تصميم آلة تشغيل الورقة المزدوجة النموذج MODINE

  تم تصميم ماكينة طي الألواح التي يمكن تشغيلها من خلال الهيدروليكا بواسطة أسطوانتين هيدروليكيتين أو يدويًا (مع فك الأسطوانات). إن التصميم يحتاج إلى أن ينبع من نظام الشبكات الكهربائية الوطنية المتوتر الذي شهد مؤخراً الصناعيين والأسر المعيشية في زيمبابوي الذين يعانون من انقطاع كبير في التيار الكهربائي. تمكن الماكينة المصنّعين من جدولة الوظائف الثقيلة خلال الفترات التي ترتفع فيها إمدادات الطاقة والوظائف الأخف خلال فترات انقطاع التيار الكهربائي ، مما يؤدي بالتالي إلى تشغيل ورش العمل الخاصة بهم في جميع نوبات الإنتاج اليومية. يمكن فك الأسطوانتين الهيدروليكيتين من العارضة القابلة للطي الخاصة بالماكينة ، بحيث يمكن إجراء التشغيل اليدوي من خلال نظام ذراع التثبيت اليدوي. تبلغ قوة الطي بكامل طاقتها 294.6 كيلو نيوتن (29.46 طن) ، يبلغ طول الثني الإجمالي 1.8 متر وارتفاع العمل 1 متر. تنخفض قوة الطي بشكل كبير في وضع التشغيل اليدوي إلى 500 نيوتن ، مع الأخذ في الاعتبار أنه في المتوسط ​​يمكن أن تعمل العملية يدويًا بتلك القوة. تم استخدام نسخة الطالب من Simulation X 3.5 لمحاكاة العملية الهيدروليكية للجهاز.

  مقدمة تمثل حسابات ثني الصفائح المعدنية وطيها لإنتاج مجموعة واسعة من السلع المعمرة الاستهلاكية. الطلب على السلع التي تتكون بشكل كامل أو جزئي على الأقل من الأجزاء المعدنية المنصهرة يعد بأن تظل مرتفعة. وتشمل المنتجات النموذجية المصنوعة من الصفائح المعدنية المطوية مرفقات وصناديق كهربائية وأغلفة للأدوات الكهربائية والإلكترونية والصواني والأغطية والحوض وأنابيب الهواء والمداخن. سوف يعبّر البيب عن تصميم مكونات آلة الطي التي تشتمل على حزمة قابلة للطي ، وشعاع التثبيت ، والنظام الهيدروليكي ، واختيار المضخة لتشغيل النظام الهيدروليكي ، وتصميم توصيلات الأسطوانات الهيدروليكية بحيث يمكن بسهولة انفصل من الهيدروليكية إلى الوضع اليدوي. في الوقت الحالي يتم تشغيل الجزء الأكبر من آلات طي الألواح المعدنية يدويا في حين لا يوجد سوى عدد قليل من المحركات الهيدروليكية العاملة. يتأثر تشغيل آلات الطي الهيدروليكية تأثراً كبيراً بتخفيضات الطاقة ومن ثم الحاجة إلى آلة تعمل على الوضع الهيدروليكي واليدوي. إن تصميم آلة وضع التشغيل المزدوج يمنح الشركات المصنعة مزيدًا من المرونة في الموارد المحدودة مقارنة بشراء جهازين بوضعيتي تشغيل مختلفتين بحيث يمكن وضع الآخر على الرف عندما لا يكون هناك مصدر طاقة. للتعامل مع هذه المشكلة ، تركز هذه المقالة على تصميم آلة طي الصفائح المعدنية ذات الوضع المزدوج التي لديها القدرة على الفصل من الوضع الهيدروليكي إلى الوضع اليدوي في أقصر فترة زمنية. مع نمو الشركات الصغيرة والمتوسطة في جميع أنحاء العالم ، يمكن استخدام آلة الطي لانتاج مجموعة واسعة من المنتجات في المصانع الصغيرة للسوق المحلية وكذلك الأسواق الأجنبية ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة حيث يمكن للمشغلين اختيار التحول إلى الوضع اليدوي حتى أثناء الفترات التي يوجد فيها مصدر طاقة.

تصنيف صفائح الانحناء المعدنية

  هناك العديد من عمليات معالجة الصفائح المعدنية ، على سبيل المثال ، القطع بالليزر والانحناء ، واللكم ، والرسم العميق ، وإعادة الرسم ، والانحناء ، والتكوين التدريجي ، والقص والتقطيع ، وتشكيل الإمتداد ، وتشكيل المطاط بالماء ، والغزل وتشكيل المتفجرات (Groover ، 2010). الانحناء على طول خط مستقيم هو الأكثر شيوعًا لجميع عمليات تشكيل الورقة ؛ يمكن أن يتم ذلك بطرق مختلفة مثل التشكيل على طول الانحناء الكامل في قالب ، أو عن طريق المسح أو الطي أو التشفيه في آلات خاصة ، أو تحريك الورقة على نصف قطرها في قالب (Marciniak، 2002). إن المصطلحين للطي والانحناء يستخدمان بشكل فضفاض في صناعة الصفائح المعدنية وقابلين للتبادل إلى حد كبير في لغة مشتركة ، على وجه الدقة ، يشير مصطلح "طي" إلى زوايا حادة مع نصف قطر منحنى دنيا ، ويشير مصطلح "الانحناء" إلى انحرافات نسبيًا زاوية كبيرة radii. يتضمن الطي والانحناء تشوه المادة على طول خط مستقيم في بعدين فقط (التوقيت ، 2008).

الانحناء عن طريق الصحافة الفرامل

  الانحناء هو عملية تشكيل المعادن حيث يتم تطبيق القوة على قطعة من الصفائح المعدنية مما يؤدي إلى انحناء لها إلى زاوية وتشكيل الشكل المطلوب (منار ، 2013). عادة ما يتم تنفيذ العملية على جهاز يسمى فرامل الضغط التي يمكن تشغيلها يدويًا أو تلقائيًا. لثني الصفائح المعدنية ، يتم تركيب أداة القاع (الموت) على شعاع ثابت منخفض (مبيت) ويتم تركيب أداة أعلى (كمة) على حزمة علوية متحركة (ram) (Simons، 2006). التكوين المعاكس ممكن أيضا. ينتج الانحناء شكل V ، أو شكل حرف U ، أو شكل قناة على طول محور مستقيم في المواد القابلة للامتداد ، ومعظم الصفائح المعدنية. تشمل المعدات المستخدمة بشكل شائع مكابح الصندوق والمكابح ، مكابس المكابح ، وغيرها من مكابس الماكينات المتخصصة. يتم توضيح فرامل الضغط النموذجية في الشكل 1.

  يمكن استخدام ثني V-die بطريقتين مختلفتين: "الانحناء الهوائي" أو "الكبس". في الهواء الانحناء تتوقف لكمة مسافة معينة فوق القاع. يمكن استخدام مجموعة القالب للثني في أي زاوية أكبر من 85 درجة. يمزق القالب المعدني الصفائح المعدنية بزاوية القالب ، والتي قد تكون 90 درجة أو أي زاوية أخرى. يسمح كلا النوعين من الانحناء V-die أكثر من الانحناء ، مما يعني أنه يمكن إنتاج الانحناءات تحت 90 درجة. ويبين الشكل 2 مجموعات يموت V- الانحناء.

آلات الطي الصفائح المعدنية

  يتم إجراء عملية طي الصفائح المعدنية على آلة طي الصفائح المعدنية. تتكون الماكينة من شعاع لقط يحافظ على عمل الصفائح المعدنية ، وشعاع قابل للطي يقوم بعملية الطي. تتكون حزمة التثبيت من شفرة قابلة للفك وشل قابلة للطي لقطعة صلبة وقابلة للإزالة ، مما يسمح باستبدال الأجزاء التالفة. ميزة أخرى على آلة الطي هي مقياس خلفي يسمح بأعلى تكرار للعمل. يتوفر نوعان من آلات طي الألواح المعدنية ، التي تعمل بالطاقة الهيدروليكية وتعمل يدويًا. بيد أن آلات الطي اليدوي لها بعض العيوب من حيث أنها لا تؤدي إلى ارتفاع معدلات الإنتاج أو الجودة أو التكرار ؛ ومع ذلك فهي مناسبة لأحمال العمل الخفيفة جدولة منخفضة. تعمل آلات طي الألواح المعدنية العاملة على هيدروليكي ضد عيوب آلات طي الألواح المعدنية التي تعمل يدويًا ، ولكن لها قيود على أنها تتأثر بتقطيع التيار الكهربائي. ومن ثم فإن التصميم على آلة قابلة للطي تعمل على كل من الوضع الهيدروليكي واليدوي سيقلل من تأثير انقطاع التيار الكهربائي على معدل الإنتاج ويحسن في الوقت نفسه من جودة العمل من خلال جدولة أحمال العمل الخفيفة أثناء فترات انقطاع التيار الكهربائي وجدولة أخرى مطالبة بأعباء العمل خلال الفترات التي تتوفر فيها الكهرباء. نظام الطاقة الهيدروليكية يمكن تصنيف آلات العمل للصفائح المعدنية وفقًا لإمدادات الطاقة. يمكن تحديد خمس فئات على النحو التالي ؛ الميكانيكية: حيث يتم تزويد القوة العاملة ببعض الوسائل الميكانيكية مثل كام أو رافعة. هيدروليكي: يستخدم هذا الضغط من الماء أو وسائل أخرى من السوائل. البخار: يستخدمون بخار مضغوط. الكهرومغناطيسي: يستخدم القوة الكهرومغناطيسية. تم اختيار نظام الطاقة الهيدروليكية لآلة الطي بسبب المزايا التالية على الطرق الأخرى لنقل الطاقة (Dawei، 2008):

• تصميم أكثر بساطة - في معظم الحالات ، ستحل بعض المكونات المزودة بآليات بلاستيكية محل الروابط الميكانيكية المعقدة.

• المرونة - يمكن وضع المكونات الهيدروليكية بمرونة كبيرة. تقضي الأنابيب والخراطيم بدلاً من العناصر الميكانيكية عمليًا على مشكلات الموقع.

• نعومة - إن الأنظمة الهيدروليكية سلسة وهادئة في التشغيل. يتم الحفاظ على الاهتزاز إلى الحد الأدنى.

• التحكم - السيطرة على مجموعة واسعة من السرعة والقوات هو ممكن بسهولة. • التكلفة - الكفاءة العالية مع الحد الأدنى من فقدان الاحتكاك يحافظ على تكلفة نقل الطاقة كحد أدنى.

• الحماية من التحميل الزائد - تعمل الصمامات الأوتوماتيكية على حماية النظام من الانهيار الناتج عن التحميل الزائد. العيب الرئيسي للنظام الهيدروليكي هو الحفاظ على الأجزاء الدقيقة عندما تتعرض للأجواء السيئة والأجواء القذرة ، وبالتالي فإن الحماية ضد الصدأ والتآكل والأوساخ وتدهور الزيت وغير ذلك من الظروف البيئية المعاكسة أمر مهم للغاية. يعتبر التخلص من السائل الهيدروليكي تهديدًا للبيئة أيضًا.

تصميم مكونات الآلة القابلة للطي

  يتم تنفيذ حسابات التصميم التفصيلية لتحجيم مكونات آلة الطي في هذا القسم. يتم إعطاء الشروط الأولية لترتيب التصميم في الجدول 1.

أقصى قوة قابلة للطي

  تعتمد القوة المطلوبة لتنفيذ الطي على قوة وسماكة وطول الصفائح المعدنية (Groover، 2010). الحد الأقصى

تحامل شعاع التصميم

  تمارس شعاع التثبيت قوة تمسح الصفائح المعدنية على السرير القابل للطي. قوة الضغط عند إجراء عملية الطي هي 50٪ من قوة الطي المطلوبة حيث يتم تطبيقها على نهايتي الماكينة. لذلك يتم إعطاء قوة الشد بواسطة:

قوة القفل = 0.5 قوة قابلة للطي

قوة الشد = 0.5 × 294.6 كيلو نيوتن

قوة القفل = 147.3 كيلو نيوتن

  تم تصميم شعاع التثبيت بحيث يتم لحامه على ألواح جانبية متصلة بآلية تثبيت كما هو موضح في الشكل 3.

  توجد آليات تثبيت على جانبي شعاع لقط ، ولكن يتم وضع مقبض لقط فقط على نهاية واحدة. يجب أن تقاوم مسامير التثبيت في آلية التحامل قوة اللصق التي يتعرضون لها. يتم توضيح تشغيل آلية التحامل في الشكل 4.

  يتم تقاسم الحمل بالتساوي على جانبي آلية تحامل ، لذلك يساوي نصف قوة المشبك التي هي 73.65 كيلو نيوتن. يجب استخدام مستويات الإجهاد المسموح بها إلى 75٪ من قوة الإثبات في مسامير آلية التثبيت. إن المادة المختارة لآلية التحامل وفقا لجمعية مهندسي السيارات (SAE) ، هي الدرجة 4 بدون علامة الرأس وقوة الإثبات البالغة 65 ksi.

  ثم الضغط المسموح به هو:

a = 0.75 x قوة الإثبات ... (2)

a = 0.75 x 65000 psi

أ = 48759

  psi القوة على كل جانب من جوانب آلية التحامل هي 73.65 كيلو نيوتن = 16.55

  klb لذلك فإن منطقة الشد المطلوبة التي يجب أن تعمل القوة عليها هي:

تي ر تحميل ا ... (3)

2 48750/16550 lb in lb At 2

في 0.339 في

  تتطلب منطقة إجهاد الشد البالغة 0.339 in2 قطر 7/8 بوصة ، أي ما يعادل 22.22 ملم. لذلك يجب أن يكون قطر عمود آلية الربط 22.22 مم مع خيط دورة من 9 سلاسل لكل بوصة.

تصميم شعاع قابلة للطي

  يبين الشكل 5 المشهد الأمامي للحزمة القابلة للطي

  ويدعم الحزمة على طرفيها والقوة الأخرى (بما في ذلك وزنه) التي تعمل على الحزمة هي الحد الأقصى للقوة الطولية المطلوبة من 294.6 كيلو نيوتن بشكل منتظم عبر طول الحزمة. يمثل الشكل 6 التحميل على الحزمة.

  مجموع القوة المؤثرة على الحزمة = (294.6 + 58.135t) kN

  أخذ لحظات وحل القوات في نقاط محددة على طول شعاع قابلة للطي واعتبار عامل الأمان من ن = 3 ، والضغط المسموح به من 350 ميغاباسكال ، ووجدت أن القيمة التالية لها ؛

  t = 0.015 أو t = -0.015

  لذلك فإن سماكة العارضة القابلة للطي هي 15 ملم.