Thiết kế máy cán thép rằn phi 14

Thiết kế máy cán thép rằn phi 14 Thiết kế máy cán thép rằn phi 14 Thiết kế máy cán thép rằn phi 14 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 THÉP RẰN

Người hướng dẫn: PGS.TS ĐINH MINH DIỆM

Sinh viên thực hiện: PHẠM VĂN HỘI

Đà Nẵng, 2019

Ngành : Công nghệ chế tạo máy

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Với đề tài là “Thiết kế máy cán thép rằn” trải qua thời gian làm việc miệt mài của

bản thân, cùng sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Đinh Minh Diệm, đến nay

em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp của mình với các nội dung như sau:

Phần thuyết minh: Em lần lượt nghiên cứu các vấn đề sau:

+ Tìm hiểu và giới thiệu về sản phẩm thép rằn

+ Nêu các cơ sở lý thuyết cho quá trình cán kim loại

+ Tính công nghệ và thiết kế lỗ hình cho trục cán

+ Thiết kế động học và tính toán động lực học máy Bao gồm việc đưa ra các

phương án thiết kế, phân tích phạm vi ứng dụng, ưu nhược điểm cho từng phương

án rồi xác định phương án tối ưu nhất Và tính toán các thông số động lực học cho

máy

+ Tính toán thiết kế các cụm kết cấu chính của máy Gồm các tính toán thiết kế

cho hộp giảm tốc, hộp phân lực, khớp nối và trục nối, bánh đà

+ Tính toán thiết kế giá cán Bao gồm tính toán cho trục cán, khung giá cán, gối

đỡ, ổ đỡ, vít vén và cơ cấu điều chỉnh lượng ép

+ Tính toán năng suất và an toàn vận hành máy

Phần bản vẽ: Gồm 8 bản vẽ A0 thể hiện tổng thể và các cụm kết cấu của máy

Với các nội dung trên, do thời gian và tài liệu tham khảo không nhiều, cộng với

kiến thức bản thân có nhiều hạn chế nên chắc chắn sẽ có nhiều sai sót trong bài làm

của mình Mong quý thầy cô chỉ bảo góp ý thêm để bản thiết kế được hoàn thiện hơn

Lần nữa, xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy PGS.TS Đinh Minh Diệm và

cùng toàn thể quý thầy cô trong khoa Cơ khí đã nhiệt tình giúp đỡ em

DUT.LRCC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

1 Tên đề tài đồ án: Thiết kế máy cán thép rằn

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:

○ Vật liệu phôi cán: Thép CT38

○ Kích thước phôi ban đầu: 32x32 mm2

○ Kích thước sản phẩm cán: Thép rằn Ø14

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

○ Cơ sở lý thuyết về quá trình cán kim loại

○ Tính toán công nghệ và thiết kế lỗ hình trục cán

○ Thiết kế động học và tính toán động lực học máy

○ Tính toán thiết kế các cụm kết cấu chính của máy

○ Tính toán thiết kế giá cán

○ Tính toán năng suất và an toàn vận hành máy

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

○ Bản vẽ công nghệ lỗ hình trục cán

○ Bản vẽ phân bố lỗ hình trên trục cán

○ Bản vẽ sơ đồ nguyên lý của máy cán 1 A0

○ Bản vẽ thân và cơ cấu nén trục 1 A0

6 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 26/08/2019

PGS TS Đinh Minh Diệm

1A0

DUT.LRCC

Gần năm năm học Đại học đã cho chúng em nhiều kiến thức quý báu và kinh nghiệm tuyệt vời, đó là nguồn kiến thức rất quan trọng để chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình – một nghiên cứu bao hàm nhiều yêu cầu từ thực tiễn ứng dụng đến tư duy thiết kế, chế tạo, vận hành và các kiến thức chuyên môn khác Để đồ án tốt nghiệp được hoàn thành, đòi hỏi những nỗ lực to lớn của bản thân chúng em, cùng với những lời động viên, những sự giúp đỡ của gia đình, người thân, thầy cô và bạn bè

Em xin dành lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất cho những sự giúp đỡ to lớn đó Sau một thời gian dài tìm hiểu dược sự giúp đỡ, gợi ý của các thầy cô trong

Khoa và sự tận tình hướng dẫn của thầy PGS.TS Đinh Minh Diệm em đã chọn và

thực hiện đề tài “Thiết kế máy cán thép rằn” Đây là một đề tài tương đối phổ biến và

có tính khả thi cao và cần thiết Nếu sự đầu tư đúng hướng và ngày càng mạnh vào lĩnh vực cơ khí của đất nước như hiện nay thì việc xây dựng ra một dây chuyền sản xuất như thế sẽ mang lại lợi ích kinh tế rất lớn

Mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo nhưng do vốn kiến thức còn hạn chế tài liệu lại khan hiếm, thời gian có hạn và chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế lại phải giải quyết một nhiệm vụ lớn nên đề tài sẻ không tránh khỏi những sai sót Rất mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Sau cùng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Đinh Minh Diệm Dù thầy rất

bận rộn với công việc giảng dạy và nghiên cứu nhưng thầy vẫn dành thời gian để hướng dẫn và chỉ bảo những thiếu sót và khó khăn trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành cho những ý tưởng thiết kế, sự nhiệt tình và cả những áp lực mà thầy đã đặt ra để đề tài sớm được hoàn tất Kính chúc thầy và gia đình luôn mạnh khỏe để tiếp tục giúp đỡ các thế hệ sinh viên tiếp theo Đồng thời, em cũng xin cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo trong khoa Cơ Khí đã nhiệt tình truyền dạy những kiến thức bổ ích trong quá trình học tập và làm việc tại trường

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2019

Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Hội

DUT.LRCC

Với sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và tham khảo các tài liệu em

đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình và xin cam kết rằng:

- Trong quá trình hoàn thành đồ án không sao chép từ các đồ án cũ

- Các số liệu, công thức trích dẫn đều từ các tài liệu tham khảo đáng tin cậy

- Tuân thủ các quy định của nhà trường đề ra về cách thức trình bày đồ án

- Không trích dẫn, sao chép từ các nguồn tài liệu khi chưa được sự đồng ý cũng như các tài liệu vi phạm pháp luật

Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Hội

DUT.LRCC

TÓM TẮT ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI 1

1.1 Tổng quan về ngành cán thép và sản phẩm cán thép rằn 1

1.1.1 Tổng quan về ngành cán thép 1

1.1.2 Giới thiệu về sản phẩm cán thép rằn và nhu cầu sử dụng thép rằn 2

1.2 Máy cán 3

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ LỖ HÌNH TRỤC CÁN 12

2.1 Tính toán công nghệ 12

2.1.1 Khái niệm về trục cán và lỗ hình trục cán 12

2.1.2 Phân loại lỗ hình trục cán 13

2.1.3 Cách bố trí lỗ hình trên tr ục cán 14

2.2 Thiết kế lỗ hình tr ục cán 14

2.2.1 Yêu cầu thiết kế lỗ hình tr ục cán 14

2.2.2 Cơ sở dữ liệu của phôi 15

2.2.3 Sản phẩm cán 15

2.2.4 Thiết kế và tính toán lỗ hình 16

2.2.5 Chọn phương án cán và hình dáng tr ục cán 28

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 29

3.1 Thiết kế động học máy 29

3.1.1 Giới thiệu chung 29

3.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế 29

3.1.3 Lựa chọn hệ thống truyền động cho máy cán 31

3.2.1 Tính lực cán 34

3.2.2 Tính mômen cán và các mômen khác sinh ra khi cán 42

DUT.LRCC

CỦA MÁY CÁN 51

4.1 Thiết kế hộp giảm tốc 51

4.1.1 Phân phối tỷ số truyền 51

4.1.2 Tính bộ truyền bánh răng cấp nhanh 53

4.1.3 Tính bộ truyền bộ răng cấp chậm 58

4.1.4 Thiết kế trục cho hộp giảm tốc 62

4.1.5 Tính then cho các trục 72

4.1.6 Tính chọn ổ đỡ 74

4.1.7 Cấu tạo vỏ hộp 78

4.2 Thiết kế hộp phân lực 80

4.2.1 Xác định các thông số của hộp phân lực 81

4.2.2 Tính toán thiết kế trục cho hộp phân lực 83

4.2.3 Tính chọn ổ đỡ 85

4.3 Tính chọn khớp nối và trục nối 86

4.3.1 Khớp nối 86

4.3.2 Trục nối và ổ nối trục cán 89

4.4 Tính toán bánh đà 91

4.5.1 Trục cán 92

4.5.2 Tính toán khung giá cán 95

4.5.3 Tính chọn gối đỡ và ổ đỡ cho trục cán 101

4.5.4 Vít nén và cơ cấu điều chỉnh lượng ép 103

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 106

CHẾ TẠO TRỤC CÁN THÉP RẰN 106

5.1 Phân tích điều kiện làm việc, và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết 106

5.1.1 Điều kiện làm việc của trục cán 106

5.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết 106

5.2 Định dạng sản xuất 107

5.3 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi 107

5.3.1 Các phương pháp chế tạo phôi 107

5.3.2 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi cho chi tiết 108

DUT.LRCC

CHƯƠNG 6: MÔ PHỎNG GIÁ CÁN THÉP RẰN TRÊN 117

PHẦN MỀM SOLIDWORKS 117

6.1 Giới thiệu về phần mềm Solidworks 117

6.2 Thiết kế các chi tiết trong giá cán 117

6.3 Mô phỏng lắp ráp các chi tiết trong giá cán 121

6.4 Mô phỏng chuyển động giá cán 123

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT VÀ AN TOÀN VẬN HÀNH MÁY 124

7.1 Tính toán năng suất 124

7.2 An toàn vận hành máy 124

7.2.1 Yêu cầu về lắp ráp 124

7.2.2 Chế độ và dầu bôi trơn máy cán 125

7.2.3 An toàn vận hành máy 125

7.2.4 Thay thế các bộ phận của máy cán 126

7.2.5 Bảo dưỡng máy 126

KẾT LUẬN 127

TÀI LIỆU THAM KHẢO 128

DUT.LRCC

Bảng 1.1 Thông số cho các cỡ thép

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của thép CT38

Bảng 3.1 Các thông số lực cán

Bảng 3.2 Thông số các mômen

Bảng 4.1 Thông số bộ truyền hộp giảm tốc

Bảng 5.1 Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu – Khoan tâm

Bảng 5.2 Nguyên công 2: Tiện thô và tinh các mặt trụ Ø350, Ø210 Bo góc R21, R31.5 Vát mép 7x45˚

Bảng 5.3 Nguyên công 3: Tiện thô và tinh các mặt trụ Ø210, Ø140 Bo góc R21,

R31.5 Vát mép 5x45˚, 7x45.˚

Bảng 5.4 Nguyên công 4: Tiện thô và tinh rãnh cán

Bảng 5.5 Nguyên công 5: Phay rãnh rằn

Bảng 5.6 Nguyên công 6: Phay đầu nối vuông

Bảng 5.7 Nguyên công 8: Mài cổ trục Ø210

Hình 3.1 Sơ đồ máy cán 3 trục dùng bánh răng truyền động cho trục cán

Hình 3.2 Sơ đồ động máy cán ba trục dùng hộp phân lực

Hình 3.3 Sơ đồ động máy cán ba trục dùng hộp phân lực

Hình 3.4 Khớp nối vòng đàn hồi

Hình 3.5 Khối nối trục xích

Hình 3.6 Trục khớp nối vuông

Hình 3.7 Sơ đồ áp lực của kim loại tác dụng lên trục cán

Hình 3.8 Quan hệ giữa nhiệt độ chảy toch, giới hạn bền  và phần trăm cacbon trong thép %C

Hình 3.9 Sơ đồ các lực cán tác dụng lên trục cán

Hình 3.10 Biểu đồ quan hệ giữa lực cán và các lỗ hình

Hình 3.11 Biểu đồ quan hệ giữa mômen và các lỗ hình

Hình 4.1 Sơ đồ kích thước hộp giảm tốc

Hình 4.2 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên bánh răng

Hình 4.3 Biểu đồ lực và mômen của trục I

Hình 4.4 Biểu đồ mômen của trục II

Hình 4.5 Biểu đồ lực và mômen của trục III

Hình 4.6 Sơ đồ lực tác dụng lên ổ đỡ tại trục

Hình 4.7 Sơ đồ lực tác dụng lên ổ đỡ tại trục

Hình 4.8 Sơ đồ lực tác dụng lên ổ đỡ tại trục III

Hình 4.9 Kích thước bulông vòng

DUT.LRCC

Hình 4.11 Sơ đồ lực tác dụng lên ổ đỡ

Hình 4.12 Khối nối vòng đàn hồi

Hình 4.13 Cấu tạo nối trục xích

Hình 4.14 Cấu tạo trục khớp nối vuông

Hình 6.3 Vật liệu thân giá cán

Hình 6.4 Thông số thân giá cán

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI

1.1 Tổng quan về ngành cán thép và sản phẩm cán thép rằn

1.1.1 Tổng quan về ngành cán thép

a Lịch sử phát triển của máy cán thép trên thế giới

Máy cán thép thô sơ được dùng ngựa để kéo và dùng để cán ra các sản phẩm đơn giản như gươm, dao, giáo mác, các cỗ xe ngựa v.v Máy cán lúc đầu chỉ có 2 trục quay ngược chiều nhau Đến năm 1864 máy cán 3 trục đầu tiên ra đời chạy bằng máy hơi nước cán ra các loại thép tấm, thép hình, đồng tấm và dây đồng Do nhu cầu ngày càng phát triển, đặc biệt là ngành đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngành công nghiệp nhẹ v.v và chiếc máy cán 4 trục ra đời năm 1870 Sau đó là các loại máy cán với giá cán 6 trục, 12 trục, 20 trục và các loại máy cán đặc biệt khác ra đời để cán các sản phẩm siêu mỏng và dị hình như máy cán bi, cán chu kỳ, cán đúc liên tục

Hiện nay để cán một sản phẩm theo một quy trình công nghệ, người ta kết hợp nhiều giá cán lại như máy cán thô, máy cán phá, nhóm giá cán thô, nhóm giá c án trung gian, nhóm giá cán tinh, máy cán tinh, máy cán bán liên t ục, máy cán liên tục v.v Ngoài ra người ta còn dùng rất nhiều thiết bị khác để tiến hành tự động hoá, cơ khí hoá, tin học hoá trong sản xuất theo quy trình công nghệ mới Các thiết bị này là máy cắt, lò nung, lò nhiệt luyện, hệ thống con lăn, bàn nâng hạ, máy tinh chỉnh, sàn làm nguội v.v Tất cả các thiết bị chính và phụ đó được bố trí sắp đặt trong xưởng cán hay trong khu liên hợp luyện cán thép theo trình tự công nghệ

Trên thế giới có những xưởng cán với chiều dài từ 500 m đến 4.000 m với năng suất rất cao như khu luyện cán thép Bảo Sơn (Trung Quốc) 6 triệu tấn/năm; khu luyện cán thép của công ty POSCO (Hàn Quốc) có năng suất 20 triệu tấn/năm

b Lịch sử phát triển của máy cán thép ở Việt Nam

Trước năm 1954, các loại thép ở Việt nam hầu như nhập từ Pháp về, sau 1954 chúng ta nhập thép từ Liên Xô, Trung Quốc và các nước Đông Âu Kế hoạch 5 năm lần thứ nhất (1960 - 1965), nhà nước ta đầu tư xây dựng khu gang thép Thái Nguyên với sự giúp đỡ của Trung Quốc Năm 1975, nhà máy luyện cán thép Gia sàng (Thái Nguyên) đi vào hoạt động với năng suất 5 vạn tấn/năm (nay là 10 vạn tấn/năm) với sự giúp đỡ của CHDC Đức Miền nam sau ngày giải phóng có các nhà máy cán thép hình

cỡ nhỏ như Vicasa, Vikimcô với năng suất khoảng 5 vạn tấn/năm Đến năm 1978 Nhà máy cán thép Lưu xá (Thái Nguyên) có năng suất 12 vạn tấn/năm đi vào hoạt động Cho đến năm 1986 cả nước chỉ đạt khoảng 20 vạn tấn thép cán/năm

Sau đổi mới, các xí nghiệp liên doanh cán thép giữa Việt nam và nước ngoài đã hình thành như Công ty thép Việt - US VINAUSTEEL ở Hải Phòng có năng suất 18

DUT.LRCC

vạn tấn/năm, Công ty thép NASTEELVINA giữa Việt nam và Singapo ở Thái Nguyên

có năng suất 12 vạn tấn/năm, Công ty thép Việt - Nhật ở Vũng Tàu, Công ty thép ống VINAPIPE liên doanh giữa Việt nam và Hàn Quốc, Công ty thép Đà Nẵng v.v Tính đến năm 2002, Việt Nam có khoảng 50 doanh nghiệp sản xuất Thép xây dựng (chỉ tính các cơ sở có công suất lớn hơn 5.000 tấn/năm), trong đó có 12 dây chuyền cán, công suất từ 100 ngàn đến 300 ngàn tấn/năm Năm 2007, theo thống kê sơ bộ, toàn thế giới tiêu thụ 1400 triệu tấn Thép Trong đó, Việt Nam tiêu thụ trên 10 triệu tấn, bình quân

100 kg/người Bình quân khối ASEAN tiêu thụ khoảng 200 kg/người Ở những nước tiên tiến, sản lượng tiêu thụ đạt 1000 kg/người

1.1.2 Giới thiệu về sản phẩm cán thép rằn và nhu cầu sử dụng thép rằn

a Giới thiệu về sản phẩm cán thép rằn

Thép thanh rằn hay còn gọi là thép cốt bê tông mặt ngoài có gân Thép rằn được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp xây dựng Thép rằn được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại được biến dạng giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, giữa hai trục có hệ thống các lỗ hình và có khe hở giữa hai trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu Kết quả làm cho tiết diện ngang của phôi giảm xuống còn chiều dài tăng lên, tạo thành lỏi thép

Cán thép rằn có thể được tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, với mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm khác nhau Thép rằn được phân loại theo đường kính danh nghĩa của thép: bao gồm thép rằn Ø12, Ø14, Ø16, …

Hình dạng sản phẩm như sau:

Hình 1.1 Sản phẩm cán thép rằn Các thông số của sản phẩm:

d1: đường kính ngoài của thép rằn (mm)

d: đường kính trong của thép rằn (mm)

S: khe hở giữa hai trục cán

 Đường kính danh nghĩa của thép rằn:

DUT.LRCC

dd= 14

2

5,125,152

d

(mm) Thép rằn được cán theo dung sai âm:

dd=d d+−00,,35 (mm)

Bảng 1.1 Thông số cho các cỡ thép Sản phẩm d (mm) d1 (mm) dd (mm) S (mm)

Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền kinh

tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu như nhu cầu về sử dụng thép trong công nghiệp Mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản phẩm Ở một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp cán thép lại đóng một vai trò chủ chốt, là khâu không thể thiếu được để góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công nghiệp khác Mà sản phẩm thép rằn đang đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực xây dựng

Ngày nay, sản phẩm thép rằn không thể thiếu được trong công cuộc đổi mới đất nước, mà đặc biệt là nó được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp xây dựng Nó được dùng để làm các kết cấu bê tông cốt thép khi xây dựng nhà cửa, cầu hầm, mái che ở các sân vận động … Năm 2006 thế giới tiêu thụ 1.200 triệu tấn, trong đó Việt nam tiêu thụ 7 triệu tấn; nhu cầu thép vào năm 2010 là 10 triệu tấn; năm 2015 là 16 triệu tấn và năm 2020 là 20 triệu tấn Do nhu cầu sử dụng thép rằn như đã nêu trên, nên cần thiết phải có những máy cán thép với năng suất cao Đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói riêng cũng như nền kinh tế nói chung,

để góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa của nước nhà, đưa đất nước ngày càng phát triển

1.2 Máy cán

a Định nghĩa và phân loại

DUT.LRCC

➢ Định nghĩa

Tổ hợp các máy móc và thiết bị như nguồn năng lượng, các bộ phận truyền động, giá cán có chứa các trục cán, để cho ra được các sản phẩm cán bằng kim loại gọi là máy cán kim loại

Hình 1.2 Sơ đồ máy cán I-Nguồn động lực; II-Hệ thống truyền động; III-Giá cán 1-Trục cán; 2- Nền giá cán; 3- Trục truyền; 4- Khớp nối trục truyền; 5- Thân giá cán;

6- Bánh răng chữ V; 7- Khớp nối trục; 8- Giá cán; 9- Hộp phân lực;

10- Hộp giảm tốc; 11- Khớp nối; 12- Động cơ điện

➢ Phân loại

Có thể phân loại máy cán theo công dụng, theo số giá cán trong máy, theo số trục cán có trong giá cán, theo kích thước sản phẩm, theo cách bố trí trục cán,…

♦ Phân loại theo công dụng

- Máy cán phá: dùng để cán phá từ thỏi thép đúc gồm có máy cán phôi thỏi Blumin và máy cán phôi tấm Slabin

- Máy cán phôi: đặt sau máy cán phá và cung cấp phôi cho máy cán hình và máy cán khác

- Máy cán hình: cán ra sản phẩm có hình dạng theo yêu cầu như tròn, vuông, chữ

I, U, L,… Máy cán hình được chia làm 3 loại tuỳ theo đường kính  của trục cán:

tạo ra mà có máy cán tấm dày (b 4 mm), máy cán tấm mỏng (b= 0,23,75 mm) và máy cán tấm cực mỏng (b< 0,2 mm)

- Máy cán ống

- Máy cán đặc biệt

♦ Phân loại theo cách bố trí giá cán

Hình 1.3 Phân loại máy cán theo cách bố trí giá cán a) Máy cán đơn; b) Máy cán bố trí một hàng; c) Máy cán bố trí hai hàng d) Máy cán bố trí ba hàng; e) Máy cán bán liên tục f) Máy cán liên tục

- Máy có một giá cán (máy cán đơn a): loại này chủ yếu là máy cán phôi thỏi Blumin hoặc máy cán phôi 2 hoặc 3 trục

- Máy cán bố trí một hàng (b) được bố trí nhiều lỗ hình hơn

- Máy cán bố trí 2 hay nhiều hàng (c, d) có ưu điểm là có thể tăng dần tốc độ cán ở các giá sau cùng với sự tăng chiều dài của vật cán

- Máy cán bán liên tục (e): nhóm giá cán thô được bố trí liên tục, nhóm giá cán tinh được bố trí theo hàng Loại này thông dụng khi cán thép hình cỡ nhỏ

- Máy cán liên tục (f): các giá cán được bố trí liên tục, mỗi giá chỉ thực hiện một lần cán Đây là loại máy có hiệu suất rất cao và ngày càng được sử dụng rộng rãi Bộ truyền động của máy có thể tập trung, từng nhóm hay riêng lẻ Trong máy cán liên tục phải luôn luôn đảm bảo mối quan hệ:

F1.v1= F2.v2= F3.v3= F4.v4= = Fn.vn; trong đó F và v là tiết diện của vật cán

và vận tốc cán của các giá cán tương ứng

DUT.LRCC

♦ Theo số lượng và sự bố trí trục cán

Hình 1.4 Các loại giá cán a) Giá cán 2 trục; b) giá cán 3 trục; c) Giá cán 3 trục lauta; d) Giá cán 4 trục

- Máy cán 2 trục đảo chiều: sau một lần cán thì chiều quay của trục lại được quay ngược lại Loại này thường dùng khi cán phá, cán phôi, cán tấm dày

- Máy cán 2 trục không đảo chiều: dùng trong cán liên tục, cán tấm mỏng

- Máy cán 3 trục: có loại 3 trục cán có đường kính bằng nhau và loại 3 trục thì 2 trục bằng nhau còn trục giữa nhỏ hơn gọi là máy cán Layma

- Máy cán 4 trục: gồm 2 trục nhỏ làm việc và 2 trục lớn dẫn động được dùng nhiều khi cán tấm nóng và nguội

- Máy cán nhiều trục: Dùng để cán ra các loại thép tấm mỏng và cực mỏng Máy

có 6 trục, 12 trục, 20 trục v.v có những máy đường kính công tác nhỏ đến 3,5 mm để cán ra thép mỏng đến 0,001 mm

Hình 1.5 Sơ đồ cán hành tinh 1) Lò nung liên tục, 2) Trục cán phá (chủ động), 3) Máy dẫn phôi (dẫn hướng),

4) Trục cán hành tinh, 5) Trục tựa, 6) Trục là sản phẩm

DUT.LRCC

- Máy cán hành tinh: Loại này có nhiều trục nhỏ tựa vào 2 trục to để làm biến dạng kim loại Máy này có công dụng là cán ra thành phẩm có chiều dày rất mỏng từ phôi dày Mỗi một cặp trục nhỏ sau mỗi lần quay làm chiều dày vật cán mỏng hơn một tí Vật cán đi qua nhiều cặp trục nhỏ thì chiều dày mỏng đi rất nhiều Phôi ban đầu có kích thước dày S= 50 ÷ 125 mm, sau khi qua máy cán hành tinh thì chiều dày sản phẩm có thể đạt tới 1 ÷ 2 mm

- Máy cán vạn năng: loại này trục cán vừa bố trí thẳng đứng vừa nằm ngang Máy dùng khi cán dầm chữ I, máy cán phôi tấm v.v

- Máy cán trục nghiêng: dùng khi cán ống không hàn và máy ép đều ống

b Cấu tạo máy cán

Hình 1.6 Sơ đồ động máy cán 1) Động cơ, 2) Bánh đà, 3) Khớp nối, 4) Hộp giảm tốc, 5) Hộp phân lực, 6) Trục truyền, 7) Trục cán, 8) Giá cán

Máy cán thường gồm có các bộ phận chính sau:

1- Động cơ: dùng rộng rãi là động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ

2- Bánh đà: đối với máy cán 1 chiều thì đặt thêm bánh đà để làm đều chuyển động cho máy giữa những lần cán phôi Nghĩa là bánh đà sẽ tích luỹ năng lượng khi chạy không tải và sẽ bù một phần năng lượng khi máy mang tải Giúp ổn định tốc độ cán Khi mômen cán thay đổi không nhiều người ta có thể không lắp bánh đà

3- Khớp nối: thường sử dụng các loại:

5- Hộp phân lực: dùng để chia đều mômen quay cho các trục cán

Đường kính vòng lăng của bánh răng hộp phân lực gọi là đường kính danh nghĩa

DUT.LRCC

của máy cán

6- Trục truyền: truyền mômen xoắn từ hộp phân lực đến các trục cán

7- Trục cán: cấu tạo gồm 3 phần: thân, cổ và đầu trục Thân trục cán có dạng trơn hoặc có rãnh tạo lỗ hình

8- Giá cán: là bộ phận cơ bản của máy cán

Bao gồm thân giá cán và các chi tiết khác như trục cán, gối đỡ trục cán, cơ cấu điều chỉnh lượng ép, các cơ cấu dẫn hướng, …được lắp đặt trên thân giá cán

c Nung kim loại trước khi cán và làm nguội sau khi cán

❖ Nung nóng kim loại trước khi cán

♦ Mục đích nung nóng

Nung nóng kim loại trước khi cán nhằm để kim loại đạt tính dẻo cao, trở kháng biến dạng thấp, để giảm tiêu hao năng lượng khi cán, tăng tuổi thọ và giảm kích thước thiết bị, để đạt được chất lượng sản phẩm cao, kích thước chính xác, hình dáng phức tạp

♦ Chất lượng nung

Một vật nung gọi là đạt chất lượng khi nó đạt nhiệt độ nung đồng đều tại mọi điểm

và không bị khuyết tật do nung như: cong, vênh, rạn nứt, chảy, cháy, quá nhiệt, oxy hoá nhiều, thay đổi thành phần hoá học của kim loại như: thoát cacbon, …

♦ Thời gian nung

Gồm 2 yếu tố là thời gian tăng nhiệt và thời gian giữ nhiệt (đồng nhiệt)

- Thời gian tăng nhiệt: là thời gian cấp nhiệt để đạt nhiệt độ nung trên bề mặt vật nung

- Thời gian giữ nhiệt: là thời gian để giữ cho nhiệt độ bề mặt không tăng, đồng thời nhiệt độ bên trong vật nung tăng lên đảm bảo độ chênh lệch nhiệt độ cho phép Công thức tổng quát về thời gian nung:

H

C 

 =

Trong đó:

C: là hệ số phụ thuộc bản chất kim loại nung, độ dẫn nhiệt của kim loại

: là hệ số tính đến điều kiện trao đổi nhiệt

H: là bề dày thấm nhiệt của vật nung

♦ Thiết bị nung kim loại

Gồm các lò nung sau đây:

+ Lò rèn thủ công

Loại này đơn giản, rẻ tiền nhưng khống chế được nhiệt độ, năng suất nung thấp, hao tốn kim loại nhiều, nhiệt độ vật nung không đều, … loại này chỉ phù hợp với dạng sản xuất nhỏ, thủ công

DUT.LRCC

Hình 1.7 Lò nung thủ công + Lò buồng (lò phản xạ)

Lò này có nhiệt độ khoảng không gian công tác của lò đồng nhất Là một buồng kín, khống chế được nhiệt độ nung Có thể xếp nhiều phôi vào lò, sự hao phí kim loại

ít, phôi không trực tiếp tiếp xúc với nhiên liệu nên nhiệt độ nung khá đồng đều Nhược điểm của loại lò này là làm việc theo chu kỳ, tổn thất nhiệt do tính nhiệt cao

Thích hợp với các phân xưởng sản xuất tương đối lớn

+ Lò nung liên tục:

Hình 1.8 Lò buồng liên tục 1) Cơ cấu đẩy phôi, 2) Cửa nạp phôi, 3) Vùng đồng nhiệt,

4) Vùng nung, 5) Vật nung, 6) Vùng nung, 7) Mỏ phun, 8) Cửa ra,

9) Thanh đỡ, 10) Ống khói Quá trình nung kim loại diễn ra 1 cách liên tục nhờ sự dịch chuyển dần của vật nung từ cửa vào đến cửa ra của lò Loại này thường dùng khi nung thép hợp kim và nung thép cán Nhiên liệu thường dùng là khí đốt

+ Lò nung dùng năng lượng điện

DUT.LRCC

Thường dùng để nung vật nhỏ, vật quan trọng bằng kim loại màu

- Lò điện trở

- Lò cảm ứng

- Nung trục tiếp

Hình 1.9 Lò điện trở 1) Đầu nối điện, 2) Dây điện trở, 3) Nhiệt kế, 4) Nắp đậy, 5) Phôi nung, 6) Ghi lò, 7) Cửa lò

❖ Làm nguội kim loại sau khi cán

Tuỳ theo thành phần hoá học và cấu trúc tế vi của kim loại, chế độ cán, dạng sản phẩm, yêu cầu về cơ lý tính của sản phẩm, yêu cầu sử dụng sản phẩm mà chọn chế độ làm nguội thích hợp sau khi cán Có 4 dạng làm nguội sau:

- Làm nguội bằng không khí: dùng cho kim loại màu và thép cacbon thấp và trung bình

- Làm nguội chậm trong các lò ủ, dùng cho thép hợp kim

- Làm nguội tăng dần: làm nguội trong nước sau khi thu sản phẩm

- Làm nguội nhanh: làm nguội ở nhiệt độ tôi trong môi trường tôi

d Sơ đồ quy trình công nghệ chung của một phân xưởng cán

Đây là sơ đồ quy trình công nghệ đầy đủ cho một dây chuyền công nghệ lớn có khả năng sản xuất ra nhiều chủng loại sản phẩm với sản lượng từ một đến vài triệu tấn/năm

Tuỳ theo năng lực sản xuất của từng nhà máy mà sẽ có một quy trình công nghệ cụ thể riêng

DUT.LRCC

Hình 1.10 Sơ đồ quy trình công nghệ chung của một phân xưởng cán

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ

từ loại thép 90CrNi, 90Cr2, 90Cr2MoV, 65CrNiMo, 90Cr2W, 45CrMoNi v à gang biến trắng …

Độ cứng bề mặt trục cán (58÷62)HRC, bên trong phải có độ bền uốn tốt và chịu được va đập mạnh Trục cán khi cán nóng không bị giản nở vì nhiệt, trục cán nguội phải có độ đàn hồi dẻo tốt, bề mặt trục bóng đẹp v.v… Trục cán bằng sứ cũng phải có những tính chất trên

Các loại trục cán thường dùng gồm có: trục cán thép hình, trục cán thép tấm, trục cán thép ống Ngoài ra còn có các loại trục cán chuyên dùng như trục cán ren, trục cán

bi, trục cán phôi rèn, trục cán bánh xe lửa v.v …

Trục cán tấm dùng để cán nóng thép tấm dày, dày vừa, mỏng, cán nguội thép tấm cực mỏng và cán giấy kim loại

Trục cán hình với bề mặt bị khoét rãnh dùng để cán các loại thép hình tròn, hình vuông, thép góc, thép chữ U, chữ I, chữ H, thép rằn, thép ray xe lửa, thép định hình … Trục cán ống cũng có nhiệm vụ như trục cán hình Ngoài cán thép trục cán còn tham gia cán hình, cán tấm và cán kim loại màu như đồng, nhôm, kẽm, niken …

b Lỗ hình trục cán

Có thể nói tất cả các loại thép có biên dạng (tiết diện) đơn giản như: tròn, vuông,

ba cạnh, chữ nhật, ….và có biên dạng phức tạp như: thép góc, thép chữ I, thép chữ C, thép đường ray, … đều được cán trên các trục đã được tạo các rãnh có biên dạng tương ứng Biên dạng rãnh của 2 hay 3, 4 trục tạo thành một biên dạng “calip” gọi là lỗ hình trục cán

Việc xác định hình dáng, kích thước và số lượng lỗ hình, cách bố trí lỗ hình trên trục cán để tạo ra được một sản phẩm nào đó trên cơ sở một điều kiện công nghệ nhất định được gọi là thiết kế lỗ hình trục cán

DUT.LRCC

Hình 2.1 Rảnh của trục cán tạo thành lỗ hình a) 2 trục, b) 3 trục, c) 4 trục

2.1.2 Phân loại lỗ hình trục cán

a Phân loại theo hình dáng

- Lỗ hình đơn giản: chữ nhật, vuông, ô van, tròn

- Lỗ hình phức tạp: lỗ hình góc, chữ I, chữ C,…

b Phân loại theo công dụng

- Lỗ hình giãn dài (cán phá) nhằm giảm nhanh tiết diện của phôi

- Lỗ hình cán thô

- Lỗ hình trước thành phẩm, có tác dụng khống chế được kết tinh của sản phẩm

- Lỗ hình tinh

c Phân loại theo cách gia công lỗ hình trên trục cán

- Lỗ hình kín: Ở lỗ hình này, đường phân chia khe hở giữa 2 trục cán x-x nằm ngoài phạm vi rãnh lỗ hình được cấu tạo bởi một phần lồi và một phần rãnh của hai trục cán (Hình 2.2)

Hình 2.2 Lỗ hình kín

- Lỗ hình hở: Là loại lỗ hình mà có đường phân chia khe hở giữa 2 trục cán x-x nằm trong phạm vi rãnh của trục cán dù cho rãnh được gia công trên 1 hay 2 trục (Hình 2.3)

Hình 2.3 Lỗ hình hở

- Lỗ hình nửa kín: Ở loại lỗ hình này, trên trục cán vừa có phần lồi vừa có phần lõm Khe hở giữa 2 trục cán được cấu tạo ở thành bên lỗ hình (Hình 2.4)

DUT.LRCC

2.2 Thiết kế lỗ hình trục cán

2.2.1 Yêu cầu thiết kế lỗ hình trục cán

Việc thiết kế lỗ hình trục cán cho sản phẩm phải thật chính xác và phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

- Lỗ hình phải hợp lí, chính xác để đảm bảo mòn hợp lý

- Làm cho kích thước và hình dáng sản phẩm phải chính xác bề mặt nhẵn bóng, đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật

DUT.LRCC

- Đảm bảo tính năng kỹ thuật và tính chất cơ lý của sản phẩm, nội lực bé nhất

- Năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít, phân bố tải trọng cho động cơ đồng đều theo từng lần cán

- Điều kiện ăn kim loại ổn định

- Đảm bảo tuổi bền của trục cán lớn nhất

- Thao tác kỹ thuật dễ dàng, thuận tiện thời gian thay trục cán là lớn nhất

2.2.2 Cơ sở dữ liệu của phôi

- Vật liệu phôi cán: Thép CT38

- Kích thước phôi ban đầu: 32x32mm2

Các thông số kỹ thuật và thành phần hoá học của mác thép CT38 theo bảng sau: (Tài liệu [8])

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của thép CT38

- Nhiệt độ nung của phôi: 119012800C

- Nhiệt độ cán được bắt đầu từ: 117012200C

- Nhiệt độ kết thúc cán nằm trong khoảng từ: 9009500C

Nhiệt độ cán rất quan trọng, nó quyết định năng suất chất lượng của sản phẩm cán Nếu nhiệt độ nung phôi cao quá thì phôi bị cháy hoặc quá nhiệt dẫn tới phế phẩm nhiều Nếu nhiệt độ nung của kim loại quá thấp thì tính dẻo kém, năng suất thấp, chất lượng sản phẩm chưa đạt yêu cầu Phôi liệu sử dụng để cán được đúc sẵn và đảm bảo các điều kiện kỹ thuật tốt

2.2.3 Sản phẩm cán

Sản phẩm cán ra là thép rằn Ø14 Sơ đồ cán và hình dạng, kích thước sản phẩm như (Hình 2.6):

Theo hình 7-45 [3] ta có kích thước của lỗ hình cuối cùng khi cán thép rằn có

d1= 1025 mm như hình vẽ sau:

Các thông số của quá trình cán:

d1=15,5 mm: đường kính ngoài của thép rằn

d=12,5 mm: đường kính trong của thép rằn

S=2 mm: khe hở giữa hai trục cán

 Đường kính danh nghĩa của thép rằn:

DUT.LRCC

dd= 14

2

5 , 12 5 , 15 2

1+ d = + =

d

(mm) Thép rằn được cán theo dung sai âm:

dd=

3 , 0 5 , 0

F

F

=



Trong đó: + tổng là hệ số giãn dài tổng cộng của vật cán sau n lần cán

+ Fo và Fn là diện tích tiết diện của phôi cán ban đầu và của thành phẩm sau n lần cán



n

n o

tong

F

F F

F F

F F

3 2 2 1 1

Fn= 3,14.72 ≈ 154 (mm2) Theo bảng 3.1 [3] ứng với loại lỗ hình ôvan-vuông ta chọn: tb=1,37

 n=

37,1lg

154lg1024

≈ 6 (lần) Vậy chọn số lần cán bằng n= 6 lần

Ta có hệ thống lỗ hình sản xuất thép rằn Ø14 như sau:

Hình 2.7 Hệ thống lỗ hình

b Phân bố lượng giãn dài μ

Khi thực hiện chế độ ép cần thiết phải biết được kích thước của thỏi thép đúc hay kích thước của phôi cán ban đầu, kích thước của sản phẩm cán và tổng lượng ép Việc phân bố lượng ép theo nguyên tắc:

- Dùng hết khả năng ép và giãn dài của lỗ hình

- Năng suất đạt cao nhất mà số lần cán là ít nhất

- Ở lần cán đầu tiên và cuối cùng thì hệ số giãn dài nhỏ hơn các lần cán trung gian

Trong cán nguội cũng như cán nóng, lượng ép không cố định mà thay đổi theo các lần cán Theo nguyên lý thì lượng ép giảm dần từ lượt cán đầu đến cuối vì lượng biến cứng ngày càng tăng (Đồ thị hình 2.8a)

Tuy nhiên ở những lượt cán đầu do phụ thuộc vào điều kiện cán nên lượng ép không lớn lắm sau đó do tiết diện của vật cán nhỏ nên không còn phụ thuộc vào điều kiện cán mà vào điều kiện bền của giá cán và công suất động cơ nên lượng ép tăng lên, tiếp đến vì khả năng mòn của trục cán nên lượng ép giảm xuống theo (Đồ thị hình 2.8b)

DUT.LRCC

Hình 2.8 Đồ thị khuôn cán và thứ tự các lần cán a) Thứ tự khuôn cán, b) Số thứ tự các lần cán Việc xác định kích thước các lỗ hình cần thiết đối với thép rằn Ø14 trước hết ta phải tính tổng và phân bố tổng cho phù hợp với từng lỗ hình

Ta có

n

o tong

- Lần đầu tiên cán thì lượng biến dạng nhỏ nhất vì phôi mới nung trong lò ra còn chứa nhiều Oxit ở trên bề mặt ngoài, nhiệt độ nung trên toàn bộ tiết diện chưa đều lắm cho nên lần này có μ tương đối nhỏ

- Các lần tiếp theo, khi đó phôi đã ổn định và có đầy đủ điều kiện tốt nên ta cán với lượng biến dạng tăng dần

- Đến gần với lỗ hình tinh thì ta cần phải giảm lượng biến dạng xuống để đạt được kích thước thông số và độ bóng của sản phẩm

Quy luật này được thể hiện trên hình 2.9

Ta có:

tong= t.ov.v.ov.v.ov= 6,65

tong= 1,37.1,46.1,52.1,38.1,31.1,21

DUT.LRCC

Trong đó:

+ t= 1,37 là hệ số giãn dài cho lỗ hình tròn (tinh)

+ ov= 1,46 là hệ số giãn dài cho lỗ hình ôvan trước tinh

+ v= 1,52 là hệ số giãn dài cho lỗ hình vuông (cán lần thứ 4)

+ ov= 1,38 là hệ số giãn dài cho lỗ hình ôvan (cán lần thứ 3)

+ v= 1,31 là hệ số giãn dài cho lỗ hình vuông (cán lần thứ 2)

+ ov= 1,21 là hệ số giãn dài cho lỗ hình ôvan (cán lần đầu tiên)

Hình 2.9 Đồ thị khuôn cán và thứ tự các lần cán a) Thứ tự khuôn cán, b) Số thứ tự các lần cán

c Xác định kích thước của lỗ hình ôvan trước tinh

Hình 2.10 Hệ thống lỗ hình ôvan-tròn Theo lý thuyết hệ thống lỗ hình giãn dài ôvan-tròn ta có:

hov= dd + kDb1 (bTBov - ℎ𝑇𝐵1 )= dd + kDb1 (0,74bov-0,8dd)

DUT.LRCC

hov= (1 + 0,8kDb1 ).dd - 0,74.bov.kDb1 (CT: 1-135 [2]) Đặt tỷ số: a=

ov

ov

h b

Sau khi biến đổi ta tìm được:

2 1

.74,01

.)8,01(

b

d b

k a

d a k

D

D+

+

2 1

74 , 0 1

) 8 , 0 1 (

b

d bk a

d k

kDb1 là mức độ hạn chế giãn rộng trong lỗ hình

Diện tích tiết diện của phôi ô van:

Fov= 0,74bovhov= 0,74 1 2

2 1 2 1

).74,01(

.)8,01(

b

b

k a

d a k

D

D

++

Diện tích tiết diện lỗ tròn:

).74,01(

)8,01(

b

b

k a

k a

14.2)

2,0.8,01(+

+

= 25 (mm)

hov=

2,0.2.74,01

14)

2,0.8,01(+

+

= 12,5 (mm) Bán kính ôvan:

(h s)

s h b

ov

ov ov

−

− + 4

2 2

−

−+

= 17,4 (mm)

DUT.LRCC

Hình 2.11 Lỗ hình Ôvan trước tinh

d Kích thước của lỗ hình vuông trước lỗ hình ôvan trước tinh (lần cán thứ 4)

ov

ov b ov ov

+ D ) 0 , 74 D1

(

(CT: 1-82[2])

 hov=

ov b

ov b

k a

C k

D

D

+

+ 74 , 0

) 1

(CT: 1-83[2])

bov= a

ov b

ov b

k a

C k

D

D

+

+ 74 , 0

) 1

(CT: 1-84[2]) Diện tích tiết diện của lỗ hình ôvan:

DUT.LRCC

Fov= 0,7bov.hov= ( )

2 174,0

1

74,0

ov b

ov b

k a

C a k

D

+

+

(CT: 1-85[2]) Theo trên ta tính được: Fov= 0,74.25.12,5= 231,3 (mm2)

Diện tích tiết diện phôi vuông cán trong lỗ hình ôvan: Fv=0,98C1

Hệ số giãn dài trong lỗ hình vuông v:

=

2 2

)1

(

)74,0(33,1

ov b ov

ov

ov b ov

ov

k h

b

k h

b

D

D

++

(

) 74 , 0 (

ov b

ov b ov

k a

k a

)7,0.74,02(25+

+

= 18,5 (mm) Vậy bv= hv= 1,41.C1= 1,41.18,5 ≈ 26,1 (mm)

Hình 2.14 Hệ thống lỗ hình ôvan-vuông Đối với lỗ hình vuông của hệ ôvan-vuông thì trên thực tế hệ số giản dài ov cũng phụ thuộc vào diện tích tiết diện ôvan cán trong lỗ hình vuông Có nghĩa là phụ thuộc vào tỷ số

b

ov ov

ov

b k C

k

b a

h

b

.74,076

,029,

k a

C a k

D

D+

+

.74,01

.)

76,029,1

(CT: 1-92[2])

hov=

b v b v

k a

C k

D

D+

+.74,01

)76,029,1

(CT: 1-93[2])Diện tích tiết diện phôi ôvan cán trong lỗ hình vuông

Fov= 0,74bov.hov=

) 74 , 0 1 (

) 76 , 0 29 , 1 ( 74 ,

v b b v

k a

C a k

D

D

+ +

k a

k a

D

D+

+.74,01

)76,029,1.(

.755,

(CT: 1-94[2]) Tra bảng 1.5 [2] ứng với v=1,52 ta có:

a= 2

kDbv= 0,4

Thay số vào các biểu thức ta có

DUT.LRCC

bov=

b v b v

k a

C a k

D

D+

+

.74,01

.)

76,029,1

=

4,0.2.74,01

5,18.2)

4,0.76,029,1(+

ov

ov ov

−

− + 4

2 2

(mm)

(18 , 5 2 , 8)4

8 , 2 5 , 18

−

− +

Tương tự như tính kích thước lỗ hình vuông trước lỗ hình ôvan trước tinh (lần cán

ov

ov b ov ov

+ D ) 0 , 74 D1

(

(CT: 1-82[2])

 hov=

ov b

ov b

k a

C k

D

D

+

+ 74 , 0

) 1

bov= a

ov b

ov b

k a

C k

D

D

+

+ 74 , 0

) 1

1

74,0

ov b

ov b

k a

C a k

D

+

+

(CT: 1-85[2]) Theo trên ta tính được: Fov= 0,74.25.12,5= 231,3 (mm2)

Diện tích tiết diện phôi vuông cán trong lỗ hình ôvan: Fv=0,98C1

Hệ số giãn dài trong lỗ hình vuông v:

=

2 2

)1

(

)74,0(33,1

ov b ov

ov

ov b ov

ov

k h

b

k h

b

D

D

++

Tra bảng 1.4 [2] ứng với v= 1,4 ta có:

kDbov= 1,0; a= 2,5

 C1=

) 1

(

) 74 , 0 (

ov b

ov b ov

k a

k a

)0,1.74,02(37+

+

= 24 (mm) Vậy bv= hv= 1,41.C1= 1,41.24 ≈ 34 (mm)

Hình 2.17 Kích thước lỗ hình vuông

g Kích thước lỗ hình ôvan của lần cán đầu tiên

Hình 2.18 Hệ thống lỗ hình ôvan-vuông Đối với lỗ hình vuông của hệ ôvan-vuông thì trên thực tế hệ số giản dài ov cũng phụ thuộc vào diện tích tiết diện ôvan cán trong lỗ hình vuông Có nghĩa là phụ thuộc vào tỷ số

b

ov ov

ov

b k C

k

b a

h

b

.74,076

,029,

k a

C a k

D

D+

+

.74,01

.)

76,029,1

(CT: 1-92[2])

DUT.LRCC

b v b v

k a

C k

D

D+

+.74,01

)76,029,1

(CT: 1-93[2])Diện tích tiết diện phôi ôvan cán trong lỗ hình vuông

Fov= 0,74bov.hov=

) 74 , 0 1 (

) 76 , 0 29 , 1 ( 74 ,

v b b v

k a

C a k

D

D

+ +

k a

k a

D

D+

+.74,01

)76,029,1.(

.755,

k a

C a k

D

D+

+

.74,01

.)

76,029,1

=

5,0.5,1.74,01

24.5,1)

5,0.76,029,1(+

7 ,

ov

ov ov

−

− + 4

2 2

(mm)

(26 , 8 3 , 9)4

9 , 3 8 , 25 7 ,

−

− +

= 22,6 (mm)

Hình 2.19 Kích thước lỗ hình ôvan cán lần đầu tiên

DUT.LRCC

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC

VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY

3.1 Thiết kế động học máy

3.1.1 Giới thiệu chung

Máy cán chuyên dùng để cán thép ở trạng thái nóng hoặc ở trạng thái nguội được gọi là máy cán thép Máy cán thép được chia ra nhiều loại, máy cán thép hình được gọi

là máy cán hình, máy cán thép tấm được gọi là máy cán tấm, còn máy cán ống chuyên dùng để cán các loại ống… Máy cán nói chung và máy cán thép nói riêng đều do ba bộ phận hợp thành đó là: nguồn năng lượng, bộ phận truyền dẫn động và giá cán

Để cán ra sản phẩm là thép rằn Ø14, phải qua sáu lần cán Có nhiều phương pháp cán, nhiều loại máy cán cũng như phương thức cán liên tục hay không liên tục… Song

để đơn giản ta chọn máy cán có một giá cán Và trên giá có ba trục cán với các lỗ hình

bố trí xen kẽ

3.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế

a Máy cán ba trục dùng bánh răng truyền động cho trục cán

Hình 3.1 Sơ đồ máy cán 3 trục dùng bánh răng truyền động cho trục cán

1) Giá cán, 2) Trục cán, 3) Trục truyền lực, 4) Bánh răng dẫn động trục cán Máy cán có một giá cán gồm ba trục cán, dùng động cơ điện xoay chiều ba pha, không dùng hộp phân lực và hệ thống trục truyền khớp nối vạn năng để dẫn động trục cán mà dùng hệ thống bánh răng để làm quay trục cán

➢ Ưu điểm

- Kết cấu đơn giản, chỉ có một trục truyền động, không dùng hộp phân lực

- Độ cứng vững hệ cao

DUT.LRCC