Nghiên cứu máy và công nghệ chế tạo tấm thành máng cào skat 82 phục vụ khai thác hầm lò

v..v Ngày nay ứng dụng của thép hình được chế tạo bằng công nghệ uốn lốc nguội từ phôi tấm trong xây dựng kiến trúc, các loại kết cấu xây dựng công nghiệp và xây dựng dân dụng, phổ biến

MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA Error! Bookmark not defined

LỜI CAM ĐOAN 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 6

LỜI NÓI ĐẦU 8

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC PROFIL TỪ TẤM KIM LOẠI 9

1.1 LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA THÉP HÌNH ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG CÔNG NGHỆ UỐN LỐC NGUỘI TỪ PHÔI TẤM 9

1.1.1 Trong xây dựng, kiến trúc 9

1.1.2 Trong giao thông, vận tải 10

1.1.3 Trong chế tạo máy 10

1.1.4 Trong công nghiệp dầu khí, khai khoáng 11

1.2 CÁC DẠNG CÔNG NGHỆ UỐN LỐC ĐIỂN HÌNH 12

1.2.1 Công nghệ uốn liên tục ( công nghệ uốn lốc dọc) 12

1.2.2 Công nghệ uốn ngang (máy 3 trục hoặc 4 trục ) 15

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ UỐN LỐC TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 16

1.3.1 Tình hình nghiên cứu công nghệ uốn lốc ngoài nước 16

1.3.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ uốn lốc trong nước 17

1.4 GIỚI THIỆU SẢN PHẨM UỐN LỐC ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH KHAI THÁC THAN, HẦM LÕ 18

CHƯƠNG II: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC PROFIL TỪ TẤM KIM LOẠI 22

2.1 MỘT VÀI DẠNG CÔNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG PHÁP UỐN LỐC TỪ PHÔI TẤM KIM LOẠI 22

2.1.1 Phương pháp uốn trên các máy có bàn quay 22

2.1.2 Phương pháp uốn có kéo 23

2.1.3 Phương pháp uốn trên máy 3 hoặc 4 trục 24

2.1.4 Phương pháp uốn liên tục 25

2.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC PHÔI TỪ TẤM KIM LOẠI 26

2.2.1 Hình dạng con lăn ( lỗ hình ) 26

2.2.2 Kích thước của phôi tấm kim loại khi uốn 30

2.2.3.Điều kiện nén ăn phôi 32

2.3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LỰC, NĂNG LƯỢNG TRONG CÔNG NGHỆ UỐN LỐC KIM LOẠI 35

2.3.1 Lực uốn và monent uốn 35

2.3.2 Công suất động cơ 39

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TẤM THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 41

3.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁNG CÀO VÀ TẤM THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 41

3.2 CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 45

3.3 XÁC ĐỊNH SỐ CẶP CON LĂN CỦA MÁY UốN TẠO HÌNH TẤM THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 47

3.4 MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG TẤM THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 51 3.5 XÁC ĐỊNH LỰC ÉP VÀ MÔ MEN XOẮN TRÊN MỖI CẶP 57

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MÁY UốN TẤM THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 66

4.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG MÁY UốN 66

4.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY UốN THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 68

4.3THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG KHUNG GIÁ MÁY UốN THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 70

4.4 MÔ HÌNH THIẾT KẾ 3D CỦA MÁY 76

KẾT LUẬN 80

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng những điều được nêu ra trong luận văn thạc sỹ kỹ

thuật “Nghiên cứu máy và công nghệ chế tạo tấm thành máng cào SKAT-82 phục

vụ khai thác hầm lò” là hoàn toàn đúng Tất cả kết quả thu được từ luận văn đều là

từ quá trình nghiên cứu Mọi tài liệu và sự trợ giúp thực hiện luận văn đều đã được ghi rõ nguồn gốc

Khi viết bản luận văn này, tác giả có tham khảo và thừa kế một số kết quả nghiên cứu của các tác giả đi trước và sử dụng những thông tin số liệu từ các tạp chí, sách báo, mạng internet… theo danh mục tham khảo

Tác giả cam đoan không có sự sao chép nguyên văn từ bất kỳ luận văn nào hay nhờ người khác viết Tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về cam đoan của mình và chấp nhận mọi hình thức kỷ luật theo quy định của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Hà Nội, ngày 1 tháng 06 năm2016

Tác giả

Đào Trung Hiếu

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Hệ số lớp trung hòa uốn

r0i Các bán kính mặt uốn trong phôi tương ứng với

các vùng của hình uốn;

mm

ng % Mức độ biến dạng của lớp kim loại mặt ngoài

phôi

t Hệ số truyền hữu ích của động cơ

ndc , nt Tốc độ quay của động cơ, và tốc độ quay của

trục uốn

vòng/phút

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng kích thước chế tạo của các loại vì chống 19 Bảng 3.1 Các hệ số của phương trình Krupkowsky đối với thép 47 Bảng 3.2 Giá trị lực ép và mô men xoắn lớn nhất tác dụng lên trục nằm 64

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Ứng dụng thép hình uốn trong kết cấu nhà xưởng 9

Hình 1.2 Ứng dụng thép hình uốn trong giao thông 10

Hình 1.3 Khung xe được chế tạo từ thép hình uốn 11

Hình 1.4 Một số sản phẩm ứng dụng công nghệ uốn lốc liên tục 13

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ uốn hình chữ U 14

Hình 1.6 Sản phẩm có hình dáng phức tạp uốn theo nguyên tắc công nghệ uốn lốc liên tục 14

Hình 1.7 Máy uốn ngang 3 trục thủy lực 15

Hình 1.8 Mặt cắt thép chống vì lò 18

Hình 1.9 Hình dạng chung của thép vòm chống vì lò 19

Hình 1.10 Thép chống lò 20

Hình 1.11 Khung giá và con lăn băng tải 20

Hình 2.1 Sơ đồ của máy uốn profil có bàn quay 23

Hình 2.2 Uốn ống trên máy 3 trục , 4 trục 25

Hình 2.3 Máy uốn lốc liên tục 26

Hình 2.4 Các phương pháp thiết kế lỗ hình trục uốn hở 27

Hình 2.5 Uốn hình lòng máng U 29

Hình 2.6 Sơ đồ tác dụng lực khi phôi ăn vào trục uốn lốc 32

Hình 2.7 Điều kiện ăn phôi vào trục uốn (theo A.P Trecmarôp) 35

Hình 2.8 Sơ đồ xác định lực uốn (theo Mekkent) 35

Hình 2.9 Sơ đồ xác định moment uốn 37

Hình 3.1 Máng cào trung chuyển 42

Hình 3.2 Máng cào lò chợ 42

Hình 3.3 Cấu tạo máng cào 43

Hình 3.4 Cấu tạo cầu máng cào SKAT-82 44

Hình 3.5 Các loại thành máng cào 44

Hình 3.6 Bản vẽ mặt cắt ngang của sản phẩm thành máng cào loại D 45

Hình 3.7 Đường cong biến dạng của thép 47

Hình 3.8 Sự thay đổi hình dạng của phôi qua các lần uốn phần giữa của chi tiết 48

Hình 3.9 Sự thay đổi hình dạng của phôi khi uốn hai cánh của chi tiết 49

Hình 3.10 Lỗ hình trên trục uốn 51

Hình 3.11 Quá trình tối ưu hóa công nghệ nhờ mô phỏng 52

Hình 3.12 Mô hình hình học được sử dụng để mô phỏng 54

Hình 3.13 Mô phỏng quá trình uốn tấm thành máng cào SKAT82 55

Hình 3.14 Hình ảnh ứng suất của tấm kim loại khi đi qua các con lăn tạo hình 56

Hình 3.15 Hình ảnh biến dạng tương đương của tấm kim loại khi đi qua các con lăn tạo hình 56

Hình 3.16 Hình ảnh chiều dày phôi qua quá trình tạo hình 57

Hình 3.17 Kết quả tính toán lực ép trên trục nằm trong quá trình uốn; Li (i=1,12) tương ứng là đồ thị lực trong lần uốn thứ i; 59

Hình 3.18 Kết quả tính toán lực dọc trên trục đứng trong quá trình uốn; L i (i=6,12) tương ứng là đồ thị lực trong lần uốn thứ i; 61

Hình 3.19 Kết quả tính toán lực mô men trên trục nằm trong quá trình uốn; Li (i=1,12) tương ứng là mô men trong lần uốn thứ i; 63

Hình 4.1 Sơ đồ máy uốn chuyển động cơ khí 66

Hình 4.2 Truyền động bằng Xích 67

Hình 4.3 Hệ thống truyền đông bằng trục vít bánh vít 68

Hình 4.4 Sơ đồ máy uốn thành máng cào SKAT-82 69

Hình 4.5 Trục chính máy uốn thành máng cào SKAT82 72

Hình 4.6 Khung giá 73

Hình 4.7 Cơ cấu điều chỉnh khe hở trục 74

Hình 4.8 Vành định vị 74

Hình 4.9 Giá uốn 1 75

Hình 4.10 Giá uốn 12 75

Hình 4.11.Hình chiếu bằng máy uốn tấm thành máng cào SKAT82 78

Hình 4.12.Máy uốn tấm thành máng cào SKAT82 78

Hình 4.13 Hệ thống dẫn động Máy uốn thành máng cào SKAT82 Error!

Bookmark not defined.

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển chung của đất nước, ngành công nghiệp mỏ nói chung, ngành công nghiệp khai thác than nói riêng đang ngày càng phát triển mạnh mẽ Sản lượng khai thác ngày càng tăng, trong đó tỉ trọng khai thác than hầm lò tăng nhanh, dẫn đến nhu cầu về các thiết bị phục vụ khai thác ngày càng cao

Trong Tập đoàn Công nghiệp than – Khoáng sản Việt Nam có hàng chục các

mỏ than hầm lò lớn nhỏ Sản lượng khai thác hầm lò ngày càng tăng dẫn đến nhu cầu khai thác và mở rộng lò chợ tăng, chính vì vậy việc vận chuyển than khai thác trong các mỏ than hầm lò tăng mạnh, trong đó có vận tải than bằng máng cào Hiện nay tại các công ty cơ khí của Tập đoàn Công nghiệp than – Khoáng sản Việt Nam

đã làm chủ được chế tạo máng cào than, tuy nhiên một số bộ phận vẫn phải nhập từ nước ngoài như Thành máng cào với giá thành cao và không chủ động được nguồn hàng

Chính vì vậy luận văn “Nghiên cứu máy và công nghệ chế tạo tấm thành máng cào SKAT-82 phục vụ khai thác hầm lò” phần nào giúp làm chủ được công

nghệ chế tạo tấm thành máng cào cũng như chủ động được nguồn hàng Qua đó giúp nâng cao tính đồng bộ trong sản xuất máng cào SKAT-82 góp phần tăng năng suất vận tải than phục vụ trong khai thác các mỏ than hầm lò hiện nay

Việc nghiên cứu máy và công nghệ chế tạo tấm thành máng cào SKAT-82 phục vụ khai thác mỏ hầm lò Với nhiều ưu điểm vượt trội như giúp làm chủ được công nghệ tiết kiệm thời gian vận chuyển, đảm bảo tính đồng bộ hóa, giúp tránh lãng phí và nâng cao hiệu quả sử dụng của máng cào SKAT82 Qua đó nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp

Trong quá trình thực hiện đề tài tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cô trong Viện Cơ Khí đại học Bách Khoa Hà Nội và đặc biệt là PGS.TS Phạm Văn Nghệ đã nhiệt tình giúp đỡ và chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên luận văn không thể tránh được những thiếu sót, rất mong được sự góp ý, phê bình của thầy cô và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC

PROFIL TỪ TẤM KIM LOẠI

1.1 LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA THÉP HÌNH ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG

CÔNG NGHỆ UỐN LỐC NGUỘI TỪ PHÔI TẤM

1.1.1 Trong xây dựng, kiến trúc

Thép hình được chế tạo bằng công nghệ uốn lốc đã có và được ứng dụng từ khoảng thế kỷ 18 Ở nước Nga, thép hình uốn lốc mỏng thành đầu tiên được sử dụng vào năm 1838 trong công trình sửa chữa cải tạo Cung điện Mùa Đông sau trận cháy lớn Còn nước Mỹ năm 1855 để xây dựng tòa nhà công vụ ở New York đã sử dụng thép hình uốn chữ U với chiều dày từ 1.6 mm đến 3.6 mm liên kết bu lông v v

Ngày nay ứng dụng của thép hình được chế tạo bằng công nghệ uốn lốc nguội

từ phôi tấm trong xây dựng kiến trúc, các loại kết cấu xây dựng công nghiệp và xây dựng dân dụng, phổ biến như tấm lợp kim loại, các thanh xà gồ chữ C, U…(hình 1.1)

Hình 1.1 Ứng dụng thép hình uốn trong kết cấu nhà xưởng

1.1.2 Trong giao thông, vận tải

Thép hình được chế tạo bằng công nghệ uốn lốc được sử dụng rộng rãi trong ngành giao thông nói chung và ngành công nghiệp đóng toa xe lửa nói riêng Các khung vành xe được tạo hình từ công nghệ uốn lốc Bên cạnh đó thép hình được chế tạo bằng công nghệ uốn lốc còn được sử dụng làm tấm chắn đường ôtô ( dải phân cách…) (hình 1.2)

Hình 1.2 Ứng dụng thép hình uốn trong giao thông 1.1.3 Trong chế tạo máy

Công nghiệp sản xuất thép uốn hình phát triển mạnh trong Chiến tranh thế giới lần thứ 2 và những năm kế tiếp Sự phát triển của công nghiệp sản xuất thép uốn hình lúc đó liên quan chặt chẽ với sự phát triển của công nghiệp quốc phòng và công nghiệp chế tạo máy Ngày nay thép hình uốn vẫn giữ được vai trò to lớn trong công nghiệp chế tạo máy Thép hình uốn trong chế tạo máy có độ chính xác đảm bảo yêu cầu sử dụng, thép hình uốn được chế tạo từ thép phôi uốn nguội có chất lượng bề mặt tốt, điều đó cho phép phun phủ lên chúng các loại chất mà không phải gia công đặc biệt Bằng phương pháp uốn hình có thể chế tạo được các sản phẩm từ phôi đã được phun phủ và xử lý bề mặt trước mà không làm hư hại bề mặt, chính vì vậy chúng có thể được sử dụng để chế tạo các chi tiết, kết cấu máy mà không phải gia công cơ khí tiếp theo giúp mang lại hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp (hình 1.3)

Hình 1.3 Khung xe được chế tạo từ thép hình uốn 1.1.4 Trong công nghiệp dầu khí, khai khoáng

Ở Anh trong những năm 70 của thế kỷ XX đã kết thúc đợt đầu xây dựng đường ống dẫn dầu ở biển Bắc đường kính 900 mm, dài 150 km, ở độ sâu 120 m đến 150 m, nối liền khu dầu mỏ Comôrat với Aixlen bằng 140 nghìn ống Bimetal

với tổng kinh phí 450 triệu Mác Đến năm 1980 đã hoàn thành tiếp 1839 km ống dẫn khí đường kính 813 đến 914 mm và 1045 km ống dẫn dầu đường kính 762 đến

và Áo

LB Nga vừa khành thành hệ thống đường ống dẫn dầu thứ hai từ Đông Serbia đến Thái Bình Dương (ESPRO) với mục tiêu tăng gấp đôi lượng dầu thô xuất khẩu vào thị trường Châu Á – Thái Bình Dương lên 50 triệu tấn/năm để mở rộng thị trường xuất khẩu đối tác truyền thống là Châu Âu

Hệ thống đường ống thứ hai dài 4200 km, bắt đầu từ các mở dầu phía Tây hồ Baikail và chạy đến cảng Kozmino ở Thái Bình Dương, gần với biên giới Đông Bắc Trung Quốc Từ đây dầu của LB Nga được vận chuyển sang thị trường Trung Quốc, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc, Philippines, Singapore, Đài Loan

Trong năm 2011 LB Nga đã cùng Triều Tiên và Hàn Quốc đàm phán về việc xây dựng hệ thống đường ống dẫn dầu, khí từ LB Nga qua Triều Tiên đến Hàn Quốc Nếu tuyến đường ống này được hoàn thành, Triều Tiên sẽ có thu nhập đáng

kể từ nguồn phí trung chuyển hàng năm mà theo ước tính của tờ Chosun Ilbo có thể vào khoảng 150 triệu USD

Nhật Bản hiện nay có gần 150 nghìn km ống dẫn khí đường kính 600 mm, đã xây dựng xong đường ống dẫn dầu đường kính 1220 mm ở độ sâu 450 m Angiêri

có hệ thống đường ống dẫn dầu nối liền với Italia ở độ sâu 2700 m dưới mặt nước biển

Ở Việt Nam trong những năm gần đây công nghiệp dầu khí đang phát triển mạnh, đặc biệt từ khi nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất đi vào sản xuất Điều đó đòi hỏi phải sớm hình thành hệ thống đường ống dẫn dầu khí trong nước và dẫn tới các cảng biển để tạo điều kiện mở rộng thông thương dầu khí, góp phần đẩy mạnh sự nghiệp Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

1.2 CÁC DẠNG CÔNG NGHỆ UỐN LỐC ĐIỂN HÌNH

1.2.1 Công nghệ uốn liên tục ( công nghệ uốn lốc dọc)

Công nghệ uốn liên tục hay công nghệ uốn lốc dọc có thể tạo nên khe hở giữa

2 mép biên phôi dọc theo trục đối xứng của hình uốn Các tấm Profin có hình dạng

và kích thước đã được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn nhà nước có thể được chế tạo bằng phương pháp uốn trong khuôn vạn năng hoặc trên các máy uốn tấm ( máy sấn) hoặc trên các máy uốn tấm có dầm quay hoặc trên các máy uốn lốc Profil Tiết diện ngang của các tấm profil có rất nhiều loại khác nhau (hình 1.4)

Hình 1.4 Một số sản phẩm ứng dụng công nghệ uốn lốc liên tục

Việc chế tạo các tấm profin theo phương pháp nào tùy thuộc vào hình dạng, kích thước chiều dày vật liệu và loạt sản phẩm của nó Trong sản xuất nhỏ các tấm

profil có kích thước lớn và trung bình được chế tạo theo phương pháp uốn lần lượt các phần tử trên các máy uốn tấm ( máy sấn ) hoặc trên máy uốn tấm có công dụng đặc biệt Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối ( chẳng hạn như sản xuất ô tô

du lịch ) Các tấm profil mỏng có kích thước nhỏ được chế tạo bằng phương pháp uốn lốc trên máy uốn profil Các loại tấm profil bao gồm các loại tấm uốn hình, các tấm uốn sóng ( tấm lợp) và các loại profil có công dụng đặc biệt được chế tạo từ những phôi cuộn có chiều dày từ 0,5÷ 0,8mm và chiều rộng từ 30÷1500mm Các loại vật liệu này thường là thép các bon và thép hợp kim thấp Việc sử dụng các tấm Profil loại này thay cho các loại thép hình uốn nóng đã đem lại hiệu quả cao

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ uốn hình chữ U

Công nghệ uốn lốc liên tục có thể tạo ra các sản phẩm dạng tấm có hình dạng profil phức tạp và có khả năng chế tạo sản phẩm có chiều dài như ý muốn

Nguyên tắc của công nghệ uốn lốc liên tục là phải uốn từ trong ra ngoài, các góc lớn được chia nhỏ ra uốn từ nhiều góc nhỏ (hình 1.5, hình 1.6)

Hình 1.5 Sản phẩm có hình dáng phức tạp uốn theo nguyên tắc công nghệ uốn lốc

liên tục

1.2.2 Công nghệ uốn ngang (máy 3 trục hoặc 4 trục )

Công nghệ uốn ngang hay còn gọi là uốn trên máy ba trục hoặc bốn trục được

sử dụng chủ yếu để sản xuất các loại ống hàn có chiều dài hạn chế từ một hoặc hai phôi tấm ( 6÷12m) Năng suất của các máy uốn ba trục hoặc bốn trục không cao Các máy uốn ba trục hoặc bốn trục thường được sử dụng trong các nhà máy cơ khí như máy tạo phôi cho các sản phẩm cơ khí vì tính gọn nhẹ của máy và năng suất phù hợp

Trên máy uốn ba trục, trục uốn trên có đường kính lớn hơn hai trục uốn dưới khoảng 1,5 lần Việc điều chỉnh vị trí trục uốn trên căn cứ vào đường kính ống thành phẩm Đường kính trục uốn trên giới hạn đường kính nhỏ nhất của ống thành phẩm Phôi tấm được uốn trên ba trục uốn một vài lần rồi mới nhận được dạng hình trụ mong muốn (hình 1.7)

Tuy nhiên, bằng phương pháp uốn trên máy uốn ba trục thực tế không cho phép thu nhận được ống hàn có hình trụ ổn định, chất lượng cao, bởi vì các vùng mép biên phôi bằng ½ khoảng cách giữa hai trục uốn dưới vẫn phẳng Phương pháp uốn trên máy uốn bốn trục, nhờ khả năng điều chỉnh được khoảng cách giữa hai trục phụ bên so với trục uốn trên nên ống hàn đảm bảo ổn định hơn và chính xác hơn

Hình 1.7 Máy uốn ngang 3 trục thủy lực

Đặc điểm của máy 3 trục và 4 trục là sau khi uốn cần lấy phôi ra Có rất nhiều phương pháp lấy phôi nhưng chủ yếu là nâng trục và rút phôi

Máy uốn 3 trục và 4 trục có thể có nhiều động cơ:

+ Động cơ điều chỉnh khoảng cách trục

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ UỐN LỐC TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.3.1 Tình hình nghiên cứu công nghệ uốn lốc ngoài nước

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp và dân dụng, đặc biệt ngành công nghiệp xây dựng, chế tạo máy, công nghiệp đóng toa xe lửa nói riêng đã đòi hỏi phát triển các phương pháp sản xuất thép hình uốn Để đáp ứng được nhu cầu

phát triển trong lĩnh vực thép hình uốn, đầu thế kỷ 20 phương pháp uốn trên máy ép được thay thế bằng phương pháp uốn liên tục trên các máy uốn dạng trục Hệ máy uốn thép hình mới có năng suất cao hơn, chất lượng sản phẩm tốt hơn và giá thành lại rẻ hơn Ở nhiều nước đã xây dựng và đưa vào sản xuất các máy uốn liên tục với phôi ban đầu là tấm hoặc băng kim loại Năm 1910 Mỹ là quốc gia đầu tiên xây dựng các dây chuyền uốn thép hình có năng suất cao đáp ứng được các yêu cầu trên, còn ở châu Âu, các dây chuyền uốn hình tương tự được xây lắp muộn hơn Ở các nước có nên công nghiệp phát triển như Liên bang Nga, Anh, Hungary, Ba Lan, Phaps v v đều có những nhà máy dây chuyền sản xuất thép uốn hình trong các nhà máy cơ khí Đó thường là các dây chuyền chuyên sản xuất thép uốn hình cỡ vừa và nhỏ làm phôi cho các dây chuyền công nghệ chính

Ngày nay với ứng dụng của khoa học công nghệ Các phương pháp tính toán

và thiết kế các loại máy uốn hình là khá đa dạng và phức tạp: tính toán giải tích, mô phỏng, công thức kinh nghiệm, quy hoạch thực nghiệm,…

Trên thế giới có rất nhiều tác giả đã nghiên cứu về công nghệ uốn hình và các thông số đặc trưng của công nghệ uốn hình: góc uốn, biến mỏng, lực uốn, mômen uốn,…các sai hỏng trong quá trình uốn cũng được xem xét đề cập tới

Bằng các công cụ mô phỏng đã cho phép tính toán kỹ lưỡng, chi tiết hơn so với phương pháp tính toán giải tích trước đây, kết quả nhận được cũng phù hợp với các kết quả thực nghiệm Do đó tiết kiệm thời gian tính toán cũng như tối ưu hóa biên dạng trục uốn, khi uốn các hình có biên dạng phức tạp

1.3.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ uốn lốc trong nước

Ở Việt Nam trong những năm gần đây công nghiệp dầu khí đang phát triển mạnh, đặc biệt từ khi nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất đi vào sản xuất Điều đó đòi hỏi phải sớm hình thành hệ thống đường ống dẫn dầu khí trong nước và dẫn tới các cảng biển để tạo điều kiện mở rộng thông thương dầu khí, góp phần đẩy mạnh sự nghiệp Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Ngoài ra, hầu hết các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải đều là các nguồn tiêu thụ thép hình từ công nghệ uốn lốc

Tại Việt Nam chính phủ đã có các định hướng phát triển sản xuất thép uốn hình bằng công nghệ lốc:

+ Nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị, phát triển các xưởng sản xuất thép uốn hình và ống hàn, từng bước cải tạo nâng cấp chúng;

+ Mở rộng quy mô sản xuất thép uốn hình và ống hàn cho các ngành kinh tế quốc dân Kích thước sản phẩm khoảng : s= 0,1÷ 14mm ; b= 30÷2000mm và giới hạn bền tới 750Mpa;

+ Tổ chức dây chuyền sản xuất thử nghiệm quy mô nhỏ năng suất đến 200÷250 nghìn tấn/năm, với chủng loại sản phẩm năng động từ phôi dày 0,3÷4mm

và rộng 25÷1500mm;

+ Xây dựng dây chuyền chuyên sản xuất từng chủng loại thép uốn hình và ống hàn hoàn chỉnh như các chi tiết máy, tấm chắn đường ô tô ( dải phân cách ), uốnh tản nhiệt, các loại kết cấu xây dựng công nghiệp và xây dựng dân dụng, các loại ống hàn …;

+ Tiếp tục tổ chức sản xuất các loại thép uốn hình và ống hàn kích thước vừa

và nhỏ với chiều dày đến 3mm ở các nhà máy chế tạo máy và sản xuất ô tô để đáp ứng tại chỗ các loại thép hình uốn cần thiết;

+ Chuyên sâu mở rộng chuyên môn hóa và hợp tác hóa các xí nghiệp suản xuất hình uốn nhằm phục vụ nhu cầu chung của các nước trong khu vực và thế giới; + Xây dựng các quá trình công nghệ và kỹ thuật uốn mới;

+ Áp dụng các sáng kiến và cải tiến kỹ thuật trong các dây chuyền uốn hình nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng chúng trong nền kinh tế quốc dân

Yêu cầu mới đặt ra là cần phải có phương pháp nghiên cứu tính toán hợ

í cho công nghệ uốn các biên dạng phức tạp để theo kịp sự phát triển của các ngành công nghiệp và ngoài nước

1.4 GIỚI THIỆU SẢN PHẨM UỐN LỐC ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH KHAI THÁC THAN, HẦM LÒ

Ngành công nghiệp khai thác than, hầm lò của Việt Nam là một trong những ngành công nghiệp quan trọng của đất nước Ngành khai thác than nói chung cũng

là một bộ phận của ngành công nghiệp nặng Chính vì vậy trong ngành khai thác than, hầm lò sử dụng rất nhiều máy móc thiết bị cơ khí Các thiết bị cơ khí sử dụng trong ngành khai thác than, hầm lò tuy có một số đặc thù riêng (các thiết bị phải phòng nổ khi lắp đặt dưới lò…), nhưng nói chung cũng tương tự như các kết cấu thiết bị cơ khí của các ngành khác Do đó việc ứng dụng công nghệ uốn lốc kim loại được sử dụng khá phổ biến trong các thiết bị máy móc của ngành mỏ

Thép chống vì lò SVP là một trong những thiết bị vô cùng quan trọng, thép chống vì nó có tác dụng giữ chắc các vòm lò Giúp nâng cao an toàn trong các đường lò, và thuận tiện trong việc khai thác lò chợ Thép chống vì lò được uốn nóng theo tiêu chuẩn (hình 1.8, hình 1.9)

Hình 1.8 Mặt cắt thép chống vì lò

Thép SVP-17: Dùng làm vì chống cho các đường lò có diện tích sử dụng dưới 7m2

Thép SVP-22: Dùng làm vì chống cho các đường lò có điện tích sử dụng từ 7m2 đến 10m2

Thép SVP-27: Dùng làm vì chống cho các đường lò có diện tích sử dụng từ trên 10m2 đến 15m2

Thép SVP-33: Dùng làm vì chống cho các đường lò có diện tích sử dụng từ trên 15m2 đến 20m2

Sau đó các công ty cơ khí thuộc tập đoàn TKV như Công ty cơ khí Mạo TKV,sẽ sử dụng máy uốn lốc để tạo thành hình dáng theo tiêu chuẩn của thép chống

Khê-vì lò

Hình 1.6 Hình dạng chung của thép vòm chống vì lò

Các vì chống được chế tạo theo tiêu chuẩn với các kích thước trong ( bảng 1)

Bảng1.1 Bảng kích thước chế tạo của các loại vì chống

Hình 1.7 Thép chống lò

Băng tải là một thiết bị vô cùng quan trọng trong ngành khai thác than hầm lò, băng tải giúp vận chuyển than từ trong lò chợ ra các nhà sàng tuyển Con lăn băng tải là thiết bị điển hình sử dụng công nghệ uốn lốc kim loại Vỏ con lăn băng tải đƣợc tạo ra từ uốn lốc thép tấm thành thép tròn Bên cạnh đó các tai giá đỡ con lăn cũng đƣợc tạo hình từ công nghệ uốn lốc (hình 1.10, hình 1.11)

Hình 1.8 Khung giá và con lăn băng tải

Ngoài ra còn có rất nhiều các thiết bị máy móc có ứng dụng công nghệ uốn lốc hình, tuy nhiên trong khuôn khổ luận văn chỉ nêu một số thiết bị tiêu biểu, đặc trƣng

trong khai thác mỏ than hầm lò

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Thông qua chương 1 cho ta thấy được:

Việc ứng dụng công nghệ uốn lốc kim loại từ thép phôi tấm được sử dụng rộng rãi và đều khắp trên tất cả các lĩnh vực như Công nghiệp, giao thông vận tải,… cũng như trong đời sống

Công việc nghiên cứu và phát triển công nghệ uốn lốc từ thép phôi tấm vẫn không ngừng được đầu tư để nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như cho ra đời nhiều loại sản phẩm mới đa dạng hơn

Trong ngành khai thác nói chung và ngành khai thác mỏ than hầm lò nói riêng việc ứng dụng công nghệ uốn lốc thép hình từ phôi tấm trong các thiết cơ khí rất phổ biến, chính vì vậy thông qua luân văn này tiếp tục nghiên cứu công nghệ tạo

hình từ thép tấm cụ thể là : “ Nghiên cứu máy và công nghệ chế tạo tấm thành

máng cào SKAT-82 phục vụ khai thác hầm lò”

CHƯƠNG II: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC

PROFIL TỪ TẤM KIM LOẠI

2.1 MỘT VÀI DẠNG CÔNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG PHÁP UỐN LỐC TỪ PHÔI TẤM KIM LOẠI

Uốn lốc từ phôi tấm kim lại là một trong những phương pháp gia công kim loại bằng áp lực làm biến dạng phôi dạng tấm thành các sản phẩm hình uốn: góc, hình chữ U, hình chữ C, hình chữ Z, tấm múi … và ống hàn : trụ; vuông; chữ nhật… So với quá trình uốn hình, uốn ống thì quá trình uốn đòi hỏi mức tiêu hao năng lượng thấp hơn, vốn đầu tư thiết bị nhỏ hơn Đó là ưu điểm nổi bật nhất của các quá trình uốn

Phụ thuộc vào kích thước của phôi và sản phẩm uốn, mục đích sử dụng và các khâu gia công tiếp theo mà quá trình uốn có thể được thực hiện theo những phương pháp khác nhau Mỗi phương pháp đó đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng Các phương pháp uốn có thể được phân loại thành nhóm theo các đặc điểm chính như sau:

+ Theo nhiệt độ uốn của phôi: uốn nóng và uốn nguội;

+ Theo đặc điểm của quá trình uốn: uốn đơn chiếc, uốn liên tục;

+ Theo phương pháp uốn: uốn trên máy uốn 3 trục hoặc 4 trục, uốn trên máy

ép, uốn trên máy uốn liên tục, uốn dọc hoặc uốn xoắn;

+ Theo phương pháp hàn: lò hình phễu, lò liên tục, hàn điện một chiều, hàn điện xoay chiều, hàn điện trở, hàn cảm ứng, hàn cao tần, hàn siêu âm, hàn hồ quang dưới bột trợ dung, hàn điện tử, hàn laze, hàn plasma…

2.1.1 Phương pháp uốn trên các máy có bàn quay

Các phôi tấm profil có thành mỏng thường được uốn trên các máy chuyên dùng làm việc theo nguyên lý cuộn phôi Sơ đồ kết cấu của máy uốn profin để uốn các chi tiết viền nẹp các cửa của ô tô được chỉ ra trên hình 2.1:

Hình 2.1 Sơ đồ của máy uốn profil có bàn quay

Máy có bàn quay 1 và xi lanh khí nén hoặc thủy lực 6, trên đầu của uốn pitong

5 có con lăn uốn hoặc miếng ép 4 Trên bàn máy có kẹp chặt bánh dưỡng 3, hình dạng và kích thước của bánh dưỡng tương ứng đường bao trong của chi tiết cần uốn Một đầu phôi được kẹp chặt vào bánh dưỡng nhờ cơ cấu kep 2, sau đó bàn 1 quay và con lăn 4 ( hoặc miếng ép ) luôn luôn ép chặt phôi vào dưỡng, sau đó giảm

áp lực trong xi lanh, con lăn 4 ( miếng ép) sẽ tách ra trở về vị trí ban đầu nhờ lò xo nén 7 Tháo cơ cấu kẹp 2 và lấy sản phẩm ra khỏi dưỡng

2.1.2 Phương pháp uốn có kéo

Bản chất của quá trình uốn có kéo là ngoài mômen uốn ngoại lực tác động vào phôi người ta còn đặt vào phôi những lực kéo dọc trục, lực này sẽ làm giảm mômen uốn Khi đó độ chính xác kích thước của chi tiết uốn phụ thuộc vào mức độ biến dạng đàn hồi của nó sẽ được nâng cao tỷ lệ với sự giảm mômen uốn Quy luậ này

có thể xác định nhờ công thức biểu diễn quan hệ giữa mômen uốn M và lực kéo dọc trục N ở giai đoạn uốn dẻo thuần túy khi uốn phôi có chiều rộng 1 đơn vị là

Khi uốn có kéo, sự đàn hồi của chi tiết là rất nhỏ không đáng kể, tuy nhiên nó không thể triệt tiêu hoàn toàn bởi vì sự biến dạng của các lớp ở bên trong và bên ngoài của phôi là khác nhau, vì thế sự hóa bền của các lớp kim loại này cũng sẽ khác nhau và ảnh hưởng đến biến dạng đàn hồi

Ngoài việc nâng cao độ chính xác kích thước của chi tiết uốn, khi uốn có nén còn cho phép nhận được những chi tiết uốn hai góc ( dạng chữ U ) với bán kính uốn nhỏ Nếu ứng suất nén đạt được giá trị s thì có thể nhận được bán kính uốn nhỏ hơn chiều dày phôi ( mặt ngoài )

2.1.3 Phương pháp uốn trên máy 3 hoặc 4 trục

Sản phẩm chính của phương pháp này là ống với bán kính tương đối nhỏ thường có đặc điểm riêng liên quan đến sự mất ổn định của phôi tại vùng nén làm xuất hiện những nếp nhăn Bán kính uốn tới hạn là bán kính mà khi đó phôi uốn ở trạng thái giới hạn của sự mất ổn định, nó phụ thuộc vào chiều dày tương đối của thành ống, tính chất cơ học của vật liệu, bán kính uốn, độ biến mỏng cho phép của thành ống, độ Ovan cho phép của tiết diện ngang tại vùng uốn v v Mốt cách gần đúng, bán kính uốn tới hạn tương đối của ống mà với bán kính này sẽ không xuất hiện nếp nhăn có thể xác định theo công thức thực nghiệm:

Quá trình uốn theo nguyên lý cuộn được sử dụng rộng rãi để chế tạo các phần

tử của các hệ thống ống dẫn và các chi tiết khác nhau bằng các phôi ống mỏng với đường kính từ 10÷ 300mm

Để đề phòng tiết diện ngang của phôi bị méo cần phải có lỗi Lõi có thể là nguyên một khối ( hay gọi là lõi cứng ) hoặc có thể lắp ghép từ nhiều phần tử ( hay gọi là lõi uốn được) Lõi được chế tạo bằng thép chịu mài mòn và nhiệt luyện đạt độ cứng 52÷58 HRC Để uốn ống bằng thép không gỉ hoặc kim loại màu và các hợp

kim của chúng, ở bề mặt bên trong của ông không cho phép bị cào xước người ta sử dụng các lõi bằng tectôlit (hình 2.2).

Hình 2.2 Uốn ống trên máy 3 trục , 4 trục

2.1.4 Phương pháp uốn liên tục

Đây là phương pháp uốn cơ bản trong sản xuất hình uốn Bằng phương pháp uốn liên tục có thể sản xuất được nhiều chủng loại hình với các biên dạng khác nhau

Để nghiên cứu quá trình uốn, ta so sánh quá trình uốn liên tục với quá trình uốn trong khuôn dập Quá trình uốn liên tục và quá trình uốn trong khuôn dập là các quá trình biến dạng dẻo theo chiều rộng phôi với độ cong tăng dần, còn chiều dài phôi không thay đổi Như vậy, thực chất quá trình uốn là biến dạng phẳng, các giai đoạn uốn phôi trong khuôn đập cũng tương tự như uốn liên tục (hình 2.3)

Tuy nhiên có một điểm khác so với uốn trong khuôn dập là quá trình uốn liện tục chịu ảnh hưởng của trạng thái ứng suất- biến dạng ở miền biến dạng ngoài vùng tiếp xúc giữa phôi và trục uốn

Hình 2.3 Máy uốn lốc liên tục

Công nghệ uốn lốc liên tục có thể tạo ra các sản phẩm dạng tấm có hình dạng profil phức tạp và có khả năng chế tạo sản phẩm có chiều dài như ý muốn

Nguyên tắc của công nghệ uốn lốc liên tục là phải uốn từ trong ra ngoài, các góc lớn được chia nhỏ ra uốn từ nhiều góc nhỏ

2.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC PHÔI TỪ TẤM KIM LOẠI

2.2.1 Hình dạng con lăn ( lỗ hình )

Đối với các sản phẩm uốn hình khác nhau người ta cũng đã nghiên cứu nhiều phương pháp thiết kế lỗ hình trục uốn Đặc điểm đặc trưng của kết cấu thép hình uốn là sự tồn tại của các vùng hình dạng thẳng giữa các vùng có bán kính cong (thép hình chữ U, chữ C…) Hiện nay người ta thường sử dụng 3 phương pháp thiết

Khi uốn hình theo phương pháp I đoạn thẳng “k” của phôi trong quá trình uốn cũng được uốn lên cùng với đoạn nằm ngang, sau đó mỗi lần uốn sẽ uốn các đoạn tương ứng với góc uốn trong từng lần đó

Hình 2.4 Các phương pháp thiết kế lỗ hình trục uốn hở

Trong hình 2.4 phương pháp I và II chỉ cho ta thấy hướng uốn theo thứ tự các bước Chiều dài đoạn uốn trong các lần uốn trung gian được xác định như sau:

i i

L , i 1, 2, 3

Trong đó:

i - góc uốn tổng ở lần uốn thứ i;

-bán kính đường trung hòa biến dạng;

Chiều dài đoạn uốn còn lại ở các giá uốn sau có giá trị bằng:

Theo phương pháp I (hình 2.4-I)ta thấy rõ, đoạn k giảm dần cùng với sự gia tăng của góc uốn

Trong lần cuối cùng ki = 0, có nghĩa là toàn bộ đoạn thẳng biến thành cung cong Đoạn ki trong tính toán chiều rộng lỗ hình trục uốn trên và trục uốn dưới cần được bổ sung từ cả 2 phía đến đoạn nằm ngang, đoạn này trong quá trình uốn không thay đổi

Phương pháp 2 (hình 2.4-II) dự tính được đoạn thẳng uốn k trong quá trình uốn hình Góc uốn càng tăng ki càng giảm Đoạn mép biên phôi L1 trong quá trình uốn không thay đổi Đoạn thẳng ki được bổ sung vào đoạn thẳng L1 khi tính toán đoạn nghiêng của lỗ hình trục dưới

Đặc trưng của phương pháp 3 (hình 2.4-III) là bán kính uốn giảm dần đến bán kính uốn trong Đoạn thẳng phôi L2 trong suốt quá trình uốn chuyển thành bán kính cong R4 và kết quả sẽ là tăng dần đoạn uốn đến toàn bộ đoạn L2 (bán kính uốn

R1> R2> R3> R4 )

Bán kính uốn trong của lỗ hình ở các lần uốn trung gian Ri được xác định theo công thức:

2 i

i

180L

Trong đó:

L2 = const – tổng chiều dài đoạn uốn trong các lần uốn trung gian;

- hệ số lớp trung hòa uốn;

S – chiều dày phôi ban đầu;

Như hình 2.4,ở các lần uốn I và II phôi được uốn dần với một bán kính không đổi Việc uốn từng đoạn như vậy tương tự như biến dạng của phân tố kim loại mà ở đó chiều cao (chiều dày hình uốn) lớn hơn chiều rộng (chiều dài đoạn uốn của phôi)

Khi chế tạo trục uốn không đủ độ chính xác sẽ làm xuất hiện vết nhăn (gấp nếp) tại các chỗ uốn sản phẩm - do sự không tương thích giữa hình dạng lỗ hình trục uốn trên và đoạn phôi cần được biến dạng tại lần uốn đó Khi thiết kế lỗ hình

theo phương pháp bán kính không đổi nhất thiết phải có từng cặp trục uốn riêng cho mỗi sản phẩm, ngay cả trong trường hợp khi có hình dạng bên ngoài tương tự nhau

và chỉ khác về chiều dày sản phẩm

Sự chênh lệch về tốc độ dài của trục uốn khi uốn theo phương pháp II ở các lần uốn cuối tăng, điều đó làm tăng mài mòn trục uốn và gây khó khăn cho việc uốnh uốn sản phẩm ra khỏi trục uốn vì đoạn cuối này cách xa đường uốn

Sự chênh lệch về tốc độ dài của trục uốn khi uốn mép biên phôi theo phương pháp I ở tất cả các lần uốn là nhỏ nhất và các uốnh uốn dễ dàng thoát khỏi lỗ hình uốn

Phổ biến nhất là phương pháp III, vì phương pháp này cho phép uốn hình lần lượt bằng các bán kính khác nhau, có nghĩa là biến dạng đồng thời trên tất cả các đoạn uốn tròn

Phương pháp III cho phép uốn các sản phẩm có chiều dày khác nhau trên cùng một tổ hợp trục uốn Sự khác nhau không đáng kể về bán kính uốn của trục uốn với chiều dài cung tiếp xúc không gây ảnh hưởng xấu tới quá trình uốn Hai giá uốn tinh bảo đảm cho sản phẩm thu nhận được chiều rộng cần thiết với bán kính uốn bằng bán kính danh nghĩa

Phương pháp III được sử dụng khi thiết kế lỗ hình trục uốn sao cho sản phẩm

có phần đáy hình phẳng như hình uốn lòng máng Trên hình 2.5 biểu diễn hình dạng trung gian của sản phẩm lòng máng – các đoạn L2 nằm trên đường nằm ngang dưới

và trên biến dạng đồng thời

Hình 2.5 Uốn hình lòng máng uốnh U

Theo phương pháp III có thể uốn thép hình chữ U, hình lòng máng, hình chữ C, tấm có gân, hình lượn sóng trong ngành đường sắt, một loại sản phẩm uốn khác phục vụ cho ngành nông nghiệp

Việc lựa chọn phương pháp thiết kế phụ thuộc vào khả năng của mỗi loại hình tương ứng với cỡ kích thước của nó, chiều dày ban đầu của phôi…

2.2.2 Kích thước của phôi tấm kim loại khi uốn

Việc xác định chiều rộng phôi uốn hình là bài toán khó, bởi vì điều kiện biến dạng tại các vị trí uốn phức tạp Độ dài của phôi khi uốn tại một góc uốn được xác định trên cở sở cân bằng với độ dài của lớp trung hòa biến dạng Sự biến mỏng chiều dày sản phẩm tại các đoạn uốn và mức độ biến dạng tiết diện ngang hình uốn

S - là chiều dày phôi;

- là hệ số lớp trung hòa biến dạng;

Thực tế tồn tại nhiều phương pháp xác định hệ số V.U Đavưdôp mà M.Maksakôp đề xuất giá trị sử dụng cho phôi mỏng ( S đến 1.5 mm) phụ thuộc vào đại lượng r:

Hầu hết các nhà máy khi xác định đại lượng đều tùy thuộc tỉ lệ r/S:

bi - là chiều rộng phần thẳng của hình uốn;

i rad - là góc uốn các vùng của hình uốn;

r0i - là các bán kính mặt uốn trong phôi tương ứng với các vùng của hình uốn;

Khi tính chiều rộng phôi để uốn các loại thép hình, góc: chữ U, hình lòng máng, hình chữ Z,… thường sử dụng các công thức thực nghiệm Trong số đó công thức của V.G Gerasko được sử dụng rộng rãi hơn cả:

R- bán kính uốn ở giá uốn tính;

- góc uốn tổng của phôi;

k – dung sai dương đối với phôi;

Công thức trên hữu hiệu với góc uốn gần bằng 900; Công thức (2-8) cho thấy, để xác định chiều rộng phôi nhất thiết phải biết được chiều dày các vùng uốn hình sau khi uốn, đồng thời chiều rộng ban đầu của phôi phải được biết trước khi thiết kế lỗ hình uốn

Tuy nhiên nhược điểm của công thức này là kết quả tính thường lớn hơn giá trị thực nhưng vẫn chưa tính đến đặc thù của phương pháp thiết kế, vật liệu phôi …

đặc biệt khi uốn hình có biến mỏng thành Sự biến mỏng đó sẽ làm thay đổi chiều dài lớp trung hòa uốn

2.2.3 Điều kiện nén ăn phôi

Ta khảo sát điều kiện ăn phôi vào trục uốn đối với quá trình ổn định nói chung khi mà phôi đã bắt đầu bị uốn thành hình (chữ U, cạnh uốn cong một góc 0) và ăn vào lỗ hình với góc nghiêng của uốnh uốn 1 Khi đó, phôi tiếp xúc với phần nghiêng của lỗ hình trục uốn dưới và được nâng lên một góc cho đến khi tiếp xúc với trục uốn trên, từ thời điểm này phôi bắt đầu uốn (hình 2.6) Trên trục uốn khi đó

có tác dụng của áp lực trên trục uốn và lực ma sát trong vùng uốn và trên mép biên phôi

Phân tích các lực nêu trên theo phương nằm ngang (hướng uốn) ta có:

2P sin 2P cos 2P cos sin 2P fcos sin 0; P cos sin P cos

(2-9) Trong đó:

f – hệ số ma sát ngoài;

Sau khi biến đổi công thức ta nhận được:

Hình 2.6 Sơ đồ tác dụng lực khi phôi ăn vào trục uốn lốc

Bây giờ ta xem xét sự liên hệ góc ăn tvà d:

Có thể cho rằng khoảng cách từ điểm tiếp xúc giữa các mép biên phôi B và đường cơ sở A của hình uốn trên mặt phẳng đi qua các đường tâm trục uốn bằng:

Trị số:sin 0.52 d vô cùng nhỏ nên có thể bỏ qua, đồng thời có thể coi

Có nghĩa là góc ăn tỉ lệ nghịch với đường kính trục uốn

Mối quan hệ giữa góc ăn và góc uốn có một vai trò quan trọng Để làm sáng tỏ vấn đề này ta tiến hành khảo sát như sau:

Trước tiên, theo hình 2.7 ta xác định A’C’ và B’D như là các véc tơ tương đối

Trong công thức này số hạng thứ 3 trong dấu ngoặc bằng 0, bởi vì các giá trị

Hình 2.7 Điều kiện ăn phôi vào trục uốn (theo A.P Trecmarôp)

2.3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LỰC, NĂNG LƯỢNG TRONG CÔNG NGHỆ UỐN LỐC KIM LOẠI

2.3.1 Lực uốn và monent uốn

Hiện tại có nhiều phương pháp xác định áp lực xuất hiện trong sự tác động tương hỗ giữa phôi và trục uốn Việc xác định chính xác áp lực xuất hiện trong quá trình uốn rất phức tạp, bởi vì chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: hình dạng vào kích thước thép hình uốn, các lỗ hình, số lượng vùng uốn đồng thời, việc điều chỉnh giá máy, áp lực nén trên trục (hình 2.8)…

Hình 2.8 Sơ đồ xác định lực uốn (theo Mekkent)

Phương pháp xác định lực uốn của Mekkent được coi là phương pháp tối ưu hơn cả Mekkent cho rằng, quá trình tiếp xúc giữa phôi với trục uốn xảy ra tại vùng giao nhau của các mặt cong có bán kính lớn nhất trên khoảng cách m tính từ tâm của chúng (hình 2.8a) Sự thay đổi hình dạng của phôi bắt đầu từ thời điểm khi mà

nó tiếp xúc với cả 2 trục uốn (hình 2.8b) và kết thúc tại thời điểm nó ra khỏi các trục uốn (hình 2.8c)

Quá trình uốn mép biên phôi xảy ra dưới tác dụng của lực P1 tạo lên mô men uốn M1

Kết quả của sự xuất hiện lực P1 là trên trục uốn trên và trục uốn dưới có tác động lực Ptb với uốnh tay đòn tính từ đường tâm các trục uốn

Dưới tác dụng của mô men uốn M1 trong quá trình uốn ổn định các mép phôi

bị uốn trên một chiều dài theo các số liệu của Mekkent, có thể xác định được bằng

đồ thị - xuất phát từ luận điểm là góc tạo bởi các tia kết nối đầu của phần dịch chuyển mềm mại với các tâm trục uốn / 2 cần bằng hai lần góc tạo bởi các tia kết nối điểm đầu tiên ăn phôi vào trục uốn với các tâm trục uốn

Mô men uốn bằng:

Giá trị số của lực uốn được xác định theo công thức (2-28) lớn nhất đo được trên máy uốn Điều này chứng tỏ rằng trong công thức trên đã sử dụng trờ lực biến dạng tức thời Bchính xác hơn là thay nó bằng giới hạn chảy Tcó tính tới sự hóa bền khi tăng dần góc uốn

Công thức (2.29) có thể xác định như sau:

Trong đó:

W – mô men trở lực tiết diện;

Trong trường hợp này:

2 1

R

r

Nếu giả thiết rằng ở giai đoạn uốn dẻo hoàn toàn với phôi dải rộng, ứng suất

σθ tại vùng kéo và vùng nén không đổi trên toàn bộ chiều dày của nó và tương ứng bằng:

k s k s

Còn mặt trung hòa ứng suất trùng với bề mặt trung bình của phôi và do đó: