TỔNG QUAN
Các sản phẩm ống thép
Ống thép là vật liệu quan trọng trong xây dựng và công nghiệp, được sử dụng để dẫn nước, dầu, khí, và sản xuất nồi hơi Ngoài ra, ống thép còn được ứng dụng trong việc tạo ra các kết cấu xây dựng như giàn không gian, ống thử siêu âm trong cột bê tông, và trong sản xuất các kết cấu cơ khí cũng như khung xe đạp, xe máy.
1 Ống thép sản xuất trong nước
Hiện nay, Việt Nam có các nhà máy sản xuất ống thép hàn với đường kính lớn nhất lên đến 219mm và ống thép hộp 60mmx120mm Tuy nhiên, ống thép đúc vẫn chưa được sản xuất trong nước, trong khi nguyên liệu thép cuộn cán nóng và cán nguội chủ yếu là nhập khẩu Tại miền Bắc, có ba nhà sản xuất lớn gồm Vinapipe (liên doanh Việt Nam-Hàn Quốc), Ống thép Hòa Phát và Ống thép Việt Đức, chuyên sản xuất các loại ống thép hàn mạ kẽm, ống thép hàn đen và ống thép hình vuông chữ nhật Ngoài ra, còn có nhiều nhà sản xuất nhỏ như Ống thép 190 (Hải Phòng), Hanistco (Hà Nội), Minh Ngọc, Nhật Quang, Quang Minh, Sao Việt (Hà Nội) và Sao Đỏ (Hải Dương) chuyên sản xuất các loại ống tròn đen và ống hộp.
Có thể chia làm 3 nhóm sản phẩm sau:
+ Ống thép hàn mạ kẽm nhúng nóng: đường kính từ 21(Dn15) đến đk 114mm (DN100) dùng chủ yếu cho hệ thống dẫn nước theo tiêu chuẩn BS1387-1985, ASTM A53A
+ Ống thép tròn hàn đen: đường kính từ 12.7 mm đến 127mm dùng chủ yếu cho cơ khí, hàn kết cấu tiêu chuẩn BS 1387-1985, ASTM A53, JIS 3192; ống thép
+ Ống thép hàn đen cỡ lớn: đk từ 141, 168, 219mm dùng dẫn nước, dẫn dầu, kết cấu tiêu chuẩn ASTM A53, API 5L
Việt Nam không chỉ sản xuất ống thép trong nước mà còn nhập khẩu nhiều loại ống khác để đáp ứng nhu cầu nội địa, đặc biệt là các sản phẩm ống đúc phục vụ cho ngành cơ khí chế tạo, dẫn dầu, dẫn khí, và các ống có kích cỡ lớn mà sản xuất trong nước chưa đáp ứng được.
Ống thép đúc có đường kính từ 21mm đến 700mm hoặc lớn hơn, chủ yếu được nhập khẩu từ Trung Quốc và Nga, đáp ứng các tiêu chuẩn B/T, OST, ASTM, API, DIN Sản phẩm này được sử dụng rộng rãi trong chế tạo đường ống hơi, dẫn dầu và ngành đóng tàu.
Ống thép hàn cỡ lớn, với đường kính từ 273mm đến trên 1000mm, chủ yếu được nhập khẩu từ Trung Quốc, Nga, Hàn Quốc và Đài Loan Những ống này được sản xuất bằng công nghệ hàn thẳng hoặc hàn xoắn.
Bảng kích thước của ống thép: Đường kính ngoài
Khối lượng (kg/m) Độ dày thành ống (mm)
Để sản xuất ống, nguyên liệu đầu tiên là tấm phôi thép được đưa vào dây chuyền máy cán ống Sau đó, phôi được hàn lại và cắt theo yêu cầu Cuối cùng, sản phẩm sẽ trải qua giai đoạn kiểm tra và đóng bó trước khi xuất ra khỏi nhà máy.
Các đặc điểm kĩ thật của sản phẩm
Sản phẩm thép tấm rất đa dạng, nhưng thường chỉ là bán thành phẩm sau khi cắt, phục vụ cho các quy trình công nghệ tiếp theo Để đảm bảo chất lượng thiết bị hoàn thiện và thuận lợi cho các công đoạn sản xuất sau, tấm thép cắt ra cần phải đáp ứng một số yêu cầu nhất định.
+ Mép cắt phải trơn, thẳng
+ Sự biến dạng nằm trong giới hạn cho phép
+ Đảm bảo đúng yêu cầu về kích thước
Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thép ống
1 Biến dạng dẻo kim loại:
Dưới tác động của ngoại lực, kim loại trải qua ba giai đoạn biến dạng: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy Mức độ xảy ra của các giai đoạn này phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể của từng loại kim loại khi chịu tác động của ngoại lực và tải trọng.
Hình 2.1- Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại
Khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn P đh, biến dạng của kim loại tăng theo đường bậc nhất, thể hiện giai đoạn biến dạng đàn hồi Trong giai đoạn này, biến dạng sẽ mất đi khi tải trọng được khử bỏ.
Khi tải trọng giảm từ Pdh xuống Pd, độ biến dạng của kim loại tăng nhanh, đánh dấu giai đoạn biến dạng dẻo Trong giai đoạn này, kim loại sẽ thay đổi kích thước và hình dạng, và không trở lại trạng thái ban đầu sau khi bỏ tải trọng.
Khi tải trọng đạt giá trị tối đa, vết nứt bắt đầu xuất hiện trong kim loại, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng của ứng suất và kích thước vết nứt Cuối cùng, kim loại sẽ bị phá hủy, đánh dấu giai đoạn phá hủy khi các tinh thể kim loại bị đứt rời.
Trong kim loại đơn tinh thể, các nguyên tử được sắp xếp theo một trật tự xác định và luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng của chúng.
Hình 2.2- Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể kim loại
Dưới tác động của ngoại lực hoặc áp lực cắt kim loại, mạng tinh thể của kim loại bị biến dạng Khi lực tác dụng nhỏ và ứng suất chưa vượt quá giới hạn đàn hồi, các nguyên tử chỉ dịch chuyển trong một thông số mạng Nếu ngừng tác dụng lực, mạng tinh thể sẽ trở về trạng thái ban đầu.
Khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi thì kim loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh
Trong hình thức trượt, một phần của tinh thể đơn dịch chuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng xác định, được gọi là mặt trượt.
Trong hình thức song tinh, một phần tinh thể di chuyển bằng cách vừa trượt vừa quay đến vị trí đối xứng với phần còn lại qua mặt phẳng gọi là mặt song tinh Các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt của tinh thể di chuyển với khoảng cách tỷ lệ thuận với khoảng cách đến mặt song tinh.
Trượt là hình thức chính gây ra biến dạng dẻo trong kim loại khi ứng suất vượt quá giới hạn đàn hồi nhưng chưa đạt đến ứng suất phá huỷ Đây là giai đoạn thứ hai trong quá trình cắt kim loại, diễn ra trước khi kim loại bị phá huỷ hoặc cắt đứt.
Trong quá trình biến dạng dẻo của kim loại, các yếu tố như nhiệt độ không đồng đều, tổ chức kim loại không đồng nhất, lực biến dạng phân bố không đều và ma sát bên ngoài dẫn đến sự hình thành ứng suất dư Ứng suất dư này tồn tại bên trong mọi kim loại đã trải qua biến dạng dẻo, ngay cả sau khi ngừng tác động.
2.Sự thay đổi tính chất của thép ống trong quá trình gia công:
Khi cắt thép ống, tính chất của nó sẽ bị thay đổi do quá trình cắt gây ra biến dạng dẻo nguội, làm thay đổi cấu trúc tinh thể Mật độ khuyết tật trong kim loại tăng lên đáng kể, dẫn đến độ bền của kim loại tăng, trong khi kích thước, hình dạng các hạt kim loại và hướng trục tinh thể cũng bị thay đổi Những yếu tố này tạo ra ứng suất dư và kích thích sự xuất hiện của các mặt trượt, từ đó thúc đẩy quá trình hóa già của kim loại.
Hóa già kim loại dẫn đến giảm tính dẻo và tăng tính bền, với độ giãn dài tỷ đối giảm và các chỉ số như trở lực biến dạng, giới hạn chảy và độ cứng tăng lên Quá trình này xảy ra không đồng đều, chủ yếu làm tăng độ cứng tại các vùng có mật độ nguyên tử nitơ và carbon cao, đặc biệt ở mặt trượt Đối với thép carbon thấp, sự hóa già do biến dạng diễn ra mạnh mẽ hơn sau khi bị biến dạng dẻo nguội, và cường độ của nó tỷ lệ thuận với mức độ biến dạng, nhiệt độ môi trường và thời gian.
Mặt trượt là dấu vết vật lý xuất hiện do biến dạng dẻo cục bộ, thường xảy ra gần mép cắt và làm giảm độ nhẵn bóng của bề mặt Sự hình thành các mặt trượt liên quan đến tính chất cơ học không đồng đều của phôi.
Sự không đồng đều trên bề mặt sau khi cắt là kết quả của quá trình hóa già trong biến dạng, dẫn đến sự xuất hiện các phần lồi lõm tương ứng với các mặt trượt Hiện tượng ăn mòn cũng phát sinh từ những yếu tố này.
Trong quá trình biến dạng dẻo nguội của kim loại, hiện tượng hóa bền xảy ra, dẫn đến giảm khả năng chống ăn mòn Sự thay đổi hình dạng của các phôi sau khi cắt tạo ra ứng suất dư tế vi Những ứng suất này, khi kết hợp với ăn mòn sâu, có thể làm yếu liên kết tại biên giới giữa các hạt, gây ra mầm giòn tự phát trong sản phẩm kim loại hoặc bán thành phẩm.
3.Nguyên lý biến dạng khi cắt:
Quá trình cắt được chia làm hai giai đoạn:
+ iai đoạn ép vào kim loại: Lưỡi dao tỳ vào bề mặt kim loại làm xô lệch các thớ kim loại nhưng chưa làm đứt chúng
Các phương pháp cắt
Cưa là một trong những phương pháp linh hoạt và được chấp nhận rộng rãi nhất để cắt ống Cưa phù hợp cho sản xuất nhỏ
Một cưa nguội thường cắt một ống tại một thời điểm, tuy nhiên, nó có thể cắt một bó ống có đường kính nhỏ cùng một lúc
Vấn đề quan trọng nhất khi sử dụng cưa là lựa chọn đúng lưỡi cưa cho ống cần cắt Số lượng răng trên lưỡi cưa phải được xác định dựa trên số răng tiếp xúc tối đa với ống trong quá trình cắt Nếu số răng tiếp xúc quá ít, sẽ gây hạn chế tốc độ sản xuất và tạo ra rung động Ngược lại, nếu số răng tiếp xúc quá nhiều, phoi cắt có thể bị kẹt, dẫn đến hiện tượng vỡ răng hoặc lưỡi cưa.
Cưa là một phương pháp gia công kim loại tương tự như tiện và phay, trong đó kim loại được loại bỏ bằng cách cắt với răng cào dương Lưỡi cưa thường có thiết kế dạng răng thường, nhưng cũng có thể sử dụng các loại răng khác Đối với các ống thành dày, cần thực hiện vát mép để loại bỏ phoi Để làm mát vùng cắt, cần bôi trơn bằng nhũ tương dầu hòa tan hoặc dầu tổng hợp trực tiếp vào khu vực cắt Hệ thống chảy tran có thể cung cấp một lượng lớn nước làm mát, rất cần thiết cho các ứng dụng liên quan đến ống dày.
Quá trình cưa được áp dụng cho nhiều loại máy với năng suất khác nhau Đầu cưa đơn có khả năng cắt một ống trong mỗi lần gia công, nhưng cũng có thể cắt nhiều ống nhỏ cùng lúc.
- Loại cưa 1 đầu có chi phí tương đối rẻ
- Cưa nhiều đầu có năng suất cao
- Có thể cưa ống hình vuông, hình chữ nhật, cũng như hình tròn
- Có khả năng cưa cả ống mỏng và dày
- Cưa vật liệu từ thép mềm đến thép không g
- Đặc biệt cưa một đầu có thể cắt góc và cắt xiên
Các đầu ống cưa được hoàn thiện tốt khi lưỡi cưa sắc, giúp giảm thiểu ba via và biến dạng Ngoài ra, có thể cưa nhiều ống có đường kính nhỏ cùng một lúc, tăng hiệu quả công việc.
- Một số cưa có thể cưa 2 ống đường kính ngoài 1,25-in tại một thời điểm
Vật liệu ở vết cưa bị phay thành mạt phoi có thể dẫn đến trầy xước và các vấn đề khác trong quá trình đóng gói hoặc các hoạt động tiếp theo.
- Có thể cần làm sạch ống
- Trên cưa nhiều đầu dung sai về độ dài có thể khó duy trì
Thời gian chuyển đổi độ dài ống cưa và thay lưỡi dao trên cưa nhiều đầu có thể kéo dài, phụ thuộc vào số lượng cưa đầu được sử dụng.
Việc mài lưỡi cưa thường xuyên là cần thiết khi cắt các vật liệu nhất định, tuy nhiên điều này có thể làm giảm năng suất sản xuất Khi lưỡi cưa bị mòn, nó có thể gây ra hiện tượng ba vớ trên đầu ống được cưa.
- Ống rất mỏng có thể bị méo
2 Cắt xoay hay cắt ống dạng vòng
Máy cắt ống dạng vòng, hay còn gọi là máy cắt ống xoay, đã được ứng dụng trong ngành công nghiệp hơn 50 năm, bắt đầu từ việc cắt ống nhôm cho hệ thống điều hòa không khí Với sự phát triển của công nghệ, thiết bị này hiện có khả năng cắt đa dạng các loại nguyên vật liệu và sản phẩm khác nhau.
Cắt ống xoay, hay còn gọi là cắt ống dạng vòng, là phương pháp cắt ống tròn bằng lưỡi cắt quay quanh chu vi của ống Trong quá trình này, ống được đặt trên các con lăn hỗ trợ, cho phép lưỡi dao quay cắt chính xác vào ống.
Do không có rãnh cắt hay mạt thép nào được sinh ra, vật liệu không bị mất đi trong quá trình cắt Thay vào đó, vật liệu ống được dời-đẩy sang hai bên của lưỡi dao, dẫn đến việc tạo ra một góc nhỏ ở đầu ống cắt Một phần vật liệu được đẩy vào đường kính trong của ống, trong khi phần còn lại được đẩy ra ngoài, tạo nên sự phình nhẹ ở đầu ống cắt.
Phương pháp này phù hợp để cắt các ống thẳng có chiều dài từ 20 đến 25 feet, hoặc để cắt ống dạng cuộn, có thể tháo cuộn và nắn thẳng trong quá trình thực hiện cắt.
Các phương pháp cắt ống xoay và cắt ống dạng vòng được ứng dụng chủ yếu trong gia công chế tạo ống nhôm cho hệ thống điều hòa không khí ô tô, hệ thống vận chuyển chất lỏng trong ngành ô tô, cắt ống đồng cho ngành ống gió và điều hòa không khí HVAC, cũng như một phần trong việc chế tạo các bộ phận bằng thép carbon.
Máy cắt ống xoay và máy cắt ống dạng vòng truyền thống thường gây ra sai lệch đường kính bên trong ống Để khắc phục vấn đề này, công nghệ cải tiến đã được phát triển nhằm nâng cao chất lượng cắt và giảm thiểu độ méo của ID.
Lợi thế của máy cắt ống xoay/máy cắt ống dạng vòng
- Không có tiêu hao vật liệu cắt
- Không có ba vớ đáng kể
- Không có rãnh cắt hoặc mạt thép được tạo ra
- Có thể được tích hợp với các hoạt động phụ như soi rãnh và vát mép
- Có thể đạt được năng suất cao trong việc cắt các đoạn ống ngắn
- Cắt vật liệu mềm như nhôm và đồng
- Cắt ống cuộn hay ống nắn thẳng
Nhược điểm của máy cắt ống xoay/máy cắt ống dạng vòng :
- Có thể gây ra mỏi kim loại ở hai đầu cắt, có thể gây phương hại đến vận hành tiếp theo
- Biên dạng ống có thể cắt được giới hạn cho ống tròn
- Đầu ống cắt không vuông góc Có thể tạo ra cạnh bị vạt ở đường kính ngoài, và ba vớ cũng như biến dạng nhẹ ở đường kính trong ống
- Tuổi thọ công cụ ngắn khi cắt vật liệu cứng
Máy cắt ống lưỡi cưa đã được sử dụng hơn 75 năm, với sự phát triển của lưỡi cắt kép thay thế công nghệ lưỡi đơn Lưỡi cắt kép giúp loại bỏ lúm lõm thường xuất hiện ở đầu ống khi sử dụng lưỡi đơn.
Phương pháp này sử dụng khuôn kẹp để giữ ống, trong đó một lưỡi cắt ngang tạo ra đường cắt soi ban đầu trên vách ống Điều này cho phép lưỡi cắt dọc xuyên qua thành ống một cách dễ dàng, không gây ra vết lúm lõm.
Phân tích phương án chọn thiết kế máy
Phương án truyền động hợp lý phải thoả mãn một số yêu cầu chủ yếu sau:
- Máy thiết kế có hình dạng và kết cấu hợp lý theo quan điểm công nghệ chế tạo và lắp ráp
- Vật liệu chế tạo chi tiết máy được chọn hợp lý, đảm bảo các yêu cầu liên quan đến công dụng và điều kiện sử dụng máy
- Máy phải có khối lượng và kích thước nhỏ gọn
Giá thành và chi phí sử dụng thấp nhất, phù hợp với điều kiện hiện tại Chuyển động tịnh tiến của dao được thực hiện nhờ vào sự chuyển động của các cơ cấu liên quan.
1.Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt: a) Sơ đồ nguyên lý:
Hình 3.8- Sơ đồ cơ cấu tay quay con trượt b)Nguyên tắc hoạt động:
Tay quay 1 sử dụng động cơ điện để tạo chuyển động quay tròn, từ đó truyền động cho thanh truyền 2 Thanh truyền này đẩy con trượt 3, giúp nó di chuyển tịnh tiến dọc theo rãnh trượt Cơ cấu có nguyên lý làm việc và kết cấu đơn giản, độ cứng vững cao và dễ chế tạo Tuy nhiên, nó không tạo ra lực lớn, đồng thời dẫn động phức tạp và khó điều khiển.
2.Chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thuỷ lực:
Truyền dẫn thủy lực đang trở thành công nghệ phổ biến trong chế tạo máy, đặc biệt trong các thiết bị như máy cắt, máy đột dập và máy gia công áp lực Sơ đồ nguyên lý của hệ thống truyền dẫn thủy lực cho thấy cách thức hoạt động hiệu quả của nó trong các ứng dụng công nghiệp.
1- Van phân ph?i 2- Xy lanh 3- Pit tông
Hình 3.9- Sơ đồ hệ thống xy lanh thuỷ lực b)Nguyên tắc hoạt động:
Dầu được bơm với áp suất cao từ bể dầu qua các phần tử thủy lực như van tràn, van an toàn và van phân phối, sau đó dẫn vào buồng bên trái của xy lanh Áp lực lớn của dầu sẽ đẩy pít tông tiến lên phía trước, trong khi trong hành trình ngược lại, dầu được dẫn vào buồng bên phải để đẩy pít tông lùi về.
Cấu trúc đơn giản cho phép truyền tải công suất cao và lực lớn, đồng thời hoạt động với độ tin cậy cao, giảm thiểu nhu cầu về chăm sóc và bảo dưỡng.
Điều chỉnh vận tốc làm việc tinh vi và vô cấp giúp dễ dàng tự động hóa theo điều kiện làm việc hoặc theo chương trình đã được lập sẵn.
Kết cấu của hệ thống có thiết kế gọn nhẹ, với vị trí các phần tử dẫn và bị dẫn không phụ thuộc vào nhau Các bộ phận nối thường là các đường ống nối dễ dàng thay đổi vị trí.
Máy có khả năng giảm khối lượng và kích thước hiệu quả nhờ áp suất thủy lực cao Đồng thời, thiết bị hoạt động êm ái, ít bị va đập nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, cùng với tính nén được của dầu.
+ Tổn thất trong đường ống và rò r làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng
+ Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn
+ Khó thực hiện sự đồng bộ hoá chính xác các chuyển động
+ Giá thành lắp đặt hệ thống thuỷ lực khá đắt tiền, phức tạp đòi hỏi phải chế tạo chính xác
3) Chuyển động tịnh tiến nhờ vít me a, Nguyên tắc hoạt dộng Đai ốc quay kéo vít me tịnh tiến b, Đặc điểm
+ Bộ truyền vít me đai ốc có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành không cao, có kích thước nhỏ gọn tiện dụng;
+ Bộ truyền có khả năng tải cao, làm việc tin cậy không gây tiếng ồn;
+có tỷ số truyền rất lớn, tạo ra được lực dọc trục lớn trong khi ch cần đặt lực nhỏ vào quay tay;
+có thể thục hiện được di chuyển chậm,chính xác cao;
+ Hiệu suất của bộ truyền vít đai ốc trượt thấp
+ Ren bị mòn nhanh, nhất là khi làm việc với tốc độ cao;
Trong ba phương án tạo chuyển động tịnh tiến để tạo lực cắt cho dao, mỗi phương án đều có những ưu điểm riêng Tuy nhiên, khi xem xét về tính năng kỹ thuật và công nghệ, cũng như mục tiêu giảm bớt công việc cho công nhân, việc sử dụng cơ cấu tịnh tiến là lựa chọn tối ưu.
DUT-LRCC là giải pháp tối ưu cho việc cắt thép cacbon và thép ống hợp kim, mang lại hiệu quả kinh tế và giá thành sản xuất hợp lý.
THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC
CHỌN ĐỘNG CƠ
1: Xác định công suất động cơ
+Công suất cần thiết trên trục đông cơ:
- Trong đó: P ct là công suất cần thiết trên trục động cơ
là hiệu suất truyền động n đ ol
Tra bảng 2.3(Giáo trình tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) có:
đ là hiệu suất bộ truyền đai đ = 0,95
ol là hiệu suất 1 cặp ổ lăn ol = 0,99 n là số cặp ổ lăn ( n=1) Hiệu suất của toàn bộ hệ thống là:
-Trong đó: F là lực kéo băng tải: F = 2000(N)
V là vận tốc băng tải: v = 0,8 (m/s) β là hệ số tải trọng thay đổi β =0.8
Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là:
2: Xác định số vòng quay:
- Số vòng quay trên trục công tác
- Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền đai : u=1
-Số vòng quay sơ bộ của bộ truyền: 100
Ta chọn động cơ là động cơ giảm tốc
Các thông số cơ bản:
( thỏa mãn) Vậy ta chọn được động cơ
II XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT, MÔMEN VÀ VÒNG QUAY TRÊN CÁC TRỤC
- Công suất trên trục : p2 = 1,5/(0.99.0,95)=1,494kw
- Công suất trên trục động cơ: p1=1,5kw
- Số vòng quay trên trục động cơ: 100
- Số vòng quay trên trục I : vì bộ truyền đai có tỷ số truyền bằng 1 nên số vòng quay trên trục bằng 100 v/p
3, Mômen xoắn trên các trục:
- Mômen xoắn trên trục động cơ:
- Mô men xoắn trên trục :
THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN, TRỤC
Tính bộ truyền đai
Truyền động đai là phương pháp truyền chuyển động giữa các trục xa nhau, sử dụng đai được mắc lên bánh đai với lực căng ban đầu F0 Nhờ vào lực căng này, lực ma sát được tạo ra trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai, từ đó giúp truyền lực hiệu quả.
- Bộ truyền đai có những ưu điểm:
Đai truyền động có khả năng truyền chuyển động và cơ năng giữa các trục ở khoảng cách xa, nhờ vào độ dẻo của đai, giúp hoạt động êm ái, không gây tiếng ồn và phù hợp với vận tốc cao Hơn nữa, kết cấu của nó đơn giản và giá thành rẻ, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng.
+ Giữ được an toàn cho máy khi quá tải (lúc này đai sẽ bị trượt trơn trên trên bánh)
+ Tuổi thọ thấp khi làm việc với vận tốc cao
+ Tỷ số truyền không ổn định vì có trượt đàn hồi trên đai
+Lực tác dụng lên trục và ổ lớn
Vật liệu làm đai cần đáp ứng các tiêu chí quan trọng như độ bền mỏi và bền mòn cao, hệ số ma sát lớn, cùng với tính đàn hồi tốt để đảm bảo hiệu suất và độ bền trong quá trình sử dụng.
- Chọn loại đai thang thường có tỷ số của chiều rộng tính toán bt đo theo lớp trung hòa và chiều cao h của tiết diện hình thang b t /h ≈ 1,4
- Theo bảng 4.13 - sách TTTKHDĐ cơ khí tập 1 ta chọn lạo đai thang tiết diện Ƃ
2 Chọn đường kính bánh đai
Theo bảng 4.21 sách TTTKHDDCK tập 1 ta chon đường kính bánh đai theo tiêu chuẩn:
+ Đường kính bánh đai 1: D 1 R mm
+ Đường kính bánh đai 2: D 2 R mm
+ Đường kính bánh đai 3: D3R mm
3 Xác định thông số bộ truyền đai a)Vận tốc đai:
- Vận tốc đai: Từ động cơ lên trục
Xác định theo công thức: v1= ==0.128 (m/s) b)Khoảng cách trục:
Khoảng cách trục từ động cơ lên trục I:
Xác định theo công thức:
4.Tiết diện đai và chiều rộng bánh đai
Theo bảng (4.8 ) có tỷ số nên dùng là 1/40 ( đai vải cao su) do đó
Theo bảng 4.1 dùng loại đai không có lớp lót , trị số tiêu chuẩn là ( với số lớp là 6)
Ứng suất có ích cho phép:
Trong đó: ứng suất có ích cho phép tính theo công thức:
: Trị số ảnh hưởng đến góc Ôm
: Trị số ảnh hưởng của vận tốc
: Trị số ảnh hưởng đến vị trí bộ truyền
Theo bảng (4.1) lấy trị số tiêu chuẩn: b= 12,5 (mm)
5 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng
Tính toán thiết kế trục
- Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45,tôi cải thiện có: b= 850 (Mpa)
- Ứng suất xoắn cho phép [] = 15…30 (Mpa)
2 Xác định sơ bộ đường kính trục
Theo công thức (10.9) [ I ] đường kình trục thứ k, với k =1 2 (mm)
- Từ đường kính trục ta chọn chiều rộng ổ bi tương ứng:
A.Tính toán thiết kế trên trục
Fx11 Fdx1 Fy11 a, Lực tác dụng lên trục
- Lực từ bánh đai tác dụng lên trục:
Theo bài ra ta có góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài = 0 0
Do đó lực tác dụng vào bánh đai F r ta phân tích thành 2 lực: và
b, Xác định phản lực tại các ổ đỡ
- Xét trên mặt phẳng xoz có:
- Xét trên mặt phẳng yoz có:
DUT-LRCC c Xác định Mômen uốn và xoắn
Mặt cắt tại vị trí 1-1
Mặt cắt tại vị trí 1-2
5 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
- Giới hạn mỏi uốn và giới hạn mỏi xoắn được xác định gần đúng theo công thức :
- S : hệ số an toàn cho phép, thường thì S = 1,5…2,5
- S j : hệ số an toàn ch tính riêng ứng suất pháp( ch xét tại tiết diện j)
- S j : hệ số an toàn ch xét riêng ứng suất tiếp
- Theo bảng 10.7 [ I ] ta được = 0,1 và = 0,05
-Ta xác định hệ số an toàn ch xét riêng ứng suất pháp S và hệ số an toàn ch xét riêng đến ứng suất tiếp S theo công thức: m a
Cuối cùng ta xác định hệ số an toàn theo công thức:
A.Chọn ổ lăn của trục I là loại ổ bi đỡ 1 dãy,chịu được lực hướng tâm, làm việc với số vòng quay cao, giá thành ổ thấp
Dựa vào đường kính ngõng trục d = 30 mm
Tra bảng P.2.7 chọn loại ổ bi đỡ cỡ nhẹ, kiểu 306 Đường kính trong d = 25 mm, đường kính ngoài DR mm
B mm; đường kính bi ,3 mm
- Khả năng tải trọng: C ",0 (kN)
- khả năng tải tĩnh: Co,1 (kN)
Ta có số vòng quay của trục I: n 1 = 355 (v/ph) chọn ổ theo khả năng tải động :
- Phản lực tổng trên 2 ổ lăn:
- Vậy ta kiểm nghiệm với ổ chịu lực lớn hơn: Fr11 = 1020,5 ( N ) Đối với ổ đỡ chịu lực hướng tâm X = 1; Y=0 ; F a =0
V = 1 khi vòng trong quay kt = 1 vì nhiệt độ t ≤ 100 o
Theo công thức (11.1) khả năng tải động
Trong đó:L h = (10…25).10 3 giờ (Tra bảng 11.2)
- Hệ số khả năng tải động :
khả năng tải động của ổ lăn được đảm bảo
Tải trọng tĩnh tính theo công thức (11-19) với Fa=0
Qt = Frmà Qt> Qo; ta chọn Qo =Fr = 1,0205 kN < Co= 7,09 kN
Loại ổ lăn này thoả mãn điều kiện tải tĩnh
II Tính toán hệ thống vít me
Truyền động bằng vít me đai ốc là phương pháp chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến thông qua sự ăn khớp giữa ren của đai ốc và ren của trục vít me.
Bất kỳ một hệ thống truyền vít me nào cũng có hai phần chính:
-Cơ cấu tạo năng lượng ( động cơ, tay quay )
-Cơ cấu biến đổi chuyển động (vít me đai ốc)
Ngoài các thiết bị chính, còn có nhiều thiết bị phụ hỗ trợ để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả Hầu hết các thiết bị cơ cấu vít me đai ốc đã được tiêu chuẩn hóa, do đó việc thiết kế và tính toán trở nên linh hoạt, giúp máy móc hoạt động đúng theo yêu cầu.
-Dễ đề phòng quá tải
-Truyền được công suất cao,lực lớn, cơ cấu đơn giản, độ tin cậy cao, -Hoạt động ít gây tiếng ồn
- Có thể thực hiện di chuyển chậm có độ chính xác cao
Hệ thống vít me tạo lực cắt là bộ phận quan trọng nhất trong máy cắt, yêu cầu tính toán động học và kết cấu phải đảm bảo cung cấp đủ lực cắt và hoạt động với công suất tối ưu.
Nội dung thiết kế tính toán hệ thống thuỷ lực bao gồm các phần sau:
- Tính toán các thông số của động cơ tạo lực cắt
-Tính toán các thông số của vít me
Tính toán lực cắt bằng công thức thực nghiệm:
Dựa vào kết quả thực nghiệm khi nghiên cứu về cắt gọt ta xây dựng công thức tính toán lực cắt:
Phương pháp dựa vào lực cắt đơn vị và diện tích tiết diện phoi sắt:
Ta có lực cắt P là lực cắt đơn vị và diện tích phoi sắt như sau:
Trong đó : p là lực cắt đơn vị ,là hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia công q là diện tích tiết diện phoi sắt
Theo các nhà nghiên cứu cắt gọt, lực cắt đơn vị p có thể được biểu diễn gần đúng thông qua độ bền σb của vật liệu dẻo hoặc độ cứng HB của vật liệu dòn.
Thực tế khi cắt với dao một lưỡi cắt, từ thực nghiệm ta có:
DUT-LRCC p= (2,5-4.5) σb đối với vật liệu dẻo q=(0.5-1.0)HB đối với vật liệu dòn
Hệ số nhỏ được sử dụng khi cắt với chiều dày lớn, trong khi đó hệ số lớn áp dụng cho chiều dày nhỏ Để dễ dàng tra cứu lực cắt, sổ tay cắt gọt thường cung cấp các lực đơn vị dưới dạng đồ thị quan hệ: p = f(atb).
Hình vẽ tính toán lực cắt: f m/s
Dựa vào công thức thực nghiệm trên ta tính được :
Ta tính lực ma sát tại hai con lăn và chi tiết:
Ta có: f m/s1= P.sinα Để f m/s1 lớn nhất góc α lớn nhất => αE
Vậy f ms1 lớn nhất bằng :1414.2 N
Ta có tam giác nối của hai tâm con lăn và tâm chi tiết ta có được là tam giác vuông cân
Với dải ống từ ỉ23 đến ỉ60, chúng ta có thể xác định khoảng cách d, bao gồm khoảng cách giữa hai con lăn và chiều cao để dao hoạt động hiệu quả.
Ta có khoảng thay đổi khoảng cách con lăn :81