Introdução à Máquina de Corte Hidráulica

●Resumo

Uma máquina de corte hidráulica para cortar chapas de aço e similares, na qual a lâmina inferior é fixada entre duas placas verticais da estrutura, enquanto a lâmina superior é transportada por um avental móvel.O suporte fornecido para a parte inferior A lâmina de corte consiste em uma caixa oca que se estende horizontalmente entre as placas verticais da estrutura da máquina de tosar e apenas as extremidades das quais estão presas à estrutura.A lâmina inferior é fixada contra uma das paredes laterais da caixa de suporte de modo a ser deslocada em relação ao centro de rotação teórico da referida caixa de suporte em torno do seu próprio eixo.Em consequência, as forças verticais exercidas na lâmina inferior no momento da utilização do cisalhamento máquina tendem a produzir um movimento de torção da caixa de suporte, compensando assim o deslocamento horizontal de flexão da caixa sob a ação das forças horizontais.O avental superior móvel da máquina de corte é preferencialmente inclinado para cima, a fim de aumentar a ação de encurvamento do avental e induzir um deslocamento para a frente da pá superior, tendo assim um efeito contributivo na redução da folga entre as pás.

●Imagens (4)

●Descrição

1. Campo da Invenção

Esta invenção refere-se a máquinas de cisalhamento hidráulicas empregadas para cisalhar chapas de aço ou similares.

2. Descrição do estado da técnica

As máquinas de corte deste tipo compreendem duas lâminas, nomeadamente uma lâmina inferior fixada entre duas placas de extremidade verticais da armação e uma lâmina superior suportada por um avental móvel.Quando visto de frente, a lâmina superior é colocada obliquamente em para ser inclinado de um lado e assim garantir que uma operação de cisalhamento a ser realizada em uma chapa de aço comece perto de uma borda desta e continue em direção à outra borda, progressivamente à medida que o avental se move para baixo.

Nas máquinas de tosquia actuais deste tipo, a lâmina inferior é fixada contra a aresta superior de um avental vertical que se estende entre as duas placas terminais da armação, sendo o referido avental rigidamente fixado a uma mesa horizontal que se destina a apoiar as chapas de aço a serem cortadas.Durante a operação de uma máquina de corte deste tipo, no entanto, as reações de resistência ao corte são exercidas na direção vertical e na direção horizontal.Essas reações têm uma tendência para provocar deslocamentos flexurais horizontais e verticais dos aventais estacionários e móveis.No entanto, os deslocamentos verticais de flexão dão origem apenas a problemas simples de resistência a tensões de flexão, ou resistência à fadiga.

Os deslocamentos de flexão horizontais, no entanto, tendem a separar as duas lâminas de corte horizontalmente.Consequentemente, a folga entre essas lâminas aumenta, modificando assim a geometria de corte e dando origem a um aumento da reação horizontal.O sistema é, portanto, cumulativo e produz resultados de corte ruins (principalmente arestas e rebarbas).

Por esta razão, o objetivo da presente invenção é fornecer uma máquina de corte que seja projetada de forma a reduzir a folga entre as lâminas de corte para obter boas condições de corte.

●SUMARIO DA INVENÇÃO

Para este fim, a invenção utiliza primeiro as forças verticais exercidas na pá inferior estacionária a fim de compensar o deslocamento de flexão horizontal do suporte da pá.No entanto, a presente invenção também utiliza o efeito de flambagem do avental superior para reduzir a folga entre as lâminas de corte e compreende um certo número de melhorias adicionais.

De acordo com uma primeira característica distintiva da máquina de tosquia contemplada pela invenção, o suporte previsto para a lâmina inferior da máquina de tosquia consiste numa caixa oca que se estende horizontalmente entre as duas placas de extremidade verticais da armação, sendo a referida lâmina inferior fixada contra uma das paredes laterais da referida caixa de maneira a ser deslocada em relação ao centro teórico de rotação da caixa no momento de um movimento de torção da dita caixa sobre seu próprio eixo.

Assim, as forças verticais exercidas na lâmina de corte estacionária são aplicadas na borda correspondente da referida caixa de suporte, tendendo assim a produzir um torque.De fato, a deformação resultante tende a arrastar o corte borda da lâmina estacionária em direção à lâmina móvel, reduzindo assim a folga entre as lâminas.

De acordo com outra característica distintiva da máquina de tosquia em consideração, o avental superior móvel da máquina de tosquia é inclinado para trás a partir do fundo do referido avental, a fim de aumentar a ação de encurvamento da referido avental e para induzir um deslocamento para a frente da pá superior com a finalidade de contribuir ainda mais para a redução da folga entre as pás.

●BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Outras características da invenção serão mais evidentes mediante consideração da seguinte descrição e desenhos anexos, em que:

FIGO.1 é uma vista esquemática em perspectiva de uma máquina de tosquia de acordo com a invenção;

FIGO.2 é uma vista em corte transversal da máquina de tosquia;

●DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

A estrutura da máquina de tosquia mostrada nas FIGS.1 e 2 compreende duas placas de extremidade 1 tendo um contorno geralmente em forma de L e dispostas em dois planos verticais paralelos.As referidas duas placas terminais são conectadas entre si em suas extremidades superiores por meios de painéis 2, 3 e 4 que constituem virtualmente uma caixa aberta com a forma de um U invertido. Para maior clareza da FIG.1, o painel frontal 3 não foi mostrado nesta figura.

O suporte fornecido para a lâmina inferior estacionária 5 da máquina de tosquia de acordo com a invenção consiste em uma caixa oca fechada que é geralmente designada pelo número de referência 6 e que se estende horizontalmente na lado frontal da referida máquina de tosquia entre os braços inferiores das duas placas de extremidade 1. A referida caixa é presa à armação da presente máquina de tosquia apenas nas suas duas extremidades, ou seja, soldando as suas faces de extremidade contra as faces internas de as duas placas de extremidade 1 por meio de filetes de solda 7.

A lâmina inferior 5 é fixada perto da borda superior de uma das paredes laterais da caixa estacionária de suporte da lâmina 6, ou seja, a parede vertical voltada para dentro 8. Em consequência, a posição da referida lâmina inferior é recuada a uma distância L com em relação ao centro O da caixa oca 6 que tem a função de suporte de lâmina.Assim, como já foi mencionado e como adiante será explicado com maior detalhe, esta disposição permite rentabilizar a vertical forças exercidas sobre a pá estacionária com vista a compensar as deformações do seu suporte no sentido horizontal.

A lâmina superior móvel 9 da máquina de tosquia de acordo com a invenção é fixada na aresta inferior de um avental móvel 10 que é provido de duas saliências verticais 11 colocadas opostas às placas terminais 1 da armação.

É digno de nota que o avental móvel 10 não é colocado em um plano vertical, mas em um plano inclinado para trás a partir do fundo.Este plano é inclinado para a horizontal em um ângulo obtuso β da ordem de 92° a 110°, por exemplo 98°.As rampas de guia fornecidas nas bordas traseiras das saliências e deslocáveis em contato com duas rodas guia fixas 12 são definidas em um ângulo reverso de inclinação em relação ao referido avental 10. clareza dos desenhos, esses ângulos de inclinação foram propositalmente aumentados na FIG.3.

O deslocamento para baixo do referido avental móvel é controlado por dois macacos hidráulicos 13 colocados em cada extremidade.O movimento de retorno ascendente do avental é produzido pela restauração de molas 14 que atuam em tensão.Estas molas são colocadas na diagonal para puxar o referido avental tanto para cima como para trás (como mostrado na FIG. 3), sendo os pontos superiores 15 de fixação das referidas molas indicados na FIG.1.

A inclinação do avental superior móvel 10 destina-se a evitar qualquer aumento da folga entre as duas lâminas da máquina de tosquia de acordo com a invenção.Este já era o objeto do modo particular de montagem da lâmina estacionária no quadro.

Para se ter uma ideia clara do papel desempenhado pela montagem da lâmina estacionária na caixa de suporte 6, será útil, em primeiro lugar, considerar as condições de funcionamento de uma máquina de corte convencional do tipo ilustrado nos diagramas das FIGS.10 a 13. Em uma máquina de tosquia deste tipo, a lâmina inferior 16 é fixada contra a borda superior de um avental vertical 17. As extremidades do referido avental vertical são fixadas a duas placas de extremidade da armação, avental sendo rigidamente fixado a uma mesa horizontal 18 disposta em ângulos retos.Em relação à lâmina superior 19, esta lâmina é transportada pela borda inferior de um avental móvel 20 colocado entre as duas placas terminais 21 da armação.

Conforme ilustrado na FIG.13, as reações de resistência ao corte no momento do cisalhamento de uma chapa de aço T têm como efeito submeter cada lâmina 16 e 19 a forças horizontais e verticais Fh e Fv, respectivamente.Tendo em vista o fato que as reacções horizontais são exercidas em direcções opostas no avental superior e no avental inferior, isto tem o efeito de aumentar a folga entre as duas pás 16 e 19. Conforme mostrado no diagrama da FIG.12, o avental 17 sofre então uma deflexão horizontal da mesma maneira que uma viga simples cujas extremidades repousam sobre dois pontos de apoio 22. A deformação do referido avental corresponde, portanto, à fórmula de flexão de uma viga apoiada em ambas as extremidades com deflexão máxima no centro.

Levando em consideração o fato de que as reações horizontais têm uma ordem de grandeza de 20% da força vertical ou a chamada 'força de corte', o arranjo fornecido na máquina de corte de acordo com a invenção é destina-se a utilizar esta força vertical para compensar o deslocamento de flexão horizontal referido anteriormente.Este resultado é alcançado em virtude do fato de que, na máquina de tosquia contemplada pela invenção, o a lâmina estacionária 5 é fixada em uma das paredes laterais de uma caixa de suporte oca 6 em uma posição deslocada em relação ao centro teórico O de rotação da referida caixa quando esta é submetida a uma tensão de torção.

De fato, conforme ilustrado na FIG.8, a força vertical Fv que é exercida na lâmina estacionária 5 produz, portanto, um torque que tende a causar torção da caixa de suporte 6 em torno de seu próprio centro O. Isso, portanto, tem o efeito de aproximar o gume da lâmina 5 da lâmina móvel 9. Só então é necessário calcular as forças de inércia, bem como o comprimento do braço de alavanca L, a fim de garantir que esta rotação seja substancialmente igual ordem de grandeza como a deflexão horizontal do suporte da pá 5. Assim, conforme ilustrado na FIG.9, praticamente não há mais deslocamento horizontal do fio cortante da lâmina inferior 5, obtendo-se assim conservação da geometria de corte e consequentemente uma melhoria dos resultados.

Conforme mencionado anteriormente, a inclinação do avental superior 10 destina-se não apenas a aumentar o efeito de encurvamento do avental, mas também a contribuir para uma redução na folga entre as lâminas de corte.

No entanto, para garantir que a reação horizontal não cause deformação por flexão do referido avental e seus elementos de guia, o ponto de aplicação A dos macacos 13 nas arestas superiores das saliências 11 do avental superior 10 é deslocado na direção traseira em relação à posição da lâmina móvel 9 (como mostrado na FIG. 3, bem como no diagrama teórico da FIG. 6).Em virtude da reação vertical da chapa de aço a ser cortada, esta produz um par que tende a fazer avançar a pá superior 9 e consequentemente a reduzir a folga entre as pás.

Para evitar o contato friccional entre as lâminas, apenas a reação de corte horizontal R deve ser utilizada.É portanto suficiente respeitar a relação R≧(F·d)/H1 para evitar qualquer contacto de fricção das lâminas.

São tomadas medidas para garantir que a força de equilíbrio seja muito próxima de R1, resultando em que as reações horizontais no avental e seus membros guia sejam muito pequenas em todas as circunstâncias, pois existe uma relação entre R e F tal que R≅0,2 F. Portanto, é necessário apenas fazer uma escolha adequada da relação d/H1 para garantir que o equilíbrio seja sempre mantido (ver FIG. 7).

A fim de evitar o deslocamento por flexão do avental superior 10 no ponto médio de seu comprimento, uma mesa horizontal 23 que se estende para trás é adicionada ao referido avental.Como mostrado na FIG.3, o avental 10 e a mesa 23 são montados juntos em relação rigidamente fixada por meio de duas séries de parafusos 24 e 25 que são espaçados em intervalos ao longo de todo o comprimento e correspondem respectivamente a parafusos de tensão e a parafusos de pressão.Este sistema permite regular o linearidade da lâmina superior e para evitar a torção do conjunto completo.

A combinação das duas características distintivas descritas acima, a saber: montagem da lâmina de corte estacionária em uma caixa de suporte que é capaz de sofrer um movimento de deslocamento de torção ou torção sobre o seu próprio eixo e a posição inclinada do avental superior móvel oferece resultados altamente vantajosos do ponto de vista técnico, bem como no que diz respeito à economia de capital.De fato, a soma das deformações horizontais (que têm mais efeito desfavorável no bom desempenho das operações de corte) foram reduzidos em uma proporção de mais de dez, enquanto o peso de todo o conjunto é reduzido em 10%, todas as outras condições sendo iguais.

No que diz respeito às deformações susceptíveis de ocorrer, importa referir que, embora as forças que actuam em oposição à operação de corte sejam de facto sempre constantes, o mesmo não se aplica ao ponto de aplicação que se move da esquerda para a direita ao longo de toda a linha de corte.Conseqüentemente, as tensões de flexão aumentam da esquerda para o centro e depois diminuem.No entanto, como a tensão de torção exercida na caixa de suporte inferior 6 também aumenta para o centro e depois diminui no mesmo período de tempo, há sempre uma compensação praticamente total das deformações, que é de fato o objetivo a ser alcançado.

A fim de evitar qualquer perigo de ovalização da caixa de suporte 6 no momento dos deslocamentos torcionais desta última, pode-se prever vantajosamente uma ou várias divisórias intermediárias 26 dentro da referida caixa e cada divisória pode ser dotada de uma abertura 27. A referida caixa de suporte pode também servir de alojamento para o reservatório 28 que faz parte do circuito hidráulico de comando dos macacos 13. Este circuito compreende ainda um circuito hidráulico conjunto 29, bem como uma unidade de controle 30. Como mostrado na FIG.1, esses componentes do circuito hidráulico são fixados vantajosamente no exterior da máquina na face externa de uma das placas terminais da estrutura, garantindo assim facilidade de acesso para operações de manutenção e desmontagem.O projeto deste circuito hidráulico não precisa ser descrito, no entanto, uma vez que pode ser idêntico aos normalmente fornecidos em máquinas de corte convencionais.

De preferência, a máquina de cortar de acordo com a invenção também está equipada com um sistema para ajustar o seu ângulo de corte, ou seja, o ângulo α formado pela lâmina móvel 9 em relação à horizontal.Como mostrado na FIG. 4, este sistema pode ser constituído por um batente móvel 31 com vários entalhes de apoio de diferentes profundidades, podendo cada entalhe cooperar com um batente resiliente 32 levado pela extremidade superior do avental superior 10. o ajuste pode ser realizado operando manualmente o batente móvel 31 para colocar qualquer um desses entalhes opostos ao batente 32.

No entanto, conforme ilustrado na FIG.5, este sistema de comando manual pode ser substituído por um batente móvel 33 constituído por um macaco linear acionado por um motor elétrico 34. Como no caso anterior, o dito batente é colocado oposto ao elástico batente 32 levado pelo avental móvel 10.

●Reivindicações (2)

O que é alegado é:

1. Máquina de corte hidráulica, caracterizada pelo fato de que compreende: uma estrutura com primeira e segunda placas de extremidade verticais, um avental fixado de forma móvel à referida estrutura, uma lâmina de corte superior fixada ao referido avental móvel, uma caixa oca com primeira e segunda extremidades rigidamente fixados às referidas primeira e segunda placas de extremidade vertical, respectivamente, e uma lâmina de corte inferior fixada a uma das paredes laterais da referida caixa, sendo as referidas lâminas de corte superior e inferior montadas em oposição uma à outra, e as referidas lâminas de corte caixa oca sendo montada para movimento de torção em torno de um eixo paralelo e espaçado a uma distância substancial da referida lâmina de corte inferior, em que a força verticalmente para baixo exercida na referida lâmina de corte inferior durante um corte a operação fará com que a referida caixa gire em torno do referido eixo, esta torção produzindo um deslocamento horizontal continuamente variável da referida lâmina de corte inferior que cancela substancialmente a oposição horizontal continuamente variável deslocamento da referida lâmina de corte inferior causada pelas forças horizontais exercidas na referida lâmina de corte inferior durante uma operação de corte.

2. Máquina de corte hidráulica, de acordo com a reivindicação 1, e dois macacos dispostos em extremidades opostas do referido avental móvel e tendo um ponto de aplicação recuado em relação à posição da referida lâmina de corte superior, os referidos dois macacos atuando para deslocar o referido avental móvel para baixo, sendo o referido avental móvel inclinado para trás a partir de seu fundo.