Đồ án thiết kế máy cuốn thép 3 trục cuốn

mm Độ rộng tấm lốc lớn nhất mm Tốc độ lốc mm/min Đường kính lớn nhất lượng lốc tải đầy mm Đường kính trục trên mm Đường kính trục dưới mm Tốc độ động cơ KW Kích thước ngoài

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

GVHD: ThS TRẦN QUỐC HÙNG SVTH: BÙI CÔNG ĐẾN

SVTH : Bùi Công Đến 2

LỜI CAM KẾT

TÊN ĐỀ TÀI:

“ Tính toán, thiết kế máy cuốn thép tấm sử dụng 3 trục cuốn”

- Số điện thoại liên lạc: 01684902491

- Email: 11104047@student.hcmute.edu.vn

- Lời cam kết:“Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là công trình do chính

chúng tôi nghiên cứu và thực hiện Em không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc.Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Tp Hồ Chí Minh, ngày 5 tháng 1 năm 2016

SVTH : Bùi Công Đến 3

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đồ án “Tính toán, thiết kế máy cuốn thép 3 trục

cuốn” em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của quý thầy cô,gia đình và bạn bè

Vậy nay em:

- Xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến thầy Th.s TRẦN QUỐC

HÙNG đã hết lòng giúp đỡ và hướng dẫn tận tình cho em những kiến thức thực

tế quan trọng và dẫn hướng cho quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình Đồng thời đã cung cấp cho em những tài liệu rất cần thiết liên quan đến đề tài Thầy đã dành nhiều thời gian quý báu của mình để hướng dẫn chúng tôi

- Em cũng không quên cảm ơn đến quý thầy cô trong Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho em những kiến thức nền tảng và cơ bản trong thời gian qua để chúng tôi có những kiến thức quan trọng, vững chắc cho những lập luận của mình trong đồ án tốt nghiệp này

Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên

BÙI CÔNG ĐẾN

SVTH : Bùi Công Đến 4

MỤC LỤC

Lời cam kết 2

Lời cảm ơn 3

Phần 1 : giới thiệu 5

Phần 2 - Tổng quan nghiêng cứu đề tài 7

Phần 3 – Một số máy cuốn thép trên thị trường hiện nay 9

Phần 4 – Nguyên lý hoạt động 13

Phần 5 – Khái quát về uốn và tính toán kích thước 22

Phần 6 – Tính toán lực uốn và chọn động cơ 29

Phần 7 – Thiết kế bộ truyền cơ khí 35

Phần 8 – Chọn ổ lăn 62

Phần 9 - Thiết kế các chi tiết máy khác 69

Phần 10 - Hệ thống khởi động và hệ thống điều khiển……… 75

Phần 11 – Tổng kết khả năng của máy 88

Tài liệu tham khảo……… 97

SVTH : Bùi Công Đến 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang

Báng 3.1: Thông số kỹ thuật máy lốc tôn thủy lực W11S-20×3500 12

Báng 3.2: Thông số kỹ thuật máy lốc tôn 3 trục đối xứng ZDW11 14

Báng B.3: Cơ tính và thành phần hóa học thép kết cấu cacrbon thông thường 93

Báng B.4: Cơ tính và thành phần hóa học thép kết cấu hợp kim thấp 94

Báng B.5: Cơ tính và thành phần hóa học của thép không gỉ 96

SVTH : Bùi Công Đến 6

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

Trang

Hình 3-1: Máy lốc tôn thủy lực W11S-20×3500 12

Hình 3-2: Máy lốc tôn 3 trục đối xứng ZDW11 13

Hình 3-3: Máy cuốn thép tự động CNC W12 15

Hình 3-4: Máy cuốn thép 3 trục xuất sứ Hong Kong 15

Hình 4-1: Hình mô phỏng máy cuốn thép tấm 4 trục cuốn 16

Hình 4-2: Hình mô phỏng máy cuốn thép tấm 3 trục cuốn 16

Hình 4.3: Mô hình chuyển động có thể xảy ra khi uốn 17

Hình 4-4: Hình mô phỏng theo phương án 1 18

Hình 4-5: Các quá trình uốn theo phương án 1 19

Hình 4-6: Hình mô phỏng theo phương án 2 20

Hình 4-7: Các quá trình uốn theo phương án 2 20

Hình 4-8a: Hình chiếu đứng của sơ đồ động 22

Hình 4-8b: Hướng nhìn C của sơ đồ động 23

Hình 4-9: Mối liên hệ giữa đường kính chi tiết và đường kính trục điều chỉnh 24

Hình 4-10: Mối liên hệ giữa các lực xuất hiện khi uốn 25

Hình 5-1: Sơ đồ lực tác dụng khi uốn 26

Hình 5-2: Sơ đồ phôi dải rộng và hẹp 27

Hình 5-3: Sơ đồ thể hiện phân bố ứng suất theo chiều dày phôi uốn 27

Hình 5-4: Vị trí trung hòa biến dạng 28

Hình 6-1: Sơ đồ xác định mômen uốn 33

SVTH : Bùi Công Đến 7

Hình 7-1: Các lực tác dụng lên trục I 47

Hình 7-2: Các lực tác dụng lên trục I theo phương oy 47

Hình 7-3: Các lực tác dụng lên trục I theo phương ox 48

Hình 7-4:Biểu đồ mômen tạo bởi các lực tác dụng lên trục I 49

Hình 7-5: Các lực tác dụng lên trục II 50

Hình 7-6: Các lực tác dụng lên trục II theo phương oy 51

Hình 7-7: Các lực tác dụng lên trục II theo phương ox 52

Hình 7-8: Biểu đồ mômen tạo bởi các lực tác dụng lên trục II 53

Hình 7-9: Các lực tác dụng lên trục III 54

Hình 7-10: Các lực tác dụng lên trục III theo phương oy 55

Hình 7-11: Các lực tác dụng lên trục III theo phương ox 55

Hình 7-12: Biểu đồ mômen tạo bởi các lực tác dụng lên trục III 56

Hình 7-13: Các lực tác dụng lên trục IV 57

Hình 7-14: Các lực tác dụng lên trục IV theo phương oy 57

Hình 7-15: Các lực tác dụng lên trục IV theo phương ox 58

Hình 7-16: Biểu đồ mômen tạo bởi các lực tác dụng lên trục IV 59

Hình 7-17: Các lực tác dụng lên trục V 60

Hình 7-18: Các lực tác dụng lên trục V theo phương oy 60

Hình 7-19: Các lực tác dụng lên trục V theo phương ox 61

Hình 7-20: Biểu đồ mômen tạo bởi các lực tác dụng lên trục V 62

Hình 7-21: Các lực tác dụng lên trục VI 63

Hình 7-22: Các lực tác dụng lên trục VI theo phương oy 64

Hình 7-23: Các lực tác dụng lên trục VI theo phương ox 64

SVTH : Bùi Công Đến 8

Hình 7-24: Biểu đồ mômen tạo bởi các lực tác dụng lên trục VI 64

Hình 9-1: Phen chặn trục 77

Hình 9-2: Nắp chặn trục 78

Hình 10-1: Khởi động bằng cách nối trực tiếp 80

Hình 10-2: Khởi động bằng cách nối điện kháng vào stato 81

Hình 10-3: Khởi động bằng cách dùng biến áp tự ngẫu 82

Hình 10-4: Khởi động bằng cách đổi nối Y/Δ 83

Hình 1.3: Mạch điều khiển 84

Hình 10-5: Mạch động lực 85

Hình 10-6: Nút nhấn 86

Hình 10-7:Kí hiệu nút nhấn thường đóng 86

Hình 10-8: Kí hiệu nút nhấn thường mở 86

Hình 10-9: Relay nhiệt 87

Hình 10-10: Kí hiệu relay nhiệt 87

Hình 10-11a: Khởi động từ ba pha 87

Hình 10-11b: Kí hiệu khởi động từ ba pha 88

Hình 10-12: Relay thời gian đóng trễ 88

Hình 10-13: Kí hiệu relay thời gian đóng trễ 89

Hình 10-14: Cầu chì 3 pha 89

Hình 10-15: Kí hiệu cầu chì 3 pha 89

Hình 10-16: Máy biến áp tự ngẫu 3 pha 90

Hình 10-17: Kí hiệu máy biến áp tự ngẫu 3 pha 90

SVTH : Bùi Công Đến 9

Phần 1 - Giới thiệu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong đời sống hằng ngày chúng ta thường thấy một số sản phẩm cực kỳ phổ biến đó là các ống thép, thùng nước bằng thép, như thùng phuy … Chúng ta đã nhìn các sản phẩm hình trụ do thép được tạo hình bằng cách cuốn thép tấm Do kinh tế đất nước càng phát triển nên nhu cầu xã hội ngày càng lớn, cần phải giảm bớt sự phụ thuộc vào hàng ngoại nhập

2 Tính khoa học và thực tiễn của đề tài

Trong quá trình phát triển của nền kinh tế thị trường cùng với sự hòa nhập của nền kinh tế của khu vực và quốc tế, nền công nghiệp nặng chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế xã hội Nhưng công nghiệp nặng muốn sản xuất phải có nguyên liệu bán thành phẩn điều này giúp tăng năng xuất và hạ giá thành sản phẩm

- Đề tài được thực hiện đầy đủ các bước theo một trình tự của quy trình thiết kế chế tạo một sản phẩm mới

- Hạn chế được số lượng lao động, tăng năng suất đảm bảo an toàn

- Góp phần tạo điều kiện phát triển kinh tế nước nhà

- So sánh với những nghiên cứu trước thì máy có những ưu điểm nổi bật: + Năng suất cao

+ Giảm bớt số lượng lao động

+ Đảm bảo an toàn lao động

+ Nhanh gọn, vận hành đơn giản

 Giá thành hạ, giúp tăng lợi nhuận

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

-Tính toán, thiết kế, mô hình máy cuốn thép 3 trục cuốn

-Đề xuất công nghệ cuốn thép với các bề dày khác nhau nhưng cùng chiều dài và chiều rộng

SVTH : Bùi Công Đến 10

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu của đề tài

-Các loại thép carbon thấp

-Các máy cuốn thép hiện có trên thị trường

a Phạm vi nguyên cứu đề tài

-Các loại thép xây dựng có mác CT

-Các loại thép kết cấu chế tạo máy có thành phần carbon từ C10 ÷ C25, tương ứng với lượng carbon từ 0.1 ÷ 0.25% Bao gồm thép không gỉ một pha autennis

-Thuộc các loại thép trên nhưng là thép tấm dài 6000mm, rộng 1200mm, bề dày ≤ 15mm Hoặc các loại vật liệu mềm hơn như hợp kim đồng, hợp kim

nhôm có kích thước tương tự

5 Phương pháp nghiên cứu

-Cơ sở và phương pháp luận

-Dựa vào nhu cầu của thị trường

- Dựa vào nhu cầu cần có một công cụ tự động để có thể cuốn thép

- Dựa vào khả năng công nghệ có thể chế tạo máy cuốn thép

Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

-Dựa vào số liệu đã có từ những nghiên cứu trước đó

-Nghiên cứu các đề tài nghiên cứu liên quan trước đó

SVTH : Bùi Công Đến 11

Phần 2 - Tổng quan nghiên cứu đề tài

1 Thép

Thép là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe), với cacbon (C), từ 0,02% đến

2,14% theo trọng lượng, và một số nguyên tố hóa học khác Chúng làm tăng độ cứng, hạn chế sự di chuyển của nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể dưới tác động của nhiều nguyên nhân khác nhau Số lượng khác nhau của các nguyên tố và tỷ lệ của chúng trong thép nhằm mục đích kiểm soát các mục tiêu chất lượng như độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, và sức bền kéo đứt Thép với tỷ lệ cacbon cao có thể tăng cường độ cứng và cường lực kéo đứt so với sắt, nhưng lại giòn và dễ gãy hơn Tỷ lệ hòa tan tối đa của carbon trong sắt là 2,14% theo trọng lượng (ở trạng thái Austenit) xảy ra ở 1.147 độ C; nếu lượng cacbon cao hơn hay nhiệt độ hòa tan thấp hơn trong quá trình sản xuất, sản phẩm sẽ là xementit có cường lực kém hơn Pha trộn với cacbon cao hơn 2,06% sẽ được gang Thép cũng được phân biệt với sắt rèn, vì sắt rèn có rất ít hay không có cacbon, thường là ít hơn 0,035% Ngày nay người ta gọi ngành công nghiệp thép (không gọi là ngành công nghiệp sắt và thép), nhưng trong lịch sử, đó là 2 sản phẩm khác nhau Ngày nay có một vài loại thép mà trong đó cacbon được thay thế bằng các hỗn hợp vật liệu khác, và cacbon nếu có, chỉ là không được ưa chuộng

Trước thời kì Phục Hưng người ta đã chế tạo thép với nhiều phương pháp kém hiệu quả, nhưng đến thế kỉ 17 sau tìm ra các phương pháp có hiệu quả hơn thì việc sử dụng thép trở nên phổ biến hơn Với việc phát minh ra quy trình Bessemer vào giữ thế kỉ 19, thép đã trở thành một loại hàng hoá được sản xuất hàng loạt ít tốn kém Trong quá trình sản xuất càng tinh luyện tốt hơn như phương pháp thổi ôxy, thì giá thành sản xuất càng thấp đồng thời tăng chất lượng của kim loại Ngày nay thép là một trong những vật liệu phổ biến nhất trên thế giới và là thành phần chính trong xây dựng, đồ dùng,

SVTH : Bùi Công Đến 12

công nghiệp cơ khí Thông thường thép được phân thành nhiều cấp bậc và được các tổ chức đánh giá xác nhận theo chuẩn riêng

2 Thép ống

Là sản phẩm công nghiệp phổ biến gồm 2 dạng phổ biến là:

Thép ống thành phẩm : loại này sau khi chế tạo ra thường được sử dụng trực tiếp, thường được chế tạo ra bằng phương pháp đúc

Thép ống bán thành phẩm : loại này tạo ra từ thép tấm bán thành phẩm thường sau khi cuốn thành dạng trụ rỗng sẽ qua các nguyên công như hàn, tiện… để được sản phẩm hoàn chỉnh

Đồ án này là thiết kế máy cuốn thép tấm thành các thép ống bán thành phẩm

SVTH : Bùi Công Đến 13

Phần 3 – Một số máy cuốn thép trên thị trường hiện nay

1 Máy lốc tôn thuỷ lực W11S-20×3500

Hình 3-1 Máy lốc tôn thủy lực W11S-20×3500

đa,

mm

Lực

ép của trục trên, tấn

Đường kính trục trên,

mm

Đường kính các trục dưới,

mm

Khoảng cách giữa các trục dưới,

mm

Công suất động

cơ lốc,

kW

Công suất động

cơ thuỷ lực,

kW

Công suất động cơ ngang,kW

 Nguyên lý hoạt động

 Gồm 3 động cơ hoạt động riêng biệt với nhau:

SVTH : Bùi Công Đến 14

 Động cơ chính công suất 22KW dùng để dẫn động các trục cuốn thông qua hộp giảm tốc việc này giúp tăng moment xoắn trên các trục cuốn

 Động cơ thủy lực công suất 7.5KW dùng để vận hành các bơm thủy lực nhằm duy chuyển trục điều chỉnh theo 2 trục tọa độ ox

2 Máy lốc tôn serie 3 trục dạng đối xứng ZDW11

Hình 3-2 Máy lốc tôn serie 3 trục dạng đối xứng ZDW11

mm

Độ rộng tấm lốc lớn nhất

mm

Tốc độ lốc

mm/min

Đường kính lớn nhất lượng lốc tải đầy

mm

Đường kính trục trên

mm

Đường kính trục dưới

mm

Tốc

độ động

cơ

KW

Kích thước ngoài L×B×H ( m)

Chỉ dùng 1 động cơ điện đây chính là động cơ để dẫn động trục cuốn ngoài

ra không còn động khác, vẫn sử dụng trục bên trên làm trục điều chỉnh

nhưng không có hệ thống thủy lực, chỉ là bộ truyền vít me đai ốc, sau khi

cuốn xong một đầu trục được ngõng lên để lấy sản phẩm

3 Một số máy cuốn khác trên thị trường

SVTH : Bùi Công Đến 16

Hình 3-3 Máy cuốn thép tự động CNC W12

Hình 3-4 Máy cuốn thép 3 trục xuất sứ Hong Kong

SVTH : Bùi Công Đến 17

Phần 4 – Nguyên lý hoạt động

1 Nguyên lý tạo hình thép

Thiết bị cuốn bằng con lăn sử dụng các trục làm biến dạng tấm kim loại, đây

là quá trình biến dạng dẻo kim loại để tạo hình cho thép tấm có dạng trụ tròn

hoặc hình cung tròn, nón cụt

Thường có 2 dạng là : máy cuốn thép 3 trục cuốn và 4 trục cuốn

Hình 4-1 Mô hình máy cuốn 4 trục cuốn

Hình 4-2 Mô hình máy cuốn 3 trục cuốn

SVTH : Bùi Công Đến 18

2 Nguyên lý tạo hình máy cuốn thép 3 trục cuốn

Quá trình thực hiện bởi 3 con lăn cuốn, quá trình cuốn thực hiện bởi sự quay tròn và sắp xếp đặt biệt của 3 trục cuốn Toàn bộ quá trình cuốn quyết định bởi 4 chuyển động

 Chuyển động 1 : 1 trục cuốn điều chỉnh thay đổi khoảng cách với 2 trục kia để đưa tấm thép vào

 Chuyển động 2 : biến dạng ban đầu tấm thép bằng cách dùng trục bên trên ép xuống

 Chuyển động 3 : chuyển động định hình, lúc này các trục cuốn chủ động quay thuận nghịch để định hình thép tấm

 Chuyển động 4 : trục điều chỉnh tạo khe hở để lấy phôi

Lưu ý : tại chuyển động 3 sau khi điểm chính giữa tấm thép được đưa và

đúng vị trí của đường dóng tâm trục trên, các trục được dẫn động quay thuận

và quay nghịch liên tục để tấm thép đạt được cung tròn mong muốn

3 Các phương án thiết kế và nguyên lý của nó

Hình 4-3 Mô hình chuyển động có thể xảy ra khi cuốn

SVTH : Bùi Công Đến 19

 Theo mô hình trên ta có hai phương án thiết kế:

 Phương án 1 : trục bên trên là trục điều chỉnh nó sẽ chuyển

động theo trục tọa độ oy, 2 trục bên dưới được dẫn động quay tròn để đưa thép vào, sự biến dạng thép ban đầu được tạo nên

do trục trên duy chuyển xuống

Hình 4-4 Mô hình chuyển động xảy ra khi uốn theo phương án 1

SVTH : Bùi Công Đến 20

Hình 4-5 Các quá trình cuốn theo phương án 1

Đặt điểm: để tạo độ chính xác ta dùng bộ truyền bánh răng để

truyền công xuất và mômen cho 2 trục dưới còn trục bên trên dùng hệ thống thủy lực điều khiển

Dựa vào hình vẽ quá trình gồm có các bước sau:

 Bước 1 : trục trên nâng cao tạo khe hở đưa phôi vào đúng vị trí yêu cầu

 Bước 2 : trục trên đi xuống gây biến dạng trực tiếp tấm kim loại

 Bước 3 : 2 trục cuốn chủ động quay tròn định hình thép tấm, trong quá trình này 2 trục cuốn chủ động được điều khiển quay thuận và quay nghịch.(hành trình kép)

 Bước 4 : cứ sau 1 hành trình kép trục điều chỉnh được hạ xuống một lượng Y

 Bước 5 : trục điều chỉnh được nâng lên tạo khe hở để lấy chi tiết ra khỏi máy

 Phương án 2: ở phương án này dùng một trục bên dưới làm

trục điều chỉnh một trục trên và trục dưới làm trục truyền động

SVTH : Bùi Công Đến 21

đƣa thép vào Các trục truyền động đƣợc dẫn động bằng bộ truyền bánh răng còn trục điều chỉnh đƣợc điều khiển bằng hệ

thống thủy lực

Hình 4-6 Mô hình chuyển động xảy ra khi cuốn theo phương án 2

Hình 4-7 Các quá trình cuốn theo phương án 2

SVTH : Bùi Công Đến 22

Dựa vào hình vẽ ta có các bước sau:

 Bước 1: trục điều chỉnh bên dưới hạ thấp để đưa phôi vào đúng vị trí yêu cầu

 Bước 2 : nâng trục điều chỉnh lên làm phôi bị biến dạng

 Bước 3 : 2 trục cuốn chủ động quay tròn định hình thép tấm, trong quá trình này 2 trục cuốn chủ động được điều khiển quay thuận và quay nghịch.(hành trình kép)

 Bước 4 : cứ sau 1 hành trình kép trục điều chỉnh được nâng lên một lượng Y

 Bước 5 : trục điều chỉnh được hạ xuống tạo khe hở để lấy chi tiết ra khỏi máy

 Nhận xét:

Phương án 1 cho ta hệ thống truyền động khá đơn giản vì 2 trục bên dưới cùng đường kính nên tỉ số truyền tới 2 trục là giống nhau Do trục điều chỉnh kích thước lớn và phải duy chuyển trên hai trục tọa độ nên phức tạp cho hệ thống thủy lực

Phương án 2 lại cho ta sự đơn giản trong thiết kế vì trục điều chỉnh nhỏ và nó có thể dùng hệ thống cơ để chuyển động dể dàng thông qua các bộ truyền cơ khí nên không cần dùng hệ thống thủy lực Phương

án này thường không dùng cho phôi có chiều dài quá lớn

SVTH : Bùi Công Đến 23

4 Sơ đồ động của máy theo phương án 1

Hình 4-8a Hình chiếu đứng của sơ đồ động

 Nguyên lý hoạt động của máy

Động cơ điện truyền công suất tới trục cuốn chủ động thông qua bộ truyền đai, hộp giảm tốc và các bộ truyền bánh răng trung gian

Trục điều chỉnh thực hiện biến dạng phôi ban đầu, trục cuốn chủ động quay tròn thuận – nghịch (hành trình kép) cứ sau một hành trình kép

SVTH : Bùi Công Đến 26

Hình 4-10 Mối liên hệ giữa các lực xuất hiện khi cuốn

 Các kí hiệu trên hình là

 R bán kính chi tiết có khi uốn xong

 F1 lực của trục dưới tác động lên phôi

 F lực của trục trên

 Bề bày phôi t

 D đường kính trục điều chỉnh

 Đường kính trục cuốn chủ động

 Ф góc tạo bởi đường tâm trục trên và lực F1

 L khoảng cách của 2 cuốn chủ động

 Nếu phương án 1, F là lực tác dụng, F1 là phản lực

 Các mối liên hệ

 F = F1×cosФ

 Trong đó sinФ = L/(d + 2R) Trong công thức trên : d là hằng số

Ta thấy sinФ lớn nhất khi L = d + 2R, khi sinФ = 0 thì không uốn được nửa

Vậy muốn tăng bán kính uốn thài phải tăng khoảng cách L

SVTH : Bùi Công Đến 27

Phần 5 – Khái quát về uốn và tính toán kích thước

I Sự phân bố ứng suất và biến dạng

Hình 5-1 Sơ đồ lực tác dụng khi uốn

Lực P và Q sẽ tạo ra mômen uốn làm thay đổi hình dạng của phôi Trong quá trình uốn độ cong của phần phôi bị biến dạng sẻ tăng lên và tại vùng biến dạng xảy ra quá trính biến dạng khác nhau ở hai phía của phôi ; các góc kim loại ở hai phía mặt ngoài góc uốn bị kéo còn phía bên trong bị nén Khi giảm bán kính uốn, biến dạng dẻo sẻ bao trùm toàn bộ bề dày phôi

Sau khi uốn hình dạng kích thước và tiết diện ngang của phôi tại vùng bị uốn thay đổi, sự thay đổi tiết diện ngang của phôi càng lớn khi bán kính uốn r càng nhỏ

SVTH : Bùi Công Đến 28

Sự thay đổi tiết diện ngang tại vùng uốn là do biến dạng dẻo theo bán kính

chày với điều kiện thể tích không đổi đã kéo theo biến dạng dẻo ngược dấu

theo một hoặc hai hướng tương ứng vuông góc : hướng kính và hướng trục

Khi uốn phôi bị biến dạng tại vùng uốn làm giảm độ dày và tăng bề rộng,

chiều dài của phôi

Hình 5-2 Sơ đồ phôi dải rộng và dải hẹp

Khi phôi dải rộng (b > 3S) hoặc có dạng tấm thì tiết diện ngang của phôi

hầu như không đổi mà chỉ giảm bề dày đi một chút

Hình 5-3 Biểu đồ thể hiện phân bố ứng suất theo chiều dày phôi ở các

giai đoạn biến dạng đàn hồi dẻo, uốn dẻo hoàn toàn

SVTH : Bùi Công Đến 29

Nếu chúng ta tiếp tục uốn bán kính uốn giảm dần, các lớp kim loại ở xa tâm phôi bắt đầu biến dạng dẻo Khi đó ứng suất tiếp tuyến ζo trong các lớp này đạt tới ứng xuất chãy Giai đoạn này gọn là giai đoạn uốn đàn hồi dẻo

Nếu tiếp tục giảm dần bán kính uốn thì vùng biến dạng dẻo sẻ tăng lên còn vùng biến dạng đàn hồi sẽ giảm đi và khi đạt tỉ số r/S ≤ 5 thì hầu như toàn bộ tiết diện ngang ở trạng thái dẻo

Ở giai đoạn uốn dẻo hoàn toàn do sự dịch chuyển của lớp trung hòa ứng suất

ở trên vùng biến dạng sẽ tồn tại một vùng biến dạng không đơn điệu Nghĩa

là có các lớp kim loại trước đó thuộc vùng nén sau đó lại bị kéo, tại thời điểm đang xét bề mặt trùng hợp này gọi là mặt trung hòa biến dạng (hay lớp trung hòa biến dạng) Đặt điểm của lớp trung hòa biến dạng là có độ dài bằng độ dài của phôi ban đầu, vì vậy nó là cơ sở tốt nhất để xác định chiều dài phôi uốn

Hình 5-4 Vị trí vùng trung hòa biến dạng

SVTH : Bùi Công Đến 30

II Kích thước phôi khi cuốn

Hình 4-5 Các lực xuất hiện khi cuốn

Hình 4-6 Hình thể hiện liên hệ giữa R và D

6000

 = 477,7 + 14 = 491.7mm

Tỷ số đường kính chi tiết và đường kính trục điều chỉnh là 5

SVTH : Bùi Công Đến 31

Suy ra đường kính trục điều chỉnh là : 196mm

Tỷ số D/d = 1.5, suy ra d = 130mm

Chọn góc Ф = 450,

Lưu ý : góc này càng nhỏ càng làm tăng lực uốn, nhưng góc này quá

cao sẽ tăng chiều rộng của máy cuốn

sinФ =

d R

2  

L

= 0.7 Suy ra : khoảng cách hai trục dưới L = 750mm.Lưu ý với chiều dài phôi

 Các giá trị kích thước khác

Chiều dài của phôi khi uốn tại góc uốn là 90o

bdi n

i

i n

i i Cong

ρưs là bán kính cong lớp trung hòa ứng suất

R , r bán kính ngoài và trong của phôi tại góc uốn

R = 491.7mm, r = 477.7mm

SVTH : Bùi Công Đến 32

Suy ra :

ρưs= Rr   rSr   477 7  14 477 7 484 6mm

Sự thay đổi kích thước và hình dạng của chi tiết ngang tại vùng uốn

 Sau khi uốn phôi dải hẹp có tiết diện ngang ban đầu là hình chữ nhật, tại vùng uốn tiết diện ngang của phôi thay đổi đáng

kể , sau khi uốn tiết diện thành hình thang có độ cong ngang Chiều rộng phôi tại tiết diện bất kỳ bán kính ρ được xác định theo công thức

Tại vùng kéo :

 R

us k b b

/ 2 1

Khi R = ρ = 491.7mm thì :

R b

bmin  us/

bmin = 1491mm Khi r = ρ = 477.7mm thì :

R b

bmax  us/

bmax = 151mm Khi ρưs = ρ

bρ = b = 1500mm

 Khi uốn phôi dải rộng tiết diện ngang của phôi tại vùng uốn thay đổi không đáng kể và chủ yếu là bị giảm chiều dày S, sự biến mỏng của chiều dày S tại vùng uốn có thể xác định theo công thức :

3 ) 2

SVTH : Bùi Công Đến 33

Phần 6 – Tính toán lực uốn và chọn động cơ

I Các quan hệ hình học của lực

Hình 6-1 Sơ đồ xác định moment uốn

Công thức tính mômen uốn dẻo ở trạng thái biến dạng khối, nếu tính đến sự hóa bền vật liệu

2 2 2

2

2 2

r R r

R r

R r

R b

M  S

Trong công thức trên :

β là hệ số thay đổi tính đến sự ảnh hưởng ứng suất trung bình đến bước chuyển quy ước của kim loại ở trạng thái dẻo, hệ số này đạt được trị số lớn nhất ở trạng thái biến dạng phẳng (hệ số loga) β = 1.15

Π là modul hóa bền, do biến dạng ít nên sau khi biến dạng vật liệu được xem như là không bị hóa bền nên Π = 0

ζS là giới hạn chãy của vật liệu ζS= 220N/mm2

b S

2

7 477 7 491 220 1500 15 1

SVTH : Bùi Công Đến 34

Lưu ý : đây là moment xuất hiện khi phôi bị uốn chứ không phải là mômen

suất hiện trên các trục chủ động

Lực biến dạng ở giai đoạn đầu của quá trình biến dạng khi uốn có thể xác định gần đúng bằng phương pháp cân bằng tĩnh

Nếu gọi lực ép là F phản lực tại các trục chủ động là F1 , lực ma sát xuất hiện

) (

2 1 2 



r r L

L là khoảng cách giữa hai tâm trục chủ động.L =750mm

) (

2 1 2 



r r

L

=

5 67 sin

1 5

67 cos ) 72 91 ( 2

F = 2 F1sin cos=2  42186 27sin 45  0 12  cos 45=66819.64N

Sau khi uốn ta phải nắn

Fnắn =k × F Trong đó K là hệ số nắn đây là hằng số thực nghiệm r/S, k = 1.2

Từ công thức : F = 2 F1sin cos

Suy ra: 80185.57 = 2 × F1 × ( sin 45 + 0.12×cos45 )

Vậy F1 = 50623.5N

Lực tiếp tuyến tác dụng lên bề mặt trục chủ động là :

Ft = F1 ×tan 45 = 50623.5×1 + 50623.5×0.12=56698.32N Gọi mômen cuốn phôi vào Mt

Trong đó : Pct là công suất cần thiết trên trục chủ động

n là tốc độ quay của trục chủ động, chọn theo kinh nghiệm thường trong khoảng 20 ÷30 vòng/ phút và ta chọn vận tốc trục cuốn chủ động là 25 vòng/phút vận tốc dài của phôi ta củng tính được :

V=

60 1000

130 2 14 3 25

n

M t

6

10 55 9

25 96 3005010





= 7.9KW

Từ sơ đồ động :

SVTH : Bùi Công Đến 37

Hình 6-3 Sơ đồ động của máy

SVTH : Bùi Công Đến 38

Từ công thức :

Pct = Pđc×η

Trong đó

Pđc là công suất động cơ truyền vào

Pct là công suất cần thiết trên trục chủ động

η là hiệu suất truyền công suất giữa động cơ và trục công tác

Từ sơ đồ động trên ta thấy có tất cả :

6 bộ truyền bánh răng hiệu suất mổi bộ truyền là ηbr=0.98

6 cặp ổ lăn hiệu suất mổi bộ là ηô=0.99

1 bộ truyền đai có hiệu suất ηđai=0.95

9 7

=9.97KW

Vậy chọn động cơ 4A132M4Y3 Công suất 11 KW, hệ số cosφ = 0.87, η = 0.875

SVTH : Bùi Công Đến 39

Phần 7 – Thiết kế bộ truyền cơ khí

I Phân phối các tỷ số truyền

=

1500

10 55

9  6

=70033.3N.mm

- Chế độ làm việc ngày 2 ca, 1 ca 6 giờ

Theo hình 4.1/trang 59 chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường

ký hiệu Б với các thông số sau:

Chọn d1 = 250mm

SVTH : Bùi Công Đến 40

Do uđai = 2 suy ra d2 = 500mm

Do có hệ số trƣợt : d2= d1× Uđai×(1-ε), mà ε = ( 0.01÷0.02), chọn ε = 0.02 Vậy : d2= d1× Uđai×(1-ε) = d2= 250×2 ×(1-0.02)

Ta có tỷ số truyền thực tế : Uđai= 1 96

250

) 02 0 1 (

≈ 19.6(m/s) Thỏa điều kiện: V1 = 19.6(m/s) < vmax = 25 (m/s)

250

500 )

1 (

) 2 04 2 (

% 100

 Thỏa điều kiện

2 Tính chiều dài đai:

) 250 500 ( 2

) 500 250 (

14 , 3 1275 2

Tra bảng 4.13/trang 59, chọn chiều dài chuẩn l = 3750 mm

 Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ