Thiết kế máy cán uốn 4 trục

Thiết kế máy cán uốn 4 trục Thiết kế máy cán uốn 4 trục Thiết kế máy cán uốn 4 trục luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY CÁN, UỐN 4 TRỤC

Người hướng dẫn: ThS TRẦN MINH CHÍNH

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU NHÂN

Đà Nẵng, 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Khoa: CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Nhân

Lớp: 15C1A

Ngành: Công nghệ Chế tạo máy

1 Tên đề tài: Thiết kế máy cán uốn 4 trục

2 Các số liệu ban đầu:

Xem tại các nhà máy thực tập

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

- Lý thuyết quá trình gia công biến dạng và kỹ thuật cán uốn thép tấm

- Giới thiệu về sản phẩm và các loại máy lốc thép hiện có

- Thiết kế động học và lựa chọn kết cấu máy hợp lý

- Tính toán động lực học và thiết kế các kết cấu máy

- Lập quy trình vận hành máy để cán uốn một sản phẩm điển hình

- Bản vẽ cơ cấu di chuyển đầu trục cán 1Ao

- Bản vẽ cơ cấu đỡ phôi 1Ao

- Bản vẽ sơ đồ thuỷ lực 1Ao

5 Cán bộ hướng dẫn: Trần Minh Chính

6 Ngày giao nhiệm vụ: 6/9/2019

DUT.LRCC

Thông qua khoa Cán bộ hướng dẫn Ngày tháng năm 2019 ( ký, ghi rõ họ tên )

Tổ trưởng bộ môn

( Ký ghi rõ họ tên )

Kết quả đánh giá Sinh viên đã hoàn thành và

nộp toàn bộ báo cáo cho bộ môn Ngày tháng năm 2019

Ngày tháng năm 2019

Chủ tịch hội đồng

( Ký, ghi rõ họ tên )

DUT.LRCC

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 1

Lời nói đầu 4

CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BIẾN DẠNG VÀ KỸ THUẬT CÁN UỐN THÉP TẤM 1.1 Lý thuyết quá trình gia công biến dạng 5

1.1.1 Biến dạng của kim loại 5

1.1.2 Biến dạng dẻo của kim loại 6

1.1.3 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo 8

1.1.4 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực 10

1.2 Kỹ thuật cán uốn thép tấm 11

1.2.1 Khái niệm uốn 11

1.2.2 Quá trình uốn 12

1.2.3 Tính toán phôi uốn 13

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ CÁC LOẠI MÁY LỐC THÉP HIỆN CÓ I Giới thiệu về sản phẩm 16

II Tìm hiểu về các loại máy lốc thép hiện có 18

2.1 Máy lốc 3 trục 18

2.2 Máy lốc 4 trục 20

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ LỰA CHỌN KẾT CẤU MÁY HỢP LÝ 3.1 Tính toán lực uốn và lực đàn hồi khi uốn 23

3.2 Tính chọn công suất động cơ và phân phối tỷ số truyền trên các trục của hộp giảm tốc 24

3.2.1 Chọn công suất động cơ 25

3.2.2 Chọn tỷ số truyền 26

3.3 Tính chọn động học của bộ phận ép 27

3.4 Cách bố trí các trục 29

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ THIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU MÁY 4.1 Tính toán hộp giảm tốc 30

DUT.LRCC

4.2 Thiết kế các bộ truyền 30

4.2.1 Thiết kế bộ truyền cấp nhanh 30

4.2.2 Thiết kế bộ truyền cấp chậm 1 37

4.2.3 Thiết kế bộ truyền cấp chậm 2 43

4.2.4 Thiết kế bộ truyền bánh răng ngoài 49

4.3 Thiết kế trục và then hộp tốc độ 56

4.3.1 Thiết kế trục 56

4.3.2 Thiết kế gối đỡ trục và tính then 70

4.4 Bôi trơn hộp giảm tốc 75

4.5 Thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít 75

4.6 Thiết kế vít me đai ốc cơ cấu nâng 80

4.7 Thiết kế trục uốn chủ động I 83

4.8 Thiết kế hệ thống phanh hãm 88

4.9 Tính chọn khớp nối và trục nối 90

4.10 Tính toán hệ thống thuỷ lực và các phần tử trong hệ thống 92

1 Tính toán lực ép để chọn đường kính piston, xilanh, áp suất, lưu lượng dầu để chọn van,bơm,ốngdẫn 92

a Tính lực ép, áp suất, đường kính piston trục II 93

b Tính chọn piston cơ cấu nâng hạ trục chính 99

2 Tính chọn công suất bơm dầu 102

3 Tính van an toàn 104

4 Tính toán van cản 109

5 Tính toán ắcquy dầu 112

6 Lựa chọn cơ cấu đảo chiều 114

7 Chọn lọc dầu cho hệ thống 115

8 Thiết kế bình chứa dầu 117

9 Tính toán ống dẫn 119

CHƯƠNG V: QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY ĐỂ CÁN UỐN MỘT SẢN PHẨM ĐIỂN HÌNH 122

CHƯƠNG VI: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MÁY 6.1 Cách lắp đặt 127

6.2 Vận hành 127

DUT.LRCC

6.3 Bảo dưỡng 128

6.4 Sự cố 128

6.5 Khắc phục sự cố 129

Tài liệu tham khảo 130

Lời kết 131

DUT.LRCC

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay nhu cầu về việc sử dụng các loại đường ống lớn ngày càng phổ biến đối với các ngành công nghiệp như: Dầu khí, thuỷ điện, vận chuyển hoá chất, chất đốt… là những ngành có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân

Để chế tạo ra các loại đường ống không chỉ có phương pháp uốn hàn mà còn có những phương pháp khác nhau như: Cán, ép, kéo… Tuy nhiên các phương pháp này chỉ thích hợp với việc sản xuất các đường ống cỡ nhỏ, còn đối với ống có đường kính lớn phương pháp uốn hàn tỏ ra có nhiều tính năng vượt trội hơn so với các phương pháp khác

và nó đáp ứng được nhu cầu về việc sản xuất các đường ống cỡ lớn

Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Bách khoa, em được giao

đề tài: Thiết kế máy cán uốn 4 trục làm đồ án tốt nghiệp

Bằng những kiến thức đã học cùng với quá trình tìm hiểu máy tại Xí Nghiệp Cơ

Điện – Công ty Điện lực 3 trong thời gian thực tập tốt nghiệp, cùng với sự hướng dẫn tận

tình của thây Thạc sĩ Trần Minh Chính và các thầy trong khoa Cơ khí, em đã hoàn

thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên, do thời gian có hạn đồng thời vốn kiến thức còn nhiều hạn chế nên việc tính toán thiết kế máy không tránh khỏi những thiếu sót Em k ính mong được các thầy góp ý và sửa chữa để em ngày một hoàn thiện hơn trong quá trình thiết kế sau này

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy cô trong khoa đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng., ngày 5 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hữu Nhân

DUT.LRCC

a p

1.1 Lý thuyết quá trình gia công biến dạng

1.1.1 Biến dạng của kim loại

Dưới tác dụng của ngoại lực vật thể bị biến dạng theo các giai đoạn: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ

❖ Biến dạng đàn hồi

Là biến dạng bị mất đi ngay sau khi bỏ tải trọng, nếu giá trị của tải trọng đặt vào

P ≤ PA ở trên biểu đồ thì khi tải trọng đặt vào mẫu bị kéo dài ra nhưng khi bỏ tải trọng thì

nó trở về trạng thái ban đầu

Δ

Biểu đồ quan hệ giữa lực và biến dạng

❖ Biến dạng dẻo

Là biến dạng vẫn còn lại sau khi bỏ tải trọng, khi ta đặt tải trọng P > PA thì kim loại

sẽ bị biến dạng nhưng khi ta bỏ tải trọng này thì kim loại vẫn giữ nguyên hình dáng mới

bị biến dạng chứ không trở về hình dáng ban đầu được

❖ Phá huỷ

Là sự đứt rời giữa các phần tử của tinh thể khi biến dạng khi ta đặt tải trọng P > Pc

thì mạng tinh thể của kim loại bị xô lệch, vỡ vụn phá hủy mạng tinh thể của kim loại

DUT.LRCC

1.1.2 Biến dạng dẻo của kim loại

1 Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể

Được thể hiện bằng sự xê dịch của một phần đơn tinh thể so với phần kia của nó

Xê dịch do ứng xuất tiếp gây ra khi nó vượt quá một giá trị tới hạn حk

Có hai dạng xê dịch: trượt và song tinh

❖ Theo hình thức trượt

Một phần tinh thể xê dịch song song với phần kia dọc theo một mặt phẳng gọi là

mặt trượt hay là mặt xê dịch ( H 1.2a )

Trượt là một dạng xê dịch cơ bản của kim loại và trong hợp kim.Trên mặt trượt các

nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúng bằng số nguyên lần

thông số mạng, sau dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cân bằng mới, bởi vậy sau

khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về vị trí ban đầu

Hình 1.2 Sơ đồ biến dạng dẻo của trượt và song tinh

❖ Theo hình thức song tinh

Là sự xắp xếp một phần tinh thể vào vị trí đối xứng gương với phần không biến

dạng của nó Mặt phẳng đối xứng gương được gọi là mặt phẳng song tinh Khi tạo song

tinh, các mặt phẳng nguyên tử của tinh thể xê dịch song song với mặt phẳng song tinh đi

các khoảng cách khác nhau

2 Biến dạng dẻo trong đa tinh thể

Biến dạng dẻo xảy ra trong nội bộ hạt và biến dạng ở vùng tinh giới hạt, sự biến

dạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh Đầu tiên sự trượt xảy ra ở các hạt có mặt

trượt tạo với hướng của ứng suất chính một góc bằng hoặc xấp xỉ 45o sau đó mới đến các

mặt khác

Như vậy, biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra không đông thời và không

đều Dưới tác dụng của ngoại lực biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến dạng, khi đó

DUT.LRCC

các hạt trượt và quay tương đối với nhau, do sự trượt và quay của các hạt trong các hạt lại xuất hiện các mặt thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển

3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại

a, Ảnh hưởng của thành phần và tổ chức kim loại

Các kim loại khác nhau có các kiểu mạng tinh thể, lực liên kết giữa các nguyên tử khác nhau, do đó tính dẻo của chúng cũng khác nhau Đối với các hợp kim kiểu mạng thường phức tạp, xô lệch mạng lớn, một số các nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc một pha dẻo hơn kim loại có cấu trúc nhiều pha, các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt làm tăng xô lệch mạng cũng làm giảm tính dẻo của kim loại

b, Ảnh hưởng của nhiệt độ

Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ hầu hết các kim loại khi tăng nhiệt độ tính dẻo tăng

Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tử tăng đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử làm cho tổ chức đồng đều hơn Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thường, tồn tại ở các pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thù hình thành pha có độ dẻo cao

c, Ảnh hưởng của ứng suất dư

Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô lệch mạng t ăng, ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo của kim loại bị giảm mạnh (hiện tượng biến cứng)

Khi nhiệt độ kim loại đạt từ 0,25 ÷ 0,3 Tnc , ứng suất dư và xô lệch mạng giảm làm cho tính dẻo của kim loại phục hồi trở lại ( hiện tượng phục hồi )

Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4Tnc trong kim loại bắt đầu xuất hiện kết tinh lại, tổ chức kim loại sau khi kết tinh lại có hạt đồng đều và lớn hơn, mạnh tinh thể hoàn thiện hơn nên độ dẻo tăng

d, Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính

Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại Qua thực nghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao h ơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo Ứng suất dư, ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suất chính trong kim loại nên tính dẻo của kim loại cũng giảm

e, Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng

DUT.LRCC

Sau khi rèn, dập các hạt kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng của mọ i phía nên chai cứng hơn, đồng thời khi kim loại nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ

Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại thì các hạt kim loại bị chai ch ưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến dạng, do đó ứng suất trong khối kim loại

sẽ lớn, hạt kim loại giòn và có thể bị nứt

Nếu lấy hai khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồi rèn trên máy búa và máy ép ta thấy mức độ biến dạng trên máy búa lớn hơn, nhưng độ biến dạng tổng cộng trên máy ép lớn hơn

1.1.3 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo

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

❖ Ứng suất đường:

2

1 max



−

=

 Nếu  = 1  = 2 3 thì  = 0 và không có biến dạng Ứng suất chính để kim loại biến dạng dẻo là giới hạn chảy ch

Điều kiện biến dạng dẻo

❖ Khi kim loại chịu ứng suất đường:

2

max 1

ch ch







 =  =

❖ Khi kim loại chịu ứng suất mặt: 1 −2 =ch

❖ Khi kim loại chịu ứng suất khối: max−min =ch

Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo

Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau khi biến dạng đàn hồi Thế năng của biến dạng đàn hồi ở đây Ao _ thế năng để thay đổi thể tích của vật thể Trong trạng thái ứng suất khối, thế năng của biên dạng đàn hồi theo định luật Húc được xác định

3

3 3 2 2 1

Lượng tăng tương đối thể tích của vật trong biến dạng đàn hồi bằng tổng biến dạng trong 3 hướng vuông góc

 =1+2 +3 = 1−2 (1 +2 +3)

E V

V

Ở đây: _hệ số pyacon tính đến vật liệu biến dạng

E_Môđun đàn hồi của vật liệu

Thế năng làm thay đổi thể tích bằng:

3 2 1 3

2 1 0

6

213

2

1  + + = −   + +

=

E V

V A

Thế năng để thay đổi vật thể:

 ( ) ( ) ( )2

3 1 2 3 2 2 2 1 0

E

A = + 

 ( − ) (+ − ) (+ − )2 = c2 =const

3 1 2 3 2 2 2

Đây gọi là phương trình năng lượng của biến dạng dẻo

Khi các kim loại tấm biến dạng ngang không đáng kể nên 2 =(1 +3)

Khi biến dạng dẻo ( không tính đến biến dạng đàn hồi ) thể tích của vật thể không đổi

Vậy V = 0

DUT.LRCC

Trong trượt tinh khi 1 = −3 trên mặt nghiêng ứng suất pháp bằng 0

Ứng suất tiếp khi α = 45˚

2

2 1 max

1.1.4 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực

1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo

Biến dạng dẻo kim loại, đồng thời với biến dạng dẻo có xảy ra biến dạng đàn hồi Quan hệ giữa lực và biến dạng khi biến dạng đàn hồi tuân theo định luật Húc

2 Định luật ứng suất dư

Trong bất cứ một kim loại biến dạng nào cũng được sinh ra một ứng suất dư cân bằng nhau Ứng suất dư này tồn tại bên trong vật thể đến khi biến dạng làm giảm tính dẻo, độ bền và độ giai va chạm làm cho vật thể biến dạng hoặc phá hủy khi phân tích ứng suất chính cần tính đến ứng suất dư và khắc phục hậu quả do nó sinh ra

3 Định luật thể tích không đổi

Thể tích của vật thể trước và sau khi cán không đổi Định luật này có ý nghĩa thực tiễn nó cho biết chiều dài sau khi biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực

DUT.LRCC

Xét một vật thể có kích thước trước biến dạng và sau khi biến dạng là: L0, b0, h0,

L1, b1, h1

Ta có: L0b0h0 = L1b1h1

Từ đây: ln ln ln 0

0 1 0

1 0

h

h b

b L

Trên là phương trình điều kiện thể tích không đổi

Khi tồn tại bằng ứng biến chính đầu của ứng biến phải trái dấu với hai ứng biến kia

và có trị số bằng tổng hai ứng biến kia

Nếu gọi a1, b1, c1, F1, v1, là kích thước, diện tích và thể tích của vật thể 1; a2, b2, c2,

F2, v2, là kích thước, diện tích và thể tích của vật thể 2

Gọi P1, P2, A1, A2, là lực và công biến dạng tác dụng lên vật thể 1 và 2

2 1 2 1 2

c

c b

b a

1.2 Kỹ thuật cán uốn thép tấm

1.2.1 Khái niệm uốn

Uốn là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực mhằm tạo cho phôi hoặc một phần của phôi có dạng cong hay gấp khúc, phôi có thể là tấm, dải, thanh định hình và

DUT.LRCC

được uốn ở trạng thái nguội hoặc nóng Trong quá trình uốn phôi bị biến dạng dẻo từng phàn để tạo thàng hình dáng cần thiết

Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng đàn hồi xảy ra khác nhau ở hai mặt của phôi uốn

về tiết diện ngang, lớp trung hòa bị lệch vể phía bán kính nhỏ

Khi uốn những dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến dạng mỏng vật liệu nhưng không có sai lệch tiết diện ngang, vì trở kháng của vật liệu có cùng chiều rộng lớn sẽ chống lại sự biến dạng theo hướng ngang

Khi uốn phôi với bán kính có khối lượng nhỏ thì mức độ biến dạng dẻo lớn và ngược lại

Hình 1.4 Biến dạng của phôi thép trước và sau khi uốn

1.2.3 Tính toán phôi uốn

2

2

B B

=

B_chiều rộng của phôi ban đầu ( mm ) S_chiều dày vật liệu ( mm ) r_ bán kính uốn phía trong ( mm ) ξ_hệ số biến mỏng

 S1_chiều dày vật liệu sau khi uốn

Trong thực tế bán kính lớp trung hòa có htể xác định theo công thức gần đúng

ρ = r + x.S

Trong đó: r_bán kính uốn phía trong

x_hệ số xác định khoảng cách lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong

2 Tính chiều dài phôi

Chiều dài phôi được tính theo công thức:

L=l +l + (r+xs)

180

2 1



Trong đó: r_bán kính uốn ( mm )

3 Bán kính uốn nhỏ nhất và lớn nhất

Khi uốn, nếu bán kính uốn phía trong quá nhỏ sẽ làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn Nếu bán kính uốn quá lớn sẽ không xảy ra hiện tượng biến dạng dẻo và phôi sẽ không giữ được trạng thái sau khi uốn

❖ Bán kính uốn lớn nhất được xác định theo công thức:

rngoài = rtrong - S Trong đó: E = 2,15.105 ( Nmm2 ) môđun đàn hồi của vật liệu S_chiều dày vật uốn ( mm )

σ_ giới hạn chảy của vật liệu ( N/mm2 )

❖ Bán kính uốn nhỏ nhất được xác định theo công thức:

2 1

_lực làm cho phôi quay quanh trục

Lực uốn làm biến dạng dẻo kim loại

b

l

n BS

5 Tính đàn hồi khi uốn

Trong quá trình uốn không phải toàn bộ kim loại phần cung uốn đều chịu biến dạng

DUT.LRCC

Sau khi uốn

các trục uốn thì vật uốn hoàn toàn như hình dáng kích thước như đã lựa chọn ban đầu đó

là hiện tượng đàn hồi sau khi uốn

Hình 1.6

Tính toán đàn hồi được biểu hiện khi uốn với bán kính nhỏ ( r < 10s ) bằng góc đàn hồi β Còn khi uốn với bán kính lớn ( r >10s ) thì cần phải tính đến cả sự thay đổi bán kính cong của vật uốn

Góc đàn hồi được xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi dập và góc uốn theo tính toán

β = α0 – α

Thông thường β bằng khoảng 100

Mức độ đàn hồi khi uốn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, góc uốn, tỷ số giữa bán kính uốn với chiều dày vật liệu, hình dáng kết cấu uốn

CHƯƠNG II

GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ CÁC LOẠI MÁY LỐC THÉP HIỆN CÓ

❖ Trong nông nghiệp: ống được dùng để dẫn nước của máy bơm, máy kéo

❖ Trong các ngành công nghiệp ống đóng vai trò chủ chốt trong mọi hoạt động

Ở các xí nghiệp ống được dùng để chứa các khí ( O2, CO2, C2H2… ) Dẫn nước, dầu cho máy móc có sử dụng ống

❖ Một số công trình thuỷ lợi, sản phẩm ống được lắp đặt để dẫn nước tới nơi cần được cung cấp

❖ Trong đời sống sinh hoạt, ống là phương tiện dẫn nước cho mọi người dân, bảo

vệ nguồn nước khỏi bị nhiễm bẩn

❖ Tại các công ty xăng dầu ống được sử dụng rất cần thiết, là chỗ chứa quan trọng

để đảm bảo cung cấp cho các phương tiện đi lại như ( xe ô tô, xe gắn máy….)

Với việc sử dụng ống rất đa dạng cho các ngành theo từng công việc khác nhau do

đó ống dẫn sẽ không thể thiếu được trong đời sống sinh hoạt và trên tất cả các lĩnh vực Dưới đây là một số mô hình ống được dùng sản xuất

• Ống dùng dẫn nước, dẫn dầu và khí

Hình 2.1

DUT.LRCC

Trong quá trình thực tập tại Xí nghiệp Cơ điện _ Công ty Điện lực 3 và qua sự tìm hiểu, học tập quy trình sản xuất ống dẫn nước chịu áp lực phục vụ cho các công trình thuỷ lợi_ thuỷ điện, phần nào cũng khẳng định thêm tầm quan trọng của các đường ống Hiện nay, với nhu cầu xây dựng các nhà máy thuỷ điện vừa và nhỏ nhằm cung cấp điện cho điện lưới quốc gia Xí nghiệp đã hợp đồng sản xuất ống dẫn nước và ống dẫn chịu áp lực cho các công trình thuỷ lợi_thuỷ điện mà điển hình là công trình thuỷ điện Khe Diên ở Quảng Nam và công trình thuỷ lợi_thuỷ điện Quảng Trị

DUT.LRCC

Sản phẩm ống dẫn được sản xuất tại Xí nghiệp hiện nay có các thông số kỹ thuật sau: Tính cho một đoạn ống

Ống sau khi được sản xuất bằng máy lốc 4 trục và qua các công đoạn hàn nối để cho

ra sản phẩm cuối cùng theo yêu cầu

II Tìm hiểu về các loại máy lốc thép hiện có

Cùng vói nhu cầu về các thiết bị đường ống ngày càng cao và đòi hỏi kích thước lớn

mà trong khi đó các phương pháp cán ống chưa thể đáp ứng được

Để đáp ứng được việc sản xuất chế tạo các đường ống có kích thước lớn cần phải được thực hiện trên các máy lốc thép

Qua quá trình học tập và tìm hiểu hiện nay có hai loại máy lốc thép là máy lốc 3 trục

▪ Nhược điểm: Không cuốn được những vật liệu quá nhỏ và khó chế tạo, giá thành cao

2.1.2 Phương án 2: Trục ép đặt về phía sau hai trục uốn

Hình 2.6

▪ Ưu điểm: Phương án này có khả năng cuốn được các sản phẩm có kích thước khác nhau, cuốn được những vật liệu dày

▪ Nhược điểm: Năng suất không cao vì tính linh hoạt của máy thấp

2.1.3 Phương án 3: Trục ép được bố trí ở giữa hai trục đỡ

Hình 2.7

Trên đây là các phương án để cuốn ống từ máy lốc 3 trục Từ đó phương án 3 là phương án có hiệu quả và đảm bảo tính kinh tế cho việc chế tạo vì:

+ Kết cấu máy đơn giản, làm việc có năng suất cao

+ Dụng cụ chi tiết dễ chế tạo, dễ mua

+ Đảm bảo tính kinh tế cao, dễ sửa chữa

Ta có sơ đồ động của máy như sau:

DUT.LRCC

DUT.LRCC

Cũng dựa trên nguyên tắc phôi được ép nhờ hai trục III và IV, đồng thời được cuốn sang phải và trái thông qua chuyển động quay của trục cuốn I

So với máy cuốn 3 trục, ở đây ta có thể lốc được các ống có chiều dày khác nhau qua khe hở giữa hai trục uốn I và II Ngoài ra so với máy cuốn 3 trục không thể uốn cong đoạn đầu của phôi trong khi may lốc 4 trục có thể làm được và làm biến dạng đều trên toàn bộ bề mặt của phôi, thông qua việc điều chỉnh lực ép của hai trục bên lên phôi Tuy nhiên, máy lốc 4 trục cũng còn nhiều hạn chế như:

+ Hệ thống điều khiển phức tạp, cơ cấu không gọn do vừa điều khiển bằng cơ khí vừa điều khiển bằng thủy lực

+ Giá thành chế tạo cao

+ Chiếm nhiều không gian trong nhà xưởng

Mặc dù vậy, máy cũng có những ưu điểm vượt trội:

+ Năng suất hoạt động lớn vì tính linh hoạt của máy cao

+ Có thể cuốn được những ống có đường kính lớn và chiều dày khác nhau và đảm bảo độ chính xác cao

Sơ đồ động của máy ( hình 2.10 )

Sau khi phôi thép tấm được đưa vào máy ta khởi động trục ép để ép cong phôi đồng thời nâng trục II để ép phôi theo chiều dày của phôi Sau đó ta khởi động động cơ chính

để cuốn ống cho đến khi ống được cuốn xong

DUT.LRCC

CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ LỰA CHỌN KẾT CẤU MÁY HỢP LÝ

3.1 Tính toán lực uốn và lực đàn hồi khi uốn

Phôi có các thông số sau:

- Uốn ống với đường kính Φmax = 2400 (mm)

- Các thông số kỹ thuật của phôi:

Trong đó: Q: Trọng luợng chi tiết (Kg)

V: Thể tích của chi tiết (dm3)

γ : Trọng lượng riêng của vật liệu (Kg/dm3)

DUT.LRCC

S_Chiều dày phôi (mm)

b

 _Giới hạn bền của vật liệu (N/mm2)

K1_hệ số uốn tự do phụ thuộc vào vật liệu và tỷ số l/S

3.2.1 Chọn công suất động cơ

- Để chọn công suất động cơ ta tính công suất cần thiết



N

N ct = ( TKCTM_Nguyễn Trọng Hiệp) Trong đó: _Hiệu suất chung

Nct_Công suất cần thiết

N FV 90 , 37( )Kw

60 1000

5 8 , 1084475

1000 = =

( chọn V = 5 m/ph )

=1.2.3.4.

1 = 0,89 _ Hiệu suất bộ truyền bánh răng

2 = 0,99 _ Hiệu suất của ổ lăn

3 = 1 _ Hiệu suất khớp nối trục

4 = 0,99 _ Hiệu suất của các bạc trượt

 = 0 994 0 9910 0 985 1 = 0 , 785

Vậy: 115,12

785,0

37,

56,360

4

br T

i

n

n (vg/ph)

- Momen xoắn trên các trục hộp tốc độ

Theo công thức 2-4 TKCTM ta có mômen xoắn trên các trục hộp tốc độ:

i

i x

M4

12010.55,

69,11710.55,

34,11510.55,

a, Mô hình cơ cấu

Để tạo ra lực ép cho quá trình uốn được ống ta phải thiết kế sao cho quá trình cuốn ống lực ép để tạo ra biến dạng tấm kim loại được ổn định có hiệu quả

1_trục bánh răng

2_Vít me đai ốc

3_Động cơ

4_Trục vít bánh vít 5_Khớp nối

6_Ổ lăn

Hình 3.3 Lực ép được tạo bởi động cơ truyền động trực tiếp qua bộ trục vít bánh vít và truyền đến vít me đai ốc tạo lực ép

2

F a (N)

c, Chọn công suất động cơ

- Để chọn động cơ điện ta tính công suất cần thiết

DUT.LRCC



N

N ct = ( TKCTM_Nguyễn Trọng Hiệp)

Trong đó: _Hiệu suất chung

Nct_Công suất cần thiết

N FV 27( )Kw

60 1000

3 540000

1000 = =

( chọn V = 3 m/ph )

=1.2.3.4.

1 = 0,89 _ Hiệu suất bộ truyền trục vít bánh vít

2 = 0,99 _ Hiệu suất của ổ lăn

3 = 1 _ Hiệu suất khớp nối trục

4 = 0,4 _ Hiệu suất của trục vít tự hãm

  = 0 992 0 998 12 0 , 4 = 0 , 361

Vậy: 75

361,

Công suất định mức 75 (Kw), số vòng quay 2960 (vg/ph)

d, Phân phối tỷ số truyền

n

n i

Chọn ibr = 2 → iv = 37

e, Chọn bộ truyền

❖ Chọn bộ truyền trục vít có số vòng quay n = 80 (vg/ph), tỷ số truyền i = 37, làm việc hai chiều, tải trọng thay đổi Thời gian sử dụng 8 năm, mỗi năm làm việc 300 giờ, một ngày làm việc 8 giờ

❖ Chọn vít me đai ốc: Vít me ép chia làm 3 đoạn, đoạn đầu tham gia lắp ráp với bánh vít, đoạn cuối áp chặt vào gối trục Quan trọng là giữa có ren và được lắp với đai ốc

để điều chỉnh hành trình

DUT.LRCC

Ren được dùng trong vít me đai ốc là loại ren hình thang đỡ chặn một phía để chống

rơ và lỏng khi làm việc

Chọn vật liệu làm vít me là thép 40X tôi cải thiện có k = 800 (N/mm2), ch = 500

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

N

Trong đó: N0: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn

Ntđ: Số chu kỳ tương đương

Xem bánh răng chịu tải trọng không đổi nên

Theo bảng 3_9 TKCTM_Nguyễn trọng Hiệp, ta có No = 107

Vậy, Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn No nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy

b, Ứng suất uốn cho phép

Răng làm việc hai mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều )

DUT.LRCC

K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

Bánh răng bằng thép, tôi cải thiện, thường hóa: K = 1,8

N

K  : hệ số chu kỳ ứng suất uốn

m td N

Cả Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn N0 nên lấy K  N = 1

Giới hạn mỏi uốn của thép:

+ 45 tôi cải thiện: ( 2)

5,1.5,322

mm N

5,1.2,232

mm N

10.05,11

n

N K i

i A

=



DUT.LRCC

( ) ( )mm

8,1034.3,0

125.3,1.87,2.502

10.05,1187,

2 6

d

1 87 , 2 1000 60

2970 248 14 , 3 2 1 1000 60

2 1000

60

. 1 1 1

= +

= +

248.21

.2

+

=+

4 , 74

Với ψd = 0,58 theo bảng 3-12 TKCTM ta tìm được Kttbảng = 1,16

Tính hệ số tập trung tải trọngthực tế theo công thức 3-20 TKCTM

1,08

2

116,12

125.404,1.87,2.502

10.05,1187,

2 6

Chọn A = 260 (mm)

8 Xác định moduyn, số răng, chiều rộng bánh răng

- Moduyn được chọn theo khoảng cách trục

DUT.LRCC

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng hay kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong chân răng theo công thức:

  .

.

10 1 , 19

2 6

u u

b n Z m y

N

Trong đó: m_Moduyn pháp của bánh răng, m = 3

y_Hệ số dạng răng, chọn theo số răng tương đương

Ztđ1 = Z1 = 45  y1 = 0,476

Ztđ2 = Z2 = 129  y2 = 0,517

+ Đối với bánh răng nhỏ:

56,7378.2970.45.3.476,0

5,122.404,1.10.1,19

476,056,73

2

1 1

Với úng suất uốn cho phép:   = 129 ( N/mmu 2)

Ta thấy:  1 ,  2 đểu nhỏ hơn   u

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

Trường hợp bánh răng chịu quá tải với hệ số quá tải

M

M

K qt = qt Trong đó: Mqt_Momen xoắn quá tải

M_Momen xoắn danh nghĩa

Cần kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn nhất sinh ra khi quá tải theo công thức

DUT.LRCC

txqt =tx K qt   txqt

Trong đó: tx _ứng suất tiếp xúc

❖ Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

N K i

i

2 2 3 6

.

1

10 05 , 1

 ( )

5,4998

,1034.78

125.404,1.187,287,2.260

10.05,

Trong đó: Hệ số quá tải Kqt = 1,8

ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số cho phép đối với bánh nhỏ và bánh lớn

❖ Kiểm nghiệm sứ bền uốn

uqt =u K qt   uqt

- Bánh nhỏ:

( )   ( 2)

1 2

2 67,7.1,8 121,86N/mm uqt 216N/mm

11 Định các thông số chủ yếu của bộ truyền

Các thông số chủ yếu của bộ truyền được tính theo các công thức trong bảng 3 - 3 TKCTM

- Khoảng cách trục: A = 260 (mm)

DUT.LRCC

- Chiều cao răng: h = 2,25m = 6,75 (mm)

N

Trong đó: N0: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn

Ntđ: Số chu kỳ tương đương

Xem bánh răng chịu tải trọng không đổi nên

P

Pr

DUT.LRCC