Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói loại 9 sóng

Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Nguyên liệu là tôn mạ cuộn loại: 500kg/cuộn; 0,2mm Biên dạng sóng ngói Hệ thống truyền động bằng thủy lực Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: THÁI BÁ THÔNG Số thẻ sinh viên: 101140119

Lớp:14C1B Khoa: Cơ khí Ngành: Công nghệ chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói loại 9 sóng

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:

Nguyên liệu là tôn mạ cuộn loại: 500kg/cuộn; 0,2mm

Biên dạng sóng ngói

Hệ thống truyền động bằng thủy lực

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Cơ sở lý thuyết về cán uốn kim loại

Thiết kế công nghệ và cán uốn tôn sóng ngói.

Lựa chọn các phương án và kết cấu máy hợp lý

Thiết kế động học và tính toán động lực học các kết cấu cơ khí máy cán uốn tôn sóng ngói.

Thiết kế hệ thống thủy lực dẫn động toàn hệ thống

Lắp đặt-vân hành-thay thế-bảo dưỡng máy.

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

-Bản vẽ lắp toàn máy(hình chiếu bằng,hình chiếu đứng) 2 A0

-Bản vẽ kết cấu máy dập-cắt sản phẩm 1 A0

-Bản vẽ kết cấu máy dập sóng ngang 1 A0

-Bản vẽ cơ cấu hai trục cán uốn 1 A0

-Bản vẽ hệ thống thủy lực truyền dẫn cho toàn máy 1 A0

5 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:

DUT-LRCC

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 8 năm 2019

Trưởng Bộ môn……… Người hướng dẫn

DUT-LRCC

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của đất nước ,nhu cầu của con người ngày càng phong phú và đa dạng, nhiều công trình ,nhà ở mọc lên một cách nhanh chóng Do đó nhu cầu sử dụng tấm lợp ngày càng tăng nhanh, đặt biệt là các loại tấm lợp bằng kim loại Yêu cầu đặt ra đối với các loại tấm lợp ngày càng cao về hình dạng, màu sắt và kích thướt, trong khi đó nước ta chưa sản xuất được phôi để tạo ra các sản phẩm trên mà phải nhập từ nước ngoài Để có những sản phẩm đến với người tiêu dùng có mẫu mã

đẹp,kích thước như mong muốn và giá thành phù hợp thì việc thiết kế chế tạo ra “Máy cán uốn tôn sóng ngói” là cần thiết

Sau một thời gian dài nghiên cứu ,tìm hiểu được sự giúp đỡ ,gợi ý của các thầy

cô trong Khoa và sự tận tình hướng dẫn của thầy Lưu Đức Hòa em đã chọn và thực

hiện đề tài “Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói” 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 thiết kế chế tạo ra một dây chuyền sản xuất như thế hoàn toàn có thể thực hiện được

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 dược hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gửi đến thầy Lưu Đức Hòa cùng các thầy cô trong khoa Cơ

Khí, lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất

Đà Nẵng, tháng 05 năm2018

Sinh viên thiết kế

THÁI BÁ THÔNG

DUT-LRCC

LỜI CAM ĐOAN

Trong xã hội ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ ngày càng cao, có rất nhiều phát minh, rất nhiều loại máy móc được chế tạo ra để phục vụ lợi ích của con người cũng như nâng cao năng suất, chất lượng của sản phẩm Dựa trên những cơ sở

và ý tưởng ban đầu những loại máy móc ngày càng hoàn thiện hơn qua những lần cải tiến

Trên cơ sở đó, em Thái Bá Thông thực hiện đề tài Thiết kế máy cán uốn tôn sóng

ngói Trong đề tài tốt nghiệp này , em xin cam đoan tự làm 100% dưới sự góp ý và

hướng dẫn trực tiếp từ thầy Lưu Đức Hòa khoa Cơ khí, tìm hiểu tài liệu về Cán uốn

kim loại và một số tài liệu liên quan

Với đề tài Thiết kế máy cán uốn kim loại em xin cam đoan tự thiết kế, tự làm, nếu có

sự tranh chấp hay gian dối e xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Đà nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2018

Sinh viên thực hiện Thái Bá Thông

DUT-LRCC

MỤC LỤC

MỤC LỤC 6

1.1 BIẾN DẠNG DẺO CỦA KIM LOẠI KHI CÁN 9

1.2 LÝ THUYẾT CÁN 13

1.3 LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH UỐN 19

2.2 PHÂN LOẠI 23

2.3 CÁC LOẠI TÔN SÓNG THƯỜNG GẶP: 24

2.4 VẬT LIỆU CHẾ TẠO 26

2.5 NHU CẦU SỬ DỤNG HIỆN NAY VÀ MỘT SỐ MÁY CÁN TÔN 26

2.1 THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CON LĂN TRÊN TRỤC CÁN 30

2.1.1 Tính năng, kỉ thuật của dây chuyền cán 30

2.1.2 Thiết lập biên dạng sóng tôn 30

2.1.3 Phân tích chọn phương án bố trí con lăn 34

2.1.4 Xác định kích thước con lăn cán: 38

3.1.1 Sơ đồ nguyên lý 43

3.2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY 44

3.2.1 Chọn phương án truyền động cho dây chuyền 44

3.2.2 Truyền động cho hộp phân lực: 47

3.2.3 Phương án tạo lực dập sóng ngang: 48

3.2.4 Chọn phương án truyền động tạo lực cắt: 52

3.3 SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY 55

3.3.2 Sơ đồ nguyên lý 56

3.3.3 Nguyên lý hoạt động 57

Chương IV: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

KẾT CẤU CƠ KHÍ MAY CAN UỐN TÔN SONG NGOÍ 58

4.1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 58

4.2 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC 58

4.2.1 Tính toán lực cán 58

4.2.2 Tính lực và momen trên các trục cán 59

4.2.3 Tính công suất động cơ 66

4.2.4 Tính lực dập cho hệ thống đầu dập 68

4.2.5 Tính lực cắt đứt tôn 69

4.3 TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY 73

DUT-LRCC

4.3.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT – BÁNH VÍT 73

4.3.1.1 Các số liệu ban đầu 74

4.3.1.2 Thiết kế bộ truyền 74

4.3.2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN XÍCH 80

4.3.2.1 Giới thiệu 80

4.3.2.2 Tính toán thiết kế 80

4.3.3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH SỨC BỀN TRỤC CÁN 86

4.3.3.1 Giới thiệu 86

4.3.3.2 Kết cấu trục cán 87

4.3.3.3 Trình tự thiết kế 88

4.3.3.4 Tính mối ghép bằng then 104

4.3.3.5 Tính toán chọn bộ phận ổ đỡ 106

4.3.4 THIẾT KẾ THÂN MÁY 107

4.3.4.1 Đặc điểm 107

4.3.4.2 Thiết kế cơ cấu điều chỉnh khe hở trục uốn 107

4.3.4.3 Thiết kế thân máy cán 109

Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC 110

5.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ THỦY LỰC 110

5.1.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực 110

5.1.2 Khả năng và hiệu suất sử dụng thủy lực 111

5.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC 112

5.1.3 Chọn các phần tử thủy lực 112

5.2.1 Tính toán xi lanh thủy lực cho hệ thống đầu dập 114

5.2.2 Tính toán xi lanh thủy lực cho hệ thống dao cắt 116

5.2.3 Tính toán xác định các thông số làm việc của bơm 117

5.2.4 Tính toán van đảo chiều 118

5.2.5 Tính toán cho van tràn 119

5.2.6 Bộ lọc dầu 121

5.2.7 Ống dẫn dầu và các bộ ống nối 121

5.2.8 Bể dầu 122

CHƯƠNG VI: LẮP ĐẶT-VẬN HÀNH-THAY THẾ-BẢO DƯỠNG MÁY 125

6.1 LẮP ĐẶT 125

6.2 VẬN HÀNH 125

6.3 BẢO DƯỠNG 126

DUT-LRCC

6.4 THAY THẾ 127 TÀI LIỆU THAM KHẢO 128

DUT-LRCC

Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁN UỐN KIM LOẠI

1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ GIA CÔNG BIẾN DẠNG

1.1 BIẾN DẠNG DẺO CỦA KIM LOẠI KHI CÁN

-Biến dạng dẻo là sự biến đổi kích thước sau khi khử bỏ tải trọng

Khi tải trọng vượt quá gía trị nhất định ( P) độ biến dạng L tăng lên theo tải trọng với tốc độ nhanh hơn Ở giai đoạn này biến dạng dẻo đi cùng với biến dạng đàn hồi

Biến dạng phá hủy là sự đứt rời các phần tinh thể kim loại khi biến dạng (khi tải trọng vượt quá tải trọng cho phép ) Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất (đc ) trong khi kim loại xuất hiện vết nứt , tại đó ứng xuất tăng nhanh gây biến dạng tập trung , kích thước vết nứt tăng lên và cuối cùng phá hủy kim loại ( điểm D ) Đó chính là giai đoạn phá hủy

* Biến dạng dẻo là hình thức phổ biến , gia công áp lực là quá trình lợi dụng giai đoạn biến dạng dẻo để gia công Biến dạng của kim loại được thực hiện bằng sự trượt và song tinh Biến dạng dẻo bắt đầu được thực hiện khi mà trong kim loại trạng thái ứng xuất được xác định Trong đó ứng xuất tiếp tác dụng lên mâựt trượt đạt đến

giá trị giới hạn th ( phụ thuộc vào vật liệu ) và có khả năng vượt qua nội lực trên các mặt trượt và trên tinh giới hạn của kim loại

b Trạng thái ứng suất và các 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 : max = 1/ 2 (1)

Ứng suất mặt : max = (1- 2 ) / 2 (2)

Ứng suất khối : max = (max - max ) / 2 (3)

Nếu 1 = 2 = 3 thì  =0 và không có biến dạng , ứng suất chính để kim loại biến dạng déo là biến dạng chảy ch

* Điều kiện biến dạng dẻo :

Khi kim loại chịu ứng suất đường :

Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo

Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau biến dạng đàn hồi , thế năng của biến dạng đàn hồi :

Theo (8) thế năng toàn bộ của biến dạng được biểu thị :

F

(11)

Trong đó :  - hệ số Papacon tính đến vật liệu biến dạng

E - mô dun đàn hồi của vật liệu

Thế năng để làm thay đổi thể tích bằng :

2 3 2 1 3

2

6

213

2



E F

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

0

2.6

Đây gọi là phương trình năng lượng biến dạng dẻo

Khi các kim loại , biến dạng ngang không đáng kể , nên theo (9)

2 2

DUT-LRCC

Từ đó : 120 ,Vậy 0.5 (17)

Từ (16) và (17) ta có :

2

3 1 2





   (18) Vậy phương trình dẻo có thể viết

0 0

22

2

0

3 1

c Biến dạng dẻo kim loại trong trạng thái nguội

Thực nghiệm cho thấy với sự gia tăng mức độ biến dạng nguội thì tính dẻo của kim loại sẽ giảm và trở nên giòn khó biến dạng

Hình vẽ dưới đây , trình bày đường cong về mối quan hệ giữa các tính chất cơ học của thép và mức độ biến dạng rất rỏ ràng nếu biến dạng vượt quá 80% thì kim loại hầu như mất hết tính dẻo

DUT-LRCC

Khác với các phương pháp gia công áp lực khác ( Kéo , ép , lập , rèn ) quá trình biến dạng kim loại khi cán vì vậy cán là một phương pháp gia công có năng suất cao Các máy cán hiện đại có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa rất cao Vận tốc cán có thể 20 - 40 m/ ph

Ở các nước công nghiệp phát triển kỹ nghệ gia công áp lực phát triển cao Trong đó có kỹ nghệ cán Dây chuyền cán đã được tự động hóa toàn bộ với sự trợ giúp của kỹ thuật điện tử và tin học

Công nghệ cán liên tục đã được sử dụng triệt để , chất lượng bề mặt cũng như hình dáng sản phẩm cũng đã được dần dần hoàn thiện

Công nghệ cán ngày càng được phát triển ở Việt Nam Hiện nay cũng đã hình thành các trung tâm luyện cán tại Thái Nguyên , Biên Hòa , Đà Nẵng , Hải Phòng TPHCM Các trung tâm này dần đưa vào sản xuất và hướng đến cải tiến kỷ thuật , đáp ứng nhu cầu sản phẩm cán hiện nay

a phân loại sản phẩm cán

Sản phẩm cán là những sản phẩm kim loại nhận được bằng phương pháp cán nóng và nguội Việc phân loại sản phẩm cán phải dựa vào thành phần vật liệu Công dụng sản phẩm , hình dáng sản phẩm , tổ chức công nghệ Nhưng đặc trưng nhất của việc phân loại sản phẩm cán là dựa vào hình dáng , tiết diện sản phẩm Hầu hết các nước đều phân loại theo kiểu này

Ta có thể chia sản phẩm cán thành 4 nhóm sau :

* Loại tấm : được chia làm 3 loại

- Thép tấm dày : Có chiều dày h >= 25mm

a: Vận tốc kim loại theo mặt cắt ngang vùng biến dạng

b: sự thay đổi vận tốc của kim loại Vmx và vận tốc dài của trục cán Vtx trong vùng biến dạng

Quá trình cán là quá trình biến dạng dẻo giửa hai trục cán quay ngược chiều nhau nhờ lực ma sát giữa trục cán với phôi kim loại

Vùng biến dạng là thể tích của kim loại được tạo bởi cung ôm AB =  và các mặt phẳng đứng của phôi kim loại vào trục cán và sản phẩm cán khi ra khỏi trục cán ứng với 2 điểm A , B

Khi phân tích ứng suất trong vùng biến dạng , có thể sử dụng phương trình dẻo (22),(23) trên cơ sở ly thuyết cọng biến dạng dẻo của Guber

- Mytex - Genke :

o Trong trường hợp chung : (y - x ) + 4xy2 = 4K2

DUT-LRCC

o Trong trường hợp cĩ ứng suất chính : 1 - 3 = 2K

Mo men cần thiết để quay trục cán :

Ap lực đơn vị dN và dT tác dụng trong vùng biến dạng trể và sớm trong qua trình cán thành

l

h h

l

h K

4

12

1

2

21

tb

h

l h

l K

P

4

1 1 2

1

2     

Aïp lực tồn phần P=Ptbl

Hệ số tay địn : -     l 

h h l

l l

12

Khi h.l thì :   1l

21

Trong cán nĩng khi 0.40.5 , t = 0 0.28và  = 0 .4 0.5 ta nhận được  =

k tb

n K

P 

l

h l h

DUT-LRCC

a,b : - hệ số phụ thuộc hình dáng lổ hình

htb : - chiều dày quy đổi trung bình của kim loại tại vùng biến dạng

l : - chiều dày tiếp xúc của kim loại với trục cán đối với trường hợp l/htb>2

nK = 0,75 + 0,25 l/htb

Các thông số về kích thước

2

; 2

; ,

1 1 0 0 1

1 1 0

0 0

b b b h h h b

F b

F N b

F h b

F

Chiều dài tiếp xúc : l = R . h

Ap xuất toàn phần của kim loại với trục cán theo hình chiếu ngang

Momen cán được xác định Mc = 2 P.a = 2p.t.l

.t = a/ l - hệ số tay đòn

.t = 0,45 - 0,5 - khi cán hình đơn giản

.t = 0,6- 0,65 // vùng thôi

.t = 0,650- 0,750 // các loại khác

* Momen và công suất động cơ định trong khi cán kim loại

Công suất động cơ điện để truyền dẩn cho trục dẩn và momen quay

Ndc = Nc + Nms  Nd = Nt  Nd

Mdc = Mc + M’ms  Mdc = M’t  M’d

Ở đây Nc , M’c, : công suất cán và momen cán để biến dạng kim loại

Nms , M’ms:công suất và mô men lực ma sát xuất hiện trong ổ đỡ trục (Mms1) và trong các cơ cấu truyền động khác (Mms2)

Nd,M’d : công suất và momen động để vượt qua độ ì của các cơ cấu

Hai đại lượng đầu Nc + Nms hoặc M’c + M’mc không đổi trong quá trình cán gọi

là tải trọng tĩnh của động cơ

Tải trọng của động cơ Nd hoặc M’d sinh ra trong thời điểm phôi bị ôm bởi các trục cán

** Momen cán của động cơ :

M

tr c

M M

M M

d P r

P

ms ms

ms ms

2 1

' 2 '

1 '

0 0 0 0 1

D

D d P

** Momen tĩnh

i

M M M

M

ms c t

.

0

1 '

1 '

Ndc = M’t.dc (KW)

Hệ số hữu cơ ích của máy cán gọi là tỷ số momen cán và momen tỉnh:

0 1 '

c t

M

M M



J dt

d J

J :Tổng momen quán tính của các kết cấu được truyền từ động cơ

m,RI : Khối lượng,bán kính quán tính của mối liên kết

 : Gia tốc góc của các chi tiết quay (1/s2)

dt

dn GD

d

.30



 

Tổng momen tỉnh và động trong quá trình cán phải nhỏ thua momen cực đại của động cơ:

dm dc

d

t M M kM

Mdm : - Momen định mức của động cơ

k : - Hệ số quá tải cho phép của động cơ ( k = 2 - 2,5 )

* Cán ngang

Hai trục quay cùng hướng , phôi cán vào giữa máy cán nhờ một dụng cụ gá đặc biệt Quá trình biến dạng kim loại xảy ra theo chiều trục của phôi nằm song song với trục can Phôi cán ngang là vật tròn xoay , sản phẩm cũng tròn xoay

1.3 LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH UỐN

a Khái niệm

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

Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng dẻo

Đàn hồi xảy ra khác nhau Ở hai mặt của phôi uốn

b Quá trình uốn

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong lập nguội Quá trình uốn bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo Uốn làm thay đổi hướng thớ kim loại , làm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước

Trong quá trình uốn , kim loại phía trong góc uốn bị nắn và co ngắn ở hướng dọc ,

bị kéo ở hướng ngang Các lớp kim loại ở phía ngoài chịu kéo và gỉan dài ở hướng dọc ,bị neõn ở hướng ngang Giữa các lớp co ngắn và giản dài là lớp trung hòa Khi uốn những dải hẹp xảy ra hiện tượng giảm chiều dày , chổ uốn sai lệch hình dạng tiết diện ngang , lớp trung hòa bị lệch về phía bán kính nhỏ

Khi uốn tấm dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến mỏng vật liệu nhưng không

có sai lệch tiết diện ngang Vì trở kháng của vật liệu có chiều rộng lớn sẽ chống lại sự biến dạng theo hướng ngang

Trong trường hợp uốn phôi rộng thì biến dạng của nó có thể được xem như biến dạng trượt

Khi uốn phôi với bán kích góc lượng nhỏ thì mức độ biến dạng dẻo lớn và ngược lại

1

2

3

DUT-LRCC

* Xác định chiều dài phôi uốn

- Xác định vị trí lớp trung hòa , chiều dài lớp trung hòa ở vùng biến dạng

- Chia kết cấu của chi tiết , sản phẩm thành những đoạn thẳng và đoạn cong đơn giản

-cộng chiều dài các đoạn lại : Chiều cá đoạn thẳng theo bản vẽ chi tiết , còn phần cong được tính theo chiều dài lớp trung hòa

Chiều dài phôi được xác địnhk theo công thức :





chiều dài các lớp trung hoà

- r : Bán kính uốn cong phía trong

- x : Hệ số phụ thuộc vào tỷ số r/s

- s : Chiều dày vật uốn

l

A) Trước khi uốn

rngoài >= r trong + s

E = 2,15.105 N/mm2 : modun đàn hồi của vật liệu

S: Chiều dày vật uốn

T : giới hạn chảy của vật liệu

Bán kính uốn nhỏ nhất :

2 1

Theo thực nghiệm có : r min = k.s

k : Hệ số phụ thuộc vào góc uốn 

2 1

k s B l

n s B

l

n s

k1  . : hệ số uốn tự do có thể tính theo công thức trên hoặc chọn theo bảng phụ thuộc vào tỉ số l/s

B1 : Chiều rộng của dải tấm

S : Chiều dày vật uốn

N : Hệ số đặc trưng của ảnh hưởng của biến cứng : n = 1,6 - 1,8

b : giới hạn bền của vật liệu

l : Khoảng cách giửa các điểm tựa

- Lực uốn góc tinh chỉnh tính theo công thức

P = q.F ( N )

- q : Áp lực tinh chỉnh ( là phẳng ) chọn theo bảng

- F : Diện tích phôi được tinh chỉnh

DUT-LRCC

Tóm lại : trong quá trình uốn không phải toàn bộ phần kim loại ở phần uốn đều chịu biến dạng dẻo mà có một phần còn ở dạng đàn hồi Vì vậy không còn lực tác dụng thì vật uốn không hoàn toàn như hình dáng cần uốn

2 GIỚI THIỆU VỀ TÔN SÓNG:

2.1 KHÁI NIỆM

Trong cuộc sống hiện nay, nhu cầu về tấm lợp ngày càng cao Người ta sản xuất

và sử dụng rộng rải, phổ biến nhất là tôn kim loại Đó là những tấm kim loại được dát mỏng, thường sử dụng với chiều dày từ 0,25mm đến 0,5mm, với chiều rộng từ 0,92m đến 1,22m Tôn sử dụng nhiều làm tấm lợp, che chắn

Hiện nay tôn phẳng được sản xuất thành từng cuộn là chủ yếu, với khối lượng mỗii cuộn khoảng 5 tấn, chiều dày và chiều rộng nhất định Các loại tôn cuộn thường được nhập khẩu từ nước ngoài như: BHP - ÚC, NKK- NHẬT, ANMAO- ĐÀI LOAN, HÀN QUỐC và đã có sẵn lớp bảo vệ oxi hóa thường gọi là tôn mạ màu, tôn mạ kẽm, tôn lạnh Để tăng thêm độ cứng vững và thuận tiện khi sử dụng, người ta tạo sóng cho

nó và vấn đề tạo sóng là vấn đề cần thiết cho sử dụng Việc tạo sóng tôn cũng là bước công nghệ quan trọng và liên quan đến nhiều yếu tố

Tùy thuộc yêu cầu sử dụng mà người ta chọn biên dạng sóng là tạo sóng thẳng hay sóng ngoái Tôn sóng thẳng có tôn sóng vuông và sóng tròn, loại sóng tròn do trước đây sản xuất theo cỡ nên gây khó khăn trong việc sử dụng

So với các loại tấm lợp ở nước ta thường sử dụng như ngói, nhựa, mirô xi măng, giấy lợp thì tôn kim loại có nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là loại tôn sóng (sóng vuông, sóng ngói), sản xuất theo công nghệ mới, cán cắt theo yêu cầu sử dụng và có

ưu điểm :

- Kích thước gọn nhẹ

- Ít hư hỏng, không thấm nước

- Kết cấu sàn lợp gọn, nhẹ, tiết kiệm được vật liệu (thanh xà bằng gỗ hay thép)

- Tuổi thọ cao

- Bức xạ nhiệt

- Chiều dài tôn theo yêu cầu

Nhờ những ưu điểm trên, cùng với sự phát triển của nền kinh tế mà công nghệ chế tạo tôn được đầu tư phát triển đáp ứng nhu cầu và việc sử dụng tôn ngày càng rộng rãi

DUT-LRCC

- Theo công dụng : Loại mái vòm, mái thẳng, tôn lạnh

- Theo biên dạng : Tôn sóng vuông,sóng tròn, sóng ngói

- Theo chiều dày : 0,3mm, 0,4mm, 0,45mm

Kích thước các loại tôn như sau:

DUT-LRCC

Bảng 1.1: Kích thước một số loại tôn (Trích theo kích thước tôn Phương Nam)

Chiều dày tole (mm) Tole đen Tole mạ kẽm Tole màu

 Thông số các loại tôn thường dùng:

 Đối với tôn sóng vuông :

+ Tôn khổ 914 mm tạo tôn 7 sóng

Diện tích hữu dụng là : 125*6=750 (mm) + Tôn khổ 1200 mm tạo 9 sóng

Diện tích hữu dụng là : 125*8=1000 (mm) +Biên dạng, các thông số tôn sóng vuông như sau:

Hình 1.2: Biên dạng sóng vuông

 Đối với tôn sóng ngói :

+ Tôn khổ 914 mm tạo tôn 5 sóng

Diện tích hữu dụng là : 190.4=760 (mm) + Tôn khổ 1200 mm tạo tôn 6 sóng

Diện tích hữu dụng là : 190.5=940 (mm)

Hình 1.3: Biên dạng sóng ngói

DUT-LRCC

 Đôi với tôn sóng tròn :

+Chiều dài hữu dụng: 74*10=740 (mm)

Hình 1.4: Biên dạng sóng tròn

 Đối với tôn vòng :

- Loại này được cán lại sau khi tôn đã tạo sóng, quá trình tạo vòng là do các khía của hai bên lô cán tạo ra Bán kính góc lượn thay đổi bởi lô cán đầu ra

+ Tôn khổ 914 mm tạo tôn 7 sóng

Tôn hợp kim thì bền nhưng giá thành cao

Tôn nhôm nhẹ, dễ cán, uốn, bền trong không khí nhưng giá thành cao và chiu lực kém

2.5 NHU CẦU SỬ DỤNG HIỆN NAY VÀ MỘT SỐ MÁY CÁN TÔN

Trước đây do nhu cầu chất lượng cuộc sống thấp, công nghệ chưa phát triển, vấn đề tấm lợp chưa được quan tâm Cùng với thời gian loại tấm lợp bằng tôn được ra đời, được cải thiện dần và đã sản xuất ra những loại tấm lượn sóng và có các kích thước nhất định Nhưng loại này giá thành cao, không thuận lợi cho sử dụng,nên nhu cầu sử dụng còn hạn chế

Ngày nay cùng với sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật, sự hội nhập và hợp tác, đầu tư sản xuất Nền kinh tế nước ta đã từng bước phát triển, đưa tiến độ khoa

DUT-LRCC

học vào thực tế sản xuất, đời sống dần dần được nâng cao Từ đó nảy sinh nhiều nhu cầu thiết yếu vấn đề xây dựng cơ bản, kết cấu hạ tầng ngày càng nhiều Do vậy vấn đề

sử dụng tấm lợp mà nhất là tôn ngày càng nâng lên Nó đặt ra một số yêu cầu mới về giá cả màu sắc và mẫu mã Đáp ứng yêu cầu đó các nhà sản suất đã đầu tư nghiên cứu

và ra được tôn tấm phẳng quấn thành cuộn với nhiều màu sắc kích thướt ngang cũng như độ dày của tôn

Để tiện lợi đưa vào sử dụng người ta chế tạo ra máy cán tạo sóng từ tôn phẳng

và cắt chiều dài theo yêu cầu Hiện nay tôn sóng được sản suất và bày bán rộng rãi trên thị trường với nhiều màu sắc và chủng loại đa dạng như tôn chịu nhiệt, tôn sóng vuông, tôn sóng tròn, tôn sóng ngói, tôn mái vòm Tôn sóng có nhiều cỡ sóng,kích thước chiều ngang từ 0,92m đến 1,22m Nên việc lựa chọn loại tôn để sử dụng rất dể dàng

Nhìn chung việc lựa, sử dụng loại sóng tôn ( sóng vuông, sóng tròn hay sóng ngói ) nó còn tùy thuộc vào đặc điểm kiến trúc của công trình xây dựng Đa số hiện nay người ta sử dụng tôn sóng thẳng (Sóng vuông, sóng tròn ) và nó phù hợp thẩm mỹ với nhà thông dụng và công nghiệp Cùng chủng loại tôn nhưng tôn sóng ngói có giá thành cao hơn một ít Tôn sóng ngói dùng phù hợp với những nhà có kiến trúc hiện đại ( 4 mái, 6 mái ), biệt thự, hoặc các kiểu kiến trúc cổ mà về yêu cầu thẩm mỹ không thể thay bằng tôn sóng thẳng được, nên nhu cầu sử dụng tôn sóng ngói ít hơn Trong tương lai theo đà phát triển, nhu cầu về thẩm mỹ thì tôn sóng ngói cũng có triển vọng cao Một đặc điểm nữa của tôn sóng ngói là nó chỉ lợp một chiều nên khi sử dụng lợp các phần chéo thì phải bỏ một phần diện tích tôn

Trong tương lai gần, nhu cầu về thẩm mỹ càng cao thì tôn sóng ngói sẽ có nhiều triển vọng phát triển

Hiện nay tại thành phố Đà Nẵng, các công trình xây dựng đang được quy hoạch

và xây dựng rất mạnh mẽ

Chính vì thế mà các nhà máy tôn cũng được đầu tư và phát triển với các dây chuyền máy móc hiện đại Như công ty cổ phần Điện chiếu sáng Đà Nẵng DALICO (Cầu Nam Ô), Công ty Cổ phần kim khí miền Trung, Công ty thép Đà Nẵng (khu công nghiệp Liên Chiểu)……

DUT-LRCC

DUT-LRCC

Hình 1.5: Hình ảnh một vài loại máy cán tôn

DUT-LRCC

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÔNG NGHÊ CÁN UỐN TÔN

SÓNG NGÓI

2.1 THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CON LĂN TRÊN

TRỤC CÁN

2.1.1 Tính năng, kỉ thuật của dây chuyền cán

Để có được biên dạng sóng tôn thì trục cán mang các con lăn cán của các dây chuyền cán phải có biên dạng như sóng tôn Khi trục cán quay tạo sóng thì vận tốc dài của các vị trí trên con lăn cán sẽ khác nhau Vì đường kính tại các vị trí đó khác nhau Về cơ bản vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng chịu áp lực lớn phải bằng vận tốc đó Còn các vị trí còn lại sẽ xuất hiện , hiện tượng trượt tương đối giữa tôn và con lăn cán

Chỉ truyền công xuất cho một trục trong một cặp trục cán của dây chuyền Còn trục cán kia sẽ tự do nhờ áp lực của tôn tác dụng lên sinh ra ma sát nó tạo mô men quay

Biên dạng sóng tôn được tạo nhờ vào 2 con lăn cán Việc thiết kế chế tạo các con lăn cán chia làm 8 loại cho 2 biên dạng và có độ sâu theo số lần cán tạo sóng

Để thuận lợi ta chọn các trục dưới là trục dẩn do vậy các trục dưới có cùng số vòng quay Do đó thuận lợi cho việc chọn tỷ số truyền và thiết kế các bộ truyền trục vít - bánh vít Các con lăn cán được lắp then trên các trục ( Chế tạo trục và con lăn riêng )

Dây chuyền cán tôn phải đảm bảo được yêu cầu nhà thiết kế :

- Hệ thống truyền động bằng thủy lực điều khiển vô cấp tốc độ

- Loại sóng ngói

- Để dập được tôn sóng ngói thì máy cán phải có hai quá trình : +Cán tạo sóng dọc

+Dập tạo sóng ngang

2.1.2 Thiết lập biên dạng sóng tôn

Chọn thông số biên dạng tôn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều rộng tấm, kích thướt tole, nhu cầu sử dụng và công dụng của tấm lợp……

Trên thị trường hiện nay thường sử dụng các loại phôi tấm dạng cuộn có kích thước 914(mm) và 1200(mm) với chiều dày từ : 0,2÷0,8 mm Tole cán có số sóng thường là

7 sóng hay là 9 sóng

+Tôn khổ 914mm tạo 5 sóng

+Tôn khổ 1200mm tạo 6 sóng

DUT-LRCC

Đối với tôn cán khi cùng loại quy cách tole phẳng, cùng một loại kích thước nếu cán với số sóng càng ít thì được chiều rộng tấm tôn càng lớn nhưng ngược lại nếu cán nhiều sóng thì độ cứng vững lớn hơn so với cán ít sóng hơn

● Yêu cầu đối với sản phẩm tôn cán:

+Sản phẩm cán sau khi tạo sóng phải thỏa mãn các yêu cầu về độ cứng vững và

chịu lực, không có vết nứt tại các vị trí thay đổi tiết diện ( những điểm uốn)

+ Sản phẩm không bị trầy, xướt hỏng lớp bảo vệ chống oxi hóa (sơn hay mạ kẽm), không bị co kéo tạo ra vết nhăn những biến dạng không đồng điều trên bề mặt

+ Sản phẩm phải có chất lượng tốt, và giá thành hạ

+ Phải đảm bảo yêu cầu sử dụng và tính thẩm mĩ của sản phẩm

Để giữ được hình dáng của sản phẩm sau khi cán và sản phẩm không bị rạn nứt tại tiết diện uốn, ta phải uốn vật với một bán kính uốn phù hợp Bán kính uốn lơn nhất cho pheps tạo để khi tạo hình sản phẩm đạt yêu cầu ( giữ ddcuoc hình dáng):

. =

450.2

110^51

=233(mm) ngoài khả năng bị uốn với bán kính uốn lớn nhất kim loại còn có khả năng bị uốn với bán kính nhỏ nhất mà không bị rạn nứt theo công thức:

b Dựng hình tạo sóng tôn

Việc dựng sóng tôn đầu tiên để cán ta chọn sóng tôn giữa vì có những đặc điểm sau: + Tránh hiện tượng cán chéo đi một góc

+ Kim loại biến dạng đều hơn

+ Có khả năng cứng vững cao hơn khi cán sóng tiếp theo

+ Lực cán nhỏ

+ Khả năng phá hỏng thấp

từ việc xác định thông số của cả biên dạng sóng tôn Tiến hành phân tích hai Cần tìm ra quy luật tuần tự và tính toán thích hợp cho toàn bộ biên dạng Bắt đầu biên dạng sau :

+Biến dạng nhô cao :

Hình 2.2 Biên dạng sóng nhô lên

Sau các lần cán ta được chiều cao a1 theo yêu cầu, bán kính cong R không đổi ,

và tương ứng với chiều dài l1 (dây cung l1)

Từ hình vẽ, xét quan hệ giữa các thông số ta thấy như sau:

trong các lần cán ta cho vị trí số a1 tương ứng 4mm, 9mm , 14mm, và 19mm là đủ chiều cao theo yêu cầu Ta có bảng sau :

l1 24 30 33 33,4

Đây là sóng tôn giữa, sau đó bố trí các lô cán cho các sóng nhô cao này ở hai bên, việc xác định các kích thước biên dạng cho các sóng loại này chỉ kéo tôn về 1 phía và cũng 4 lần cán như trên

XÁC ĐỊNH SỐ LẦN CÁN UỐN

Việc xác định số lần uốn cho mỗi sóng tôn nhằm xác định số cặp trục cán cần thiết để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu Quá trình uốn vật liệu của sản phẩm xảy ra phức tạp chứ không đơn thuần như quá trình uốn khi dùng phương pháp dập khuôn Phôi được đưa qua các cặp trục uốn mà tại đây chúng biến dạng theo hình dạng của trục cán.Quá trình này xảy ra liên tục và các phần tử của vật liệu biến dạng theo hai hướng

DUT-LRCC

khác nhau.Vậy ta có thể xem sản phẩm được dập vuốt, dựa vào các hệ số dập vuốt m

để đưa ra các cặp trục uốn cần thiết

Hệ số dập vuốt m phụ thuộc vào kích thước trước và sau khi uốn:

ln+1 - Chiều rộng miệng cối sau lần uốn thứ n+1

Hệ số dập vuốt đặc trưng cho khả năng thu nhỏ Nếu hệ số dập vuốt càng nhỏ thì bề rộng trước và sau khi uốn chêch lệch nhau càng nhiều, nghĩa là càng

nhanh đạt đến kích thước của sản phẩm theo yêu cầu Song nếu hệ số m càng nhỏ thì mức độ biến dạng của kim loại càng lớn, nêu mức độ vượt quá giới hạn bền của vật liệu sẽ gây nên phế phẩm Do vậy việc xác định hệ số dập vuốt m chính xác có

ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế quá trình dập vuốt Thường người ta lấy m =

2 1 3 2 1

.

.

l l l m m

n n

m l

l n

m l

Trong đó: l - Chiều rộng phôi ban đầu l = 41

ln+1 - Chiều rộng sau khi uốn ln = 33

3,25

93,0log

94,69

55log





 n

Mặt khác để tole không bị tróc lớp sơn bảo vệ bề mặt nên việc chọn hệ số dập vuốt n

có ý nghĩa hết sức quan trọng Vậy ta chọn số chẵn là 4 lần uốn

2.1.3 Phân tích chọn phương án bố trí con lăn

Số lượng trục cán phụ thuộc vào cách bố trí con lăn tạo sóng trên trục cán Trong quá trình cán tôn sóng ngói có nhiều phương án bố trí con lăn khác nhau Dựa vào thứ tự sóng tôn cần cán ta đưa ra phương án bố trí con lăn trên trục cán và

số trục cán Tuy nhiên chúng ta chọn ra phương án tối ưu nhất để đạt hiệu quả thiết

kế máy cao nhất để giá thành rẻ, kết cấu gọn nhẹ và năng xuất cao

DUT-LRCC

Tôn sóng ngói ta thiết kế có 5 sóng nhô và 4 sóng thấp xuống các sóng ta đánh thứ tự A, B, C,………….và số lần cán thứ tự là 1, 2, 3, 4

Hình 2.4 Thứ tự sóng tôn

Số lượng trục cán phụ thuộc vào cách bố trí con lăn tạo sóng trên trục cán Dựa vào thứ tự

sóng tôn cần cán ta đưa ra các phương án bố trí con lăn cán trên trục và số trục cán sau

Phương án 1:

Hình 2.5 Bố trí hai sóng cùng lúc

DUT-LRCC

- Nhận xét : Đây là phương án bố trí đối xứng qua sóng giữa của 4 sóng Với

cách bố trí này có 40 cặp trục, 304 con lăn cán

Bố trí không đều qua một sóng, phương án này có 44 trục, 328 con lăn

Đặc điểm :

+Có quá nhiều trục và con lăn nên giá thành chế tạo cao

+Do bố trí không đối xứng nên kim loại bị biến dạng không đều

Phương án 3:

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí đối xứng

DUT-LRCC

Phân bố đối xứng qua sóng tôn ở giữa Phương án này có n 40 cặp trục cán

- Cán luôn hai sóng đầu tiên, với cách bố trí này thì chúng ta cần 40 trục,288

con lăn

*Đặc điểm :

+Phương án này tốn nhiều con lăn

+Do cán 2 sóng cùng một lúc nên tôn bị kéo về hai phía khác nhau rất dễ gây ra

phế phẩm

Nhận xét chung:

Trong 3 phương án trên Trong quá trình thiết kế dây chuyền cán tôn sóng này

ta chỉ được chọn 1 phương án Qua quá trình tìm hiểu và nguyên cứu nhiều nơi , thêm vào đó là sự tiện lợi , thích hợp của phương án Nên chọn phương án 3 Với số lượng cặp trục cán ít nên hạn chế được chiều dài của máy Lực tác động lên hai ổ đều, sản phẩm không bị co rút từ hai phía

Vậy chọn phương án 3 là phương án bố trí các con lăn cán sóng dọc

Trong phương án này ta bố thêm vào đầu dây chuyền cán một cặp trục mà trên cặp trục này không bố trí con lăn nhằm để đưa phôi vào dể dàng và làm cho phôi phẳng trước khi đưa vào trục cán Trên cặp trục này ta chọn đường kính bằng đường kính danh nghĩa của con lăn

2.1.4 Xác định kích thước con lăn cán:

Muốn xác định kích thước của con lăn cán ta phải lựa chọn đường kính danh nghĩa của các con lăn thông qua vận tốc của sản phẩm khi đi qua dây chuyền Chọn vận tốc sản phẩm là V = 25m/phút

Các con lăn trên trục cán có đường kính không giống nhau và nó theo biên dạng cán nên có thể đường kính nhỏ và lớn Do vậy khi sản phẩm cán đi qua hai trục cán sẽ

có phần vận tốc của tôn khác đi vận tốc dài của con lăn cán Do đó sẽ xuât hiện hiện tượng trượt tương đối giữa tôn và con lăn cán

Hình 2.8 Mô hình con lăn

1 con lăn trên 2.phôi cán 3.con lăn dưới

DUT-LRCC

Từ hình vẽ ta thấy biên dạng tôn được uốn theo hình có sẵn trên con lăn Nhờ

ma sát giữa tôn và các con lăn, nên khi con lăn ở trục dẫn động quay, tôn được chuyển động tịnh tiến động thời cũng dẩn động làm quay trục trên

Khi thiết kế hệ thống con lăn của cặp trục cán Chú ý đảm bảo cho nó có vận tốc dài bằng nhau tại một số vị trí và không cho chúng làm giản (co) tôn theo chiều dọc, tránh bị vòm Vận tốc tại đó sẽ là vận tốc tôn để thiết kế máy Ta chọn ở vị trí này làm vận tốc trung bình của con lăn

Máy cán tôn là máy hình loại nhẹ, cán tấm dải chiều dày < 1mm nên tâ chọn đường kính danh nghĩa của các con lăn D = 150mm, d= 150mm Tính toán cho chiều dày tôn cán là 0,2mm Để tôn ra khỏi hai trục cán phẳng thì số vòng quay của hai trục phải khác nhau

Chọn đường kính trục đỡ con lăn là =70mm

Đường kính cổ trục để lắp ổ đỡ là cổ = 50mm

Xác định kích thước con lăn cán sóng tôn đầu tiên:

Hình 2.9 Con lăn cán sóng R17

Chọn chiều rộng của con lăn trên B1 =120mm

Chọn chiều rộng của con lăn dưới B2=140mm

Đường kính danh nghĩa : D=150mm , d=150mm

d' 1

D'1

d D'

và lắp giữ bằng then từng cụm riêng

Bảng 2.1 Thông số hình học biên dạng của con lăn cán đầu tiên qua bốn lần cán