Hcmute thiết kế thiết bị cắt thép bằng thủy lực tại xưởng hàn điện khoa ckm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẮT THÉP BẰNG THỦY LỰC TẠI XUỞNG HÀN ÐIỆN – KHOA CKM S K C 0 9 Mà SỐ: T2015-06 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2015 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH —œ&•— BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẮT THÉP BẰNG THỦY LỰC TẠI XƯỞNG HÀN ĐIỆN – KHOA CKM Mà SỐ: T2015 - 06 Chủ nhiệm đề tài: KS: HOÀNG VĂN HƯỚNG TP HỒ CHÍ MINH Tháng 10 năm 2015 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY —œ&•— BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẮT THÉP BẰNG THỦY LỰC TẠI XƯỞNG HÀN ĐIỆN – KHOA CKM Mà SỐ: T2015 - 06 Chủ nhiệm đề tài: KS: HOÀNG VĂN HƯỚNG TP HỒ CHÍ MINH Tháng 10 năm 2015 Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường MỤC LỤC TỔNG QUAN I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU V NỘI DUNG NGHIÊN CỨU & KẾT CẤU ĐỀ TÀI CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT I BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI II SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CỦA THÉP TRONG GIA CÔNG Sự hóa già biến dạng Mặt trượt Sự phát sinh tượng ăn mòn III NGUYÊN LÝ BIẾN DẠNG KHI CẮT VI MÁY CẮT CÓ LƯỠI DAO CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN 11 Dao bố trí song song 11 Dao bố trí nghiêng 14 VII ĐẶC ĐIỂM CỦA VẬT LIỆU CẮT 15 Kích thước 15 Cơ tính 15 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 17 I CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN XILANH THUỶ LỰC 18 Sơ đồ nguyên lý 18 Nguyên tắc hoạt động 18 Đặc điểm 18 II THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO BỘ PHẬN KẸP CHẶT 19 Kẹp phôi trọng lực khối kim loại 20 Kẹp phơi khí nén dầu ép thủy lực 20 Kẹp phơi lị xo chịu nén 21 III DAO CẮT SONG SONG CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN 22 Tính tốn lực cắt thép 22 Tính tốn xilanh 22 IV DAO CẮT NGHIÊNG CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN 24 Tính tốn lực cắt thép 24 Tính tốn xilanh 24 V TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA BƠM VÀ XILANH 25 Chọn bơm dầu cung cấp cho hệ thống thủy lực 25 Tính sơ chiều dài thân xilanh 27 VI XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN ỐNG DẪN DẦU 28 Trang Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường VII TÍNH TỔN THẤT TRÊN HỆ THỐNG 28 Tổn thất áp suất hệ thống 29 Tổn thất thể tích hệ thống 30 VIII PHÂN TÍCH CHỌN LOẠI DẦU CHO HỆ THỐNG 31 IX CHỌN BỂ DẦU CHO HỆ THỐNG 32 Nhiệm vụ bể dầu 32 Chọn kích thước bể dầu 32 X CHỌN CÁC PHẦN TỬ THUỶ LỰC KHÁC 32 Van tràn 32 Van tiết lưu 33 Van chiều 33 XI TÍNH TỐN CƠ CẤU KẸP PHƠI 34 Chọn vật liệu ứng suất cho phép lò xo 35 Chọn tỷ số đường kính 35 Tính đường kính dây lị xo 35 Xác định số vòng làm việc lò xo 36 Xác định kích thước khác 36 H0 ≤3 Kiểm nghiệm tỷ số D 37 Kiểm nghiệm ứng suất xoắn cho phép [τ] 37 XII TÍNH TỐN THƠNG SỐ DAO VÀ THANH TRƯỢT 37 Chọn vật liệu chế tạo dao cắt thép 37 Đặc điểm điều kiện làm việc dao 38 Các thông số dao trượt 38 Kiểm nghiệm sức bền dao 39 XIII THIẾT KẾ THÂN MÁY 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 I KẾT LUẬN 43 II KIẾN NGHỊ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 Trang Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: “Thiết kế thiết bị cắt thép thủy lực xưởng hàn điện – Khoa CKM” - Mã số: T2015 – 06 - Chủ nhiệm: Hồng Văn Hướng - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: từ 01/2015 – 12/2015 Mục tiêu: - Nghiên cứu, thiết kế thiết bị cắt thép thủy lực hồn chỉnh Tính sáng tạo: - Thiết kế thiết bị cắt thép nhanh xác cho tập thực tập hàn điện Xưởng hàn điện Kết nghiên cứu: - Bản thiết kế thiết bị cắt thép thủy lực cho tập thực tập hàn điện Sản phẩm: - Tập thuyết minh thiết kế kế thiết bị cắt thép thủy lực cho tập thực tập hàn điện Xưởng hàn điện - khoa CKM Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Đã thiết kế kế thiết bị cắt thép thủy lực cho tập thực tập hàn điện Xưởng hàn điện - khoa CKM, chế tạo hồn thiện thiết bị chạy Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) Hoàng Văn Hướng Trang Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường CHƯƠNG MỞ ĐẦU TỔNG QUAN Sự phát triển khoa học kỹ thuật ngày nhanh góp phần nâng cao suất lao động Sự phát triển dẫn đến có nhiều loại máy đời nhằm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu người Trong đó, máy cắt thép ứng dụng nhiều công nghiệp xây dựng Đối với nước tiên tiến giới máy cắt thép nghiên cứu, chế tạo ứng dụng phổ biến vào sản xuất Riêng nước ta lĩnh vực nghiên cứu để đưa vào ứng dụng sản xuất phục vụ công tác học tập trường trung cấp, cao đẳng đại học kỹ thuật Q trình chuẩn bị phơi phần quan trọng Thực tập hàn điện, đề tài “Thiết kế thiết bị cắt thép thủy lực xưởng hàn điện – Khoa CKM” giúp cho việc cắt thép xác thuận tiện học tập giảng dạy I Tính cấp thiết đề tài Cần thiết để phục vụ việc cắt thép nhanh xác cho tập thực tập hàn điện Xưởng hàn điện - khoa CKM II Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu, thiết kế thiết bị cắt thép thủy lực hoàn chỉnh theo yều cầu Xưởng hàn điện - khoa CKM III Đối tượng nghiên cứu Thiết bị cắt thép phục vụ tập thực hành hàn hồ quang Xưởng hàn điện – khoa CKM IV Phương pháp nghiên cứu Thông qua tìm hiểu vật liệu cần cắt tập thực tập hàn hồ quang, nghiên cứu, đưa phương án thiết kế thiết bị cắt thép thủy lực V Nội dung nghiên cứu & kết cấu đề tài Chương 1: Mở đầu Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Tính tốn & thiết kế Kết luận & kiến nghị Trang Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT I BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI Dưới tác dụng ngoại lực kim loại biến dạng theo giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo phá huỷ Tuỳ theo cấu trúc tinh thể kim loại, giai đoạn xảy mức độ khác tác dụng ngoại lực tải trọng Hình 2.1: Biểu đồ kéo kim loại - Khi tải trọng tác dụng nhỏ Pp biến dạng kim loại tăng theo đường bậc nhất, giai đoạn biến dạng đàn hồi: biến dạng sau khử bỏ tải trọng (vùng I) - Khi tải trọng từ Pp → Pmax độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, giai đoạn biến dạng dẻo, kim loại bị biến đổi kích thước, hình dạng sau bỏ tải trọng tác dụng lên (vùng II) - Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn kim loại bắt đầu xuất vết nứt, ứng suất tăng nhanh kích thướt vết nứt tăng lên, cuối kim loại bị phá huỷ Đó giai đoạn phá huỷ: tinh thể kim loại bị đứt rời (vùng III) Trong kim loại đơn tinh thể nguyên tử kim loại xếp theo trật tự xác định, ngun tử ln dao động xung quanh vị trí cân (Hình 2.2 -a) Trang Hồng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường τ a) τ b) τ τ τ τ d) c) Hình 2.2: Sơ đồ biến dạng đơn tinh thể kim loại Dưới tác dụng ngoại lực hay cắt kim loại áp lực, mạng tinh thể bị biến dạng Khi lực tác dụng nhỏ, ứng suất sinh kim loại chưa vượt giới hạn đàn hồi, nguyên tử kim loại dịch chuyển không thơng số mạng, thơi tác dụng lực mạng tinh thể lại trở trạng thái ban đầu (Hình 2.2-b) Các lý thuyết thực nghiệm cho thấy trượt hình thức chủ yếu gây biến dạng dẻo kim loại lực tác dụng lên sinh ứng suất lớn giới hạn đàn hồi chưa vượt ứng suất phá huỷ hay ứng suất giới hạn bền vật liệu Đây giai đoạn thứ hai trình cắt kim loại, giai đoạn xảy trước trình kim loại bị phá huỷ hay trình kim loại bị cắt đứt II SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CỦA THÉP TRONG GIA CƠNG Khi cắt tính chất thép bị thay đổi Sở dĩ trình cắt biến dạng dẻo nguội làm cấu trúc tinh thể thay đổi: mật độ khuyết tật tăng lên mạnh mẽ dẫn tới độ bền kim loại tăng lên, kích thước hình dạng hạt kim lọai hướng trục tinh thể thay đổi làm phát sinh ứng suất dư xuất mặt trượt kích thích q trình hóa già kim loại Sự hóa già biến dạng Hệ hóa già kim loại giảm tính dẻo (độ giãn dài tỷ đối giảm) nâng cao tính bền kim lọai (trở lực biến dạng, giới hạn chảy độ cứng tăng) Sự hóa già biến dạng xảy không đồng đều, trước tiên làm tăng độ cứng Trang Hồng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường kim loại vùng có mật độ nguyên tử nitơ cácbon cao, chủ yếu mặt trượt, đặc biệt có nhiều lệch Đối với thép cácbon thấp, hóa già biến dạng xảy mãnh liệt sau biến dạng dẻo nguội, cường độ tỷ lệ thuận với mức độ biến dạng, nhiệt độ môi trường xung quanh thời gian Mặt trượt Mặt trượt dấu vết vật lý biến dạng dẻo cục gây Mặt trượt xuất vùng gần mép cắt, làm giảm độ nhẵn bóng bề mặt Sự xuất mặt trượt có liên quan đến tính chất học không đồng phôi Sự không đồng hóa già q trình biến dạng gây Trên vùng bề mặt sau cắt quan sát thấy phần lồi lõm tương ứng với mặt trượt Sự phát sinh tượng ăn mịn Trong q trình xảy biến dạng dẻo nguội kim loại xảy hóa bền Sự hóa bền với số tượng khác làm cho khả chống ăn mòn kim loại giảm Tuy vậy, điều kiện không giống nhau, thay đổi hình dạng phơi kề sau cắt phát sinh ứng suất dư tế vi Những ứng suất dư có ăn mòn sâu tinh thể làm suy yếu liên kết biên giới hạt gây mầm giịn tự phát sản phẩm kim loại bán thành phẩm III NGUYÊN LÝ BIẾN DẠNG KHI CẮT Quá trình cắt chia làm hai giai đoạn: - Giai đoạn ép vào kim loại: Hai lưỡi dao tỳ vào bề mặt kim loại làm xô lệch thớ kim loại chưa làm đứt chúng - Giai đoạn cắt: Hai lưỡi dao tiếp tục ép sát vào làm thớ kim loại bị trượt tách khỏi Để tìm hiểu nguyên lý biến dạng, ta khảo sát nguyên công cắt phôi cắt chia, nhằm xác định thông số cần thiết cho việc tính tốn cơng nghệ Trong q trình tách phần kim loại khỏi phần kim loại khác chia thành giai đoạn riêng biệt Trang Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường thể tích đáng kể Trong yếu tố ảnh hưởng áp suất hệ thống yếu tố định đến giá trị tổn thất thể tích Tổn thất thể tích xảy phận hệ thống, chủ yếu cấu biến đổi lượng như: bơm dầu, động dầu, xy lanh truyền lực Ước tính tổn thất thể tích hệ thống dầu ép theo công thức sau: ∑q tt = σ ∆p < [∑ q ] tt Trong đó: σ : Trị số tổn thất thể tích ( cm /s) ∆p : Tổn thất áp suất hệ thống ∆p = ∆p + ∆p + ∆ p3 + ∆ p4 + ∆ p5 + ∆p ∆ p: Tổn thất áp suất lọc dầu, ∆ p1 = 1,5 bar Trong đó: ∆ p2: Tổn thất áp suất van tràn, ∆ p2 = 2,5 bar ∆ p3: Tổn thất áp suất van tiết lưu, ∆ p3 = bar ∆ p4: Tổn thất áp suất van đảo chiều, ∆ p4 = bar ∆ p5: Tổn thất áp suất đường ống dẫn dầu, ∆ p5 = 1,5 bar ∆ p6: Tổn thất áp suất van chiều, ∆ p6 = 1,5 bar Và σ = σ + σ + σ σ : Trị số tổn thất thể tích bơm: 0,6.10-6 (cm3/s) Trong đó: σ : Trị số tổn thất thể tích van đảo chiều: 0,025.10-6 (cm3/s) σ : Trị số tổn thất thể tích xilanh: 0,015 (cm3/s) ∑ q = ( 0, + 0, 025 + 0, 015)10 (1,5 + 2,5 + + + 1,5 + 1,5) −6 tt = 8, 32.10−6 (l / ph) <  ∑ qtt  = 0.5(l / ph) VIII PHÂN TÍCH CHỌN LOẠI DẦU CHO HỆ THỐNG Hệ thống làm việc với vận tốc, áp suất nhiệt độ lớn Trong điều kiện thế, để đảm bảo cho cấu làm việc bình thường dầu dùng hệ thống phải thoả mãn u cầu sau: - Phải có tính bơi trơn tốt để đảm nhiệm chức bôi trơn chi tiết máy mà chảy qua - Có số độ nhớt cao, tức thay đổi theo nhiệt độ Trang 31 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường - Phải có tính trung hồ tất vật liệu mà tiếp xúc, không gây han rỉ kim loại, không gây hư hỏng chất sơn, chất nhựa, chất dẻo, - Có độ nhớt thích hợp với điều kiện che chắn khe hở chi tiết di trượt nhằm đảm bảo độ dò dầu bé nhất, tổn thất ma sát - Dầu cần phải sủi bọt, bốc làm việc, hồ tan nước, có mođun đàn hồi tỷ nhiệt lớn, dẫn nhiệt tốt, khối lượng riêng nhỏ Trong u cầu trên, dầu khống chất thoả mãn đầy đủ nhất, người ta chế tạo nhiều loại dầu khoáng chất khác cho hệ thống truyền động dầu ép Đối với hệ thống dầu ép mà ta sử dụng có áp suất 30 bar, yêu cầu độ rò dầu thấp, làm việc liên tục điều kiện khắc nghiệt, ta sử dụng loại dầu có độ nhớt 15.10-6 m2/s, tức dầu công nghiệp Hyspin AWH-M 15 (hay D = 15 cst) có khối lượng riêng từ 0,87 kg/ l IX CHỌN BỂ DẦU CHO HỆ THỐNG Nhiệm vụ bể dầu Bể dầu có nhiệm vụ sau: - Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín - Giải tỏa nhiệt sinh trình bơm dầu làm việc - Lắng đọng chất cặn bã trình làm việc - Tách nước Chọn kích thước bể dầu Đối với loại bể dầu di chuyển, ví dụ bể dầu xe vận chuyển thể tích bể dầu chọn sau: V = 1,5.qv Đối với loại bể dầu cố định, ví dụ bể dầu máy, dây chuyền thể tích bể dầu chọn sau: V = (0,3 ÷ 0,5).qv Như vậy, ta chọn bể dầu có V = (0,3 ÷ 0,5)qv = 0,4.7,2 = 2,88 (lít) X CHỌN CÁC PHẦN TỬ THUỶ LỰC KHÁC Van tràn Van tràn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng hệ thống thủy lực vượt trị số quy định - Sơ đồ kết cấu Trang 32 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường Hình 3.9: Kết cấu van tràn - Nguyên lý hoạt động Khi áp suất p1 do bơm dầu tạo vượt q mức điều chỉnh, thắng lực lị xo, van mở cửa đưa dầu bể Để điều chỉnh áp suất cần thiết nhờ vít điều chỉnh phía Van tiết lưu Van tiết lưu cấu tạo sức cản thuỷ lực cục bộ, đặt đường chảy chất lỏng để điều chỉnh lưu lượng giảm áp suất chất lỏng, điều chỉnh vận tốc cấu chấp hành hệ thống thuỷ lực - Sơ đồ kết cấu Hình 3.10: Kết cấu van tiết lưu - Nguyên lý hoạt động Van tiết lưu làm việc dựa nguyên lý lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc thay đổi tiết diện Vận tốc cấu chấp hành điều chỉnh cách thay đổi lưu lượng chảy qua van, tức thay đổi hiệu áp ∆p, tiết diện chảy Hai trị số thay đổi nhờ vít điều chỉnh Van chiều Van chiều dùng để điều khiển dòng chất lỏng theo hướng, hướng dầu bị ngăn lại Trang 33 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường - Sơ đồ kết cấu Hình 3.11: Kết cấu van bi chiều - Nguyên lý hoạt động Dầu qua cửa vào nhờ áp suất p1 thắng lực lò xo, đưa dầu bể dầu Ở chiều ngược lại áp lực dầu tác dụng lên trượt làm đóng cửa van, ngăn khơng cho dầu chạy qua XI TÍNH TỐN CƠ CẤU KẸP PHƠI Để cắt thép mép cắt thẳng, vng góc với phương cắt ta sử dụng cơng thức tính lực kẹp Q sau: Q = (0,03 ÷ 0,05) x P Trong đó, P: lực cắt, P = 66528N Suy ra: Q = 0,03 66528 = 1996N Theo phần phân tích động học cấu kẹp chặt ta có: Kết cấu kẹp gồm kim loại có khối lượng m với chiều dài l ≥ B hệ thống lò xo lồng lõi thép, cấu gắn lên phận mang đầu dao cắt Khi tạo lực cắt xuống cấu kẹp phơi kẹp thấp đầu mũi dao nên xuống trước đủ lực kẹp mũi dao bắt đầu cắt thép Giả sử ta bố trí đầu kẹp thấp mũi dao b = 15mm, ban đầu lị xo đặt vừa sít kim loại chặn Phơi thép có S = 5mm, độ trùng dao ∆ = 15mm Do độ nén tối đa lị xo dao cắt là: x = b + S + ∆ = 15 + + 15 = 35mm Chọn sơ kích thước kim loại có b x h x l = 20 x 30 x 35 ð Khối lượng kim loại là: m = ρthép V, ρthép = 7,8 kg/dm3 m = 7,8 20 30 35 10-6 = 0,2 kg Trang 34 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường Như đầu kẹp bắt đầu chạm vào phơi cắt lị xo chịu nén chưa bị nén áp lực khối lượng kim loại tác dụng lên phôi cắt N0: N0 = m.g = 0,2 9,8 = 1,96N Do lực kép tác dụng lên lò xo Fmax = Q – N0 = 1996 – 1,96 = 1994N Do hành trình dịch chuyển dao cắt H = 35mm đầu kẹp thấp mũi dao 15mm, suy độ lớn chuyển vị lò xo là: x = 35 + 15 = 50mm Ta bắt đầu tính kích thước lò xo chịu nén với Fmax = 1994N Chọn vật liệu ứng suất cho phép lò xo Ta chọn vật liệu làm lò xo thép silic mangan có σb = 1700MPa Suy [τ] = 0,3 σb = 0,3 1700 = 510MPa Kết cấu lị xo d: đường kính tiết diện dây D: đường kính trung bình H: chiều cao lị xo p: bước lị xo Hình 3.12: Lị xo Chọn tỷ số đường kính c= D =4 d Do hệ số kể đến độ tăng ứng suất lò xo dây bị uốn cong là: K= 4c + 4.4 + = = 1,4 4c − 4.4 − 3 Tính đường kính dây lị xo Đường kính dây lị xo tính theo CT: d ≥ 1, k Flx c (mm) [τ ] Trong đó: Flx: lực lớn lò xo chịu nén, Flx = 1994N c: tỷ số đường kính, c = [τ]: ứng suất xoắn cho phép thép chế tạo lò xo, [τ] = 510MPa Trang 35 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường k Flx c 1, 4.1994.4 = 1, = 7,5 mm 510 [τ ] d ≥ 1, Chọn d = 7,5 mm Đường kính trung bình lị xo là: Dtb = d.c = 7,5 = 30 mm Đường kính ngoài: Dn = Dtb + d = 30 + 7,5 = 37,5 mm Đường kính trong: Dt = Dtb – d = 30 – 7,5 = 22,5 mm Xác định số vòng làm việc lò xo Fmax = Flx = 1994N F0 = (do chọn ban đầu lò xo chưa chịu nén) Số vòng làm việc chọn theo CT: n= x.G d 8.c ( Fmax − Fmin ) Trong đó, x: biến dạng lị xo, x = 50mm G: modun đàn hồi trượt, G = 8.104 (N/mm2) Thay số vào ta có n= 50.8.104.7,5 x.G d = = 30 vòng 8.c ( Fmax − Fmin ) 8.43.(1994 − 0) Xác định kích thước khác Số vịng tồn lị xo: n0 = n + 1,5 = 30 + 1,5 = 31,5 vòng Chiều cao lò xo vòng sít nhau: HS = (n0 – 0,5)d = (31,5 – 0,5).7,5 = 232,5mm Bước lò xo chưa chịu tải: p = d + 1,1 Trong đó, λmax = Nên p = 7,5 + 1,1 λmax n 8.Flx D n 8.1994.303.30 = = 51 G.d 8.10 4.7,54 51 = 9,37 mm 30 Chiều cao ban đầu chưa chịu tải lò xo: H0 = HS + n.(p – d) = 232,5 + 30.(9,37 – 7,5) = 288,6 mm Trang 36 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường H0 ≤3 Kiểm nghiệm tỷ số D Có H0 288,6 = = 9,6 > cần phải lồng lò xo vào lõi D 30 Kiểm nghiệm ứng suất xoắn cho phép [τ] τ = τ= 8.k.Flx c ≤ [τ ] π d 8.1, 4.1994.4 = 506 MPa < [τ ] = 510 MPa Vậy thỏa mãn điều kiện ứng suất π 7, 52 cho phép Các thông số lị xo: - Đường kính trung bình: Dtb = 30 mm - Đường kính trong: Dt = 22,5 mm - Đường kính ngồi: Dn = 37,5 mm - Đường kính dây lị xo: d = 7,5 mm - Số vòng: n = 30 vòng - Bước lò xo: p = 9,37 mm - Chiều cao lò xo: H0 = 288,6 mm - Góc nâng tgα = - Chiều dài khai triển: L = 9, 37 p = 0,0995 = π Dtb 3,14.30 π Dn n 3,14.37,5.30 = 3550,3 mm = cosα 0, 995 XII TÍNH TỐN THƠNG SỐ DAO VÀ THANH TRƯỢT Dao cắt phận quan trọng máy cắt thép, khơng tác động trực tiếp tới chất lượng sản phẩm mà chi phối không nhỏ khả cắt máy, suất máy, tuổi thọ máy , hiểu biết dao nhằm sử dụng chúng hợp lý trọng tâm công tác cắt gọt kim loại Chọn vật liệu chế tạo dao cắt thép Do dao có cấu tạo phần có chức khác q trìng cắt gọt, vật liệu chế tạo phần khơng giống Thông thường phần thân dao phần gá đặt thường loại vật liệu, theo kinh nghiệm hầu hết loại dao cần chế tạo phần cắt phần cán riêng Vật liệu chế tạo phần cán Trang 37 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường phải đảm bảo độ bền thường chế tạo thép C45 thép hợp kim 40Cr Phần gá dao máy cắt thép ta sử dụng thép C45, phần lưỡi dao ta sử dụng thép hợp kim làm dao cắt Đặc điểm điều kiện làm việc dao Phần lưỡi dao làm nhiệm vụ tách phoi cắt, thực nghiệm chứng tỏ cắt dao làm việc điều kiện khắc nghiệt, điều kiện khái quát sau: - Trong trình làm việc bề mặt dao tiếp xúc với chi tiết sinh ma sát nhiệt độ - Dao cắt phải chịu dao động tải trọng đột ngột Từ yêu cầu ta chọn vật liệu làm dao thép cacbon dụng cụ CD70 – CD120, sau tơi đạt độ cứng 63 ÷ 66 HRC Các thông số dao trượt 3.1 Thông số dao Phần lưỡi dao: - Chiều dài lưỡi dao: L = 85 mm - Bề dày lưỡi dao: e = 10 mm - Chiều cao lưỡi dao: h = 60 mm Phần thân dao: - Chiều dài thân dao: L’ = L + (50 ÷ 100) = 85 + 75 = 160 mm - Bề dày thân dao: E = 30 mm - Chiều cao thân dao: H = 80 mm 3.2 Chọn số bulong toàn chiều dài dao Với chiều dài dao L = 85 mm, ta sử dụng bulong M10 để ghép lưỡi dao lên thân dao Để tiết kiệm sử dụng nhiều lần mài lại lưỡi dao bị cùn ta bắt bulong đường thẳng 3.3 Kết cấu trượt Thanh trượt gá dao có tác dụng để thân dao gá lên nó, để trượt lên xuống rãnh trượt thân máy máy làm việc Các kích thước trượt sau: l x b x h = 100 x 60 x 40 (mm) Trong đó: l: chiều dài trượt Trang 38 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường b: chiều rộng trượt h: chiều dày trượt Kiểm nghiệm sức bền dao Kiểm nghiệm bền kiểm nghiệm bulong gắn lưỡi dao lên thân dao dao tiến hành cắt với lực cắt lớn Để đơn giản, ta kiểm tra bền bulơng M10 Ta có: Lực cắt lớn Pmax = 66528N Vậy lực cắt lớn tác dụng lên bulong M10 là: P0 = Pmax/3 = 66528/3 =22176 N Bulong M10 có vật liệu C45 có [σb] = 610 N/mm2 Điều kiện bền bulong gắn dao là: σ= Trong đó, K P0 ≤ [σ b ] F [σb]: giới hạn bền kéo cho phép K: hệ số siết chặt không bulong, K = 1,3 ÷ 2, chọn K =1,5 P0: lực tác dụng lên bulong F: tiết diện bulong Suy ra: F= π d 3,14.102 = 78,5 mm2 = 4 σ= K P0 1,5.22176 = = 424 N / mm2 ≤ [σ b ] = 610 N / mm2 F 78,5 Vậy điều kiện bền thỏa mãn XIII THIẾT KẾ THÂN MÁY Tiêu chuẩn dùng để phân loại hướng chuyển động dụng cụ công tác: kiểu nằm ngang, kiểu thẳng đứng kiểu hỗn hợp (dụng cụ công tác dịch chuyển theo phương nằm ngang phương thẳng đứng, theo phương thẳng đứng phương nghiêng…) Các máy đứng phân loại hướng tác dụng lực công tác (hướng lên xuống dưới), loại máy có dẫn động dẫn động Trang 39 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường THÂN MÁY Kiểu thẳng đứng Kiểu nằm ngang Kiểu trụ Ghép từ nhiều thân trụ Kiểu trụ Kiểu hỗn hợp Ghép từ nhiều thân trụ Kiểu cột cột cột cột Ghép từ nhiều thân cột Kiểu đặc biệt Nhiều cột Hình 3.13: Sơ đồ phân loại thân máy Người ta phân biệt loại khung: trụ, trụ, kiểu cột (2 cột, cột, cột nhiều cột), kiểu kết cấu đặc biệt Thân máy lại kiểu hàn liền kiểu lắp ghép, kiểu đúc (thép 35II) hàn (CT3) Các thân máy cỡ lớn có làm bê tông cốt thép Để gia công chi tiết có kích thước lớn, người ta sử dụng thân máy kiểu tổ hợp từ nhiều thân máy trụ, hai trụ, từ nhiều thân ghép nối với Phụ thuộc vào chức công nghệ máy ép số lượng chi tiết phải gia công mà kết cấu thân máy thay đổi Việc tính tốn thân kiểu cột có đặc điểm riêng Tính tốn thân kiểu đứng máy việc tính tốn thân kiểu hai trụ Đối với máy kiểu đứng, ta tính thân theo tải nằm ngang khơng hợp lí cột có độ cứng vững nhỏ so với độ cứng vững ngang Ứng suất cột là: σ max = N Mx + < [σ ] F Wu Trong đó: σmax – ứng suất lớn tiết diện nguy hiểm Trang 40 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường [σ] – ứng suất cho phép tiết diện N – lực nén chịu tác dụng F – diện tích tiết diện nguy hiểm Mx – moment uốn theo phương x Wu – modun chống uốn tiết diện Như ta cần giải toán sức bền để kiểm tra độ bền thân Ta xem thân máy thẳng chịu uốn nén đồng thời Dưới biểu đồ xây dựng từ giả thiết Đơn giản hóa kết cấu thân máy, ta sơ đồ: Hình 3.14: Sơ đồ đơn giản hóa kết cấu thân máy a) Tiết diện mặt cắt đứng b) Tiết diện mặt cắt ngang Biểu đồ nội lực thân máy a) b) Hình 3.15: Biểu đồ nội lực thân máy a) Biểu đồ lực dọc Nz (N) b) Biểu đồ lực cắt Qy (N) Trang 41 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường a) b) Hình 3.16: Biểu đồ nội lực thân máy a) Biểu đồ moment uốn Mx (N.m) b) Biểu đồ ứng suất σ (MN/m2) Ta xác định ứng suất lớn ngàm Đem so sánh với ứng suất cho phép vật liệu thép CT5 Xác định σmax: N = 66528 N F = 0,3 0,03 = 0,018 m2 Mx = 14636 N.m Jx = 0,3.0,043 0, 012.0, 043 0,1.0, 043 −2 − = 9, 4.10 −7 m4 12 12 12 y = 0,04 / = 0,02 m Wu = Jx/y = 4,7.10-5 m3 [σ] = σ max = σ b 640 = 320MN/m2 = 2 N M x 66528 14636 + = + = 315,1MN / m < [σ ]=320 MN/m −5 F Wu 0, 018 4, 7.10 Như kết cấu thân máy đủ bền Trang 42 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Sau thời gian nghiên cứu làm đề tài chủ nhiệm đề tài hoàn thành nhiệm vụ đề tài với kết sau: - Với cấu điều khiển (gạt tay) chủ động cắt - Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực - Đưa nguyên lý cắt II Kiến nghị Qua trình thực đề tài chủ nhiệm đề tài xin đề nghị số điểm để hoàn thiện phát triển thêm đề tài: _Cần có thời gian thực nhiều _Xây dựng hệ thống cấp phơi điều khiển sensor Trang 43 Hoàng Văn Hướng Luan van Đề tài KH & CN cấp Trường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất, Cơ sở thiết kế máy & chi tiết máy, NXB KHKT, Hà Nội [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn hệ dẫn động khí (2 tập), NXB GD, 1993 [3] Nguyễn Mậu Đằng, Công nghệ tạo hình kim loại tấm, NXB KHKT, Hà Nội, 2006 [4] Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Trần Thế Sơn, Chế độ cắt gia cơng khí, NXB Đà Nẵng, Trường ĐHSPKT TP.HCM [5] GS.TS Trần Văn Địch, Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy, NXB KHKT, 2007 [6] Trần Quốc Hùng, Dung sai kỹ thuật đo, Trường ĐHSPKT TP.HCM [7] GS.TS Nguyễn Đắc Lộc cộng sự, Sổ tay công nghệ chế tạo máy (3 tập), NXB KHKT, Hà Nội, 2010 [8] Đỗ Hữu Nhơn, Thiết kế chế tạo máy cán thép thiết bị nhà máy cán thép, NXB KHKT, Hà Nội, Trường ĐHBK Hà Nội [9] Lê Nhượng, Kỹ thuật dập nguội, 1981 [10] Nguyễn Ngọc Phương, Huỳnh Nguyễn Hoàng, Hệ thống điều khiển thủy lực, NXB GD, 2001 [11] Trần Hữu Quế, Nguyễn Văn Tuấn, Vẽ kỹ thuật khí (2 tập), NXB GD, 2001 [12] PGS.TS Trần Xuân Tùy cộng sự, Hệ thống truyền động thủy khí, ĐHBK Đà Nẵng, 2005 [13] PGS Hà Văn Vui cộng sự, Sổ tay thiết kế khí (3 tập), NXB KHKT, Hà Nội, 2006 Trang 44 Hoàng Văn Hướng Luan van S K L 0 Luan van ... thiết kế thiết bị cắt thép thủy lực hồn chỉnh Tính sáng tạo: - Thiết kế thiết bị cắt thép nhanh xác cho tập thực tập hàn điện Xưởng hàn điện Kết nghiên cứu: - Bản thiết kế thiết bị cắt thép thủy. .. thủy lực cho tập thực tập hàn điện Sản phẩm: - Tập thuyết minh thiết kế kế thiết bị cắt thép thủy lực cho tập thực tập hàn điện Xưởng hàn điện - khoa CKM Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết... KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY —œ&•— BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẮT THÉP BẰNG THỦY LỰC TẠI XƯỞNG HÀN ĐIỆN – KHOA CKM Mà SỐ: