Tính toán và thiết kế máy kéo P4 pptx

Máy nắn thép và máy là phẳng sản phẩm Thép hình và thép tấm sau khi cán và được làm nguội xong thường có những chỗ chưa thẳng và phẳng vì vậy người ta thường dùng máy nắn thép còn gọi là

3.5.6 Máy nắn thép và máy là phẳng sản phẩm

Thép hình và thép tấm sau khi cán và được làm nguội xong thường có những chỗ chưa thẳng và phẳng vì vậy người ta thường dùng máy nắn thép (còn gọi là máy

là phẳng) để nắn thẳng và là phẳng sản phẩm Các máy nắn và máy là thép thường đặt sau sàn làm nguội

a/ Máy nắn thép tấm

n Công dụng và phân loại

Máy nén thép tấm thường được gọi là máy là phẳng Máy gồm nhiều con lăn sắp xếp theo thiết kế và so le với nhau để là phẳng thép tấm Máy chia làm 2 nhóm:

- Nhóm máy đặt con lăn song song: nhóm máy này dùng để là phẳng các tấm dày và dày vừa Máy đặt ở các xưởng cán nóng tấm dày và dày vừa có S ≥ 4 mm

H.3.8 Sơ đồ nắn phẳng thép tấm

a/ Nắn thép bằng các con lăn đặt song song; b/ Bằng các con lăn đặt nghiêng

- Nhóm máy đặt các con lăn nghiêng: nhóm này dùng để là phẳng các loại thép tấm có chiều dày nhỏ hơn 4 mm Thép được là phẳng là nhờ các con lăn đầu

o Các thông số cơ bản của máy là phẳng

D - đường kính con lăn (mm); L - chiều dài con lăn (mm)

t - bước con lăn (khoảng cách tâm của 2 con lăn)

n - số con lăn có trong máy

D và L của con lăn sẽ quyết định tới chất lượng nắn và kết cấu của máy D

và t không được lấy quá lớn vì sẽ làm giảm chất lượng nắn, nhưng nếu nhỏ quá sẽ làm lực cần là và nắn trên các con lăn rất lớn Thực tế sản xuất và kinh nghiệm thiết

kế cho thấy nên lấy t = 1,1D; n = 9÷11 (đối với dàn lăn cho thép tấm dày hơn 4

mm), n = 13÷17 (đối với dàn lăn cho thép tấm có S < 4 mm, n = 19÷23 (đối với dàn lăn cho thép tấm đặc biệt và mỏng)

Độ nắn, là có chính xác hay không phụ thuộc nhiều vào số con lăn, càng nhiều thì nắn càng chính xác song nếu nhiều quá thì không hợp lý và không kinh tế

H.3.84 Máy là thép tấm mỏng loại 17 con lăn với các con lăn tựa

1 Trục nắn thép; 2 Trục tựa; 3 Vítme điều chỉnh giữa; 4 Vítme điều chỉnh khe hở con lăn;

5 Bệ máy; 6 Bộ phận điều chỉnh bằng tay; 7 Động cơ điều chỉnh khe hở con lăn

p Tốc độ và chất lượng nắn phẳng

Tốc độ nắn phụ thuộc vào bề mặt làm việc của các con lăn và khả năng chống mài mòn của chúng Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào ứng suất tiếp xúc giữa bề mặt kim loại và con lăn Ứng suất tiếp xúc được tính theo công thức thực nghiệm sau:

ch

R b

E P 418 ,

=

Trong đó:

P – áp lực lớn nhất tác dụng lên con lăn;

E – môdul đàn hồi của vật liệu làm con lăn, E = 2.104 kG/mm2

R – bán kính của con lăn nắn (mm);

b - chiều rộng tấm được là phẳng;

σch - giới hạn chảy của vật liệu làm con lăn (kG/mm2)

Để tăng cường độ bền cho các con lăn và tăng độ chính xác cho sản phẩm nắn, người ta dùng các con lăn tựa để trục nắn tựa vào chúng Quan hệ về kích thước giữa chúng như sau: Dt ≥ 2D (đôi khi Dt = D)

Vật liệu chế tạo các con lăn thường dùng 90CrSi, 100Cr15, 120CrNi2A; chúng có độ cứng HRC = 55÷65

q Tính lực nắn trên các con lăn khi là thép tấm

Khi là phẳng thép băng hoặc tấm kim loại thì sự nắn và là chỉ xảy ra từ con lăn thứ 2 trở đi cho tới con lăn cuối cùng Gọi P là lực nắn là phẳng trên các con lăn, muốn tính được lực đó người ta xây dựng các biểu đồ và phương trình mômen đi qua tiết diện trên các con lăn thứ 2, 3, 4, 5 …đến con lăn thứ n và giả thiết thép là luôn luôn đi thẳng

P = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + … + Pn-1 + Pn

Trong đó: P - lực nắn của máy;

P1 ÷ Pn - lực nắn trên con lăn thứ nhất đến con lăn thứ n

H.3.85 Biểu đồ mômen và các lực của các con lăn khi là thép

Từ biểu đồ hình 3.85 ta có:

M1 = P1.0 = 0

0 P 2

t P

M2 = 1 − 2 → 1 M2

t

2

P =

2

t P t.

P

M3 = 1 − 2 → 2 .(M3 2 M2)

t

2

2

t P t.

P t 2

3 P

M4 = 1 − 2 + 3 → 3 .(M4 2 M3 M2)

t

2

2

t P t.

P t 2

3 P t 2 P

M5 = 1 − 2 + 3 − 4 → 4 .(M5 2 M4 M3)

t

2

t

2

→ n 1 .(Mn 2 Mn 1 Mn 2)

t

2

P− = + − + −

→ n (M n 1 2 M n M n 1)

t

2

P = + + + −

Ta thấy: Mn+1 = 0 và 2Mn = 0

Thay các giá trị trên vào công thức tính lực nắn, là phẳng ta có:

[M2 M3 M4 M5 Mn 2 Mn 1 Mn]

t

8

P = + + + + + − + − +

Trong đó: M2 ÷ Mn-1 là mômen dẻo đàn hồi của các con lăn từ thứ 2 đến thứ (n-1)

Lực tác dụng lên mặt trên và dưới bằng nhau:

2

P P

Pt = d =

r Xác định công suất động cơ dẫn động máy

Công suất dẫn động máy là công suất sinh ra làm kim loại biến dạng dẻo khi nắn là phẳng, đồng thời phải thắng được các lực ma sát tại các chỗ ổ khớp nối có các chi tiết quay và mômen không tải Công suất máy được tính:

ω + ω +

σ

2

d f

P D b h k F 4

R

v N

2 ch

ω + ω +

σ

2

d f

P v b h k F 2 N

2 ch

σch - giới hạn chảy của vật liệu làm con lăn;

E – môdul đàn hồi của vật liệu làm con lăn

D - đường kính của con lăn, D = 2R

h, b - chiều dày, chiều rộng của thép tấm được là phẳng

k - hệ số biến dạng của kim loại tính từ con lăn thứ 2 tới con lăn thứ (n-1)

∑−

π

π

−

= n 1

2

2

k 1

k

k (kπ là hệ số biến dạng uốn dẻo, [ ( ) ]

E 100 50 1

÷

−

=

P - lực nắn tổng

f = 0,003 ÷ 0,1 - hệ số ma sát tại cổ trục con lăn

d - đường kính cổ trục con lăn

ω - vận tốc góc của con lăn

f’ - hệ số ma sát lăn: f’ = 0,8 ÷ 1,0 đối với kim loại đen, f’ = 1,0 ÷ 1,5 đối với kim loại màu

b/ Máy nắn thép hình

n Khái niệm

Máy nắn thép hình kiểu con lăn được dùng để nắn tất cả các loại thép hình có tiết diện phức tạp và đơn giản muốn nắn thép hình thì phải có các con lăn, chỉ cần

sử dụng các con lăn định hình có tiết diện tròn, vuông, chữ nhật, chữ I, U, ray, góc v.v…như sản phẩm vào máy sẽ nắn thẳng được loại sản phẩm thép hình mong muốn Máy nắn thẳng thép hình có 2 loại:

- Loại máy nắn thẳng thép hình kiểu hở (kiểu côngxôn)

Loại này có các con lăn định hình được bố trí lắp với phần đầu thò ra ngoài của trục nắn Chỉ cần thay các con lăn nắn định hình ở phần đầu trục lắp theo kiểu côngxôn là được Bạc trục nắn và ổ đỡ trục khi làm việc thường chịu tải rất lớn, người ta thường dùng bạc lót để đỡ trục nắn, ít khi dùng ổ bi Máy này được dùng rất rộng rãi để nắn tất cả các loại thép hình cỡ nhỏ và trung bình, máy vận hành dể dàng và thuận tiện

H.3.86 Máy nắn thẳng thép góc kiểu côngxôn

1 Con lăn nắn trên; 2 Thép góc được nắn thẳng; 3 Con lăn nắn thẳng dưới;

4 Trục lắp con lăn nắn; 5 Bạc lót trục; 6 Giá máy nắn thẳng

- Loại nắn thẳng thép hình kiểu kín

Loại này có trục nắn được tiện rãnh tạo hình như hình dáng và kích thước sản phẩm, các rãnh được bố trí trên chiều dài L bề mặt làm việc của trục

Số con lăn thường là:

n = (3÷9) - đối với máy nắn thẳng các loại ray và thép hình cỡ lớn

n = (11÷13) - đối với máy nắn thẳng thép hình cỡ vừa và nhỏ

Tốc độ nắn thường v = (0,5÷3,0) m/s

Các thông số cơ bản của máy nắn thẳng kiểu hở hình sau:

t - bước con lăn (bước nắn); L - chiều dài làm việc của trục nắn;

h - chiều dày vật nắn; b - chiều rộng vật nắn;

D - đường kính con lăn nắn; d - đường kính cổ trục con lăn nắn;

H.3.87 Máy nắn thẳng thép hình kiểu kín có đường kính con lăn nắn D = 450

mm dùng trong các máy cán hình cỡ nhỏ và trung bình, d = 200 mm

o Phương pháp xác định lực nắn và công suất động cơ

- Phương pháp xác định lực nắn: xét trường hợp nắn tổng quát với đường

kính 2 con lăn khác nhau như khi nắn thẳng thép góc Lực nắn được tính theo công thức sau:

t

8 5 n k W P

Trong đó: Wy là mômen chống uốn đàn hồi

y

0

W

W

k= là tỷ số giữa mômen chống uốn dẻo và mômen chống uốn đàn hồi

H.3.88 Sơ đồ nắn thẳng thép góc và tính lực nắn thẳng

Hệ số k của một số thép có tiết diện đơn giản và phức tạp được xác định theo hình sau:

H.3.89 Cách xác định hệ số k cho thép hình chữ nhật, vuông, tròn, ống

Tương tự ta có: Thép đường ray k = 2,0; thép chữ U: k = 1,2; thép góc k = 1,4; thép chữ I: k = 1,4

- Xác định công suất động cơ: Công suất động cơ được tính như sau:

ω + ω +

σ

2

d f

P k h b v E 2 N

2

3.5.7 Máy vận chuyển và sàn làm nguội

a/ Máy vận chuyển thép

Để dịch chuyển kim loại từ giá cán này sang giá cán kia, từ xưởng này qua xưởng khác và đưa sản phẩm tới giàn làm nguội hoặc tới các thiết bị phụ khác như

lò ủ, lò nhiệt luyện, máy cắt, máy nắn v.v…người ta dùng các máy vận chuyển kim loại Các máy này chuyển động trên đường đi của dây chuyền công nghệ

Có nhiều loại máy vận chuyển (kiểu móc, kiểu kéo, kiểu gạt, cào …) nhưng phổ biến nhất là máy vận chuyển kiểu dây cáp và kiểu xích

n Máy vận chuyển kiểu dây cáp

Máy gồm từ 6 đến 8 dây cáp, những dây này chuyển động được là nhờ tang kéo 1 và tang quay 2 Xe vận chuyển 3 có vấu tựa 4 được gắn vào các dây cáp, các dây cáp chuyển động làm cho xe cũng chuyển động theo Thép cán được chở đi từ

sàn chứa 5 sang sàn chứa 6 hoặc từ sàn chứa 6 về sàn chứa 5 là nhờ có xe chở thép cán đi từ phải sang trái và ngược lại

H.3.90 Máy vận chuyển kiểu dây cáp dùng trong máy cán thép hình

a/ Sơ đồ động: 1 Tang kéo; 2 Tang quay dẫn động; 3 Xe vận chuyển; 4 Vấu tựa của

xe; 5 Sàn đưa phôi; 6 Sàn chứa phôi; 7 Lò xo cân bằng; 8 Thép cán; 9 Dây cáp

b/ Cấu tạo của xe vận chuyển kiểu cáp: 1 Bánh xe lăn có rãnh; 2 Thanh giằng

ngang; 3 Bộ phận điều chỉnh vấu tựa; 4 Vấu tựa; 5 Thép cán

o Máy vận chuyển kiểu xích

Giống như máy vận chuyển kiểu cáp nhưng nó có ưu điểm là chịu được nhiệt

độ cao Máy vận chuyển được là nhờ có bánh xích và xích Máy có tính cơ động kém vì bánh xích và líp chỉ chuyển động theo một phía

H.3.91 Máy vận chuyển thép cán nguội kiểu xích

1 Xích; 2 Vấu tựa; 3 Máng chứa; 4 Bánh xích

Nguyên lý làm việc: Vật cán từ sàn vận chuyển nằm giữa 2 vấu tựa rơi vào

máng chứa 3, từ máng chứa vật cán được chuyển động thẳng vuông góc với hướng

A để đến các nơi khác trên dây chuyền công nghệ hoặc tới các máy cắt

Một số thông số và đặc tính kỹ thuật của máy như sau:

- Bước vấu: t = 1.200 mm; - Số dây xích: n = 6;

- Khoảng cách giữa 2 dây xích: l = 2.000 mm;

- Tốc độ xích kéo: v = 1,1 m/s; - Chiều dài vật cán: L = (5÷19) m;

- Trọng lượng vật cán: G = (1.200÷1.500) kG

- Công suất động cơ: N = (30÷55) kW

b/ Sàn làm nguội

Sàn nguội là nơi chứa và làm nguội thép cán sau khi đã cán xong Tại sàn nguội người ta còn phun hơi nước ở dạng sương hoặc dùng gió thổi mạnh để thép mau nguội

H.3.92 Sàn làm nguội thép cán của Đức

Sau khi qua sàn nguội, thép cán có nhiệt độ giảm từ (800÷950)0C xuống còn (100÷200)0C Sàn nguội có nhiều loại nhưng đặc trưng nhất là sàn nguội thanh răng

vì nó được dùng nhiều trong cán thép hình cỡ vừa và nhỏ Vật cán nằm trên sàn nguội thanh răng rất ổn định và vận chuyển được dể dàng

Quy trình vận hành của sàn nguội như sau: Thép sau khi cán nóng xong

đang nằm ở sàn nguội cấp 1 được nhấc lên máng 2 để vào sàn nguội thanh răng Hệ thống thanh răng 3 được cố định trên dầm chịu lực 4, lúc này hệ thống thanh răng di động 5 được chuyển động lên xuống theo một cung tròn nhất định nhờ động cơ điện

14, hộp giảm tốc 15 và các cơ cấu bánh lệch tâm, trục khuỷu-thanh truyền, cơ cấu cam v.v…

Mỗi lần chuyển động lên xuống theo một cung tròn như vậy hệ thống 5 đã nâng thanh thép cán đi qua được một răng, cứ như vậy dần dần thanh thép được chuyển động từ phải qua trái cho tới khi rơi vào máng nhận thép 9

Thép sau khi làm nguội nhiệt độ còn (100÷150)0C được nắn thẳng, cắt ra thành phẩm và nhập kho chờ xuất xưởng

H.3.93 Mặt cắt ngang một phía của sàn làm nguội kiểu thanh răng

1 Máng lăn dẫn thép; 2 Máng trượt; 3 Thanh răng cố định; 4 Dầm đỡ thanh răng cố định;

5 Thanh răng di động; 6 Trục dẫn con lăn thép sau khi nguội; 7 Giá chuyển hướng di động;

8 Dầm đỡ thanh răng di động; 9 Con lăn dẫn thép thành phẩm; 10 Trục khuỷu-thanh truyền;

11, 14 Động cơ điện; 12, 15 Hộp giảm tốc; 13 Bánh lệch tâm (cơ cấu cam)

3.5.8 Thiết bị quấn cuộn thép và tang cuộn

H.3.94 Tang cuộn dùng trong máy cán tấm nguội

1, 2 Má kẹp sản phẩm trên và dưới; 3, 5 Chêm; 4, 6 Mặt đỡ; 7 Thanh nối; 8 Phần trong tang cuộn; 9 Tấm kẹp

thép thành từng bó theo

trọng lượng quy định để dể

vận chuyển khi xuất xưởng

thường dùng cho thép tròn

có đường kính từ φ5÷φ10

Máy cuộn thép tấm

được dùng nhiều trong cán

tấm nóng và nguội, đặc

biệt là trong cán tấm

mỏng, cán băng và giấy

kim loại

Máy rải thép và

cuộn thép tròn φ6 hiện nay

thường dùng là thiết bị của

Ytalia

a/ Máy và tang cuộn thép tấm

n Khái niệm

Thép tấm sau khi cán nóng được bàn dẫn hướng 1 đưa vào con lăn kẹp 2 vào dẫn hướng 3 vào tang cuộn 4 Tại tang cuộn 4 có cơ cấu kẹp chặt đầu thép và cuộn thép tấm vào tang cuộn các con lăn 5 có nhiệm vụ mở đầu ra cho tới khi cuộn xong thép, các con lăn luôn tỳ vào mặt thép để giữ cho thép cuộn chặt Các con lăn được

mở đầu ra nhờ các bản lề 6

Máy cuộn thép có chiều dày từ (2÷4) mm, khối lượng G của 1 cuộn thép = 8,5 tấn, đường kính trong d của cuộn thép φ700 Đường kính ngoài của cuộn thép φ1300, vận tốc cuộn (6,15÷12,15) m/s

Đối với các máy cán tấm nguội và cán băng kim loại mỏng, người ta thường dùng các tang nhả và tang cuộn đặt ở trước và sau máy cán

H.3.95 Máy cuộn thép tấm nóng trên máy cán tấm liên tục 1700

1 Bàn dẫn hướng; 2 Bộ phận con lăn kẹp thép tấm; 3 Dẫn hướng vào tang cuộn;

4 Tang cuộn sản phẩm thép tấm ; 5 Các con lăn kẹp; 6 Các cơ cấu bản lề

o Tính công suất động cơ cho máy cuộn thép tấm

Công suất được tính theo công thức:

η

+

= N c N u

Trong đó: Nc – công suất để cuộn thép vào tang

Nu – công suất sinh ra khi tang quấn kim loại và chịu uốn vì sức nặng của tang và tấm kim loại

Theo thực nghiệm:

Nc = T.v = qc.b.h.v (kW) Trong đó T - lực kéo căng khi cuộn thép

v - tốc độ kéo; qc – áp lực đơn vị của lực kéo căng

b, h - chiều rộng, chiều dày sản phẩm tấm kéo

4

h b q M R

v M N

2 c u

u

Trong đó: Mu là mômen uốn do tang cuộn chịu tải trọng của thép cuộn gây

4

h b

q

M

2 c

ω - vận tốc góc quay của tang; v là tốc độ kéo; R là bán kính của tang cuộn

η = 0,9÷0,95 - hệ số truyêng động hữu ích

H.3.96 Tang nhả thép vào máy cán 4 trục

1 Bàn chứa phôi cuộn có rulô; 2 Bộ phận tháo dỡ phôi cuộn (tang

nhả); 3 Bộ phận điều chỉnh làm việc của tang nhả thép; 4 Giá cán

H.3.97 Tang cuộn thép sau máy cán 4 trục

1 Băng kim loại; 2 Trục làm việc φ375; 3 Trục tựa φ1000;

4 Con lăn; 5 Giá cán; 6 Tang cuộn sản phẩm

o Máy và tang

cuộn thép hình

H.3.98 Một số sản phẩm thép tấm ở dạng cuộn (a, b, c) và dạng tấm (d)

Sản phẩm thép hình

từ φ5 đến φ10 luôn ở dạng

cuộn Thép cuộn dể vận

chuyển và bảo quản Thép

dẹt dày từ (2÷30) mm,

rộng từ (20÷60) mm khi

xuất xưởng cũng ở dạng

cuộn Trọng lượng các

cuộn thép tròn thường

nặng khoảng (330÷350)

kG

Cuộn thép bản (dẹt) giống như cuộn thép tấm Khi cuộn cũng phải có tang nhả, tang cuộn; có các bộ phận kéo căng trước, căng sau v.v…để tiến hành công nghệ

Đối với thép tròn, nhất là loại φ5,5 và φ6 thì người ta tạo vòng bằng ống và thiết bị xoáy để dây thép ra tự cuộn tròn, nhả trên máng dẫn và được làm nguội rồi

về thiết bị cân, đo, đóng bó tròn Việc buộc từng cuộn tròn có thể thực hiện bằng máy hoặc bằng tay

H.3.99 a/ Máy tạo vòng để cuộn dây thép φ6, φ8 b/ Sàn vận chuyển và xếp dây thép để cuộn

MỤC LỤC Chương 1: Máy cán và lịch sử phát triển của máy cán thép 1

1.1 Lịch sử phát triển của máy cán thép 1

1.1.1 Lịch sử phát triển của máy cán thép trên thế giới 1

1.1.2 Lịch sử phát triển của ngành cán thép Việt Nam 1

1.2 Khái niệm về sản phẩm cán 2

1.3 Khái niệm về máy cán và máy cán thép 3 1.3.1 Khái niệm về máy cán 3 1.3.2 Máy cán thép 4

Chương 2: Phân loại máy cán và thiết bị cán 5

2.1 Phân loại theo cách bố trí giá cán 5

2.2 Phân loại theo số lượng và sự bố trí trục cán 6

2.3 Phân loại theo công dụng 8 Chương 3: Tính toán và thiết kế máy cán 28

3.1 Cơ sở lý thuyết và những đại lượng đặc trưng cơ bản về cán kim loại 28 3.1.1 Các đại lượng đặc trưng cho quá trình cán 28

3.1.2 Lực cán, mômen cán và công suất động cơ 32

3.2 Tính toán thiết kế các chi tiết trên giá cán 41

3.2.1 Trục cán 41

3.2.2 Gối đỡ và ổ đỡ trục cán 47

3.2.3 Vít nén và cơ cấu điều chỉnh lượng ép 51

3.2.4 Khung giá cán 53

3.2.5 Kiểm tra mômen lật của máy và tính đường kính bulông nền 57 3.3 Tính toán thiết kế các kết cấu trên hệ thống truyền động của máy cán 59 3.3.1 Trục khớp nối và ổ nối trục cán 59

3.3.2 Hộp phân lực và hộp giảm tốc trên máy cán 64

3.4 Tính toán và nghiệm bền các thiết bị phụ dùng cho giá cán 70

3.4.1 Bàn nâng hạ 70

3.4.2 Máy dẫn hướng 72

3.4.3 Máy lật thép 73

3.5 Máy cắt phôi và các loại máy cắt sản phẩm cán 75

3.5.1 Máy cắt dao song song 75

3.5.2 Máy cắt dao nghiêng 82

3.5.3 Máy cắt đĩa và dao cưa đĩa 87

3.5.4 Máy cắt bay 91

3.5.5 Sàn lăn vận chuyển 95

3.5.6 Máy nắn thép và máy là phẳng sản phẩm 101

3.5.7 Máy vận chuyển và sàn làm nguội 107

3.5.8 Thiết bị quấn cuộn thép và tang cuộn 110