Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép

Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu.. - Trong xâ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: TS TÀO QUANG BẢNG

Sinh viên thực hiện: HUỲNH ĐÌNH KHẢI

Đà Nẵng, 2017

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM HIỆN NAY

1.1 Nhu cầu thép tấm hiện nay

Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó Trong đó ngành công nghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản phẩm Ở một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp tạo phôi lại đóng một vai trò chủ chốt, là khâu cơ bản đầu tiên trong quy trình sản xuất cơ khí Hơn nữa, một số phương pháp tạo phôi như cán, kéo, cắt kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công nghiệp khác như: Công nghiệp hàng không, công nghiệp điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp

Thép tấm hầu như được sử dung rất nhiều trong các ngành công nghiệp kể trên Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng tấm hay ta còn gọi là thép tấm

1.2 Một số loại thép tấm và ứng dụng của nó

Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại

nó có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau Cán ở trạng thái nóng cho ta những sản phẩm có độ dày từ l,5mm đến 60mm, còn ở trạng thái nguội cho ra sản phẩm mỏng và cực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm

Các sản phẩm thép tấm được phân loại theo độ dày của tấm thép :

DUT.LRCC

yêu cầu của từng ngành, từng công việc cụ thể:

- Trong ngành điện: Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là thép trong stato của máy bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng làm các cánh quạt

cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lưu đèn ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện đường

Hình 1.1: Sản phẩm của thép tấm trong ngành điện

- Trong xây dựng: Các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ các tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau có thể bằng mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững

Hình 1.2: Sản phẩm trong thép tấm xây dựng

- Các thép định hình cỡ nhỏ và cỡ vừa trong xây dưng dân dụng và công nghiệp ( nhà ở, các nhà máy, khu công nghiệp, khu thương mai,cá siêu thị) được chế tạo từ các thép tấm mỏng uốn lại như: tôn, các loại thép hình chữ u, chữ c, các loại ống tròn, hình vuông chữ nhật…

DUT.LRCC

- Trong chế biến thực phẩm: Thép tấm được sử dung rộng rãi không kém, nó được dùng để chế tạo các thùng chứa, bể chứa, hộp đóng gói,

- Trong các ngành nghề khác: Thép tấm dùng để chế tạo ra các thùng đồ dùng dân dụng phục vụ đời sống hay trong ngành hàng không thép tấm được dùng để che chắn, làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa, thùng máy vi tính,

- Với nhu cầu sử dụng thép tấm rộng lớn như vậy, nhất là trong các ngành xây dựng nhu cầu các sản phẩm định từ thép tấm đang cao như các loai tấm lợp các, các loại thép tròn, các loai xà gồ thép cần phải có những máy cán tôn, máy cán các loại ống tròn, máy uốn xà gồ thép để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành xây dựng nói riêng cũng như nền kinh tế nói chung, góp phần cải thiện nhu cầu nhà ở, cũng như

sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VÀ CÔNG NGHỆ UỐN ĐỊNH

2.1.2 Đặc điểm quá trình uốn:

Uốn là môt trong những nguyên công thường gặp nhật trong dập nguội Quá trình uốn bao gồm biến dang đàn hồi và biến dạng dẻo uốn làm thay đổi hướng thớ kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước trong quá trình uốn Kim loại phía trong góc uốn bị ép nén và co ngắn ở hướng dọc, bị kéo ở hướng ngang

Khi uốn tấm dải rộng củng xảy ra hiện tượng biến mảnh vật liệu nhưng sẻ không không có sai lệch tiết diện ngang Vì trở kháng của kim loại có chiều rộng lán sẻ chống lại sự biến dạng theo hướng ngang

Trong trường hợp uốn phôi rông thì biến dạng của nó được xem như biến dạng trước

Khi uốn phôi với bán kính góc lượn nhỏ thì mức độ biến dạng lớn và ngược lại

Hình 2.1: Phôi trước khi uốn

2.1.2.1 Xác định chiều dài phôi uốn:

-Xác định vị trí lớp trung hòa, chiều dài lớp trung hòa ở vùng biến dạng

-Chia kêt cấu của chi tiệt sản phẩm thành những đoạn thẳng và những đoạn cong đơn giản

-Cộng chiều dài các đoạn lại:Chiều dài các đoạn thẳng theo bản vẻ chi tiêt, còn phần cong được tính theo chiều dài lớp trung hòa

DUT.LRCC

-Chiều dài phôi được tính theo công thức:

L=∑ +∑

(r +x.S) (2.1) Trong đó: φ= 180 – α

∑ : Tổng chiều dài các đoạn thẳng

∑

(r +x.S) : Chiều dài lớp trung hòa chỗ bị uốn

R : bán kính uốn phía trong

X :hệ số phụ thuộc vào tỉ số : - (vị trí lớp trung tính ), X tra bảng 2-1

Bảng 2-1: Hệ sổ X để uốn góc 90° (thép 10 -20)

Hình 2.2: Phôi sau khi uốn

Vị trí lớp trung hòa được xác định bởi bán kính lớp trung hòa ρ và được xác định theo công thức:

ρ = .S.ξ( + ) (2.2)

Trong đó: : Chiều rộng trung bình của vật liệu uốn

= ( )

B: Bề rộng phôi liệu ban đầu

S: Chiều dày của vật liệu

R: Bán kính uốn phía trong

ξ: Hệ số biến mỏng của vật liệu

ξ = , S: Chiều dày vật liệu sau khi uốn tại điểm giữa cung uốn

DUT.LRCC

(2.3) Trong đó: E: Modun đàn hồi của vật liệu khi kéo

S: Chiều dày vật uốn

: Giới hạn chảy của vật liệu

-Bán kính nhỏ nhất: = ( – 1) (2.4)

-Theo thực nghiệm thì: =k.B

K: Hệ số phụ thuộc vào góc uốn α

Bảng 2-2: Hệ số k

*Các yếu tố ảnh hưởng tới bán kính khi uốn:

+Cơ tính vật liệu và trạng thái nhiệt luyên: Nếu vật liệu có tinh dẻo tốt và đả qua

ủ mềm thì rmin.có giá trị nhỏ hom khi biến dạng

DUT.LRCC

+Ảnh hưởng của góc uốn: Cùng một bán kính như nhau, các góc uốn a càng nhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn

+Ảnh hưởng của trạng thái mặt cắt của vật liệu: Khi cắt phôi trên mặt cắt có ba via hoặc nhiều vết nứt thì khi uốn sẻ sinh ra ứng lực tập trung và tại những nơi đó dể gãy bởi vây vẩn tăng W

2.1.3 Công thức tính lực uốn:

Lực uốn trong khuôn dập bao gồm uốn tự do và lực là phẳng (tinh chỉnh) vật liệu Trị số lực phẳng lớn hơn nhiều so với lực uốn tự do

P= n=BS (N) (2.5) Trong đó: B: Chiều rộng của dải

S: Chiều dày vật uốn

n: Hệ số đặt trưng của biến cứng n =1,6-1,8

: Giới hạn bền của vật liệu

L: Khoảng cách giữa 2 điểm tựa

= : Hệ số uốn tự do lấy theo bảng 2.3

-Lực uốn dịch chỉnh theo công thức :

P = q.F (N) (2.6) q: Áp lực tinh chỉnh (là phẳng) (N/ ) tra bảng 2-4

F: Diện tích phôi được tinh chỉnh

DUT.LRCC

2.1.4.Tính đàn hồi khi uốn

Như ta đã biết, khi uốn kim loại không phải uốn toàn bộ kim loại ở phần cong biến dạng dẻo mà có một phần còn ở biến dạng đàn hồi Vì vậy, khi không còn lực uốn nữa thì vật hoàn toàn giữ nguyên hình dạng và kích thước ban đầu giống như hình dạng của chày và cối và đó gọi là biến dạng đàn hồi sau khi uốn

Hiện tượng đàn hồi làm sai lệch góc uốn và bán kính uốn vì vậy muốn cho chi tiết có góc uốn và bán kính đã cho thì phải làm bán kính và góc uốn của khuôn và chày thay đổi đúng bằng trị số đàn hồi

Trị số phục hồi đàn hồi với uốn tự do không có tinh chỉnh : Khi uốn tự do trị số hồi phục phụ thuộc vào tính chất đàn hồi của vật liệu, mức độ biến dạng khi uốn(tỉ số r/s), góc uốn và phương pháp uốn (chữ V, chữ U, chữ C)

Dưới đây là công thức xác định gần đúng độ hồi phục đàn hồi khi uốn tự do : + Khi uốn thành chữ V:

Trong đó : β: là góc hồi phục đàn hồi một phía

k: Hệ số xác định vị trí lớp trung hòa phụ thuộc vào r/s, bằng (1-x) l: Khoảng cách giữa các điểm tựa, tức là các mép côi (mm)

: Cánh tay đòn uốn

= + +1,25s (mm)

Bán kính góc tròn của cối

: Bán kính góc tròn của chày

: Giới hạn chảy của vật liệu:

Bảng 2-5: Giới hạn chảy của vật liệu

E: Mô đun đàn hồi của vật liệu

Ta lấy β theo bảng 2-6

DUT.LRCC

Bảng 2-6: Góc đàn hồi khi uốn

2.1.5 Góc giới hạn cho mỗi lần uốn

Giả sử khi uốn tấm phẳng thành hình dạng cong như hình 2-3 thì ta phải chọn góc uốn α cho hợp lí để tránh bị nứt kim loại,đứt ở vùng uốn

Góc giới hạn trong mỗi lần uốn được tính :

≤ arcsin L/(a.cotg1 25 ) ≤ arcsin L/40,4.a (2.7) Trong đó:

L: là khoảng cách giữa 2 cặp trục liên tiếp

a: là cánh tay đòn từ điểm đặt lực đến điểm bắt đầu uốn

Khi uốn ta phải chọn góc uốn cần thiết α sao cho thỏa mãn điều kiện α ≤ Đồng thời α đủ lớn để giảm số lần biến dạng

Hình 2.3: Sơ đồ uốn thép tấm

DUT.LRCC

2.2 Công nghệ uốn định hình thép tấm

2.2.1 Uốn xà gồ bằng máy nhấn:

Xà gồ thép được chế tạo từ phôi tấm dài đem nhập uốn từng cạnh một trên máy nhấn thủy lực

Hình 2.4: Sơ đồ uốn xà gồ bằng máy nhấn

1- Bàn nhấn 2-Chi tiết cần nhấn 3-Dao nhấn 4-Xi lanh thủy lực 5-Van điều khiển 6-Tấm chặn

2.2.2 Uốn xà gồ bằng phương pháp uốn liên tục

DUT.LRCC

Chương 3: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ VÀ

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY

3.1 Nguyên lý uốn định hình xà gồ thép

3.1.1 Khái niệm về dây chuyền cán

Dây chuyền cán xà gồ là thiết bị gia công áp lực dùng biến dạng dẻo để biến dải kim loại phẳng thành sản phẩm hình, tiết diện ngang của các sản phẩm có hình dáng

và kích thước khác nhau, nhưng có đặc điểm chung là độ dày trên mặt cắt ngang sản phẩm ở mọi điểm không khác nhau mấy

Trên một dây chuyền cán có nhiều cặp trục cán nằm liên tiếp nhau Sản phẩm được hình thành từ tấm hoặc dải lần lượt đi qua nhiều cặp trục, mà ở mỗi cặp trục vật cán được tạo hình dần dần tiến đến hình dáng, tiết diện của sản phẩm cuối cùng

Quá trình cán được thực hiện liên tục, nhờ lực ma sát giữa các con lăn quay và tấm kim loại mà phôi cán chuyển động tịnh tiến Giữa các cặp trục cán không xảy ra hiện tượng chùn hoặc đứt kim loại

Cán xà gồ là quá trình làm biến dạng kim loại (uốn hình) một cách liên tục giữa các cặp trục cán Sản phẩm được hình thành từ những tấm phẳng được trải ra từ cuộn tôn Ở mỗi cặp trục cán được tạo sẵn biên dạng nên được tạo hình dần tiến đến hình dáng và tiết diện yêu cầu

3.1.2 Đặc thù của quá trình tạo hình thanh thép chữ C:

3.1.2.1 Đặc thù:

Đặc thù của quá trình này là sự uốn tự do Sự uốn kim loại theo bán kính đã cho, không cần đến trục cán bên trong để định hình trong các công đoạn cuối để tạo nên các biên dạng của thanh thép

Chỗ uốn của thanh hình chữ C được tạo bằng 2 cách:

- Trong các công đoạn đầu: Bằng các trục cán trên uốn bóp các vùng bị uốn

- Trong các công đoạn cuối: Bằng sự uốn tự do, khi chỗ uốn được tạo hình theo bán kính đã cho không có dụng cụ tạo hình bên trong

Chất lượng của biên dạng thành phẩm, kích thước mặt cắt cũng như sự ổn định của quá trình tạo hình phụ thuộc vào phương pháp tạo biên dạng

Trong sự uốn tự do tạo hình chữ C sử dụng 2 loại thiết kế trục cán: Không có mặt côn cán bên của trục cán trên và có định vị mặt bên và mặt trên

+ Trong phương pháp thiết kế thứ nhất kim loại bị uốn bắt đầu từ vùng tiếp xúc A-A ở mặt ngoài của trục cán trên Rb= bCB/ tg(α/2) - S

DUT.LRCC

Trong đó: bCB: bề rộng khoảng trống ở trục cán dưới

S - bề dày phôi

a Không có mặt côn cán bên của trục cán trên

b Có định vị măt bên và mặt trên

Hình 3.1: Các loại thiết kế lô cán tạo hình

+ Trong phương pháp thiết kế thứ 2, mặt bên của kim loại bị uốn một góc cho trước đồng thời bị nén bởi bờ côn của trục cán bên trên Thiết kế này thường được sử dụng hơn cả vì nó khử được sự xê dịch ngang của tấm kim loại, ngoài ra còn tạo được bán kính chỗ uốn đúng với thiết kế tính toán

DUT.LRCC

3.1.2.2 Tính năng kỹ thuật của dây chuyền:

Để có được biên dạng của thanh xà gồ thì trục cán có các lô cán được thiết kế các lỗ hình phù hợp với từng bước cán để tạo nên biên dạng Khi trục cán quay thì vận tốc dài tại những vị trí khác nhau trên lô cán thì khác nhau; vì đường kính lô cán thay đổi để tạo nên lỗ hình Và xà gồ được cán ra với vận tốc tại mọi điểm bằng nhau nên

về cơ bản vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng trên lô cán chịu áp lực Và xà gồ được cán ra với vận tốc tại mọi điểm bằng nhau nên về cơ bản vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng trên lô cán chịu áp lực Và xà gồ được cán ra với vận tốc tại mọi điểm bằng nhau nên về cơ bản vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng trên lô cán chịu áp lực lớn phải bằng với vận tốc ra của xà gồ Còn các vị trí còn lại sẽ xuất hiện hiện tượng trượt tương đối giữa phôi và lô cán

Cặp lô cán quay ngược chiều nhau và ta truyền công suất đến một trục còn trục kia được truyền động nhờ cặp bánh răng ăn khớp

Hình 3.2: Sơ đồ truyền động cho cặp lô cán

1 Bánh răng ăn khớp; 2.Lô cán dưới; 3.Đĩa xích; 4.Lô cán trên

Chọn trục dưới là trục dẫn động từ bánh xích còn trục trên nhận chuyển động từ trục dưới qua cặp bánh răng ăn khớp

3.1.2 Thiết lập biên dạng và số lần cán

3.1.2.1 Xác định kích thước sản phẩm:

Việc lựa chọn kích thước của xà gồ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều rộng phôi dải, hình dáng xà gồ và nhu cầu sử dụng của mọi người Hiện nay các loại xà gồ chữ C đang được sử dụng có chiều rộng từ 80 đến 200mm

DUT.LRCC

Hình 3.3: Kích thước sản phẩm xà gồ Bảng 3-1: Kích thước một số sản phẩm xà gồ chữ C:

3.1.2.2 Bán kính uốn cho phép:

Xà gồ là sản phẩm của quá trình uốn liên tục, uốn bốn góc vuông từ tấm phẳng Uốn đồng thời 2 góc vuông dưới và uốn đồng thời 2 góc vuông trên Quá trình cán xà

gồ chia ra 2 giai đoạn: Uốn mép trên và uốn gấp thân

Để cho sản phẩm cán ra không bị vết nứt hoặc đứt hoặc do đàn hồi của vật liệu nên không đạt theo hình dáng yêu cầu Vì vậy, cần tính toán bán kính uốn hơp lý để cho ra sản phẩm đúng yêu cầu

Bán kính uốn lớn nhất được tính theo công thức (2.3)

rmax = Trong đó: mô đun đàn hồi khi kéo E=2,1 (

Giới hạn chảy của vật liệu Chọn = 240(N/ )

Với chiều dày thép tấm s= 2,5mm ta có bán kính lớn nhất khi uốn là:

Tuy nhiên ta tính theo công thức kinh nghiệm:

rmin =K.S K: hệ số tra theo bảng

Vì các kích thước của sản phẩm được cán trên cùng trục cán nên tính bán kính uốn giới hạn chung cho các kích thước Phôi cán là vật liệu thép Cacbon, nên theo công thức kinh nghiệm có K = 0,5

Suy ra : bán kính uốn nhỏ nhất rmin = 0,5.S = 0,5.0,25 =1,25 (mm)



(ri + xi.S) (3.1) Trong đó: li , ri , xi và i =1800 - α là các đoạn thẳng, bán kính uốn, hệ số xác định khoảng cách các lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong, góc đoạn uốn.Xem như quá trình uốn 4 góc =900 với ri, xi = const

Hình 3.4: Kích thước phôi xà gồ uốn

Công thức tính phôi uốn xà gồ : L= 2 + + +4 (r+x.s)

Ta có kết quả bảng 3-1:

Bảng 3-2: Kích thước phôi xà gồ

DUT.LRCC

3.1.2.4 Số lần cán và thiết lập biên dạng:

a) Các phương án bố trí con lăn hình thành biên dạng:

* Phương án 1: Bố trí con lăn tạo hình dạng xà gồ nằm ngửa lên trên Con lăn trên đóng vai trò như chày còn con lăn dưới đóng vai trò là cối Biên dạng được hình thành từ dưới lên trên theo thứ tự cán thân rồi đến cán gấp mép

Cần đi tính toán các góc giới hạn trong mỗi lần cán Theo ct (2.7)

αmax arcsinL/(a.cotg1025’)  arcsin L/40,4a

Trong đó: L: khoảng cách giữa 2 cặp trục liên tiếp

a: cánh tay đòn từ điểm đặt lực đến tâm uốn; a =

3

2

b DUT.LRCC

b: chiều dài của đoạn cần uốn

Để tính toán ta tính cho kích thước xà gồ lớn nhất

2.25 = 16,67mm

Vậy góc giới hạn: αmax arcsin

' 25 1 67 , 16

300

0

ctg = 26025’

Chọn góc uốn mỗi lần uốn là: α= 250

Vậy sau 3 lần uốn góc đạt được là 750

390

0

ctg = 21013’

Chọn góc uốn mỗi lần uốn là: α= 130

Vậy sau 6 lần uốn góc đạt được là 780

Qua các trục cán cuối thì sản phẩm được bóp nén, sữa đúng góc uốn trên chi tiết cán và nắn thẳng bằng các con lăn thẳng và con lăn côn để bóp khử tính đàn hồi của vật liệu để cho ra hình dáng đúng thiết kế yêu cầu

Với các con lăn trước đã tạo được góc thân và góc mép đến 780

Góc bóp tiếp theo bóp thân xà gồ đến 950

Con lăn tiếp theo là con lăn đúng tạo dáng đúng hình xà gồ

Con lăn cuối cùng bóp nén quá để khống chế góc đàn hồi vật liệu Góc bóp quá

230 đủ để góc tạo thành đúng hình dáng xà gồ sau khi đàn hồi

Con lăn cuối cùng uốn thằng xà gồ

Ta có quá trình uốn thanh xà gồ

DUT.LRCC

DUT.LRCC

Hình 3.7: Quá trình uốn xà gồ

DUT.LRCC

3.3 Chọn phương án truyền động chính cho dây chuyền

Để truyền động cho dây chuyền thì có nhiều cách khác nhau, tùy từng diều kiện

và mức độ hiện đại của từng dây chuyền mà chọn phương án thích hợp

+ Phương án 1: Truyền động bằng cơ khí

+Phương án 2: Truyền động bằng dầu ép

3.3.1 Truyền động bằng cơ khí cho dây chuyền cán:

Hình 3.8: Sơ đồ truyền động cơ khí

1 Động cơ điện; 2 Nối trục; 3 Hộp giảm tốc;

4 Hôp phân lực; 5 Thành máy; 6 Hệ thống con lăn cán

* Nhược điểm:

- Khó khăn trong việc điều khiển tự động, đảo chiều chuyển động, chống quá tải, tuy nhiên có thể sử dụng các động cơ điện thay đổi tốc độ và hệ thống điều khiển tự động tốc độ bằng điện nhưng giá thành đắt hơn rất nhiều

- Mức độ an toàn thấp

- Điều kiện bôi trơn cho bộ truyền, bộ truyền gây ồn ào khi làm việc

- Kích thước, trọng lượng lớn, cồng kềnh

DUT.LRCC

3.3.2 Truyền động bằng dầu ép cho dây chuyền:

Hình 3.9: Sơ đồ truyền động dầu ép

1 Động cơ điện ; 2 Bơm dầu; 3 Van điều chỉnh; 4 Van tiết lưu;

5 Van điều khiển; 6 Mơ tơ thủy lực; 7.Hộp phân lực; 8 Con lăn;

9 Thành máy; 10 Van một chiều; 11 Bể dầu

* Ưu điểm:

- Có khả năng thực hiện điều chỉnh tốc độ chuyển động vô cấp cho chuyển động chính, cũng như các chuyển động phụ để đảm bảo tốc độ cho cơ cấu chấp hành

- Kích thước gọn, nhẹ, trọng lượng và mômen quán tính nhỏ

- Dễ đảo chiều quay, khả năng chống quá tải cao, mức độ an toàn cho máy cao

- Dễ dàng cho công việc điều khiển tự động

- Tiện lợi cho việc bố trí các cơ cấu phụ, tránh ồn ào trong quá trình làm việc

- Khi làm việc gây tiếng ồn

- Điều kiện bôi trơn định kỳ

- Khả năng truyền lực lớn

- Điều kiện tự hãm kém

Hình 3.10: Sơ đồ truyền lực bằng bánh răng trung gian

1 Mô tơ thủy lực; 2 Các bánh răng truyền lực trung gian;

3 Các bánh răng truyền lực cho lô trục cán

- Truyền động êm, không tiếng ồn

- Tỉ số truyền lớn, hiệu suất thấp, tổn thất lớn, hệ số trượt lớn, sinh nhiệt lớn nên mòn nhanh

DUT.LRCC

Hình 3.11: Sơ đồ truyền động trục vít - bánh vit

- Vận tốc tức thời của đĩa xích bị dẫn không ổn định

- Yêu cầu chăm sóc thường xuyên

- Chóng mòn, nhất là khi làm việc nhiều bụi và bôi trơn không tốt

Kết luận: Từ những đặc điểm trên ta chọn bộ truyền xích kết hợp bộ truyền bánh răng, vì nó có năng suất cao, dễ chế tạo, lắp ráp, sửa chữa, thay thế phù hợp với điều kiện nước ta

3.3.4 Chọn phương án truyền động cho hệ thống dao cắt và đột lỗ:

Hệ thống dao cắt và đột lỗ trong máy xà gồ cũng cần lực tương đối lớn Dao cắt

ở đầu và đuôi khác nhau; dao cắt đầu cắt khi đã thành hình còn dao cắt đuôi là dao cắt tôn phẳng Có các phương án truyền động tạo lực khác nhau

3.3.4.1 Dao cắt truyền động trục khủyu:

- Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.13: Sơ đồ cắt bằng trục khuỷu

1 Động cơ ; 2 Khớp nối; 3 Đai truyền; 4.Ly hợp;

5 Trục khuỷu; 6 Tay biên; 7 Phanh; 8 Lưỡi cắt;

9 Bàn lưỡi cắt; 10 Thanh trụ trượt dẫn hướng

- Nguyên lý hoạt động:

Động cơ quay qua hộp giảm tốc (2) truyền đến trục khuỷu (4) bằng đai truyền (3).Trục khuỷu quay đẩy tay biên gắn trên lưỡi dao (7) đẩy lưỡi dao đi xuống Khi hết hành trình cắt trục khuỷu tiếp tục quay kéo lưỡi dao đi lên Phanh (5) có nhiệm vụ giữ cho lưỡi cắt đứng yên ở vị trí treo dao khi trục khuỷu thực hiện xong việc cắt

+ Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản dễ chế tạo nên giá thành thấp

- Có thể tạo được lực cắt lớn

DUT.LRCC

+ Nhược điểm:

- Khi làm việc gây nên tiếng ồn

- Làm việc không liên tục nên phân bố lực không đều, tạo rung động mạnh

3.3.4.2 Truyền động bằng thủy lực:

+ Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.14: Sơ đồ cắt bằng thủy lực

1 Biên dạng xà gồ; 2 Lưỡi cắt ; 3 Pitong-xilanh;

4 Thanh trụ trượt dẫn hướng ; 5.Bàn cắt

+ Nguyên lý hoạt động:

Khi piston được dầu đẩy đi xuống, trục piston gắn liền vào lưỡi cắt và thanh ngang trượt trên trục dẫn hướng đi xuống thực hiện việc cắt Khi piston kéo lên thì mang cả dao đi lên cùng, việc cắt được thực hiện xong và chu kỳ được lặp lại để cắt các lần cắt tiếp theo

+ Ưu điểm:

- Tác động nhanh, có tính đàn hồi

- Điều chỉnh lực cắt dễ dàng bằng cách thay đổi áp suất dầu

- Dễ tự động hóa điều khiển, tạo lực dập lớn và ổn định

3.4 Thiết kế động học máy

3.4.1 Chọn đường kính và số vòng quay của chung:

Với các phương án phân tích và chọn được phương án truyền động bằng xích kết hợp với truyền động bánh răng Với phương án này ta bbố trí truyền động ở 2 bên thành máy; một bên truyền động xích từ động cơ lên dàn trục lô dưới, một bên truyền động từ trục dưới lên trục trên

Các trục được truyền động bằng xích có tốc độ quay bằng nhau để đảm bảo vật cán khi ra khỏi máy cán không bị dùn ép, nên bộ truyền xích có tỉ số truyền bằng nhau Phân bố bộ truyền từ giữa phân bố đều ra 2 bên

Với phương án chọn trên ta có số trục cán là:

- Trục 1: Cán sữa phẳng và cuốn phôi vào

Vận tốc cán xà gồ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Trong đó quan trọng là : giới hạn tốc độ chảy dẻo vật liêu, năng suất làm việc cần thiết và công suất hoạt động của máy

+ Giới hạn tốc độ chảy dẻo của vật liệu để giới hạn vận tốc cán tối đa Nếu tốc

độ cán lớn sẽ làm cho các góc uốn của sản phẩm bị nứt, đứt rời làm chất lượng sản phẩm giảm xuống đáng kể

+ Năng việc để có hiệu quả về kinh tế nếu tốc độ cán quá chậm sẽ giảm hiệu quả kinh tế

Vì vậy, để phù hợp với yêu cầu trên nên chộn vận tốc cán sản phẩm v=0,253[m/s]

Các bước cán có hình dạng khác nhau nên các con lăn có đường kính, hình dạng cũng khác nhau Nên việc bố trí các bộ truyền để có tốc độ cán bằng nhau trên các lô rất khó khăn Do đó bố trí các con lăn dưới có đường kính tăng dần từ lô cán gấp mép đầu đến lô cán thân cuối Các con lăn trên có đường kính phần trụ bằng nhau còn phần côn thay đổi và được tryền động bằng bánh răng riêng từ lô cán dưới lên lô cán trên để cho vận tốc dài tại điểm chịu áp lực lớn nhất bằng nhau để vật cán không bị kéo ép làm dãn dài hay dùn nén phôi khi cán

Phụ thuộc từng bước gấp mà đường kính con lăn dưới thay đổi;

Trục 2: dd = 128 [mm]

DUT.LRCC

 .v Trục 2: n2 =

128

60 1000

 .0,3 = 44,76 [vg/p]

Trục 3: n3 =

144

60 1000

 .0,3 = 39,8 [vg/p]

Trục 4: n4 =

152

60 1000

 .0,3 = 37,7 [vg/p]

Trục 5: n5 =

168

60 1000

 .0,3 = 34 [vg/p]

Trục 6: n6 =

184

60 1000

 .0,3 = 31 [vg/p]

Trục 7: n7 =

200

60 1000

 .0,3 = 28,65 [vg/p]

Trục 8: n8 =

208

60.1000

 .0,3 = 27,55 [vg/p]

Trục 9: n9=

216

60 1000

 .0,3 = 26,5 [vg/p]

Trục 10: n10 =

224

60 1000

 .0,3 = 25,6 [vg/p]

DUT.LRCC

* Sơ đồ truyền động của máy cán:

Hình 3.15: Sơ đồ động máy cán

DUT.LRCC

Hình 3.16: Sơ đồ truyền động trong máy cán

3.4.2 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền:

Chọn động cơ là bao gồm những việc: chọn loại động cơ, kiểu động cơ, công suất, áp suất, số vòng quay của động cơ

Với động cơ dầu dùng trong dùng trong máy cán xà gồ có công suất tương đối lớn, nên để đảm bảo được tỉ số truyền trong các bộ truyền chọn động cơ có tốc độ vòng quay trục chính là nmt max = 190 [vg/p]

- Tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục lô cán sô (9):

190 =7,17 Chọn bộ truyền xích từ trục B đến trục (9) có số răng trên đĩa xích:

iA =

4,1

17,7 = 5,1

Số răng ở truc (6) ta chọn lại là: Z’6 =31 (răng)

Số răng trục (5) là: n5 =31/1,1 =28,1 (răng) Chọn Z5 = 26 (răng)

Chọn lại số răng trục (5) là: Z’5 = 31 (răng)

Số răng trục (4) là: Z4 = 31/1,1 = 28,18 (răng) Chọn Z4 = 28(răng)

Chọn lại số răng trục (4) là : Z’4 = 31 (răng)

Số răng trục (3) là :Z3 = 31/1,06 = 29,25 (răng) Chọn Z3 = 29(răng)

Số vòng quay trục (3) là: n3 = 38,3

29

31 = 40,9 [vg/p]

+ Từ trục (3) đến trục (2) có tỉ số truyền là: 1,12

Chọn lại số răng trục (3) là: Z’3 = 29 (răng)

Số răng trục (2) là:Z2 = 29/1,12 = 25,9 (răng) Chọn Z2 = 26(răng)

Vậy tốc độ quay của trục dẫn bằng tốc độ trục (2) nên chọn số răng của đĩa xích bằng của trục (2); Z = 26 (răng)

Ở các truc (11),(12), (13) không cần dẫn động con lăn trên, các con lăn dưới được dẫn động bằng xích Chịn đường kính các con lăn này bằng đường kính các con lăn trên; d = 144mm

Trên ba trục (11), (12), (13) có cùng tỉ số truyền nên các đĩa xích này được chọn bằng nhau

Trục (10) truyền đến trục (11) có tỉ số truyền i =

224

144

= 0,64 Chọn Z’10 = 36 (răng)

Số răng trục (2) là:Z11 = 36.0,64 = 23,04(răng) Chọn Z11 =23(răng)

Số răng trục (11) là: n11 = 25,9

23

36

=40,5[vg/p]

Trên các trục (12),(13) chọn số răng bằng trục (11); Z =23 (răng)

* Tính chính xác đường kính con lăn dưới:



d1 = 0,3

61,45

60.1000

60.1000

 = 140 [mm]

+ Trục (4): n4 = 38,3[vg/p]

 d4 = .0,3

3,38

60.1000

 = 149,6 [mm]

+ Trục (5): n5 = 34,65[vg/p]

 d5 = .0,3

65,38

60.1000

 = 165,4 [mm]

+ Trục (6): n6 = 31,3[vg/p]

 d6 = .0,3

3,31

60.1000

 = 183 [mm]

+ Trục (9): n9 = 26,94[vg/p]

DUT.LRCC

 d9 = .0,3

94,26

60.1000

 = 212,7 [mm]

+ Trục (10): n10 = 25,9[vg/p]

 d10 = .0,3

9,25

60.1000

 = 221,2 [mm]

+ Trục (11) ;(12),(13): n3 = 40,5[vg/p]

 d11 = .0,3

5,40

60.1000

 = 140 [mm]

3.4.4 Tính bộ truyền bánh răng truyền động trong cặp lô cán:

Các trục lô cán trên được thiết kế với phần trụ thẳng bằng nhau từ trục (2) đến trục (10) Với đường kính chọn bằng đường kính lô dưới ở trục (3) có đường kính là

d = 140 [mm]

Ở lô dẫn tôn vào chọn đường kính bằng lô dưới d =1256[mm

Tỉ số truyền ở mỗi căp lô cán là:

i1 = 1

i2 =

6,125

Khoảng cách trục của cặp lô cán: L = d+S

Chiều dày S của vật liệu thay đổi từ 1,5 2,5[mm]

4,135.2)1(

Z2 =37 (răng) m; Z’2 =40 (răng)

* Tính cặp bánh răng ở trục (3):

Có tỉ số truyền là i3 = 1

Khoảng cách trục của cặp lô cán: L3 = 140+S= 142,5[mm]

Hai bánh răng có cùng đường kính Chọn môđun m = 3,5

 Số răng Z3 =

5,3

5,142

40 40

Khoảng cách trục: L4 =

22

147.2)

1(

* Tính cặp bánh răng ở trục (5): Tỉ số truyền i5 = 0,85

Khoảng cách trục: L5 =

22

+S=155[mm] Với môđun chọn m = 3,5

 Z5 =

)185,0(5,3

155.2)

1(

* Tính cặp bánh răng ở trục (6) và (7) và bánh răng trung gian truyền động từ trục (6) đến trục (7):

Vì 2 cặp lô cán (6) và (7) truyền động trung gian bằng bánh răng nên ta phải tính

số răng phù hợp với tỉ số truyền

- Tỉ số truyền trong cặp trục (6): i6 = 0,765

- Tỉ số truyền trong cặp trục (7): i7 = 0,7

- Tỉ số truyền từ trục (6) đến trục (7): i67 = 1,082

Khoảng cách trục trong cặp lô (6): L6 = 164

Khoảng cách trục trong cặp lô (7): L7 = 172,5

Ta có: Z6 =

m m

765 , 1

DUT.LRCC

Z7 =

m

94 , 202

Z’7 =

m

059 , 142

Vậy khoảnng cách truc giữa 2 cặp lô: 394[mm

* Tính cặp bánh răng ở trục (8) và (9) và bánh răng trung gian truyền động từ trục (9) đến trục (8):

Vì 2 cặp lô cán (8) và (9) truyền động tương tự như ở truc (6) và (7)

- Tỉ số truyền trong cặp trục (8): i8 = 0,67

- Tỉ số truyền trong cặp trục (9): i9 = 0,66

- Tỉ số truyền từ trục (9) về trục (8): i98 = 0,96

Khoảng cách trục trong cặp lô (8): L8 = 176,5

Khoảng cách trục trong cặp lô (9): L9= 183

Ta có: Z8 =

m m

67 , 1

2 8



Z’8 =

m m

6 , 1141 067

4 ,

Z9 =

m m

66 , 1



Z’9 =

m m

5,14566,0.5,

183 2 ) 1 (

183

200

208 121,7 221,2

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC VÀ MỘT SỐ CỤM CHI

TIẾT

4.1 Thiết kế động lực học

Để tính và chọn động cơ điện thích hợp chúng ta cần tính lực tác dụng lên các bộ phận máy, cần phân tích lực trên các cơ cấu để xác định mômen xoắn và tính sức bền cho các chi tiết máy

Việc định hình của xà gồ là đối xứng nên các thành phần lực ở 2 góc uốn là bằng nhau Nên mômen uốn cong tạo nên sự cân bằng ở 2 phía trong quá trình uốn

l1 : Khoảng cách các đeểm đặt lực uốn (mm)

S: Chiều dày vật liệu (mm) S= 2,5mm

Các thành phần lực tác dụng lên trục cán thay đổi theo góc uốn của xà gồ ở từng giai đoạn khác nhau nên ta chỉ việc tính toán lực cho uốn một bên Còn các thành phần lực đối xứng tương ứng thì bằng nhau

Hình 4.2: Sơ đồ bố trí lực uốn một phía

Với vật liệu dùng để sản xuất xà gồ là thép CT3 Nên s = 24 (KG/mm2)

Để tính lực cho hệ thống máy cán chọn tính ứng lực cho chi tiết có chiều dày lớn nhất để tính cho máy Nên chiều dày phôi S = 2,5[mm