Thiết kế máy cắt thép tấm

Với nhu cầu sử dụng hiện tại của thép tấm, cần thiết phải có các máy móc, thiết bị để cắt các loại thép tấm phục vụ công nghiệp, đặc biệt trong lĩnh vực cơ khí chế tạo.. Vật cắt kim loại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: ThS TRẦN NGỌC HẢI

Sinh viên thực hiện: ĐỖ NGỌC ANH

Đà Nẵng, 2017

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP TẤM VÀ CƠ SỞ

CẮT KIM LOẠI

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP TẤM:

1.1.1 Nhu cầu sử dụng :

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

nền kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó Trong đó có ngành

cơ khí nắm vai trò chủ đạo trong việc tạo ra sản phẩm, đặc biệt ngành công nghiệp

chế tạo phôi lại phải đóng vai trò chủ chốt, là khâu cơ bản đầu tiên trong quy trình

sản xuất cơ khí Dẫn chứng các nghiên cứu gần đây đều cho thấy tiêu thụ sản phẩm

thép tấm toàn cầu sẽ tăng trưởng ở tốc độ cao Nguyên nhân chính đẩy tăng nhu cầu

sản phẩm thép như dải thép, thép tấm là ngành công nghiệp ôtô, đóng tàu, chế tạo

máy và một số ngành nghề khác… đang phát triển Cùng với xu hướng này, sự phát

triển mạnh mẽ ở các ngành công nghiệp khác nhau sẽ thúc đẩy ngành thép duy trì

xu hướng tăng trưởng đi lên trong vài năm tới Thép tấm hầu như được sử dụng rất

nhiều trong các ngành công nghiệp kể trên

1.1.2 Các sản phẩm được sử dụng từ thép tấm :

Thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, ở mỗi loại có các ưu

điểm và nhược điểm khác nhau Các sản phẩm thép tấm được phân loại theo chiều

Từ sự phân loại đó ta có các dạng phôi của thép tấm khác nhau như: Dạng

phôi tấm hay dạng phôi cuộn hoặc phôi dải

DUT.LRCC

Các sản phẩm được sử dụng từ thép tấm có thể sơ lược từ các ngành nghề như sau :

- Trong ngành chế tạo máy : Thép tấm được sử dụng trong các thân máy của

các máy cắt kim loại, vỏ máy…

- Trong ngành cơ khí ô tô : Thép tấm được dùng làm các khung sườn gầm, lót

sàn xe ô tô, che kín thùng xe, các bộ phận che kín khác

Hình 1.1-Thép tấm sử dụng trong ngành cơ khí ô tô

- Trong ngành điện : Thép tấm được dùng làm kết cấu các cột điện cao thế,

các sản phẩm trong lĩnh vực điện như các lá thép trong stato của động cơ điện, các

cánh quạt cỡ lớn, các tấm thép mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong chấn lưu

đèn ống , máy biến thế, các hộp công tơ điện

Hình 1.2- Thép tấm sử dụng để lắp ráp kết cấu cột điện cao thế

- Trong xây dựng : Thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ các

tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau để tạo nên các

kết cấu thép bền vững hơn như nó liên kết với nhau có thể bằng mối hàn, bulông hoặc

đinh tán

DUT.LRCC

Hình 1.3-Thép tấm sử dụng trong kết cấu cầu

- Trong ngành chế biến: Thép tấm được sử dụng rộng rãi không kém, nó được

dùng để chế tạo các thùng chứa, bể chứa, các chai, hộp để đóng gói,

- Bên cạnh đó đặc biệt phải nhắc tới ngành đóng tàu trong đó dung thép tấm

dùng làm vỏ, kết cấu khung tàu thuyền Trong quá trình thực nghiệm tại Công ty

TNHH MTV đóng và sữa chữa tàu Hải Sơn trụ sở tại Đà Nẵng chứng thực một điều

rằng nhu cấu thép tấm với nhiều loại hình dáng cũng như kích thước nhằm phục vụ

cho nhiều nhu cầu đặc biệt là công tác sửa chữa và đóng mới các loại tàu thô sơ phục

vụ cho công việc đánh cá ngắn ngày, gần bờ cho tới các tàu đánh bắt xa bờ, tàu cảnh

sát biển, tàu chiến nhằm bảo vệ an ninh hàng hải cũng như toàn vẹn lãnh thổ trong giai

đoạn nước ta đang phải đấu tranh nhằm chống lại các thế lực bên ngoài nhằm gây bất

ổn cũng như xâm chiếm lãnh thổ nước ta

Hình 1.4-Tàu được chế tạo từ thép tấm

DUT.LRCC

Hình 1.5- Một công đoạn chế tạo vỏ tàu

Hình 1.6- Sử dụng thép tấm chế tạo khung xương tàu Ngoài ra thép tấm còn được dùng để dập ra các đồ dùng dân dụng phục vụ đời

sống hay trong ngành công nghiệp hàng không dùng để che chắn, nắp đậy thân, cửa

của máy bay, tên lửa,

Với nhu cầu sử dụng hiện tại của thép tấm, cần thiết phải có các máy móc, thiết

bị để cắt các loại thép tấm phục vụ công nghiệp, đặc biệt trong lĩnh vực cơ khí chế tạo

1.2 CƠ SỞ CẮT KIM LOẠI

1.2.1 Quá trình cắt đứt vật liệu :

Dưới tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo các giai đoạn : biến dạng

đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ

- Biến dạng đàn hồi : Làbiến dạng mất đi khi bỏ tải trọng tác dụng, nó xảy ra khi

tải trọng nhỏ hơn một giá trị gọi là giới hạn đàn hồi

DUT.LRCC

Khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn Pđh thì biến dạng kim loại tăng theo đường bậc

nhất, đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi : biến dạng mất đi sau khi khử bỏ tải trọng

- Biến dạng dẻo : là biến dạng vẫn tồn tại khi bỏ tải trọng tác dụng, nó xảy ra khi tải

trọng lớn hơn giới hạn đàn hồi Tuỳ theo cấu trúc tinh thể của mỗi kim loại, các giai

đoạn trên có thể xảy ra ở các mức độ khác nhau dưới tác dụng của ngoại lực và tải

trọng

Khi tải trọng từ Pđh → Pd thì độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, đây là giai

đoạn biến dạng dẻo, kim loại bị biến đổi kích thước, hình dạng sau bỏ tải trọng tác

dụng lên nó

- Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất thì trong kim loại bắt đầu xuất hiện vết

nứt, tại đó ứng suất tăng nhanh và kích thước vết nứt tăng lên, cuối cùng kim loại bị

phá huỷ Đó là giai đoạn phá huỷ, trong giai đoạn này tinh thể kim loại bị đứt rời

Các giai đoạn của quá trình cắt được biểu diễn cụ thể ở hình dưới :

a b c

Hình 1.7- Các giai đoạn của quá trình cắt

a Giai đoạn biến dạng đàn hồi b Giai đoạn biến dạng dẻo c Giai đoạn phá hủy

Chú thích :

1 Bộ phận kẹp chống xoay 3 Lưỡi cắt dưới

2 Lưỡi cắt trên 4 Vật cắt kim loại dạng tấm

Ở giai đoạn đầu của quá trình cắt biến dạng dẻo tập trung ở mép làm việc của

lưỡi cắt sau đó ổ biến dạng bao quanh lưỡi cắt ( H1.7a)

Giai đoạn hai bắt đầu khi có sự chuyển dịch tương đối giữa phần này với phần

kia của tấm (H1.7b) Ở giai đoạn này nó tạo ra bề mặt phẳng nhẵn, bóng và được san

phẳng bởi lực ma sát hướng theo bề mặt bên của lưỡi dao

DUT.LRCC

Do sự tiến lại gần nhau của các lưỡi cắt, mức độ biến dạng tăng lên và khi đó

tính dẻo của kim loại bị mất đã bắt đầu giai đoạn phá hủy Các vết nứt xuất hiện, phát

triển và phá huỷ kim loại cho đến khi kết thúc quá trình tách phần vật liệu này ra khỏi

phần vật liệu khác của tấm (H1.7c) Sự phá huỷ kim loại xảy ra ở phía trước mép làm

việc của lưỡi dao trong tấm, vì vậy các vết nứt gọi là các vết nứt phá vỡ trước

1.2.2 Sự thay đổi tính chất của thép tấm trong quá trình gia công:

Khi cắt tính chất của thép tấm bị thay đổi, sở dĩ như vậy là do trong quá trình cắt

biến dạng dẻo nguội làm cấu trúc tinh thể thay đổi: mật độ khuyết tật tăng lên mạnh

mẽ dẫn tới độ bền kim loại tăng lên, kích thước và hình dạng các hạt kim lọai cũng

như hướng của trục tinh thể thay đổi làm phát sinh ứng suất dư và xuất hiện những mặt

trượt kích thích quá trình hóa già của kim loại Cụ thể như sau :

- Sự hóa già do biến dạng:

Hệ quả của sự hóa già kim loại là giảm tính dẻo (độ giãn dài tỷ đối giảm) và

nâng cao tính bền của kim lọai (trở lực biến dạng, giới hạn chảy và độ cứng tăng) Sự

hóa già biến dạng xảy ra không đồng đều, trước tiên nó làm tăng độ cứng của kim loại

tại các vùng có mật độ các nguyên tử nitơ và cacbon cao, chủ yếu là ở mặt trượt, tại

đây đặc biệt có nhiều lệch

Đối với thép Cacbon thấp, sự hóa già do biến dạng xảy ra mãnh liệt hơn sau khi

biến dạng dẻo nguội; cường độ của nó tỷ lệ thuận với mức độ biến dạng, nhiệt độ môi

trường xung quanh và thời gian

- Xuất hiện mặt trượt:

Mặt trượt là những dấu vết vật lý do biến dạng dẻo cục bộ gây ra Mặt trượt

xuất hiện tại vùng gần mép cắt, làm giảm độ nhẵn bóng bề mặt Sự xuất hiện các mặt

trượt có liên quan đến tính chất cơ học không đồng đều của phôi Sự không đồng đều

này là do sự hóa già trong quá trình biến dạng gây ra Trên vùng bề mặt này sau khi

cắt có thể quan sát thấy những phần lồi lõm tương ứng với các mặt trượt

- Sự phát sinh hiện tượng ăn mòn:

Trong quá trình xảy ra biến dạng dẻo nguội kim loại xảy ra sự hóa bền Sự hóa

bền cùng với một số hiện tượng khác làm cho khả năng chống ăn mòn của kim loại

giảm đi Tuy vậy, do những điều kiện không giống nhau, sự thay đổi hình dạng của

các phôi kề nhau sau khi cắt sẽ phát sinh những ứng suất dư tế vi Những ứng suất dư

DUT.LRCC

này khi có sự ăn mòn sâu và các tinh thể sẽ làm suy yếu liên kết ở biên giới giữa các

hạt và có thể gây ra những mầm giòn tự phát của các sản phẩm kim loại hoặc bán

thành phẩm

1.2.3 Lực tác dụng trong quá trình cắt :

Tiếp theo dưới đây chúng ta sẽ đi phân tích cụ thể các lực tác dụng khi cắt vật

liệu tấm bằng dao cắt Dưới đây là hình biểu diễn sơ đồ tác dụng lực khi cắt :

Hình 1.8 - Sơ đồ tác dụng lực khi cắt Lực tác dụng P của lưỡi cắt trên và lưỡi cắt dưới lệch nhau, do đó có khe hở giữa

2 lưỡi cắt, tạo nên momen quay :

Momen này có xu hướng làm cho vật liệu quay đi một góc nhỏ trước lúc bị cắt đứt

Hiện tượng quay làm cho chất lượng mặt cắt xấu đi Bởi vậy cần có sự chống quay đó bằng

cách thêm vòa lực ép Q lên tấm vật liệu được biểu diễn như trên hình (1.8)

Lực cắt được tính toán theo công thức sau :

- Đối với lưỡi cắt bố trí song song :

M : Momen quay (kGm)

Φ : Góc nghiêng của lưỡi cắt trên (độ)

α : Góc ăn của cặp dao đĩa tính theo độ (độ)

s : Chiều dày tấm thép (mm)

Bộ phận làm việc là những lưỡi cắt nhấn sâu vào trong kim loại làm cho nó bị

biến dạng dẻo cho đến khi tách hoàn toàn một phần vật liệu này ra khỏi phần vật liệu

khác Giữa các lưỡi cắt có một khe hở L

Tuỳ thuộc vào khe hở giữa các lưỡi cắt L và độ lún sâu của lưỡi dao vào chiều

dày tấm h tại thời điểm bắt đầu sự phá huỷ, các vết vết nứt vỡ xuất phát từ các mép

làm việc của lưỡi dao trên và dưới có thể song song với nhau hoặc gặp nhau Khi các

vết nứt ở mép làm việc của các lưỡi cắt gặp nhau thì trị số khe hở L là tối ưu bởi vì khi

đó chất lượng mặt cắt là tốt nhất, mặt cắt phẳng và nhẵn Dưới đây là hình biểu diễn rõ

hơn sự tối ưu và không tối ưu khi cắt

Hình 1 9- Sơ đồ phân bố các vết nứt tại mép cắt a.Trường hợp cắt chưa tối ưu b Trường hợp cắt tối ưu

Ngoài ra lực cắt còn bị phụ thuộc vào một số yếu tố như bảng sau:

Bảng 1.1- Các thông số ảnh hưởng đến lực cắt

Các nhân tố ảnh hưởng Sự thay đổi của thông số Sự thay đổi của lực cắt P

Bán kính góc lượn lưỡi dao r giảm giảm

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY KẾT CẤU

TỔNG THỂ MÁY

2.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẮT :

Trải qua hàng trăm năm hình thành và phát triển nghành kỹ thuật nói chung

cũng như ngành cơ khí nói riêng đã tìm ra và ứng dụng vào cuộc sống khá nhiều kỹ

thuật, phương pháp cắt kim loại, điển hình có thể nêu lên một số phương pháp tổng

quát như sơ đồ hình (2.1) sau :

Hình 2.1- Sơ đồ các phương pháp cắt vật liệu Trên thực tế hiện nay sử dụng rất nhiều phương pháp để cắt vật liệu từ thô sơ

nhất cho tới những phương pháp cực kì hiện đại mang lại sự chính xác và năng suất

cực kì cao Cơ bản ta có thể thấy được những phương pháp cụ thể như : cắt thủ công,

cắt bằng ngọn lửa hàn khí, cắt bằng plasma, đặc biệt cắt bằng chùm tia laser là phương

pháp khá mới mẻ và được xem là một trong những phương án cực kì chính xác cũng

như hiệu quả, hay phổ biến hơn nữa là các phương pháp cắt bằng máy cắt có lưỡi

dao Tùy theo hình dạng, kích thước của phôi, yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm cũng

như qui mô sản suất mà ta có thể áp dụng phương pháp cắt khác nhau Mặt khác

phương pháp cắt còn ảnh hưởng rất lớn đến năng suất sản xuất Sau đây ta sẽ đi tiến

hành phân tích một số phương pháp cắt thép tấm phổ biến hiện nay, từ đó chọn ra

phương án thích hợp

DUT.LRCC

2.1.1 Phương pháp cắt bằng nhiệt:

2.1.1.1 Cắt bằng ngọn lửa khí:

a Giới thiệu:

Cắt đứt kim loại đen, kim loại màu và kim loại bằng ngọn lửa khí là phương pháp

đốt cháy làm cho vật cắt đạt tới điểm nóng, bị đẩy mạnh và bị tách rời

Hình 2.2- Sơ đồ cắt bằng khí Chú thích :

1 Phôi thép 2 Hỗn hợp khí C2H2

3 Dòng khí O2 4 Đầu cắt Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt được nung nóng đến nhiệt độ cháy nhờ nhiệt

độ của ngọn lửa nung, sau đó cho dòng oxy thổi qua, kim loại bị oxy hoá mãnh liệt tạo

thành oxit Sản phẩm cháy bị nung chảy và được dòng oxy thổi khỏi mép cắt, tiếp

theo do phản ứng cháy của kim loại toả nhiệt mạnh, lớp kim loại tiếp theo bị nung

nóng nhanh và tiếp tục bị đốt cháy tạo thành rãnh cắt

Để cắt bằng khí, kim loại cắt phải thoả mãn một số yêu cầu sau :

- Nhiệt độ cháy của kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy

- Nhiệt độ nóng chảy của oxit kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy

của kim loại

- Nhiệt toả ra khi kim loại cháy phải đủ lớn để nung mép cắt tốt đảm

bảo quá trình cắt không bị gián đoạn

DUT.LRCC

- Oxit kim loại nóng chảy phải loãng tốt, dễ tách khỏi mép cắt

- Độ dẫn nhiệt của kim loại không quá cao, tránh sự toả nhiệt nhanh dẫn

đến mép cắt bị nung nóng kém, làm gián đoạn quá trình cắt

b Ưu điểm :

- Thiết bị đơn giản, dễ vận hành

- Có thể cắt được kim loại có chiều dày lớn

c Nhược điểm :

- Chỉ có thể cắt được kim loại thỏa mãn điều kiện cắt

- Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn nên sau khi cắt chi tiết dễ bị cong vênh, biến dạng

đặc biệt khi cắt các tấm dài

- Mặt khác để đảm bảo chất lượng phôi, nâng cao năng suất và hạ giá thành cắt

cần phải chọn các chế độ cắt hợp lý khác nhau như áp suất khí cắt, lượng tiêu hao khí

cắt , tốc độ cắt, khoảng cách cần khống chế từ mỏ cắt tới vật cắt do đó việc dùng

phương pháp này để cắt thép tấm không mang lại hiệu quả kinh tế cao cũng như năng

suất thấp, khó chuyển sang tự động hoá

d Phạm vi ứng dụng :

- Được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đóng tàu, chế tạo toa xe, xây

dựng

- Cắt thép tấm, phôi tròn và các dạng phôi khác

- Ngày này được tự động hóa máy cắt điều khiển số hay máy cắt CNC với

nhiều mỏ cắt cùng một lúc, mang lại năng suất và hiệu quả cao

2.1.1.2 Cắt bằng tia laser:

a Giới thiệu:

Trong những năm gần đây người ta đã bắt đầu sử dụng laser để cắt tất cả các

vật liệu với bất kỳ độ cứng nào

Nguyên lý chung về cắt bằng laser là một phương pháp tạo rãnh cắt hoặc lỗ nhờ

vào nguồn nhiệt bức xạ rất lớn của laser làm vật liệu vùng cắt cháy lỏng và bốc hơi đi

ra ngoài

DUT.LRCC

Hình 2.3- Sơ đồ nguyên lý điều khiển hướng chùm tia laser khi cắt

Chú thích :

1 Máy phát laser 2 Chùm tia laser

3 Gương phẳng nghiêng 4 Thấu kính hội tụ

5 Vật gia công Nguồn bức xạ laser 1 tạo ra chùm tia laser 2 đi thẳng hoặc đổi hướng nhờ gương

phẳng 3 và được hội tụ nhờ thấu kính hội tụ có tiêu cự f trong 4 Nguồn năng lượng

laser tập trung trên một diện tích rất nhỏ với mật độ dòng nhiệt tạo vùng tiếp xúc bề

mặt rất cao làm vật liệu 5 nóng chảy và bốc hơi tạo thành rãnh cắt hoặc lỗ khoan

b Ưu điểm:

- Cắt bằng chùm tia laser có nguồn nhiệt tập trung với một mật độ nhiệt cao, vì

vậy nó có thể cắt tất cả các loại vật liệu và hợp kim của nó

- Rãnh cắt hẹp, sắc cạnh và độ chính xác cao

- Ngoài ra nó còn có thể cắt theo đường thẳng hay đường cong và có thể cắt

theo các hướng khác nhau nhờ quá trình cắt không tiếp xúc

- Cắt thép bằng chùm tia laser cho năng suất cao, có thể cơ khí hoá và tự động

hoá dễ dàng

c Nhược điểm:

- Khó điều chỉnh công suất ra

- Phương pháp này có những hạn chế là chiều dày tấm cắt trong phạm vi 10-20 mm

DUT.LRCC

- Thiết bị tạo tia laser cũng như các thiết bị điều khiển chương trình số CNC có

giá thành cao

d Phạm vi ứng dụng:

- Trong công nghiệp laser được sử dụng nhiều vào việc hàn, khoan, cắt các

loại vật liệu có độ nóng chảy cao kể cả phi kim

- Gia công cho phép cắt ở kích thước rất nhỏ đối với nhiều loại vật liệu với các

1 Cụm dao trên 2 Sóng trượt 3 Lưỡi dao trên

4 Phôi 5 Cảm biến đo chiều dài 6 Cụm dao dưới

Ở phương pháp cắt này người ta thường bố trí lưỡi dao nghiêng một góc γ so với

bàn máy.Khi bố trí lưỡi dao trên nghiêng thì quá trình cắt xảy ra dần dần, trên phần tách ra

của tấm, vì thế lực cắt nhỏ hơn khi bố trí dao song song Ngoài ra tải trọng tĩnh đặt lên

mép làm việc của lưỡi dao làm tăng độ cứng vững của chúng Góc nghiêng của lưỡi dao

trên γ cần phải đảm bảo tự hãm, nghĩa là với góc nghiêng đó trong quá trình cắt không có

sự dịch chuyển tấm trong mặt phẳng nằm ngang Tùy theo chiều dày của tấm, góc

nghiêng γ = (2 ÷ 6)º, vật liệu càng dày góc γ càng lớn

DUT.LRCC

- Ưu điểm:

+ Lực cắt không yêu cầu cao

+ Có thể cắt theo những đường cắt cong, do đó không yêu cầu kết cấu máy phải

cồng kềnh, máy ít rung động đến xung quanh

- Nhược điểm :

+ Chất lượng bề mặt mép cắt không được cao

b Dao bố trí song song:

- Sơ đồ nguyên lý :

Nói chung kết cấu và các thông số của cặp lưỡi dao song song cũng giống như

dao nghiêng Dưới đây là máy cắt thép có dao bố trí theo kiểu song song Máy cắt dao

thẳng song song dùng để cắt các loại phôi và sản phẩm có tiết diện vuông, chữ nhật,

tròn máy thường đặt sau máy cán phôi, cán phá, cán hình cỡ lớn có tiết diện sản

phẩm là đơn giản Máy có nhiệm vụ cắt bỏ phần đầu, phần đuôi vật cán và dùng để cắt

phân đoạn vật cán theo kích thước quy định Khi làm việc mặt phẳng chuyển động của

dao không đổi Sơ đồ nguyên lý được biểu diễn như hình dưới :

Hình 2.5- Sơ đồ nguyên lý cắt bằng lưỡi dao song song Chú thích :

1 Cụm dao trên 2 Sóng trượt 3 Lưỡi dao trên

4 Phôi 5 Cảm biến đo chiều dài 6 Cụm dao dưới

DUT.LRCC

Hình 2.6- Máy cắt bằng lưỡi dao song song thực tế Điểm khác biệt cơ bản đó là về sự thay đổi lực khi cắt, biểu đồ sau sẽ cho ta

thấy cụ thể hơn về điều trên :

Hình 2.7- Sơ đồ sự thay đổi lực khi cắt trên máy cắt I- dao nghiêng; II- dao song song

Khi cắt trên máy cắt dao song song lực cắt P tăng nhanh và đạt giá trị cực đại ,

sau đó giảm dần (đường II hình 2.1)

Khi cắt các tấm như nhau thì công biến dạng được đặc trưng bởi diện tích của

phần bề mặt giới hạn bởi đường cong I và II ( đường cong tải trọng làm việc) là gần

bằng nhau Tuy nhiên ở trường hợp I lực cắt nhỏ hơn so với II Do đó công suất dẫn

động của các máy cắt dao nghiêng nhỏ hơn so với máy cắt dao song song

DUT.LRCC

- Ưu điểm :

+ Đường cắt thẳng đẹp, hành trình dao nhỏ

+ Lực cắt tương đối lớn

- Nhược điểm :

+ Chỉ cắt được đường thẳng,chiều rộng tấm cắt phải nhỏ hơn chiều dài dao

Cắt được tấm rộng B≥3200mm, chiều dày S đến 60mm

2.1.2.2 Cắt trên máy cắt có lưỡi dao chuyển động quay:

kính chuyển động quay ngược chiều nhau với cùng một tốc độ góc Các mép làm việc

của các đĩa dao được đặt sao cho độ trùng dao d = (0,2 - 0,4 )S

b Ưu điểm :

- Đặc điểm nổi bật khi cắt trên máy cắt dao đĩa là với một đường kính đĩa

dao xác định, các máy cắt không những chỉ cắt kim loại mà còn giữ chặt và kéo

kim loại vào vùng cắt Vì vậy, chiều dài của dải cắt là không giới hạn

- Thông số đặc trưng cho máy cắt dao đĩa là chiều dày lớn nhất của tấm cắt,

nó có thể cắt được tấm có chiều dày đến 25mm khi ≤ 500 MPa

DUT.LRCC

c Nhược điểm :

- Phương pháp này tốc độ cắt chậm

- Năng suất thấp khi ta cắt thép tấm có chiều dày lớn tuy rằng lực cắt nó nhỏ

2.1.2.3 Máy cắt lưỡi dao chấn động :

Ở trên ta đã đưa ra một số phương án cắt thép tấm Thông qua ưu, nhược điểm

đánh giá các phương án cũng như một số phạm vi sử dụng thực tế cho thấy được ta có

nhận xét lại như sau:

- Phương pháp dùng hồ quang quang điện hay ngọn lửa khí có thể cắt được thép

tấm có bề dày lớn nhưng chất lượng mép cắt không cao, năng suất thấp, khó cơ khí

DUT.LRCC

hoá và tự động hoá Do đó nó chỉ phù hợp khi cắt những tấm dày, có hình dáng phức

tạp

- Phương pháp cắt bằng tia laser: Dùng chùm tia laser có thể gia công được các

loại vật liệu có cơ tính tốt , dễ dàng cơ khí hoá và tự động hoá Tuy nhiên chiều dày

cắt được tương đối mỏng, mặt khác thiết bị tạo nguồn laser phức tạp và giá thành cao

- Phương pháp cắt bằng cặp dao đĩa, phương pháp này tốc độ cắt chậm hơn,

năng suất thấp khi ta cắt thép tấm có chiều dày lớn tuy rằng lực cắt nó nhỏ, do đó

phương pháp này không hiệu quả

- Phương pháp cắt bằng dao có lưỡi nghiêng : Phương pháp này tuy mép cắt

không được thẳng và đẹp nhưng lực cắt cần thiết không yêu cầu lớn, có thể cắt theo

những đường cắt cong, do đó không yêu cầu kết cấu máy phải cồng kềnh, máy ít rung

động đến xung quanh, do vậy ta chọn phương án lưỡi dao cắt nghiêng để thiết kế máy

2.2 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG:

2.2.1 Yêu cầu lựa chọn phương án truyền động :

Như vậy ta đã phân tích chọn được phương án cắt dùng cặp lưỡi dao nghiêng

chuyển động tịnh tiến Tuy nhiên để thực hiện chuyển động tịnh tiến cũng có nhiều

loại cơ cấu khác nhau Do đó cần phải chọn phương án truyền động hợp lý nhằm 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

- Có thể sử dụng các phương pháp công nghệ phù hợp để đơn giản hoá quá

trình chế tạo từ khâu chuẩn bị phôi đến gia công chế tạo, kiểm tra, lắp ráp và nghiệm

thu sản phẩm

- Máy phải có khối lượng và kích thước nhỏ gọn

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

DUT.LRCC

2.2.2 Kết cấu tổng thể và phân tích lựa chọn cơ cấu truyền động :

2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý toàn máy :

Hình 2.10- Sơ đồ nguyên lý hoạt động của toàn máy Chú thích :

1 Con lăn đỡ 2 Phôi thép

3 Con lăn cán 4 Bộ phận kẹp

5 Dao trên 6 Bộ phận đỡ sản phẩm

7 Dao dưới

2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động toàn máy :

Phôi 2 được đỡ bằng hệ thống các con lăn đỡ 1 đi vào được cán qua con lăn cán 3

và cảm biến đo chiều dài, khi cảm biến đo chiều dài báo hiệu phôi đủ chiều dài cắt thì

bộ phận kẹp 4 hoạt động kẹp Tiếp theo dao trên 5 sẽ tiến hành cắt, phôi sau khi cắt sẽ

rơi xuống bộ phận đỡ phôi 6 Khi dao trên xuống chạm công tắc hành trình cũng là lúc

bộ phận kẹp lui về và chu kì cắt được lặp lại

2.2.2.3 Lựa chọn phương án truyền động :

a Một số phương án đặc trưng :

Chuyển động tịnh tiến của dao trên có thể nhờ vào chuyển động của các cơ cấu sau:

- Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt

- Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu hình sin

- Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực hoặc khí nén

DUT.LRCC

Muốn cắt được thép tấm có chiều dày khá lớn amax = 20mm và chiều rộng

Bmax = 4000mm, vật liệu phôi thép tấm là thép CT38 thì ta cần phải xác lập một sơ đồ

động thích hợp cho máy để đảm bảo được tính công nghệ cũng như tính kinh tế

a1 Chuyển động tịnh tiến bằng cơ cấu tay quay con trượt :

Cơ cấu này có tác dụng biến chuyển động quay của tay quay thành chuyển động

tịnh tiến của con trượt Cơ cấu này có nguyên lý đơn giản, chuyển động không phức

tạp, tạo được lực lớn, độ cứng vững cao, dễ chế tạo Khi tay quay quay làm cho đầu

trượt chuyển động cắt đi xuống hoặc đi lên

Tay quay 1 được dẫn động bởi động cơ điện chuyển động quay tròn, truyền

chuyển động cho thanh truyền 2 Thanh truyền đẩy con trượt 3 chuyển động tịnh tiến

a2 Cơ cấu hình sin :

Hình 2.12 - Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hình sin Khi tay quay quay tròn làm cho con trượt tịnh tiến lên xuống trong ống, làm cho

cần C tịnh tiến qua lại Cơ cấu này có hành trình chuyển động tịnh tiến lớn nhưng kết

cấu cồng kềnh, đòi hỏi không gian làm việc của cơ cấu lớn, tạo lực không lớn, cơ cấu

kém vững do đó hiệu suất của nó kém

a3 Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực :

- Nguyên tắc hoạt động:

Dầu được bơm với áp suất cao từ bể dầu, qua các phần tử thuỷ lực như van tràn,

van an toàn, van phân phối sau đó được dẫn vào buồng bên trái của xilanh Áp lực

lớn của dầu sẽ đẩy piston tiến lên phía trước Trong hành trình ngược lại dầu được dẫn

vào buồng bên phải đẩy piston lùi về

+ Tự động hoá đơn giản

Qua ba phương pháp tạo chuyển động tịnh tiến để tạo lực cắt cho dao ta thấy

phương pháp nào cũng có những ưu điểm riêng Tuy nhiên xét về tính năng kỹ thuật,

công nghệ, khả năng tự động và làm giảm nhẹ công việc của công nhân thì cơ cấu tịnh

tiến bằng hệ thống thuỷ lực dầu ép phù hợp nhất khi cắt các loại thép cacbon, thép

thường với kích thước phôi lớn

DUT.LRCC

2.2.2.3 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực tạo lực cắt và nguyên tắc làm việc :

a Sơ đồ hệ thống thuỷ lực tạo lực cắt :

Hình 2.14 - Sơ đồ hệ thống thuỷ lực tạo lực cắt Chú thích :

5 Bộ lọc tinh 11 Rãnh trượt

b Nguyên lý làm việc :

Khi động cơ bơm quay, bơm hút dầu từ bể qua bộ lọc (1), qua các thiết bị như bộ

lọc (5), van an toàn (3), bộ ắc quy dầu (6) đến van tiết lưu (7), nhờ van này ta hiệu

chỉnh được lưu lượng qua nó để vào xilanh, do đó làm thay đổi được vận tốc của

piston theo yêu cầu Sau khi dầu qua van tiết lưu thì qua van phân phối (8) để vào

buồng trên hoặc buồng dưới của xilanh để thực hiện chuyển động đi xuống cắt thép

hoặc chuyển động chạy không quay về

DUT.LRCC

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

3.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY:

3.1.1 Xác định chiều dài lưỡi dao, hành trình vận hành:

3.1.1.1 Tính sơ bộ chiều dài lưỡi dao:

Theo kinh nghiệm chiều dài của lưỡi

Chiều dài cần thiết của dao tương đối dài, do đó để đảm bảo được độ chính xác,

độ thẳng lưỡi dao và độ nhiệt luyện tốt, thông thường ta chế tạo từng đoạn ngắn rồi

ghép lại, ta chọn chiều dài của dao chia làm 4 đoạn, do đó chiều dài của mỗi đoạn dao

là: L0 = 4100

3.1.1.2 Xác hành trình vận hành của dao nghiêng:

Dưới đây là sơ đồ biểu diễn sự vận hành của dao nghiêng hình 3.1

Hình 3.1- Sơ đồ xác định độ vận hành của dao nghiêng Chú thích :

y: Chiều cao mở cực đại từ phía dưới của lưỡi dao trên tới mặt trên của tấm thép đem cắt

DUT.LRCC

b: Chiều rộng lớn nhất của tấm thép đem cắt

3.1.2 Xác định vận tốc và thời gian cắt của đầu dao trên:

3.1.2.1 Xác định vận tốc của đầu dao trên:

Vận tốc cắt của dao có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ, năng suất cắt, chất lượng của

mép cắt, mặt khác vận tốc cắt còn ảnh hưởng đến độ rung động va đập của máy Vì

vậy cần phải tính và chọn vận tốc cắt hợp lý để máy làm việc tốt, đạt năng suất và yêu

cầu thiết kế

Đối với cắt thép tấm, với chiều dày tấm thép cắt amax = 20mm là khá lớn, vì vậy

vận tốc cắt nằm trong khoảng (5100 )mm/s, với amax như vậy ta chọn: v = 40(mm/s)

3.1.2.2 Xác định thời gian đi xuống của đầu dao trên:

Thời gian cắt của dao trên đóng vai trò là một phần trong chu kỳ làm việc của

máy Được tính bằng công thức sau :

T = H

v (mm) Trong đó :

DUT.LRCC

3.2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC:

Thiết kế động học cho máy là lựa chọn các phương án truyền động và xác định

các hệ thống truyền động của máy, sự phối hợp nhịp nhàng trong chu kỳ làm việc giữa

các bộ phận và tính toán sơ bộ về vận tốc và thời gian của sự phối hợp đó

3.2.1 Thiết kế động học cho bộ phận cấp phôi tự động:

Trong bất kỳ một máy nào thì bộ phận cấp phôi cũng đều là khâu đầu tiên, là đầu

vào để tạo ra sản phẩm Với sự phát triển ngày càng cao của khoa học kỹ thuật thì vấn

đề tự động hoá trong các khâu của quá trình sản xuất sẽ góp phần rất lớn vào việc tăng

năng suất, chất lượng sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động Trong công nghệ cắt thép tấm

thì tự động hoá quá trình cấp phôi giúp người công nhân giải phóng được sức lao động

khi mà phải khiêng những phôi thép nặng hàng tấn vừa mệt nhọc vừa nhàm chán, dễ

sảy ra tai nạn lao động, từ đó tăng năng xuất và chất lượng sản phẩm

3.2.1.1 Phân tích chọn phương án :

Để thuận tiện trong việc điều khiển tự động theo chương trình, ta có một số

phương án cấp phôi như sau:

a Cấp phôi bằng hệ thống các xilanh - piston khí nén :

- Sơ đồ bố trí như hình 3.2 sau :

Hình 3.2- Nguyên lý cấp phôi bằng hệ thống các

xilanh - piston khí nén Chú thích :

1 piston-xilanh kẹp lúc cấp phôi 2 piston-xilanh đẩy phôi vào

3 Hệ thống các con lăn đỡ 4 Phôi thép tấm

5 Cảm biến áp suất

DUT.LRCC

- Hoạt động:

Khi phôi thép tấm đã được đặt lên sàn các con lăn, piston (1) đi lên kẹp phôi lại Ở đầu của piston này có đặt một cảm biến áp suất (5), khi piston kẹp đã đủ áp

suất lên tấm thép để đủ tạo lực ma sát đủ lớn thì nó đóng mạch điều khiển piston (2) và

đẩy cả hệ piston - xilanh (1) cùng tấm thép đi vào đến vị trí của lưỡi cắt

- Ưu điểm:

+ Cơ cấu dễ điều khiển nếu ta sử dụng nguồn điều khiển là khí nén để

tạo áp lực tác dụng lên piston

+ Thiết bị kết cấu đơn giản

+ Thiết bị điều khiển trong khí nén rẻ tiền

- Nhược điểm:

+ Chiều của hành trình piston đẩy phôi phải bằng chiều dài lớn nhất khi

yêu cầu cắt thép, do vậy kết cấu bị cồng kềnh

+ Do có khoảng cách từ piston đẩy đến tấm thép khá xa nên khi đẩy dễ

bị cong tấm thép

+ Khi thiết kế khoảng cách giữa hai piston - xilanh kẹp cố định, chiều

rộng tấm thép khi cần cắt nhỏ hơn khoảng cách đó thì chỉ có 1 piston hoạt động

b Cấp phôi nhờ ma sát giữa hai lô cán quay ngược chiều nhau

- Hoạt động:

Khi lực tác động của hai lô cán lên tấm thép đã đủ, lô cán (2) được dẫn động từ động cơ qua hộp giảm tốc sẽ kéo tấm thép đi tới đến vị trí lưỡi cắt Lực kéo

phôi này nhờ vào lực ma sát giữa lô cán với tấm thép, lực này phải lớn hơn ma sát của

tấm phôi trên sàn con lăn

- Ưu điểm:

+ Hạn chế được nhược điểm của cơ cấu cấp phôi bằng xilanh - piston khí

nén, nó có thể cấp phôi khi chiều rộng tấm thép cần cắt thay đổi

- Nhược điểm:

+ Để dẫn động cho lô cán (2) thì phải cần nguồn động lực từ động cơ qua hộp giảm tốc, do vậy làm kết cấu của máy thêm cồng kềnh

c.Hệ thống cấp phôi dùng băng tải :

- Sơ đồ nguyên lý hình 3.4 dưới :

Hình 3.4- Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp phôi dùng băng tải Chú thích :

4 Phôi tấm 5 Bộ phận kẹp chặt 6 Dao trên

- Nhược điểm :

+ Thiết bị cồng kềnh, khó điều khiển chính xác phôi thép đến vị trí cần cắt

❖ Kết luận:

Với mỗi phương án đếu có những ưu điểm và nhược điểm riêng nhưng xét về

yêu cầu của máy để cắt được các loại sản phẩm có chiều dài và chiều rộng khác nhau

thì ta chọn phương án cấp phôi bằng lô cán, mặc dù phương án này vẫn có nhược điểm

Động cơ (1) quay, qua khớp nối (3) và hộp giảm tốc (2) truyền momen xoắn cho trục

dẫn động lô cán (5), làm cho lô cán (5) quay Nhờ lực ma sát giữa tấm thép và các lô

cán mà khi lô cán quay tấm thép được kéo và cấp phôi cho quá trình cắt Lò xo (4) và

vít hãm (6) có tác dụng điều chỉnh lực ép của 2 lô cán vào tấm thép, tạo ma sát khi đưa

phôi vào giữa hai lô cán

c Chọn sơ bộ vận tốc cấp phôi :

Theo yêu cầu của cấp phôi tự động là khi phôi đưa vào được cảm biến đo chiều

dài đo đủ chiều dài cần cắt thì tác động lên rơle điều khiển cắt nguồn điện ở động cơ

làm quay lô cán để phôi không được tiếp tục cấp vào nữa Nhưng do rôto của động cơ

DUT.LRCC

có tốc độ quay lớn nên khi nguồn điện bị cắt thì nó vẫn còn quay với vận tốc nào đó do

quán tính của nó Vì vậy để giảm bớt lực dịch phôi đi vào do quán tính quay ta chọn:

- Tốc độ cán phôi vào nhỏ, khoảng : (0,1 0,3 ) (m/s)

- Tốc độ cán phôi vào : 0,3 (m/s )

- Và chọn loại động cơ có bộ phận phanh điện từ gắn trên trục động cơ Khi

nguồn điều khiển động cơ cấp phôi bị cắt thì phanh điện từ làm việc, nó giảm bớt được

chuyển động quay do quán tính của rôto động cơ

3.2.2 Cơ cấu đỡ phôi :

Để tránh mọi chuyển động không theo ý muốn của phôi khi đưa phôi vào như:

Phôi bị lệch, phần phôi sau lưỡi cắt bị công sôn nếu chiều dài sản phẩm quá dài Và

cũng nhằm giảm bớt lực ma sát tác dụng lên các lô cán cấp phôi, bàn cấp phôi thường

được trang bị hệ thống đỡ phôi

Phôi thép tấm sau khi được chế tạo từ các máy cán thép tấm có kích thước đã

được tiêu chuẩn Thông thường thép tấm sau khi cán có chiều dài lớn, vì vậy khi đưa

vào cắt trong máy cắt thép tấm thì cần phải có sàn đỡ phôi Trên sàn đỡ phôi ta bố trí

dãy một số các con lăn nằm ngang bằng với các lô cán dưới và 2 dãy con lăn (ống giữ

phôi) dựng đứng 2 bên để dẫn phôi vào, sơ đồ bố trí như sau: (Hình 3.6)

- Sơ đồ bàn đỡ phôi:

Hình 3.6- Kết cấu bàn đỡ phôi Chú thích :

4 Con lăn 5 Con lăn bên 6 Tay quay điều chỉnh

7 Con trượt 8 Lò xo

DUT.LRCC

3.2.2.1 Thiết kế động học cho bộ phận kẹp phôi :

Khi cắt thép, lực tác dụng Pcắt của lưỡi dao trên và lưỡi cắt dưới lệch nhau do có

khe hở Z giữa hai lưỡi cắt chính sự lệch nhau đã tạo nên một momen quay

Momen có xu hướng làm cho vật liệu quay đi một góc nhỏ trước khi bị cắt đứt

Hiện tượng quay này làm cho chất lượng bề mặt bị xấu đi, mặt cắt không vuông góc

với bề mặt tấm thép Bởi vậy ta cần phải chống lại sự quay đó, đồng thời ngăn cản bất

kỳ một chuyển động nào có thể của phôi trong quá trình cắt bằng cách thêm vào lực ép

Khi dao cắt (1) bắt đầu đi xuống thì khối lượng vật liệu kẹp chặt (2) cũng đi xuống

theo và xuống chạm vào tấm thép cần kẹp chặt trước Dao tiếp tục đi xuống cắt thì khối

DUT.LRCC

lượng này trượt lồng không trong rãnh (3) của dao cắt, lúc khối lượng bắt đầu trượt lồng

không là lúc lực kẹp của tấm thép đã cố định và là lúc có lực kẹp lớn nhất

- Đặc điểm :

- Ưu : Cơ cấu này hoạt động đơn giản, dễ thiết kế, dễ chế tạo

- Nhược :

+ Kết cấu và khối lượng máy trở nên cồng kềnh

+ Lực kẹp không thể thay đổi khi cắt thép mỏng hoặc dày khác nhau

+ Khi kẹp chặt va đập mạnh, kém cững vững cho máy

b Kẹp chặt bằng hệ thống thuỷ lực dầu ép hoặc khí nén :

- Sơ đồ nguyên lý: như hình 2.12 chương 2

- Nguyên lý hoạt động : như mục (b) chương 2

- Đặc điểm :

+ Ưu: Tạo được lực kẹp lớn nhờ dễ dàng tăng được áp suất để tăng lực kẹp, dễ

dàng điều khiển

+ Nhược: Cơ cấu phức tạp, đắt tiền

c Kẹp chặt bằng hệ thống các lò xo chịu nén gắn lên lưỡi dao trên

Lợi dụng lực đàn hồi của lò xo sinh ra khi chịu kéo hoặc chịu nén để làm lực kẹp

cho phôi khi cắt kim loại ( Hình 3.8)

- Nguyên lý hoạt động :

Lò xo chịu nén được đặt trong xilanh, xilanh gắn cứng lên dao trên Khi dao

trên nhận được động lực từ nguồn xilanh thuỷ lực, dao bắt đầu đi xuống, dao mang

theo xilanh kẹp chặt Khi dao xuống thì do bố trí đầu kẹp của piston kẹp ở vị trí thấp

hơn đầu dao trên nên đầu kẹp chạm vào phôi trước, đầu dao tiếp tục đi xuống lò xo bị

nén lại sinh ra phản lực đàn hồi, lực này tác dụng lên cần piston, tác dụng lên đầu kẹp,

kẹp phôi xuống, lúc này đầu dao bắt đầu tiến hành cắt phôi Sau khi cắt xong dao đi

lên mang theo cả đầu kẹp đi lên để chuẩn bị cho chu kỳ cắt kế tiếp

- Đặc điểm :

- Ưu điểm:

+ Cơ cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ dàng thay đổi lực kẹp nhờ vào cách

thay đổi độ cứng của lò xo nén

+ Cơ cấu kẹp phôi êm, ít va đập rung động

- Nhược điểm:

+ Nguồn động lực truyền cho dao lúc này phải tích thêm lực truyền cho

cơ cấu kẹp chặt nên yêu cầu về hệ thống thuỷ lực cao hơn (áp suất, công suất động cơ

bơm)

d Kết luận:

Qua các phương án kẹp chặt phôi đã phân tích trên cho thấy: kẹp bằng hệ thống

các xilanh thuỷ lực có thể chủ động về lực kẹp nhưng có nhược điểm là làm cho kết

cấu máy cồng kềnh, giá thành tương đối đắt tiền Kẹp bằng trọng lượng của khối kim

loại đặc, kết cấu này tuy đơn giản nhưng khi kẹp lại rung động va đập lên máy lớn; kết

cấu kẹp bằng hệ thống xilanh - piston và các lò xo chịu nén khi kẹp êm, nhẹ nhàng, ít

rung động và va đập máy nhưng nhược điểm là kết cấu máy bị cồng kềnh, cần phải

tăng lực tác động ở cơ cấu thuỷ lực tác động lên đầu dao Vì vậy ở kết cấu của bộ phận

kẹp phôi trước khi cắt ta có thể kết hợp ở tấm thép kẹp có trọng lượng G trượt lồng

không trong rãnh của bàn dao trên kết hợp với hai xilanh lò xo chịu nén Kết cấu này

đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ và có thể khắc phục được nhược điểm của các cơ cấu

như đã phân tích ở trên

DUT.LRCC

3.3 Thiết kế động học cho bộ phận đỡ sản phẩm:

Sau khi cắt, sản phẩm sẽ được đẩy hoặc tự chảy ra ngoài Ở đây sẽ có một bộ phận

đỡ sản phẩm có nhiệm vụ đưa sản phẩm đến tay những người công nhân bốc xếp,

đóng gói hoặc tiếp tục đưa đến khâu tiếp theo của dây chuyền sản xuất Thông thường

bộ phận này đơn giản chỉ là hệ thống con lăn có độ nghiêng nhất định nhằm cho sản

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY

4.1.TÍNH TOÁN BỘ PHẬN CẮT :

Bao gồm việc tính lực cắt cần thiết để giữ phôi cũng như lựa chọn cơ cấu và

xác định các thông số kỹ thuật của các cơ cấu có trong bộ phận cắt

4.1.1.Tính toán lực cắt :

Pmax = k 0,5 S

2 max σc

400 75 , 0 20 5 , 0 2 ,

Vậy lực cắt lớn nhất khi cắt là:

Pmax = 1029648 (N)

4.1.2.Tính toán các thông số của bộ phận cắt :

4.1.2.1 Tính toán xilanh – piston :

a.Tiết diện của piston :

Để tính tiết diện của piston ta sử dụng công thức sau :

p : Áp suất làm việc của xilanh (N/m2) F

t : Lực công tác mà mỗi xilanh tạo nên (kN) Với lực cắt thép tấm là rất lớn, ta sử dụng 2 xilanh thuỷ lực, do đó lực cần thiết

 d = 0,5 250 = 125 (mm), chọn theo tiêu chuẩn d = 125 (mm)

d Lưu lượng làm việc của xilanh là :

Sử dụng công thức sau :

DUT.LRCC

Trong đó :

V : Vận tốc đầu dao khi ở hành trình cắt (mm/s)

Do lực cắt P = 1029648 (N) < 20 (MN) Nên Vct = ( 5100) (mm/s)

f Tính sơ bộ chiều dài thân xilanh:

Đã tính được hành trình dịch chuyển của dao cắt H = 352 (mm)

Xác định sơ bộ chiều dài xilanh tạo lực cắt :

Trong quá trình cắt do chịu phản lực cắt nên vận tốc cắt thay đổi (lớn nhất khi

quá trình cắt vừa kết thúc), gây va đập cho máy Vì vậy cần phải giảm chấn cho dao

cắt Đối với hệ thống dùng xilanh thuỷ lực người ta giảm chấn bằng cách tạo một lớp

dầu còn lại trong xilanh ở đầu hành trình cũng như cuối hành trình của piston, nhờ sự

biến dạng đàn hồi của lớp dầu này sẽ không làm thay đổi đột ngột về lực cũng như vận

tốc của cần piston

DUT.LRCC

Chọn chiều dày của lớp dầu mà khi thiết kế xilanh để giảm chấn cho cơ cấu là

h1 và h2, trong đó h1 là độ dày của lớp dầu giảm chấn cho hành trình piston đi lên , h2 là

độ dày của lớp dầu giảm chấn cho hành tình piston đi xuống Với h1 = 25 mm, h2= 25

Để khi cắt thép mép cắt được thẳng, vuông góc với phương tấm cắt ta sử dụng

công thức tính lực kẹp Q như sau:

Trong đó:

P : Lực cắt của tấm thép, P = 1029648 (N)

Suy ra : Q = 0,04 1029648 = 41186 (N)

4.2.2 Tính toán thông số của bộ phận kẹp :

4.2.2.1 Tính toán xilanh- piston

a Tiết diện piston :

Để tính tiết diện của piston ta sử dụng công thức sau :

P = Ft

Trong đó :

A : Tiết diện piston (cm2)

p : Áp suất làm việc của xilanh (kN/cm2) F

t : Lực công tác mà mỗi xilanh tạo nên (kN) Theo ở phần phân tích động học của cơ cấu kẹp chặt thì: Kết cấu kẹp gồm một hệ

thống xilanh thuỷ lực gắn trên thân máy, chuyển động độc lập so với dao Trên chiều

dài bàn kẹp ta bố trí 10 xilanh kẹp chặt, như vậy lực kẹp cần thiết của mỗi xilanh sẽ là: