ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ THÉP

THIẾT KẾ MÁY UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ THÉP

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta nằm trong vành đai nhiệt đới, nguồn tài nguyên dồi dào phong phú đápứng đầy đủ cho nền nông nghiệp phát triển Nhưng kể từ khi thị trường mở cửa, sự hộinhập đầu tư KH- KT ở bên ngoài ồ ạt vào nước ta, nền kinh tế nược ta chuyển biến vàdần dần đi lên thành nước công nghiệp phát triển Cùng với thời gian, sự khai thácnguồn tài nguyên sẵn có phục vụ cho các ngành công ngày càng cạn kiệt đi Côngnghiệp phát triển đi đôi với nhiều nhà máy xí nghiệp mọc lên nên cần nhiều vật liệuxây dựng trong đó có xà gồ gỗ Rừng ngày càng cạn kiệt cùng với việc cấm khai thácnên gỗ không đáp ứng được nhu cầu cần thiết

Chính vì thế máy uốn xà gồ ra đời để đáp ứng nhu cầu đó

Với nhiệm vụ: “THIẾT KẾ MÁY UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ THÉP”, cũng

là đề tài rất quen thuộc, máy uốn cũng được sữ dụng nhiều trong sản xuất, nhưng tàiliệu tham khao còn nhiều hạn chế Song với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo

NGUYỄN THẾ TRANH cùng quá trình tìm hiểu thực tế và tài liệu tham liên quan

em đã hoàn thành đề tài đúng thời hạn được giao

Trong quá trình tính toán, thiết kế, do khả năng còn hạn chế và thời gian có hạnnên em không tránh khỏi những sai sót Kính mong sự chỉ dẫn, cảm thông của quýThầy

Em xin chân thành cảm ơn

Đà nẵng, ngay tháng năm 2008

Sinh viên thực hiện:

VŨ CÔNG VINH

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 nềnkinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó Trong đó ngành côngnghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sảnphẩm Ở một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp tạo phôi lại đóng một vai trò chủchốt, là khâu cơ bản đầu tiên trong quy trình sản xuất cơ khí Hơn nữa, một số phươngpháp tạo phôi như cán, kéo, cắt kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sảnphẩm, vật dụng cho các ngành công nghiệp khác như: Công nghiệp hàng không, côngnghiệp điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp

Thép tấm hầu như được sử dung rất nhiều trong các nghành công nghiệp kểtrên Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôiban đầu Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thànhdạng 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 mỗiloại nó có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau Cán ở trạng thái nóng cho ta nhữngsản phẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, còn ở trạng thái nguội cho ra sản phẩmmỏng 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 :

Hình dạng và kích thướt của phôi tấm tạo ra trong quá trình cán được tiêuchuẩn hoá, do đó việc sử dụng thép tấm để tạo ra các sản phẩm như: thùng, sàn xe ôtô,khung, sườn xe máy, các thiết bị nghành điện, các kết câu trong nghành xây dựng nhưcầu, nhà cửa, hoặc sử dụng trong chính nghành cơ khí chế tạo, nghành tàu thuyền phải qua quá quá trình cắt thép tấm ra các kích thướt và hình dạng khác nhau phù hợpvới yêu cầu của từng nghành, từng công việc cụ thể:

- Trong nghành điện: Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là théptrong 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 đènống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điệnđường

Hình 1-1: Sản phẩm thép tấm trong nghành điện

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

Hình 1-2: Sản phẩm trong thép tấm xây dựng

( nhà ở, các nhà máy, khu công nghiệp, khu thương mai,cá siêu thị…) được chế tạo từcác thép tấm mỏng uốn lại như: tôn,các loại thép hình chữ U, chữ C, các loại ống tròn,hình vuông chữ nhật….

Hình 1-3: Một số sản phẩm định hình của thép tấm

- Trong nghành cơ khí : Thép tấm được sử dụng trong các thân máy của các

máy cắt kim loại, vỏ hộp giảm tốc bằng kết cấu hàn, khung, sườn xe, máy,

- Trong nghành cơ khí ôtô : Việc sử dụng thép tấm không thể thiếu được Nóđược sử dung làm khung, sườn, gầm ôtô, lót sàn ôtô, che kín thùng xe, và các bộ phậnche chắn khác

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

- Trong các nghành nghề khác: Thép tấm dùng để chế tạo ra các thùng đồ dùngdân dụng phục vụ đời sống hay trong nghành hàng không thép tấm được dùng để chechắn, 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 xâydựng nhu cầu các sản phẩm định từ thép tấm đang cao như các loai tâm lợp các, cácloại thép tròn, các loai xà gồ thép…, cần phải có những máy cán tôn, máy cán các loạiống tròn, máy uốn xà gồ thép để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành xây dựngnói riêng củng như nền kinh tế nói chung, góp phần cải thiện nhu cầu nhà ở, củng như

sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

2.1.2 Đặc điểm quá trình uốn :

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

Khi uốn tấm dải rộng củng xảy ra hiện tượng biến mảnh vật liệu nhưng sẻkhông không có sai lệch tiết diện ngang Vì trở kháng của kim loại có chiều rộng lớn

sẻ chống lại sự biến dạng theo hướng ngang

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

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

l

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 dang.

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

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

-Chiều dài phôi được tính theo công thức:

).(

l :Tổng chiều dài các đoạn thẳng

( )

180  r  x S



  : Chiều dài lớp trung hòa chổ bị uốn

r :bán kính uốn phía trong

x :hệ số phụ thuộc vào tỉ số :

s

r

(vị trí lớp trung tính ), x tra bảng 2-1{theo [5] trang 74 -bảng 29}

Hình 2-2 : Phôi sau khi uốn

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

)

2 (

S

r S B

)

2 (

B tb 

B:Bề rộng phôi liệu ban đầu

S: Chiều dày của vật liệu

R: Bán kinh uốn phía trong

 Hệ số biến mỏng của vật liệu, trị số cho trong bảng 46 của [5]

 , S: Chiều dày vật liệu sau khi uốn tại điểm giửa cung uôn

Trong thưc tế sản xuất ,bán kinh lớp trung hòa được xác định theo côngthức:

 2

max  (2.3) E: Modun đàn hồi của vật liệu khi kéo

s:Chiều dày vật uốn

T: Giới hạn chảy của vật liệu

-Bán kính nhỏ nhất :

2 ) 1 1 (

min

s

r  

 (2.4)-Theo thực nghiệm thì : rmin=k.B

K:Hệ số phụ thuộc vào góc uốn 

Hệ số k được tra theo bảng 2-2:

Bảng 2-2 :Bảng hệ số k:

Vật liêu

Trạng thái vật liệu

Hướng đường uốnVuông góc

với đườngvân

Cùng songsong vớiđường vân

Vuông gócvới đườngvân

Cùng songsong vớiđường vân

*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 đảqua ủ mềm thì rmin.có giá trị nhỏ hơn khi biến dạng

+Ảnh hưởng của góc uôn: Cùng một bán kính như nhau, các góc uốn càngnhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn

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

BS

P b  b (N) (2.5)

Với

l Sn

k 1 :Hệ số uốn tự do lấy theo bảng 2-3 (Theo bảng 39 của [5] )

Vật liệu Hệ số k1 phụ thuộc vào tỉ số l/s

Thép 10, 15,đồng thau nhôm mềm 0.23 0.18 0.12 0.09 0.073 0.06Thép 20, 25,nhôm đã biến cứng 0.21 0.17 0.11 0.086 0.07 0.057

B:Chiều rộng của dải

S:Chiều dày vật uốn

n: Hệ số đặc trưng của biến cứng n =1.61.8

b: Gới hạn bền của vật liệu

L: Khoảng cách giửa hai điểm tựa

-Lực uốn chỉnh tinh theo công thức:

P=q.F (N) (2.6)

q : Áp lực tinh chỉnh (là phẳng)(N/mm2) tra bảng 2-4 (theo bảng 38 của [5])

Bảng 2-4: Giá trị gần đúng của áp lực tinh chỉnh góc q (N/mm 2)

Vật liệu Chiều dày vật liệu

23

304

0 4060 6080Thép 1020

34

406

0 6080 80100Thép 2535

45

5070

7010

F: Diện tích phôi được tinh chỉnh

2.1.4 Tính đàn hồi khi uốn:

Như ta đả biết, khi uốn kim loại không phải toàn bộ kim loại ở phần cong chịubiến dạng dẻo mà có một phần còn ở biến dạng đàn hồi.Vì vậy, khi không còn lực uốnnửa thì vật không hoàn toàn dữ nguyên hình dạng và kich thước ban đầu giống nhưhình dáng 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 chitiết có góc uốn và bán kính đả cho thì phải làm bán kinh và góc uốn của khuôn và chàythay đổi đúng bằng trị số đàn hồi

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

Dưới đây là những công thức để xác định gần đúng độ hồi phụcđàn hồi khi uốn

tự do :

+Khi uốn thành hình chữ V:

E ks

l

tg ch

  0 , 75

Với :  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 giửa các điểm tựa, tức là các mép cối (mm)

l1:Cánh tay đòn uốn

l1=rc+rch+1,25s (mm)

rc:Bán kính góc tròn của cối

rch:Bán kinh góc tròn của chày

T: Giới hạn chảy của vật liệu bảng 2-5

Bảng 2-5: Giới hạn chảy của vật liệu:

012Thép b  400  500N/mm2

Đồng thau

2

/ 400

235

013Thép b  550 (N/mm2)

<1

15

>5

7912

457

235

2.1.5 Góc giới hạn cho mỗi lần uốn.

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

Góc uốn giới hạn max trong mổi lần uốn được tính :

maxarcsin[L/(e.cotg1025’)] arcsin(L/40,4.e) (2.7)

Trong đó: L: khoảng cách giửa hai cặp trục liên tiếp

E: cánh tay đòn từ điểm đặt lực đến điểm bắt đầu uốn e k

3

2

K:chiều dài đoạn cần uốn

Do đó, khi uốn ta phải chọn góc uốn cần thiết a sao cho thỏa mản điều kiện

Xà gồ thép được chế tạo từ phôi tấm dài đem dập uốn từng cạnh một trên máynhấn thủy lực

1-Bàn nhấn 2- Chi tiết cần nhấn 3-Dao nhấn

4-Xilanh thủy lực 5- Van điều khiển 6-Tấm chặn



3 2 1 5

4

6

P R

Hình 3-5 :Sơ đồ nguyên lý máy nhấn.

2.2.2 Uốn xà gồ bằng phương pháp uốn liên tục.

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3-6 :Sơ đồ nguyên lý uốn xà gồ liên tục.

1-Tang 2-Cụm dao cắt trước 3-Cụm lô uốn

4 -Cụm dao cắt sau và đột lộ

Phôi liệu cung cấp cho hệ thống có chiều dày và chiều rộng nhất định được uốnvào tang (1) đi vào cụm lô uốn (3) qua cụm dao cắt trước(2) Xà gồ qua (3) sẻ đượcđột lỗ và cắt (nếu cần) ở cum dao cắt và đột lỗ sau (4)

CHƯƠNG 3:

PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ

& TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY

3.1 NGUYÊN LÝ UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ THÉP:

3.1.1 Giới thiệu về xà gồ thép:

Cùng với sự phát triển của nền công nghiệp nền kinh tế thì các công trình, cáckhu chế xuất, nhà máy, các xưởng củng được hình thành và phát triển Do đó xà gồ gỗtrước đây không thể cung cấp đủ được nửa và thanh xà gồ thép ra đời và được sử dụngrộng rải

Xà gồ củng rất đa dạng, được uốn định hình với nhửng dạng khác nhau phùhợp với nhu cầu sử dụng Hiện nay xà gồ đả cho ra nhiều loại hình, như: Chữ U, C,…những phổ biến hơn là loại xà gồ chữ C với các kích thước thay đổi từ 80  200mm

Xà gồ hiện nay được uốn từ phôi thép tấm, với các kích thước phôi thép tùytheotừng loại xà gồ lớn bé khác nhau

Dĩ nhiên với đà phát triển của xã hội,thanh xà gồ thép ra đời thay thế cho xà gồ

gỗ trước đây có nhiều ưu điểm hơn, sản xuất theo công nghệ mới nhiều mẩu mả,cántheo yêu cầu cần sử dụng,kích cở nào củng được,không có giơi hạn chiều dài,gọn nhẹ,đảm bảo chịu lực tuổi thọ cao, không thấm nước, chịu mưa năng tôt…

Nhờ ưu điểm trên cùng với sự phát triển của nền kinh tế và hạn chế khai thácrừng mà công nghệ chế tạo xà gồ thép được đầu tư phát triển đáp ưng nhu cầu đòi hỏicủa đất nước

Các đặc trưng của xà gồ chữ C được thể hiện ở hình 3-1

* Vật liệu chế tạo:

Vật liệu xà gồ thường là thép cacbon thường ,được sử dụng rông rải, giá thànhthấp, dể chế tạo

Phôi uốn xà gồ là thép cuốn có kích thước theo loại xà gồ lớn nhỏ Sau khi cán,

để xà gồ có tuổi thọ cao , chịu tác động của môi trường thì phải phủ một lớp sơnchống rỉ, đồng thời tạo thẩm mĩ cho sản phẩm

a c

s

c

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

80100120150200

Xác định số lần uốn theo quá trình uốn xà gồ thép:

Đầu tiên ta dựa vào công thức (2.7 ) để xác định góc tới hạn cho mỗi lần uốn: maxarcsin[L/(e.cotg1025’)] arcsin(L/40,4.e)

Ta chọn góc uốn  sao cho    max

Ở hình (3-1) ta chón góc uốn là  1, Qua 2 lần uốn ta được góc  2 (  2 2 1)

để giảm số lần uốn và a2<900 để thực hiệnquá trình chỉnh sửa

* Ở quá trình gấp thân (hình 3-3)

Chiều dài đoạn cần uốn c Suy ra

Với sán phấm là xà gồ chữ C nên các góc cuối cùng cần đạt đượclà 90 0

Thông thường ở quá trình gấp mép và gấp thân cuối cùng ta đươc 2 và 4, góccòn lai cần chỉnh sửa là 900-2 và 900-4 Ở hình 3-4 qua lần chỉnh sửa thứ nhất: sửagấp thân là góc 5 ,sửa gấp mép là 6

Lần chỉnh sửa thứ hai: 7=8=900.Sở dĩ phải qua các lần chỉnh sủa như vậy đểđảm bảo độ bền chảy tại các điểm uốn

Lần chỉnh sửa thứ ba: Tiếp theo gấp mép gấp thân 9=10>900 để khử bỏ tínhđàn hồi của vật liệu mà tùy vao vật liệu mà ta chọn giá trị goc 9,10

Cuối cùng chỉnh sủa các góc của xà gồ bằng 90 0đẻ cho ra sản phẩm Tổng cáclần uốn ơ các quá trình trên ta có được số lần uốn cho quá trình uốn xà gồ thép

Ở quá trình gấp mép,phối được biến dạng như hinh 3-2

Hình 3-3:Quá trình uốn thân

Ở quá trình chỉnh sửa, từ dạng cuối của quá trình gấp thân,phôi tiếp tục bịuốn như hinh 3-4

 

 

 

Hình 3-4 Quá trình chỉnh sửa.

6

Hình 3-5 :Sơ đồ nguyên lý máy nhấn.

1-Bàn nhấn 2- Chi tiết cần nhấn 3-Dao nhấn

4-Xilanh thủy lực 5- Van điều khiển 6-Tấm chặnNhược điểm :

+Chiều dài thanh xà gồ bi hạn chế bởi chiều dài dao nhấn

+Phải rà gá và vách dấu để nhấn đúng kích thước nên năng suất thấp, thiếuchính xác

+Chọn bàn nhấn có góc  sao cho  =90 0

Với góc là góc đàn hồi sau khi nhấn

3.1.3.2 Tạo xà gồ bằng phương pháp uốn liên tục:

Sơ đồ nguyên lý:

3 4

Hình 3-6 :Sơ đồ nguyên lý uốn xà gồ liên tục.

1-Tang 2-Cụm dao cắt trước 3-Cụm lô uốn

+ Độ chính xác cao và năng suất cao

+ Chiều dài thanh xà gồ được điều chỉnh trước và chính xác, có thể tạo xà gồ cóchiều dài lớn

+ Có thể dể dàng thay đổi kích thước xà gồ bằng cách thay đổi cụm tiêu chuẩntrên trục uôn

+ Không đòi hỏi trình độ tay nghề công nhân đưng máy cao

3.2 SO SÁNH PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ:

Việc lựa chọn hình dạng, số trục cán phụ thuộc vào kích thước biên dạng củasản phẩm uốn Để có biên dạng của thanh xà gồ thì trục uôn có các lô uốn được thiết

kế các lô hình dạng phù hợp với từng bước để tạo nên biên dạng xà gồ

3.2.1 Đặc thù quá trình uốn xà gồ:

-Đăc thù quá trình uốn là sự uốn tự do, sự uốn kim loại theo bán kính đả cho,không cần đến trục uốn bên trong để định hình trong các công đoạn cuối tạo nên cácbiên dạng của xà gồ

- Chổ uốn của xà gồ được tạo qua 2 giai đoạn:

+Ở giai đoạn đầu: bằng các trục uốn bóp các vùng bị uôn

+Giai đoạn cuối: Bằng sự uốn tự do khi chổ uốn được tạo hình theo bán kính

đả cho không có dụng cụ tạo hình bên trong

của quá trình tạo hình,phụ thuộc vào phương pháp biến dạng.

Trong quá trình uốn tự do tạo xà gồ ta sủ dụng hai loại trục uốn: không có mặtuốn bên của trục uốn trên và có định vị mặt bên và mặt trên

* Phương pháp thiết kế không có mắt can bên của trục cán trên kim loại bị uốnbắt đầu vùng tiếp xúc N-N ở mặt ngoài của trục uốn trên (hinh 3-7)

P

NN



Hình 3-7: Khi uôn không có mặt côn uốn bên của trục uôn trên

Phương pháp thiết kế có định vị mặt bên và mặt trên: mặt bên của kim loại bị uốn một góc cho trước đồng thời bị nén bởi bờ côn của trục can trên, phương pháp nàyđược sử dụng nhiều hơn vì nó khử được sự xê dịch ngang của tấm kim loại.Ngoài ra,còn tạo được bán kính chổ uốn đúng với thiết kế tính toán (hình 3-8)

P

NN



Hình 3-8: Uốn có mặt cốn uốn trên, uốn bên của trục uốn trên.

3.2.2 Thiết lấp biến dạng và số lần uốn:

3.2.2.1 Xác định kích thước sản phẩm:

Việc lựa chón kích thước xà gồ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:chiều rộng phồidải, hình dạng xà gồ và nhu cầu sử dụng của moi người Hiện nay các loại xà gồ chữ Cđang sử dụng có chiều rộng từ 80200mm,có chiều cao từ 4050mm

a c

s

c

Hình 3-9: Kích thước sản phẩm xà gồ.

Ở tất cả các loại xà gồ kính thước a và c là quan trọng nhất đòi hỏi tương đối chính xác

để chế tạo và sử dụng Kích thước b đòi hỏi không cao lắm mà được chọn sao cho b=1025mm là được

3.2.2.2 Bán kính uốn cho phép:

Xà gồ là sản phâm của quá trình uốn liên tục uốn 4 góc vuông từ tấm phằng.Uốn đồng thời hai góc vuông dưới và hai góc trên.Quá trình uốn xà gồ chia làm ba giaiđoạn: uốn mép trên, uốn thân và quá trình chỉnh sửa

Để cho sản phẩm uốn ra không bị nứt hoặc đứt hoặc do đà hồi của vật liệukhông đạt theo hình dáng yêu cầu nên cần tình toán bán kinh uốn hợp lý để cho ra sảnphấm đạt yêu cầu

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

T

EB r

 2

max 

Ưng với xà gồ làm thép CT38 ta có giới hạn chảy là: T=240(N/mm2) (theo bảng 2.II của [4])

Mô đun đàn hôi: E =2,1.105(mm2)

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

875 240

2

5 , 2 10 1 ,

min  



s r

Trong đó :  : Độ giản dài tương đối(%)

S: Chiều dày vật liệu s=2mm

s K

rmin  với K là hệ sô tra ở bảng(2.2)Vật liệu là thép CT38 nên ứng với CT3 ở bảng 2.2 nên: K=0,5

Bán kính nhỏ nhất là: rmin=0,5.2,5=1,25 (mm)

* Ta phải chọn bán kinh uốn sao cho rmin rrmax.Chọn r =1.6mm

3.2.2.3 Xác định kích thước rộng của phôi:

Khi uốn chi tiết có nhiều góc uốn thì phôi uốn đước tính theo công thức:

L i  i i 3.1)Trong đó: li, ri, xi và =1800-là các đoạn thẳng, bán kính uốn hệ số xác địnhkhoảng cách lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong, góc đoạn uốn xà gồ Xem nhưquá trình uốn 4 góc =900.với ri=const và xi=const

Hình 3-10 Kích thước phôi uốn xà gồ.

Công thức tính phôi uốn xà gồ:L=2l1+l2+l3+ ( )

80100120150200

1,51,522,52,5

2,232,232,412,562,56

194234255306366

3.2.2.4 Số lần uốn và thiết lập biên dạng:

a) Các phương pháp bố trí con lăn hình thành biên dang:

Ta có hai phương pháp bố trí con lăn hình thành biên dạng xà gồ.

Phương án 1: Bố trí con lăn tạo hình xà gồ nằm ngửa lên trên Con lăn trênđóng vai trò là cối Biên dạng được hình thành từ dưới lên trên theo thư tự gấp mép rồigấp thân, như hình 3-11

3 2

1

4

Hình 3-11:Sơ đồ phương án uốn số 1.

1-Cắp bánh răng truyền động 2- Lô uốn trên 3-Đĩa xích 4-Lô uốn dướiPhương án 2: Bố trí con lăn tạo xà gồ nằm úp Con lăn trên đóng vai trò nhưcốivà con lăn dưới đóng vai trò như chày Ban đầu tạo gấp mép rồi đến tạo gấp thân

1

3

4

2

Hình 3-12: Sơ đồ phương án uốn số 2.

1-Cắp bánh răng truyền động 2- Lô uốn trên 3-Đĩa xích 4-Lô uốn dướiVới hai phương án, trên để tạo điều kiện cho quá trình uốn dễ dàng, mức độbiến dạng của vật liệu khả năng con lăn trục uốn được thuận lợi, sản phẩm tạo ra cóhình dáng đẹp và dể cắt sản phẩm ta chọn phương án hai

Ta tính toán cho loại xà gồ có kích thước lớn nhất:

b=25 mm , c = 50 mm , a=200 mm, ta có bề rộng phôi : B=366mm

+ Bước gấp mép: Chón sơ bộ khoảng cách giửa 2 cặp trục lô uốn là: L=310mm

mm k

e 10 6 , 67

3

2 3

Chọn   26 0vậy sau ba lần uốnđạt được góc là78 0

Bước gấp thân:chọn sơ bộ khoảng cách giửa hai cặp lô uốn L=400mm

) ( 33 , 33 50 3

2 3

2

mm k

' 25 1 cot 33 , 33

Chọn góc uốn cho mổi lần uố là   13 0

Sau 6 lần uốn góc đạt được là 78o

Qua các trục uốn cuối cùng thì sản phẩm được bóp nén, sửa đúng góc uốn trênchi tiết uốn và nắn thăng bằng các con lăn côn để bóp khử tính đàn hồi của vật liệu vàcho ra hình dạng đúng với thiết kế ban đầu

Với các con lăn trước đả tạo được gọc thân và góc mép đến 78o

Con lăn tiếp theo bóp thân và mép xà gồ đến 95o

Con lăn uốn thẳng góc thân và mép xà gồ

Con lăn tiếp theo bóp nắn quá để khử tính đàn hồi của vật liệu Góc bóp quákhoảng 2  3ođể tạo thành góc đúng hình dáng xà gồ sau khi đàn hồi

Con lăn cuối cùng uốn thẳng xà gồ

Ta có quá trình uốn thanh xà gồ(hình 3-13)

141°10

10

230 230

255

230

50 50

50

50 10

14 13

12 11

Như vậy qua phân tích trên máy uốn xà gồ ta thiết kế có 14 trục

3.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ TRỤC UỐN:

3.3.1 Chọn phương án bố trí truyền động cho trục chính:

Để truyền động cho dây chuyền thì có nhiều phương án khác nhau ,tùy từngđiều kiện và mức độ hiện đại của từng dây chuyền mà chọn phương án thích hợp.

Tuy nhiên có 2 phương án thường dùng nhất là:

Phương án 1: Truyền động bằng cơ khí

Phương án 2: truyền động bằng dầu ép

3.3.1.1 Truyền động bằng cơ khí cho cụm trục chính:

Sơ đồ như hình 3-14:

5

6

Hình 3-14 : Sơ đồ truyền động bằng cơ khí.

1- Động cơ điện 2- Nối trục 3- Hộp giảm tốc 4- Hộp phân lực

5- Thành máy 6- Hệ thống các con lăn uốn

Đặc điểm: + Khó khăn trong việc điều khiển tự động, đảo chiều chuyển động ,chống quá tải Tuy nhiên có thể sử dụng động cơ điện thay đổi tốc độ và hệ thống điềukhiển tốc độ bằng động cơ điện nhưng giá thành đắt

+ Mức độ an toàn thấp

+ Điều kiền bôi trơn khó khăn,bộ truyền gây ồn khi làm việc

+Kích thước lớn, trọng lượng lớn cồng kềnh

3.3.1.2 Truyền động bằng đầu ép cho cụm trục chính:

Sơ đồ nguyên lý hoạt động:

9 7

8 6

M

4 5

10

11

Hình 3-14: Sơ đồ truyền động bằng dầu ép.

1- Động cơ điện 2- Bơm dầu 3- Van tràn 4- Van tiết lưu 5- Van điều khiển6- Mô tơ thửy lực 7-Hộp phân lực 8- Hệ thống con lăn uốn 9- Thanh máy

10- Van một chiều 11- Bể dầu

* Ưu điểm: + Có khả năng thực hiện điều chỉnh tốc độ chuyển động vô cấp chochuyển động chính, củng như các chuyển động phụ đảm bảo tốc độ cho cơ cấu chấphành

+ Kích thước gọn nhẹ, trọng lượng và mômen quán tinh nhỏ

+ Dể đảo chiều quay, khả năng chông quá tải cao, mức độ an toàncho máy cao

+Dể dàng cho việc điều khiển tự động

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

*Nhược điểm: + Cấu tạo của bộ phận máy thủy lực phức tạp, đòi hỏi độ chínhxác cao nên khó khăn trong việc chế tạo và lắp ráp,giá thành cao

+ Khả năng hoạt động phụ thuộc vào chât lượng dầu

Tư hai phương án trên, truyền động bằng dầu ép sẻ cho phép điều khiển dểdàng hơn và có nhiều ưu việt hớn so với truyền động bằng cơ khí Do đó ta chọnphương án 2

3.3.2 Chọn hộp phân lực cho cơ cấu truyền động:

Hốp phân lực là bộ phận truyền động đến cho từng cụm lô uốn trên dây chuyền

có nhiều phương án truyền động cho trục uôn

3.3.2.1 Truyền động bằng bành răng trung gian:

Sơ đồ nguyên lý hình 5-3:

3

2 1

Hình 3-15: Sơ đồ truyền động bằng bành 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 uốn

Ưu điểm: + Kích thước nhỏ,khả năng tải lớn

+ Tỉ số truyền không thay đổi

+ Hiệu suất cao,có thể đạt 0,970,98

+ Tuổi thọ cao làm việc tin cậy

Nhược điểm: + Chế tạo tương đối phức tạp

+ Đòi hỏi độ chính xác cao

+ Gây tiếng ồn khi làm việc

3.3.2.2 Truyền động bằng trục vít- bánh vít:

Sơ đồ nguyên lý như hình 5-4:

Hình 3-16: Sơ đồ truyền động bằng bánh vít - trục vít.

1- Môtơ thủy lực 2- Khớp nối 3- Trục vít 4- Bánh vít

Ưu điểm: + Làm việc không ồn, êm

3.3.2.3 Truyền động bánh xích kết hợp với bánh răng:

Sơ đồ nguyên lý như hình 5-5:

Ưu điểm: + Có hiệu suất khá cao và lực tác dụng lên trục tương đối nhỏ vàđồng đều

+ Kích thước nhỏ gọn dể thay thế rẽ

+ Làm việc không trượt, chế tạo đĩa xích dễ

Nhược điểm: + Có tiếng ồn khi làm việc

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

+ Yêu cầu chăm sóc thương xuyên

+ Chóng mòn, nhất là khi làm việc nơi nhiều bụi và bôi trơnkhông tốt

34

5

Hình 3-17: Sơ đồ truyền động bằng xích kết hợp với bánh răng.

1- Môtơ thủy lực 2-bánh xích 3- Xích 4- Cụm trục uốn

5- Bánh răngKết luận: Từ nhửng đặc điểm trên ta chọn bộ truyền xích và bộ truyền bánhrăng kết hợp, vì nó cho năng suất cao, dể chế tạo, lắp ráp, sủa chửa và thay thế (vì bộtruyền xích đã được tiêu chuẩn hóa và ngoài thị trường có nhiều) phù hợp với điềukiện nước ta

3.3.3 Chọn hệ thống truyền động cho hệ thống dao cắt và đột lỗ:

Hệ thống dao cắt và đột lỗ trong máy uốn xà gồ củng cần một lực tương đốilớn Dao cắt ở trước và sau khác nhau Dao cắt sau dùng khi đả hình thành, còn dao cắttruớc là cắt thép tấm

3.3.3.1 Hệ thống dao cắt trước và đột lỗ băng cơ khí:

Sơ đồ nguyên lý hình 5-6

Hộp giảm tốc

4 3 2

1

6

8 9 10

Hình 3-18: Sơ đồ cắt bằng thủy lực

1- Động cơ điện 2- Khớp nối 3- Bộ truyền đai 4- Ly hợp5- Trục khuỷu 6- Tay biín 7- Phanh 8- Lưỡi cắt9- Băn lưỡi cắt 10- Thanh trụ dẩn hướng

Nguyín lý hoạt động: Động cơ (1) quay truyền chuyển động qua hộp giảm tốc

vă qua bộ truyền đai (3) Chuyển động năy tâc động đến trục khuỷu (5) nhờ ly hợp (4).Trục (5) quay kĩo theo tay biín (6) chuyển động vă tâc động đến lưỡi cắt (8) Khi taybiín (6) chuyển động lín xuống thì dao cắt (8) trượt trín thanh trượt (10) để thực hiệnviệc chuyển động cắt vă lùi dao

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dể chế tạo nín giâ thănh thấp, có thể tạo được lựccắt lớn

Nhược điểm: Khi lăm việc gđy ồn, lăm việc không liín tục, lực phđn bố khôngđều,tạo rung động mạnh, khó điều khiển tự động

3.3.3.2 Truyền động bằng thủy lực:

Sơ đồ nguyín lýnhư hình 3-19:

1 2

3

4 5

Hình 3-19: Sơ đồ cắt bằng thủy lực.

1- Lưỡi cắt 2- Xylanh -pítông 3- Thanh trụ trượt dẩn hướng 4- Bàn cắtNguyên lý hoạt động: Khi pítông được đẩy đi xuống, trục pistông găn liền vơilưỡi căt và thanh ngang trượt trục trục dẩn hướng đi xuống thực hiện việc cắt Khipistông đi lên thì mang cả dao đi lên việc cắt được thực hiện xong và chu kỳ được lặplại để cắt các lần tiếp theo

Ưu điểm: Tác động nhanh, có tính đàn hồi và điều chỉnh lực cắt dể dàng bằngcách thay đổi áp suất dầu Dể tự động hóa, tạo lực dập lớn và ổn định

Nhược điểm: Giá thành cao, khó chế tạo, các bộ phận tạo áp lực, các bộ phậnchi tiết đòi hỏi chế tạo chính xác

Từ 2 phương án trên ta thấy hệ thống dao cắt bằng dầu ép cho phép điều khiển

dễ dàng hơn so với dao cắt truyền động bằng trục khuỷu Do đó ta chon hệ thống daocắt bằng thủy lực

3.3.3.3 Hệ thống dao cắt sau:

Hệ thông dao căt trước ta chon hệ thống dao cắt bằng thủy lực do đó hệ thốngdao cắt sau ta củng chọn bằng thủy lực

Sơ đồ nguyên lý hình 5-8:

4

3

2 1

45°

l

Hình 3-20: Sơ đồ hệ thống cắt sau

1- xilanh-piston 2- chốt 3- lưỡi cắt 4- rãnh trượt dẩn hướng 5- lo xo

3.4 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC:

3.4.1 Chọn vận tốc uốn:

Với các phương án trên ta chọn phương án truyền động bằng xích kết hợp vớibánh răng.Với phương án bố trí truyền động ở hai bên thành máy Một bên truyềnđộng xích từ động cơ lên dàn trục lô uốn dưới một bên truyền động từ trục lô uốn dướilên trục lô uốn trên bằng bộ truyền bánh răng

Ta phải thiết kế sao cho vận tốc dài tại điểm tiếp xúc của lô dưới và trên vớiphôi bằng nhau ở tất cả các lô uốn để tránh phôi bị chùn ép

Từ sơ đồ biên dạng xà gồ (hình 4-7) ta có 14 trục uốn, trong đó :

+Trục 1: Uốn sửa phẳng và cuốn phôi vào

uốn quá lớn sẻ làm góc uốn sản phẩm bị nứt, đứt rời làm chất lượng sản phẩm giảmxuống đáng kể Còn nếu tốc độ uốn quá chậm thì ảnh hưởng đến năng suất, hiệu quảkinh tế.

Theo kinh nghiệm thực tế người ta thường chọn vận tốc uốn xà gồ khoảngv=0.250,3(m/s)

Ta chọn vận tốc uốn xà gồ cho máy là v=0,3(m/s)

3.4.2 Giới thiệu sơ đồ động máy uốn xà gồ:

Sơ đồ như hình 3-21 và 3-22:

76

54

Các bước uốn có hình dạng khác nhau nên con lăn có đường kính và hình dạngkhác nhau Do vậy, việc bố trí các bổ truyền để có tốc độ uốn bằng nhau trên các lôuốn rất khó khăn.

Ta bố trí các con lăn dưới có đường kính tăng dần từ lô uốn gấp mép đến lô uốgấp thân cuối Các con lăn trên có đường kính phần trụ bằng nhau và còn phần cônthay đổi và được truyền bằng bánh răng riêng từ lô uốn dưới lên lô uốn trên để có vậntốc dài tại điểm chịu áp lực lớn nhất bằng nhau để vật uốn không bị kéo, ép làm giãnhay bị đùn nén phôi khi kéo uốn

Chọn sơ bộ đường kính lô trên tất cả các con lăn trên ( trư trục thư 1) làd=140mm

Phụ thuộc vào từng bước gấp (theo hình 4-7) mà đường kính dưới tăng dần tachọn như sau :



 (6.1)

130 1416 , 3

3 , 0 60 1000

3 , 0 60 1000

3 , 0 60 1000

d

Trục 5: 31 83

180 1416 , 3

3 , 0 60 1000

3 , 0 60 1000

37 , 0 60 1000

3 , 0 60 1000

37 , 0 60 1000

37 , 0 60 1000

d

3.4.4 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền:

Chọn động cơ bao gồm nhửng việc: chọn loại động cơ, kiểu động cơ, số vòngquay động cơ, công suất, áp suất

Với động cơ dầu sử dụng trong máy uốn xà gồ có công suất tương đối lớn nên

để đảm bảo được khả năng truyền lực, tỷ số truyền ta chọn động cơ dầu kiểu pistonhướng kính có số vòng quay trục chính n=180(vòng/phút)

Tỉ số truyền từ động cơ đến trục lô uốn thứ 9: 18023,1 7,8

Chọn bộ truyền xích từ trục A đến trục 9 có tỷ số truyền iA9=1,5

Chọn số răng đĩa xích trên trục A là: ZA=20(răng)

Chọn số răng đĩa xích trên trục 9 là: Z9=30Z9  30(răng)

Tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục A là: 5 , 2

5 , 1

8 , 7

62 , 34

65 , 28

65  

Từ trục 5 đến trục 4: 0 , 88

26 , 36

83 , 31

54  

i

Từ trục 4 đến trục 3: 0 , 94

71 , 38

43  

Từ trục 3 đến trục 2: 0 , 88

07 , 44

71 , 38

1 , 23

910  

i

Từ trục 9 về trục 8 : 0 , 95

28 , 24

1 , 23

98  

i

Từ trục 6 đến trục 7: 1 , 1

04 , 26

65 , 28