Podstawowy projekt magnesu
Maszyna Magnabend została zaprojektowana jako silny magnes prądu stałego o ograniczonym cyklu pracy.
Maszyna składa się z 3 podstawowych części:-
Korpus magnesu, który stanowi podstawę maszyny i zawiera cewkę elektromagnesu.
Listwa zaciskowa, która zapewnia ścieżkę strumienia magnetycznego między biegunami podstawy magnesu, a tym samym zaciska obrabiany przedmiot z blachy.
Belka zginająca, która jest obracana do przedniej krawędzi korpusu magnesu i zapewnia środki do przykładania siły zginającej do przedmiotu obrabianego.
Model 3D:
Poniżej rysunek 3D przedstawiający podstawowe rozmieszczenie części w magnesie typu U:
Cykl pracy
Pojęcie cyklu pracy jest bardzo ważnym aspektem konstrukcji elektromagnesu.Jeżeli projekt przewiduje większy cykl pracy niż jest to potrzebne, to nie jest optymalny.Większy cykl pracy z natury oznacza, że potrzeba więcej drutu miedzianego (co w konsekwencji wyższy koszt) i/lub będzie dostępna mniejsza siła zacisku.
Uwaga: magnes o wyższym cyklu pracy będzie miał mniejsze rozpraszanie mocy, co oznacza, że będzie zużywał mniej energii, a tym samym będzie tańszy w eksploatacji.Jednakże, ponieważ magnes jest WŁĄCZONY tylko przez krótkie okresy, koszt energii działania jest zwykle uważany za mało istotny.W związku z tym podejście projektowe polega na zapewnieniu jak największego rozpraszania mocy, aby uniknąć przegrzania uzwojeń cewki.(To podejście jest wspólne dla większości projektów elektromagnesów).
Magnabend jest przeznaczony do nominalnego cyklu pracy około 25%.
Zwykle wykonanie zakrętu zajmuje tylko 2 lub 3 sekundy.Magnes zostanie następnie wyłączony na kolejne 8 do 10 sekund, podczas gdy obrabiany przedmiot zostanie przesunięty i wyrównany, gotowy do następnego gięcia.Jeśli przekroczony zostanie 25% cykl pracy, w końcu magnes się za bardzo nagrzeje i zadziała przeciążenie termiczne.Magnes nie ulegnie uszkodzeniu, ale przed ponownym użyciem należy go pozostawić do ostygnięcia przez około 30 minut.
Doświadczenia eksploatacyjne z maszynami w terenie wykazały, że 25% cykl pracy jest całkiem odpowiedni dla typowych użytkowników.W rzeczywistości niektórzy użytkownicy prosili o opcjonalne wersje maszyny o dużej mocy, które mają większą siłę mocowania kosztem mniejszego cyklu pracy.
Siła zacisku Magnabend:
Praktyczna siła mocowania:
W praktyce tak duża siła docisku jest realizowana tylko wtedy, gdy nie jest potrzebna(!), czyli przy gięciu cienkich elementów stalowych.Podczas gięcia przedmiotów nieżelaznych siła będzie mniejsza, jak pokazano na powyższym wykresie, i (co ciekawe) będzie również mniejsza podczas gięcia grubych przedmiotów stalowych.Dzieje się tak, ponieważ siła zacisku potrzebna do wykonania ostrego gięcia jest znacznie większa niż siła potrzebna do gięcia promieniowego.Tak więc dzieje się tak, że w miarę postępu gięcia, przednia krawędź listwy zaciskowej unosi się nieznacznie, umożliwiając obrabianemu przedmiotowi uformowanie promienia.
Powstająca mała szczelina powietrzna powoduje niewielką utratę siły docisku, ale siła potrzebna do uformowania zagięcia promieniowego spadła bardziej gwałtownie niż siła docisku magnesu.W ten sposób powstaje stabilna sytuacja, a listwa zaciskowa nie puszcza.
To, co opisano powyżej, to tryb gięcia, gdy maszyna zbliża się do granicy grubości.Jeśli wypróbowany zostanie jeszcze grubszy przedmiot, to oczywiście listwa zaciskowa uniesie się.
Ten diagram sugeruje, że gdyby krawędź noska listwy zaciskowej była nieco zaokrąglona, a nie ostra, szczelina powietrzna dla grubego gięcia byłaby zmniejszona.
Rzeczywiście tak jest i prawidłowo wykonany Magnabend będzie miał docisk z zaokrągloną krawędzią.(Zaokrąglona krawędź jest również znacznie mniej podatna na przypadkowe uszkodzenia w porównaniu z ostrą krawędzią).
Krańcowy tryb uszkodzenia zginania:
Jeśli próba zgięcia zostanie podjęta na bardzo grubym przedmiocie obrabianym, maszyna nie zginie go, ponieważ listwa zaciskowa po prostu się podniesie.(Na szczęście nie dzieje się to w dramatyczny sposób; listwa zaciskowa po prostu puszcza się cicho).
Jeśli jednak obciążenie zginające jest tylko nieznacznie większe niż zdolność zginania magnesu, to generalnie dzieje się tak, że zgięcie zacznie mówić o około 60 stopniach, a następnie listwa zaciskowa zacznie się przesuwać do tyłu.W tym trybie awarii magnes może oprzeć się obciążeniu zginającemu tylko pośrednio, tworząc tarcie między przedmiotem obrabianym a łożem magnesu.
Różnica grubości między uszkodzeniem z powodu oderwania a uszkodzeniem z powodu poślizgu jest generalnie niewielka.
Awaria podczas odrywania jest spowodowana unoszeniem przez obrabiany przedmiot przedniej krawędzi listwy zaciskowej do góry.Siła zacisku na przedniej krawędzi listwy zaciskowej jest głównie tym, co się temu opiera.Zacisk na tylnej krawędzi ma niewielki wpływ, ponieważ znajduje się blisko miejsca, w którym obraca się listwa zaciskowa.W rzeczywistości jest to tylko połowa całkowitej siły zaciskania, która jest odporna na oderwanie.
Z drugiej strony poślizgowi przeciwdziała całkowita siła docisku, ale tylko poprzez tarcie, więc rzeczywisty opór zależy od współczynnika tarcia między przedmiotem obrabianym a powierzchnią magnesu.
W przypadku czystej i suchej stali współczynnik tarcia może wynosić nawet 0,8, ale jeśli występuje smarowanie, może on wynosić nawet 0,2.Zazwyczaj będzie to gdzieś pośrodku, tak że marginalny tryb zniszczenia zginania jest zwykle spowodowany poślizgiem, ale próby zwiększenia tarcia na powierzchni magnesu okazały się nieopłacalne.
Pojemność grubości:
W przypadku korpusu magnesu typu E o szerokości 98 mm i głębokości 48 mm oraz z cewką o zwoju 3800 amperów, zdolność gięcia na całej długości wynosi 1,6 mm.Ta grubość dotyczy zarówno blachy stalowej, jak i aluminiowej.Będzie mniej zaciskania na blasze aluminiowej, ale wymaga mniejszego momentu obrotowego do jej zgięcia, więc kompensuje to w taki sposób, aby uzyskać podobną średnicę dla obu rodzajów metalu.
Muszą istnieć pewne zastrzeżenia dotyczące podanej wytrzymałości na zginanie: głównym z nich jest to, że granica plastyczności blachy może się znacznie różnić.Pojemność 1,6 mm dotyczy stali o granicy plastyczności do 250 MPa oraz aluminium o granicy plastyczności do 140 MPa.
Zdolność do grubości w stali nierdzewnej wynosi około 1,0 mm.Ta pojemność jest znacznie mniejsza niż w przypadku większości innych metali, ponieważ stal nierdzewna jest zwykle niemagnetyczna, a mimo to ma dość wysoką granicę plastyczności.
Kolejnym czynnikiem jest temperatura magnesu.Jeśli pozwoli się na rozgrzanie magnesu, wówczas rezystancja cewki będzie wyższa, a to z kolei spowoduje, że będzie on pobierał mniej prądu, co w konsekwencji spowoduje mniejsze amperokręty i mniejszą siłę docisku.(Ten efekt jest zwykle dość umiarkowany i jest mało prawdopodobne, aby maszyna nie spełniała swoich specyfikacji).
Wreszcie, Magnabendy o większej pojemności mogłyby być wykonane, gdyby przekrój magnesu był większy.
Czas publikacji: 27 sierpnia-2021