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Hallo

ich dimensioniere und konstruiere gerade eine 3 Walzen-Rundbiegemaschine.

Allerdings ist es sehr schwer Literatur darüber zu finden. Ich bin aber über Geleji gestoßen, die mir die Kraft berechnet die auf eine Walze wirkt, bei einen bestimmen zu biegenden Radius:

F= (SigmaS * h)/(6*l) * (3*a^2 - (2SigmaS*r/E)^2)

wobei: SigmaS Streckgrenze des zu biegenden Materials
h breite des zu biegenden Materials
l Auflageabstand des zu biegenden Bleches von einer auf die andere Walze
a Dicke des zu biegenden Bleches
r zu biegender Radius
E E-Modul

Jetzt wollte ich quasi das so angehen, dass man das Blech 4 mal durch die Walze gehen lassen muss, bis man es komplett rund gebogen hat.
Beim ersten mal biege ich es um r1. Beim zweiten mal um r2-r1 etc.

Aber laut der Formel oben wirken da gar nich so große Kräfte auf meine Walze...da würd ich locker mit nem Durchmesser von 50mm für die Walze durchkommen bei einer Blechstärke von 8mm!
Meine Walze soll so 50cm lang werden)
Kommerzielle Maschinen haben aber dafür nen Durchmesser von 180mm, allerdings sind die auch so 1,5m lang oder so.

Gibts denn irgendeine Möglichkeit sowas zu simulieren oder einfacher zu berechnen? Ich habe SolidWorks und Ansys Designspace...

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Hallo Hans,

Ohne näher auf die Formel bzw. darauf aufbauende Berechnungen einzugehen, sei darauf hingewiesen:
Die Walzen werden (beim Bearbeiten von max. breitem Blech) über die ganze Breite belastet und sich somit elastisch durchbiegen. Daher wird sich in der Walzenmitte eine andere Biegesituation ergeben als nahe den Lagern, und das Werkstück wird nicht zylindrisch, sondern "irgendwie" (ev. tonnenförmig) verformt.
Das ist aber nur einer von mehreren Aspekten die bei der Walzendimensionierung eine Rolle spielen dürften, es gibt ja auch noch min. nötige Lagerdurchmesser, Drehmoment das über die Walzen als Zugkraft auf das Werkstück übertragen wird, usw.

Mit einer 50er Walze 8mm-Blech rundbiegen zu wollen kommt mir etwas vermessen vor, so rein gefühlsmässig.
Meist ist es sehr hilfreich einen Blick auf ähnliche ausgeführte Maschinen zu werfen, die sind höchstwahrscheinlich "richtig" dimensioniert.

Natürlich kann man mit DesignSpace das Alles auch sehr gut simulieren. Aber man muss dazu die richtigen Angaben machen, und die Ergebnisse dann interpretieren und bewerten, da können jede Menge Fehler passieren und da die Ergebnisse im FEM so wunderbar glaubwürdig dargestellt werden lauert hier ein grosse Gefahr (dies schreib' ich insbes. deswegen, weil ich aufgrund Deiner Frage annehme dass Du mit DS rel. wenig Erfahrung hast - hättest Du die Erfahrung, hättest Du's ja einfach gemacht, das Simulieren)

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mfg - Leo

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Hallo

danke für deine Antwort

Also kann ich da nich viel machen mit der Berechnung und nur einfach mir nen Durchmesser ausdenken? hab jetzt 85mm bei 500mm länge...

Mit Designspace kenne ich mich leider nich so gut aus, deswegen hab ichs da noch nich simulieren können
:-/

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Zitat:

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Original erstellt von Hans123:
... laut der Formel oben wirken da gar nich so große Kräfte auf meine Walze...da würd ich locker mit nem Durchmesser von 50mm für die Walze durchkommen bei einer Blechstärke von 8mm!
Meine Walze soll so 50cm lang werden)...

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Die Formel ergibt eine Kraft, wie kommst Du dann auf einen Walzendurchmesser?

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mfg - Leo

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Das Problem ist doch einfacher.
Rechne einfach die Kraft bis zum Erreichen der Streckgrenze, falls es sich um Stahl handelt.
Wenn du weiterbiegst, sollte diese nicht mehr wesentlich ansteigen.
Dazu braucht man die Dicke, Breite und die Materialkennwerte.
Und natürlich den Walzenabstand.
Dazu braucht man Festigkeitslehre, Tech. Mechanik aber kein FEM.
Die Walzen und Lager kannst Du dann danach berechnen.

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Klaus           Solid Edge V 18 SP6  Acad LT 2000

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Hallo

Wenn ich die Kraft mit der obigen Formel berechnet habe, dann nehme ich die maximale Breite des Bleches, die darauf gebogen werden soll (hier 200mm) und nehme an, dass die Kraft (die Kraft am linken Rand is die berechnete Kraft/2, am rechten Rand das selbe) an den Rändern am größten is (laut Buch vom Geleji) daraus kann ich dann für meine Walze (die 500mm lang is) ein Biegemoment berechnen(mit Annahme, dass das Blech in die Mitte der Walze gelegt wird). In diversen Büchern z.B. Roloff/Matek kann man sich aus dem Biegemoment dann den überschlägigen Wellenduchmesser berechnen...

[Diese Nachricht wurde von Hans123 am 05. Jan. 2009 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Hans123 am 05. Jan. 2009 editiert.]

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Wobei dann hier zu berücksichtigen ist, das nicht die Haltbarkeit sondern die Durchbiegung der Wellen das KO-Kriterium ist.

Aber auch das kann man ohne FEM berechnen 

Außerdem wissen wir jetzt auch, warum die Wellen/Walzen bei den Maschinen immer so dick sind 

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Der vernünftige Mensch paßt sich der Welt an;
der unvernünftige besteht auf dem Versuch, die Welt sich anzupassen.

Deshalb hängt aller Fortschritt vom unvernünftigen Menschen ab.
(George Bernard Shaw)

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Rechnset Du jetzt die Biege-Geschichte anfangs nach Geleji, und dann nach Roloff/Matek fertig? Gehts bei den Formeln im R/M überhaupt um Biegemaschinen?

Auf die Problematik der elast. Durchbiegung hab ich ja schon ganz oben hingewiesen.
Eine Maschine die wiederholbar gute Arbeitsergebnisse erzeugen soll braucht Stabilität, dazu ist eine möglichst geringe elastische Verfomung das Wichtigste. Schau' Dir mal als (extrem-)Beispiel eine Gesenkbiegemaschine für 8mm an, die hat eine über 1m hohe Unterkonstruktion, um die elast. Durchbiegung unmessbar klein zu halten.

Anders schauts bei einem Hobby-Gerät aus, also wenn Du nur Flachmaterial für Balkongeländer herbiegen willst genügt bald mal was.

Übrigens:
Die wirklichen Verhältnisse in der Biegezone und an den Walzen zu simulieren wird mit FEM ganz schön aufwendig, wenn man bedenkt dass das vorgebogene Werkstück eine hohe Eigensteifigkeit erreichen kann, und die Reibverhältnisse zwischen Walzen und Werkstücke da die Widerstände gegen Verformung "irgendwie" aufteilen.

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mfg - Leo

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Hallo

nach Gileji berechne ich die Kraft, die nötig ist um das Blech auf einen bestimmten Radius zu biegen. Diese Kraft wird logischerweise von der Walze aufgenommen und zwar, wie oben schon geschrieben an den Rändern des zu biegenden Bleches...also habe ich quasi 2 Kräfte die auf die Walze wirkt. Daraus kann ich dann ein Biegemoment bzg. der Lagerung berechnen und dann mit der Formel von Roloff/Matek einen überschlägigen Wellendurchmesser berechnen.

Wie die zulässige Durchbiegung bei Walzen ist, weiss ich leider nicht...im Niemann steht aber drinne, dass die zulässige Biegung bei Werkzeugmaschinen fzul= 0,2*10^-3 *l (l= Abstand zwischen den Lagern), deshalb habe ich diesen Wert angenommen

[Diese Nachricht wurde von Hans123 am 05. Jan. 2009 editiert.]

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Der Ansatz, dass die Kraft je zur Hälfte an den Blechrändern wirkt deckt sich sicherlich nicht mit der Realität. Der dürfte die Annahme, dass die Kraft als Gleichlast über die gesamte Blechbreite wirkt schon näher kommen (auch wenn das nicht ganz perfekt stimmen wird, denn bei dicken Blechen die bereits gebogen sind wirkt das Werkstück selber als Formsteife, die der Walzendurchbiegung quasi hilft).
Die zulässige Durchbiegung für Werkzeugmaschinen kannte ich bisher noch nicht, aber OK, irgendwo muss man mal anfangen Annahmen zu treffen. Für den gegenständlichen Fall kommt mir die Annahme ein bisserl viel vor, rein subjektiv.

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mfg - Leo

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Hallo...

ja, das mit der Linienlast wie du schon sagtest, davon bin ich auch zu beginn ausgegangen. Da ist dann aber das Biegemoment wesentlich geringer, als wenn 2 Kräfte angreifen. Zusätzlich hab ich noch was in nem Buch gefunden: "...ebenso wurde bei allen Berechnungsverfahren angenommen, dass die Belastung der Walze in Ihrer Breite gleichmäßig ist...Tatsächlich kommt es aber vor, dass sich die Blechfläche nicht nur in der Biegeebene entsprechend dem gewünschten Biegeradius, sondern auch senkrecht zu ihr krümmt, wozu insbsondere plattierte Bleche höherer Festigkeit neigen. Infolgedessen werde die Walzen-meißt die Oberwalzen- nicht in Linienberührung ...sondern in Punktberührung nur an den äußeren Blechtafelrändern, aber dort sehr viel stärker belastet, so das hierdurch Brüche eintreten."

Zu der Durchbiegung...wie meinst du das mit "kommt dir viel vor". Heißt das, dass die zulässige Durchbiegung zu groß angenommen worden ist?

[Diese Nachricht wurde von Hans123 am 05. Jan. 2009 editiert.]

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Rechne mal selber: Deine Aussage würde bedeuten, das jede Walze bei 500mm Länge 0,1mm durchbiegt. D.h. ein Spalt von 0,2mm => Da wird in der Mitte nichts mehr gerollt, zumindest nicht mehr der Durchmesser, den Du eingestellt zu haben glaubst.  

Daher Leo´s Aussage....

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Der vernünftige Mensch paßt sich der Welt an;
der unvernünftige besteht auf dem Versuch, die Welt sich anzupassen.

Deshalb hängt aller Fortschritt vom unvernünftigen Menschen ab.
(George Bernard Shaw)

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Deine Zitate aus dem Buch decken sich mit meinen Vermutungen.
Und ja, die ca. 0,1mm erlaubte Verformung pro Walze würden IMHO nur für's Biegen von Balkongeländerstäben reichen.

Aber jetzt mal eine Frage:
Ist das ein Bastelprojekt, wo schlussendlich ein Funktionsmodell entstehen soll, oder ein Konstruktionsprojekt für die Schule?

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mfg - Leo

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Hallo
Gegen die Durchbiegung der Walzen braucht man nur auf der "unbenutzten" Seite in gewissen Abständen ein Paar Stützrollen anzubringen.
Gruß
Sven

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Sven
RASTER Zeulenroda GmbH.

"Gilde der Erfinnder"

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MKW-System. Wird insbes. beim Kaltwalzen von Blechen angewendet, da dabei die Kleinheit des Walzendurchmesser entscheidend für die Effizienz ist.
Macht aber für eine 3-Walzen-Rundbiegemaschine keinen Sinn, da der kleinste walzbare Durchmesser dadurch schlimmer beschränkt wird als wenn man gleich eine grössere Walze nimmt.

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mfg - Leo

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Hallo

das Teil soll mal wirklich gebaut werden. Allerdings werden da keine hochgenauen Sachen gebogen werden, denk ich. Z.Z. steht da fast die selbe 3 Walzen-Biegemaschine rum, die is auch Marke Eigenbau aber schon weit über 30 Jahre alt. Die kann Bleche bis 6mm biegen bei nem Durchmesser der Oberwalze von 75mm...Allerdings sieht man speziell an der Oberwalze auch schon gewisse Ausbrüche, wobei die Unterwalzen fast schadlos sind. Empfiehlt es sich da, für meine konstruktion auch ne Welle zu nehmen mit gehärteter Randschicht, damit das mit den Ausbrüchen nicht vorkommt?

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Hallo,

Wenn die Ursache für die Ausbrüche eine Überschreiung der Spannungen durch Hertzsche'Pressung ist, wirst du beim Einsatzhärten eine ausreichenden Einhärttiefe erreichen müssen. Ansonsten bleibt die Maßnahme völlig wirkungslos.

Alternativ kann man einen anderen Grundwerkstoff nehmen oder einfach den Walzendurchmesser erhöhen. Letzteres hätte zusätzlich den Vorteil einer geringeren Durchbiegung.

Grüße,

Jörg

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Leistung ist, wenn die Felge im Reifen durchdreht.

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Zitat:

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Eine Maschine die wiederholbar gute Arbeitsergebnisse erzeugen soll braucht Stabilität

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Von einem Knicken der Walzen als Instabilität sprechen wir nicht oder?

Dann lautet der Terminus : Steifigkeit

Stabilität ist etwas anderes:
http://de.wikipedia.org/wiki/Stabilit%C3%A4t

Sorry, dies ist in Fachgesprächen immer wieder ein K.O.-Kriterium.

mfg

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Hertz´sche Pressung?

...mir schiesst da grad was durch  den Kopf: die (reale) Pressung kann ja wohl nur so im Bereich der Festigkeit der Bleche liegen.
Und wenn es Ausbröckelungen gibt dann war die Pressung eher zu hoch. Dass das von "Schlägen" herrührt ist bei Walzenbiegemaschinen unwahrscheinlich.
Ich würde auf jeden Fall einen anständigen Stahl empfehlen und so tief als möglich einsetzen. (100Cr6 oder 16MnCr5 sowas?)
Soweit ich mich entsinne sind Einsatzstähle hier den 12%Cr-Stählen und Co vorzuziehen, was Wälzfestigkeit angeht.

ich schließe mich dem Vorredner an:
Steifigkeit - Steifigkeit - Steifigkeit !! Habs grad selber wieder gesehen...zu weich ist immer die Pest. Wird viel zu oft unterschätzt.

Wenn nur ein Stück gebaut wird kostet exaktes Rechnen mehr als die 100erter Welle statt der 80er. (oder Stützrollen). Bissel Rechnung muß natürlich schon sein.
Die Durchsenkung der Welle(n) ist das eine - der Rest außenrum gibt auch nach. Das summiert sich ganz flott auf.

Pessimistische Annahme:
gesamte Biegekraft wirkt in der Mitte. <--bevorzugen
optimistisch (Bäh) :
Kraft linienmäßig und gleichmäßig verteilt (stimmt aber nicht wegen Wellendurchbiegung)

Grüssle

Bernt

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Mach was Du willst - aber will das richtige.

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Zitat:

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Original erstellt von Bulko:
Von einem Knicken der Walzen als Instabilität sprechen wir nicht oder?

Dann lautet der Terminus : Steifigkeit

Stabilität ist etwas anderes:
http://de.wikipedia.org/wiki/Stabilit%C3%A4t

Sorry, dies ist in Fachgesprächen immer wieder ein K.O.-Kriterium.

mfg

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Hallo Bulko,

Wenn man in meinem Text oben weiterliest ist's etwas besser ersichtlich:
Ich habe Stabilität im allgemeinen (umgangssprachlichen) Sinn gemeint, und als speziellen, besonders wichtigen Aspekt davon die möglichst geringe elastische Verformung.
Dabei habe ich bewusst nicht einzelne Verformungen und einzelne Maschinenelemente erwähnt, sondern wollte die Maschine als Ganzes ansprechen. Nicht dass Jemand auf die Idee kommt, er könnte 200mm-Walzen in ein 4mm-Blechgehäuse verbauen und hätte eine ideale Maschine konstruiert <G>

Die Walzen auf Knickung zu betrachten, auf die Idee wäre ich garnicht gekommen. Aber danke für den Hinweis, vielleicht kannst Du Hans da zu einem korrekten Rechenansatz raten.

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mfg - Leo

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Das Hauptauslegungsmerkmal der umformenden Werkzeugmaschine ist geringe elastische Verformung (hohe statische Steifigkeit).

Abhilfe aus seinem Dilemma:

1. Vorspannung: Geht bei der Walze schlecht, da Rotationssymmetrie erhalten bleiben muss.
2. Körper der Beanspruchung angepasst geht auch nicht, aus o.g. Gründen.

3. Aber eine diskrete Abstützung der Walzen, so daß mechanisch ein Träger auf Stützen entsteht ist möglich und bekannt:
http://www.freepatentsonline.com/EP0235769.html

Wird in Walzwerken 1000fach (Anzahl) eingesetzt. 

mfg

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Hallo

danke für die Tipps, werd ich ma probieren, alles zu verarbeiten :-)

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Hallo, bin durch Zufall auf Ihr Problem geraten, ich selbst suche eine praktische Anwendung im Bootsbau.Hier jetzt eine Lösung eines niederländischen Doityourselfers für die Verarbeitung von 5mm Stahlblech: http://members.home.nl/muldert/  Der eine rechnet, der andere machts.

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