Thiết kế máy uốn ống cỡ nhỏ

Từ những sản phẩm ống nhỏ sử dụng trong sinh hoạt gần gũi với chúng ta như bàn, ghế, tủ, giường… các đồ vật chuyên dụng trong sản xuất, kinh doanh, trong các phòng thí nghiêm, các chi ti

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG CỠ NHỎ

Người hướng dẫn: ThS CHÂU MẠNH LỰC

Sinh viên thực hiện: VÕ QUANG NGỌC

Đà Nẵng, 2017

MỤC LỤC

MỤc Lục Error! Bookmark not defined

LỜI NÓI ĐẦU 4

PHẦN I- LÝ THUYẾT 5

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÁC SẢN PHẨM UỐN VÀ NHU CẦU SẢN XUẤT 5

I.1 Nhu cầu sản xuất 5

I.1.1 Lịch sử phát triển của ống 5

I.1.2 Các nước sản xuất sản phẩm thép dạng ống 6

I.1.3 lịch sử phát triển của máy cán, uốn ống 6

I.2 Giới thiệu về các sản phẩm từ phôi ống 7

I.2.1 Các sản phẩm dùng trong công nghiệp: 7

I.2.2 Sản phẩm ống dùng trong sinh hoạt: 7

I.3 Các thông số phôi thép 7

CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ UỐN ỐNG 10

II.1 Công nghệ uốn: 10

II.1.1 Khái niệm uốn: 10

II.1.2 Quá trình uốn: 10

II.2 Thiết bị uốn: 11

II.2.1 Phương pháp thủ công: 11

II.2.2 Phương pháp dùng máy móc, thiết bị: 12

CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 16

III.1 Phân tích yêu cầu động học của máy: 16

III.2 Lựa chọn phương án truyền động 16

III.2.1 Phương án 1: 16

III.2.2 Phương án 2: 18

III.2.3 Phương án 3: 19

III.2.4 Chọn phương án thiết kế: 21

PHẦN II – THIẾT KẾ MÁY 22

CHƯƠN IV TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA MÁY 22 IV.I Sơ đồ động học của toàn máy 22

IV.2 Tính toán lực uốn: 23

IV.2.1 Bán kính uốn nhỏ nhất: 23

IV.2.2 Tính toán lực uốn: 23

IV.2.3 Tính lực uốn tác dụng lên 2 Puly uốn hai bên: 28

IV.4.1 Xác định công suất dẫn động máy: 29

IV.4.2 Chọn động cơ: 30

CHƯƠNG V THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 31

V.1 Phân phối tỷ số truyền: 31

V.2 Các thông số trên trục: 31

V.2.1 Tốc độ quay trên các trục: 31

V.2.2 Công suất trên các trục: 31

V.2.3 Mômen xoắn trên các trục: 32

V.3 Thiết kế bộ truyền đai: 32

V.4 Thiết kế các bộ truyền hộp giảm tốc: 35

V.4.1 Thiết kế bộ truyền cấp chậm: 36

V.4.2 Thiết kế bộ truyền cấp nhanh: 39

V.5 Thiết kế bộ truyền bánh răng: 39

V.6 Thiết kế bộ truyền xích: 42

CHƯƠNG VI THIẾT KẾ TRỤC, GỐI ĐỠ TRỤC, NGHIỆM BỀN THEN VÀ THIẾT KẾ KHỚP NỐI 45

VI.1 Thiết kế trục: 45

VI.1.1 Chọn vật liệu: 45

VI.1.2 Tính sơ bộ đường kính trục: 45

VI.1.3 Tính gần đúng trục: 46

VI.1.4 Tính chính xác trục: 63

VI.2 Thiết kế gối đỡ trục: 73

VI.2.1 Đối với trục 1: 73

VI.2.1 Đối với trục 2: 74

VI.2.3 Đối với trục 3: 74

VI.3 Tính chọn then: 75

VI.3.1 Đối với trục 1: 76

VI.3.2 Đối với trục 2: 76

VI.3.3 Đối với trục 3: 77

VI.4 Thiêt kế khớp nối: 78

CHƯƠNG VII THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC NÂNG HẠ CON LĂN UỐN 79

VII.1 sơ đồ hệ thống thủy lực: 79

VII.2 Lựa chọn các phần tử thủy lực: 80

VII.2.1 Van tràn và van an toàn: 80

VII.2.2 Van tiết lưu: 82

VII.2.4 Van điều khiển: 83

VII.2.5 Chọn lọc dầu cho hệ thống: 84

VII.2.6 Tính chọn bình chứa dầu: 85

VII.3 Tính chọn đường kính xilanh: 88

VII.4 Tính toán tốn thất áp suất trong hệ thống: 89

VII.4.1 Tốn thất dọc đường: 90

VII.4.2 Tốn thất qua các van: 91

VII.5 Xác định lưu lượng, chọn bơm dầu, chọn động cơ 91

VII.5.1 Xác định lưu lượng 91

VII.5.2 Chọn bơm dầu: 91

VII.5.3 Chọn động cơ điện: 93

VII.5.4 Tính đường kính ống dẫn: 94

CHƯƠNG VIII YÊU CẦU VỀ LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH 94

VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 94

VIII.1 Yêu cầu về lắp đặt máy: 94

VIII.2 Yêu cầu về vận hành máy: 94

VIII.3 Yêu cầu bảo dưỡng máy: 95

KẾT LUẬN 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

LỜI NÓI ĐẦU

Trong tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp nước

ta nói chung và ngành cơ khí chế tạo nói riêng đã có nhiều bước phát triển vượt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế của đất nước Để bắt nhịp cùng sự phát triển bậc của ngành công nghiệp cơ khí trên thế giới, ngành cơ khí nước ta không ngừng đào tạo nguồn nhân lực biết vận dụng và nắm bắt công nghệ tiên tiến và hiện đại, đồng thời từng bước cải tiến sáng tạo ra công nghệ mới, cải tiến cách thức sản xuất phù hợp với nền công nghiệp đất nước

Hiện nay nhu cầu về việc sử dụng các loại đường ống lớn ngày càng phổ biến đối với các ngành công nghiệp như: Dầu khí, thuỷ điện, vận chuyển hoá chất, chất đốt… là những ngành có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân

Để chế tạo ra các loại ống không chỉ có phương pháp uốn hàn mà còn có những phương pháp khác nhau như: Cán, ép, kéo… Tuy nhiên các phương pháp này chỉ thích hợp với việc sản xuất các đường ống cỡ nhỏ, còn đối với ống có đường kính lớn phương pháp uốn hàn thì có nhiều tính năng vượt trội hơn so với các phương pháp khác và nó đáp ứng được nhu cầu về việc sản xuất các đường ống

Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, em

được thầy giáo giao đề tài “Thiết kế máy uốn thép cỡ nhỏ ” làm đồ án tốt nghiệp

Cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Th.s Châu Mạnh Lực và các thầy

giáo trong khoa Cơ khí, đã giúp em hoàn thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên, do thời gian có hạn,đồng thời vốn kiến thức còn nhiều hạn chế nên việc tính toán thiết kế máy không tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong được các thầy đóng góp ý kiến và sửa chữa để em ngày một hoàn thiện hơn trong quá trình thiết kế sau này Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy cô trong khoa đã giúp đỡ em hoàn thành đồ

án này

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2017

PHẦN I- LÝ THUYẾT

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÁC SẢN PHẨM UỐN VÀ NHU

CẦU SẢN XUẤT

I.1 Nhu cầu sản xuất

Như chúng ta cũng đã biết, việc sử dụng các đồ dùng, máy móc sản xuất từ sản phẩm ống đã trở thành một phần không thể thiếu Từ những sản phẩm ống nhỏ sử dụng trong sinh hoạt gần gũi với chúng ta như bàn, ghế, tủ, giường… các đồ vật chuyên dụng trong sản xuất, kinh doanh, trong các phòng thí nghiêm, các chi tiết máy trong cơ khí…cho đến những đường ống lớn để vận chuyển dầu, khí đốt, nước chính

là những nguồn không thể thiếu cho cuộc sống của chúng ta

Trong công nghiệp: thì sản phẩm ống uốn giữ một vai trò rất quan trọng vì nó

được dùng để dẫn nhiên liệu cả khí lẫn lỏng từ nơi sản xuất đến nơi sử dụng, đã có những đường ống dẫn nhiên liệu như: dẫn khí, dẫn nước, dẫn dầu, dẫn hóa chất… xuyên quốc gia Nó được coi như cầu nối giữa các khu công nghiệp, giữa nguồn nhiên liệu với các nhà máy Sản phẩm ống uốn không thể thiếu được trong công nghiệp tàu thủy, các ngành sản xuất nhiên liệu…

Trong xây dựng: Ống thép được dùng để sản xuất các kết cấu như: giàn không

gian, ống thứ siêu âm trong cột bê tông, giàn giáo, cột đèn chiếu sáng đô thị…

Trong sinh hoạt: thì sản phẩm ống uốn cũng được sử dụng rộng rãi như: làm lan

can, bàn ghế, xích đu, đồ dùng trong nhà bếp, dùng làm đường ống dẫn nước phục vụ sinh hoạt, làm đường ống dẫn nhiên liệu khí đốt…

Nắm bắt được sự quan trọng đó, các tập đoàn lớn đã sản xuất ra phôi ống đủ các loại vật liệu, kích trước khác nhau để đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng.Nhưng hầu hết các phôi ống sản xuất ra đều dạng ống thẳng, không phù hợp với các trường hợp cụ thể khi sử dụng.Mà muốn sử dụng được thì chúng ta phải thêm công đoạn uốn ống Dựa trên những phân tích, tính toán và nhu cầu sử dụng sản phẩm đề tài :

“THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG CỠ NHỎ” được thiết kế để đáp ứng nhu cầu thiết yếu trên

I.1.1 Lịch sử phát triển của ống

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

rỗng để cung cấp nước cho các thành phố thời trung cổ.Việc sử dụng những

Những ống thép đúc đầu tiên được tìm thấy ở Philadenphia vào năm 1817

và ở New York vào năm 1832 Sự phân phổi khí cho các đèn khí đảo được tìm

thấy đầu tiên ở Anh, người ta đã sử dụng thép tấp cuộn qua các con xúc xắc tạo

thành ống và hàn mép lại với nhau

Sự phát triển của các phương pháp sản xuất ống, cùng với sự phát triển của ngành thép đã tạo ra được những sản phẩm có khả năng chịu được những điều kiện đòi hỏi của môi trường như: Nhiệt độ, hóa chất, áp suất và các áp dụng

chịu áp lực và dải nhiệt thay đổi Ống thép đã được sử dụng một cách tin cậy

trong các ngành công nghiệp quan trọng, các đường ống từ Alaskan đến các nhà máy điện nguyên tử

I.1.2 Các nước sản xuất sản phẩm thép dạng ống

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

Một ví dụ tương tự là sản xuất ống thép trong các ngành công nghiệp.Tổng

sản lượng trên toàn thể giới là sự tổng hợp các ảnh hưởng từ các khu vực kinh

tế địa phương ở từng nước trên toàn thế giới

I.1.3 lịch sử phát triển của máy cán, uốn ống

Năm 1771 máy hơi nước ra đời, lúc này máy cán nói chung được chuyển sang dùng động cơ hơi nước Năm 1864 chiếc máy cán 3 trục đầu tiên được ra đời vị vậy các sản phảm cán, uốn được phong phú hơn trước có cả thép tấm, thép hình, đồng tấm, đồng dây Do kỹ thuật ngày càng phát triển, do nhu cầu vật liệu thép tấm phục

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

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

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

I.2 Giới thiệu về các sản phẩm từ phôi ống

I.2.1 Các sản phẩm dùng trong công nghiệp:

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

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

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

I.2.2 Sản phẩm ống dùng trong sinh hoạt:

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

Hình 1.2 Một số hình ảnh minh họa cho sản phẩm ống trong sinh hoạt

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

Với loại máy uốn ống kiểu 3 trục lăn được giao nhiệm vụ còn có khả năng uốn các loại thép vuông có kích thước ngoài lớn nhất 60x60 mm

Bảng 1.2 Bảng quy chuẩn trọng lượng ống vuông

CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ UỐN ỐNG

II.1 Công nghệ uốn:

II.1.1 Khái niệm uốn:

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

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

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

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

II.1.2 Quá trình uốn:

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

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

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

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

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

sẽ chống lại biển dạng theo hướng ngang

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

Hình 2.1 Biến dạng của phôi trước và sau khi uốn

Hình 2.2 Phôi sau khi uốn

II.2 Thiết bị uốn:

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

II.2.1 Phương pháp thủ công:

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

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

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

II.2.2 Phương pháp dùng máy móc, thiết bị:

a) Uốn có dùng chày uốn

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

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

Hình 2.3 Mô hình uốn kiểu có chày uốn

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

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

Hình 2.4 Máy uốn ống kiểu dùng chày uốn

b) Uốn kiểu đùn vào ống:

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

Hình 2.5 Mô hình kiểu ép đùn vào ống

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

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

Hình 2.6 Máy uốn ép đùn vào ống

c) Uốn kiểu kéo và quay:

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

Hình 2.7 Mô hình uốn kéo và quay

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

d) Uốn bằng các trục lăn:

Phương pháp uốn bằng trục lăn được sử dụng cho việc uốn các sản phẩm có đường kính phôi lớn hoặc các sản phẩm có dạng tròn mà đường kính vòng tròn khá lớn

Hình 2.8 Mô hình uốn kiểu trục lăn

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

Hình 2.9 Máy uốn bằng các trục lăn

CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

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

III.1 Phân tích yêu cầu động học của máy:

- Thực hiện quá trình kẹp và giữ phôi

- Thực hiện quá trình uốn

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

III.2 Lựa chọn phương án truyền động

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

7 6

Hình 3.1 Sơ đồ uốn phương án 1

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

b) Nguyên lý hoạt động:

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

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

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

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

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

c) Ƣu điểm và nhƣợc điểm:

- Kết cấu tương đối phức tạp

- Cần phải có them các bộ phận căng xích

- Năng suất thấp

9

Hình 3.2 Sơ đồ uốn phương án 2

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

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

b) Nguyên lý hoạt động:

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

truyền xích, làm cho 3 con lăn quay cùng tốc độ, hai con lăn uốn di chuyển lên xuống

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

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

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

c) Ƣu điểm và nhƣợc điểm:

- Năng suất không cao

- Giá thành toàn máy cao

3 4

5

Hình 3.3 Sơ đồ uốn phương án 3

1- Động cơ, 2- Bộ truyền đai, 3- Hộp giảm tốc, 4- Khớp nối, 5- Bộ truyền xích, 6- Con lăn đỡ, 7- Phôi, 8- Con lăn uốn, 9- con lăn chắn, 10- Con lăn kẹp chặt

b) Nguyên lý hoạt động:

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

để tạo góc uốn theo yêu cầu

c) Ƣu điểm và nhƣợc điểm:

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

- Độ cứng vững của hệ thống cao

Nhược điểm:

- Máy không uốn vành được mà chỉ có uốn góc

- Máy cồng kềnh hơn so với hai phương án trên

III.2.4 Chọn phương án thiết kế:

Từ yêu cầu đặt ra: thiết kế máy uốn ống thép =76 mm, thép ống vuông với kích thước ngoài lớn nhất 60x60 mm và dựa vào nguyên lý hoạt động và những ưu nhược điểm của các phương án, ta quyết định chọn phương án 2 làm phương án thiết

kế máy

1 2

n

9

Hình 3.4 Sơ đồ uốn ống 1 con lăn đỡ và 2 con lăn di chuyển lên xuống

9

Hình 4.1 Sơ đồ động học toàn máy

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

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

kính uốn nhỏ nhất phụ thuộc vào tỉ số chiều dày tương đối của thành ống (S- chiều

dày ống, D- đường kính ngoài của ống)

Chọn để thuận tiện cho việc tính toán

Vậy: Ta chọn trị số bán kính uốn nhỏ nhất để tính toán là

IV.2.2 Tính toán lực uốn:

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

Công thức tính lực uốn tự do như sau:

[8]

Trong đó:

K=1,33: khi hệ số uốn tự do, tra theo bảng phụ thuộc vào tỉ số

: bề rộng miệng cối (mm)

: kích thước qui đổi về tiết diện thỏi vuông

: giới hạn bền của vật liệu

(Thép CT38 có N/ , ta chọn )

a) Tính lực uốn khi uốn ống thép tròn có đường kính D = 76 mm, S= 3,5 mm

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

 Đối với uốn vành:

Hình 4.3 Sơ đồ phân tích lực khi uốn vành:

Chiều rộng miệng cối l :

l = 2.( rmin + D) Sinα = 2.( 270 +76) Sin(26) = 303.35 mm

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

 Đối với uốn góc:

Hình 4.4 Sơ đồ phân tích lực khi uốn góc

Từ các số liệu đã có: D =76 mm, r =50 mm, α = 90° ta suy ra góc β = 45°

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

b) Tính lực uốn khi uốn ống thép vuông có kích thước 60x60 mm, s= 3,5mm

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

Hình 4.6 Sơ đồ phân tích lực khi uốn vành:

Với a= 60, sơ đồ tính như sơ đồ hình 4.3 Ta tính lại I :

I = 270 +60 +50 = 380 mm

Cosα = = ( / (2 380 380) = 0.8878 α=

Khoảng cách L:

L = 2 Sinα 380 = 2 Sin26 380 =333.16 mm

Chiều rộng miệng cối l:

l = 2.( rmin +D) Sinα = 2.( 270 +60) sin26 = 290 mm

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

 Đối với uốn góc:

Hình 4.7 Sơ đồ phân tích lực khi uốn góc

Ta có sơ đồ như hình 4.4, với khoảng cách L = 332 mm

Chiều rộng miệng cối l:



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

So sánh các kết quả tính được, Ta chọn lực uốn để tính toán là

IV.2.3 Tính lực uốn tác dụng lên 2 Puly uốn hai bên:

Hình 4.8 Sơ đồ tính lực uốn

[8]

Trong đó:

- : Lực uốn lớn nhất

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

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

Vậy: Lực uốn tác dụng lên 2 puly uốn 2 bênQ = 81464 (N)

IV.3 Tính toán tốc độ quay :

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

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

V=

Tốc độ quay cảu Puly uốn:

n = = = 16 vòng/phút

IV.4 Xác định công suất dẫn động máy, chọn động cơ

IV.4.1 Xác định công suất dẫn động máy:

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

 Công suất khắc phục ma sát trên các ổ trục đỡ con lăn:

chọn

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

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

Tra bảng (2-1) [ 2] ta có:

: Hiệu suất của bộ truyền đai

: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ (kín)

: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ (hở)

: Hiệu suất của một cặp ổ lăn

: Hiệu suất của bộ truyền xích

: Hiệu suất của khớp nối

: Hiệu suất của ổ trượt

CHƯƠNG V THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

V.1 Phân phối tỷ số truyền:

Xác định tỷ số truyền chung:

Mà:

Như ta đã chọn ở mục (IV.3)

- : Tỷ số truyền của bộ truyền đai

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

Chọn L theo tiêu chuẩn bảng (5-12)[2] L = 1250 mm

Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1 giây:

e) Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh nhỏ:

Góc ôm phải thỏa mãn điều kiên



f) Xác định số đai cần thiết Z:

Chọn ứng suất căng ban đầu và theo trị số tra bảng (5-17)[2]

tìm được ứng suất có ích cho phép

Các hệ số:

Số đai được tính theo công thức (5-22)[2]:

g) Định kích thước chủ yếu của bánh đai:

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

Tra bảng (10-3)[2] có: t = 16, S=10,



Đường kính ngoài của bánh đai, theo công thức (5-24)[2]:

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

Lực tác dụng lên trục, theo công thức (5-260)[2]:

V.4 Thiết kế các bộ truyền hộp giảm tốc:

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

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

b) Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:

 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kỳ tương đương của bánh răng lớn (Công thức 3-3) [2]:

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

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

Số chu kỳ tương đương của bánh răng nhỏ:

 Ứng suất uốn cho phép:

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

Giới hạn mỏi của thép 45-thường hóa là:

Giới hạn mỏi của thép 40-thường hóa là:

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

Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng là:

 Ứng suất uốn cho phép:

Ứng suất uốn cho phép của bánh răng nhỏ:

Ứng suất uốn cho phép của bánh răng lớn:

Vì bánh răng có độ rắn bề mặt HB < 350 và có tải trọng thay đổi nên ta chọn

Theo bảng 3-13 [2], ta tra được hệ số tải trọng



Do sai khác quá nhiều so vơi dự đoán ở trên là k = 1,3 vậy ta tính lại khoảng cách trục A như sau:

Chọn A=195 mm

h) Xác định mô đun răng, số răng, chiều rộng bánh răng:

Mô đun răng được chọn theo khoảng cách trục A:

i) Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng:

Tính số răng tương đương:

(Thỏa mãn)

j) Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:

Bảng 5.2 các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

V.4.2 Thiết kế bộ truyền cấp nhanh:

Với bộ truyền cấp nhanh, ta chọn tất cả thông số của bộ truyền cấp nhanh giống với bộ truyền cấp chậm Ta chỉ tính lực tác dụng lên các trục:

Lực vòng:

Lực hướng tâm:

V.5 Thiết kế bộ truyền bánh răng: