Thiết kế máy uốn, cắt thép xây dựng

Qua thời gian dài học tập, nghiên cứu lý thuyết và thực tế cùng với sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Tào Quang Bảng cũng như các thầy cô giáo trong ngành chế tạo máy thuộc

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: TS TÀO QUANG BẢNG

Sinh viên thực hiện: HUỲNH TẤN LUÂN

Đà Nẵng, 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Tấn Luân Số thẻ sinh viên: 101120184

Lớp: 12C1B Khoa: Cơ khí Ngành: Công nghệ chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án:

MÁY UỐN CẮT THÉP XÂY DỰNG

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:

- Cơ, lý tính của thép xây dựng

4 Nội dung các phần thuyết minh tính toán

- Giới thiệu về thép, và công nghệ uốn cắt thép

- Các phương án thiết kế máy

- Tính toán các thông số kỹ thuật chinh của máy

- Tính toán, thiết kế các bộ truyền

- Yêu cầu về lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng máy

- Bản vẽ cụm chi tiết máy

- Bản vẽ chi tiết các trục trên máy

- Bản vẽ nguyên công gia công trục chính máy

6 Họ tên người hướng dẫn: TS Tào Quang Bảng

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ………./…… /……

Đà Nẵng, ngày 18 tháng 12 năm 2017

Trưởng Bộ môn: ……… Người hướng dẫn

DUT.LRCC

Tên đề tài: THIẾT KẾ MÁY UỐN CẮT THÉP XÂY DỰNG

Sinh viên thực hiện: HUỲNH TẤN LUÂN

vẽ cụm máy

Bao gồm các chương:

Chương 1: Giới thiệu về sắt thép xây dựng

Chương 2: Giới thiệu về máy và công nghệ uốn, cắt thép

Chương 3: Phương án thiết kế máy

Chương 4: Tính toán các thông số kỹ thuật chính của máy

Chương 5: Thiết kế các bộ truyền

Chương 6: Yêu cầu về lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng máy

Bản vẽ 5: Bản vẽ cụm chi tiết máy

Bản vẽ 6: Bản vẽ chi tiết cac trục trên máy

Bản vẽ 7: Bản vẽ nguyên công gia công trục chính máy

DUT.LRCC

Nền công nghiệp trên thế giới hiện nay đang trên đà phát triển không ngừng Trong khi đó, nước ta mới chỉ ở trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa Để tồn tại và kịp theo sự phát triển của thế giới, chúng ta cần phải đổi mới và tạo ra những bước tiến cho nền công nghiệp trong nước Trong đó, ngành Chế tạo máy là một ngành then chốt đi đầu trong công cuộc cơ khí hóa của nước nhà

Qua thời gian dài học tập, nghiên cứu lý thuyết và thực tế cùng với sự hướng

dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Tào Quang Bảng cũng như các thầy cô giáo

trong ngành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí, em đã được nhận và thực hiện thiết kế “

Máy uốn cắt thép xây dựng” là đề tài tốt nghiệp của mình

Sau 14 tuần thực hiện được sự hướng dẫn của thầy Tào Quang Bảng đến nay đồ

án tốt nghiệp của em đã hoàn thành Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế và chế tạo máy không thể tránh được nhiều mặt thiếu sót và hạn chế Kính mong nhận được sự giúp

đỡ và đóng góp ý kiến từ quý thầy để chúng em có thể thực hiện tốt hơn ý tưởng của mình

Cuối cùng nhóm xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy giáo Tào Quang Bảng

đã hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian làm đồ án, các thầy trong khoa cơ khí

đã góp ý để cho em hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 17 tháng 12 năm 2017

Sinh viên

Huỳnh Tấn Luân

DUT.LRCC

Tên đề tài: THIẾT KẾ MÁY UỐN, CẮT THÉP XÂY DỰNG

Giáo viên hướng dẫn: TS Tào Quang Bảng

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Luân

MSSV: 101120184

Lớp: 12C1B

Khoa: Cơ khí

Lời cam đoan: “Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình

do chính tôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CAM ĐOAN……… ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ SẮT THÉP XÂY DỰNG 2

1.1 Qui trình sản xuất sắt thép xây dựng từ quặng sắt: 2

1.1.1 Thành phần hóa học và tính chất cơ lý của thép xây dựng: 4

1.2 Cốt thép cho kết cấu bê tông cốt thép: 6

1.2.1 Yêu cầu đối với các đặc tính của cốt thép khi sử dụng cho kết cấu bê tông.6 1.2.2 Các dạng cốt thép cho bê tông cốt thép thường: 7

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ MÁY VÀ CÔNG NGHỆ UỐN CẮT THÉP 9

2.1 Giới thiệu về máy uốn cắt thép: 9

2.1.1 Phạm vi và mục đích sử dụng: 9

2.1.2 Thực trạng về máy cắt uốn thép ở nước ta: 9

2.2 Công nghệ uốn, cắt thép 11

2.2.1 Công nghệ uốn 11

2.2.2 Công nghệ cắt kim loại: 14

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 19

3.1 Phân tích yêu cầu động học của máy 19

3.2 Lựa chọn phương án truyền động 19

3.2.1 Phương án thiết kế hộp giảm tốc 20

3.2.2 Phương án thiết kế cơ cấu truyền động cắt 22

3.2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy 22

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA MÁY.24 4.1 Sơ đồ động học toàn máy 24

4.2 Tính toán và chọn động cơ 24

4.2.1 Tính toán lực cắt và công suất cắt: 24

4.2.2 Tính toán lực uốn và công suất uốn: 29

4.2.3 Chọn động cơ điện 32

DUT.LRCC

4.3.1 Bộ phận cắt: 34

4.3.2 Bộ phận uốn 36

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 38

5.1 Phân phối tỉ số truyền 38

5.1.1 Tỉ số truyền động chung của hệ thống 38

5.1.2 Nguyên tắc phân phối tỉ số truyền : 38

5.1.3 Phân phối tỉ số truyền : 38

5.2 Thiết kế bộ truyền đai 41

5.2.1 Chọn loại đai 41

5.2.2 Định đường kính bánh đai 42

5.2.3 Sơ bộ chọn khoảng cách trục A và chiều dài đai L 43

5.2.4 Định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục A 43

5.2.5 Kiểm nghiệm góc ôm 44

5.2.6 Xác định số đai cần thiết : 44

5.2.7 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai 45

5.2.8 Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 45

5.3 Thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp có cấp nhanh tách đôi 46

5.3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh 46

5.3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm 56

5.3.3 Tính toán thiết kế trục và then 64

5.3.4 Thiết kế gối đỡ trục 90

5.3.5 Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết máy khác 94

5.3.6 Bôi trơn hộp giảm tốc 95

5.4 Thiết kế bộ truyền ngoài hộp giảm tốc 95

5.4.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng nón răng thẳng 95

5.4.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 104

5.4.3 Tính toán thiết kế trục và then 112

5.4.4 Thiết kế gối đỡ trục 139

5.4.5 Thiết kế hộp bộ truyền ngoài 143

5.5 Tính toán một số cơ cấu khác 145

DUT.LRCC

CHƯƠNG 6: YÊU CẦU VỀ LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY147

6.1 Lắp đặt và điều chỉnh máy 147

6.1.1 Lắp ráp máy 147

6.1.2 Chạy thử máy 148

6.1.3 Hướng dẫn sử dụng máy 148

6.2 Bảo dưỡng máy trong quá trình sử dụng 148

6.2.1 Bão dưỡng và sữa chữa từng ngày 148

6.2.2 Kiểm tra định kỳ 148

6.2.3 Sữa chữa định kỳ theo kế hoạch 149

6.3 An toàn lao động 149

KẾT LUẬN 150

TÀI LIỆU THAM KHẢO 150

DUT.LRCC

Bảng 1 1 Các loại mác thép theo tiêu chuẩn Nga và Việt Nam 5

Bảng 1 2 Hàm lượng các nguyên tốc của một số thép trên thị trường 5

Bảng 1 3 Các thông số của thép cacbon thấp kéo nguội 7

Bảng 1 4 Cơ tính của thép cacbon thấp kéo nguội 7

Bảng 1 5 Các đại lượng tra cứu của thép cốt 8

Bảng 1 6 Tính chất cơ học của thép cốt 8

Hình 1 1 Sơ đồ quá trình sản xuất thép 2

Hình 1 2 Hình ảnh minh họa cho phôi thanh 3

Hình 1 3 Hình ảnh minh họa phôi phiến 3

Hình 2 1 Máy uốn đai tự động 9

Hình 2 2 Hình ảnh công nhân cắt và uốn thép thủ công 10

Hình 2 3 Máy uốn, cắt thép TD08 10

Hình 2 4 Biểu hiện của lớp trung tính và sơ đồ phân bố lực tại tiết diện bị uốn 11

Hình 2 5 Quá trình biến dạng khi uốn 12

Hình 2 6 Sơ đồ uốn thép kiểu cơ cấu cối chày 13

Hình 2 7 Hình ảnh thực tế uốn thép kiểu cơ cấu cối chày 13

Hình 2 8 Mô hình uốn thép với mâm uốn 13

Hình 2 9 Hình ảnh thực tế uốn thép với mâm uốn 14

Hình 2 10 Hình ảnh thực tế uốn thép bằng xilanh khí nén 14

Hình 2 11 Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại 15

Hình 2 12 Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể kim loại 15

Hình 2 13 Cắt bằng dao đĩa 17

Hình 2 14 Cắt bằng 2 dao thẳng song song 18

Hình 3 1 Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp khai triển 20

Hình 3 2 Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp phân đôi cấp nhanh 20

Hình 3 3 Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp đồng trục 21

Hình 3 4 Sơ đồ truyền động cắt bằng bánh lệch tâm 22

Hình 3 5 Sơ đồ truyền động cắt bằng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 22

Hình 3 6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của toàn máy 23

Hình 4 1 Sơ đồ động toàn máy 24

Hình 4 2 Sơ đồ quá trình cắt – Thời kỳ cặp 25

Hình 4 3 Sơ đồ quá trình cắt – Thời kỳ cắt 25

Hình 4 4 Sơ đồ tính lực khi bắt đầu chạm uốn 31

Hình 4 5 Hình vẽ qui đổi tiết diện thanh thép 31

DUT.LRCC

Hình 4 7 Sơ đồ cơ cấu cắt 34

Hình 4 8 Sơ đồ hình học của cơ cấu bánh lệch tâm 35

Hình 4 9 Kết cấu bánh lệch tâm 36

Hình 4 10 Cơ cấu gá dao 36

Hình 4 11 Kết cấu của mâm uốn 37

Hình 4 12 Kết cấu chốt uốn và bạc lắp chốt uốn 37

Bảng 5 1 Bảng thông số kỹ thuật toàn máy 41

Bảng 5 2 Kích thước tiết diện đai thang loại A 42

Bảng 5 3 Bảng thông số kỹ thuật hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh 46

Bảng 5 4 Thông số then trên các trục trong hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh 90

Bảng 5 5 Bảng thông số kỹ thuật của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc 95

Bảng 5 6 Bảng kích thước của nối trục đàn hồi 145

Hình 5 1 Sơ đồ chung toàn máy 39

Hình 5 2 Sơ đồ tiết diện đai thang 42

Hình 5 3 Hình vẽ phát thảo sơ đồ hộp giảm tốc 65

Hình 5 4 Biểu diễn các kích thước trục lên sơ đồ hộp giảm tốc 66

Hình 5 5 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên bánh răng 67

Hình 5 6 Sơ đồ lực tác dụng lên trục và biểu đồ momen trục I 68

Hình 5 7 Cấu tạo sơ bộ trục I 70

Hình 5 8 Sơ đồ lực tác dụng lên trục và biểu đồ momen trục II 71

Hình 5 9 Sơ bộ cấu tạo trục II 74

Hình 5 10 Sơ đồ lực tác dụng và biểu đồ momen trục III 74

Hình 5 11 Biểu diễn kích thước mối ghép then trên trục trong hộp giảm tốc 85

Hình 5 12 Sơ đồ lực tác dụng lên gối đỡ trên trục I 90

Hình 5 13 Hình vẽ biểu diễn các thông số hình học của ổ bi đỡ một dãy 91

Hình 5 14 Sơ đồ lực tác dụng lên gối đỡ trục II 91

Hình 5 15 Sơ đồ lực tác dụng gối đỡ trục III 93

Hình 5 16 Phát thảo sơ bộ bộ truyền ngoài hộp 113

Hình 5 17 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh răng của bộ truyền ngoài hộp 114

Hình 5 18 Sơ đồ đặt lực lên trục và biểu đồ momen trục IV 114

Hình 5 19 Sơ đồ đặt lực lên trục và biểu đồ momen trục V 117

Hình 5 20 Sơ đồ đặt lực và biểu đồ momen trục VI – trường hợp 1 119

Hình 5 21 Sơ đồ đặt lực và biểu đồ momen trục VI – trường hợp 2 122

DUT.LRCC

Hình 5 23 Sơ đồ tác dụng lực lên gối đỡ trục IV 139

Hình 5 24 Biểu diễn kích thước ổ đũa nón đỡ chặn 140

Hình 5 25 Sơ đồ lực tác dụng lên gối đỡ trục V 141

Hình 5 26 Sơ đồ lực tác dụng lên gối đỡ trục VI 142

Hình 5 27 Sơ bộ cấu tạo của hộp giảm tốc hở 144

Hình 5 28 Sơ bộ kết cấu gối đỡ 144

Hình 5 29 Biểu diễn kích thước nối trục đàn hồi 145

DUT.LRCC

MỞ ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay, đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế Vai trò của ngành cơ khí ngày càng trở nên quan trọng hơn đối với sự phát triển của nền kính tế đất nước, có thể nói đây là ngành then chốt của một nền công nghiệp hiện đại

Trong suốt những năm học tập tại trường, em đã được truyền đạt những kiến thức cơ bản, làm cơ sở, hành trang cho công việc sau này Để tổng kết những gì đã được học trong suốt những năm vừa qua, được sự phân công của nhà trường, em đã

nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Thiết kế máy uốn cắt thép xây dựng” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Tào Quang Bảng

Trong ngành xây dựng hiện nay, máy cắt uốn liên hợp là thiết bị rất quan trọng, phục vụ cho việc cắt uốn các loại thép làm các dầm thép, đai thép sử dụng trong xây dựng Nhờ đó tiết kiệm được rất nhiều sức lao động Máy cắt uốn liên hợp cho chất lượng và độ chính xác của dầm thép cao, nâng cao năng suất trong việc làm thép, được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng

DUT.LRCC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ SẮT THÉP XÂY DỰNG

1.1 Qui trình sản xuất sắt thép xây dựng từ quặng sắt:

Để tạo ra những thanh thép chất lượng mà chúng ta thường thấy khi xây dựng các công trình, tòa nhà hay các vật dụng được làm từ thép như dao, kéo, bàn ghế đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình sản xuất thép Việc tuân thủ quy trình này nhằm kiểm soát chặt chẽ chất lượng sản phẩm đầu ra và hạn chế tối đa các khuyết điểm và phế phẩm sản phẩm trong quá thực hiện Quá trình sản xuất thép trải qua các công đoạn chính theo sơ đồ sau

Hình 1 1 Sơ đồ quá trình sản xuất thép

Công đoạn 1: Xử lý quặng

Các loại quặng được khai thác dưới lòng đất như: quặng viên (Pellet), quặng sắt (Ironore), quặng thiêu kết và các chất phụ gia như than cốc (coke), đá vôi (lime stone)

và thép phế liệu sẽ được đưa vào lò nung (Blast furnace), tại đây, hỗn hợp nguyên liệu đầu vào được nung nóng tới 1 nhiệt độ nhất định để tạo thành dòng kim loại nóng chảy (hot metal)

Công đoạn 2: Tạo dòng thép nóng chảy

Các nguyên liệu vào sẽ được nung trong lò dưới sự nung nóng của các điện cực

và đốt than tự nhiên Nhiệt độ trong lò gia tăng lên tới 2000ºC, quặng sắt sẽ trở thành thép nóng chảy ở dưới lò, gọi là thép đen nóng chảy Khí CO phát sinh tại công đoạn này dưới việc đốt cháy than cốc sẽ được khử bởi khí Oxy được người ta thổi vào thép nóng chảy Trong thép đen chứa Cacbon (S), Silic (Si), Lưu Huỳnh (S) và gồm nhiều thành phần tạp chất khác Sau đó, thép đen sẽ được tinh lọc lại để trở thành thép nóng nóng chảy nguyên chất

Dòng kim loại nóng chảy được dẫn tới lò cơ bản (Basic oxygen furnace), hoặc lò

hồ quang điện (Electric arc furnace).Tại đây, kim loại nóng được xử lý, tách tạp chất

DUT.LRCC

các thành phần hoá học trong quá trình sản xuất thép Giai đoạn này quyết định mác thép sản phẩm Ví dụ nếu muốn tạo ra mác thép SD 390 thì thành phần hóa học sẽ được điều chỉnh theo quy định bằng cách thêm hoặc bớt hàm lượng các nguyên tố hóa học để cho ra mác thép SD390 Việc quyết định loại mác thép cho sản phẩm sẽ được thực hiện trong giai đoạn này

Công đoạn 3: Đúc tiếp liệu

Dòng kim loại sau khi ra khỏi giai đoạn 2 được đưa tới lò đúc phôi, lò này sẽ đúc

ra 3 loại phôi khác nhau:

- Phôi thanh (Billet) là loại phôi có tiết diện 100x100, 125x125, 150x150 dài 9-12 met Thường dùng để cán hay kéo thép cuộn xây dựng và thép thành vằn

6-Hình 1 2 6-Hình ảnh minh họa cho phôi thanh

- Phôi phiến (Slab) là loại phôi thường dùng để cán ra thép cuộn cán nóng, thép tấm cán nóng, thép cuộn cán nguội hoặc thép hình

Hình 1 3 Hình ảnh minh họa phôi phiến

- Phôi Bloom là loại phôi có thể sử dụng như hai loại phôi thanh và phôi phiến

DUT.LRCC

Sau khi, phôi được đúc có thể để ở hai trạng thái: trạng thái nóng và trạng thái nguội

- Trạng thái nóng (hot direct rolling) trạng thái này duy trì phôi ở một nhiệt độ cao sau đó đưa thẳng vào quá trình cán nóng

- Trạng thái nguội của phôi để xuất bán hoặc chuyển tới các nhà máy khác để làm nóng lại (Reheating furnace) sau đó đưa vào nhà máy cán nguội để sản xuất thép cán nguội

Công đoạn 4: Cán ( bao gồm sản phẩm cán nóng và cán nguội)

- Cán nóng: Phôi nóng từ dây chuyền đúc được cán liên tục với tốc độ cao cho ra các sản phẩm thép hình dẻo dai, có bề mặt sáng đẹp như: thép hình chữ U,I,V,H, thép cuộn và thép thanh xây dựng (có gân và không có gân)

- Cán nguội: Phôi nguội được nung nóng lại ở nhiệt độ cao rồi sau đó cán nguội

1.1.1 Thành phần hóa học và tính chất cơ lý của thép xây dựng:

Trong xây dựng sử dụng chủ yếu là thép cacbon và thép hợp kim thấp

1.1.1.1 Thép Cacbon:

a Thành phần hóa học:

Thành phần hóa học chủ yếu của thép Cacbon là Fe và C, ngoài ra còn chứa một

số nguyên tố khác tùy theo điều kiện luyện thép

C < 2%; Mn = 0,8%; Si = 0,5%; P, S = 0,05%

Cr, Ni, Cu, W, Mo, Ti rất ít (0,1 - 0,2%)

Mn và Si là 2 nguyên tố có tác dụng nâng cao cơ tính của thép cacbon P và S là những nguyên tố làm giảm chất lượng thép, nâng cao tính giòn nguội cho thép

- Thép cacbon thường loại A:

+ Thép cacbon thường loại A là loại thép chỉ qui định về cơ tính

+ Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1765:1975) qui định mác thép loại này ký hiệu

là CT, con số di kèm theo chỉ độ bền giới hạn Ví dụ CT31 là thép có giới hạn bền tối thiểu là 310 N/mm

+ Thép cacbon thường loại A có các loại mác theo bảng:

DUT.LRCC

Bảng 1 1 Các loại mác thép theo tiêu chuẩn Nga và Việt Nam

- Thép cacbon thường loại B:

+ Là thép chỉ qui định về thành phần hóa học

+ Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1765:1975) qui định mác thép loại này ký hiệu

là BCT, con số đi kèm theo vẫn chỉ độ bền giới hạn như thép cacbon thường loại

A Còn thành phần hóa học được qui định như bảng:

Bảng 1 2 Hàm lượng các nguyên tốc của một số thép trên thị trường

Mác thép ( số liệu) Hàm lượng các nguyên tố

lớn hơn, %

P, không lớn hơn, % CT0

0.23 0.06 – 0.12 0.09 – 0.15 0.14 – 0.22 0.18 – 0.27 0.28 – 0.37 0.38 – 0.49

0.25 - 0.5 0.25 – 0.5 0.3 – 0.65 0.4 – 0.7 0.05 – 0.8 0.05 – 0.8

0.06 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05

0.07 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04

- Thép cacbon thường loại C:

Thép cacbon thường loại C là thép qui định cả về cơ tính và thành phần hóa học Loại thép này có cơ tính như thép cacbon thường loại A và có thành phần hóa học như thép cacbon thường loại B Tiêu chuẩn Việt Nam(TCVN 1765:1975) qui định mác thép này ký hiệu là CCT Con số đi kèm chỉ độ bền giới hạn qui định như bảng 1.1 và có thành phần hóa học qui định như bảng 1.2

Thép loại này chứa ít tạp chất có hại hơn thép các bon loại thuờng (S < 0,04% , P < 0,035%) và được qui định cả về cơ tính và thành phần hóa học

Ký hiệu mác có ghi số phần vạn các bon Thép loại này chỉ dùng để chế tạo chi

tiết máy

1.1.1.2 Thép hợp kim thấp:

a Thành phần hóa học:

Thép hợp kim thấp là loại thép ngoài thành phần hóa học là Fe, C và tạp chất do

chế tạo còn có các nguyên tố khác được cho vào với một hàm lượng nhất định để thay

đổi cấu trúc và tính chất của thép, đó là các nguyên tố: Cr, Ni, Mg, Si, W, V, Mo, Ti,

Cu

Trong thép hợp kim thấp, tổng hàm lượng các nguyên tố này 2,5%

Theo tiêu chuẩn Việt Nam ( TCVN 1659:1975), thép hợp kim được ký hiệu bằng

hệ thống ký hiệu hóa học, số tỷ lệ phần vạn cacbon và phần trăm các nguyên tố trong

hợp kim

Ví dụ: Loại thép ký hiệu là: 9Mn2 có 0.09% C và 2% Mn

b Tính chất cơ lý:

Thép hợp kim thấp có cơ tính cao hơn thép cacbon, chịu được nhiệt độ cao hơn

và có những tính chất vật lý hóa học đặc biệt như chống tác dụng ăn mòn của môi

trường

Thép hợp kim thấp thường được dùng để chế tạo các các kết cấu thép dàn cầu,

tháp khoan dầu mỏ, đường ống dẫn khí,…) và cốt thép cho các kết cấu bê tông cốt

thép

1.2 Cốt thép cho kết cấu bê tông cốt thép:

1.2.1 Yêu cầu đối với các đặc tính của cốt thép khi sử dụng cho kết cấu bê tông

- Tính bám dính tốt:

Với lớp bao phủ là một trong những đặc tính quan trọng nhất của cốt thép trong

bê tông, để đảm bảo nhiệm vụ này chúng phải có hình dạng đặc biệt( có gai để tăng

cường neo móc) Đối với cốt thép ứng suất trước sự dính bám được đảm bảo bằng

những vết, sự gồ ghề ( bằng phương pháp cán, vuốt)

Một yêu cầu khác là khi tiếp xúc với xi măng, cốt thép không được phản ứng tạo

ra hợp chất có hại cho sự dính bám

- Tính biến dạng:

Từ khi đặt cốt thép vào bê tông và trong quá trình làm việc bê tông, cốt thép

luôn luôn bị biến dạng, thắt lại Vì vật cốt thép phải có tính biến dạng tốt, như có sự

giãn dài dưới tác dụng của tải trọng cực đại khi thử nghiệm kéo, bền sau một số lần

DUT.LRCC

- Độ bền:

Độ bền lâu (tuổi thọ) của các công trình bằng bê tông cốt thép hoặc bê tông cốt thép dự ứng lực phụ thuộc trực tiếp vào độ bền của cốt thép Độ bền lâu này có thể chỉ phụ thuộc vào tác động cơ học, nhưng cũng có thể cả môi trường xung quanh

1.2.2 Các dạng cốt thép cho bê tông cốt thép thường:

a Dây thép cacbon thấp kéo nguội:

Dây thép cacbon thấp kéo nguội dùng làm cốt thép cho bê tông có đường kính từ 3,0 đến 10,0 mm Được sản xuất từ thép cacbon thấp CT31, CT33, CT34, CT38, BCT31, BCT38 Chúng phải có đường kính và sai lệch cho phép phù hợp với bảng 1.3

Ví dụ: Ký hiệu qui ước dây có đường kính 5mm được sản xuất từ thép mác

CT31 là dây thép 5.CT31 – TCVN 3101:1979 Cơ tính của dây phải phù hợp bảng 1.4

Bảng 1 3 Các thông số của thép cacbon thấp kéo nguội

Đường kính

danh nghĩa,

mm

Sai lệch cho phép, mm

Diện tích mặt cắt ngang,

2

mm

Khối lượng lý thuyết của 1m chiều dài, Kg

3 3,5

4 4,5

5 5,5 6,0 7,0 8,0 9,0

0,056 0,076 0,099 0,125 0,154 0,187 0,222 0,302 0,395 0,499 0,617

Bảng 1 4 Cơ tính của thép cacbon thấp kéo nguội

Đường kính dây, mm Giới hạn bền, N / mm2

b Các đại lượng và tính chất cơ học của thép cốt

+ Đường kính danh nghĩa và các đại lượng tra cứu của thép cốt phải phù hợp với bảng 1.5

+ Tính chất cơ học của thép cốt phải phù hợp với qui định ở bảng 1.6

Bảng 1 5 Các đại lượng tra cứu của thép cốt

Đường kính danh nghĩa

0,222 0,302 0,395 0,499 0,617 0,888 1,21 1,58 2,00 2,17 2,98 3,85 4,83 6,31 7,99 9,87 Bảng 1 6 Tính chất cơ học của thép cốt

Nhóm

thép cốt

Đường kính, mm

Giới hạn chảy, N/mm2

Giới hạn bền, N/mm2

Độ giãn dài tương đối, %

Thử uốn nguội

C – Độ dày trục uốn

d – Đường kính thép

cốt Không nhỏ hơn

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ MÁY VÀ CÔNG NGHỆ UỐN CẮT THÉP

2.1 Giới thiệu về máy uốn cắt thép:

2.1.1 Phạm vi và mục đích sử dụng:

Như chúng ta biết,hiện nay ngành xây dựng nước ta đang trên đà phát triển rất mạnh Nhiều công trình qui mô mọc lên khắp nơi Vì vậy việc đưa máy móc vào xây dựng là cần thiết cho sự phát triển Và một trong những máy móc đã và đang được đưa vào sử dụng khá phổ biến trong các công trình đó là máy uốn cắt thép liên hợp Vì làm thép là công đoạn rất quan trọng và sẽ mất rất nhiều thời gian, công sức nếu không có

2.1.2 Thực trạng về máy cắt uốn thép ở nước ta:

Hiện nay trên thế giới, thép được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và trong xây dựng Nhận thấy được tầm quan trọng của sắt thép chính vì vậy việc chế tạo máy cắt, uốn phù hợp, tăng nâng suất với nhu cầu rất cần thiết Trên thế giới hiện nay máy cắt, uốn rất đa dạng nhỏ ngọn từ bằng tay, đến các máy lớn sử dụng động cơ, thủy lực, rồi đến NC hay CNC có thể duỗi, cắt, uốn với nhiều bán kính khác nhau với độ chính xác và năng suất rất cao

Hình 2 1 Máy uốn đai tự động

DUT.LRCC

Trên thị trường nước ta cũng đã có nhiều máy uốn, cắt sắt hiện đại và cho năng suất cao Tuy nhiên tình hình sản xuất thực tại vẫn phố biến nhiều hình sản xuất thủ công máy bán tự động hay chỉ giải quyết được một khâu uốn hay cắt Các khâu này hoạt động độc lập với nhau nên tiêu tốn nhiều thời gian và nhân công Việc tiêu

tốn nhiều thời gian sẻ ảnh hưởng tới tiến độ thi công các công trình

Hình 2 2 Hình ảnh công nhân cắt và uốn thép thủ công

Hiện nay nước ta cũng có một số công ty cũng sản xuất máy uốn như Cơ Sở Chế Tạo Thiết Bị Máy Công Nghiệp Thùy Dương tại Thuận An Bình Dương Đã nghiên cứu và chế tạo thành công máy bẻ đai thép tự đông TD08 Được thiết kế bằng các vi mạch kết hợp cùng hệ thống thủy lực nên máy bẻ đai thép TD08 hoàn toàn chạy tự động, các thao tác sử dụng đơn giản cho người vận hành Từ quá trình thép cuộn qua dàn lô nắn thẳng tự động tới bộ phận bẻ và cắt đai đã được lập trình sẵn cho nên giúp cho các nhà thầu giảm thiểu tối đa được mức nhân công và tiến độ cũng như hiệu quả của công việc cho công trình

Đặc điểm chung của máy: Máy bẻ đai thép TD08 được thiết kế chuyên dụng cho

bẻ đai thép thuộc nghành kết cấu thép xây dựng có đường kính từ ∅4mm tới ∅8mm bẻ được đai vuông và đai chữ nhật, kích thước đai từ 100mm x 100mm đến 800mm x 800mm dễ dàng sử dụng phù hợp với trình độ người thợ tại các công trường

Hình 2 3 Máy uốn, cắt thép TD08

DUT.LRCC

2.2 Công nghệ uốn, cắt thép

2.2.1 Công nghệ uốn

2.2.1.1 Khái niệm uốn

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội Uốn tức

là biến phôi phẳng (tấm) dây hay ống thành những chi tiết có hình cong đều hay gấp khúc Khối lượng vật uốn trong ngành chế tạo máy và dụng cụ không ngừng tăng lên Phụ thuộc vào kích thước và hình dáng vật uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính quá trình uốn trong khuôn Uốn có thể tiến hành trến máy ép trục khuỷu lệch tâm, ma sát hay thủy lực Đôi khi có thể tiến hành trên các dụng cụ uốn bằng tay hoặc trên máy uốn chuyên dùng

Đặc điểm của quá trình uốn là dưới tác dụng ép của chày và cối, phôi bị biến dạng dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết Quá trình biến dạng bao gồm quá trình biến dạng đàn hồi và quá trình biến dạng dẻo

a Lớp trung hòa

Thành phần của phôi trước khi uốn ta kẻ những ô vuông Sau khi uốn ta thấy những ô ở phần thẳng không thay đổi, còn những ô ở phần cong bị biến thành hình thang Các vách ngang tính từ tâm uốn ra, các vách ở phía ngoài dài ra, còn các vách ở phía trong ngắn lại Chỉ có đường OO là chiều dài không thay đổi, đó là lớp trung hòa Phần ngoài lớp trung hòa chịu kéo còn phần trong chịu nén Lớp trung hòa không chịu kéo hay nén, nên giữ được chiều dài ban đầu Đó là căn cứ tốt nhất để xác định phôi uốn Sơ đồ bố trí lực tại tiết diện bị uốn được trình bày:

Hình 2 4 Biểu hiện của lớp trung tính và sơ đồ phân bố lực tại tiết diện bị uốn

Quan sát tiết diện cắt ra trên cung uốn, ta thấy có dạng hình quát, phần dưới lớp trung hòa thì co lại, phần trên thì phình ra Lớp trung hòa giữ nguyên được bề rộng ban đầu của phôi Hiện tượng này càng rõ rệt khi bề rộng vật uốn càng hẹp và bán kính uốn càng nhỏ

Người ta đã chứng minh rằng lớp trung hòa đi qua trọng tâm của mặt phẳng tiết diện Trong quá trình uốn bán kính uốn càng nhỏ dần thì hình dáng tiết diện cũng thay đổi dần Do đó trọng tâm của tiết diện cũng di chuyển dần về trọng tâm của vật uốn

DUT.LRCC

b Hiện tượng đàn hồi sau khi uốn

Uốn là một quá trình biến dạng dẻo có kèm theo biến dạng đàn hồi do tính chất đàn hồi của vật liệu, sau khi uốn biến dạng đàn hồi mất đi kích thước và hình dạng sản phẩm thay đổi so với kích thước và hình dạng của khuôn, hiện tượng đó gọi là hiện tượng đàn hồi sau khi uốn

Hiện tượng đàn hồi gây ra sự sai lệch về góc uốn và bán kính uốn vì vậy muốn cho chi tiết có góc và bán kính uốn đã cho thì bán kính uốn và góc uốn phải thay đổi một lượng đúng bằng trị số đàn hồi

Hình 2 5 Quá trình biến dạng khi uốn

(a) Biến dạng đàn hồi

(b) Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

(c) Biến dạng dẻo

Bằng thực nghiệm người ta xác định được rằng trị số đàn hồi phụ thuộc chủ yếu vào loại vật liệu và chiều dày vật liệu, hình dáng chi tiết uốn, bán kính uốn tương đối r/S, lực uốn và phương pháp uốn

Khi giới hạn chảy của vật liệu càng cao tỉ số r/S càng lớn và chiều dày vật liệu càng nhỏ thì hiện tượng đàn hồi càng lớn , trị số đàn hồi có thể xác định bằng phương pháp thực nghiệm hoặc giải tích

2.2.1.2 Các phương pháp uốn

a Uốn kiểu cơ cấu cối chày

Kiểu ép cơ cấu cối chày là phương pháp đơn giản nhất, rẻ nhất trong các phương pháp uốn thép

DUT.LRCC

Hình 2 6 Sơ đồ uốn thép kiểu cơ cấu cối chày

Hình 2 7 Hình ảnh thực tế uốn thép kiểu cơ cấu cối chày

Phôi thép được kẹp chặt giữa 2 điểm cố định Bộ phận uốn chuyển động về giữa trục thanh và tiến hành bẻ cong thanh

b Uốn kiểu với mâm uốn

Kiểu uốn này được dùng khá phổ biến và được dùng khi đảm bảo đường kính của thanh là không đổi trong quá trình uốn

Hình 2 8 Mô hình uốn thép với mâm uốn

P

P

nDUT.LRCC

Hình 2 9 Hình ảnh thực tế uốn thép với mâm uốn

Phôi thép thanh được kéo qua một má uốn đứng yên và cố định, bán kính uốn đã

được xác định sẵn từ trước

c Uốn bằng xilanh khí nén

Hình 2 10 Hình ảnh thực tế uốn thép bằng xilanh khí nén

2.2.2 Công nghệ cắt kim loại:

Sản phẩm cắt hết sức đa dạng, song hầu hết sản phẩm sau khi cắt mới chỉ là bán thành phẩm phục vụ cho một quá trình công nghệ Để thuận lợi cho các công đoạn sản xuất tiếp theo cũng như đảm bảo chất lượng của thiết bị khi hoàn thành, thép cắt ra phải đảm bảo một số yêu cầu sau:

+ Mép cắt phải trơn, thẳng

+ Sự biến dạng nằm trong giới hạn cho phép

+ Đảm bảo đúng yêu cầu về kích thước

2.2.2.1 Biến dạng dẻo kim loại

+ Dưới tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo các giai đoạn : biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ 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

DUT.LRCC

Hình 2 11 Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại

+ 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

+ Khi tải trọng từ Pdh → 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 thướt vết nứt tăng lên, cuối cùng kim loại bị phá huỷ Đó là giai đoạn phá huỷ : tinh thể kim loại bị đứt rời

+ Trong kim loại đơn tinh thể các nguyên tử kim loại sắp xếp theo một trật

tự xác định, mỗi nguyên tử luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng của nó (Hình 2.12-a)

Hình 2 12 Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể kim loại

Dưới tác dụng của ngoại lực hay cắt kim loại bằng áp lực, mạng tinh thể bị biến dạng

DUT.LRCC

+ Khi lực tác dụng nhỏ, ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi, các nguyên tử kim loại dịch chuyển không quá một thông số mạng , nếu thôi tác dụng lực thì mạng tinh thể lại trở về trạng thái ban đầu (Hình 2.12-b) + 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

Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt, vừa quay đến một vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh Các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh

Các lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo trong kim loại khi lực tác dụng lên nó sinh ra ứng suất lớn hơn giới hạn đàn hồi nhưng chưa vượt ứng suất phá huỷ hay ứng suất giới hạn bền của vật liệu Đây là giai đoạn thứ hai của quá trình cắt kim loại, giai đoạn này xảy ra trước quá trình kim loại bị phá huỷ hay quá trình kim loại bị cắt đứt Trong quá trình biến dạng dẻo kim loại vì ảnh hưởng của các nhân tố như : nhiệt độ không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều, ma sát ngoài vv đều làm cho kim loại sinh ra ứng suất dư , bên trong bất

cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư, sau khi thôi tác dụng ứng suất dư vẫn còn tồn tại

2.2.2.2 Sự thay đổi tính chất của thép trong quá trình cắt

Khi cắt tính chất của thép bị thay đổi Sở dĩ như vậy là 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

a 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 các bon cao, chủ yếu là ở mặt trượt, tại đây đặc biệt có nhiều lệch

Đối với thép các bon 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

DUT.LRCC

b 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

c 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 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

Quá trình cắt kim loại được chia thành hai giai đoạn:

+ Giai đoạn ép vào kim loại:

Hai lưỡi dao tỳ vào bề mặt kim loại làm xô lệch các thớ kim loại nhưng

a Cắt bằng lưỡi dao đĩa

Quá trình cắt kim loại tấm dày trên máy cắt dao đĩa được thực hiện bằng những đĩa dao quay tròn, đĩa dao trên và đĩa dao dưới được quay ngược chiều nhau cùng một tốc độ góc (ω), vật liệu cắt được chuyển dịch nhờ lực ma sát giữa kim loại và dao đĩa

Vị trí và kích thước đĩa dao được xác định phụ thuộc vào chiều dày vật liệu cắt Công việc cắt được thực hiện lấy dấu bằng tay hay đồ gá chuyên dùng Người ta thường đặt lệch trục đĩa dao trên so với dao dưới một đoạn e không lớn lắm

Hình 2 13 Cắt bằng dao đĩa

DUT.LRCC

b Cắt bằng 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 cắt theo kích thước qui định Khi làm việc mặt phẳng chuyển động của dao không đổi

Hình 2 14 Cắt bằng 2 dao thẳng song song

Góc cắt 90°, bốn góc đều cắt được

+ Vật liệu làm bàn trượt: Thép CT6

+ Vật liệu làm dao : Thép 6XHM,5X2BC, 55XHB, 55XH2

Theo kết cấu của máy, người ta phân ra làm hai loại: Loại có dao trên di động và

loại có dao dưới di động

c Cắt bằng thủ công

Cắt thép bằng các phương pháp thủ công có nhiều cách, chẳng hạn như cưa bằng tay, kìm cắt cộng lực, phương pháp chặt bằng ve, tốn nhiều thời gian, các vết cắt không được thẳng và sản phẩm tạo ra không đảm bảo yêu cầu về độ chính xác Phương pháp này chỉ áp dụng cho những phân xưởng thủ công, cắt các thép tấm có chiều dày bé và tiết diện nhỏ

Kéo cắt thép thủ công: gồm hai lưỡi cắt và một cơ cấu cánh tay đòn và đòn bẩy

để tạo lực cho lưỡi cắt Kéo này cũng chỉ áp dụng cắt những tấm thép có chiều dày và diện tích bé, chủ yếu dùng trong các xưởng sản xuất vừa và nhỏ

P

DUT.LRCC

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

Từ những phân tích trên và theo yêu cầu của đề tài là máy vừa uốn và vừa cắt nên ta chọn phương án thiết kế máy uốn bằng phương pháp kéo và quay, cụ thể là uốn bằng mâm uốn, cắt bằng cặp lưỡi dao song song chuyển động tịnh tiến, hơn cả vì nó dùng được cho nhiều trường hợp, có thể điều chỉnh được đường kính của sản phẩm cần uốn, nó cũng có thể dùng để uốn góc, và cắt được những đoạn thép có chiều dài tùy ý…

3.1 Phân tích yêu cầu động học của máy

+ Thực hiện quá trình cắt

+ Thực hiện quá trình kẹp và giữ phôi

+ Thực hiện quá trình uốn

+ Lực uốn và lực cắt danh nghĩa của máy phải lớn hơn lực uốn và lực cắt cần thiết

3.2 Lựa chọn phương án truyền động

- Máy thực hiện 2 công tác đó là uốn và cắt

+ Đối với công tác uốn ta chọn uốn kiểu có mâm uốn Vì theo phương pháp này thao tác dễ dàng, cho năng suất cao hơn so với các phương pháp khác Chỉ có phương pháp uốn bằng xilanh cho năng suất cao hơn nhưng phương pháp này thích hợp với uốn cắt tự động

+ Đối với công tác cắt ta chọn cắt với 2 lưỡi dao song song Vì phương pháp này thao tác nhanh, dễ dàng Ít nguy hiểm đối với người sử dụng Cho năng suất cao so với các phương pháp khác như cắt bằng máy cắt hay dao đĩa

- Để thực hiện quá trình cắt và uốn thép, ta có thể bố trí các dạng bộ truyền như:

bộ truyền đai, các bộ truyền bánh răng để truyền động từ động cơ đến mâm uốn

và cơ cấu cắt Tuy nhiên để chọn phương án truyền động hợp lý phải thỏa mãn một số yêu cầu 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

DUT.LRCC

+ 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

Ta có các lựa chọn sau về hộp giảm tốc, và cơ cấu truyền động cắt, từ đó chọn ra phương án thích hợp

3.2.1 Phương án thiết kế hộp giảm tốc

Vì yêu cầu công suất, momen truyền động nên ta chọn hộp giảm tốc 2 cấp

3.2.1.1 Phương án 1- Hộp giảm tốc 2 cấp khai triển

Hình 3 1 Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp khai triển

- Phạm vi tỉ số truyền i= 8  30

- Nhược điểm chủ yếu của hộp giảm tốc khai triển là bánh răng phân bố không đối xứng đối với gối tựa Vì thế tải trọng phân bố không đồng đều trên các ổ trục

3.2.1.2 Phương án 2 – Hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh

Hình 3 2 Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp phân đôi cấp nhanh

N

C

N

CDUT.LRCC

- Ưu điểm:

+ Tải trọng phân bố đều trên các ổ trục

+ Sử dụng hết khả năng của vật liệu chế tạo các bánh răng cấp chậm và cấp nhanh

+ Bánh răng phân bố đối xứng với ổ, sự tập trung tải trọng theo chiều dài răng ít hơn so với sơ đồ khai triển thông thường

- Nhược điểm:

+ Kích thước hộp giảm tốc lớn

+ Cấu tạo bộ phận ổ phức tạp hơn

+ Số lượng chi tiết và khối lượng gia công tăng

+ Hạn chế khả năng chọn phương án bố trí kết cấu chung của thiết bị dẫn động vì chỉ có một đầu trục vào và một đầu trục ra

N

CDUT.LRCC

+ Khó bôi trơn bộ phận ổ trục ở giữa hộp

+ Khoảng cách giữa các gối đỡ của trục trung gian lớn, do đó muốn bảo đảm trục đủ bền và cứng cần phải tăng đường kính trục

3.2.1.4 Kết luận

Từ các phân tích trên ta chọn hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh làm hộp giảm tốc của máy

3.2.2 Phương án thiết kế cơ cấu truyền động cắt

Ta phân tích chọn giữa 2 phương án bánh lệch tâm và trục khuỷu thanh truyền

3.2.2.1 Phương án 1 – Truyền động bằng bánh lệch tâm

Hình 3 4 Sơ đồ truyền động cắt bằng bánh lệch tâm

Truyền động bằng bánh lệch tâm có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, truyền được lực cắt lớn Nhược điểm của cơ cấu là phải tính toán để cơ cấu không bị tự hãm

3.2.2.2 Phương án 2 – Truyền động bằng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Hình 3 5 Sơ đồ truyền động cắt bằng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Ưu điểm của cơ cấu là truyền động hiệu quả cho năng suất cao, tuy nhiên nhược điểm chính của cơ cấu là cấu tạo phức tạp hơn, và khó chế tạo

3.2.2.3 Kết luận

Từ phân tích về 2 phương án trên ta chọn cơ cấu bánh lệch tâm để truyền động cho cơ cấu cắt

3.2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy

Ta đã chọn được hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh và cơ cấu bánh lệch

S

SDUT.LRCC

Hình 3 6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của toàn máy

S

ÐC

DUT.LRCC

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH

CỦA MÁY

4.1 Sơ đồ động học toàn máy

Hình 4 1 Sơ đồ động toàn máy

Quá trình cắt kim loại bằng cặp lưỡi dao thẳng song song được chia làm 3 thời kỳ

là thời kỳ cặp, thời kỳ cắt và thời kỳ đứt

1

2

3 4

5 6

7

1110

a Thời kỳ cặp:

Hình 4 2 Sơ đồ quá trình cắt – Thời kỳ cặp

Đây là thời kỳ mà lưỡi dao ăn vào kim loại, lúc này lực cắt của dao từ từ tăng lên (P captăng từ P →0 Pmax) Để đặc trưng cho độ nhanh chậm của quá trình này người ta đưa ra thông số tỷ số chiều sâu cắt tương đối  như sau: 1

.

1 1

Đây là thời kỳ mà lực cắt giảm dần xuống theo tiết diện của vật cắt P giảm dần

từ Pmax xuống Pmin

Hình 4 3 Sơ đồ quá trình cắt – Thời kỳ cắt

Z1/2 h

Z1/2

a P

P T

c Thời kỳ đứt:

Đây là thời kỳ kim loại tự đứt Để đặc trưng cho sự nhanh chậm của thời kỳ đứt, người ta đưa ra khái niệm độ sâu đứt trong tương đối  và được đặc trưng bằng tỷ số 2sau:

Qua thực tế và thí nghiệm, người ta thấy rằng lực cắt lớn nhất Pmaxlà ở cuối thời

kỳ cặp và đầu thời kỳ cắt và Pmax được tính theo công thức sau ( Trang 58, tập 2 [1])

c c F k

Trong đó:

- k là hệ số an toàn với k = k1.k2.k3 Với:

+ k1 là hệ số xét đến sự ảnh hưởng của cơ tính vật liệu làm dao

7,06,0

k cho cắt nóng và k2 =(1,151,25)cho cắt nguội

+ k3 là hệ số xét sự ảnh hưởng của khe hở lưỡi dao

)25,115,1(

❖ Ghi chú:

- Các trị số 1,2 được tra trong bảng quan hệ giữa vật liệu cắt với 1,2

- Khi dao ăn vào kim loại thì phôi có xu hướng dịch xuống, khi ấy từ các cạnh của dao sinh ra một lực trượt T, lực trượt T do dao dịch xuống dưới sinh ra một momen có trị sốM t =P.a

- Lực T và P có xu hướng ngược chiều nhau và có tương quan độ lớn:

.)25,015,0

- Để giảm lực trượt T và cắt sản phẩm cho chính xác , người ta dùng lực kẹp

Q để giữ vật cắt Khi ấy T =(0,10,15)P và Q=(0,030,05)P

4.2.1.2 Tính toán công suất cắt cần thiết

Công suất động cơ dẫn động cơ cấu cắt ( xác định theo công thức trung bình) tính theo công thức trang 63 [2]:

ctr lh

lh kt d tr p

dc

t

A A

A K N

1000

) (

,5974.3,0.3,

 - Là hiệu suất truyền động từ động cơ đến trục máy

Tc.tr – Thời gian một chu trình cắt

max h

7,

c t k

,5974.9,0.9,

• Adh - Công tiêu hao do đàn hồi của máy:

2

1

max max l P

,5974.2,02,

Như vậy tổng công tiêu hao là:

)(128861195

7,3384,537792

,

A A A A

=

d

 : Hiệu suất bộ truyền đai

995,0

=

ol

 : Hiệu suất một cặp ổ lăn

98,0

.t =

br

 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

97,0

.n =

br

 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng nón

DUT.LRCC

Thay vào công thức ta được:

817,0985,0.97,0.98,0.995,0.96,0

60

p n

t c t = = = Như vậy công suất cần thiết cho động cơ là:

) ( 537 , 1 4

1000

) 47 , 1792 817

, 0

12886 (

35 , 0

1000

) (

t

A A

A K N

ctr lh

lh kt d tr p

+

=

+ +

- Cơ tính của vật liệu và trạng thái nhiệt luyện Nếu vật liệu có tính dẻo tốt hoặc đã qua ủ mềm thì rmin nhỏ hơn so với khi đã qua biến dạng – bị biến cứng

- Ảnh hưởng của góc uốn Cùng với một bán kính uốn r như nhau, nếu góc uốn càng nhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn

- Góc làm bởi đường uốn và hướng cán (thớ kim loại) Vì kim loại chịu kéo và nén theo phương của thớ kim loại thì tốt hơn nhiều so với khi bị kéo

và nén theo phương vuông góc với thớ kim loại Cho nên khi đường uốn vuông góc với hướng cán thì rmin cho phép nhỏ hơn so với khi đường uốn dọc theo hướng cán từ 1,5 ÷ 2 lần

- Ảnh hưởng của tình trạng mặt cắt vật liệu Khi cắt phôi uốn, trên mặt cắt có nhiều bavia hoặc nhiều vết đứt thì khi uốn dễ sinh ra tập trung và tại những nơi

đó dễ sinh ra vết nứt Bởi vậy cần phải tăng trị số rmin lên 1,5 ÷ 2 lần

Trên thực tế bán kính uốn nhỏ nhất cho phép được xác định theo công thức kinh nghiệm:

S K

DUT.LRCC