Thiết kế nam châm cơ bản
Máy Magnabend được thiết kế như một nam châm DC cực mạnh với chu kỳ làm việc giới hạn.
Máy gồm 3 phần cơ bản: -
Thân nam châm tạo thành đế của máy và chứa cuộn dây điện từ.
Thanh kẹp cung cấp một đường dẫn cho từ thông giữa các cực của đế nam châm, và do đó kẹp chặt phôi kim loại.
Chùm uốn được xoay vào mép trước của thân nam châm và cung cấp một phương tiện để tác dụng lực uốn lên phôi.
mẫu vật 3 chiều:
Dưới đây là hình vẽ 3-D cho thấy sự sắp xếp cơ bản của các bộ phận trong một nam châm loại U:
Chu kỳ nhiệm vụ
Khái niệm về chu kỳ làm việc là một khía cạnh rất quan trọng trong thiết kế của nam châm điện.Nếu thiết kế cung cấp nhiều chu kỳ làm việc hơn mức cần thiết thì nó không phải là tối ưu.Chu kỳ làm việc nhiều hơn vốn có nghĩa là sẽ cần nhiều dây đồng hơn (do đó chi phí cao hơn) và / hoặc sẽ có ít lực kẹp hơn.
Lưu ý: Một nam châm có chu kỳ hoạt động cao hơn sẽ có ít tiêu hao điện năng hơn, có nghĩa là nó sẽ sử dụng ít năng lượng hơn và do đó hoạt động rẻ hơn.Tuy nhiên, vì nam châm chỉ BẬT trong những khoảng thời gian ngắn nên chi phí năng lượng hoạt động thường được coi là có ý nghĩa rất nhỏ.Do đó, cách tiếp cận thiết kế là có mức tiêu tán điện năng nhiều nhất có thể để không làm các cuộn dây của cuộn dây bị quá nóng.(Cách tiếp cận này phổ biến đối với hầu hết các thiết kế nam châm điện).
Magnabend được thiết kế cho chu kỳ nhiệm vụ danh nghĩa khoảng 25%.
Thông thường, chỉ mất 2 hoặc 3 giây để thực hiện một khúc cua.Sau đó, nam châm sẽ tắt trong 8 đến 10 giây nữa trong khi phôi được định vị lại và căn chỉnh sẵn sàng cho lần uốn tiếp theo.Nếu chu kỳ làm việc 25% bị vượt quá thì cuối cùng nam châm sẽ quá nóng và quá tải nhiệt sẽ hoạt động.Nam châm sẽ không bị hỏng nhưng nó sẽ phải được để nguội trong khoảng 30 phút trước khi được sử dụng lại.
Kinh nghiệm vận hành với các máy tại hiện trường cho thấy chu kỳ làm việc 25% là khá phù hợp với người dùng thông thường.Trên thực tế, một số người dùng đã yêu cầu các phiên bản công suất cao tùy chọn của máy có nhiều lực kẹp hơn với chi phí chu kỳ làm việc ít hơn.
Lực kẹp Magnabend:
Lực kẹp thực tế:
Trong thực tế, lực kẹp cao này chỉ được thực hiện khi không cần thiết (!), Tức là khi uốn các phôi thép mỏng.Khi uốn phôi thép, lực sẽ nhỏ hơn như trong biểu đồ trên, và (kỳ lạ một chút), nó cũng ít hơn khi uốn phôi thép dày.Điều này là do lực kẹp cần thiết để tạo ra một khúc cua gấp lớn hơn rất nhiều so với lực cần thiết cho một khúc quanh bán kính.Vì vậy, những gì xảy ra là khi quá trình uốn cong, mép trước của thanh kẹp sẽ nâng lên một chút, do đó cho phép phôi tạo thành bán kính.
Khe hở không khí nhỏ được hình thành làm mất một chút lực kẹp nhưng lực cần thiết để tạo thành bán kính uốn cong đã giảm mạnh hơn so với lực kẹp nam châm.Do đó, một tình huống ổn định dẫn đến kết quả và thanh kẹp không bị buông ra.
Những gì được mô tả ở trên là chế độ uốn cong khi máy gần giới hạn độ dày của nó.Nếu thử một phôi thậm chí dày hơn thì tất nhiên thanh kẹp sẽ nhấc ra.
Sơ đồ này gợi ý rằng nếu mép mũi của thanh kẹp được tỏa ra một chút, chứ không phải là sắc nét, thì khe hở không khí để uốn dày sẽ được giảm bớt.
Thật vậy, đây là trường hợp và một Magnabend được làm đúng cách sẽ có một thanh kẹp với một cạnh tỏa nhiệt.(Cạnh tỏa nhiệt cũng ít bị hư hại do tai nạn hơn nhiều so với cạnh sắc).
Chế độ biên của thất bại uốn cong:
Nếu cố gắng uốn cong trên một phôi rất dày thì máy sẽ không uốn cong được vì thanh kẹp chỉ đơn giản là nhấc ra.(May mắn thay, điều này không xảy ra một cách kịch tính; thanh kẹp chỉ buông ra một cách nhẹ nhàng).
Tuy nhiên, nếu tải trọng uốn chỉ lớn hơn một chút so với khả năng uốn cong của nam châm thì thông thường điều xảy ra là sự uốn cong sẽ tiến hành khoảng 60 độ và sau đó thanh kẹp sẽ bắt đầu trượt về phía sau.Trong chế độ hư hỏng này, nam châm chỉ có thể chống lại tải uốn gián tiếp bằng cách tạo ra ma sát giữa phôi và giường của nam châm.
Sự khác biệt về độ dày giữa hỏng hóc do nhấc ra và hỏng hóc do trượt nói chung là không nhiều lắm.
Lỗi khi nhấc ra là do phôi kéo mép trước của thanh kẹp lên trên.Lực kẹp ở mép trước của thanh kẹp chủ yếu là lực chống lại điều này.Kẹp ở mép sau có ít tác dụng vì nó gần với vị trí thanh kẹp đang được xoay.Trên thực tế, nó chỉ bằng một nửa tổng lực kẹp chống lại lực nâng.
Mặt khác trượt chịu lực kẹp toàn phần mà chỉ nhờ ma sát nên lực cản thực tế phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa phôi và bề mặt nam châm.
Đối với thép sạch và khô, hệ số ma sát có thể cao tới 0,8 nhưng nếu có bôi trơn thì hệ số ma sát có thể thấp tới 0,2.Thông thường, nó sẽ ở đâu đó giữa như vậy mà chế độ biên của sự cố bẻ cong thường là do trượt, nhưng những nỗ lực để tăng ma sát trên bề mặt của nam châm được cho là không đáng giá.
Công suất độ dày:
Đối với thân nam châm loại E rộng 98mm và sâu 48mm và có cuộn dây quay 3.800 ampe, khả năng uốn theo chiều dài đầy đủ là 1,6mm.Độ dày này áp dụng cho cả thép tấm và nhôm tấm.Sẽ có ít lực kẹp hơn trên tấm nhôm nhưng nó cần ít mô-men xoắn hơn để uốn cong nó, do đó, điều này bù đắp theo cách để cung cấp khả năng đo tương tự cho cả hai loại kim loại.
Cần có một số lưu ý về khả năng uốn đã nêu: Điều chính là cường độ chảy của tấm kim loại có thể rất khác nhau.Dung lượng 1,6mm áp dụng cho thép có ứng suất chảy lên đến 250 MPa và nhôm có ứng suất chảy lên đến 140 MPa.
Khả năng độ dày trong thép không gỉ là khoảng 1,0mm.Khả năng này ít hơn đáng kể so với hầu hết các kim loại khác vì thép không gỉ thường không có từ tính và có ứng suất chảy cao hợp lý.
Một yếu tố khác là nhiệt độ của nam châm.Nếu nam châm được cho phép trở nên nóng thì điện trở của cuộn dây sẽ cao hơn và điều này sẽ làm cho nó hút ít dòng điện hơn với số vòng ampe thấp hơn và lực kẹp thấp hơn.(Tác động này thường khá vừa phải và ít có khả năng khiến máy không đạt thông số kỹ thuật).
Cuối cùng, Magnabends có dung lượng dày hơn có thể được tạo ra nếu tiết diện nam châm lớn hơn.
Thời gian đăng bài: 27/08-2021