đồ án nghiên cứu thiết kế máy cán dải phân cách đường tôn 3 sóng

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:Chương 1: Giới thiệu ngành GCAL và phương pháp cán sóng Chương 2: Tính toán các thông số công nghệ cán Chương 3: Thiết kế động học cho hệ thống

111Equation Chapter 1 Section 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC

-o0o -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN

Đề tài: THIẾT KẾ MÁY CÁN HỘ LAN TÔN 3 SÓNG

Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Trung KiênSinh viên thực hiện: Nguyễn Quyết Thắng

Mã số sinh viên: 20136461Lớp: CN-KT Cơ điện tử 01-K58

Hà Nội, tháng … năm 2017

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập – Tự do – Hạnh phúc

THIẾT KẾ MÁY CÁN HỘ LAN TÔN 3 SÓNG

2 Các số liệu ban đầu

Kích thước sản phẩm:

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Giới thiệu ngành GCAL và phương pháp cán sóng

Chương 2: Tính toán các thông số công nghệ cán

Chương 3: Thiết kế động học cho hệ thống

Chương 4: Thiết kế các cơ cấu khác

Chương 5: Hệ thống điều khiển tự động trên máy cán

Chương 6: Lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng

4 Các bản vẽ:

1 Bản vẽ sơ đồ công nghệ cán và quá trình biến dạng của phôi

2 Bản vẽ cụm lô cán

3 Bản vẽ mạch điện và sơ đồ thủy lực

5 Cán bộ hướng dẫn: TS Lê Trung Kiên

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày …… tháng …… năm 20…

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày …… tháng …… năm 20…

Hà nội, ngày … tháng năm 20…

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

(Ký, ghi rõ họ tên)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC

-o0o -NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Nguyễn Quyết Thắng Ngành: CN-KT Cơ điện tử Khoá: 58 Người nhận xét: TS Lê Trung Kiên Đơn vị công tác: BM Gia công áp lực - Viện cơ khí NỘI DUNG NHẬN XÉT

Hà nội, ngày tháng năm 20

Người nhận xét

(Ký, ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC

-o0o -NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: Nguyễn Quyết Thắng Ngành: CN-KT Cơ điện tử Khoá: 58 Đề tài: Thiết kế máy cán hộ lan tôn 3 sóng Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Trung Kiên Đơn vị công tác: BM Gia công áp lực - Viện cơ khí Người nhận xét:

Đơn vị công tác:

NỘI DUNG NHẬN XÉT 1 Nội dung thiết kế tốt nghiệp

2 Nhận xét của người phản biện

Hà nội, ngày tháng năm 20

Người nhận xét

(ký, ghi rõ họ tên)

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU 12

Chương 1 14

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIA CÔNG ÁP LỰC VÀ CÔNG NGHỆ CÁN TẠO SÓNG 14

1.1 Giới thiệu khái quát về công nghệ Gia công áp lực (GCAL) 14

1.1.1 Giới thiệu về GCAL 14

1.1.2 Phân loại ngành GCAL 15

1.2 Công nghệ cán tạo sóng 17

1.2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình cán kim loại 17

1.2.2 Phương pháp cán kim loại 21

1.2.3 Công nghệ cán tạo sóng 22

Chương 2 25

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CÁN 25

2.1 Xác định kích thước phôi ban đầu 25

2.2 Xác định kích thước con lăn cán 25

2.2.1 Xác định kích thước con lăn cán sóng tôn đầu tiên nhô cao 26

2.2.2 Xác định kích thước của con lăn thứ 2 biên dạng sóng tôn thứ 2 27

2.2.3 Xác định kích thước con lăn cán của sóng còn lại 28

2.3 Phương án thiết kế máy 28

2.3.1 Phương án bố trí con lăn trên trục cán 28

2.3.2 Phương án truyền động chính cho máy cán 29

2.3.3 Phương án truyền động cho hệ thống đột lỗ và cắt sản phẩm 33

Chương 3 36

THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO HỆ THỐNG 36

3.1 Tính năng kĩ thuật của máy 36

3.2 Thiết kế động học 37

3.2.1 Tính áp lực cán 37

3.2.2 Tính momen 37

3.3.3 Chọn động cơ 39

3.3.4 Phân phối tỷ số truyền 40

3.3.5 Tính toán bộ truyền bánh răng dẫn động các trục cán đồng tốc 41

3.3.6 Tính toán bộ truyền xích dẫn động từ trục cán tạo hình sang trục nắn 48 3.3.7 Tính toán thiết kế quả cán 50

3.3.8 Thiết kế trục uốn: 55

3.3.9 Tính toán then 60

3.3.10 Tính toán chọn ổ đỡ 62

3.4 Tính toán thủy lực cho dây truyền 64

3.4.1 Sơ đồ thủy lực của máy cán 65

3.4.2 Tính toán hệ thống thủy lực cho hệ thống máy cán 65

Chương 4: 82

THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU KHÁC 82

4.1 Thiết kế cơ cấu điều chỉnh khe hở trục cán 82

* Xác định đường kính dây lò xo : 82

Hình: Sơ đồ cơ cấu điều chỉnh khe hở trục cán 83

4.2 Thiết kế thân máy cán 84

4.3 Thiết kế cơ cấu cấp phôi tự động 84

Chương 5: 88

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN MÁY CÁN 88

5.1 Lý thuyết về PLC: 88

5.1.1 Giới thiệu sơ lược về điều khiển PLC: 88

5.1.2 Đặc điểm của bộ điều khiển PLC: 91

5.1.3 Cấu trúc của phần cứng PLC: 92

5.1.4 Các thiết bị điều khiển: 93

5.2 Hệ thống điều khiển PLC trên máy cán 98

5.2.1 Quy định các ngõ vào ra: 98

5.2.2 Chương trình điều khiển(SIEMENS): 99

Chương 6 102

LẮP ĐẶT VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG DÂY CHUYỀN CÁN 102

6.1 Lắp đặt 102

6.2 Vận hành 103

6.3 Bảo dưỡng máy cán 104

KẾT LUẬN 105

TÀI LIỆU THAM KHẢO 106

LỜI NÓI ĐẦUThời gian gần đây, nước ta đang bước vào thời kì hội nhập toàn cầu Quá trìnhhội nhập mang lại cho chúng ta rất nhiều cơ hội phát triển về kinh tế, văn hóa, giáodục mà nổi bật là những thành tựu về kinh tế chúng ta đã và đang đạt được.

Kể từ những năm đầu của công cuộc đổi mới đến nay, nền kinh tế nước ta đã cónhiều chuyển biễn rõ rệt, trong đó ngành công nghiệp mang tính mũi nhọn, đầu tàutrong nền kinh tế Bắt đầu từ việc chuyển giao công nghệ từ nước ngoài, cho đếnchế tạo và thay thế linh kiện và cuối cùng là chế tạo và lắp ráp nội địa 100% Chínhđiều đó không những làm tăng tính hiệu quả về mặt kinh tế , giải quyết gánh nặngviệc làm cho xã hội mà còn tăng tính tự lập , tự cường , phát huy sức mạnh nội lực

và khả năng sáng tạo của người Việt Nam

Cùng với việc phát triển nền kinh tế, vấn đề xây dựng cơ sở vật chất, nhà xưởng,nhà ở, đặc biệt là các công trình giao thông càng được quan tâm Đồng nghĩa vớiviệc ngày càng có nhiều nhu cầu về sử dụng các sản phẩm tấm lợp, tấm hộ lan tônlàm dải phân cách

Sau một thời dài nguyên cứu suy nghĩ và phân tích , được sự giúp đỡ, gợi ý của

các Thầy cô trong Bộ môn Gia Công Áp Lực và sự tận tình hướng dẩn của thầy Lê Trung Kiên, em đã thực hiện đề tài "THIẾT KẾ MÁY CÁN HỘ LAN TÔN 3 SÓNG".

Đây là một vấn đề có tính khả thi cao và thiết thực, mang tính ứng dụng trong thực

tế cao Máy cán được thiết kế trong đồ án không đòi hỏi chế tạo với điều kiện kỹthuật công nghệ cao Nên đối với ngành cơ khí của nước ta hiện nay thì việc chếtạo nó là việc hoàn toàn thực hiện được

Trong quá trình thiết kế đồ án này do kiến thức và kinh nghiệm thiết kế còn hạnchế nên không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận đợc sự góp ý của các thầytrong bộ môn để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Trung Kiên - trưởng bộ môn Gia Công Áp

Lực , các cán bộ công nhân viên Công ty Cổ phần chế tạo và lắp ráp thiết bị BáchKhoa đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này

Hà Nội, tháng năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Quyết Thắng

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIA CÔNG ÁP LỰC VÀ CÔNG

NGHỆ CÁN TẠO SÓNG

1.1 Giới thiệu khái quát về công nghệ Gia công áp lực (GCAL)

1.1.1 Giới thiệu về GCAL

Như tất cả chúng ta đều biết, vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trêntoàn thế giới là kim loại Không những bởi vì nó đa dạng về chủng loại, dễ kiếm và

có cơ tính tốt mà còn vì nó rất dễ tạo hình với khả năng biến dạng dẻo của nó Nhờkhả năng đó của kim loại mà ngành GCAL ra đời, với phương thức tạo hình chi tiếtthông qua quá trình biến dạng dẻo từ phôi kim loại Ngày nay ngành GCAL đangngày một lớn mạnh và có mặt ở hầu hết các quốc gia trên toàn thế giới Với ưuđiểm như: năng suất cao, tiết kiệm nguyên vật liệu, sản phẩm có cơ tính tốt vì vẫngiữ lại được thớ Các máy GCAL có tính vạn năng cao, một máy có thể chế tạonhiều chi tiết chỉ nhờ việc thay đổi một số bộ phận chính thích hợp từ đó mà sảnphẩm của gcal hết sức đa dạng, bao trùm hầu hết hầu hết các lĩnh vực của cuộcsống như đồ gia dụng, phương tiện vận chuyển, dụng cụ y tế, phôi hoặc cơ cấutrong cá ngành chế tạo máy khác cho đến các trang thiết bị phục vụ ngành quốcphòng

Tiềm năng lớn Gia công kim loại bằng áp lực là một ngành cơ bản trong sảnxuất cơ khí Công nghệ gia công áp lực cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dáng

và kích thước phức tạp đồng thời đảm bảo chất lượng về cơ tính tốt, năng suất cao,giá thành hạ Do vậy, gia công áp lực có một vị trí rất lớn trong công nghiệp chếtạo phụ tùng ôtô, máy kéo, xe máy, hàng dân dụng và quốc phòng với 2 lĩnh vựclớn là công nghệ cán kéo và công nghệ dập tạo hình Các chi tiết dập từ vỏ, khung,sườn và các bộ phận máy trong một chiếc ôtô đều được thực hiện bằng công nghệ

gia công áp lực Gần đây, ngành chế tạo, sản xuất ống thép và cán lốc cũng nhưnhững bình, bồn chứa, đường ống trong ngành dầu khí, ngành sản xuất xi măngcũng đều sử dụng công nghệ này.

Từ những năm 1995, Việt Nam đã có thể chế tạo thành công những loại máyuốn thép để tạo ra sản phẩm như: các loại thép định hình phục vụ xây dựng, nhữngthanh chắn đường đạt tiêu chuẩn của Mỹ, máy làm các tấm lợp kim loại… Đây lànhững sản phẩm Việt Nam thường phải nhập khẩu từ Australia, Đài Loan Khi chếtạo thành công, sản phẩm của Việt Nam có chất lượng tương đương giá chỉ bằng1/10 dây chuyền ngoại nhập Ngoài ra, Việt Nam cũng đã thiết kế và chế tạo thànhcông những máy ép thủy lực cỡ 500-1000 tấn Những minh chứng này cho thấyViệt Nam hoàn toàn có đủ chất xám và khả năng trong ngành gia công áp lực Bêncạnh đó, theo Chiến lược Quốc gia thì đến năm 2020, Việt Nam cơ bản phải trởthành một nước công nghiệp Điều đó chứng tỏ rằng trong một thập niên nữa,ngành công nghiệp cơ khí cũng phải đạt mức độ phát triển tiên tiến của khu vực vàthế giới mà gia công cơ khí được đánh giá là một trong những "chìa khóa" quantrọng mở cánh cửa công nghiệp hóa cho Việt Nam

Mặc dù có tiềm năng lớn như vậy nhưng không thể phủ nhận được rằng việcđầu tư phát triển ngành này hiện gặp rất nhiều khó khăn Nguyên nhân chính phải

kể đến là sự đầu tư trang thiết bị để phát triển ngành này rất lớn Quá trình đào tạotrong các trường đại học cũng chưa được đầu tư đúng đắn Công nghệ và thiết bịgia công áp lực được coi là một tiêu chí để đánh giá năng lực ngành công nghiệpnặng của một quốc gia Muốn vậy, cần phải có sự đột phá trong phát triển ngànhgia công áp lực

1.1.2 Phân loại ngành GCAL

Dựa vào sản phẩm của quá trình gia công mà GCAL được chia ra thành nhiềuhình thức gia công riêng biệt như: Rèn, Dập, Cán, Cán vành, Lốc, Đột, Miết… mỗi

loại hình gia công có những đặc điểm khác nhau từ đó tạo ra các sản phẩm đặc thù:Rèn, dập tạo ra các chi tiết dạng khối hoặc tấm có hình dạng phức tạp Lốc tạo racác chi tiết có tiết diện cố định với chiều dài chưa xác định từ phôi dải mỏng Độtgiúp tạo thành lỗ trên chi tiết và Cán giúp tạo ra chi tiết có tiết diện cố định đặc biệtdang thẳng Cán vành giúp tạo ra chi tiết có dạng vành tròn xoay

e Sản phẩm uốn lốc + hàn f Sản phẩm uốn

1.2 Công nghệ cán tạo sóng

1.2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình cán kim loại

a Biến dạng dẻo của kim loại

Khi chịu tác dụng của ngoại lực , kim loại sẻ biến dạng theo ba giai đoạn nối tiếpnhau: Biến dạng đàn hồi , biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy

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

- Biến dạng đàn hồi: là biến dạng mất đi sau khi bỏ tải trọng Lúc đầu khităng tải trọng độ biến dạng L tăng tỷ lệ bậc nhất với tải trọng ứng với đoạn thẳng

OA trên biểu đồ

- Biến dạng dẻo: là sự biến đổi kích thước sau khi khử bỏ tải trọng Khi tảitrọng vượt quá gía trị nhất định độ biến dạng Ltăng lên theo tải trọng với tốc độnhanh hơn Ở giai đoạn này biến dạng dẻo đi cùng với biến dạng đàn hồi

- Biến dạng phá hủy: là sự đứt rời các phần tinh thể kim loại khi biến dạng(khi tải trọng vượt quá tải trọng cho phép ) Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhấttrong khi kim loại xuất hiện vết nứt, tại đó ứng xuất tăng nhanh gây biến dạng tậptrung , 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 dụng giai đoạn biến dạng dẻo để gia công Biến dạng dẻo bắt đầu được thực hiện khi mà trong kim loại trạng thái ứng xuất được xác định Trong đó ứng xuất tiếp tác dụng lên mặt trượt đạt đến giá trị giới hạn  th ( phụ thuộc vào vật liệu ) và có khả năng vượt qua nội lực trên các mặt tinh thể 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 3 dạng ứng suấtchính sau:

Ứng suất đường : max = 1/ 2 (1)

Ứng suất mặt : max = (1- 2 ) / 2 (2)

Ứng suất khối : max = (max - max ) / 2 (3)

Nếu 1 = 2 = 3 thì  =0 và không có biến dạng , ứng suất chính để kim loạibiến dạng déo là biến dạng chảy ch

* 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 :

A = A0 + Ah

Trong đó :

A0 : thế năng để thay đổi thể tích vật thể (trong biến dạng đàn hồi thể tích vật thểtăng 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 Húc Đượcxác định:

ΔFF

F = ε1+ ε2+ ε3= 1−2μ

E ( δ1+ δ2+ δ3)

(11)Trong đó :

 - hệ số Papacon tính đến vật liệu biến dạng

E - mô dun đàn hồi của vật liệu Thế năng để làm thay đổi thể tích bằng :

A= 1

2 E[δ12+δ22+δ32−2 μ(δ1δ2+δ2δ3+δ3δ1) ]

2

ΔFF F

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 :

1.2.2 Phương pháp cán kim loại

Cán là quá trình làm biến dạng kim loại bằng áp lực giữa những trục quay tròn

để nhận những sản phẩm có tiết diện ngang nhỏ hơn tiết diện phôi ban đầu

So với các phương pháp áp lực khác, cán là 1 phương pháp gia công có năngsuất cao Các máy cán hiện đại có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa rất cao, vậntốc cán có thể đạt 30 đến 40 m/phút

Máy cán theo nghĩa rộng là tổ hợp máy và thiết bị tạo ra sản phẩm cán, gồmmáy trực tiếp gia công và các máy phụ trợ như lò gia nhiệt, máy chồn, máy cắt…

Máy cán (nói riêng) thường gồm 3 bộ phận chính: động cơ, bộ phận truyềnđộng và giá cán Trong đó giá cán là thành phần trực tiếp tác động lực làm biếndạng chi tiết Giá cán thường gồm: thân giá cán, trục cán, gối đỡ và ổ đỡ trục cán,

cơ cấu dẫn hướng…

Máy cán có nhiều cách phân loại Có thể phân loại theo cách bố trí giá cán,theo công dụng, theo số trục cán và cách bố trí trục cán…

- Theo cách bố trí giá cán có thể phân thành: máy 1 giá cán, máy nhiều giá cánxếp hàng ngang, máy nhiều giá cán xếp hàng dọc, máy cán liên tục, máy cán nửaliên tục…

- Theo công dụng có thể phân thành: máy cán khai phôi, máy cán hình, máy cánnóng thép tấm, máy cán nguội, máy cán ống…

- Theo số trục và cách bố trí trục cán có thể phân thành: máy có trục nằm ngang,máy có trục thẳng đứng, máy cán có trục đặt hỗn hợp, máy cán có trục chéo…trong đó số trục có thể là 1,2,3…

1.2.3 Công nghệ cán tạo sóng

a Quá trình tạo sóng tôn

Quá trính cán tôn là quá trình cán hình đặc biệt Nó không làm thay đổi độdày của tôn tại mọi vị trí Tôn phẳng sau khi qua dây chuyền cán nó có biên dạngnhư yêu cầu Đặc biệt trong quá trình cán tôn lớp sơn mạ bảo vệ phải được giữnguyên hoàn toàn không bị phá huỷ tại một vị trí nào Với đặc điểm của cán tônnhư vậy ta có thể xem quá trình cán tôn như là quá trình uốn liên tục tạo ra hiệndạng yêu cầu Việc tạo thành một sóng tôn nó cũng phải qua nhiều lần cán Từ 4đến 5 lần sao cho đảm bảo dược biên dạng trong cán tôn , sóng tôn được định hìnhgiữa hai con lăn cán , trong đó Một con lăn đóng vai trò là cối và một con lănđóng vai trò là chày Giữa chày và cối có chuyển động quay và phôi có chuyểnđộng tiến Độ sâu của sóng tôn sau một lần cán phụ thuộc vào độ sâu của chày

b Dây chuyền cán tôn tạo sóng

Dây chuyền cán là hệ thống các thiết bị thực hiện nguyên công chính là làm biếndạng dẻo kim loại bằng áp lực để nhận được sản phẩm cán có hình dạng , kíchthước yêu cầu

Dây chuyền cán gồm các bộ phận chính sau:

* Nguồn động lực (động cơ , Mô tơ)

Nguồn động lực hay còn gọi là nguồn năng lượng để làm biến dạng dẻo kimloại được truyền đến trục cán từ các động cơ điện Thường dùng động cơ chuyêndùng có quạt làm mát Ở dây chuyền cán có tốc độ cán không đổi (Dây chuyền cánliên tục ) thường dùng động cơ đồng bộ (đôi khi dùng độnh cơ không đồng bộ vớibánh đà ) Ở dây chuyền cán có điều chỉnh tốc độ dùng động cơ một chiều Nguồnmột chiều được cấp từ bộ chỉnh lưu riêng

* Bộ phận truyền động

Bao gồm : Hộp giảm tốc , khớp nối , trục và hộp bánh răng trợ lực

- Hộp giảm tốc là bộ phận giảm tốc trục quay khi truyền động từ hộp cơ đến đếntrục cán

- Trục Spindet : Dùng để truyền chuyển động quay từ bộ bánh rằn chử V đến trụccán , sử dụng phổ biến là trục Spindet vạn năng

- Hộp bánh răng truyền lưüc : là bộ phận chuyển động từ họp giảm tốc qua cácbánh răng chử V để phân phối cho các trục cán

* Giá cán

Giá cán là bộ phận chủ yếu của dây chuyền cán Bao gồm thân giá cán , trục cán ,

ổ đỉa trục , bộ phận điều chỉnh lượng ép , hệthống dẩn phôi , lật phôi cán và cácthiết bị phụ khác đặt trên thân giá cán

Quá trình cán tôn được thực hiện liện tục trên nhiều giá cán đứng liên tiếp nhautrong cùng một hàng dọc Nhờ lực ma sát giữa các con lăn quay và tấm kim loại

mà phôi cán chuyển động tịnh tiến ăn liền vào giá cán đứng sau Mà giữa các giácán đó không sảy ra hiện tượng chùn hoặt đứt kim loại cán Để đảm bảo quá trìnhcán diển ra liên tục thì thể tích kim loại đi qua các giá cán cùng một lúc trong mộtđơn vị thời gian phải bằng nhau

* Ưu điểm:

So với dập , uốn thì việc cán tôn trên máy cán liên tục có những ưu điểm sau hơnnhư :

- Năng suất cán cao

- Chất lượng sản phẩm tốt , ít bị khuyết tại

- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa trong quá trình sản xuất

* Nhược điểm:

- Vốn đầu tư ban đầu lớn

- Nhiều thiết bị phụ

- Chiếm nhiều diện tích nhà xưởng

Do nhu cầu sử dụng tôn ngày càng tăng và để giảm giá thành sản phẩm Chủ độngtrong việc đáp ứng nhu cầu của người sử dụng về màu sắc, vật liệu, độ dày và chiềudài của tôn Đòi hỏi các nhà sản xuất, kinh doanh buôn bán tôn phải tìm ra giảipháp tối ưu đáp ứng được yêu cầu đó Hiện nay các phân xưởng cán tôn cũng đượcxây dựng một cách cơ bản

Chương 2

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CÁN

2.1 Xác định kích thước phôi ban đầu

Xét sản phẩm có biên dạng như hình vẽ:

Theo nguyên tắc độ dài thực (theo chiều dài biên dạng) không đổi ta tính đượcchiều rộng tấm phôi:

L phôi = 2 (AB + BC + CD + DE + EF + FG + GH + HI + IK)

= 2 (27,3 + 58,5 + 48,8 + 71 + 23 +27,7 + 23 + 71 + 24,4) = 749.4 (mm)

2.2 Xác định kích thước con lăn cán

Muốn xác định kích thước của con lăn cán ta phải lựa chọn đường kính danh nghĩacủa các con lăn thông qua vận tốc của sản phẩm khi đi qua dây chuyền Chọn vậntốc sản phẩm là v = 0,3m/s

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

Biên dạng tôn được uốn theo hình có sẳn trên can lăn Nhờ ma sát giữa tôn và cáccon lăn , nên khi con lăn ở trục dẫn động quay, tôn được chuyển động tịnh tiếnđộng thời cũng dẩn động làm quay trục 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 (co ) tôn theo chiềudọc, tránh bị vòm Vận tốc tại đó sẽ là vận tốc tôn để thiết kế máy Ta chọn ở vị trínày làm vận tốc trung bình của con lăn

Máy cán hộ lan tôn là máy hình trung bình, cán tấm dải chiều dày nhỏ hơn 10mmnên tâ chọn đường kính dnh nghĩa của các con lăn D = 303mm , d= 140mm Tínhtoán cho chiều dày tôn cán là 6mm Để tôn ra khỏi hai trục cán phẳng thì số vòngquay của hai trục phải khác nhau

Chọn đường kính trục đở con lăn là =70mm

Đường kính cổ trục để lắp ổ đở là cổ = 60mm

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

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

Để có các bước sóng tiếp theo , ta tạo ra con lăn cán có hình dáng tương tự nhưng

về hai phía Để thuận lợi cho việc chế tạo cũng như lắp ráp Ta làm các con lănthành từng phần riêng lẽ nhau mỗi phần đúng bằng khoản sóng tiếp theo Sau đólắp ghép lại với nhau thành thành một lô cán hoàn chỉnh thông qua trục chung

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

2.2.2 Xác định kích thước của con lăn thứ 2 biên dạng sóng tôn thứ 2

2.2.3 Xác định kích thước con lăn cán của sóng còn lại

Tương tự như sóng trên, sóng này cùng kích thước tương tự theo mỗi loại và được

bố trí về hai phía đối xứng

2.3 Phương án thiết kế máy

2.3.1 Phương án bố trí con lăn trên trục cán

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

Số cặp trục cán cho 1 sóng Số thứ tự sóng

2.3.2 Phương án truyền động chính cho máy cán

Có hai phương án truyền động ch dây chuyền

- Phương án truyền động bằng dầu thủy lực

- phương án truyền động bằng cơ khí

Đặc điểm truyền động bằng dầu thủy lực:

Ưu điểm:

+ Có khả năng thực hiện chuyển động vô cấp cho chuyển động chính , cũng nhưcác 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

+ Dể dàng trong việc điều khiển tự động

+ Tiện lợi cho việc bố trí các cơ cấu phụ

+ Làm việc êm, tránh ồn ào

Nhược điểm:

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

- Giá thành cao

- Phụ thuộc vào chất lượng của dầu

Đặc điểm truyền động bằng cơ khí:

+ Cấu trúc nhỏ gọn, đơn giản

+ Dễ chế tạo và lắp đặt cũng như thuận tiện khi sửa chữa

+ Giá thành rẻ, dễ thay thế.

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 việc

- Truyền đông êm , không tiếng ồn

Đặc điểm:

Truyền lực trực tiếp thông qua sự ăn khớp các bánh răng nên lực truyền tập trunglớn, thích hợp cho các loại máy có tỉ số truyền cố định như máy cán (tôn dày trên5mm)

Vậy với các phương án trên đây , từ các ưu nhược điểm của nó Dựa vào nhiệm vụthiết 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 cơ khí, hộp phân lực

sử dụng bánh răng cho máy cán Yêu cầu đặt ra khi thiết kế là tạo nên sóng cao,nên cần phải có độ chính xác cao để hộ lan khi lắp không bị cong , vênh, hay khôngkhớp kết cấu

2.3.3 Phương án truyền động cho hệ thống đột lỗ và cắt sản phẩm

Khuôn đột lỗ và khuôn cắt sản phẩm đòi hỏi lực cắt rất lớn và sao cho vết cắt phảingọt, không để lại ba via

Có 2 phương án truyền động tạo lực ép sau:

- Phương án 1: Tạo lực dập bằng vít me – bánh răng côn:

Nguyên lý hoạt động :

Động cơ thông qua cặp bánh răng côn làm trục vít quay dẩn động đầu dập thựchiện hành trình đột (cắt), hành trình lùi (đi lên) của đầu đột thực hiện khi động cơđảo chiều

Những ưu nhược điểm:

- Thời gian thao tác lâu

- Phương án 2: Tạo lực dập bằng Xilanh - Piston (thủy lực)

Sơ đồ nguyên lý:

+ Nguyên lý hoạt động : Hành trình dập được thực hiện kui dầu ép qua hệvan (6) vào buồng trên của xi lanh (2) Đẩy Pits ton (1) mang đầu dập (4) thực hiệnquá trình 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

- Cần bộ phậntạo áp lực

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

* Kết luận :Với khả năng ngày càng tự động hóa trong ngành cơ khí qua

phân tích các phương án trên đây Ta thấy phương pháp tạo lực dập bằng hệ thốngPiston xi lanh là thích hợp hơn với khả năng điều khiển tự động cao Vậy chọnphương án tạo lực bằng piston xi lanh thủy lực

Chương 3

THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO HỆ THỐNG

3.1 Tính năng kĩ thuật của máy

Để có được biên dạng sóng tôn thì trục cán mang các con lăn cán của các dâychuyền cán phải có biên dạng như sóng tôn Khi trục cán quay tạo sóng thì vận tốcdài của các vị trí trên con lăn cán sẽ khác nhau Vì đường kính tại các vị trí đókhác nhau Để tôn ra khỏi dây chuyền cán có vận tốc như đã chọn ( V= 0,17 m/s ) Thì về cơ bản vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng chịu áp lực lớn phải bằng vậntốc đó Còn các vị trí còn lại sẽ xuất hiện , hiện tượng trượt tương đối giữa tôn vàcon lăn cán

Chỉ truyền công xuất cho một trục trong một cặp trục cán của dây chuyền Còn trục cán kia sẽ tự do nhờ áp lực của tôn tác dụng lên sinh ra ma sát nó tạo mômen quay

Dây chuyền cán là loại cán hình loại nhẹ , để đơn giản ta truyền công xuất cho

18 cặp Do vậy công suất chung của toàn bộ dây chuyền dược tính quy về công suấtcủa 18 bộ truyền bánh răng

Để thuận lợi ta chọn các trục dưới là trục dẩn do vậy các trục dưới có cùng sốvòng quay Do đó thuận lợi cho việc chọn tỷ số truyền và thiết kế các bộ truyềnbánh răng Các con lăn cán được lắp then trên các trục ( Chế tạo trục và con lănriêng )

Để thuận lợi cho việc tính toán thiết kế , ta chọn đường kính danh nghĩa chocác con lăn là D=d=310 (mm)

Số vòng quay của các trục cán được tính :

2,5 .b

P B S K

Trong đó:

B: chiều rộng phần cán của trục cán trên, B= 520mm

S: chiều dày của vật cán, S=3 mm

3.2.2 Tính momen

a Tính momen uốn tạo hình

Momen uốn do lực cán P sinh ra, theo công thức 32 trang 75 sách Phương pháp cánkim loại thông dụng ta có:

Một cách tương tự ta có mô men uốn tại các trục tiếp theo là:

Mu2=Mu3=Mu4=Mu5=Mu6=Mu7=Mu8=Mu9=Mu10=Mu11=Mu12=Mu13= 2033 Nm =

d – đường kính tại cổ trục cán, sơ bộ chọn d = 70 mm = 0,07 m

f – hệ số ma sát Tra bảng 5 trang 76 sách Phương pháp cán kim loạithông dụng, ta được f = 0,04

 Mms1 =4050 0,04 70 / 2 = 5670 (Nmm)

* Mmss2: mômen ma sát giữa thép tấm và con lăn(N.mm)