Thiết kế máy uốn ống cỡ nhỏ

MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày 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 sin

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG CỠ NHỎ

Người hướng dẫn: ThS HOÀNG MINH CÔNG

Sinh viên thực hiện: ĐỖ VĂN HIỆP

Tên đề tài: THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG CỠ NHỎ

Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hiệp

Số thẻ sinh viên: 101140086 Lớp: 14C1B

Khoa: Cơ Khí Ngành: Công nghệ chế tạo máy

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 thực tế

3 Nội dung đề tài đã thực hiện:

✓ Thuyết minh: 01 bản

✓ Số bản vẽ: 07 bản

4 Kết quả đạt được:

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

✓ Phân tích công nghệ và thiết bị uốn ống

✓ Đưa ra phương án thiết kế máy

✓ Tính toán các thông số kỹ thuật chính của máy

Đỗ Văn Hiệp

DUT.LRCC

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 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, em được thầy giáo hướng dẫn

giao nhiệm vụ đề tài đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế máy uốn ống cỡ nhỏ”

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

giáo Th.S Hoàng Minh Công 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 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 !

Lời cam kết: “ Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp này là công trình do tôi là Đỗ Văn

Hiệp tự nghiên cứu thực hiện Tôi không sao chép hoặc lấy ý tưởng của ai mà không

được sự cho phép hoặc trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ sự sai phạm nào, tôi xin

chịu hoàn toàn trách nhiệm.”

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ii

CAM ĐOAN iii

MỞ ĐẦU 1

Chương I: GIỚI THIỆU VỀ CÁC SẢN PHẨM UỐN VÀ NHU CẦU SẢN XUẤT 2

1.1 Nhu cầu sản xuất 2

1.1.1 Lịch sử phát triển của ống 2

1.1.2 Các nước sản xuất sản phẩm thép dạng ống 3

1.1.3 lịch sử phát triển của máy cán, uốn ống 3

1.2 Giới thiệu về các sản phẩm từ phôi ống 4

1.2.1 Các sản phẩm dùng trong công nghiệp: 4

1.2.2 Sản phẩm ống dùng trong sinh hoạt: 5

1.3 Các thông số phôi thép ống 7

Chương II: CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ UỐN ỐNG 8

2.1 Công nghệ uốn: 8

2.1.1 Khái niệm uốn: 8

2.1.2 Quá trình uốn: 8

2.2 Thiết bị uốn: 9

2.2.1 Phương pháp thủ công: 9

2.2.2 Phương pháp dùng máy móc, thiết bị: 10

Chương III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 14

3.1 Phân tích yêu cầu động học của máy: 14

3.2 Lựa chọn phương án truyền động 14

3.2.1 Phương án 1: 14

3.2.2 Phương án 2: 16

3.2.3 Phương án 3: 18

3.2.4 Chọn phương án thiết kế: 20

DUT.LRCC

4.2.2 Tính toán lực uốn: 22

4.2.3 Tính lực uốn khi uốn ống thép tròn có đường kính 23

4.2.4 Tính lực uốn tác dụng lên 2 Puly uốn hai bên: 25

4.3 Tính toán tốc độ quay : 25

4.4 Xác định công suất dẫn động máy, chọn động cơ điện 26

4.4.1 Xác định công suất dẫn động máy: 26

4.4.2 Chọn động cơ: 27

Chương V: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 28

5.1 Phân phối tỷ số truyền: 28

5.1.1 Tốc độ quay trên các trục: 28

5.1.2 Công suất trên các trục: 28

5.1.3 Mômen xoắn trên các trục: 29

5.2 Thiết kế bộ truyền đai: 29

5.3 Thiết kế các bộ truyền hộp giảm tốc: 32

5.3.1 Thiết kế bộ truyền cấp chậm: 32

5.3.2 Thiết kế bộ truyền cấp nhanh: 36

5.4 Thiết kế bộ truyền xích: 36

5.5 Thiết kế bộ truyền bánh răng: 38

Chương VI: THIẾT KẾ TRỤC, GỐI ĐỠ TRỤC, NGHIỆM BỀN THEN 42

6.1 Thiết kế trục: 42

6.1.1 Chọn vật liệu: 42

6.1.2 Tính sơ bộ đường kính trục: 42

6.1.3 Tính gần đúng trục: 43

6.2 Thiết kế gối đỡ trục: 69

6.2.1 Đối với trục 1: 69

6.2.2 Đối với trục 2: 70

6.2.3 Đối với trục 3: 70

6.3 Nghiệm bền then: 71

6.3.1 Đối với trục 1: 72

6.3.2 Đối với trục 2: 72

6.3.3 Đối với trục 3: 73

6.4 Thiêt kế khớp nối trục: 74

DUT.LRCC

76

7.1 sơ đồ hệ thống thủy lực: 76

7.2 Lựa chọn các phần tử thủy lực: 76

7.2.1 Van an toàn: 76

7.2.2 Van tiết lưu: 78

7.2.3 Van cản: 79

7.2.4 Van điều khiển: 80

7.2.5 Chọn lọc dầu cho hệ thống: 81

7.2.6 Tính chọn bình chứa dầu: 82

7.3 Thiết kế xi lanh nâng: 85

7.4 Tính toán tốn thất áp suất trong hệ thống: 86

7.4.1 Tốn thất dọc đường: 86

7.4.2 Tốn thất qua các van: 87

7.5 Xác định lưu lượng, chọn bơm dầu, chọn động cơ 88

7.5.1 Xác định lưu lượng 88

7.5.2 Chọn bơm dầu: 88

7.5.3 Chọn động cơ điện: 90

7.5.4 Tính đường kính ống dẫn: 90

Chương VIII: YÊU CẦU VỀ LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH 91

8.1 Yêu cầu về lắp đặt máy: 91

8.2 Yêu cầu về vận hành máy: 91

8.3 Yêu cầu bảo dưỡng máy: 91

KẾT LUẬN 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DUT.LRCC

MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày 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 với các hình dạng cung tròn và các hình tròn có bán kính khác nhau đòi hỏi việc chế tạo ngày càng khó khăn; chúng ta không thể sử dụng phương pháp uốn thủ công được Do đó cần sử dụng máy móc vào quá trình chế tạo để tạo ra sản phẩm có độ chính xác, thẩm mỹ cao.Với nhu cầu cần thiết của quá trình sản xuất, cần có một loại máy có khả năng tạo

ra được các bán kính cong cũng như các đường tròn nhất định.Trước thực trạng đó máy uốn ống đã ra đời để đáp ứng nhu cầu sử dụng của xã hội.Với sự cho phép của thầy giáo hướng dẫn và khoa cơ khí Trường đại học Bách Khoa em đã được giao

nhiệm vụ đề tài đồ án tốt nghiệp “THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG CỠ NHỎ”

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

giáo Th.S Hoàng Minh Công 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.Đây là lần đầu tiên 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 !

Đà nẵng, ngày 18 tháng 5 năm 2019 sinh viên thực hiện

Đỗ Văn Hiệp

DUT.LRCC

Chương I: GIỚI THIỆU VỀ CÁC SẢN PHẨM UỐN VÀ NHU CẦU SẢN

XUẤT

1.1 Nhu cầu sản xuất

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 CỠ NHỎ” được thiết kế để đáp ứng nhu cầu thiết yếu trên

1.1.1 Lịch sử phát triển của ống

Lịch sử của việc sản xuất ống được bắt đầu từ việc sử dụng những khúc

gỗ rỗng để cung cấp nước cho các thành phố thời trung cổ Việc sử dụng những ống gang ở Anh và Pháp trở nên phổ biến vào đầu thể kỉ XIX

DUT.LRCC

thấy đầu tiên ở Anh, người ta đã sử dụng thép tấp cuộn qua các con xúc xắc tạo thành ống và hàn mép lại với nhau

Vào năm 1887 đường ống đầu tiên được làm từ thép Bethkhem ở Mỹ Ống thép có đường hàn đã được sản xuất thử vào giữa thế kỉ XIX bằng nhiều phương tiện khác nhau: quy trình Mannesmenm đã được phát triển ở Đức vào năm 1815 và hoạt động có hiệu quả thương mại ở Anh vào năm 1887

Ống thép không hàn được sản xuất thành công lần đầu tiên tại Mỹ vào năm

1895 Vào đầu thế kỉ XX ống thép không hàn đã được chấp nhận rộng rãi khi cuộc cách mạng công nghiệp được tiến hành là ngành ôtô, ngành tải lọc dầu, hệ thống các ống dẫn, các giếng dầu, các lò hơi phát điện kiểu cổ

Sự phát triển của các phương pháp sản xuất ống, cùng với sự phát triển của ngành thép đã tạo ra được những sản phẩm có khả năng chịu được những điều kiện đòi hỏi của môi trường như: Nhiệt độ, hóa chất, áp suất và các áp dụng chịu áp lực và dải nhiệt thay đổi Ống thép đã được sử dụng một cách tin cậy trong các ngành công nghiệp quan trọng, các đường ống từ Alaskan đến các nhà máy điện nguyên tử

1.1.2 Các nước sản xuất sản phẩm thép dạng ống

Vào những năm 1886, ba nhà sản xuất hàng đầu các sản phẩm thép dạng ống là Liên Xô (20 triệu tấn), Cộng đồng kinh tế Châu Âu (13,1 triệu tấn) và nhật bản (10,5 triệu tấn)

Việc sản xuất các sản phẩm thép dạng ống sẽ duy trì được ở mức độ trên là phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố kinh tế của thế giới như là ngành khai thác dầu, xây lắp các nhà máy điện, công nghiệp sản xuất ôtô Ví dụ như: Ở những nước có giá dầu thấp do vậy ít có nhu cầu khoan them các giếng dầu Kết quả

là nhu cầu sản xuất ống thép cho ngành khoan giếng dầu sẽ giảm xuống

Một ví dụ tương tự là sản xuất ống thép trong các ngành công nghiệp Tổng sản lượng trên toàn thể giới là sự tổng hợp các ảnh hưởng từ các khu vực kinh

tế địa phương ở từng nước trên toàn thế giới

1.1.3 lịch sử phát triển của máy cán, uốn ống

Từ xưa con người đã biết sử dụng các vật thể tròn xoay bằng đá hoặc bằng gỗ để nghiền bột làm bánh, nghiền mía làm đường, ép các loại dầu lạc, hướng dương… những vật thể tròn xoay này dần được thay thể bằng nhôm, thép, đồng thau và từ việc cán bằng tay được thay thể bằng các trục cản để dễ dàng thảo lắp trên các máy có gá

DUT.LRCC

trục cán, thế là từ đó các máy cán ra đời, qua thời gian phát triển thì nó ngày càng được hoàn thiện dần, ví dụ như: Ban đầu các trục cán dẫn dộng bằng sức người, nhưng khi sản xuất đòi hỏi năng suất cao hơn thì máy càng to hơn thì con người không thể dẫn động được các trục cán này thì ta lại dẫn động bằng sức trâu, bò, ngựa… Vì vậy ngày nay người ta vẫn dùng công suất động cơ là mã lực (sức ngựa) Năm 1771 máy hơi nước ra đời, lúc này máy cán nói chung được chuyển sang dùng động cơ hơi nước Năm 1864 chiếc máy cán 3 trục đầu tiên được ra đời vị vậy các sản phảm cán, uốn được phong phú hơn trước có cả thép tấm, thép hình, đồng tấm, đồng dây Do kỹ thuật ngày càng phát triển, do nhu cầu vật liệu thép tấm phục

vụ nhu cầu đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngành công nghiệp nhẹ… mà chiếc máy cán 4 trục đầu tiên ra đời vào năm 1870 Sau đó là chiếc máy cán 6 trục, 12 trục, 20 trục và dựa trên nguyên lý của máy cán thì máy uốn được ra đời, trong các loại máy này có máy uốn ống

Từ khi điện ra đời thì máy cán được dẫn động bằng động cơ điện, đến nay có những máy cán có công suất động cơ điện lên đến 7800 (KW)

Ngày nay dọ sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật cho nên máy cán được điều khiển hoàn toàn tự động hoặc bán tự động làm việc theo chương trình điều khiển

1 2 Giới thiệu về các sản phẩm từ phôi ống

1.2.1 Các sản phẩm dùng trong công nghiệp:

Trong sản xuất hiện nay các sản phẩm ống được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành, lĩnh vực dùng để dẫn nhiên liệu phục sản xuất như dẫn dầu, dẫn khí…

Trong ngành giao thông vận tải hiện nay thì ngành vận tải đường ống cũng đóng vai trò rất là quan trọng như: dẫn dầu, dẫn khí, khoảng sản… góp phần tiết kiệm chi phí trong vận chuyển và sản xuất

DUT.LRCC

Hình 1.1 Một số hình ảnh minh họa cho sản phẩm ống trong công nghiệp

1.2.2 Sản phẩm ống dùng trong sinh hoạt:

Trong sinh hoạt sản phẩm ống cũng được sử dụng rất rộng rãi, nhưng nhu cầu sử dụng của con người ngày càng cao đòi hỏi các mặt hàng không những đảm bảo về chất lượng (độ bền, độ chịu nhiệt, độ tin cậy…) mà còn mang tính thẩm mỹ cao, sản phẩm ống Inox có thể đáp ứng nhu cầu đó Thường thấy nhiều như: Lan can, bàn ghế… Bên cạnh đó những vật dụng làm từ thép ống cũng rất phố biển

DUT.LRCC

DUT.LRCC

1 3 Các thông số phôi thép ống

Số liệu thép ống Dmax = 76 mm, lấy theo TCVN

Bảng 1.1 Bảng quy chuẩn trọng lượng ống tròn (TCVN 3783-83)

DUT.LRCC

Chương II: CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ UỐN ỐNG

2.1 Công nghệ uốn:

2.1.1 Khái niệm uốn:

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội Uốn là quá trình gia công kim loại bằng áp lực làm cho phôi hay một phần của phôi có dạng phẳng, dạng dây, thanh định hình hay ống thành nhưng chi tiết có hình cong đều hay gấp khúc Phôi được uốn ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội

Đặc điểm của quá trình uốn là dưới tác dụng của chày và cối phôi được biến dạng dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết

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

Vật liệu uốn trong ngành chế tạo máy và dụng cụ không ngừng tăng lên về số lượng, chất lượng cũng như kiểu dáng

2.1.2 Quá trình uốn:

Phụ thuộc vào kích thước và hình dáng vật uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính của quá trình uốn trong khuôn Uốn có thể tiến hành trên máy ép trục khủy lệch tâm, ma sát hay thủy lực Đôi khi có thể uốn trên các dụng cụ uốn bằng tay hoặc các máy uốn chuyên dùng

Quá trình uốn bao gồm biển dạng đàn hồi và biến dạng dẻo Uốn làm thay đổi hướng thở của kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước

Trong quá trình uốn, kim loại phía góc uốn bị co lại theo hướng dọc thở và đồng thời bị giãn ra theo hướng ngang, còn phần phía ngoài góc uốn bị giãn ra bởi lực kéo Giữa lớp co ngắn và giãn dài là lớp trung hòa không bị ảnh hưởng bởi lực kéo, nó vẫn ở trạng thái ban đầu Ta sử dụng lớp trung hòa để tính sức bền của vật liệu khi uốn

Khi uốn những dải dài dễ xảy ra hiện tượng chiều dày ở tiết diện ngang bị sai lệch, về hình dạng lớp trung hòa bị sai lệch về phía bản kính nhỏ

Khi uốn những dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biển dạng mỏng vật liệu nhưng không có sai lệch về tiết diện ngang, vì trở kháng của vật liệu có cùng chiều rộng lớn

sẽ chống lại biển dạng theo hướng ngang

Khi uống phôi có bán kính nhỏ thì lượng biển dạng lớn và ngược lại

DUT.LRCC

Hình 2.1 Biến dạng của phôi trước và sau khi uốn

Hình 2.2 Phôi sau khi uốn

2.2 Thiết bị uốn:

Qua lịch sử phát triển hàng trăm năm của ngành uốn ống từ thô sơ đến phức tạp nhằm hoàn thiện dần rồi đi đến tối ưu cho nhu cầu sử dụng của mình, các thế hệ trước đã đúc kết thành những kinh nghiệm uốn ống như sau:

2.2.1 Phương pháp thủ công:

Khi uốn thủ công không có máy móc hiện đại thì cách làm hiệu quả nhất để cho ống không bị bóp méo ở phần bị biển dạng thì cho vật liệu nhỏ mịn vào bên trong ống như đất, cát,… để điền đầy diện tích rổng, bịt chặt hai đầu và tiến hành uốn ống theo hình dáng yêu cầu

Ưu điểm của phương pháp này là tiện dụng, dể làm hợp lý với phương pháp thủ công

Nhược điểm là chỉ áp dụng được đối với những chi tiết có đường kính nhỏ

DUT.LRCC

2.2.2 Phương pháp dùng máy móc, thiết bị:

a) Uốn có dùng chày uốn

Đối với những phương pháp dùng tới máy móc, đối với những ống có chiều dày ống nhỏ thì phải dùng chày để chống bóp méo ở những tiết diện uốn nó có thể phù hợp với nhiều loại tiết diện ống khác nhau kể cả đường kính to hay nhỏ

Uốn ống có sử dụng chày uốn khi cần uốn những sản phẩm mà độ hư hỏng và biển dạng cho phép là nhỏ nhất có thể chấp nhận được

Hình 2.3 Mô hình uốn kiểu có chày uốn

1-chày uốn 2-ống uốn Các phôi ống được đỡ bên trong nhờ chày uốn đỡ linh động trong ống, chày uốn đảm bảo cho ống không bị biển dạng và móp méo, ống được bé cong qua puly uốn, được cố định trên các má uốn để đảm bảo quá trình uốn được thực hiện tốt

Phương pháp này được sử dụng để chế tạo rất nhiều sản phẩm khác nhau như: ống xả, ống tuabin, ống dẫn nước, ống dẫn trong hệ thống thủy lực… những nơi không cho phép biến dạng của ống uốn là quá lớn

DUT.LRCC

Hình 2.4 Máy uốn ống kiểu dùng chày uốn

b) Uốn kiểu đùn vào ống:

Kiểu ép đùn vào ống là phương pháp đơn giản nhất và rẻ nhất trong tất cả các phương pháp uốn ống

Hình 2.5 Mô hình kiểu ép đùn vào ống

Phôi ống được kẹp chặt tại hai điểm cố định Bộ phận uốn chuyển động về giữa trục ống và tiến hành bé cong ống Phương pháp này có thiên hướng làm biến dạng

cả mặt trong và mặt ngoài của ống phôi uốn bị biến dạng thành hình ôvan tùy thuộc vào độ dày của vật liệu Kiểu uốn này phù hợp với uốn các ống dẫn dây điện hay chứa các dây nối tới đèn chiếu sáng

DUT.LRCC

Hình 2.6 Máy uốn ép đùn vào ống

c) Uốn kiểu kéo và quay:

Kiểu uốn này được sử dụng khá phổ biển và được dùng khi đảm bảo đường kính của ống uốn là không đổi trong quá trình uốn

Hình 2.7 Mô hình uốn kéo và quay

Phôi ống được léo qua một má uốn đúng yên và cố định, bánh kính uốn đã được xác định sẵn từ trước phương pháp này được sử dụng khá hoàn hảo cho việc uốn các tay vịn lan can, các dạng sắt mỹ nghệ, ống dẫn, thanh đỡ hay một bộ phận của khung gầm ôtô, xe lửa và rất nhiều loại đồ dùng khác

d) Uốn bằng các trục lăn:

Phương pháp uốn bằng trục lăn được sử dụng cho việc uốn các sản phẩm có

DUT.LRCC

Hình 2.8 Mô hình uốn kiểu con lăn

Đầu cán gồm 3 trục cán, phôi được lồng vào giứa 3 trục lăn, hai trục lăn hai bên truyển động, trục chính giữa nén ống xuống Quá trình điều khiển uốn có thể dùng bằng tay, bằng động cơ điện hoặc bằng thủy lực

Hình 2.9 Máy uốn bằng các con lăn

DUT.LRCC

Chương III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

Từ những phân tích về các thiết bị uốn ống trên và theo yêu cầu của đề bài là vừa uốn ống và uốn vành nên ta chọn phương án thiết kế máy uốn ống bằng các trục lăn, hơn cả vì nó dùng được cho nhiều trường hợp, có thể điều chỉnh được đường kính của sản phẩm cần uốn, nó cũng có thể dùng để uốn góc Vì vậy, ta chọn máy uốn ống bằng các trục lăn để thiết kế

3.1 Phân tích yêu cầu động học của máy:

- Thực hiện quá trình kẹp và giữ phôi

- Thực hiện quá trình uốn

- Lực uốn danh nghĩa của máy phải lớn hơn lực uốn cần thiết

3.2 Lựa chọn phương án truyền động

Để thực hiện quá trình uốn ống, ta có thể bố trí các dạng bộ truyền như: bộ truyền đai, bộ truyền xích, bộ truyền bánh răng để truyền chuyển động từ hộp giảm tốc lên các puly uốn

3.2.1 Phương án 1:

Uốn bằng máy uốn ba trục, trong đó có hai con lăn đỡ và một con lăn di chuyển lên xuống tạo lực uốn

DUT.LRCC

a) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.1 Sơ đồ uốn phương án 1

1- Động cơ, 2- Bộ truyền đai, 3- Hộp giảm tốc, 4- Khớp nối 5- Bộ truyền xích, 6- Con lăn uốn, 7- Phôi, 8- Con lăn đỡ

5

4 3

7 6

DUT.LRCC

b) Nguyên lý hoạt động:

Phôi thép được đặt lên hai con lăn đỡ, nằm giữa hai con lăn đỡ và con lăn uốn khi khởi động thì động cơ truyền động cho hộp giảm tốc thông qua bộ truyền đai và

từ hộp giảm tốc truyền chuyển động cho hai trục đỡ nhờ bộ truyền xích, hai con lăn

đỡ quay cùng chiều, con lăn uốn di chuyển lên xuống để tạo góc uốn theo yêu cầu việc di chuyển lên xuống của con lăn uốn có thể điều khiển bằng cơ khí hoặc bằng xy lanh thủy lực

Khi đạt được góc uốn yêu cầu ta tắt động cơ và điều khiển con lăn lên phôi được trả tự do

Đối với những thép ống và thép vuông có kích cỡ khác nhau ta sử dụng các con lăn ép phù hợp

c) Ưu điểm và nhược điểm:

- Kết cấu tương đối phức tạp

- Cần phải có them các bộ phận căng xích

a) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.2 Sơ đồ uốn phương án 2

1- Động cơ, 2- Bộ truyền đai, 3- Hộp giảm tốc, 4- Khớp nối, 5- Bộ truyền xích, 6- Bộ truyền bánh răng,

7- Con lăn đỡ, 8- Phôi, 9- 2 Con lăn uốn

1 2

n

9

DUT.LRCC

Đối với những thép ống có kích cỡ khác nhau ta sử dụng các con lăn ép phù hợp

c) Ưu điểm và nhược điểm:

- Năng suất không cao

- Giá thành toàn máy cao

3.2.3 Phương án 3:

Uốn bằng máy uốn ba trục, trong đó có hai con lăn đỡ và một con lăn di chuyển lên xuống tạo lực uốn

DUT.LRCC

a) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.3 Sơ đồ uốn phương án 3

1- Động cơ, 2- Bộ truyền đai, 3- Hộp giảm tốc, 4- Khớp nối

5- Bộ truyền xích,6- Con lăn đỡ, 7- Phôi 8- Con lăn uốn, 9- con lăn chắn, 10- Con lăn kẹp chặt

1 2

b) Nguyên lý hoạt động:

Phôi được đưa vào vị trí giữa hai con lăn đỡ (6) và con lăn ép (10) Phôi được kẹp chặt nhờ con lăn ép (10) khi khởi động thì động cơ truyền động cho hộp giảm tốc thông qua bộ truyền đai và từ hộp giảm tốc truyền chuyển động cho hai trục đỡ nhờ bộ truyền xích, hai con lăn đỡ quay cùng chiều, con lăn uốn di chuyển lên xuống

để tạo góc uốn theo yêu cầu

c) Ưu điểm và nhược điểm:

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

- Độ cứng vững của hệ thống cao

Nhược điểm:

- Máy không uốn vành được mà chỉ có uốn góc

- Máy cồng kềnh hơn so với hai phương án trên

3.2.4 Chọn phương án thiết kế:

Từ yêu cầu đặt ra: thiết kế máy uốn ống thép Dmax=76 mm, và dựa vào nguyên

lý hoạt động và những ưu nhược điểm của các phương án, ta quyết định chọn phương

án 2 làm phương án thiết kế máy

DUT.LRCC

Chương IV: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH

CỦA MÁY

4.1 Sơ đồ động học của toàn máy

Hình 4.1 Sơ đồ động học toàn máy

1-Động cơ, 2- Bộ truyền đai, 3- Hộp giảm tốc, 4- Khớp nối, 5- Bộ truyền xích,

6- Bộ truyền bánh răng,7- Con lăn đỡ, 8- Phôi, 9- 2 Con lăn uốn

1 2

n

9

DUT.LRCC

4.2 Tính toán lực uốn:

4.2.1 Bán kính uốn nhỏ nhất (𝐑𝐦𝐢𝐧):

Bán kính phía trong của vật uốn không được nhỏ hơn một giá trị nhất định gọi là bán kính uốn nhỏ nhất Rmin, nếu R<Rmin sẽ gây ra nứt ở tiết diện uốn Đối với bán kính uốn nhỏ nhất phụ thuộc vào tỉ số chiều dày tương đối của thành ống S

D (S- chiều dày ống, D- đường kính ngoài của ống)

Chọn Rmin = 310 𝑚𝑚 để thuận tiện cho việc tính toán

Vậy: Ta chọn trị số bán kính uốn nhỏ nhất để tính toán là Rmin = 310 mm

4.2.2 Tính toán lực uốn:

Lực uốn bao gồm: lực uốn tự do và lực uốn là phẳng vật liệu Trong trường hợp này, ta uốn ống thông qua các puly uốn, mà ko dùng cối uốn nên ta bỏ qua lực là phẳng vật liệu Do đó, lực uốn ống lúc này bằng lực uốn tự do

Công thức tính lực uốn tự do như sau:

K=1,33: khi l

S> 8 hệ số uốn tự do, tra theo bảng phụ thuộc vào tỉ số l

s

l : bề rộng miệng cối (mm)

atd : kích thước qui đổi về tiết diện thỏi vuông

σb : giới hạn bền của vật liệu ( N/mm2)

(Thép CT38 có σb = 380 ÷ 490 N/mm2, ta chọn σb = 380 N/mm2)

DUT.LRCC

4.2.3 Tính lực uốn khi uốn ống thép tròn có đường kínhD = 76 mm,S= 4 mm

Ta qui đổi tiết diện ống tròn về thỏi vuông (cạnh a) như sau:

Hình 4.2 Quy đổi tiết diện tròn về tiết diện vuông

❖ Đối với uốn vành:

Hình 4.3 Sơ đồ phân tích lực khi uốn vành:

Khoảng cách giữa 2 đường trục con lăn uốn :

L = 2 Sinα I𝑂1 = 2 Sin(24) 436 = 355 mm

Chiều rộng miệng cối l :

l = 2.( rmin + D) Sinα = 2.( 310 +76) Sin(24) = 314 mm

Vậy: Thay các số liệu đã tính được vào công thức (1) ta có:

❖ Đối với uốn góc:

Hình 4.4 Sơ đồ phân tích lực khi uốn góc

DUT.LRCC

Ta có: chiều rộng miệng cối là:

4.2.4 Tính lực uốn tác dụng lên 2 Puly uốn hai bên:

Hình 4.5 Sơ đồ tính lực uốn

Ta có: Phương trình cân bằng lực như sau:

Pu+ G = 2 × Q × cos φ Trong đó:

- Pu = 149624 (N): Lực uốn lớn nhất

- G : Trọng lượng riêng của phôi thép (bỏ qua trọng lượng riêng)

- Q: Lực uốn tác dụng lên 2 puly uốn 2 bên

4.3 Tính toán tốc độ quay :

Ta có tốc độ uốn trên máy uốn 3 trục từ 3- 6 m/phút

Ta chọn vận tốc uốn v = 5 m/phút = 0.08m/s

DUT.LRCC

4.4 Xác định công suất dẫn động máy, chọn động cơ điện

4.4.1 Xác định công suất dẫn động máy:

Công suất khắc phục ma sát giữa vật uốn với các puly uốn

N1 = (Fms1+ Fms2 + Fms3) × v (W) Trong đó:

➢ Công suất động cơ dẫn động các puly uốn cần thiết:

Nyc =N1+ N2

ηTrong đó: η: Hiệu suất truyền động từ động cơ đến các trục puly uốn

η = ∏ η

n

i=1

= ηđ × ηbrt3× ηol4× ηol2× ηknTra bảng (2-1) [ 2] ta có:

ηđ = 0,96 : Hiệu suất của bộ truyền đai

DUT.LRCC

ηx = 0,97 : Hiệu suất của bộ truyền xích

ηkn = 1 : Hiệu suất của khớp nối

ηot = 0,99 : Hiệu suất của ổ trượt

Chương V: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

5.1 Phân phối tỷ số truyền:

- iđ = 2,5: Tỷ số truyền của bộ truyền đai

- ict = 2: Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng dẫn động đến trục công tác

5.1.3 Mômen xoắn trên các trục:

Chọn loại đai thang – đai vải cao su loại A:

Hình 5.1 Kích thước tiết diện đai

v =3,14 100.1430

60.1000 = 7,5 Xác định đường kính bánh đai lớn:

Theo công thức ta có:

D2 =nđc

n1 × D1× (1 − ε) = iđ × D1× (1 − ε) = 2,5.100 (1 − 0,02) = 245

Lấy D2 theo tiêu chuẩn bảng (5-15)[2]: D2 = 250 mm

Số vòng quay thực n1′ của trục bị dẫn:

n1′ = (1 − ε) ×D1

D2× nđc = (1 − 0,02) × 100

Chọn L theo tiêu chuẩn bảng (5-12)[2] L = 1400 mm

Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1 giây:

f) Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh nhỏ:

Góc ôm phải thỏa mãn điều kiên α1 ≥ 120°:

DUT.LRCC

h) Định kích thước chủ yếu của bánh đai:

Chiều rộng bánh đai, theo công thức (5-23)[2]:

i) Lực căng ban đầu 𝜹𝟎 và lực tác dụng lên trục 𝑹đ:

Tính lực căng ban đầu theo công thức (5-25)[2]:

5.3 Thiết kế các bộ truyền hộp giảm tốc:

Với hộp giảm tốc đồng trục thì có hai cặp bánh răng đồng trục ăn khớp với nhau

và giống nhau Do đó ta chỉ cần tính cho một cặp bánh răng cấp chậm rồi áp dụng cho cặp bánh răng cấp nhanh vì cấp chậm chịu mômen xoắn lớn hơn

N2 = 60 n3 T

(T: tổng thời gian làm việc, giả sử bộ truyền làm việc 5 năm, mỗi năm làm việc

300 ngày, mỗi ngày làm việc 2 ca và mỗi ca làm việc 8 giờ)

❖ Ứng suất uốn cho phép:

Vì răng làm việc 2 mặt nên răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều, do đó:

Giới hạn mỏi của thép 45-thường hóa là:

σ−1= 0,43 × σbk = 0,43 × 600 = 258 N/mm2

Giới hạn mỏi của thép 40-thường hóa là:

σ−1= 0,43 × σbk = 0,43 × 540 = 232 N/mm2

Ta lấy hệ số an toàn của bánh răng bằng thép rèn là: n=1,5

Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng là: Kσ = 1,8

 Ứng suất uốn cho phép:

Ứng suất uốn cho phép của bánh răng nhỏ: