Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hµ néi - *** - Luận văn thạc sỹ khoa học Ngành : công nghệ khí Nghiên cứu thông số công nghệ trình uốn dạng profil phức tạp Trần văn hiệu Hà néi - 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 1706118 Môc lôc Môc lôc .1 Danh mục hình Mở đầu Chơng 1- Tổng quan công nghệ uốn tạo hình 1.1 Công nghệ uốn khả ứng dụng 10 1.2 Thiết bị công nghệ uốn góc 11 1.3 C«ng nghệ uốn lốc profil từ băng vật liệu 16 1.4 C«ng nghệ uốn chi tit dng vành t phôi profil (t thép định h×nh) .22 1.5 Uốn ống tạo h×nh 25 1.6 Phạm vị ứng dụng c«ng nghệ uốn ống 27 1.7 Kết luận chương 29 Ch¬ng 2- cë së lý thuyÕt tÝnh toán công nghệ uốn 2.1 Khái nim un to hình 30 2.2 Trng thái ng sut bin dng un 32 2.2.1 Ứng suất vµ biến dạng sau uốn 34 2.2.2 Sự đàn hồi lại sau uốn .36 2.2.3 Mc bin dng bán kính un nh cho phÐp 37 2.2.4 Nguyªn tắc công ngh chung i vi phôi un .39 2.3 Tính toán thông s nng lng- lc ca trình un 40 2.3.1 Tính toán mô men un 40 2.3.2 Tính toán thông s h×nh học uốn 42 2.4 KÕt luËn ch¬ng .47 Chơng nghiên cứu công nghệ uốn tạo hình 3.1 Các k thut uốn ống vµ phạm vi sử dụng 48 3.1.1 Kü thuËt uèn èng qua lâi 52 3.1.1.1 Sự kéo giÃn nguyên lý ép 52 3.1.1.2 Sư dơng uèn cã lâi khu«n 54 3.2 Nguyên nhân khuyết tật uèn èng 64 3.2.1 Ph¸ huỷ ( vỡ ống) .64 3.2.2 Mất ổn định 64 3.3 Kết luận chương 69 Ch¬ng - ThiÕt kế chế tạo thiết bị đo áp suất chất lỏng phơc vơ thÝ nghiƯm ng èng 4.1 Đặt vấn đề 71 4.2 Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị đo biến đổi áp suất 71 4.2.1 C¬ së thiÕt kÕ 71 4.2.2 Nguyên lý hoạt động 73 4.2.3 Chơng trình phần mềm chíp máy tính 76 4.3 KÕt luËn ch¬ng .77 Chơng - Nghiên cứu Thực nghiệm trình uốn ống 5.1 Mục đích ý nghÜa cđa thùc nghiƯm .78 5.2 Thực nghiệm xác định áp suất chất láng xi lanh thuû lùc uèn èng .79 5.2.1 Thiết bị dụng cụ thực nghiệm 79 5.2.1.1 ThiÕt bÞ thÝ nghiƯm .79 5.2.1.2 Dơng thùc nghiƯm 80 5.2.2 Phôi dùng để thí nghiệm .82 5.2.3 M« t¶ thÝ nghiƯm 83 5.2.3.1 Nguyên lý làm việc hƯ thủ lùc cđa m¸y 83 5.2.3.2 Các bớc tiến hành thí nghiệm 84 5.2.4 Phân tích kết thực nghiệm 85 5.3 Nghiªn cứu mô nhờ phần mềm ANSYS 92 5.4 Ph©n bè øng xuÊt theo gãc quay (Thêi gian quay) 5.5.KÕt luËn ch¬ng 97 KÕt luËn 99 Hình 1.1 Sơ đồ uốn Hình 1.2 Uốn lực uốn Hình 1.3 M¸y Ðp thuỷ lực uốn ãc Hình 1.4 Nguyªn lý uốn gãc Hình 1.5 Sản phẩm uốn gãc Hình 1.6 Sơ đồ uốn gãc Hình 1.7 Kỹ thuật uốn sản phẩm Hình 1.8 Uốn c¸c sản phẩm phức tạp Hình 1.9 Khuôn un góc Hỡnh 1.10 Các phng pháp un Hỡnh 1.11 Sản phẩm uốn vµ ghÐp Hình 1.12 Sơ đồ máy un góc Hỡnh 1.13 Khuôn un góc < 900 Hỡnh 1.14 Các sản phẩm thép uốn prôfil dị hình Hình 1.15 C«ng nghệ lốc profil phức tạp Hình 1.16 C¸c sản phẩm lốc Hình 1.17 M¸y lốc tạo sãng Hình 1.18 M¸y lốc ống Hình 1.19 Sơ nguyên lý un lc ng Hỡnh 1.20 Quá trình lốc tạo ống Hình 1.21 M¸y lốc ống đường kÝnh lớn Hình 1.22 Hình 1.23 C¸c sản phẩm uốn c¸c chi tiết dạng vµnh Một số sản phẩm uốn Hình 1.24 Máy un hình trc Hỡnh 1.25 Mt s loại m¸y uốn kiểu đứng P Hình 1.26 Một số m¸y uốn chữ I Hình 1.27 M¸y uốn vòng Hỡnh 1.28 Mt s máy un ng c nh Hỡnh 1.29 Các sn phm chân bàn gh Hỡnh 1.30 Một số sản phẩm uốn ống dïng c«ng nghiệp Hỡnh 1.31 Các sn phm ô tô xe máy t un ng Hỡnh 1.32 Khung mái che sân ng quốc gia Mỹ Đ×nh Hình 1.33 Khung kết cấ u khung cu Hình 2.1 S trng thái ng sut bin dng un Hình 2.2 Bin dng ca tit din ngang phôi un Hình 2.3 Các sản phẩm thép ống uốn hình Hình 2.4 Un bng chày ci un Hình 2.5 S trng thái ng sut bin dng un phôi di hp Hình 2.6 S trng thái ng sut bin dng un phôi di rng Hình 2.7 Biến dng ca tit din cán nh hình un Hình 2.8 Sơ đồ ph©n chia mặt cắt ngang dầm uốn thành lp song song vi trc un Hình 2.9 Mô hình tính toán thông số hình học Hình 2.10 Các thông s hình hc trình un Hình 2.11 Các thông s hình hc trình un Hình 3.1 Trng phân b ng sut chiu dày ng Hình 3.2 Các chi tit ca thit b quay un ng Hình 3.3 Kt cu máy un quay Hình 3.4 Hình 3.5 Khuôn un Máng Hình 3.6 Các dng lõi khuôn Hình 3.7 V trí lp khuôn un máng dn Hình 3.8 Bin dng sau un Hình 3.9 Tác dụng khuôn kẹp khuôn uốn Hình 3.10 Hiện tợng bẹp nhăn uốn ống Hình 3.11 Tác dụng lõi khuôn tạo biến dạng chống nhăn Hình 3.12 S nh hng ca mt tip tuyn un Hình 3.13 Đờng kính lõi khuôn nhỏ gây nhăn Hình 3.14 Trờng hợp lõi khuôn đa xa Hình 3.15 Lõi cầu lòng ống uốn Hình 3.16 Kết cấu lõi cầu Hình 3.17 Sự biến đổi tiết diện trục uốn uốn Hình 3.18 Các kiểu khuôn uốn Hình 3.19 Kết cấu hệ thống máy uốn ống Hình 3.20 ống bị nhăn Hình 3.21 ống bị gấp nếp Hình 3.22 ống vỡ nhăn Hình 3.23 Vết nếp cuối lõi chỗ lõi cầu Hình 3.24 To nhng vt xc b mt phôi Hình 3.25 Các loi dng c un Hình 4.1 Cảm biến đàn hồi lò so ống Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý đo Hình 4.3 Sơ đồ mạch đợc thiết kế nh hình vẽ Hình 4.4 Giao diện phần mềm máy tính H×nh 4.5 Thiết bị đo áp suất chất lỏng phục vụ cho uốn ống Hình 5.1 Hình 5.2 Hệ thống đo áp suất chất láng – kÕt nèi m¸y tÝnh M¸y uèn èng TAIYO CORP Japan Hình 5.3 Các kiểu khuôn uốn ống Hình 5.4 Các mẫu thí nghiệm dạng ống tròn vuông Hình 5.5 Sơ đồ Nguyên lý hệ thuỷ lực máy Hình 5.6 Các vị trí làm việc bé phËn uèn èng H×nh 5.7 (a,b,c,d,e) Sự thay đổi áp suất theo mức độ biến dạng ( thời gian), uốn ống 25, dày 2, với góc uốn khác H×nh 5.8 (f,g,h,i) Sự thay đổi áp suất theo mức độ biến dạng ( thời gian), uốn ống vng 25x25, dày 1,5, với góc uốn khác H×nh 5.9 Sự thay đổi ¸p suất theo mức độ biến dạng ( thời gian), uốn ống vu«ng Inox 25x25, dày 1,5 Hình 5.1 S thay i áp sut theo mức độ biến dạng ( thời gian), uốn ống tròn Inox 25, dày 1,5 Hình 5.10 S thay i chiỊu dµy uốn ống tron 25, dµy 1,5, với góc un khác Hình 5.11 S thay i « vu«ng sau uốn H×nh 5.12 (a,b,c,d,) Sự thay đổi áp suất theo mức độ biến dạng ( thời gian), uốn ống 25, dày 1, với góc uốn khác H×nh 5.13 Mơ hình hình học mơ H×nh 5.14 Các ảnh đồ chụp trường ứng suất theo thời gian uốn H×nh 5.15 Các ảnh mơ trường ứng suất tương đương H×nh 5.16 Vùng nứt H×nh 5.17 Trường phân bố biến đổi chiều dày thành ống H×nh 5.18 H×nh 5.19 Mơ hỏ năngậ lượng liệ hă Biểu đồ biến dạng H×nh 5.20 Đường cong phân bố ứng suất kéo theo chiều dọc trục ống LỜI NÓI ĐẦU Khi xây dựng kết cấu cơng trình, với địi hỏi tính bền, cơng trình cần gọn nhẹ, cứng vững có mỹ thuật Từ cuối kỷ 19, thép hình đời giúp xây dựng nhiều kết cấu với công nghệ hàn tán, tháp Effel Khi cơng trình mở rộng quy mơ chất lượng, thép hình không đủ đáp ứng yêu cầu Cùng với phát triển cơng nghệ hàn, thép hình, loại ống, tạo từ thép hàn Nhưng kết cấu hàn có nhiều nhược điểm, tốn thời gian gia công Một công nghệ uốn profin xuất hiện, tạo nhiều dạng mặt cắt với profin dị hình, cho mơmen chống uốn tốt Uốn profin từ thép tấm, thép hình trở thành công nghiệp, phát triển Một công nghệ khác công nghệ sản xuất ống phát triển, đến chiếm vị trí quan trọng Các cơng trình kiến trúc từ nhà khung vòm, nhà xưởng, đến sản phẩm dân dụng, thiết kế chế tạo kết cấu thép hình, thép ống uốn tạo khung ống Tính ưu việt ống thép chúng có khối lượng chiều dài nhỏ, khả chịu lực, chịu uốn xoắn tốt, phù hợp với kết cấu cơng trình Cùng với kết cấu gọn nhẹ, kết cấu ống dễ thi công có tính mỹ thuật cao Chính vậy, thép hình với trọng lượng đơn vị chiều dài nặng, tạo nên kết cấu nặng nề dần bị thay vật liệu ống Ngoài ra, cơng nghiệp dầu mỏ phát triển, dẫn dầu khí đường ống phương tiện kinh tế Trong máy móc thiết bị, ống dẫn nhiên liệu, dầu bơi trơn, ống dẫn khí khí thải ln có mặt để làm nhiệm vụ vận chuyển dầu khí khơng thể thiếu Trong hệ thống dây chuyền sản xuất sử dụng thiết bị thuỷ khí, đường ống có vai trị quan trọng để dẫn ngun liệu Nhưng, sử dụng đường ống ống thường ống uốn khúc tuỳ theo yêu cầu thiết bị yêu cầu hệ đường ống Vì vậy, công nghệ uốn ống phát triển Nhiều kết cấu khung dàn uốn từ thép hình tạo kết cấu chịu lực kết cấu mỹ thuật Các khung nhà thi đấu, sân vận động, khung dàn cơng trình cầu, khung dàn khoan, cơng trình mỹ thuật trang trí sử dụng cơng nghệ uốn tạo hình Khung dầm ơtơ, loại xe du lịch, sử dụng ống công nghệ uốn ống thay cho khung dầm xe kiểu cũ, đem lại cho xe kiểu dáng đẹp gọn nhẹ Việt Nam tiến hành cơng nghiệp hố đại hố Nhiều cơng trình xây dựng sử dụng vật liệu ống công nghệ uốn ống tạo hình kết cấu Việc đưa cơng nghiệp uốn ống trở thành ngành sản xuất yêu cầu ngành xây dựng chế tạo máy Việc nghiên cứu uốn ống, tạo khung hình khác nhau, với profin tiết diện đa dạng, làm vật liệu khác với chiều dày khác vấn đề quan tâm Đưa cơng nghệ uốn thép hình, ống sản xuất hàng loạt lớn, tạo hàng hố có chất lượng, khơng nứt, không nhăn, da dạng chủng loại, suất cao, giá thành hạ vấn đề nhà máy xí nghiệp Việt Nam Nhiều thiết bị uốn thép hình, ống nhập, chưa khai thác có hiệu Nhất chưa đưa cơng nghệ uốn thành ngành sản suất chun nghiệp Chính vậy, thực đề tài luận văn "Nghiên cứu thơng số cơng nghệ q trình uốn dạng profil phức tạp", luận văn có mục tiêu nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đền trình biến dạng tạo hình uốn, tránh khuyết tật nứt nẻ, cong vênh, nhăn rách, bảo đảm hình dáng kích thuốc ống đáp ứng chất lượng tiêu chuẩn quốc tế NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN : Lời nói đầu Chương Tổng quan cơng nghệ uốn tạo hình Chương Cơ sở lý thuyết tính tốn cơng nghệ uốn Chương Nghiê n cứu cơng nghệ uốn ống tạo hình Chương ThiÕt kÕ, chÕ tạo thiết bị đo áp suất chất lỏng phục vụ n èng Ch¬ng Nghiên cứu thực nghiệm q trình uốn ống Luận văn hoàn thành nhờ hướng dẫn tận tình PGS.TS Phạm Văn Nghệ, Trưởng Bộ mơn Gia cơng áp lực, Khoa Cơ khí Đại học Bách khoa Hà nội Nhân dịp xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nghệ, thầy giáo Bộ môn GCAL trường Đại học Bách khoa Hà Ni Tỏc gi Trần Văn Hiệu