ĐỒ ÁN THIẾ KẾ MÁY CÁN TÔN SÓNG NGOÁI

Sau một thời gian dài nghiên cứu, tìm hiểu được sự giúp đỡ, gợi ý của các thầy cô trong Khoa và sự tận tình hướng dẫn của thầy Trần Minh Chính em đã chọn và thực hiện đề tài “ Thiết kế m

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước đang trong thời kỳ công nghiệp hoá và hiện đại hoá vì thế ngànhcông nghiệp nói chung và ngành cơ khí nói riêng đóng vai trò quyết định Trongnhững năm gần đây nước ta tập trung đầu tư vào lĩnh vực cơ khí nên ngành cơ khí

đã có những bước phát triển rõ rệt Chính điều đó nó không những làm tăng tínhhiệu quả về mặt kinh tế ,giải quyết gánh nặng việc làm cho xã hội mà còn tăng tính

tự lập ,tự cường ,phát huy sức mạnh nội lực và khả năng sáng tạo

Cùng với sự phát triển của đất nước, nhu cầu của con người ngày càng phongphú và đa dạng, nhiều công trình, nhà ở mọc lên một cách nhanh chóng Do đó nhucầu sử dụng tấm lợp ngày càng tăng nhanh, đặc biệt là các loại tấm lợp bằng kimloại Yêu cầu đặt ra đối với các loại tấm lợp ngày càng cao về hình dạng, màu sắt vàkích thước, trong khi đó nước ta chưa sản xuất được phôi để tạo ra các sản phẩmtrên mà phải nhập từ nước ngoài Để có những sản phẩm đến với người tiêu dùng cómẫu mã đẹp, kích thước như mong muốn và giá thành phù hợp thì việc thiết kế chế

tạo ra “máy cán tôn tạo sóng” là cần thiết.

Sau một thời gian dài nghiên cứu, tìm hiểu được sự giúp đỡ, gợi ý của các

thầy cô trong Khoa và sự tận tình hướng dẫn của thầy Trần Minh Chính em đã

chọn và thực hiện đề tài “ Thiết kế máy cán tôn sóng ngói” Đây là một đề tài

tương đối phổ biến và có tính khả thi cao và cần thiết Nếu sự đầu tư đúng hướng vàngày càng mạnh vào lĩnh vực cơ khí của đất nước như hiện nay thì việc thiết kế chếtạo ra một dây chuyền sản xuất như thế hoàn toàn có thể thực hiện được

Mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo nhưng do vốn kiến thứccòn hạn chế, thời gian có hạn và chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế lại phải giảiquyết một nhiệm vụ lớn nên sẽ không tránh khỏi những sai sót Rất mong sự góp ýcủa các thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

MỤC LỤC Trang

Lời nói đầu

A – LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ TẤM LỢP VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG 1.1 Giới thiệu về tôn sóng……… 5

1.1.1 Khái niệm……… …5

1.1.2 Phân loại………5

1.1.3 Các loại biên dạng tôn thường gặp……… 6

1.1.4 Vật liệu chế tạo tôn……… 6

1.2 Nhu cầu sử dụng……… 6

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG DẺO 2.1 Tổng quát……… 8

2.2 Trạng thái ứng suất và các phương trình dẻo………9

2.3 Biến dạng của kim loại ở trạng thái nguội……… 11

CHƯƠNG 3 LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH UỐN TẤM 3.1 Khái niệm……… 13

3.2 Giới thiệu quá trình uốn………13

3.3 Công thức tính lực uốn……… 15

3.4 Tính đàn hồi khi uốn……….15

CHƯƠNG 4.GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 4.1 Cơ cấu biến đổi năng lượng……… 18

4.1.1 Bơm và động cơ dầu………18

4.1.2 Xilanh thủy lực………22

4.2 Các loại van trong hệ thống truyền động thủy lực……… 24

4.2.1 Van điều chỉnh áp suất……….24

4.2.2 Van điều chỉnh lưu lượng ……… 25

4.2.3 Van điều khiển ……… 26

4.3 Đặc điểm của hệ thống truyền động bằng thủy lực……… 26

B – THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Thiết lập biên dạng sóng tôn……… 28

1.1.1 Xác định số sóng và kích thước sóng……… 28

1.1.2 Cơ sở thiết kế tính toán biên dạng sóng tôn………29

1.2 Các phương án thiết kế máy – Phân tích lựa chọn phương án………… … 30

1.2.1 Phương án bố trí con lăn tạo sóng tôn trên trục cán……… …30

1.2.2 Phương án truyền động chính cho dây truyền cán……….32

1.2.3 Hộp phân lực……… 33

1.2.4 Chọn phương án truyền động cho hệ thống đầu dập ……… … 35

1.2.5 Phương án truyền động dao cắt……… 38

1.3 Xác định kích thước con lăn cán……… 38

1.3.1 Xác định kích thước con lăn cán nhô cao đầu tiên……….39

1.3.2 Xác định kích thước con lăn thứ 2 biên dạng thấp xuống……… 40

1.3.3 Xác định con lăn cán của các sóng tiếp theo……… 41

CHƯƠNG 2 THIẾT LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC MÁY 2.1 Sơ đồ khối……… 42

2.2 Sơ đồ động của máy……… 42

2.3.Sơ đồ nguyên lý……… 43

2.4.Nguyên lí hoạt động……… 44

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN MÁY 3.1 Tính toán động học……… 46

3.1.1 Tính năng kỹ thuật của dây chuyền……… …….46

3.1.2 Tính toán động học……… … 46

3.2 Tính toán động lực học ……… 46

3.2.1 Tính áp lực trục cán……… 46

3.2.2 Tính công suất động cơ……… ……….50

3.2.3 Tính lực dập cho hệ thống đầu dập……….……52

3.2.4 Tính lực cắt đứt tôn……….…53

3.3 Tính toán thuỷ lực cho toàn bộ dây chuyền cán……… ……….54

3.3.1 Tính toán động cơ thủy lực……….54

3.3.2 Tính toán xilanh truyền lực cho hệ thống đầu dập……… 55

3 3.3 Tính toán xilanh truyền lực cho hệ thống dao cắt……… 57

3 3.4 Tính toán thông số làm việc của bơm ……….… 58

3.4 Tính toán bộ truyền trục vít……….59

3.4.1 Giới thiệu……….…60

3.4.2 Tính toán thiết kế……… 60

CHƯƠNG 4 CHỌN VÀ NGHIỆM BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT VÀ CỤM CHI TIẾT

4.1 Thiết kế trục cán……….… 66

4.1.1 Giới thiệu về trục cán……….……… 66

4.1.2 Trình tự thiết kế……… ………… … 67

4.2 Tính toán thiết kế trục vít……… ……… … 77

4.2.1 Chọn vật liệu……… 77

4.2.2 Tính toán sức bền trục………77

4.2.3 Tính chọn bộ phận gối đỡ……… 86

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC 5.1 Biểu đồ trạng thái máy 90

5.2 Sơ đồ nối dây của CPU 91

5.3 Chương trình PLC điều khiển máy 92

C – LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 1.1 Phân tích các bề mặt gia công ……….…94

1.2 Trình tự các nguyên công……….…94

D – LẮP ĐẶT,VẬN HÀNH,BẢO DƯỠNG DÂY CHUYỀN CÁN - Lắp đặt………105

- Vận hành……….106

- Bảo dưỡng……… 106

KẾT LUẬN CHUNG………108

TÀI LIỆU THAM KHẢO………109

A – LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ TẤM LỢP

VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG

1 1 Giới thiệu về tôn sóng

1.1.1 Khái niệm:

Trong cuộc sống hiện nay, nhu cầu về tấm lợp ngày càng cao Người ta sảnxuất và sử dụng rộng rải, phổ biến nhất là tôn kim loại Đó là những tấm kim loạiđược dát mỏng, thường sử dụng với chiều dày từ 0,25mm đến 0,5mm; với chiềurộng từ 0,92m đến 1,22m Tôn sử dụng nhiều làm tấm lợp, che chắn

Hiện nay tôn phẵng được sản xuất thành từng cuộn là chủ yếu, với khối lượngmổi cuộn khoảng 5 tấn, chiều dày và chiều rộng nhất định Các loại tôn cuộnthường được nhập khẩu từ nước ngoài như: BHP-ÚC, NKK-NHẬT, ANMAO-ĐÀILOAN, HÀN QUỐC Và đã có sẳn lớp bảo vệ oxi hóa thường gọi là tôn mạ màu,tôn mạ kẻm, tôn lạnh Để tăng thêm độ cứng vững và thuận tiện khi sử dụng người

ta tạo sóng cho nó và vấn đề tạo sóng là vấn đề cần thiết cho sử dụng Việc tạo sóngtôn cũng là bước công nghệ quan trọng và liên quan đến nhiều yếu tố

Tùy thuộc yêu cầu sử dụng mà người ta chọn biên dạng sóng mà tạo sóngthẳng hay sóng ngói Tôn sóng thẳng có tôn sóng vuông và sóng tròn, loại sóng tròn

do trước đây sản xuất theo cỡ nên gây khó khăn trong việc sử dụng

So với các loại tấm lợp ở nước ta thường sử dụng như ngói, nhựa, mirô ximăng, giấy lợp Thì tôn kim loại có nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là loại tôn sóng( sóng vuông, sóng ngói ), sản xuất theo công nghệ mới, cán cắt theo yêu cầu sửdụng và được thể hiện:

- Kích thước gọn nhẹ

- Ít hư hỏng, không thấm nước

- Kết cấu sàn lợp gọn, nhẹ, tiết kiệm được vật liệu (thanh xà bằng gỗ hay thép )

- Tuổi thọ cao

- Bức xạ nhiệt

- Chiều dài tôn theo yêu cầu

Nhờ những ưu điểm trên, cùng với sự phát triển của nền kinh tế mà công nghệchế tạo tôn được đầu tư phát triển đáp ứng nhu cầu và việc sử dụng tôn ngày càngrộng rải

1.1.2 Phân loại:

Việc phân loại tôn có nhiều cách Có thể dựa vào thành phần vật liệu, côngdụng sản phẩm, biên dạng tôn, kích thước màu sắc Có thể phân loại sơ bộ nhưsau :

- Thành phần vật liệu có tôn kẻm, tôn nhôm, tôn thép, tôn mạ kẻm, mạ nhôm

- Theo màu sắc.

- Theo số sóng: 5 sóng , 7 sóng , 9 sóng

- Theo công dụng: Loại mái vòm, mái thẳng, tôn lạnh

- Theo biên dạng: Tôn sóng vuông, sóng tròn, sóng ngói

- Theo chiều dày: 0,3mm , 0,4mm, 0,45mm

1.1.3 Các loại biên dạng tôn thường gặp

Vật liệu làm tôn là những tấm thép các bon chất lượng trung bình (σ b≤

400N/mm2) ,được sử dụng rộng rải, sản lượng cao, dễ khai thác, dễ chế tạo, giáthành hạ

Loại tôn thép các bon kém bền trong môi trường không khí nước mưa Đểkhắc phục hiện tượng trên người ta thường mạ kẻm, thiếc hoặc sơn màu sau khi đãcán thành tấm

Tôn hợp kim thì bền nhưng giá thành cao

Tôn nhôm nhẹ, dẻo, dể cán, uốn, bền trong không khí nhưng giá thành cao vàhiệu lực kém

có các kích thước nhất định Nhưng loại này giá thành cao, không thuận lợi cho sửdụng,nên nhu cầu sử dụng còn hạn chế.

Ngày nay cùng với sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật, sự hội nhập vàhợp tác ,đầu tư sản xuất Nền kinh tế nước ta đã từng bước phát triển, đưa tiến độkhoa học vào thực tế sản xuất, đời sống dần dần được nâng cao Từ đó nảy sinhnhiều nhu cầu thiết yếu vấn đề xây dựng cơ bản, kết cấu hạ tầng ngày càng nhiều

Do vậy vấn đề sử dụng tấm lợp mà nhất là tôn ngày càng nâng lên Nó đặt ra một

số yêu cầu mới về giá cả màu sắc và mẫu mã Đáp ứng yêu cầu đó các nhà sản suất

đã đầu tư nghiên cứu và ra được tôn tấm phẳng quấn thành cuộn với nhiều màu sắckích thước ngang cũng như độ dày của tôn

Để tiện lợi đưa vào sử dụng người ta chế tạo ra máy uốn tạo sóng từ tôn phẳng

và cắt chiều dài theo yêu cầu Hiện nay tôn sóng được sản suất và bày bán rộng rãitrên thị trường với nhiều màu sắc và chủng loại đa dạng như tôn chịu nhiệt, tônsóng vuông, tôn sóng tròn, tôn sóng ngói, tôn mái vòm Tôn sóng có nhiều cỡsóng ,kích thước chiều ngang từ 0,92m đến 1,22m Nên việc lựa chọn loại tôn để sửdụng rất dể dàng

Nhìn chung việc lựa, sử dụng loại sóng tôn ( sóng vuông, sóng tròn hay sóngngói ) nó còn tùy thuộc vào đặc điểm lối kiến trúc của công trình xây dựng Đa sốhiện nay người ta sử dụng tôn sóng thẳng (Sóng vuông , sóng tròn ) và nó phù hợpthẩm mỹ với nhà thông dụng và công nghiệp Cùng chủng loại tôn nhưng tôn sóngngói có giá thành cao hơn một ít Tôn sóng ngói dùng phù hợp với những nhà cókiến trúc hiện đại ( 4 mái, 6 mái ), biệt thự, hoặc các kiểu kiến trúc cổ mà về yêucầu thẩm mỹ không thể thay bằng tôn sóng thẳng được , nên nhu cầu sử dụng tônsóng ngói ít hơn Trong tương lai theo đà phát triển, nhu cầu về thẩm mỹ thì tônsóng ngói cũng có triển vọng cao Một đặc điểm nữa của tôn sóng ngói là nó chỉ lợpmột chiều nên khi sử dụng lợp các phần chéo thì phải bỏ một phần diện tích tôn

Hình 1.2 : Tôn sóng ngói

CHƯƠNG 2 : LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG DẺO

Hình 2.1 Biểu đồ kéo kim loại.

- Biến dạng đàn hồi là biến dạng mất đi sau khi khử bỏ tải trọng Mặt phươngtrình thể xiết chặt nhất

- Lúc đầu khi tăng tải trọng độ biến dạng L tăng tỷ lệ bậc nhất với tải trọng Ứng với đoạn thẳng op trên biểu đồ

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

Khi tải trọng vượt quá gía trị nhất định ( P) độ biến dạng L tăng lên theo tảitrọng với tốc độ nhanh hơn Ở giai đoạn này biến dạng dẻo đi cùng với biến dạngđàn hồi

- Biến dạng phá hủy là sự đứt 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 (điểm

b ) trong khi kim loại xuất hiện vết nứt, tại đó ứng xuất tăng nhanh gây biến dạngtập trung, kích thước vết nứt tăng lên và cuối cùng phá hủy kim loại (điểm d) Đóchính là giai đoạn phá hủy

* Biến dạng dẻo là hình thức phổ biến, gia công áp lực là quá trình lợi dụnggiai đoạn biến dạng dẻo để gia công Biến dạng của kim loại được thực hiện bằng

sự trượt và song tinh Biến dạng dẻo bắt đầu được thực hiện khi mà trong kim loạitrạng thái ứng suất được xác định Trong đó ứng xuất tiếp tác dụng lên mặt trượt đạtđến giá trị giới hạn [τth] (phụ thuộc vào vật liệu) và có khả năng vượt qua nội lực

trên các mặt trượt và trên tinh giới hạn của kim loại

Trong gia công kim loại bằng áp lực tác dụng lên kim loại biến dạng là các lựcnén ,kéo ở các trạng thái khác nhau

2.2 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 3 dạng ứngsuất chính sau :

Hình 2.2 : Trạng thái ứng suất.

Ứng suất đường : τmax = σ1/ 2 (2.1)

Ứng suất mặt : τmax = (σ1- σ2 ) / 2 (2.2)

Ứng suất khối : τmax = (σmax - τmax ) / 2 (2.3)

Nếu σ1 = σ2 = σ3 thì τ =0 và không có biến dạng, ứng suất chính để kim loạibiến dạng déo là biến dạng chảy σch

* Điều kiện biến dạng dẻo:

- Khi kim loại chịu ứng suất đường :

Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo

Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau biến dạng đàn hồi, thế năng của biến dạng đàn hồi:

( Trong biến dạng đàn hồi thể tích vật thể tăng lên, tỉ trọng giảm xuống )

Ah - Thế năng để thay đổi hình dáng vật thể

Trạng thái ứng suất khối, thế năng biến dạng đàn hồi theo định luật Hooke

2

1

1 3 3 2 2 1

2 3

2 2

E - Mô dun đàn hồi của vật liệu

Thế năng để làm thay đổi thể tích bằng:

3 2 1 3

2

6

213

2

1

σσσµσ

2 3 2

2 2 1

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 (2.9) ta có thể viết :

Trọng trượt tinh khi σ1 = - σ3 trên mặt nghiêng: Ứng suất pháp bằng 0

Ứng suất tiếp khi α = 450

k=0.58σ0 Gọi là hằng số dẻo

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

0 0

3 1

.15.13

22

2

σσ

σσ

2.3 Biến dạng dẻo của kim loại trong trạng thái nguội

Thực nghiệm cho thấy với sự gia tăng mức độ biến dạng nguội thì tínhdẻo của kim loại sẽ giảm và trở nên giòn khó biến dạng

Hình vẽ dưới đây, trình bày đường cong về mối quan hệ giữa các tính chất cơhọc của thép và mức độ biến dạng rất rõ ràng nếu biến dạng vượt quá 80% thì kimloại hầu như mất hết tính dẻo

Hình 2.3 Mối quan hệ giữa tính chất cơ học và độ biến dạng

CHƯƠNG 3 : LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH UỐN TẤM

Trong quá trình uốn, kim loại phía trong góc uốn bị nắn và co ngắn ở hướngdọc, bị kéo ở hướng ngang Các lớp kim loại ở phía ngoài chịu kéo và gỉan dài ởhướng dọc, bị nén ở hướng ngang Giữa các lớp co ngắn và giãn dài là lớp trunghòa.

Khi uốn những dải hẹp xảy ra hiện tượng giảm chiều dày, chỗ uốn sai lệch hìnhdạng tiết diện ngang, lớp trung hòa bị lệch về phía bán kính nhỏ

Khi uốn tấm dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến mỏng vật liệu nhưng không

có sai lệch tiết diện ngang Vì trở kháng của vật liệu có chiều rộng lớn sẽ chống lại

sự biến dạng 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 kích góc lượng nhỏ thì mức độ biến dạng dẻo lớn

và ngược lại

a) Trước khi uốn

b) Sauk hi uốn

Hình 3.1 Quá trình uốn vật liệu

• Xác định chiều dài phôi uốn:

- Xác định vị trí lớp trung hòa, chiều dài lớp trung hòa ở vùng biến dạng

- Chia kết cấu của chi tiết, sản phẩm thành những đoạn thẳng và đoạn congđơn giản

- Cộng chiều dài các đoạn lại: Chiều dài các đoạn thẳng theo bản vẽ chi tiết,còn phần cong được tính theo chiều dài lớp trung hòa

Chiều dài phôi được xác địnhk theo công thức:

ϕ

π chiều dài các lớp trung hoà

+ r : Bán kính uốn cong phía trong

- Bán kính uốn lớn nhất : rmax  2..s

T

εδ

= (3.2)

rngoài >= r trong + s

E = 2,15.105 (N/mm2): Modun đàn hồi của vật liệu

S : Chiều dày vật uốn

σT : Giới hạn chảy của vật liệu

- Bán kính uốn nhỏ nhất :

min 1 1

2

s r

δ

= − 

 ÷

  (3.3)

Theo thực nghiệm có : r min = k.s

k: Hệ số phụ thuộc vào góc uốn α

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

P= δb = δb (N) (3.4)

l

n s

k1 = . : Hệ số uốn tự do có thể tính theo công thức trên hoặc chọn theo bảng

phụ thuộc vào tỉ số l/s

B1 : Chiều rộng của dải tấm

S : Chiều dày vật uốn

N : Hệ số đặc trưng của ảnh hưởng của biến cứng : n = 1,6 - 1,8

σb : giới hạn bền của vật liệu

l : Khoảng cách giửa các điểm tựa

Lực uốn góc tinh chỉnh tính theo công thức:

P = q.F ( N ) (3.5)

q : Áp lực tinh chỉnh ( là phẳng ) chọn theo bảng

F : Diện tích phôi được tinh chỉnh

3.4 Tính đàn hồi khi uốn:

Như ta đã biết khi uốn kim loại không phải toàn bộ phần kim loại ở phần cunguốn đều chịu biến dạng dẻo mà có một phần còn ở biến dạng đàn hồi Vì vậy khi thôikhông còn tác dụng của lực uốn thì vật uốn không hoàn toàn giữ nguyên như hìnhdáng của chày và cối uốn, và đó gọi là hiện tượng đàn hồi sau khi uốn

Hiện tượng đàn hồi thường gây ra sai lệch về góc uốn và bán kính uốn vì vậymuốn cho chi tiết có góc uốn và bán kính uốn đã cho thì ta phải làm bán kính và góccủa khuôn và chày thay đổi một lượng đúng bằng trị số đàn hồi.

Bằng thực nghiệm người ta đã xác định được trị số đàn hồi phụ thuộc chủ yếu vàoloại vật liệu và chiều dày vật liệu, hình dáng chi tiết uốn, bán kính chi tiết uốn tươngđối r/S, lực uốn và phương pháp uốn

Khi giới hạn chảy càng cao, tỷ số r/S càng lớn và chiều dày vật liệu càng nhỏ thìhiện tượng đàn hồi càng lớn

Khi uốn với tỷ số r/S < 10 thì sai lệch chủ yếu là góc uốn, còn bán kính uốn thayđổi không đáng kể Trị số góc đàn hồi cho sẵn trong sổ tay

Khi uốn với tỷ số r/S > 10 thì sau khi uốn cả góc uốn và bán kính uốn đều bị thayđổi Khi đó bán kính cong của chày được xác định bằng công thức sau

r C

,

σ

: Hệ số uốn

E : Môđun đàn hồi vật liệu

S : Chiều dày vật liệu

- Góc đàn hồi β được xác định theo công thức sau :

)1).(

180(

, 0

α0 : Góc của chi tiết( sau biến dạng đàn hồi)

Hình 3.2 Góc đàn hồi β sau khi uốn.

Góc đàn hồi được xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi uốn và góc củachày cối uốn: β = α0 - α (3.8)

Trong đó : α : Góc của chày và cối uốn (độ)

α0: Góc của vật uốn khi chưa thôi lực uốn (độ)

Góc đàn hồi β khi uốn góc 900

Khi :

r/S > 4 thì ρ = r + 0.5S r/S = 1 thì ρ = r + 0.4STrong đó :

r : Bán kính uốn trong

ρ : Bán kính lớp trung hoà

R : Bán kính uốn ngoài Tóm lại: Trong quá trình uốn không phải toàn bộ phần kim loại ở phần uốn đềuchịu biến dạng dẻo mà có một phần còn ở dạng đàn hồi Vì vậy không còn lực tác

dụng thì vật uốn không hoàn toàn như hình dáng cần uốn

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 4.1 - Cơ cấu biến đổi năng lượng

Cơ cấu biến đổi năng lượng gồm có :

Bơm dầu Biến cơ năng => hế năng (p,Q)

Xi lanh Biến thế năng (p,Q) => Cơ năng

Động cơ dầu

4.1.1 Bơm và động cơ dầu (Mô tơ thủy lực )

4.1.1.1 Giới thiệu chung :

Nguyên lý chuyển đổi năng lượng :

Bơm dầu và động cơ dầu là hai thiết bị chức năng khác nhau Bơm là thiết bị tạo

ra năng lượng, còn động cơ dầu là thiết bị tiêu thụ năng lượng này Tuy thế kết cấu

và phương pháp tính toán của bơm và động cơ dầu cùng loại là giống nhau

a ) Bơm dầu:

Là cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để biến cơ năng thành năng lượng củadầu(dòng chất lỏng) Trong hệ thống dầu ép thường chỉ dùng bơm thể tích,tức làloại bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồnglàm việc Khi thể tích của buồng làm việc tăng thì bơm hút dầu thực hiện chu kì hút

và khi thể tích của buồng làm việc giảm thì bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kì nén Bơm thể tích được chia làm hai loại:

+ Bơm có lưu lượng cố định : gồm:

Bơm bánh răng : ăn khớp ngoài, ăn khớp trong và trục vít

Bơm piston hướng tâm;

Bơm piston hướng trục;

Thông số cơ bản của bơm là lưu lượng và áp suất

b ) Động cơ dầu (môtơ thủy lực):

Là thiết bị dùng để biến đổi năng lượng của dòng chất lỏng thành động năngquay trên trục của động cơ Quá trình biến đổi năng lượng là dầu có áp suất được

đưa vào buồng công tác của động cơ, dưới tác dụng của áp suất, rôto của động cơdầu quay.

Thông số cơ bản của động cơ dầu là lưu lượng của 1 vòng quay và hiệu áp suất ởđường vào và đường ra

Động cơ quay 1 chiều Động cơ quay 2 chiều

4.1.1.2 Các đại lượng đặc trưng :

a) Thể tích dầu tải đi trong một vòng (hành trình)

VZL - Thể tích khoảng hở giữa hai răng;

Z - Số răng của bánh răng

Ta có thể tích dầu tải đi trong 1 vòng (hành trình):

V = A.h (1 hành trình) (4.1)

V ≈ VZL.Z.2 1 vòng

b ) Áp suất làm việc : Được biểu diễn như sau:

+ Áp suất cao P2

+ Áp suất đỉnh P3 ( Áp suất qua van tràn )

c ) Hiệu suất

Hiệu suất của bơm hay động cơ dầu phụ thuộc vào các yếu tố sau :

+ Hiệu suất thể tích ηv

+ Hiệu suất cơ và thủy lực ηhm

Như vậy hiệu suất toàn phần ηt = ηv ηhm(4.2)

Hình 4.3 Ảnh hưởng của hệ số tổn thất đến hiệu suất

+ Công suất của động cơ điện: NE = ME ΩE (4.3)

+ Công suất của bơm: N = p QV (4.4)

Như vậy ta có công thức sau:

Qv

n V

+ Công suất của xilanh : NA =F.v hay NA= ηt xilanh.p.QV (4.7)

Trong đó :

NE , ME , ΩE - Công suất,mô men và vận tốc góc trên trục động cơ nối với bơm

NA , MA , ΩA - Công suất,mô men và vận tốc góc trên động cơ tải

NA , F , v - Công suất , lực và vận tốc piston

N , P , QV - Công suất ,áp suất và lưu lượng của dòng chảy

ηt xilanh - Hiệu suất của xilanh

ηt Mortor - Hiệu suất của động cơ dầu

ηtb - Hiệu suất của bơm dầu

4.1.1.3 Công thức tính toán bơm và động cơ dầu:

a Lưu lượng Qv, số vòng quay n và thể tích dầu trong một vòng quay V

+ Lưu lượng bơm: Qv = n.V. η v.10-3

b Áp suất, mômen xoắn, thể tích dầu trong một vòng quay V :

Theo định luật Pascal, ta có: P M x

V hmη

= (Bar) (4.10)

V V

Hình 4.5 Áp suất, thể tích, momen xoắn

Trong đó: p [bar] ; Mx [N.m] ; V [cm3/vòng]; ηhm [%]

c Công suất, áp suất, lưu lượng

Công suất của bơm tính theo công thức tổng quát là: N = p.Qv (4.11)

+ Công suất để truyền động bơm: . .10 2

6.

p Qv p

Lưu lượng của bơm về lý thuyết không phụ thuộc vỡ áp suất (trừ bơm ly tâm),

mà chỉ phụ thuộc vào kích thước hình học và vận tốc quay của nó Nhưng trongthực tế do sự rò rỉ qua khe hở giữa các khoang hút và khoang đẩy, nên lưu lượngthực tế nhỏ hơn lưu lượng lý thuyết vỡ giảm dần khi áp suất tăng

Một yếu tố gây mất mát năng lượng nữa là hiện tượng hỏng Hiện tượng nàythường xuất hiện, khi ống hút quá nhỏ hoặc dầu có độ nhớt cao

Khi bộ lọc đặt trên đường hút bị bẩn, cùng với sự tăng sức cản của dòng chảy,lưu lượng của bơm giảm dần, bơm làm việc ngày một ồn vỡ cuối cùng tắc hẳn Bởivậy cần phải lưu ý trong lúc lắp ráp làm sao để ống hút to, ngắn và thẳng

4.1.2 Xi lanh thủy lực

4.1.2.1 Nhiệm vụ:

Xilanh thủy lực là cơ cấu chấp hành dùng để biến đổi thế năng của dầu thành

cơ năng, thực hiện chuyển động thẳng

Piston bắt đầu chuyển động khi có lực tác động lên một trong hai phía của nó(lực đó có thể là lực áp suất, lực lò xo hoặc cơ khí) lớn hơn tổng các lực cản cóhướng ngược với chiều chuyển động (lực ma sát, thủy động, phụ tải, lò xo, …)

a ) Theo cấu tạo :

- Xilanh đơn :

a) b)

a Lùi về nhờ ngoại lực b Lùi về lò xo

Hình 4.6 Ký hiệu xilanh đơn

Hình 4.8 Xilanh lồng đơn

Hình 4.9 Xilanh lồng tác dụng kép

4.2 - Các loại van trong hệ thống truyền động thủy lực

Có thể phân thành các loại van sau:

+ Van điều chỉnh áp suất: van tràn và van an toàn, van giảm áp, van cản và rơle ápsuất

+ Van điều chỉnh lưu lượng: van tiết lưu và bộ ổn tốc;

+ Van điều khiển dòng chất lỏng: van một chiều và van đảo chiều

4.2.1.Van điều chỉnh áp suất

4.2.1.1 Van tràn và van an toàn :

Công dụng của van an toàn là dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏngtrong hệ thống thủy lực vượt quá trị số qui định để đề phòng quá tải Nguyên tắclàm việc làm việc của van là khi áp suất trong hệ thống vượt qua nức điều chỉnh,van an toàn tự động mở ra để đưa dầu vào bể Van được thiết kế dựa vào sự cânbằng của áp suất dầu tác dụng lên con trượt của van ngược chiều với lực lò xo Khi

áp suất tăng vượt quá mức qui định, áp suất này sẽ thắng được lực lò xo và hìnhthành khe hở thông dầu về bể Một phần chất lỏng sẽ qua khe hở này về thùng chứa

và áp suất chất lỏng trong hệ giảm xuống mức qui định Quá trình này khôn diễn raliên tục gọi là van an toàn

Nếu như van an toàn hoạt động liên tục để làm nhiệm vụ giữ áp suất không đổitrong hệ thống thủy lực gọi là van an toàn.Van tràn làm việc thường xuyên với tácdụng là giữ cho áp suất không đổi

Ký hiệu van tràn và van an toàn :

Có nhiều loại :

+ Kiểu van bi (trụ, cầu );

+ Kiểu con trượt (piston);

+ Van điều chỉnh hai cấp áp suất (phối hợp )

để giảm áp suất đến một giá trị cần thiết

P1

P2

4.2.1.3 Van cản:

Van cản dùng để tạo sức cản trong hệ thống thủy lực

Ở đường về bể dầu người ta đặt một van cản nhằm tạo nên

1 áp suất nhất định ở đường ra, làm cho dòng chất lỏng trong

hệ thống không bị gián đoạn, do đó làm cho xi lanh và động cơ

thủy lực làm việc êm,không bị va đập khi hệ thống khởi động

Van cản có nhiều loại khác nhau :

loại van bi cầu, loại van bi trụ và loại con trượt (piston) Ký hiệu van cản

4.2.2.Van điều chỉnh lưu lượng

Van tiết lưu :

Chức năng của can tiết lưu là tạo ra sức cản thủy lực cục bộ, nó được đặt trênđường chảy của chất lỏng để điều chỉnh lưu lượng hoặc làm giảm áp suất của dòngchất lỏng Để thực hiện được công việc này thì sức cản trong van tiết lưu phải lớnhơn sức cản chung trong nhánh chính của hệ thống thủy lực, còn vận tốc chất lỏng

đi qua mặt cắt thông của van phải lớn hơn vận tốc trong đường ống nhiều lần

Van tiết lưu được sử dụng trong hệ thống thủy lực được dùng để điều chỉnh lưulượng, tức là điều chỉnh vận tốc của cơ cấu chấp hành.

4.2.3.2 Van đảo chiều :

Van đảo chiều là cơ cấu điều khiển dùng đóng, mở các ống dẫn để khởi độngcác cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để đảo chiều các chuyển động của cơ cấuchấp hành ( xi lanh thủy lực hay động cơ thủy lực )

4.3 - Đặc điểm của hệ thống truyền động bằng thủy lực

+ Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầunên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh

+ Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của

cơ cấu chấp hành

+ Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

+ Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch + Tự động hoá đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần

tử tiêu chuẩn hoá

B - THIẾT KẾ -TÍNH TOÁN Uốn tôn là quá trình làm biến dạng kim loại (uốn hình ) một cách liên tục giữa

các cặp trục cán đứng yên liên tiếp nhau Từ đó sản phẩm được hình thành từ nhữngtấm phẳng được trải ra từ cuộn tôn, được cán liên tiếp qua nhiều trục cán Mà ở mộttrục cán được tạo sẳn biên dạng nên tạo sóng dần dần , tiến đến hình dáng và tiếtdiện yêu cầu

Để thiết lập sơ đồ động của máy , ta dựa vào cánh bố trí những con lăn hìnhsóng tôn, số lượng các cặp trục cán, hệ thống truyền động

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ1.1 - Thiết lập biên dạng sóng tôn

sử dụng loại 5 sóng với diện tích lợp hữu dụng là 750 mm và chiều rộng khi chưatạo sóng của nó là 914mm

Các dạng sóng tôn trên được sử dụng phổ biến như nhau Muốn tạo thànhhình sóng ngói , thì trước tiên qua liên tục các lô cán tạo nên sóng dọc sau đó dùngđầu dập tạo bậc ngói , các bậc có đọ cao thường lớn hơn 10mm Các bước ngói cóthể điều chỉnh được,theo yêu cầu thẩm mỹ Sau tạo biên dạng sóng dọc thì đầu dậpthực hiện hành trình dập theo yêu cầu kích thước bước ngói

1.1.2 Cơ sở tính toán thiết kế biên dạng sóng tôn

Cần tìm ra qui luật và tuần tự tính toán thích hợp cho toàn bộ các biên dạng.Bắtđầu từ việc xác định các thông số của biến dạng sóng tôn.Tiến hành phân tích haibiên dạng sau:

+Biến dạng nhô cao

Sau các lần cán ta được chiều cao a1 theo yêu cầu, bán kính cong R không đổi ,

và tương ứng với chiều dài l1 (dây cung l1)

Từ hình vẽ, xét quan hệ giữa các thông số ta thấy như sau:

l1

a 2

R30

a1 4 9 14 18

Đây là sóng tôn giữa , sau đó bố trí các lô cán cho các sóng nhô cao này ở haibên , việc xác định các kích thước biên dạng cho các sóng loại này chỉ kéo tôn về 1phía và cũng 4 lần cán như trên

1.2 - Các phương án thiết kế máy –Phân tích lựa chọn phương án

Có nhiều phương án thiết kế máy khác nhau Nhưng tùy thuộc vào cáchtruyền động , sự phân bố biên dạng trên trục cán Khi cán sóng tôn gợn sóng này ,

hệ con lăn cán của các sóng gần nhau phải liên tục Để đơn giản ta chỉ biểu diểncác con lăn của các sóng cơ bản còn các sóng trung gian và con lăn trung gian thìngầm hiểu

1.2.1.Phương án bố trí con lăn tạo sóng tôn trên truc cán.

Số lượng trục cán phụ thuộc vào cách bố trí con lăn tạo sóng trên trục cán Dựavào thứtự sóng tôn cần cán ta đưa ra các phương án bố trí con lăn cán trên trục và sốtrục cán sau

Số cặp trục cán cho 1 sóng Thứ tự cho các cặp sóng

22

3 1 2'

4' 5'3' 4' 5'

5

4

Trong 3 phương án trên, trong quá trình thiết kế dây chuyền cán tôn sóng này ta chỉđược chọn 1 phương án Quá trình tìm hiểu và nghiên cứu nhiều nơi, thêm vào đó là

sự tiện lợi , thích hợp của phương án Nên ta chọn phương án 3 là phương án bố trícác con lăn cán sóng dọc Với số lượng cặp trục cán ít nên hạn chế được chiều dàicủa máy Lực tác động lên hai ổ đều , sản phẩm không bị co rút từ hai phía

Trong phương án này ta bố thêm vào đầu dây chuyền cán một cặp trục mà trêncặp trục này không bố trí con lăn nhằm để đưa phôi vào dể dàng và làm cho phôiphẵng trước khi đưa vào trục cán Trên cặp trục này ta chọn đường kính bằng đườngkính danh nghĩa của các con lăn cán

1.2.2 Chọn phương án truyền động chính cho dây chuyền cán

Có hai phương án truyền động cho dây chuyền :

- Phương án truyền động bằng dầu ép

- Phương án truyền động bằng cơ khí

Hình 1.2 Phương án truyền động bằng dầu ép

1 Động cơ 2 Bơm dầu 3 Động cơ dầu

4 Van điều chỉnh 5 Hộp phân lực 6 Hệ trục con lăn

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

• Ưu điểm :

- Có khả năng thực 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 momen quán tính nhỏ.

- Dể đảo chiều Chống quá tải

- Mức độ an toàn cao

- Dễ dàng trong việc điều khiển tự động

- Tiện lợi cho việc bố trí các cơ cấu phụ

- Tránh hiện tượng ồn ào

5

Hình 1.3 Phương án truyền động bằng cơ khí

1 Động cơ điện 4 Hộp phân lực

2 Khớp nối 5 Hệ trục con lăn

3 Hộp giảm tốc

• Nhược điểm :

- Khó khăn trong việc điều khiển tự động, đảo chiều chuyển động, chống quá tải

- Mức độ an toàn thấp

- Điều kiện bôi trơn

- Bộ truyền gây ồn ào khi làm vi

- Kích thước trọng lượng lớn và cồng kềnh

1.2.3 Hộp phân lực :

Có nhiều cách truyền lực cho trục cán Nhưng cơ bản ta có hai phương phápchính sau :

1.2.3.1 Truyền động trục vít , bánh ví :

3

Với các phương án trên đây, từ các ưu nhược điểm của nó Dựa vào nhiệm vụ

thiết kế và mức độ ngày càng tự động hóa như hiện nay, để đạt được hiệu quả kinh

tế cao và điều khiển dể dàng Ta chọn phương án truyền động bằng thủy lực Yêucầu đặt ra khi thiết kế là tạo nên sóng ngói, nên cần phải có độ chính xác cao để tônkhi lợp không bị cong, vênh, vòm Do đó cần độ chính xác trong truyền động vàtính tự hảm của bộ truyền Nên chọn phương án cho hợp phần lực và bánh vít, trụcvít

1.2.4 Chọn phương án truyền động cho hệ thống đầu dập tạo sóng ngang:

Đầu dập tạo sóng ngang cần lực dập tương đối và sao cho tôn qua cán tạo sóngdọc biến dạng từ từ không tạo ứng suất làm mỏng tôn tại nơi dập Có các phương ántruyền động tạo lực dập sau :

1.2.4.1 Phương án tạo lực dập bằng vít me - bánh răng côn:

* Sơ đồ nguyên lý :

6 7 8 9 10

Hình 1.6 Phương án tạo lực dập bằng vít me-bánh răng côn

1 Động cơ 2 Đai truyền 3-4 Bánh răng nón

5 Phanh 6 Trục vít 7 Đai ốc

8 Đầu dập 9 Bàn dập 10 Dẫn hướng

* Nguyên lý hoạt động:

- Động cơ (1) thông qua truyền đai (2), cặp bánh răng nón (3),(4) làm trục vítquay dẫn động đầu dập (8) thực hiện hành trình dập; hành trình lùi (đi lên ) của đầudập thực hiện khi động cơ đảo chiều

* Những ưu nhược điểm :

- Thời gian thao tác lâu

1.2.4.2 Phương án tạo lực dập bằng Piston-xilanh thủy lực:

* Sơ đồ nguyên lý :

1 2

3

6

Hình 1.7 Phương án tạo lực dập bằng Piston-xilanh thủy lực

1 Xi lanh 2 Pistông 3 Bàn trượt

4 Đầu dập 5 Bàn dập 6 Van điều chỉnh

* Nguyên lý hoạt động : Hành trình dập được thực hiện khi dầu ép qua hệ van (6)vào buồng trên của xi lanh (2) Đẩy Pits ton (1) mang đầu dập (4) thực hiện quátrình dập

Khi thực hiện xong hành trình dập, van (6) thự hiện đổi chiều đường dầuvào, đưa dầu vào buồng dưới xi lanh (2) và đẩy pits ton (1) đi lên

* Những ưu nhược điểm của phương án này:

- Các bộ phận chi tiết đòi hỏi chế tạo chính xác

1.2.4.3 Phương án tạo lực dập bằng thanh răng bánh răng :

* Sơ đồ nguyên lý :

1

2

3

4

Hình 1.8 Phương án tạo lực dập bằng thanh răng bánh răng

1 Thanh răng 2 Bánh răng

1.2.5 Chọn phương án truyền động tạo lực cắt

Độ dày của tôn sóng luôn nhỏ hơn 1mm Chiều ngang tôn cần cắt lớn hơn 750

mm Do vậy hành trình của dao không lớn lắm, chọn dao cắt có lưỡi dao dưới nằmngang, lưỡi dao trên nghiêng với lưởi dao dưới một góc 2 đến 6 độ, lúc đó lực cắtgiảm đi đáng kể so với hai lưỡi cắt song song nhau Tôn mỏng nên không sợ bịcong vênh

Cũng giống như đầu dập, quá trình làm việc của dao cũng có hành trình như vậynhưng với chu kỳ cắt thấp hơn so với đầu dập Do vậy để thuận lợi cho việc điềukhiển tự động, bố trí kết cấu và tận dụng những ưu điểm của phương án truyềnđộng bằng piston xi lanh, ta cũng chọn hệ thống piston - xi lanh cho dao cắt

1.3 Xác định kích thước con lăn cán

Muốn xác định kích thước của con lăn cán ta phải lựa chọn đường kính danhnghĩa của các con lăn thông qua vận tốc của sản phẩm khi đi qua dây chuyền Chọnvận tốc sản phẩm là V = 0,25m/s

Các con lăn trên trục cán có đường kính không giống nhau và nó theo biêndạng cán nên có thể đường kính nhỏ và lớn Do vậy khi sản phẩm cán đi qua haitrục cán sẽ có phần vận tốc của tôn khác đi vận tốc dài của con lăn cán, khi đó sẽxuât hiện hiện tượng trượt tương đối giữa tôn và con lăn cán

Hình 1.10 Con lăn cán

Từ hình vẽ ta thấy biên dạng tôn được uốn theo hình có sẵn trên con lăn Nhờ

ma sát giữa tôn và các con lăn, nên khi con lăn ở trục dẫn động quay, tôn đượcchuyển động tịnh tiến đồng thời cũng dẫn động làm quay trục cán trên

Khi thiết kế hệ thống con lăn của cặp trục cán, chú ý đảm bảo cho nó có vận tốcdài bằng nhau tại một số vị trí và không cho chúng làm giãn tôn theo chiều dọc,tránh bị vòm Vận tốc tại đó sẽ là vận tốc tôn để thiết kế máy Ta chọn ở vị trí nàylàm vận tốc trung bình của con lăn

Máy cán tôn là máy cán hình loại nhẹ, cán tấm dải chiều dày < 1mm nên ta chọnđường kính danh nghĩa của các con lăn D = 150mm, d= 150mm Tính toán chochiều dày tôn cán là 0,5mm Để tôn ra khỏi hai trục cán phẳng thì số vòng quay củahai trục phải khác nhau

Chọn đường kính trục đỡ con lăn là φ=70mm

Đường kính cổ trục để lắp ổ đỡ là φcổ = 50mm

1.3.1 Xác định kích thước con lăn cán sóng tôn đầu tiên nhô cao

Hình 1.11 Con lăn cán nhô cao

Chọn chiều rộng của con lăn trên: B1 =120mm

Chọn chiều rộng của con lăn dưới: B2=140mm

Đường kính danh nghĩa: D=150mm , d=150mm

đó lắp ghép lại với nhau thành thành một lô cán hoàn chỉnh thông qua trục chung

φ= 70mm và lắp giữ bằng then từng cụm riêng

1.3.2 Xác định kích thước của con lăn thứ 2 biên dạng thấp xuống