلي بعد إزالة الحمل.

يبلغ متوسط ​​حد التصميم لانحراف السرير والمكبس بين الإطارات الجانبية 0.0015 بوصة لكل قدم. لذا فإن فرامل الضغط التي يبلغ طولها 10 أقدام بين الإطارات الجانبية لها حد مسموح به لانحراف السرير والكبس يبلغ 0.015 بوصة (10 أقدام). × 0.0015 بوصة لكل قدم = 0.015 بوصة) في المركز. لاحظ أن هذا 0.0015 بوصة. الانحراف هو أقصى ارتفاع في المركز باستخدام جهاز التتويج أو التعويض المتوسط.

الشكل 4

تم تصميم معظم مكابح الضغط بحيث يكون لها أقصى انحراف مسموح به في الكبش والسرير عند تطبيق حمولة كاملة الحمولة على أكثر من 60 بالمائة من المسافة بين الإطارات الجانبية.

عندما يؤدي الحمل إلى انحراف الكبش والسرير إلى ما هو أبعد من حد التصميم، فإن الكبش والسرير يأخذان شكلًا جديدًا محددًا ولن يعودا أبدًا إلى حالتهما الأصلية. وهذا ما يسمى باضطراب الكبش، حيث يتم ضغط كبش الفرامل بشكل دائم تنحرف في المستوى الرأسي، مما يترك المسافة بين الكبش والسرير أكبر في مركز الماكينة مقارنة بأي من الطرفين.

باستثناء الآلات الصغيرة جدًا، تم تصميم مكابح الضغط بحيث تتمتع بأقصى قدر مسموح به من انحراف السرير والكبش عند تطبيق حمولة كاملة الحمولة على أكثر من 60 بالمائة من المسافة بين الإطارات الجانبية (انظر الشكل 4). هو - هي يتبع ذلك أن مكابح ضغط 100 طن مع 10 أقدام بين الإطارات الجانبية سوف تنحرف إلى الحد التصميمي عندما يتم تطبيق 100 طن على مسافة 6 أقدام، مقسمة عند الخط المركزي للمكبس والسرير، دون أي ضرر ناتج عن يضعط. ومع ذلك، إذا تم توزيع نفس الـ 100 طن على مساحة أقل من 6 أقدام (72 بوصة)، فإن الآلة ستتجاوز حدود الانحراف المصممة لها وستؤدي إلى تلف قاعدتها وكبشها بشكل دائم.

باتباع مثالنا الخاص بمكابح الضغط التي يبلغ طولها 10 أقدام و100 طن، قم بتقسيم 100 طن على 72 بوصة (أي 60 بالمائة من طول السرير)، وستحصل على الحد الأقصى للحمولة في البوصة التي يمكنك تحقيقها دون تجاوز خط الوسط حد التحميل. ل تلخيص:

حد حمل الخط المركزي = تصنيف حمولة الماكينة /

(المسافة بين الإطارات الجانبية بالبوصة × 0.60)

حد الحمل المركزي = 100/(120 × 0.60) =

1.3888 طن في البوصة، أو 16.66 طن في القدم

لا تتجاوز أبدًا حد التحميل المركزي. للتأكد تمامًا من عدم تجاوز حد الانحراف، اتصل بالشركة المصنعة لفرامل الضغط واسأل عن حد تحميل الخط المركزي للطراز والطراز المحددين لجهازك.

خاتمة

اتبع هذه الخطوات الأربع بالترتيب، وتأكد من عدم تجاوز أي من هذه الحدود. من المؤكد أن هناك عوامل حمولة أخرى يجب مراعاتها - التحميل خارج المركز، وموازنة الحمل، واستخدام أدوات اليوريثان، على سبيل المثال لا الحصر. ولكن إذا قمت بمراجعة هذه الخطوات الأربع واستخدمتها، فسوف تبقي حمولتك ضمن الحدود الواجبة، ولن تضطر أبدًا إلى التعامل مع مكابح الضغط التالفة، أو، الأسوأ من ذلك، الشظايا المتطايرة من أداة متفجرة.