thiết kế máy cán tôn sóng tròn

, được sản xuất ra từ các nhà máy là sản phẩm của quá trình cán dưới dạng tấm,hình ống, sóng, hình đặc biệt.... Vùng biến dạng là phí tích của kim loại được tạo bởi cung AB = α và cácmặt

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU: 4

CHƯƠNG I: ĐẠI CƯƠNG VỀ LÝ THUYẾT CÁN VÀ MÁY CÁN GIỚI THIỆU SẢN PHẨM VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CÁN 1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ LÝ THUYẾT CÁN VÀ MÁY CÁN 5

1.1.1 Biến dạng dẻo của kim loại khi cán 5

1.1.2 Lý thuyết về cán 9

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÁN 21

1.2.1 Cán dọc 21

1.2.2 Cán ngang 22

1.2.3 Chọn phương án cán cho máy cần thiết kế 22

1.3 QUÁ TRÌNH UỐN XẢY RA KHI TẠO SÓNG 23

1.3.1 Xác định chiều dài phôi uốn 24

1.3.2 Bán kính uốn nhỏ nhất và lớn nhất 24

1.3.3 Công thức tính lực uốn 25

1.4 MÁY CÁN 26

1.4.1 Giới thiệu chung về máy cán 26

1.4.2 Phân loại máy cán thép 26

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG. 2.1 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA SẢN PHẨM LÀM RA .30

2.1.1 Tính áp lực cán 31

2.1.2 Phương án bố trí con lăn cho máy cán 32

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY 32

2.2.1 Truyền động bằng thủy lực 32

2.2.2 Truyền động bằng cơ khí 33

2.3 CÁC PHƯƠNG ÁN CHO HỘP PHÂN LỰC 33

2.3.1 Truyền động trục vít bánh vít 33

2.3.2 Truyền động bằng xích 34

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN SỨC BỀN CHI TIẾT MÁY. 3.1 TÍNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 36

3.2 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT 39

3.2.1 Giới thiệu về cơ cấu truyền động 39

3.2.2 Tính toán và thiết kế bộ truyền 40

3.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC CÁN 45

3.3.1 Giới thiệu sơ lược về trục cán 45

3.3.2 Trình tự thiết kế 47

3.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÍT 55

3.4.1 Tính toán sức bền trục 55

3.4.2 Tính toán bộ phận gối đỡ trục 60 CHƯƠNG IV: CÁC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHÁC.

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Trang 1

4.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CON LĂN 62

4.1.1 Xác định kích thước con lăn đầu tiên 63

4.1.2 Kích thước con lăn lần cán thứ hai 63

4.1.3 Kích thước con lăn lần cán thứ ba và tất cả các con lăn của hệ trục trên và con lăn đỡ 64

4.1.4 Xác định bạc cách giữa các con lăn 64

4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO CẮT TÔN 64

4.2.1 Các phương án truyền động cho dao cắt 65

4.2.2 Tính toán lực kéo đứt tôn 58

4.3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC CHO MÁY 72

4.3.1 Tính toán cho động cơ thủy lực 73

4.3.2 Tính toán cho xi lanh truyền lực cho dao cắt 73

4.3.3 Tính toán xác định các thông số làm việc của bơm cung cấp cho toàn hệ thống thủy lực của máy 75

4.4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH KHE HỞ GIỮA HAI TRỤC CÁN 76

4.4.1 Xác định đường kính bulong 76

4.4.2 Xác định đường kính dây lò xo 77

CHƯƠNG V: LẮP ĐẶT VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG MÁY CÁN 5.1 LẮP ĐẶT 79

5.2 VẬN HÀNH 79

5.3 BẢO DƯỠNG 80

5.4 THAY THẾ 81

KẾT LUẬN CHUNG 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

LỜI NÓI ĐẦU.



Với sự phát triển kinh tế đất nước hiện nay chúng ta rất cần các loại máy móc để phục vụ cho nền kinh tế, đặc biệt là các máy tạo ra các loại vật liệu xây dựng phục vụ cho việc xây dựng nhà cửa và các nhà máy Tấm lợp là một loại không thể thiếu trong việc xây dựng nói chung Trong đồ án này em thiết kế máy tạo ra ”tôn sóng tròn” để phục vụ cho công nghiệp xây dựng và một số ngành công nghiệp khác Với việc thiết kế chế tạo máy tạo sóng tôn tròn ngay trong nước rất có ích và giảm giá thành hơn so với máy nhập khẩu và tạo việc làm cho công nhân.

Với loại máy cán này phôi ban đầu là thép tấm dạng cuộn có chiều rộng

1000 mm, chiều dày 0,1 ÷ 1 mm Sau khi cán tạo ra sản phẩm là tôn sóng tròn có

13 sóng lên và 12 sóng xuống đều nhau, có bề rộng là 871 mm và chiều dài không hạn chế.

Vì đây là lần đầu tiên em thiết kế tổng thể về một máy hoàn chỉnh nên em còn gặp nhiều bỡ ngỡ, trình độ kiến thức và tài liệu của em còn hạn chế với thời gian tiếp xúc thực tế không nhiều và thời gian thiết kế hạn chế nên trong quá trình tính toán và thiết kế không tránh khỏi sai sót Em mong sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô và bỏ qua những thiếu sót.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Tế và sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Cơ Khí đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

Đà Nẵng, Ngày 30 tháng 4 năm 2002

Sinh viên thực hiện.

Nguyễn Đình Sáng.

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Trang 3

CHƯƠNG I ĐẠI CƯƠNG VỀ LÝ THUYẾT CÁN VÀ MÁY CÁN GIỚI THIỆU SẢN PHẨM VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

CÁN.

1.1.ĐẠI CƯƠNG VỀ LÝ THUYẾT CÁN VÀ MÁY CÁN.

1.1.1 Biến dạng dẻo của kim loại khi cán.

a Tổng quát về biến dạng

-Khi chịu tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo 3 giai đoạn nối tiếp nhau:biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy

Từ thí nghiệm kéo kim loại người ta có biểu đồ sau:

+ Biến dạng dẻo là sự biến đổi kích thước sau khi khử bỏ tải trọng

Khi tải trọng vượt quá giá trị nhất định (P) độ biến dạng ∆L tăng lên theo tải trọngvới tốc độ nhanh hơn Ở giai đoạn này biến dạng dẻo đi cùng với biến dạng đàn hồi

+ Biến dạng phá hủy là sự đức rời các phần tinh thể kim loại khi biến dạng (khitải trọng vượt quá tải trọng cho phép) Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất (PC) trongkhi kim loại xuất hiện vết nứt Tại đó ứng suất tăng nhanh gây biến dạng tập trung.Kích thước vết nứt tăng lên và cuối cùng phá hủy kim loại (điểm D) Đó chính là giaiđoạn phá hủy

• Biến dạng dẻo là hình thức phổ biến của gia công áp lực quá trình lợidụng giai đoạn biến dạng dẻo để gia công Biến dạng của kim loại được thực hiện bằngsự trượt và sang tinh Biến dạng dẻo bắt đầu được thực hiện khi mà trong kim loại tảitrọng ứng suất được xác định Trong đó ứng suất tiếp tục tác dụng lên mẩu trược đạtđến giá trị giới hạn (phụ thuộc vào vật liệu) và có khả năng vượt qua nội lực trên cácmặt trượt và trên tinh giới hạn của kim loại

b Trạng thái ứng suất và các phương trình dẻo

Giả sử trong vật thể hoàn toàn không có ứng suất tiếp thì vật thể có 3dạng ứng suất chính sau:

Ứng suất đường τmax = δ21 (1) Ứng suất mặt τmax = δ −1 2δ2 (2)

c

Hình 1-2

Ứng suất khối τ2max = δmax 3−τmax (3)

Loại biến dạng dẻo là biến dạng chảy δ ch

• Điều kiện biến dạng dẻo:

- Khi kim loại chịu ứng suất đường

chδ

δ =1 tức τmax = δ2ch (4)

- Khi kim loại chịu ứng suất mặt

chδδ

δ1 − 2 = (5)

- Khi kim loại chịu ứng suất khối

chδδ

δmax − min = (6)Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo

Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau biến dạng đàn hồi Thế năng của biến dạngđàn hồi:

A = A0 + Ah (7)Trong đó: A0 thế năng để thay đổi thể tích vật thể (trong biến dạng đànhồi thể tích vật thể tăng lên, tỷ trọng giảm xuống)

Ah thế năng để thay đổi hìng dáng vật thể

Trạng thái ứng suất khối: thế năng biến dạng đàn hồi theo định luật Hucđược xác định:

A =

22 3 3

2 1

1

3 2 1

1

3 1 2

1

2 1 3

2 3

2 2

( 1 2 3)

3 2 1

21

δδδ

µε

Trong đó:µ - hệ số Papacon tính đến vật liệu biến dạng

E- môđun đàn hồi của vật liệu

Thế năng để làm thay đổi thể tích bằng:

3 2 1 3

2 1

6

213

2

1

δδδµδ

δ

∆

EF

Thế năng dùng để thay đổi hìng dáng vật thể

Ah = A - A0 = [ ( ) ( ) ( )2]

1 3

2 3 2

2 2 1

=

=

−+

−+

1 3

2 3 2

2 2

Đây gọi là phương trình năng lượng biến dạng dẻo

Khi các kim loại biến dạng ngang không đáng kể nên theo (9) ta có thểviết:

δ = + (16)Khi biến dạng dẻo (không tính đến biến dạng đàn hồi) thể tích của vậtkhông đổi Vậy ∆V = 0

Từ (12) ta có: 1−2µ(δ1 +δ2 +δ3)=0

E

Từ đó: 1 - 2µ = 0Vậy µ = 0,5 (17)Từ (16) và (17) ta có:

2 3

1

δ = + (18)Vậy phương trình dẻo có thể viết:

0 0

δ

δ − = = (19)Trong trượt tinh khi δ1 =−δ3 trên mặt nghiên ứng suất pháp bằng 0 Ứng suất tiếp khi α =450

0

58,

=

k gọi là hằng số dẻo

Ở trạng thái ứng suất khối phương trình dẻo có thể viết:

2k= δ0 = (22)

Phương trình dẻo (22) rất quan trọng để giải bài toán trong gia công kimloại bằng áp lực.

Tính theo hướng của các áp suất, phương trình dẻo (22) chính xác nhất làđược viết:

)(±δ1 − ±δ3 = (23)

c Biến dạng dẻo kim loại trong trạng thái nguội

Thực nghiệm cho thấy với sự gia tăng mức độ biến dạng nguội thì tính dẻo củakim loại sẽ giảm và trở nên dòn, khó biến dạng

Hình 1-3

Hình vẽ này trình bày dường cong về mối quan hệ giữa các tính chất cơ họccủa thép và mức độ biến dạng rất rõ ràng nếu biến dạng vượt quá 80% thì kim loại hầunhư mất hết tính dẻo

1.1.2 Lý thuyết về cán.

Trong thực tế có nhiều phương pháp gia công bằng áp lực, trong đó cán là phươngpháp chủ yếu trong kỹ nghệ gia công áp lực đó Phần lớn các sản phẩm thép (nhôm,inox ), được sản xuất ra từ các nhà máy là sản phẩm của quá trình cán dưới dạng tấm,hình ống, sóng, hình đặc biệt

So với các phương pháp áp lực khác (kéo, ép, dập, rèn) cán là một phương phápgia công có năng suất cao Các máy cán hiện đại có khả năng cơ khí hóa và tự động rấtcao, vận tốc cán có thể đạt 2040 (m/phút)

Ở các nước công nghiệp phát triển, kỹ nghệ gia công phát triển cao, trong đó cókỹ nghệ cán Dây chuyền cán đã được tự động hóa toàn bộ với sự trợ giúp của kỹ thuậtđiện tử và tin học

Công nghệ cán liên tục đã được sử dụng triệt để, chất lượng bề mặt cũng như hìnhdáng sản phẩm cũng đã được dần dần hoàn thiện

Công nghệ cán ngày càng phát triển ở Việt Nam, hiện nay cũng đã hình thành cáctrung tâm luyện cán ở Thái Nguyên, Biên Hòa, Đà Nẵng, Hải Phòng, Thành phốHCM , các trung tâm này dần đưa vào sản xuất và hướng đến cải tiến kỹ thuật đáp ứngnhu cầu sản phẩm cán hiện nay

a Phân loại sản phẩm cán được

Sản phẩm cán là những sản phẩm kim loại nhận được bằng phương phápnóng và nguội Việc phân loại sản phẩm cán phải dựa vào thành phần vật liệu, côngdụng sản phẩm, hình dáng sản phẩm, tổ chức công nghệ Những đặc trưng nhất củaviệc phân loại sản phẩm cán là dựa vào hình dáng, tiết diện sản phẩm Hầu hết cácnước đều phân loại theo kiểu này

Ta có thể chia sản phẩm cán thành 4 nhóm sau:

* Loại tấm: chia làm 3 loại

- Thép tấm dày: có chiều dày h ≥ 25mm

chiều rộng b = 600  4100 mm

- Thép tấm dày vừa: chiều dày h = 4  25 mm

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

chiều rộng b = 600  4100 mm

- Thép tấm mỏng và cực mỏng

Mỏng: h = 0,2  4 mmCực mỏng: h = 0,001  0,2 mm

Thép vuông cạnh (a x a) = [(5 x 250)x(5x250)] mm2

Thép bán có chiều dày h = 4  6 mm chiều rộng b = 12  200 mmThép tam giác đều cạnh và không đều cạnh

* Loại đặc biệt

- Bánh xe lửa

- Vành bánh xe lửa

b Aïp lực khi cán và lưc tác dụng khi cán

Hình 1-4

- Quá trình cán kim loại

+ Quá trình cán lý thuyết

Quá trình cán là quá trình biến dạng dẻo giữa 2 trục cán quay ngược chiềunhau, nhờ lực ma sát giữa 2 trục cán với phôi kim loại

Vùng biến dạng là phí tích của kim loại được tạo bởi cung AB = α và cácmặt phẳng đứng của phôi kim loại vào trục cán và sản phẩm cán khi ra khỏi trục cánứng với 2 điểm A, B

Khi phân tích ứng suất trong vùng bị biến dạng có thể sử dụng phươngtrình dẻo (22), (23) trên cơ sở lý thuyết cộng biến dạng dẻo của Guber

x

BA

+ Trong trường hợp chung: (δy −δx)−4τxy2 =4k2

+ Trong trường hợp có ứng suất chính: δ1−δ3 =2k

Mômen cần thiết để quay 2 trục cán:

−

tb

tb tb

l

hh

l

hk

P

ϕµ

ϕµ

µ

µ

2

11

4

12

1

2

2

12

Ở đây

µµ

ϕ

2

1ln2

1

=

t hệ số xác định vùng trượt và bán kính

Khi cán nóng µ =0,4  0,5 và ϕt =0 nên công thức sẽ là:

tb tb

tb

h

lh

lk

P

4

112

1

µ

Aïp lực toàn phần: P = Ptb.lHệ số tay đòn: = = −  − −l 

h

hl

ll

2

1

ϕϕ

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

NC

l1l

• Aïp lực lên trục cán khi cán hình.

Trong cán nóng xuất hiện các lực ma sát phụ trên lò hình làm tăng áp lực lêntrục cán trong thời gian cán Song để xác định chúng chính xác rất khó khăn Cho nênđể tính toán chúng người ta sử dụng các hệ thống thực nghiệm phụ thuộc vào hình dáng

lô hình gọi là hệ số hình dáng

la

tb k

a,b: hệ số phụ thuộc hình dáng lổ hình

htb: chiều cao qui đổi tung bình của kim loại tại vùng biến dạng

l: chiều dày tiếp xúc của kim loại với trục cán đối với trường hợp >2

tb

hl

0 1

1 1 0

0

Fb

FNb

Fhb

Chiều dày tiếp xúc L= R∆h

Aïp suất toàn phần của kim loại với trục cán

Mômen cán được xác định Mc =2Pa =2Pϕ

ϕ = 0,65 ÷ 0,75 khi cán hình các loại khác

• Mômen và công suất động cơ định trong khi cán kim loại

Công suất động cơ điện để truyền dẫn cho trục dẫn và mômen quay

Nđc = Nc + Nms± Nđ = NT± Nđ

Mđc = Mc + Mms± Mđ = MT± Mđ

Nc, Mc: Công suất cán và mômen cán để biến dạng kim loại

Nms, Mms: Công suất và mômen lực ma sát xuất hiện trong ổ đỡ trục(Mms1) và trong các cơ cấu truyền động khác (Mms2)

Nđ, Mđ: Công suất và mômen động để vượt qua độ ì của các cơ cấu.Hai đại lượng đầu Nc + Nms hoặc Mc + Mms không đổi trong quá trình cán gọilà tải trọng tĩnh của động cơ

Tải trọng của động cơ Nđ hoặc Mđ sinh ra trong thời điểm phôi bị ôm bởi cáctrục cán

• Mômen cán của động cơ:

đc tr

đc

n

nW

W

Wđc, Wtr: Vận tốc góc của động cơ và trục cán (1/s)

nđc, ntr: Tốc độ quay của động cơ và trục cán (vòng / phút)Công suất cán (biến dạng dẻo) trên tâm trục cán:

975tr

tr

MnM

Mms1 + ms2

P - Aïp suất toàn phần trên trục cán

0

µ - hệ số ma sát ở trong các ổ trục cán

r0 - bán kính ổ trục

d0 - đường kính trục tại chổ lắp ổ

Khi cán trên máy cán 4 trục thì áp lực hầu như từ 2 trục cán truyền nên sựmất mát do ma sát được tính trên các ổ trục truyền:

tr

ct

DdP

M 1 = µ0 0

Dct - đường kính trục công tác

Dtr - đường kính trục truyền

Giá trị hệ số ma sát trong các ổ đỡ trục cán µ0

Ổ ma sát ước 0,003

Ổ teex tôlit 0,01Sự mất công do ma sát trong các cơ cấu truyền động được tính theo hệ sốhữu ích của bộ truyền bao gồm: bộ phận lực (η1 =0,42 ÷ 0,9), hộp giảm tốc

(η = 0,95 ÷ 0,97) và trục spin đến với khớp nối trục (η3 =0,99)

Như vậy µ0= 0,85 ÷ 0,93)

• Mômen tĩnh

i

MMM

M

M

ms

ms ms

+

=+

=

Công suất động cơ theo tải trọng tĩnh: Nđc =Mtωđc

Hệ số hữu ích của máy cán gọi là tỷ số mômen cán và mômen tĩnh

0 1

M

ms t

N, R1: Khối lượng, bán kính quán tính của mối liên kết

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Trang 11

ε: Gia tốc góc của các chi tiết quay (1/s2).

dt

dnGD

375

2 1

ωπ

d30

đ

Mđm -mômen định mức của động cơ

k - Hệ số quá tải cho phép của động cơ ( k=2÷2,5)

c Các đại lượng đặc trưng cho quá trình cán kim loại.

•Vùng biến dạng:

Khi cán 2 trục cán quay liên tục và ngược chiều nhau nhờ ma sát tiếp xúc giữa vậtcán và bề mặt trục cán mà vật cán được ăn vào trục và bị biến dạng

Sau biến dạng chiều dày vật cán giảm dần, chiều dài tăng lên chiều rộng cũngtăng lên và hình dáng vật cán thay đổi Vùng kim loại ăn vào để bị biến dạng và ra khỏitrục gọi là vùng biến dạng Vùng biến dạng là vùng kim loại bị biến dạng dẻo dưới tácdụng của lực cán.Vậy ABCD là vùng biến dạng

Các thông số đặc trưng cho vùng biến dạng:

- Góc ăn kim loại α (rad, độ )

Góc chắn bởi cung AB & CD gọi là góc ăn kim loại và ký hiệu α Trụccán khác nhau, vật cán khác nhau thì α khác nhau

Hình 1-6

- Chiều dài vùng biến dạng l (mm)

Cung AB & CD gọi là cung tiếp xúc hay được gọi là chiều dàivùng biến dạng

- Góc trung hòa γ (rad , độ)

Góc IOB là góc trung hòa tại tiết diện I J của góc trung hòa Vậntốc của trục cán bằng vận tốc của kim loại Vtc=Vkl(m/s)

- Lượng ép tuyệt đối ∆h (mm)

Đây là hệ số chiều cao của kim loại trước và sau khi cán : ∆h = h1−h2 (mm)

- Lượng ép tương đối ε %

n

no

o’

BC

AD

I

J .

ε là tỷ số giữa lượng ép tuyệt đối với chiều cao ban đầu của kimloại nhân với 100% :

% 100% 100%

1

2 1

h

hh

∆

=ε

%

1

2 1

h

hh

h1: là chiều dày ban đầu của vật cán (mm)

- Lượng giản rộng tuyệt đối ∆b (mm)

b

∆ : là hiệu số giữa chiều rộng vật cán sau và trước khi cán

b

∆ = b1 - b2 (mm)

- Hệ số giảm dài khi cán µ (còn gọi là hệ số kéo dài)

µ: là tỷ số chiều dài vật cán sau và trước khi cán

2

1 2

1

h

hL

L =

=µ

Ngoài ra người ta còn dùng hệ số giản dài tổng (µ tổng)

n

n

FL

0

=

=µ

F0, L0: là diện tích và chiều dài ban đầu của vật cán

Fn, Ln: là diện tích và chiều dài cuối cùng của sản phẩm

• Quan hệ giữa các thông số trong vùng biến dạng

D

h

hR

h = 2 1− 2

∆

=

- Chiều dài cung tiếp xúc: L= R∆h (mm)

- Lượng giảm rộng tuyệt đối:∆ = ∆  ∆ −∆f 

hhRh

hb

1

215,

Trong đó: f - hệ số ma sát: f = (1,05 - 0,0005t)

t - nhiệt độ cánTrong thực người ta dùng công thức thực nhgiệm:

hk

b= ∆

k = (0,35 ÷ 0,48) đối với cán thép hình

k = (0,1 ÷ 0,15) đối với cán thép tấm

Người ta còn đưa ra thông số lượng giảm rộng tương đối, thực tế rất ít dùng

0

=

=µ

Hệ số giản dài tổng còn có thể biểu diển bằng các thông số sau:

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Trang 13

n n

n

FF

FF

FF

FF

1

2 3

2 2

1 1

−

−

=µ

n n

2Tx > 2Nx nghĩa là Tx > Nx

Ta lại có Nx = Nsinα , Tx = Tcosα , T = Nƒ (ƒ: hệ số ma sát)

Như vậy Nƒcosα > Nsinα⇒ƒ > tgα

Trạng thái cán Loại trục cán Hệ số ma sát ƒ

Cán nóng Trục có gờ, rãnhTrục cán hình 0,45 0,36 ÷ 0,62

÷ 0,47

Cán nguội Trục có độ bóng bình thường 0,09 ÷ 0,18

Trục có độ bóng cao ∇10 ÷∇12 0,03 ÷ 0,09

• Hiện tượng trễ và hiện tượng trượt khi cán dọc:

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

VH

Tiết diện trung hòa

VH = V = Vh

ασ

Mặt phân giới

VV

h1

n

no

o’

R

NR

Hình 1-8Từ thực tế người ta thấy rằng khi cán vùng biến dạng có hiện tượng sau:

- Tốc độ cán tại đầu kim loại tiếp xúc với trục cán VH cho tới tiết diện trunghòa luôn luôn nhỏ hơn tốc độ trục cán V

VH < V

- Từ tiết diện trung hòa theo hướng cán ra khỏi trục cán tốc độ cán luôn cóhiện tượng :V < Vh VH = Vh

Tại tiết diện trung hòa:V = Vh = VH

Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim loại lại có VH < V gọi là hiện tượngtrễ hoặc là sự trễ

Vùng biến dạng có hiện tượng trễ gọi là vùng trễ

Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim loại lại có V < Vh gọi là hiện tượngvượt trước hoặc là sự vượt trước

Vùng biến dạng có hiện tượng vượt trước hoặc là vùng vượt trước

Mặt cắt chia ra 2 vùng trễ và vượt trước gọi là mặt phân giới tiết diện kim loại ởmặt phân giới gọi là tiết diện trung hòa

Khi cán cần chú ý tới hiện tượng vượt trước, đặc biệt là khi cán thép chu kỳ Nếukhông chú ý và không tính tới lượng vượt trước sẽ cán sai các kích thước của sản phẩmthép chu kỳ

Lượng vượt trước được tính theo công thức:

%100

h

h

VV

Sơ đồ cán thép chu kỳ

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Trang 15

n

nLL’

Nếu muốn cán thép chu kỳ có chiều dài L thì trên trục cán phải có 1 cung cóchiều dài L’ sao cho L’ < L và L’ =

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÁN.

Quá trình cán là quá trình biến dạng dẻo liên tục giữa các trục cán quay tròn đểnhận được sản phẩm có hình dáng, kích thước và chất lượng nhất định

Căn cứ vào hình dáng, chuyển động, cách bố trí trục cán và chuyển động củaphôi kim loại mà quá trình cán có thể phân ra 2 loại khác nhau

Hình 1-111.2.3 Chọn phương án cán cho máy cần thiết kế.

Ở đây ta chọn phương án cán dọc, nhưng bề dày của phôi cán không thay đổi màchỉ làm thay đổi hình dáng của phôi, từ phôi tấm phẵng ban đầu sau khi cán được sản

.

Trục cán trên

Trục cán dưới

Phôi cán

Trục 1

Trục 2

Phôi

phẩm có chiều ngang nhỏ hơn phôi ban đầu và tạo thành bề mặt gợn sóng Thực chất làtạo sóng cho tôn tấm.

Chọn phương pháp cán là cán nguội

Hình 1-121.3 QUÁ TRÌNH UỐN XẢY RA KHI TẠO SÓNG

Uốn là phương pháp gia công kim loại nhằm tạo phôi hoặc một phần của phôicó dạng cong hay gấp khúc,phôi có thể là tấm dài, thanh định hình và được uốn ở dạngnóng hay nguội.Trong quá trình uốn phôi bị biến dạng từng vùng đẻ tạo thành hìnhdáng cần thiết

Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng dẻo xảy ra khác nhau ở hai mặtcủa phôi uốn

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp trong dập nguội Quá trìnhuốn bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo, uốn làm thay đổi hướng thớ kim loạilàm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước

Trong quá trình uốn, kim loại phía trong góc uốn bị nén và co ngắn ở hướngdọc, bị kéo ở hướng ngang Các lớp kim loại ở phía ngoài chịu kéo và giãn dài ở hướngdọc, bị nén ở hướng ngang Giữa các lớp co ngắn và giãn dài ở các lớp trung hoà

Khi uốn những dãi hẹp xảy ra hiện tượng giảm dày, chổ uốn sai lệch hình dángtiết diện ngang, lớp trung hoà bị lệch về phía bán kính nhỏ

Khi uốn những dãi rộng xảy ra hiện tượngbiến mỏng vật liệu nhưng không có sựsai lệch tiết diện ngang Vì trở kháng của vật liệu có chiều rộng lớn sẽ chống lại sự biếndạng theo hướng ngang

Trong trường hợp uốn phôi rộng thì biến dạng của nó có thể được xem như biếndạng trượt

Khi uốn phôi với bán kính góc lượng nhỏ thì mức độ biến dạng dẻo lớn và ngượclại

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Hình 1-131.3.1 Xác định chiều dài phôi uốn.

- Xác định vị trí lớp trung hoà Chiều dài lớp trung hoà ở vùng biến dạng

- Chia kết cấu của chi tiết sản phẩm thành những đoạn thẳng theo bản vẽ chitiết còn phần cong được tính theo chiều dài lớp trung hoà

Chiều dài phôi được xác định theo công thức:

(r xS)l

180

0πϕ

πϕ : Chiều dài các lớp trung hoà

r: Bán kính uốn cong phía trong

x: Hệ số phụ thuộc vào tỷ số r/s

s: Chiều dày vật uốn

Khi uốn 1 góc ϕ =900 thì L l 0,5s

90

0ϕΣ+Σ

=

1.3.2 Bán kính uốn nhỏ nhất và lớn nhất.

Nếu rtrong quá nhỏ sẽ làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn, nếu quá lớn vật sẽkhông có khả năng giữ được hình dáng sau khi đưa ra khỏi khuôn:

rtrong ≥ rmin.Bán kính uốn lớn nhất:

E = 2,15.105 N/mm2: môđun đàn hồi của vật liệu

s: chiều dày vật uốn

1

δ : giới hạn chảy của vật liệu

Bán kính uốn nhỏ nhất:

21

δ : độ giản dài tương đối của vật liệu (%)

Theo thực nhgiệm có: rmin = ks

k: hệ số phụ thuộc vào góc uốn α.1.3.3 Công thức tính lực uốn.

- Lực uốn bao gồm lực uốn tự do và lực uốn phẳng vật liệu Trị số lực và lựcphẳng thường lớn hơn nhiều so với lực tự do

- Lực uốn tự do được xác định theo công thức:

1 1

2

l

nSB

Sn

K1 = : hệ số uốn tự do có thể tính theo công thức trên hoặc chọn theobảng phụ thuộc vào tỷ số l/s

B1: chiều dày của dải tấm

S: chiều dày vật uốn

n: hệ số đặt trưng của ảnh hưởng biến cứng n = 1,6 1,8

b

δ : giới hạn bền của vật liệu

l: khoảng cách của các điểm tựa

- Lực uốn góc tinh chỉnh tính theo công thức:

P = qFq: áp lực tinh chỉnh (là phẳng) chọn theo bảng

F: Diện tích phôi được tinh chỉnh

- Tóm lại: Trong quá trình uốn không phải toàn bộ phần kim loại ở phầnuốn đều chịu biến dạng dẻo mà có một phần ở dạng đàn hồi Vì vậy không còn lực tácdụng thì vật uốn không hoàn toàn như hình dáng cần uốn

1.4 MÁY CÁN.

1.4.1 Giới thiệu chung về máy cán.

Từ xa xưa con người đã biết dùng các vật thể tròn bằng đá hoặc bằng gỗ códạng hình trụ tròn xoay, để nghiền bột làm bánh, ép mía làm đường, ép các loại dầu,ôliu, hướng dương, vừng Những vật thể tròn xoay này dần dần được thay thế bằngđồng nhôm, thép và được chế tạo thành những trục cán dễ dàng tháo lắp trên nhữngbộ máy có khung giá cán, thế là máy cán đã được hình thành Những chiếc trục cán lúcđầu bằng cổ tay, cổ chân người, trục quay trên nhờ sức người Khi sản xuất đòi hỏinăng suất cao, trục cán ngày càng, máy cán ngày càng to con người không kéo đượcnữa mà phải nhờ sức trâu, bò hoặc ngựa để kéo Vì vậy cho đến nay thế giới vẫn dùngđơn vị đo công suất động cơ là KW hoặc mã lực (sức ngựa) Năm 1771 máy hơi nước

ra đời, lúc này các máy truyền động bằng máy hơi nước Khi điện ra đời máy cán dùngđộng cơ điện Đến nay có những máy cán thép được dẫn động bỡi những động cợ cócông suất từ 5000 đến 7800KW Trục cán có đường kính bằng 1300 đến 2000mm máynặng hàng trăm tấn Ngày nay do sự hoàn thiện và tiến bộ không ngừng về khoa học kỹthuật và độ chính xác của sản phẩm máy cán dùng động cơ dầu và hoàn toàn điều khiểntự động và làm việc theo chương trình máy tính

1.4.2 Phân loại máy cán thép.

Máy cán thép cán thép ở trạng thái nóng hoặc ở trạng thái nguội Máy cánthép gồm 3 bộ phận: Nguồn năng lượng, các bộ phận truyền dẫn động và giá cán Máycán thép được chia ra làm nhiều loại máy, có thể phân loại theo công dụng, theo số giá.Cán trong máy cán theo số trục cán trong giá cán và theo kích thước sản phẩm

a Máy cán phôi

Là loại máy cán chuyên sản xuất phôi ban đầu cho các nhà máy cánkhác Máy sản xuất ra hai loại phôi chính:Phôi thỏi có tiết diện vuông và phôi tấm cótiết diện hình chữ nhật

b Máy cán hình

- Là loại máy cán dùng để cán thép hình, sản phẩm của máy có rất nhiềuloại và rất đa dạng

- Máy cán hình còn chia ra làm 3 loại:

+ Máy cán hình cở lớn, đường kính trục cán Φ≥ 500mm

+ Máy cán hình trung bình đường kính trục cán Φ = 350  500mm+ Máy cán hình cở nhỏ, đường kính trục cán Φ = 250  350mm.SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Trang 19

- Máy cán hình cở lớn chuyên dùng để sản xuất đường rầy và dầm thépthì gọi là máy cán rầy dầm Máy cán hình cở nhỏ chuyên dùng để cán các loại dây thépcó Φ6, Φ8 và Φ10 ở dạng cuộn gọi là máy cán dây thép.

c Máy cán tấm

Tuỳ thuộc vào chiều dày sản phẩm mà phân ra máy cán tấm dày, máycán tấm trung bình, máy cán tám mỏng, máy cán tấm cực mỏng Tuỳ thuộc vào trạngthái nhiệt độ của kim loại khi cán mà chia ra máy cán tấm nóng, máy cán tấm nguội

d Máy cán ống

Máy cán ống được phân theo loại hình sản phẩm: Máy cán top ống, hệthống máy hàn ống, máy cán uốn hình và theo công nghệ cao máy cán ống tự động,máy cán ống liên tục, máy cán ống khứ hồi Hệ thống máy hàn ống bằng phương pháphồ quang, điện trở

e Máy cán chuyên dùng

Máy cán chuyên dùng thường được gọi theo tên sản phẩm cán Máy cán

bi là cán ngang có nghĩa là vật cán vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh tiến.Các loại máy cán tấm và hình là cán theo nguyên lý cán dọc, máy cán bánh răng, máycán bánh xe lửa

* Phân loại máy cán theo cách bố trí các thiết bi chính (gá cán)

- Máy cán có một gá cán là máy cán chỉ có một gá cán và trong xưởng

cơ khí của chúng ta thường sử dụng máy cán này

- Máy cán bố trí theo hàng có các gá cán bố trí thành một hay nhiềuhàng ngang Các máy cán được dẫn động chung bằng một động cơ hoặc dẫn động riêngbiệt tuỳ theo ý đồ công nghệ để tiết kiệm diện tích xưởng cán, có thể bố trí theo hìnhchư îZ

- Máy cán bán liên tục:Loại máy cán này thường có hai nhóm giá cán Nhómthứ nhất là nhiệm vụ cán thô, thường bố trí theo hàng Ở nhóm giá cán tinh thườngđược cán theo vòng Loại máy cán này thường dùng cho cán hình cở nhỏ

- Máy cán liên tục:Là máy cán bảo đảm hai yêu cầu cơ bản:

+Vật cán đồng thời có thể cán ( ăn vào) trên tất cả các giá cán.+ Tích số giữa vận tốc và tiết diện vật cán tại các giïa cán phải bằngnhau và bằng một hằng số

F1.V1 = F2.V2= =Fn-1.Vn-1 = Fn.Vn = const

F1,F2, ,Fn: tiết diện ngang của vật cán tại giá cán thứ 1,2, n

V1,V2, ,Vn: tốc độ cán tại các giá cán thứ 1,2, ,n

Trong máy cán liên tục thường có trục cán được bố trí nằm ngang và thẳngđứng

Máy cán liên tục thường được cán hình cở nhỏ, cán tấm, cán ống Tương ứngvới các nhiệm vụ đó máy có tên gọi máy cán hình liên tục, máy cán tấm liên tục,máycán ống liên tục

-Ngoài ra còn có thể gặp máy cán vạn năng, máy cán hình tinh, máy cánnghiên, máy đúc cán liên tục, máy cán bánh răng, máy cán bánh xe lửa

CHƯƠNG II.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG.

2.1 Yêu cầu công nghệ của sản phẩm làm ra.

- Phôi ban đầu cấp cho máy thép hoặc thép mạ kẽm dạng tấm cuộn thành cuộncó độ rộng là: 1000 mm

- Độ dày phôi S = 0,1 ÷ 1 mm

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Trang 21

- Sau khi cán đạt biên dạng:

Hình 2-1+ Có 13 sóng lồi lên trên và 12 sóng lõm xuống

+ Có bán kính R = 23 mm

+ Chiều dài cung AB = 1000/25 = 40 mm

+ Bán kính rãnh lõm và lồi bằng nhau và dây cung bằng nhau

180.74,1

l = 871 mm2.1.2 Tính áp lực cán.

- Quá trình cán sóng tôn thật ra là quá tình uốn kim loại giữa các con lăn, haicon lăn tạo thành cối và một con lăn tạo thành chày để làm biến dạng kim loại, lúc nàylực cán tác dụng lên trục cán là lực uốn và được xác định theo công thức tổng quát sau:

l

nB

R

l1

δb≤ 400 N/mm2

+ n: Hệ số đặc trưng ảnh hưởng của biến dạng cứng

n = 1,8+ l: Khoảng cách giữa các điểm tựa

7,69

8,1.400.1

40 2

=

P = 413,2 N > [δb]

- Để giảm áp lực cho 1 trục cán ta tăng số lần cán lên 3 lần cán: ∆a1 = 2mm,

∆a2 = 3mm, ∆a3 = 3mm Khi tạo sóng nó thực hiện kéo uốn cả 2 phía tránh hiện tượngtôn ở vị trí bị uốn bị ép mỏng ta chia làm 3 lần uốn

ra nên không được

Phương án 2

Hình 2-4Phương án này ta cán 1 sóng giữa trước sau đó làm tiếp các sóng 2 bên và tấmkim loại bị kéo nhỏ lại về giữa và kim loại không bị kéo mỏng

Vì có 13 sóng lồi lên nên sóng đầu tiên tạo là sóng lồi lên sau đó tạo thêm 2 sóng

2 bên Sau 7 lần cán ta được 13 sóng lồi lên, 2 sóng lồi lên liên tiếp tạo 1 sóng lõm theoyêu cầu Phương án này có 21 cặp trục cán và bố trí con lăn đối xứng nhau

2.2 Các phương án truyền động cho máy.

Có 2 phương án truyền động chính cho máy:

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Trang 23

- Phương án truyền động bằng thủy lực.

- Phương án truyền động bằng cơ khí

2.2.1 Truyền động bằng thủy lực.

- Cơ cấu tạo lực truyền động chính cho máy là động cơ dầu điều chỉnh vớitốc độ băng van

Hình 2-51- Thùng dầu, 2- Động cơ điện, 3- Bơm dầu

4- Van điều chỉnh, 5- Động cơ dầu, 6- Hệ thống phân lực

7- Gối đỡ trục, 8- Hệ thống con lăn cán

• Những ưu nhược điểm của phương án truyền động bằng thủy lực:

a- Ưuđiểm:

- Có khả năng thưüc hiện chuyển động vô cấp cho chuyển động chính,cũng như các chuyển động phụ để đảm bảo cho số vòng quay cho cơ cấu chấp hành

- Kích thước gọn nhẹ, trọng lượng và mômen quán tính nhỏ

- Dễ đảo chiều chống quá tải

- Mức độ an toàn cao

- Tiện lợi cho việc bố trí các cơ cấu phụ

- Tránh ồn ào

b- Nhược điểm

- Cấu tạo của bộ phận thủy lực phức tạp, đòi hỏi chính xác nên khó chếtạo

- Giá thành cao

- Phụ thuộc chất lượng dầu

2.2.2 Truyền động bằng cơ khí.

- Truyền động chính cho máy là động cơ điện, thay đổi tốc độ của máybằng hộp giảm tốc

Hình 2-61- Động cơ điện, 2- Khớp nối, 3- Hộp giảm tốc, 4- Hệ thống phân lực

5- Gối đỡ trục, 6- Hệ thống con lăn cán

- Những ưu nhược điểm của phương án này

- Điều kiện bôi trơn cho bộ truyền

- Bộ truyền gây ồn ào khi làm việc

- Kích thước khối lượng lớn và cồng kềnh

2.3 Các phương án cho hộp phân lực.

Có nhiều cách truyền lực cho các trục cán, nhưng cơ bản có 2 phương ánchính

2.3.1 Truyền động trục vít - bánh vít.

Đặc điểm của bộ truyền

- Có thể thay đổi hướng chuyển động

- Có khả năng tự hảm

- Khuôn khổ, kích thước nhỏ

- Truyền động êm, không tiếng ồn

- Tỷ số truyền lớn

- Hiệu suất thấp, sử dụng vật liệu đắt tiền

- Truyền động chính xác

Hình 2-72.3.2 Truyền động bằng xích.

Đặc điểm của bộ truyền

- Kích thước nhỏ gọn

- Chế tạo và lắp ráp phức tạp, thường xuyên phải bôi trơn cho bộ truyền

- Không có khả năng tự hảm

- Truyền động ít chính xác

- Khi truyền động có tiếng ồn

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Đ/c Xích truyền

Hình 2-8Yêu cầu truyền động giữa các trục với nhau trong máy cán với tỷ số truyềnkhông đổi: i = 1

Vậy với các phương án trên, từ các ưu nhược điểm của từng phương án, dựavào nhiệm vụ thiết kế và mức độ tự động hóa hiện nay để đạt được hiệu quả cao và điềukhiển dễ dàng ta chọn phương án truyền động cho máy bằng thủy lực Yêu cầu khi thiếtkế tạo sóng và kích thước sản phẩm nên cần độ chính xác cao, không thiếu hụt kíchthước, không bị cong, vênh vòm Do đó cần độ chính xác trong truyền động và tính tựhảm của bộ truyền Nên chọn phương án truyền động giữa các trục trong máy cán bằngtrục vít - bánh vít

Hình 2-9

Sơ đồ truyền động của máy cán

1-Thùng dầu, 2- Động cơ, 3- Bơm dầu, 4- Van điều khiển, 5- Động cơ dầu

6- Trục vít - bánh vít, 7- Khớp nối, 8- Gối đỡ trục

9- Hệ thống trục và con lăn cán,10- Van giảm áp

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN SỨC BỀN CHI TIẾT MÁY.

3.1 Tính công suất động cơ.

Nhằm tăng hiệu suất truyền động và gảim công suất tiêu hao qua các bộ truyềnvà tránh tập trung công suất lớn trên 1 trục, công suất động cơ chính là tổng công suấttrên các trục cán và bộ truyền

5

1

3M

9

Mn - Mômen cần thiết để quay trục n

ω - Vận tốc góc của 1 trục

V - Vận tốc cán của máy

60

ω = 4,11

30

8,38.14,3

+ Mms: Mômen ma sát sinh ra tại cổ trục

Mms =

2.f1 d

R

R- Lực tác dụng lên cổ trục

Trục cán trên: R = Q - P Trục cán dưới: R = Q + P

Q = mg (N)

m - Trọng lượng trục cán và con lăn trên trục

P - Aïp lực kim loại lên trục

ƒ1 - Hệ số ma sát của ổ đỡ trục ƒ1 = 0,1

d - Đường kính ổ trục cán d = 45 mm + Ml: Mômen ma sát lăn giữa tôn và con lăn

D - Đường kính con lăn

+ Mc: Mômen cán để làm biến dạng kim loại

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Trang 27

Mc = P1.ϕt.L

P1- Aïp lực kim loại tác dụng lên trục cán

ϕt- Hệ số tay đoàn khi cán đơn giản

ϕt = 0,45 ÷ 0,5 chọn ϕt = 0,5L- Chiều dài tiếp xúc kim loại với con lăn

180

πα

RAB

NCT = 2,7675

8,0

214,

=η

Nđc = NCT.1,4 = 3,87 KW

Ta chọn: động cơ thủy lực có công suất Nđc = 4 KW

Số vòng quay 764 vòng/phút

764

4.10.55,9.10.55,

Lưu lượng riêng của động cơ: ϕđ = 50 cm3/vòng

Lưu lượng của động cơ: Q = n.ϕđ = 764.50 = 38200 cm3/phút

Từ các công thức trên ta lập bảng các thốngó của trục(Q,P,L,Mms,Ml,Mc,M,N )Từ bảng ta tính công suất cần thiết của trục và động cơ

3.2 Tính toán bộ truyền trục vít.

3.2.1 Giới thiệu về cơ cấu truyền động.

Trong máy cán có nhiều bộ truyền truyền động cho máy Ở đây ta dùng bộtruyền trục vít bánh vít truyền động cho máy với nhiều bộ truyền trục vít bánh vít Tacần thiết kế bộ truyền trục vít bánh vítcó công suất lớn hơn công suất của trục cán(công suất cần thiết kế của bánh vít)

Do sản phẩm yêu cầu tạo sóngnên ta cần độ chính xác của sóng ngang để tônđược lợp lên không bị vênh

Ưu điểm của bộ truyền:

- Có thể thay thế hướng truyền động

- Tỷ số truyền lớn

- Truyền động êm, không tiếng ồn

- Có khả năng tự hảm

- Khuôn hở kích thước tương đối nhỏ

Nhược điểm của bộ truyền:

- Sử dụng vật liệu đắt tiền và hiệu suất thấp

* Sơ đồ động của bộ truyền

3.2.2 Tính toán và thiết kế bộ truyền.

* Các số liệu ban đầu của bộ truyền trục vít bánh vít ta chọn công suất của bộtruyền lớn hơn công suất của máy chọn, công suất của bánh vít N2 = 2,4 KW

Hiệu suất của bộ truyền η = 0,8

Công suất của trục vít N1 = 3,5

8,0

8,2

η

Số vòng quay của bánh vít n2 = 38,8 vòng/phút

Số vòng quay của trục vít n1 = 764 vòng/phút

SVTH: Nguyễn Đình Sáng - Lớp 97 C1A

Trang 29

.

Hình 3-1

I = 20

8,38

Chọn: Số răng trục vít Z1 = 2

Số răng bánh vít Z2 = i.Z1 = 40Bộ truyền làm việc 2 chiều

Tải trọng không thay đổi

Thời gian làm việc 5 năm, mỗi năm làm việc 300 ngày, mỗi ngày làmviệc 7 giờ

Chọn vật liệu chế tạo cho bộ truyền:

- Chọn vật liệu chế tạo bánh vít là đồng thanh

- Chọn vật liệu chế tạo trục vít là thép 45 tôi bề mặt đạt HRC = 40÷ 50Vật liệu làm bánh vít có:

10

6

7 8

10

6

6 8

6

=

=

N

Định ứng suất cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

* Chọn số mối ren Z1:

Số mối ren của trục vít Z1 = 2Số mối ren của bánh vít Z2 = i.Z1 = 40

* Chọn sơ bộ hệ số tải trọng, hiệu suất và công suất

Z1 = 2Chọn η = 0,8Công suất trục vít NTV = 3

8,0

Chọn hệ số tải trọng K = 1,1

* Định môđun và hệ số đường kính theo điều kiện bền tiếp xúc:

4,2.1,

140.4,3

10.45,1

10.45,1

3

2 6 3

2 2 2 2

qm

δ

Theo bảng 6 - 6 trang 110 của 10Lấy m = 5

q = 10

Ta có m3 q =10,8

* Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng

- Vận tốc trượt Vt có phương theo đường tiếp tuyến của ren trục vít

19100

764.519100

Vt phù hợp với vận tốc trượt khi chọn vật liệu (2 ÷ 5) m/s

- Hiệu suất η của bộ truyền trục vít trong trường hợp trục vít dẫn động

η = (0,96 ÷ 0,98)tg( f)

tg

+λ

0 0

0

÷

=+

tg

tg

Hiệu suất η không sai lệch nhiều so với ban đầu

Tải trọng khi làm việc không thay đổi

K = KTT.Kđ = 1,1.1 = 1,1Vận tốc vòng V2 của bánh vít

1000.60

8,38.40.5.14,

31000.601000

nmZ

V2 = 0,4 m/s < 2 m/sChọn cấp chính xác chế tạo bộ truyền là cấp 9

* Kiểm tra sức bền uốn của ren bánh vít

Kiểm nghiệm sức bền uốn sinh ra tại chân bánh vít theo công thức:

6

10

15 (Công thức 6-16 của 10)

Ztđ =

λ3

2.1,1.10.15

3

6

=

=u

Vậy δu < [δu ] = 80 N/mm2

Vậy bánh răng đủ bền

Vì bánh răng làm việc với vật liệu có sức bền thấp hơn ren trục vít nênren trục vít cũng thỏa mãn điều kiện bền uốn trên

* Kiểm nghiệm sức bền răng bánh vít khi chịu quá tải đột ngột

- Khi bộ truyền trục vít làm việc quá tải với hệ số quá tải là Kqt cần kiểmnghiệm ứng suất tiếp và ứng suất uốn quá tải

Theo 10 trang 112 ta có công thức:

[ ]txqt qt

tx

[ ]uqt qt

Trong đó: δu = 50 N/mm2

δtx =

2 2

2 2

2

.1//

512000

n

KNA

q

Zq

./

5120001

n

N

Kq

Zq

4,2.1,1394.10/40

5120001

4,2.1,1.105

110/

4010/40

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

Đối với đồng thanh thiết:

* Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

Theo bảng 6-3 của 10 về quan hệ hình học chủ yếu của bộ truyền trục vítbánh vít ta tính được các thông số hình học của bộ truyền như sau:

+ Z1- Số ren của trục vít Z1 = 2

+ Z2- Số ren của bánh vít Z2 = 40

+ m- Môđun của bộ truyền m = 5 mm

+ q- Hệ số đường kính trục vít q = 10

+ t- Bước ren trục vít t = πm = 3,14.5 = 15,7 mm

+ α- Góc prôpin ren của trục vít đo trong mặt cắt dọc α = 200

+ λ- Góc dẫn của ren trục vít λ = 11018’36”

+ i- Tỷ số truyền của bộ truyền i = 20

+ dc1- Đường kính vòng chia trục vít dc1 = q.m = 10.5 = 50 mm

+ dc2- Đường kính vòng chia bánh vít dc2 = Z2.m = 40.5 = 200 mm

+ ƒ0 - Hệ số chiều cao ren ƒ0 = 1

+ c0 - Hệ số khe hở đường tâm c0 = 0,2

+ s- Bước xoắn ốc của ren trục vít s = t.Z1 = 15,7.2 = 31,4 mm

+ Dc1- Đường kính vòng đỉnh trục vít

Dc1 = dc1 + 2ƒ0.m = 50 + 2.1.5 = 60 mm+ Dc2- Đường kính vòng đỉnh bánh vít

Dc2 = dc2 + 2ƒ0.m = 200 + 2.1.5 = 210 mm+ Di1- Đường kính vòng chân ren trục vít

Di1 = dc1 - 2ƒ0.m - 2c0.m = 50 - 2.1.5 - 2.0,2.5 = 38 mm+ Dn- Đường kính ngoài cùng bánh vít