Đang tải... (xem toàn văn)
Công suất xưởng: 450.000 Tnăm Hình thức hoạt động: Số ngày trong năm theo lịch: 365 ngày. Ngày lễ: 14 ngày. Ngày sửa chữa lớn: 30 ngày. Ngày sửa chữa nhỏ: 15 ngày. Số ngày sản xuất: 365 – 14 – 30 – 15 = 306 ngày. Số ca sản xuất:3 ca. Số giờ của 1 ca: 8h. Số giờ sản xuất của 1 ca: 7h. Hiệu suất sản xuất: 90%. Số giờ sản xuất trong 1 năm: 306.(7.3).0,9 = 5783h. Công suất xưởng làm việc trên giờ: 4500005783 = 78 Th = 78000 kgh. Công suất tương đương: 780003600 = 21,7kgs Tính trọng lượng trên 1m chiều dài của thép 125x80 là: p = S.7850 = 1970.106.7850 = 15,46kgm Vận tốc thép ra: v10 = np có: v10 = 21,715,46 = 1,4ms
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU THIẾT KẾ LỖ HÌNH CÁN THÉP GĨC KHƠNG CÂN CƠNG SUẤT 450.000 TẤN/NĂM GVHD : ThS Nguyễn Đăng Khoa SVTH : Nguyễn Bá Thơng MSSV : V1003254 Tình hình sản xuất thép xây dựng Tính tốn thơng số cơng nghệ cán Tính tốn lựa chọn thiết bị Kết luận CHƢƠNG 1: TÌNH HÌNH SẢN XUẤT THÉP XÂY DỰNG HIỆN NAY Tình hình sản xuất thép xây dựng giới Tình hình sản xuất thép xây dựng nƣớc Tiêu chuẩn thép vằn công nghệ cán chẻ 1.1 Tình hình sản xuất thép xây dựng giới Triệu 180 160 140 120 100 80 60 40 20 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Hình 1.1: Sản lượng thép vằn dùng xây dựng 1.2 Tình hình sản xuất thép xây dựng nƣớc Nghìn 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Hình 1.2: Sản lượng thép xây dựng nước 2005-2010 1.3 Giới thiệu thép góc: Thép góc thép kết cấu dùng nhiều xây dựng,chế tạo máy cầu đường,đặc biệt ngành đóng tàu Có loại thép góc: Thép góc cân Thép góc khơng cân 1.3.1 Thép góc khơng cân CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nguyên lý cán Vùng biến dạng thơng số Điều kiện kim loại ăn vào được trục cán Các hệ thống lỗ hình thông dụng: Hệ số ma sát, lực cán, momen cán cơng suất động 2.1 Cơ tính thành phần hóa Cán phương pháp biến dạng kim loại khe hở hai hay nhiều trục làm việc quay tròn quanh đường tâm chúng 2.2 Vùng biến dạng thông số Các thông số vùng biến dạng ∆h = h0 – h1 gọi lượng ép hệ số lượng ép (%) ∆b = b1 – b0 lượng dãn rộng hệ số dãn rộng (%) ∆l = l1 – l0 lượng dãn dài hệ số dãn dài (%) 2.3 Hệ thống lỗ hình Hệ thống lỗ hình chữ nhật – vng Hệ thống lỗ hình vng – ovan Hệ thống lỗ hình thoi – vng Hệ thống lỗ hình ovan – trịn CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ 3.1 Các số liệu ban đầu Thiết kế hệ thống lỗ hình trục cán dành cho sản phẩm thép góc 125×80 3.1.1 Các thơng sớ bổ sung cho đề bài: Các thông số ban đầu: Cơng suất nhà máy 450.000 T/năm Kích thước phơi cán 150x150x6000mm Sản phẩm đầu thép thép góc không cân 125x80 la = 125 ± 2mm; lb = 80 ± 2mm (dung sai ± 2mm) h = (10 ÷ 12) ± 0,65 (dung sai ± 0,65mm) Chọn h = 10 ± 0,65 mm R1 = 11mm; r = 3,7mm Tiết diện cắt ngang F = 1970mm2 3.1.2 VẬN TỐC CÁN Cơng suất xưởng: 450.000 T/năm Hình thức hoạt động: Số ngày năm theo lịch: 365 ngày Ngày lễ: 14 ngày Ngày sửa chữa lớn: 30 ngày Ngày sửa chữa nhỏ: 15 ngày Số ngày sản xuất: 365 – 14 – 30 – 15 = 306 ngày Số ca sản xuất:3 ca Số ca: 8h Số sản xuất ca: 7h Hiệu suất sản xuất: 90% Số sản xuất năm: 306.(7.3).0,9 = 5783h Công suất xưởng làm việc giờ: 450000/5783 = 78 T/h = 78000 kg/h Công suất tương đương: 78000/3600 = 21,7kg/s Tính trọng lượng 1m chiều dài thép 125x80 là: p = S.7850 = 1970.10-6.7850 = 15,46kg/m Vận tốc thép ra: v10 = n/p có: v10 = 21,7/15,46 = 1,4m/s Lỗ hình K1 : Lỗ hình hộp Các thơng số ban đầu: Kích thước phơi: 150x150x6000 Chọn: đường kính trục cán: D = 600 mm, ∆h1= 48 mm Tính: Chiều cao chiều rộng phơi, lượng giãn rộng, khe hở trục, góc ăn, chiều rộng lỗ hình, bán kính lượn, tiết diện thanh, hệ số ép Các thông số sau nung phơi: h0 =150 x (1,01 ÷ 1,015) = 150 x 1,014 = 152 mm b0 =150 x (1,01 ÷ 1,015) = 150 x 1,014 = 152 mm F0=0,97 x 150 x150=21.825 mm2 Chiều cao phôi sau khỏi lỗ hình 1: h1 = h0 -∆h1 = 152 – 48 =104 mm Khe hở trục cán: S = (20% ÷ 30%) 132= 20,8mm÷31,2mm Chọn: S = 31mm Đường kính làm việc trục cán lỗ hình K1: Dk = D – h1 + S = 600 – 104 + 31 =477 mm Lỗ hình K1 : Lỗ hình hộp Góc ăn α: h1 48 1 arccos 1 arccos 1 0, 452rad Dk 477 Lượng dãn rộng lỗ hình K1: 2.btb h.k b b n b tb (h0 h1 ).1 1 . R Chọn: k∆b btb R = 477/2 α Do R.α < btb=> n = b1 = 0,7 = 155 mm = 238,5 mm = 0,452 rad 135 48 0, 155 152 104 1 1 0, 452 238,5 0, 452 10, 2mm Lỗ hình K1 : Lỗ hình hộp Chiều rộng sau khỏi lỗ hình K1: b1 = b0 + Δb1 = 152 + 10,2 =162,2mm Kích thước lỗ hình K1 tính sau: b = (0,95 ÷ 1) x b0 = (0,95 ÷ 1) x 152 = 144,4mm÷152 mm Chọn: b = 152 mm B = b0 + Δb1 + (5 ÷ 10) = 152 + 10,2 + (5 ÷ 10) = 167,2÷172,2 mm Chọn: B = 172mm r = (0,1 ÷ 0,15) h1 = (0,1 ÷ 0,15) 104= 10,4 ÷ 15,6 mm Chọn: r = 15 mm r1 = r = 15 mm .Tiết Hệ sốdiện lượng phơiépsau lỗ lỗ hình hình K K :: 11 b1 b F 21.825 162, 152 0162, 1,33 0,86 152 16.485mm2 F1 h1 b1 0,86 r 21 104 F1 16.4852 0, 274 tg tg B b 172 152 0, 274 h1 S 104 31 Lỗ hình K10: Góc la = sinαa = lbsinαb vì αa = 900 – αb và sinαa = cosαb Ta có αb = 900 – 560 = 340 Chiều rộng lỗ hình tinh: B10 = lacosαa + lbcosαb = 117,1.cos340+78,1.cos560 = 140,7mm Chiều cao lỗ hình tinh: H10 = 1,2.lbsinαb = 1,2.78,1.sịn560=77,7mm Chiều rộng miệng lỗ hình trục trên: B’10 = H10.(cotgαb + cotgαa) = 77,7.(cotg560+cotg340) =167,6mm Bán kính lượn ở đỉnh : R’10 =11mm Bán kính lượn đầu cạnh : r’=3,7mm Để cán thép có nhiều chiều dày cần sử dùng lỗ hình tinh: Lỗ hình tinh cho h = 7mm Lỗ hình tinh cho h =10mm Với chiều dày h = 9,6mm chỉ cần thay đổi khe hở của lỗ hình 2.5 Hệ số ma sát, lực cán, momen cán công suất động Theo tác giả C.Ekelund Giai đoạn ăn phôi: făn = K1(1,05 – 0,0005t) Giai đoạn ổn định: f = K1.K2.K3(1,05 – 0,0005t) Trong đó: K1 = 1,0 trục làm thép K2 = ÷ 0,3 K3 = thép cacbon Lực cán tính theo cơng thức: P = Ptp x Ftx Với: Ptb = (1 + m)(2k +ηU) B1 B2 Ftx Btb l R h Tại giá cán 1: făn= 0,55 f =0,48 Ptb = 5,78 Kg/mm2 Ftx=16.809mm2 P=97,15 2.5 Hệ số ma sát, lực cán, momen cán công suất động Momem cán: Mc = 2P.a = 2x 97,15 x 0,5 = 10,4, T.m Momem ma sát cán sinh lực cán sinh cổ trục: Mms1 = P.d.f’=97,15 x 0,35 x 0,005=0,17 T.m Momem ma sát sinh các chi tiết quay: Mms2 = 0,1(Mms1 + Mc) = 0,1x(0,17+10,4)=1,06 T.m Momem ma sát: Mms= Mms1+ Mms2=0,17+1,06=1,23 T.m Momen không tải: M0 = 0,05(Mc + Mms)=0,05(10,4+1,23)=0,58T.m Momen động cơ: M c M ms M 10, 1, 23 0,58 0,15T m Mdc = .i 0,9 89 Công suất động : n 500 M dc 0,15 76,92 KW Ndc = 0,975 0,975 Chọn động 200KW CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ XƢỞNG CÁN Trục cán 3.1 Trục cán Trục cán thơ làm thép hợp kim có đường kính 600mm Độ bền uốn cho phép: [σu] = 120 N/mm2 Tại cổ trục cán: [σtd] = 450 ÷ 500 N/mm2 Tại đầu nối trục cán:[τx] = 150 ÷ 200 N/mm2 Các kích thước trục cán lựa chọn sơ sau: Chiều dài trục cán: L = 1000 mm Đường kính cổ trục: d = 350 mm Chiều dài cổ trục cán: l = 350mm Bán kính lượn trục: R = 48mm Bán kính lượn cổ trục: r = 35mm Nghiệm bền trục cán K1 Tại thân trục ta nghiệm bền theo điều kiện uốn vị trí có moment uốn lớn trục x=a/2 (với a=1000 mm) Ta nghiệm bền cho lần tiện cuối vị trí đường kính đáy rãnh hình Dk = 477mm [σu] = M u P x (1 x / a) Wu 0,1 D = 21,87 N/mm2 < [σu] = 100 ÷ 120 N/mm2 Tại cổ trục cán vừa chịu uốn vừa chịu xoắn nên nghiệm bền theo độ bền trung bình ta nghiệm bền vị trí rãnh hình gần cổ trục (a = 274mm, P1 = 97,15T) 1,4 M c 2 σu =19,83 N/mm τx= = 16.980 N/mm 0,2d 2 2 σtd = x u = 35,47 N/mm < [σtd] = 450 ÷ 500 N/mm Vậy trục cán K1 đủ bền CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN Những vấn đề hoàn thành Những vấn đề cịn thiếu sót CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN Những vấn đề hồn thành •Tìm hiểu sơ tình hình sản xuất thép giới nước định hướng phát triển •Hồn thành tính toán các thơng số cơng nghệ như: thơng số lỗ hình, thơng số biến dạng, vận tốc cán, lực cán, moment công suất động cơ… •Hồn thành mơ hình hóa hệ thống lỗ hình vẽ kĩ thuật CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN Những vấn đề cịn thiếu sót •Chưa thật tìm hiểu sâu tình hình sản suất thép giới nước •Chưa đưa nhiều phương án thiết kế, phương án thiết kế dựa nhiều vào luận văn cũ •Chưa tính tốn lượng nhiệt q trình cán •Chưa tham khảo các sớ liệu thực tế, chủ yếu dựa vào các tính toán lí thuyết ... Giới thiệu thép góc: Thép góc thép kết cấu dùng nhiều xây dựng,chế tạo máy cầu đường,đặc biệt ngành đóng tàu Có loại thép góc: Thép góc cân Thép góc khơng cân 1.3.1 Thép góc khơng cân CHƢƠNG... thống lỗ hình Hệ thống lỗ hình chữ nhật – vng Hệ thống lỗ hình vng – ovan Hệ thống lỗ hình thoi – vng Hệ thống lỗ hình ovan – trịn CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ 3.1 Các số liệu ban đầu Thiết kế hệ... Hình 1.1: Sản lượng thép vằn dùng xây dựng 1.2 Tình hình sản xuất thép xây dựng nƣớc Nghìn 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Hình 1.2: Sản lượng thép