Thiết kế và chế tạo máy uốn ống 3 trục

Thiết kế và chế tạo máy uốn ống 3 trục Thiết kế và chế tạo máy uốn ống 3 trục Thiết kế và chế tạo máy uốn ống 3 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

Người hướng dẫn: ThS TRẦN NGỌC HẢI

Sinh viên thực hiện: TRẦN VĂN LỰC

ĐỖ HỮU QUẢNG

Đà Nẵng, 2019

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đỗ Hữu Quảng 101150043 15C1A Cơ Khí Công nghệ chế tạo máy Trần Văn Lực 101150031 15C1A Cơ Khí Công nghệ chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án: Thiết kế và chế tạo máy uốn ống 3 trục

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Công suất động cơ: 1,2 KW

- Tốc độ: 1400 vòng/phút

- Phôi lớn nhất có thể uốn được: phôi ống ∅63, phôi hộp 40x40

- Các số liệu được tính chọn theo yêu cầu thực tế

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

4.a2 Thiết kế phương án và sơ đồ động học toàn máy

4.a3 Tính toán sức bền và thiết kế các kết cấu chính của máy

4.a4 Lập quy trình công nghệ chế tạo trục

4.a5 Chế tạo máy thiết kế

4.a6 Kết luận và hướng phát triển

02 Trần Văn Lực

b Phần riêng:

TT Họ tên sinh viên Nội dung

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

a Phần chung:

TT Họ tên sinh viên Nội dung

01 Đỗ Hữu Quảng - Bản vẽ sơ đồ động toàn máy: 1A0

- Bản vẽ phương án tạo lực uốn: 1A0

TT Họ tên sinh viên Nội dung

TÓM TẮT ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

“ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY UỐN ỐNG 3 TRỤC ”

Họ tên sinh viên: Đỗ Hữu Quảng MSSV: 101150043 Lớp: 15C1A

Họ tên sinh viên: Hà Văn Toàn MSSV: 101150031 Lớp: 15C1A Khoa: Cơ Khí Ngành: Công nghệ chế tạo máy

GV hướng dẫn: Th.S Trần Ngọc Hải

GV duyệt: PGS TS Lưu Đức Bình

NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

1 Nhu cầu thực tế của đề tài:

Hiện nay các sản phẩm uốn đã và đang được ứng dụng rất rộng rải và đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày từ các chi tiết máy đến các sản phẩm trong sinh hoạt Trên thị trường xuất hiện rất nhiều loại bàn ghế, mái che, lan can….có dạng hình tròn, cung tròn Để đáp ứng được nhu cầu trên thì việc chế tạo

ra các máy móc, thiết bị có thể uốn cong thép ống là rất cần thiết

2 Phạm vi nghiên cứu đề tài:

Trên cơ sở thiết kế tiến hành chế tạo máy thực tế

3 Nội dung đề tài đã thực hiện:

✓ Tổng quan về các sản phẩm uốn và nhu cầu sản xuất

✓ Tổng quan về nguyên công uốn

✓ Thiết kế máy

✓ Tính toán, thiết kế chi tiết trục

✓ Hướng dẫn vận hàng và bảo dưỡng máy

• Phần mô hình:

Đã hoàn thiện máy như trong tính toán thuyết minh và tiến hành chạy thử nghiệm thành công

Đà Nẵng, Ngày 20 tháng 09 năm 2019 Nhóm sinh viên thực hiện:

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU iv

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1

1.1 Nhiệm vụ 1

1.2 Phạm vi sử dụng 2

1.3 Các máy hiện có và thông số kỹ thuật 3

1.3.1 Máy uốn ống 3 trục HHW-G76 3

1.3.2 Máy uốn ống BA4 4

1.3.3 Máy uốn ống A2 4

1.3.4 Máy uốn ống NC 5

Chương 2: CÁC NGUYÊN LÝ UỐN, PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN 6

2.1 Phương pháp gò 6

2.2 Phương pháp cán không hàn 6

2.3 Phương pháp cán ống có hàn (cán ống 2 trục): 7

2.4 Phương pháp uốn ống 3 trục 8

2.5 Phương pháp uốn chuyển động quay 8

Chương 3: TÍNH TOÁN SỨC BỀN 12

3.1 Tính toán lực uốn 12

3.2 Thiết kế động học, sức bền 15

3.2.1 Lực uốn cần thiết 15

3.2.2 Tính công suất trên trục làm việc 17

3.3 Chọn động cơ 18

3.4 Thiết kế bộ truyền xích 18

3.5 Thiết kế bộ truyền vít me- đai ốc 21

3.6 Thiết kế trục 23

3.7 Thiết kế gối đỡ trục 31

3.8 Tính chọn hộp giảm tốc 32

3.10 Tính toán động học toàn máy 36

Chương 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT TRỤC 37

4.1 Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kĩ thuật các bề mặt cần gia công 37

4.2 Trình tự gia công các nguyên công 37

4.2.1 Trình tự các nguyên công gia công: 37

4.2.2 Lập quy trình công nghệ, chọn máy, dao cho từng nguyên công 38

4.3 Tra lượng dư cho từng bước công nghệ 40

4.4 Tra chế độ cắt cho từng bước công nghệ 41

DUT.LRCC

4.5 Thời gian cơ bản cho từng nguyên công 43

CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 46

5.1 Một số hệ thống điều khiển 46

5.2 Thiết kế hệ thống điều khiển máy 46

Chương 6: HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MÁY 48

6.1 Hướng dẫn cách sử dụng 48

6.1.1 Kiểm tra máy trước vận hành 48

6.1.2 Chạy thử máy 48

6.1.4 Dừng máy và kiểm tra 49

6.2 Hướng dẫn bảo trì sửa chữa 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

DUT.LRCC

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp ngành là môn học cuối cùng của mỗi sinh viên trước khi ra trường

Nó trang bị cho sinh viên đầy đủ kiến thức tổng hợp đã học được trong 4,5 năm qua, giúp củng cố lại kiến thức đã học tại giảng đường và là hành trang hữu ích cho sinh viên trong quá trình làm việc sau này Đối với sinh viên khoa Cơ khí chế tạo máy, sau khi đã hoàn thành hết các chương trình học tại trường, chúng em được thầy giáo

hướng dẫn giao nhiệm vụ đề tài đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế và chế tạo máy uốn ống

3 trục”

Sau một thời gian tìm hiểu và làm việc dưới sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy

giáo Th.s Trần Ngọc Hải chúng em đã hoàn thành nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp của

mình Em hy vọng với đề tài này sẽ giúp em kiểm tra lại kiến thức đã học được và trang bị thêm kiến thức để làm nền tảng cho em sau này Đây là lần đầu tiên chúng em thiết kế đề tài có kiến thức tổng hợp khá rộng và do hiểu biết còn hạn chế nên sẽ không tránh những thiếu sót trong quá trình làm đồ án rất mong được thầy góp ý thêm

Em xin chân thành cảm ơn !

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Nhiệm vụ

Hiện nay các sản phẩm uốn đã và đang được ứng dụng rất rộng rải và đóng vai trò

quan trọng trong cuộc sống hàng ngày từ các chi tiết máy đến các sản phẩm trong sinh hoạt như bàn, ghế, lan can, mái che,… Hơn nữa nhu cầu của con người ngày càng tăng lên; các đồ dùng, vật dụng trong sinh hoạt hàng ngày không những phải đáp ứng nhu cầu sử dụng mà còn phải có tính thẩm mỹ và theo xu hướng Từ đó, các vật dụng tưởng chừng đơn giản như bàn, ghế, lan can, … ngày càng được thay đổi mẩu mã, kiểu dáng nhằm đáp ứng được thị hiếu của người tiêu dùng Hiện nay trên thị trường xuất hiện rất nhiều loại bàn ghế, mái che có dạng hình tròn, cung tròn Để đáp ứng được nhu cầu trên thì việc chế tạo ra các máy móc, thiết bị có thể uốn cong thép là rất cần thiết

1.2 Phạm vi sử dụng

Như chúng ta cũng đã biết, việc sử dụng các đồ dùng, máy móc sản xuất từ sản phẩm ống đã trở thành một phần không thể thiếu Từ những sản phẩm ống nhỏ sử dụng trong sinh hoạt gần gũi với chúng ta như bàn, ghế, tủ, giường… các đồ vật chuyên dụng trong sản xuất, kinh doanh, trong các phòng thí nghiêm, các chi tiết máy trong cơ khí…cho đến những đường ống lớn để vận chuyển dầu, khí đốt, nước chính

là những nguồn không thể thiếu cho cuộc sống của chúng ta

Trong công nghiệp: thì sản phẩm ống uốn giữ một vai trò rất quan trọng vì nó được

dùng để dẫn nhiên liệu cả khí lẫn lỏng từ nơi sản xuất đến nơi sử dụng, đã có những đường ống dẫn nhiên liệu như: dẫn khí, dẫn nước, dẫn dầu, dẫn hóa chất… xuyên quốc gia Nó được coi như cầu nối giữa các khu công nghiệp, giữa nguồn nhiên liệu với các nhà máy Sản phẩm ống uốn không thể thiếu được trong công nghiệp tàu thủy, các ngành sản xuất nhiên liệu…

Trong xây dựng: Ống thép được dùng để sản xuất các kết cấu như: giàn không

gian, ống thứ siêu âm trong cột bê tông, giàn giáo, cột đèn chiếu sáng đô thị…

Trong sinh hoạt: thì sản phẩm ống uốn cũng được sử dụng rộng rãi như: làm lan can,

bàn ghế, xích đu, đồ dùng trong nhà bếp, dùng làm đường ống dẫn nước phục vụ sinh hoạt, làm đường ống dẫn nhiên liệu khí đốt…

Nắm bắt được sự quan trọng đó, các tập đoàn lớn đã sản xuất ra phôi ống đủ các loại vật liệu, kích trước khác nhau để đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng Nhưng hầu hết các phôi ống sản xuất ra đều dạng ống thẳng, không phù hợp với các trường hợp cụ thể khi

sử dụng Mà muốn sử dụng được thì chúng ta phải thêm công đoạn uốn ống

Dựa trên những phân tích, tính toán và nhu cầu sử dụng sản phẩm đề tài : “THIẾT

KẾ MÁY UỐN ỐNG 3 TRỤC” được thiết kế để đáp ứng nhu cầu thiết yếu trên

DUT.LRCC

1.3 Các máy hiện có và thông số kỹ thuật

1.3.1 Máy uốn ống 3 trục HHW-G76

Nguyên lý hoạt động : Puly công tác được quay tay trục vít me siết tạo lực uốn Motor chuyền chuyển động cho 2 puly quay nhằm mục đích di chuyển ống tạo bán kính uốn cho sản phẩm

Hình 1.1 máy uốn ống bằng tay HHW- G76

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật máy uốn ống HHW- G76

DUT.LRCC

1.3.2 Máy uốn ống BA4

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật máy

Hình 1.2 Máy uốn ống BA4 1.3.3 Máy uốn ống A2

Nguyên lý hoạt động: Tương tự các máy uốn khác ở vị trí puly công tác và puly dẫn động nhưng máy A2 có cải tiến phần tang khả năng thay đổi khoảng cách của 2 puly dẫn động từ đó có thể thay đỗi bán kính uốn sản phẩm

Hình 1.3 máy uốn ống A2

2

3 4

5 6

7

1

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý

DUT.LRCC

Hãng sản xuất HAVI WELD

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật máy uốn ống A2

Chương 2: CÁC NGUYÊN LÝ UỐN, PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN

Ngày nay có rất nhiều phương pháp chế tạo ống thép nhưng để đáp ứng yêu cần kỹ thuật của sản phẩm cũng như đạt hiệu quả kinh tế cao người ta thường dùng các phương pháp sau:

Hình 2.1 sơ đồ nguyên lý gò tự do

Khi cán ống không hàn phôi ban đầu là thép đặc máy cán có 2 trục cán, mỗi trục có

2 phần hình nón cụt đặt ngược nhau, quay cùng chiều và đặt chéo nhau trong không gian 1 gốc 4 -6 độ

Trong khi cán phôi vừa chuyển động tịnh tiến dọc trục vừa chuyển động qu ay ở vùng biên dạng, tâm của phôi vị biến dạng nhiều và chịu ứng suất kéo, nén thay đổi liên tục làm xuất hiện các vết nứt và tạo lỗ, sau đó lỗ được mũi xoáy sữa lại biên dạng

DUT.LRCC

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý cán ống hàn

DUT.LRCC

2.4 Phương pháp uốn ống 3 trục

Hình 2.4 sơ đồ nguyên lý uốn ống trên máy uốn 3 trục

1 Phôi uốn 2 Con lô tạo lực uốn 3 Lô tạo chuyển động

Đây là phương pháp gia công áp lực trong đó kinh loại bị biến dạng nguội bở lực tác dụng để nhận được hình dáng cần thiết

Đặc điểm: đây là phương pháp uốn có năng suất cao, bán kính uốn lớn tuy nhiên đây là phương pháp uốn thuần túy nên lực sinh ra lớn

Mâm quay (1) chuyển động quay quanh trục puly cố định làm cho trục con lăn quay Các con lăn được lắp lỏng trên trục nên nó có thể quay quanh tâm Nhờ có các con lăn khi thực hiện các chuyển động uốn nó sẽ lăn trượt trên thành ống, không gây

ra ma sát trượt gây hư hại đến chi tiết

Đặc điểm đây là phương pháp uốn ống theo dạng kéo nên lực uốn nhỏ kết cấu đơn giản dể vận hành các góc uốn đa dạng có khả năng tự động hóa cao, tuy nhiên bán kính uốn của phương pháp này nhỏ và không thể uốn cong được

DUT.LRCC

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý bằng chuyển động quay

1 Mâm quay 2 Puly cố định 3 Trục puly 4 ống

5 Trục con lăn 6 Con lăn 7 Chốt tì giữ ống

➢ Một số phương án thường được sử dụng

a) Phương án 1: Dùng một lô uốn (ứng dụng nguyên lý 1)

Hình 2.6: Nguyên lý uốn bằng một lô

M M

x

Hình 2.7:Sơ đồ nguyên lý dùng ba lô uốn

❖ Phương án 2.2:

M

M M

Các lô 1,4 bị hạn chế 4 bậc tự do (chỉ có thể quanh quanh tâm và tịnh tiến theo

phương nằm ngang), lô 3 có thể quanh quanh trục và chuyển động tịnh tiến lên xuống

để tạo lực uốn (lực uốn theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống)

* Ưu điểm:

+ Có thể tạo được các sản phẩm có bán kính uốn lớn

+ Lực uốn theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống nên dể dàng tạo lực uốn

* Nhược điểm:

+ Không uốn được bán kính nhỏ (so với phương án 1)

Kết luận : Tùy theo yêu cầu và mục đích sử dụng mà chọn các phương pháp khác

nhau, ở đây ta sẽ thiết kế chế tạo cho loại sản phẩm có bán k ính uốn lớn xét đến các phươn án trên ta chọn thiết kế theo phương pháp máy uốn ống 3 trục với 2 puly dẫn động và 1 puly công tác

DUT.LRCC

Trong đó: +F u - lực ren vít (lực uốn)

+ Q - phản lực tại các gối tựa

Lại có: +F ms1=F f u.

+F ms2 =Q f.

suy ra: F ms =F ms1+ 2.F ms2 =F f u + 2 .Q f = 4 .Q f

DUT.LRCC

Qy1A

+ F y =  = 0 Q Q y1

+ M1=  0 M s1−Q x = 0

1 1

Qy2

A

x2 a/2

Từ biểu đồ nội lực nhận thấy momen uốn Mx có giá trị cự đại tại điểm có lực tập trung

Fu và có giá trị cực đại max .

x

ch x

M  (3) Trong đó:

+ ch = 240 N/mm2: giới hạn bền chảy của vật liệu (đối với vật liệu CT38)

* Với thép hộp:

2 (B 2 t).(h 2 t)

Mô men chống uốn:

4 3

 2 max 1560000

6240 250

n i n

b) Định số răng đĩa xích

Số răng của đãi xích càng ít thì xích càng mòn nhanh và va đ ập lớn, tuy nhiên do t ốc

độ quay nhỏ nên có thể chọn số răng đãi xích dẫn Z =1 15  số răng đĩa xích bị dẫn

+ N = 0,27 Kw- Công suất truyền

Với công suất tính N = t 1, 6 Kw, N01= 50vòng/phút  tra bảng 6.4 (trang 106 [1]) chọn bước xích t= 19,05

- Kiểm nghiệm số vòng quay của đãi xích: n1n gh

DUT.LRCC

• Đĩa xích bị dẫn

DUT.LRCC

f) Lực tác dụng lên trục

Lực tác dụng lên trụcFr có:

+ Điểm đặt trên trục, tại điểm giữa chiều rộng đĩa xích

+ Phương trùng với đường nối tâm 2 đĩa xích

+ Chiều hướng sang đĩa xích còn lại

• Trục dẫn

7

6.10

Với thép C45, thường hóa   p o = 10MPa [2]

ốc H

- Profin ren

Để chịu được tải lớn thì ta có thể chọn profin ren hình thang hoặc vuông, tuy nhiên trục vít có profin ren hình thang dể chế tạo hơn nhiều, vì vậy chọn profin ren hình thang

- Hệ số chiều cao ren làm việch

Với profin ren hình thang có thể chọn h = 0, 5

- Hệ số chiều cao đai ốc H

DUT.LRCC

Với đai ốc nguyên ta có thể chọn H = 1, 2  2, 5 H = 1, 3

Đường kính trung bình d2 phải lây theo tiêu chuẩn vậy chọn d =2 30

e) Các thông số chủ yếu của bộ truyền

• Bước ren: p =5

• Số mối ren của vít: n =1 = = p n = 5.1 = 5

• Góc vít  (góc nâng của đường xoắn ốc trên mặt trụ trung bình)



• Chiều cao làm việc của ren: h= p h = 5.0, 5 = 2, 5

• Chiều cao đai ốc: H =d2 H = 30.1, 3 = 39 H =40

• Số vòng ren của đai ốc: 40 8

5

H x p

15.tan 6o 6 40o

Q L

=

+  Q L = 42070 N.mm Với L = 300 mm  42070 42070

140 300

Q L

ch s

6 69,55.10 9,55.10 0,18

103458 16

+F x1=F x.cos 37o =1935.cos 37o =1535 N- Thành phần vuông góc của lực hướng tâm đĩa xích

+F x2 =F x.sin 37o =1935.sin 37o =1164 N- Thành phần nằm ngang của lực hướng tâm đĩa xích

td

a a

M d



−  ( CT 7-3 TTTKHTDDCK Nguyễn Trọng Hiệp )

DUT.LRCC

b b

M d

+Q =6240 N- Áp lực tại lô uốn

+F x1=F x.cos 37o =1935.cos 37o =1535 N- Thành phần vuông góc của lực hướng tâm đĩa xích

+F x2 =F x.sin 37o =1935.sin 37o =1164 N- Thành phần nằm ngang của lực hướng tâm đĩa xích

+ F ms =Q f =6240.0,15 936= N

DUT.LRCC

a a

M d

td

b b

M d

Chọn vật liệu: Vì trục 5 chịu lực rất lớn, vì vậy để giảm kích thước trục nên chọn vật liệu có cơ tính cao hơn là thép 40X tôi cải thiện với cơ tính như sau:

+ Xét mặt phẳng YOZ

• Ry =0  '

By Cy

R +R =Q  R By+R Cy=12480

td

a a

M d

Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến nói cách khác để truyền momen xoắn

và truyền chuyển động từ trục tới bánh răng hoặc ngược lại ta dung then

Đối với các trục của máy ta chọn các then có kích thước như sau:

• Đối với các vị trí lắp lô uốn trên các trục ta có đường kính lắp lô uốn là 30mm Theo bảng 7-23 TTTK CTM Nguyễn Trọng Hiệp chọn then có :

+Bề rộng của then b = 10

DUT.LRCC