Thiết kế máy lốc ống 4 trục

Ngoài ra so với máy cuốn 3 trục không thể uốn cong đoạn đầu của phôi trong khi máy lốc 4 trục có thể làm được và làm biến dạng đều trên toàn bộ bề mặt của phôi, thông qua việc điều chỉnh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY LỐC ỐNG 4 TRỤC

Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN THANH VIỆT

Sinh viên thực hiện: NGÔ XUÂN HẠ

Đà Nẵng, 2019

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 cỡ lớn

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 lốc ống 4 trục” làm đồ án tốt nghiệp

Với những kiến thức đã học ở trường cùng với quá trình tìm hiểu máy móc tại

Công Ty DOOSAN VINA Quảng Ngãi, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo

Nguyễn Thanh Việt 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 22 tháng 05 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Ngô Xuân Hạ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI SẢN PHẨM UỐN VÀ

CÁC LOẠI MÁY UỐN THÉP HIỆN CÓ

 Các số liệu ban đầu:

- Chiều dài của phôi thép: 7540(mm)

- Chiều dày của phôi: 50 (mm)

- Chiều rộng của phôi: 3100 (mm)

- Vật liệu: Thép SS400 (C% từ 0.11-0.18, Si% từ 0.12-0.17, Mn% 0.4-0.57…)

σb=2400 (Kg/mm2),  =25%

- Bán kính có thể lốc được: 75(mm) < r < 2083 (mm)

Sơ lược về thép SS400:

Thép SS400 là loại Mác thép các bon thông thường, thép dùng trong chế tạo chi tiết

máy, Khuôn mẫu … Theo tiêu chuẩn của Nhật Bản JISG 3101 (1987) Thép SS400

dạng tấm thường được sản xuất trong quá trình luyện thép cán nóng thông qua quá

trình cán thường ở nhiệt độ trên 1000 độ để tạo thành phẩm cuối cùng Thép SS400

tấm có màu xanh, đen, tối đặc trưng, đường mép biên thường bo tròn, xù xì, biên màu

gỉ sét khi để lâu Trong khi đó các loại thép SS400 dạng cuộn thướng được sản xuất

trong quá trình cán nguộn ở nhiệt độ thấp

Đặc điểm của thép SS400

Thép SS400 có giới hạn bền kéo từ khoảng 400-510 MPa, tương đương với CT3

của Nga, và tương đương với CT42, CT51 của Việt Nam

Đây là loại thép các bon thông thường theo tiêu chuẩn [JISG 3101 (1987)]

1.1 Tổng quan về các loại sản phẩm lốc

a Ứng dụng trong nông nghiệp: Trong các công trình thuỷ lợi, sản phẩm ống được lắp

đặt để cung cấp nước phục vụ cho tưới tiêu nông nghiệp

Hình 1.1: Ống dẫn nhiên liệu và nước

b Ứng dụng trong ngành công nghiệp: Ống đóng vai trò chủ chốt trong mọi hoạt động

Hình 1.2: Các ứng dụng của sản phẩm ống trong xăng dầu

 Tại các công ty, doanh nghiệp xăng dầu sản phẩm dạng ống được sử dụng rất

nhiều như dùng làm bồn chứa dầu, hệ thống ống cấp phát, hệ thống phòng

cháy chữa cháy, các loại xe bồn vận chuyển nhiên liệu

Sản phẩm bồn chứa Nam Á Bồn chứa tại nhà máy lọc hóa dầu Bình Sơn

Hình 1.3: Các loại bồn chứa chất lỏng

 Tại các nhà máy thủy điện ống được dùng dẫn nhiên liệu, hệ thống thu hồi, xử

lý nhiệt ở nhà máy nhiệt điện, các vỏ tuabin máy phát, các lò hơi, nồi hơi, ống

thải, ống thu hồi …

Hình 1.4: Tuabin máy phát điện và hệ thống thu hồi nhiệt

 Các hệ thống ống, các bình bồn còn dùng để chứa khí gas chịu được áp suất cao

 Các loại bồn dùng để sàng lọc, xử lý hóa chất tại các nhà máy hóa chất, loại này

yêu cầu chất lượng và vật liệu tốt, đảm bảo vận hành tốt trong môi trường làm

việc khó khăn phức tạp, chịu được áp suất, nhiệt độ làm việc cao

c Trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, quân sự quốc phòng, công nghiệp

đóng tàu, ôtô…

- Trong ngành đóng tàu sản phẩm là các vỏ tàu thủy có kích thước bán kính lớn,

vỏ ôtô, các loại vỏ tên lửa, vũ khí quân sự trong ngành công nghiệp quốc phòng…

Bảng 1.1: Tổng quan về các loại sản phẩm lốc

 Ứng dụng trong nông nghiệp - Đường ống phục vụ tưới tiêu

- Hệ thống đường ống cấp nước sinh hoạt

 Ứng dụng trong công nghiệp

- Các đường ống dẫn khí, đường ống dẫn dầu…

- Tháp chưng cất dầu khí

- Bồn chứa xăng dầu, hóa chất…

- Bồn chịu áp suất như: Bồn chứa gas, bồn chữa cháy, nồi hơi…

- Hệ thống thu hồi nhiệt

 Ứng dụng trong ngành công

nghiệp quốc phòng, hàng không

vũ trụ, công nghiệp đóng tàu,

ôtô…

- Thân tàu con thoi, tàu vũ trụ…

- Thân tên lửa hành trình

- Vỏ máy bay, tàu thủy, ôtô…

- Các bệ phóng tên lửa, bệ phóng tàu con thoi…

1.2 Các máy lốc hiện có

Cùng với nhu cầu về các thiết bị đường ống ngày càng cao và đòi hỏi kích thước lớn

mà trong khi đó các phương pháp cán ống chưa thể đáp ứng được

Để đáp ứng được việc sản xuất chế tạo các đường ống có kích thước lớn cần phải được thực hiện trên các máy lốc thép

Qua quá trình học tập và tìm hiểu hiện nay có hai loại máy lốc thép là máy lốc 3 trục và máy lốc 4 trục

Hinh 1.5: Máy lốc của hang MCB Hình 1.6: máy lốc của hang ASH

Bảng 1.2: Một số loại máy lốc ống hiện nay trên thị trường

Tên máy Hãng sản xuất

Chiều dày tấm (mm)

Chiều dài tấm (mm)

Chiều rộng tấm (mm)

Công suất (KW)

lốc có thể thay đổi bề dày của tấm thép Ở lốc 3 trục thì

không thể thay đổi bề dày được vì điểm đặc lực không

nằm trên một mặt cắt ngang của chi tiết Uốn là một phần của quá trình lốc

Bảng 1.3: Các tính chất quan trọng của kim loại tấm

Tính chịu ăn mòn - Là khả năng của kim loại chống lại sự ăn mòn của môi

trường ở nhiệt độ bình thường

Độ bền - Là khả năng của vật liệu chịu được tác động của ngoại

lực mà không bị phá hủy

Độ cứng - Là khả năng của vật liệu chống lại sự biến dạng dẻo cục

bộ khi có ngoại lực tác dụng thông qua vật nén

Độ dẻo - Là khả năng thay đổi được hình dáng của vật liệu dưới

tác dụng của ngoại lực mà không bị phá hủy

Độ dai va đập - Là khả năng của vật liệu chịu được lực va đập tác dụng

mà không bị phá hủy

Độ nhám bề mặt - Thể hiện mức nhẵn về bề mặt, là tập hợp của các mấp

mô có bước tương đối nhỏ trong một chiều dài chuẩn

- Ảnh hưởng của lốc đến các tính chất của kim loại tấm

 Độ nhám bề mặt: Sau khi lốc xong chất lượng bề mặt tốt hơn Thông thường

thép tấm có độ nhám từ 160-80Rz(µm), trong quá trình lốc các trục lốc cuộn tròn

và dưới lực ép các nhấp nhô sẽ bị sang phẳng làm giảm độ nhám bề mặt lên từ

1-2 cấp (80-40Rz)

 Biến dạng dẻo: Sau khi biến dạng dẻo làm tồn tại ứng suất dư do xô lệch mạng

tinh thể và biến dạng không đều trên các hạt cũng như trên tiết diện làm tăng giới hạn bền, độ cứng lên từ 1,5-3 lần giới hạn chảy từ 3 -7 lần Tuy nhiên nó làm giảm độ dẻo và độ dai, ngoài ra đôi khi còn xảy ra hiện tượng biến cứng làm giảm độ dai va đập Biến dạng dẻo làm giảm độ dẻo, độ dai và tăng độ cứng làm khó gia công, cũng như làm biến dạng dẻo lần thứ hai.Ngoài ra, ứng suất do ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suất chính trong kim loại cũng làm giảm tính dẻo của kim loại Vì vậy nếu cần thiết chúng ta thực hiên thêm quá trình ủ để

đưa cơ tính về lại ban đầu

 Tính chịu ăn mòn: Sau biến dạng dẻo độ cứng tăng lên, đồng thời độ nhám bề

mặt cũng giảm cho nên sau khi lốc bề mặt sẽ chịu ăn mòn tốt hơn

 Phương án 1: Hai trục ép đặt phía dưới

Hình 2.1: Hai trục ép đặt phía dưới

 Ưu điểm: Kiểu máy uốn hai trục ép đặt phía dưới này được sử dụng để uốn những vật liệu dày có kết cấu phức tạp, cho năng suất cao

 Nhược điểm: Không uốn được những vật liệu quá nhỏ và khó chế tạo, giá thành cao

 Phương án 2: Trục ép đặt về phía sau hai trục uốn

Hình 2.2: Trục ép đặt về phía sau hai trục uốn

 Ưu điểm: Phương án này có khả năng cuốn được các sản phẩm có kích thước khác nhau, cuốn được những vật liệu dày

 Nhược điểm: Năng suất không cao vì tính linh hoạt của máy thấp

 Phương án 3: Trục ép được bố trí ở giữa hai trục đỡ

Hình 2.3: Trục ép được bố trí ở giữa hai trục đỡ

Trên đây là các phương án để cuốn ống từ máy lốc 3 trục Từ đó phương án 3 là phương án có hiệu quả và đảm bảo tính kinh tế cho việc chế tạo vì:

+ Kết cấu máy đơn giản, làm việc có năng suất cao

+ Dụng cụ chi tiết dễ chế tạo, dễ mua

+ Đảm bảo tính kinh tế cao, dễ sửa chữa

Ta có sơ đồ động của máy như sau:

7

8

10

9

So với máy cuốn 3 trục, ở đây ta có thể lốc được các ống có chiều dày khác nhau qua khe hở giữa hai trục uốn I và II Ngoài ra so với máy cuốn 3 trục không thể uốn cong đoạn đầu của phôi trong khi máy lốc 4 trục có thể làm được và làm biến dạng đều trên toàn bộ bề mặt của phôi, thông qua việc điều chỉnh lực ép của hai trục bên lên phôi

Tuy nhiên, máy lốc 4 trục cũng còn nhiều hạn chế như:

+ Hệ thống điều khiển phức tạp, cơ cấu không gọn do vừa điều khiển bằng cơ khí vừa điều khiển bằng thủy lực

+ Giá thành chế tạo cao

+ Chiếm nhiều không gian trong nhà xưởng

Mặc dù vậy, máy cũng có những ưu điểm vượt trội:

+ Năng suất hoạt động lớn vì tính linh hoạt của máy cao

+ Có thể cuốn được những ống có đường kính lớn và chiều dày khác nhau và đảm bảo độ chính xác cao

Các chuyển động cần thiết:

+ Phôi được đưa vào đồng thời nâng trục II lên đúng bằng chiều dày phôi, sau

đó nâng trục III lên để bẻ cong đoạn đầu của phôi, nâng cơ cấu đỡ phôi lên Trục I quay sẽ làm phôi bị cuốn sang phải Hạ trục 3 xuống và trục I liên tục cuốn phôi sang phải khi đến mép, dừng trục I đồng thời nâng trục IV lên bẻ cong đầu còn lại, tiếp đến cho trục I quay ngược lại làm phôi bị cuốn sang trái Cứ làm như thế cho đến khi đạt bán kính yêu cầu

 Với những đặc điểm như thế ta chọn máy lốc 4 trục

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT

BAN ĐẦU CHO MÁY THIẾT KẾ

3.1 Kích cỡ ống lốc được

 Bán kính uốn r > 0.5S

Hình 3.1 Bán kính uốn Chiều dài phôi được tính theo công thức:

Ll l  rxs

180

2 1

 Bán kính uốn lớn nhất cho phép xác định theo công thức:

T

S E r

 2

.

Trong đó : E – modun đàn hồi khi kéo (KG/mm2)

σT – giới hạn chảy của vật liệu (KG/mm2)

) ( 2083 2400

2

50 10

1 min

rmin = K.S Với: K_hệ số phụ thuộc góc nhấn α

 Những yếu tố ảnh hưởng đến trị số bán kính uốn:

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

 Ảnh hưởng của góc uốn: cùng một bán kính uốn r như nhau, nếu góc cuốn càng nhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn

) ( 75 2

50 1 25 0

3.2 Tính lực đàn hồi khi uốn

Khi biến dạng kim loại luôn tồn tại biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Tính đàn hồi được biểu hiện khi uốn với kính nhỏ nhỏ ( r < 10s ) bằng góc đàn hồi

β Còn khi uốn với bán kính lớn ( r >10s ) thì cần phải tính đến cả sự thay đổi bán kính cong của vật uốn

Góc đàn hồi được xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi dập và góc uốn theo tính toán

β = α0 – α Thông thường β bằng khoảng 100

Mức độ đàn hồi khi uốn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, góc uốn, tỷ số giữa bán kính uốn với chiều dày vật liệu, hình dáng kết cấu uốn

_lực biến dạng dẻo kim loại

Lực uốn làm biến dạng dẻo kim loại

b b

BS k l

n BS

- Chiều dài của phôi thép: 7540(mm)

- Chiều dày của phôi: 50 (mm)

- Chiều rộng của phôi: 3100 (mm)

Nct_Công suất cần thiết

N_Công suất làm việc

N FV 61,23 Kw

60.1000

5,5.668000



( chọn V = 5,5 m/ph )

 1.2.3.

1 = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng

2 = 0,99: Hiệu suất của ổ lăn

23,



ct

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY

Các chuyển động chính của máy bao gồm:

 Chuyển động tịnh tiến của phôi trên các trục uốn

 Chuyển động quay của 2 trục chính I và II

 Chuyển động tịnh tiến của trục II và hai trục ép III, VI

Dụng cụ và tác dụng của chúng:

 Trục I: Đây là trục chủ động, hay gọi là trục cuốn, khi phôi được cấp vào thì

cho động cơ quay và trục này quay, đồng thời ép và cuốn phôi vào

 Trục II: Đây cũng là trục cuốn nhưng đây là trục bị động, có tác dụng giữ và

nâng đỡ phôi khi máy làm việc Khi bắt đầu đưa phôi vào thì nhờ trục này và trục I

ép chặt giữ lấy phôi

 Trục ép III và IV: Hai trục này là hai trục phụ và có chức năng đỡ khi cấp

phôi vào và kết hợp với trục cuốn để tạo ra cung và góc cần tạo ra sản phẩm

4.1 Lựa chọn phương án dẫn động cho phôi

Quá trình uốn diễn ra khi phôi thép tấm chuyển động tịnh tiến đi qua các trục uốn Các trục uốn chuyển động tịnh tiến lên xuống để tạo ra biên dạng uốn

Có nhiều phương pháp tạo chuyển động cho phôi thép nhưng cần lựa chọn một phương pháp đảm bảo các điều kiện sau:

- Máy thiết kế có hình dạng và kết cấu hợp lý theo quan điểm công nghệ chế tạo

và lắp ráp

- Vật liệu chế tạo chi tiết máy được chọn hợp lý, đảm bảo các yêu cầu liên quan đến công dụng và điều kiện sử dụng máy

- Máy phải có khối lượng và kích thước nhỏ gọn

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

Từ những yêu cầu trên và với phương án thiết kế đã lựa chọn trên ta chọn phương pháp dẫn động phôi bằng cách truyền chuyển động quay cho trục I và trục II

Điều kiện để phôi có thể di chuyển là :

Fms = f.Fn ≥ Ft

Trong đó : Fms : là lực ma sát trên vùng tiếp xúc

Ft : lực vòng cần truyền

Fn : lực nén trên các trục

f : hệ số ma sát

4.2 Lựa chọn phương án tạo chuyển động quay cho trục I

 Phương án 1: Sử dụng động cơ thủy lực:

Có nhiều loại động cơ thủy lực như : động cơ bánh răng , động cơ cánh gạt , động

cơ piston ….tương ứng với các loại bơm dầu là các loại động cơ dầu

Sơ đồ mạch thủy lực được bố trì như sau:

1– Bơm dầu 2 – Van tràn và van an toàn 3 – Van tiết lưu 4 – Van đảo chiều

5 – Bơm dầu 6 – Van cản Hình 4.1: Sơ đồ bố trí thủy lực

 Nguyên lý hoạt động:

Khi đóng điện cho động cơ điện quay làm cho bơm dầu hoạt động, bơm dầu lên cho hệ thống Khi van đảo chiều ở vị trí giữa thì lượng dầu bơm lên sẽ thông qua van tràn chảy về bể Khi van đảo chiều ở hai vị trí trái hoặc phải thì dầu được cung cấp cho động cơ dầu, nhờ chuyển động của dầu làm cho roto của động cơ quay và làm trục động cơ quay truyền chuyển động quay cho các bộ phận chấp hành như hộp giảm tốc

 Ưu điểm và nhược điểm:

 Ưu điểm:

- Momen khởi động và chống quá tải tốt

- Điều chỉnh tốc độ dễ dàng

- Kết cấu động cơ nhỏ gọn hơn

- Làm việc ở môi trường khắc nghiệt như ngập nước, dễ cháy nổ…

 Nhược điểm:

- Để động cơ hoạt động được thì cần phải có nhiều thiết bị khác đi kèm vì thế hệ

thống khá phức tạp, khó sửa chữa và thay thế và giá thành cao

 Phương án 2: Sử dụng động cơ điện:

Động cơ điện là loại động cơ được sử dụng nhiều trong công nghiệp cũng như gia

dụng Có rất nhiều loại động cơ điện như động cơ một chiều, động cơ chiều 3 pha

đồng bộ, động cơ 3 pha không đồng bộ…

Sơ đồ bố trí động cơ như sau:

1– động cơ 2– cơ cấu phanh hãm

Hình 4.2: Sơ đồ sử dụng động cơ điện

 Nguyên lý hoạt động:

Khi đóng điện cho động cơ hoạt động thì trên các quận dây của stato và roto động

cơ sinh ra hiên tượng cảm ứng điện từ làm cho roto quay Trục động cơ quay truyền

chuyển động quay cho cơ cấu chấp hành như hộp giảm tốc, các bộ truyền ngoài tới

trục I của máy

Ưu điểm và nhược điểm:

 Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, không cần các thiết bị đi kèm phức tạp

- Dễ lắp đặt sửa chữa và thay thế

- Vận hành tin cậy

- Giá thành rẻ, thông dụng

 Nhược điểm:

Hộp giảm tốc

n dc

n

- Khó khăn trong việc khởi động dòng khởi động lớn ( 4 đến 7 lần định mức ) làm sụt áp lưới điện và làm nóng động cơ

- Momen khởi động nhỏ

- Kích thước lớn hơn so với các loại động cơ khác có cùng công suất

 Kết luận: Với những ưu nhược điểm và kết cấu như trên và với yêu cầu của

máy ta lựa chọn phương án dùng động cơ điện tạo chuyển động quay cho trục I

để tạo chuyển động cho phôi thép

4.2 Lựa chọn phương án chuyển động cho trục uốn

4.2.1 Lựa chọn phương án di chuyển cho hai trục uốn:

 Phương án 1: Hai trục bên di chuyển thẳng đứng:

I

II

Hình 4.3: Sơ đồ bố trí trục cho phương án 1

 Ưu điểm: Chế tạo rãnh trượt đơn giản

 Nhược điểm: khó khăn khi uốn các ống có đường kính nhỏ

 Phương án 2: Hai trục bên di chuyển xiên và hợp với nhau một góc 60 º

I

II

60°

Hình 4.4: Sơ đồ bố trí trục của phương án 2

 Ưu điểm: Uốn được những ống có đường kính lớn và những đường ống nhỏ

Đồng thời do trục bên ép theo phương xiên góc nên ép kim loại nhanh biến dạng hơn cho nên năng suất cao hơn

 Nhược điểm: Chế tạo rãnh trượt khó khăn hơn

 Kết luận: Với những ưu nhược điểm trên ta lựa chọn phương án 2 cho 2 trục

cán di chuyển xiên góc 600 để nâng cao năng suất, bảo tính công nghệ cho máy và đảm bảo độ chính xác của sản phẩm

4.2.2 Lựa chọn phương án truyền động nâng hai trục uốn:

 Phương án 1: Dùng thuỷ lực

Ta có thể dùng xilanh thủy lực để tạo chuyển động tịnh tiến cho các trục uốn

Sơ đồ nguyên lý như sau:

 Ưu điểm và nhược điểm:

 Ưu điểm: Truyền động dễ dàng, kết cấu đơn giản

 Nhược điểm: Do tính nén được của dầu nên có thể làm piston không ổn

định và làm sai số bán kính cung uốn

 Phương án 2: Dùng bộ truyền trục vít - bánh vít và cơ cấu vít me - đai ốc

Đây là hệ thống truyền động bằng cơ khí được sử dụng khá nhiều trong các lại máy gia công thép đặc biệt là các máy công cụ

Sơ đồ nguyên lý như sau:

1

2

M

4 5 6

3

1: Trục ép 2: Vítme - đai ốc 3: Động cơ 4: Trục vít - bánh vít

5: Khớp nối 6: Ổ lăn Hình 4.6: Sơ đồ dùng bộ truyền trục vít - bánh vít và cơ cấu vít me - đai ốc

Nguyên lý hoạt động:

Khi ta muốn các trục chuyển động thì ta khởi nhấn nút cho động cơ 3 dẫn động hoạt động Động cơ quay làm cho trục vít 4 nối với trục động cơ quay, trục vít tạo chuyển động cho bánh vít quay Bánh vít lắp trên trục vít me 2 quay thông qua rãnh then hoa truyền chuyển động cho trục vít me quay Vì đai ốc được lắp cố định trên thân máy nên khi trục vít me quay đai ốc đứng yên thì trục vít me phải tịnh tiến lên xuống và tạo chuyển động cho các trục ép

- Đặc tính cho bộ truyền này làm cho cơ cấu vít me đai ốc quay chậm lại, vít me đai ốc chịu được lực ép ( lực dọc trục ) rất lớn, vận tốc trượt chuyển động thấp

Cấu tạo của trục vít me có 3 đoạn Đoạn đầu để lắp ráp với bánh vít, đoạn cuối áp chặt vào cốc an toàn và tì vào gối trục, đoạn giữa có ren và được lắp với đai ốc bằng đồng để điều chỉnh lượng ép

Ren được dùng trong vít me đai ốc là loại ren hình thang đỡ chặn một phía để chống rơ và lỏng khi làm việc

 Ưu điểm: ổn định, không có sai lệch khi bị nén như dầu thủy lực

 Nhược điểm: Khó khăn trong việc chế tạo trục vít_bánh vít…

 Kết luận: Với những phân tích như trên ta lựa chọn phương án 2 sử dụng cơ

cấu vitme - đai ốc truyền chuyển động tịnh tiến cho hai trục uốn Tạo ra độ chính xác cao cho sản phẩm

4.3 Lựa chọn phương án truyền động trục ép dưới

Trục II với nhiệm vụ tăng lực pháp tuyến để đảm bảo phôi quay không bị trượt trong quá trình gia công và rút ngắn khoảng cách giữa các trục để gia công được đoạn đầu phôi một cách dễ dàng

Trục này chỉ có chuyển động tịnh tiến lên xuống để ép phôi và nhận chuyển động quay của trục I Ta có các phương án truyền động sau:

 Phương án 1: Sử dụng cơ cấu trục vít bánh vít và cơ cấu vít me đai ốc

Cơ cấu này tương tự cơ cấu nâng hạ hai trục uốn đã nêu ở trên tuy nhiên do không có khả năng nén khi tải trọng thay đổi nên phôi thép sẽ khó gi chuyển khi tải trọng lớn vì vậy quá trình uốn sẽ không ổn định

Phương án 2 : Sử dụng xilanh thủy lực

 Nguyên lý hoạt động:

Ban đầu khi mới đưa phôi thép tấm vào máy thì trục II ở vị trí dưới cùng Ta bấm nút điều khiển cho động cơ điện hoạt động làm cho bơm hoạt động Bơm dầu lên 2 piston nâng trục II đi lên nhờ lực ép của dầu lên hai 2 xilanh Khi trục II đã lên ép được vào

Ngoài ra cần bố trí thêm cơ cấu thanh truyền giữa hai piston để đảm bảo tính di chuyển đồng thời của hai piston và cân bằng lực giữa hai đầu trục uốn II

 Ưu điểm và nhược điểm:

 Ưu điểm: Nhờ tính nén được của dầu nên, trong quá trình lốc thì trục II có thể

dịch chuyển lên xuống được khi tải trọng của quá trình biến dạng phức tạp thay đổi, làm cho quá trình lốc được tốt hơn Đồng thời dễ chế tạo hơn so với dùng trục vít _ bánh vít

 Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, khó bảo trì sửa chữa, giá thành cao

 Kết luận: Ta lựa chọn phương án 2 sử dụng xilanh tủy lực để tạo chuyển động

cho trục ép vì khả năng nén của dầu thích hợp khi tải trọng thay đổi đảm bảo

quá trình uốn ổn định đảm bảo tính chính xác của sảm phẩm

4.4 Lựa chọn phương án tháo sản phẩm

Để tháo sản phẩm khi đã gia công xong, ta dùng cơ cấu piston xilanh thủy lực để tháo sản phẩm Nhằm đảm bảo tính ổn định, làm việc êm và chính xác, dễ chế tạo

M

H G T

n I

chính xuống nâng trục chính lên Khi không cấp điện cho van đảo chiều nữa thì xi lanh

ở trạng thái treo, ta tiến hành tháo sản phẩm ra nhờ cầu trục hoặc cần trục

Quá trình tháo sản phẩm xong ta cấp điện cho cuộn nam châm điều khiển van đảo chiều chuyển về vị trí B, điều khiển xi lanh2 đi lên đẩy trục chính hạ xuống Sau đó cấp điện cho van đảo chiều 4/3 điều khiển xilanh 1 kéo cơ cấu đỡ trục chính lên để lắp

đỡ trục chính

4.5 Lựa chọn cách bố trí bánh răng cho trục chính

M

H G T

n

Hình 4.9: Cơ cấu cặp bánh răng ăn khớp trong

Chọn cặp bánh răng ăn khớp trong, phương pháp này có ưu điểm là có thể nâng trục lốc lên thông qua hệ thống xi lanh nên có thể điều chỉnh khe hở giữa hai trục lốc

do đó có thể uốn ống với chiều dày khác nhau Với việc bố trí cắp bánh răng ăn khớp trong làm cho khoảng cách trục nhỏ lại nên kết cấu máy gọn nhẹ hơn

4.6 Xây dựng sơ đồ động học của máy

Với những phân tích và lựa chọn trên ta có sơ đồ động toàn máy sau:

M M

Ð.Co

M

H G T

n III

- Uốn ống với đường kính Φmax = 2400 (mm)

- Các thông số kỹ thuật của phôi:

+ Dài: L= П D = П 2400 = 7540 (mm) = 75,4 (dm)

+ Rộng: 3100 (mm) + Dày: 50 (mm) Khối lượng phôi:

Q = V.γ (Kg)

Trong đó: Q: Trọng luợng chi tiết (Kg)

V: Thể tích của chi tiết (dm3)

γ : Trọng lượng riêng của vật liệu (Kg/dm3)

- Lực tác dụng biến dạng kim loại

BS K l

n BS

- Mô men phát động trục quay 1

Hình 5.2: Sơ đồ động của hộp giảm tốc 1_Trục uốn 2_Bộ truyền bánh răng trong 3_Hộp giảm tốc

4_ Khớp nối 5_Động cơ

5.2.1 Chọn công suất động cơ

Để chọn công suất động cơ ta tính công suất cần thiết



N

N ct  ( CT 2.1 [10] ) Trong đó: _Hiệu suất chung

Nct_Công suất cần thiết

N_Công suất làm việc

N FV 61,23 Kw

60.1000

5,5.668000



( chọn V = 5,5 m/ph )

 1.2.3.

1 = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng

2 = 0,99: Hiệu suất của ổ lăn

23,61

in = (1,2 - 1.4 ) ic

1   

br T

 Công suất trên các trục của hộp giảm tốc

- Trục II : 2300,39( )

296

3,71

- Trục IV : 25452,47( )

67,24

75,65

5,3

14,63

N

N

K  ( CT 3.2 [10] ) Xem bánh răng chịu tải trọng không đổi nên

Ntđ = N = 600.u.n.T ( CT 3.3 [10] )

Trong đó: n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng

T: Tổng số giờ làm việc T = 8.300.8 = 19200 (giờ)

 Ứng suất uốn cho phép

Răng làm việc hai mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều )





 ( CT 3.5 [10] ) Trong đó:  : Giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng 1

256

mm N

232

mm N

e Tính khoảng cách trục theo công thức

 3  

2 1

2 6

10.05,11

n

N K i

i A

25,74.7,1.5.520

10.05,11

2 6

n d

1 5 1000 60

1480 300 2 1 1000 60

2 )

1 ( 1000 60

.5,

4.1.300



sb sb

K

K A

Chọn A=310 ( mm )

h Xác định moduyn, số răng và góc nghiêng bánh răng

 Moduyn được chọn theo khoảng cách trục ( CT 3.22 [10] )

mn = ( 0,01 ÷ 0,02 )A = ( 3,1 ÷ 6.2 ) (mm)

Tra bảng 3-1 TKCTM ta chọn: mn = 5 (mm)

Sơ bộ chọn góc nghiêng bánh răng là 12o

 Số răng bánh nhỏ

12 cos 310 2 1

cos 2

A

( CT 3.26 [10] ) Lấy Z1 = 20

=> Số răng bánh lớn: Z2 = i.Z1 = 5.20 = 100

- Tính chính xác góc nghiêng bánh răng

9677.0310

.2

5)

10020(2

)(

A

m Z

35 14 ) 9677 , 0 arccos( 

5.5,2sin

.5,2

N N

K 

Xem bánh răng chịu tải trọng không đổi nên

Ntđ = N = 600.u.n.T

Trong đó: n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng

T: Tổng số giờ làm việc T = 8.300.8 = 19200 (giờ)

u: Số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng Vậy số chu kỳ tương đương:

- Bánh lớn: Ntđ2 = 600.1.74.19200 = 8,5.108

- Bánh nhỏ: Ntđ1 = i1.Ntđ2 = 8,5.108.4 =34.108

Theo bảng 3_9 TKCTM_Nguyễn trọng Hiệp, ta có No = 107,   Notx=2,6 HB Vậy, Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn No nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy K  N = 1

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:

K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

Bánh răng bằng thép, tôi cải thiện, thường hóa: K = 1,8

N

K  : hệ số chu kỳ ứng suất uốn

m td N

N

N

Trong đó: No: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn

No = 5.106 Ntđ: Số chu kỳ tương đương

Ntđ2 =8,5.108> N0 ; Ntđ1 = 34.108> N0

Cả Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn N0 nên lấy K  N = 1

Giới hạn mỏi uốn của thép:

mm N

315

mm N

2 6

10.05,11

n

N K i

i A

3,71.3,1.4.598

10.05,11

2 6

n d

1 4 1000 60

196 392 2 1 1000 60

2 )

1 ( 1000 60

2.1.392



sb sb

K

K A

Vậy lấy khoản cách trục A = 382 mm

h Xác định moduyn, số răng và góc nghiêng bánh răng

 Moduyn được chọn theo khoảng cách trục

cos

A

Lấy Z3 = 30

=> Số răng bánh lớn: Z4 = i.Z1 = 4.30 = 120

Tính chính xác góc nghiêng của răng

382.2

5)

12030(

2

)( 1 2

5 5 , 2 sin

5 , 2

, mm

m

k Định các thông số chủ yếu của bộ truyền

Các thông số chủ yếu của bộ truyền được tính theo các công thức trong bảng

5 30 cos

1

5 120 cos

2



N

K 

Trong đó: N0: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn

Ntđ: Số chu kỳ tương đương

Xem bánh răng chịu tải trọng không đổi nên

Ntđ = N = 600.u.n.T

Trong đó: n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng

T: Tổng số giờ làm việc T = 8.300.8 = 19200 (giờ)

u: Số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng Vậy số chu kỳ tương đương:

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:

K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

Bánh răng bằng thép, tôi cải thiện, thường hóa: K = 1,8

N

K  : hệ số chu kỳ ứng suất uốn

m

td N

N

N

K  0 Lấy K  N = 1

Giới hạn mỏi uốn của thép:

360

mm N

e Tính khoảng cách trục theo công thức

 3  

3 2

2 6

10.05,11

n

N K i

i A

47,68.3,1.3.624

10.05,11

2 6

n d

13.1000.60

49.568 21.1000.60

2)1(1000.60

2.1.568



sb sb

K

K A

Vậy lấy khoảng cách trục A = 554 mm

h Xác định moduyn, số răng và góc nghiêng bánh răng

 Moduyn được chọn theo khoảng cách trục ( CT 3.22 [10] )

554.21

2

A Z

Lấy Z3 = 34

=> Số răng bánh lớn: Z4 = i.Z1 = 3.34 = 102

i Chiều rộng bánh răng

b = ψA.A = 0,5.554 = 277 (mm)

N N

K 

K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

Bánh răng bằng thép, tôi cải thiện, thường hóa: K = 1,8

N

K  : hệ số chu kỳ ứng suất uốn

m td N

N

N

Cả Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn N0 nên lấy K  N = 1

Giới hạn mỏi uốn của thép:

360

mm N

315

mm N

2 6

10.05,11

n

N K i

i A

5,3.5,0

75,65.3,1.7.572

10.05,11

2 6

n d

1 7 1000 60

67 , 24 899 2 1 1000 60

2 )

1 ( 1000 60

2,1.899

K

K A A

sb



Vậy lấy khoảng cách trục A = 876 mm

h Xác định moduyn, số răng và góc nghiêng bánh răng

 Moduyn được chọn theo khoảng cách trục

876.21

2