Thiết kế máy lốc 3 trục và chế tạo mô hình

Thiết kế máy lốc 3 trục và chế tạo mô hình Thiết kế máy lốc 3 trục và chế tạo mô hình Thiết kế máy lốc 3 trục và chế tạo mô hình 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: PGS.TS ĐINH MINH DIỆM

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NHÂN ĐẠO

VÕ VĂN CƯỜNG

Đà Nẵng, 2018

TÓM TẮT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài : Thiết kế máy lốc 3 trục và chế tạo mô hình

Họ và tên SV : Võ Văn Cường Mã SV: 101130083

Lớp : 13C1B

Điện thoại : 01677197920 Email: vovancuongls9999@gmail.com

Họ và tên SV : Nguyễn Nhân Đạo Mã SV: 101130084

Lớp : 13C1B

Điện thoại : 01676275693 Email: nguyennhandao1995@gmail.com

GV hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm

GV duyệt : TS Tào Quang Bảng

Nội dung ĐATN bao gồm các vấn đề sau:

1 Nhu cầu thực tế của đề tài :

Trong đời sống hằng ngày sản phẩm ống được sử dụng rất rộng rãi cho các ngành, các phương tiện trong thực tế Đó là nhu cầu rất cần thiết không thể thiếu được Nó chiếm một tỷ trọng đáng kể trong nhiều lĩnh vực

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

đó ống dẫn không thể thiếu trong đời sống sinh hoạt và trên tất cả các lĩnh vực Vậy

nên máy lốc ống rất cần thiết hiện nay

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:

Đi sâu vào tính toán và thiết kể các cơ cấu cũng như bộ phận chính của máy lốc 3 trục như: thiết kế các cơ cấu cơ khí, tính toán hệ thống thủy lực…

3 Nội dung đề tài đã thực hiện :

✓ Số trang thuyết minh: 58 trang

4 Nội dung đề tài đã thực hiện :

➢ Phần lý thuyết: Nêu lên được tính cấp thiết của đề tài, tổng quan về các loại máy lốc, lựa chọn phương án thiết kế từ đó đưa ra nguyên lý làm việc của máy Tính

DUT.LRCC

của máy như nguồn dẫn động, bộ phận trung gian và cơ cấu chấp hành

➢ Cơ sở để tính toán thiết kế máy: Tính toán thiết kế máy lốc ống theo thông số lớn nhất của sản phẩm

➢ Tính toán thiết kế các cụm máy:

• Thiết kế hộp giảm tốc

• Thiết kế bộ truyền đai

• Thiết kế bộ truyền bánh răng

Đà Nẵng, Ngày 25 tháng 05 năm 2018

Họ tên Sinh viên thực hiện

Võ Văn Cường Nguyễn Nhân Đạo DUT.LRCC

của máy như nguồn dẫn động, bộ phận trung gian và cơ cấu chấp hành

➢ Cơ sở để tính toán thiết kế máy: Tính toán thiết kế máy lốc ống theo thông số lớn nhất của sản phẩm

➢ Tính toán thiết kế các cụm máy:

• Thiết kế hộp giảm tốc

• Thiết kế bộ truyền đai

• Thiết kế bộ truyền bánh răng

Đà Nẵng, Ngày 25 tháng 05 năm 2018

Họ tên Sinh viên thực hiện

Võ Văn Cường Nguyễn Nhân Đạo

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ CÁC LOẠI MÁY LỐC ỐNG

- 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

- 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….)

- Trong ngành khai thác dầu khí, ống đóng vai trò rất quan trọng Ống được dùng để khoan dầu khí, dẫn dầu khí từ mỏ vào nhà 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

Một số hình ảnh sản phẩm thực tế (Hình 1.1 đến Hình 1.6)

Hình 1.1 Các ống thép cỡ lớn

DUT.LRCC

Hình 1.2 Ống nón cụt Hình 1.3 hệ thống ống dẫn dầu

Hình 1.4 Các loại bồn chứa

Công trình nổi tiếng nhất về ứng dụng của sản phẩm lốc ống là công trình CẦU RỒNG tại Đà Nẵng Đây là một trong nhưng công trình có kiến trúc độc đáo nhất thế giới, thể hiện được tài năng và trí tuệ con người Việt.( Hình 1.5 và Hình 1.6)

DUT.LRCC

Hình 1.5 Quá trình thi công

Hình 1.6 Cầu Rồng

1.2 Tìm hiểu về các loại máy lốc thép hiện có

Hiện nay 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

DUT.LRCC

Qua quá trình học tập và tìm hiểu hiện nay có 3 loại máy lốc thép là máy lốc 2 trục(Hình 1.7, 1.8, 1.9), máy lốc 3 trục(Hình 1.10, 1.11) và máy lốc 4 trục(Hình 1.12)

Hình 1.7 Máy lốc 2 trục bằng tay

Hình 1.8 Máy lốc 2 trục truyền động cơ khí

Hình 1.9 Máy lốc tôn 2 trục thủy lực

DUT.LRCC

Hình 1.10 Máy lốc tôn thủy lực w11 6x1500

Thông số kỹ thuật:

Chiều dày tối đa của tôn : 6mm Chiều rộng tối đa của tôn: 1500mm Tốc độ cuốn : 5m/s Đường kính trục trên: 160mm Đường kính 2 trục dưới: 160mm

Khoảng cách 2 trục dưới: 250mm Cống suất động cơ: 4kw

Hình 1.11 Máy lốc tôn 3x 2500

Thống số kỹ thuật máy : Đường kính trục trên : 400mm

Đường kính 2 trục dưới: 340mm Trọng lượng máy: 17 tấn

DUT.LRCC

Chương 2: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BIẾN DẠNG VÀ KỸ

THUẬT CÁN CUỐN THÉP TẤM

2.1 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

2.1.3 Biến dạng phá hủy

Biến dạng phá huỷ: Khi ứng suất của lực tác dụng lớn hơn độ bền của kim loại thì

kim loại bị phá huỷ, là đoạn CD( Hình 2.1)

Hình 2.1 Biểu đồ quan hệ giữa lực và biến dạng

2.2 Biến dạng dẻo của kim loại

2.2.1 Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể

Trong đơn tinh thể kim loại, các nguyên tử sắp xếp theo một trật tự xác định, mỗi

DUT.LRCC

nguyên tử luôn dao động xung quanh một vị trí cân bằng của nó (a)

Biến dạng đàn hồi: dưới tác dụng của ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng Khi ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi, các nguyên tử kim loại dịch chuyển không quá một thông số mạng (b), nếu thôi tác dụng lực, mạng tinh thể lại trở về trạng thái ban đầu

Biến dạng dẻo: khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi, kim loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh

Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt (c) 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 trạng thái ban đầu

Hình 2.2 Sơ đồ biến dạng dẻo của trượt và song tinh

Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến một vị trí mới đối xứng với phần c òn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh (d) Các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo trong kim loại, các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao nhất Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé, nhưng khi có song tinh trượt sẽ xẩy ra thuận lợi hơn

2.2.2 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

DUT.LRCC

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 đồng thời và không

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

đó 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

2.2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại

a 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 hơn 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

b Ứng suất dư

Ứng suất dư chính là nội lực tồn tại trong kim loại sau mỗi quá trình gia công bất kỳ

sự tồn tại của ứng suất dư bên trong vật thể biến dạng sẽ làm cho tính dẻo của vật kém

đi Ứng suất dư lớn có thể làm cho vật thể biến dạng hoặc phá hủy Thông thường ứng

suất dư trong kim loại bao giờ cũng cân bằng, nghĩa là tổng giá trị ứng suất kéo phải

bằng tổng giá trị ứng suất nén

Khi vật thể chịu ứng suất do ngoại lực tác động (σo) nếu kể đến ảnh hưởng của ứng

suất dư thì tổng ứng suất (σ) tác dụng bên trong vật thể sẽ khác nhau

 Ở vùng có ứng suất dư kéo:

σ = σo + σd

 Ở vùng có ứng suất dư nén:

σ = σo - σd

Do sự phân bố không đồng đều như vậy nên làm cho các vùng tinh thể sẽ biến dạng

không đều, khả năng biến dạng sẽ kém đi và chất lượng gia công không đều

Ứng suất dư làm giảm tính dẻo, độ bền, độ dai va đập và làm giảm khả năng chịu

đựng của vật thể Do đó để tăng khả năng biến dạng cũng như để đảm bảo ứng suất dư

có giá trị thấp và phân bố đồng đều trong nhiều trường hợp trước hoặc sau gia công áp

lực người ta đem ủ kim loại (ủ kết tinh hoặc ủ hoàn toàn)

c Ảnh hưởng của thành phần hóa học và tổ chức kim loại

- Ảnh hưởng của thành phần hóa học

DUT.LRCC

Thành phần hóa học hợp kim quyết định bởi nguyên tố cơ bản, nguyên tố hợp kim

và tạp chất

Nguyên tố cơ bản: nguyên tố cơ bản tạo nên các tổ chức cơ sở, do đó ảnh hưởng quyết định đến tính dẻo và khả năng biến dạng dẻo của kim loại và hợp kim

Nguyên tố hợp kim: khi hợp kim hóa, nguyên tố hợp kim có thể tạo với kim loại cơ

sở những liên kết kim loại Các liên kết kim loại này thường có tổ chức tinh thể phức tạp làm cho kim loại và hợp kim rất cứng và giòn Các nguyên tố hợp kim còn làm xô lệch mạng, làm cản trở quá trình trượt, làm kim loại có tính dẻo thấp Thường thì lượng các nguyên tố hợp kim càng nhiều thì ảnh hưởng đến độ cứng, độ bền và tính dẻo của kim loại càng lớn

Nguyên tố tạp chất: tạp chất trong kim loại ảnh hưởng lớn đến tính dẻo Trong kim loại có nhiều tạp chất ( vd: S, P, O, N, H…) đều làm giảm mạnh tính dẻo của kim loại Tạp chất dễ chảy thường tập trung ở vùng tinh giới hạt làm rối loạn mạng tinh thể do

đó làm tính dẻo kim loại kém đi

d Ảnh hưởng của tổ chức kim loại

Mật độ kim loại, kích thước hạt với sự đồng đều của kích thước hạt ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại Tổ chức hạt càng nhiều pha, mạng tinh thể càng phức tạp tính dẻo càng kém Tổ chức kim loại càng nhỏ mịn và đồng đều thì độ dẻo tăng, độ bền tăng

e 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

f Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng

Sau khi rèn, dập các hạt kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng của mọi 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 chưa 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

DUT.LRCC

2.2.4 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại

a Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và cơ tính kim loại

Biến dạng dẻo có ảnh hưởng lớn đến tổ chức và cơ tính kim loại Tùy thuộc vào nhiệt độ, tốc độ biến dạng, trạng thái kim loại trước khi gia công mà sau khi biến dạng

tổ chức và cơ tính thu được cũng khác nhau

Biến dạng dẻo có thể biến tổ chức hạt thành dạng thớ, có thể tạo được các thớ cuốn xoắn khác nhau làm tăng cơ tính kim loại

Tốc độ biến dạng cũng ảnh hưởng đến cơ tính sản phẩm Nếu tốc độ biến dạng càng lớn thì độ biến cứng càng nhiều, sự không đồng đều của biến cứng càng nghiêm trọng,

sự phân bố thớ không đều đặn do đó cơ tính kém Đối với phôi có tổ chức thớ nhờ biến dạng dẻo làm cho cơ tính sản phẩm cao hơn

Tóm lại sau khi biến dạng dẻo thường xảy ra hiện tượng biến cứng làm độ bền, độ cứng của kim loại tăng lên và làm giảm độ dẻo, độ dai, giảm khả năng chống mài mòn, gây khó khăn cho quá trình gia công cắt gọt Mặt khác biến dạng dẻo làm thay đổi tổ chức ban đầu của kim loại, biến tổ chức hạt thành dạng thớ hoặc thay đổi hướng thớ

b Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến lý tính kim loại

Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện và làm thay đổi từ trường trong kim loại

c Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến hóa tính kim loại

Sau khi biến dạng dẻo năng lượng tự do của kim lọai tăng do đó hoạt tính hóa học của kim loại tăng lên

2.3 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

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

Hình 2.3 Trạng thái ứng suất

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 biến dạng đàn hồi theo định luật Húc được xác định

3

3 3 2 2 1

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:

3 1 2 3 2 2 2 1 0

A

A h

Vậy thế năng đơn vị để biến hình khi biến dạng đường sẽ là:

DUT.LRCC

26

1

c h

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

Trong trượt tinh khi 1  3 trên mặt nghiêng ứng suất pháp bằng 0

Ứng suất tiếp khi α = 45˚

2

2 1 max

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

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

"Khi biến dạng dẻo của kim loại xảy ra, đồng thời đã có biến dạng đàn hồi tồn tại" Quan hệ giữa chúng qua định luật Hooke Khi biến dạng kích thước của kim loại so với kích thước sau khi thôi tác dụng lực khác nhau, nên kích thước của chi tiết sau khi gia công xong khác với kích thước của lỗ hình trong khuôn (vì có đàn hồi)

2.4.2 Định luật ứng suất dư

"Bên trong bất cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư cân

DUT.LRCC

bằng với nhau" Trong quá trình biến dạng dẻo kim loại do nhiệt độ không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều v.v làm cho kim loại

sinh ra ứng suất dư, chúng cân bằng với nhau

Sau khi thôi lực tác dụng, ứng suất dư này vẫn c òn tồn tại Khi phân tích trạng thái ứng suất chính cần phải tính đến ứng suất dư

2.4.3 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

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

2.4.4 Định luật trở lực bé nhất

"Trong quá trình biến dạng, các chất điểm của vật thể sẽ di

chuyển theo hướng nào có trở lực bé nhất" Khi ma sát ngoài trên

các hướng của mặt tiếp xúc đều nhau thì một chất điểm nào đó

trong vật thể biến dạng sẽ di chuyển theo hướng có pháp tuyến

nhỏ nhất Khi lượng biến dạng càng lớn tiết diện sẽ chuyển dần

sang hình tròn làm cho chu vi của vật nhỏ nhất

c

c b

b a

a   

2 2

1

n F

F  ; 3

2

1

n v

v DUT.LRCC

Theo định luật đồng dạng thì:

2 2

1 n P

2.5 Kỹ thuật cán cuốn thép tấm

2.5.1 Khái niệm cuốn

Cuốn là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực nhằm tạo cho phôi hoặc một phần của phôi có dạng cong hay gấp khúc, phôi có thể là tấm, dải, thanh định hình và được cuốn ở trạng thái nguội hoặc nóng Trong quá trình cuốn phôi bị biến dạng dẻo từng phần để tạo thành hình dáng cần thiết

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

Hình 2.4 Biến dạng của phôi thép trước và sau khi cuốn

DUT.LRCC

2.5.3 Tính toán phôi cuốn

2

2

B B

B tb 

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

 S1_chiều dày vật liệu sau khi cuốn

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

ρ = r + x.S Trong đó: r_bán kính cuốn phía trong

x_hệ số xác định khoảng cách lớp trung hòa đến bán kính cuốn phía trong Hệ số x đƣợc lấy theo bảng (Trang 55 [9])

b Tính chiều dài phôi

Hình 2.5 Hình dạng phôi khi cuốn

Bảng 2.1: Giá trị giữa bán kính cuốn và hệ số xác định

Chiều dài phôi được tính theo công thức:

Ll l  rxs

180

2 1



Trong đó: r_bán kính cuốn ( mm )

c Bán kính cuốn nhỏ nhất và lớn nhất

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

 Bán kính cuốn lớn nhất được xác định theo công thức:

rngoài = rtrong - S Trong đó: S_chiều dày vật cuốn ( mm )

 Bán kính cuốn nhỏ nhất được xác định theo công thức:

2 1

_lực biến dạng dẻo kim loại

F2_lực làm cho phôi quay quanh trục

Lực cuốn làm biến dạng dẻo kim loại

b b

BS k l

n BS

F1  2  1  Với

l

nS

k1 

e Tính đàn hồi khi cuốn

Trong quá trình cuốn không phải toàn bộ kim loại phần cung cuốn đều chịu biến dạng dẻo mà có một phần còn lại ở biến dạng đàn hồi Vì vậy khi không còn lực tác dụng của các trục cuốn thì vật cuốn hoàn toàn như hình dáng kích thước như đã lựa chọn ban đầu đó là hiện tượng đàn hồi sau khi cuốn

DUT.LRCC

Sau khi cuốn

Hình 2.6 Biến dạng đàn hồi khi cuốn

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

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

β = α0 – α =0 ÷10 Mức độ đàn hồi khi cuốn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, góc cuốn, tỷ số giữa bán kính cuốn với chiều dày vật liệu, hình dáng kết cấu cuốn

Chương 3: CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN KẾT CẤU

MÁY LỐC 3 TRỤC

3.1 Lựa chọn phương án bố trí trục lốc và phương án di chuyển hai trục bên

3.1.1 Phương án 1:

Hình 3.1 Trục I di chuyển thẳng đứng

- Ưu điểm : Kết cấu hợp lí, đơn giản , quá trình cuốn dễ dàng

- Nhược điểm: khó khăn khi cuốn các ống có đường kính lớn

3.1.2 Phương án 2:

DUT.LRCC

Hình 3.2 Trục II di chuyển thẳng đứng, trục III di chuyển xiên một góc 60 º

- Ưu điểm: cuốn được ống với nhiều loại đường kính lớn nhỏ khác nhau

- Nhược điểm:kết cấu khá phức tạp, chế tạo rãnh trượt cho trục III khó khăn

3.1.3 Kết luận

Chọn phương án 1 để quá trình chế tạo mô hình được thực hiện dễ dàng hơn

3.2 Phân tích lựa chọn phương án truyền động cho hai trục bên

3.2.1 Phương án 1: Dùng thuỷ lực

Ta có thể dùng xilanh thủy lực để tạo chuyển động tịnh tiến trục I

Sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý dùng xilanh thủy lực

- Ưu điểm: Truyền động dể dàng , kết cấu đơn giản

- Nhược điểm: Do tính nén được của dầu nên có thể làm piston không ổn định và làm sai số bán kính cung cuốn

3.2.2 Phương án 2 : Dùng cơ cấu vítme- đai ốc điều khiển bằng tay

Đây là hệ thống truyền động bằng cơ khí được sử dụng khá nhiều trong các loại máy gia công thép đặc biệt là các máy công cụ

Sơ đồ nguyên lý như hình 3.4 :

DUT.LRCC

Hình 3.4 Sơ đồ cơ cấu vít me đai ốc

- Nguyên lý hoạt động : dùng tay quay trục vít me , chuyển động quay trục vít me

sẽ chuyển thành chuyển động tịnh tiến của trục I

- Ưu điểm: chế tạo đơn giản, thao tác làm việc dễ dàng, nhanh gọn , không đòi hỏi tay nghề cao

- Nhược điểm: tính công nghệ thấp, điều khiển bằng tay…

3.2.3 Kết luận

Với những phân tích như trên ta lựa chọn phương án 2 sử dụng cơ cấu vít me đai ốc

để tạo chuyển động tịnh tiến cho trục I

3.3 Phân tích lựa chọn phương án truyền động cho trục lốc

3.3.1 Lựa chọn trục lốc và phương án truyền động quay trục lốc

Quá trình cuốn diễn ra khi phôi thép tấm chuyển động tịnh tiến đi qua các trục cuốn Các trục cuốn chuyển đông tịnh tiến lên xcuống để tạo ra biên dạng cuốn

Có nhiều phương pháp tạo chuyển động cho phôi thép nhưng cần lựa chọn một phương pháp đảm bảo các điều kiện sau:

 Máy thiết kế có hình dạng và kết cấu hợp lý theo quan điểm công nghệ chế tạo

và lắp ráp

 Vật liệu chế tạo chi tiết máy được chọn hợp lý, đảm bảo các yêu cầu liên quan đến công dụng và điều kiện sử dụng máy

 Máy phải có khối lượng và kích thước nhỏ gọn

 Giá thành và chi phí cho sử dụng là thấp nhất, phù hợp với điều kiện hiện có

Từ những yêu cầu trên và với phương án thiết kế đã lựa chọn trên ta chọn phương pháp dẫn động phôi bằng cách truyền chuyển động quay cho trục I.Trục I quay, nhờ

ma sát giữa trục I và phôi thép, kéo phôi thép di chuyển tịnh tiến theo

DUT.LRCC

Điều kiện để phôi có thể di chuyển là:

Chọn vận tốc di chuyển cho phôi thép tấm là V = 5 m/ph

Để trục I có thể quay tạo chuyển động dẫn phôi có thể sử dụng các phương án sau:

a Phương án 1: Sử dụng động cơ thủy lực

Có nhiều loại động cơ thủy lực như : động cơ bánh răng, động cở cánh gạt, động cơ piston ….tương ứng với các loại bơm dầu là các loại động cơ dầu

Sơ đồ mạch thủy lực được bố trí như hình 3.5:

- Nguyên lý hoạt động:

Khi đóng điện cho động cơ điện quay làm cho bơm dầu hoạt động, bơm dầu lên cho

hệ thống Khi van đảo chiều ở vị trí giữa thì lượng dầu bơm lên sẽ thông qua van tràn chảy về bể Khi van đảo chiều ở hai vị trí trái hoặc phải thì dầu được cung cấp cho động cơ dầu, nhờ chuyển động của dầu làm cho roto của động cơ quay và làm trục động cơ quay truyền chuyển động quay cho các bộ phận chấp hành như hộp giảm tốc

Ưu điểm :

- Momen khởi động và chống quá tải tốt

- Điều chỉnh tốc độ dễ dàng

- Kết cấu động cơ nhỏ gọn hơn

- Làm việc ở môi trường khắc nghiệt như ngập nước, dễ cháy nổ…

Nhược điểm : Để động cơ hoạt động được thì cần phải có nhiều thiết bị khác đi kèm

vì thế hệ thống khá phức tạp, khó sửa chữa và thay thế giá thành cao

DUT.LRCC

Hình 3.5 Sơ đồ mạch thủy lực

(1) bơm dầu (4) van đảo chiều

(2) van tràn và van an toàn (5) bơm dầu

(3) van tiết lưu (6) van cản

b Phương án 2: Dùng động cơ điện

Động cơ điện là loại động cơ được sử dụng nhiều trong công nghiệp cũng như gia dụng, có rất nhiều loại động cơ điện như động cơ một chiều, động cơ chiều 3 pha đồng

bộ, động cơ 3 pha không đồng bộ…

Sơ đồ bố trí động cơ Hình 3.6:

- Nguyên lý hoạt động:

Khi đóng điện cho động cơ hoạt động thì trên các cuộn dây của stato và roto động

cơ sinh ra hiên tượng cảm ứng điện từ làm cho roto quay Trục động cơ quay truyền chuyển động quay cho cơ cấu chấp hành như hộp giảm tốc, các bộ truyền ngoài tới trục I của máy

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, không cần các thiết bị đi kèm phức tạp

- Dễ lắp đặt sửa chữa và thay thế

DUT.LRCC

- Vận hành tin cậy

- Giá thành rẻ, thông dụng

Hình 3.6 Sơ đồ bố trí động cơ

(1) Động cơ (2) Cơ cấu phanh hãm

Nhược điểm:

- Khó khăn trong việc khởi động dòng khởi động lớn ( 4 đến 7 lần định mức )

làm sụt áp lưới điện và làm nóng động cơ

và III để tạo chuyển động cho phôi thép

3.3.2 Phân tích lựa chọn phương án truyền động trục chính

a Phương án 1 :

DUT.LRCC

Hình 3.7 Bánh răng ăn khớp ngoài

- Ƣu điểm: Có hệ thống phanh và giảm tốc đảm bảo về an toàn, làm việc ổn định,

- Ƣu điểm: Có hệ thống phanh và giảm tốc đảm bảo về an toàn, làm việc ổn định

- Nhƣợc điểm : Hệ thống phanh phức tạp, hộp giảm tốc yêu cầu chế tạo khó khăn, bánh răng chế tạo khá khó khăn

3.3.3 Lựa chọn cơ cấu tháo phôi

a Phương án 1:

Hình 3.8 Cơ cấu theo chiều ngang

- Ƣu điểm: Cấu tạo đơn giản, chế tạo dễ dàng

- Nhƣợc điểm : Xét về tổng thể mô hình cơ cấu này làm cho chiều dài mô hình khá lớn

b Phương án 2:

Hình 3.8 Cơ cấu quay quanh O 1

DUT.LRCC

- Ƣu điểm: Cấu tạo đơn giản, chế tạo dễ dàng , cơ cấu khá hợp lí đối với việc chế tạo mô hình

- Nhƣợc điểm : Tính công nghệ chƣa cao

DUT.LRCC

Chương 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

4.1 Tính toán động học máy

4.1.1 Tính toán vận tốc quay của các trục

Theo phương án bố trí trục đã lựa chọn, ta có sơ đồ trục như sau :

Trục II , III: trục chuyển động, tạo ra momen kéo phôi chuyển động tịnh tiến

Vận tốc vòng trục I bằng vận tốc của phôi

DUT.LRCC

Ta có : vI = 3 m/ph

Số vòng quay trục I :

nI = = (vòng/ph) Vậy số vòng quay các trục lốc là:

nI = nII = nIII = 19 (vòng/ph)

4.1.2 Tính chọn vận tốc tịnh tiến của các trục

Theo phương án đã chọn, trục I được truyền động tịnh tiến bằng cơ cấu vít me đai

ốc : vít me quay 1 vòng trục I sẽ tịnh tiến lên hoặc xuống một lượng bằng 5 mm

4.2 Tính toán thông số động lực học

4.2.1 Tính toán lực cuốn và mô men quay trục II, III

Tính toán máy cho các thông số lớn nhất của sản phẩm:

Q = V.γ (N)

Trong đó: Q: Trọng luợng chi tiết (N)

V: Thể tích của chi tiết (dm3)

γ =.g Trọng lượng riêng của vật liệu (N/dm3

DUT.LRCC

+ Lực tác dụng để cuốn cong tấm thép là:

b b

BS K l

n BS

F1  2  1  [11]

Trong đó: B_Chiều rộng phôi tấm (mm)

S_Chiều dày phôi (mm)

b_Giới hạn bền của vật liệu (N/mm2

Lực F1 và F4 là lực pháp tuyến ở nơi tiếp xúc giữa trục I với tấm thép,nên chúng gây

ra Fms1 Hệ số ma sát tại đây chọn f1 = 0,1

F  F ms1



Với Fms1 = N.f1 = 44800.0,1 = 4480 (N)

Momen quay trục II , III là: M = F.R = 4480.150 = 720000 (N.mm)

4.2.2 Chọn công suất động cơ chính

Chọn công suất động cơ ta tính công suất cần thiết



N

N ct  [9]

Trong đó: _Hiệu suất chung

Nct_Công suất cần thiết

N =

= 0.5 ( Kw ) ( chọn V = 3 m/ph )

 đ =0,94 - Hiệu suất bộ truyền đai

1 = 0,97 - Hiệu suất bộ truyền bánh răng

 2 = 0,995 - Hiệu suất của ổ lăn

 3 = 1 -Hiệu suất khớp nối trục

4 = 0,99 -Hiệu suất của các bạc trƣợt

  0 994 0 9910 0 985 1  0 , 8366

Vậy: Nct =

= 0.6 (Kw)

DUT.LRCC