Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy cán tôn sóng ngói

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTKHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ THI

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT

KẾ MÁY CÁN TÔN SÓNG NGÓI

Người hướng dẫn : TS Bùi Hệ Thống Sinh viên thực hiện : Trương Văn Đài

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT

KẾ MÁY CÁN TÔN SÓNG NGÓI

Người hướng dẫn : TS Bùi Hệ Thống Sinh viên thực hiện : Trương Văn Đài

Đà Nẵng, 08/2021

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

2 Lớp: 17CTM1

3 Tên đề tài: Nhiên cứu, tính toán và thiết kế máy cán tôn sóng ngói

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Đề tài nghiên cứu luôn có tính cấp thiết trong đời sống, có mục tiêu rõ ràng tuynhiên đây không phải là đề tài mới (0,75 đ)

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

Sinh viên đã giải quyết tương đối tốt các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của giảng viên

hướng dẫn về thuyết minh và bản vẽ, tuy nhiên do kinh nghiệm chưa tốt nên cònmột vài sai xót (3,5đ)

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

Hình thức, cấu trúc và bố cục của đồ án tương đối rõ ràng và hợp lý với thuyết minh

hơn 80 trang và 7 bản vẽ A0 (1,5 đ)

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Kết quả đạt được tương đối và có thể ứng dụng (0,75 đ)

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Chỉnh sửa một số lỗi chính tả, hình ảnh, bố cục cho hợp lý, và những nội dung màngười hướng dẫn yêu cầu trước khi bảo vệ

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

Sinh viên có tinh thần làm việc cần cù, chịu khó và thái độ làm việc tốt (2đ)

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: 8,5/10 cho mỗi sinh viên (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 8 năm 2021

Người hướng dẫn

Bùi Hệ Thống

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trương Văn Đài

3 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY CÁN TÔN SÓNG

NGÓI

4 Người phản biện: Ngô Tấn Thống Học hàm/ học vị: Thạc sĩ, Giảng viên chính

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

Đề tài nghiên cứu luôn có tính cấp thiết trong đời sống, có mục tiêu rõ ràng tuynhiên đây không phải là đề tài mới (0,75 đ)

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:

Sinh viên đã giải quyết tương đối tốt các nội dung nhiệm vụ yêu cầu về thuyết minh

và bản vẽ, các số liệu tính toán chấp nhận được (3,5đ)

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:

Hình thức, cấu trúc và bố cục của đồ án tương đối rõ ràng và hợp lý với thuyết minhhơn 80 trang và 7 bản vẽ A0 (1,5 đ)

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài:

Đề tài đảm bảo, kết quả đạt được tương đối và có thể ứng dụng (0,75 đ)

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Dù thực hiện đề tài một mình, nhưng tinh thần và thái độ làm việc của sinh viên làtốt, sinh viên nộp đồ án đúng thời gian quy định (2đ) Câu hỏi đề nghị sinh viên trảlời trong buổi bảo vệ:

- Hãy nêu nhiệm vụ chính của hệ thống dao cắt trước và dao cắt sau?

- Tại sao lại dùng hệ thủy lực mà không dùng hệ khí nén cho hệ truyền động máycán tôn?

Điểm đánh giá: 8,5/10 cho sinh viên (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

Đà Nẵng, ngày 23 tháng 8 năm 2021

Người phản biện

TÓM TẮT

Sinh viên thực hiện: Trương Văn Đài

Đồ án tốt nghiệp là quá trình tính toán, thiết kế Máy cán tôn sóng ngói nhằm kháiquát một cách cụ thể nhất giúp người đọc có thể hiểu, tiếp thu đươc quá trình đó Máycán tôn sóng ngói có công dụng cán những vật liệu đầu vào như mạ kẽm, thép đen,thép mạ kẽm…với những độ dày khác nhau Từ đó tạo ra những tấm tôn lợp theonhiều biên dạng, hình thái, kích thước với độ bền, độ chính xác, khả năng lặp lại trongquá trình sản xuất kết hợp tự động hóa, giúp cải thiện năng suất tổng thể và giảm thiểuchi phí sản xuất, nhằm đáp ứng tốt nhất theo nhu cầu của thị trường

Bố cục đồ án gồm có: 8 chương

- Chương 1: Tổng quan về tấm lợp và nhu cầu sử dụng

- Chương 2: Lý thuyết về quá trình biến dạng dẻo

- Chương 4: Tính toán động lực học

- Chương 5: Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực

- Chương 6: Thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít

- Chương 7: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết trục vít của hộp phân lực

- Chương 8: Lắp đặt vận hành bảo dưỡng dây chuyền cán

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy cán tôn sóng ngói

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Các thông số tự chọn theo thu thập từ thực tế

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tổng quan về tấm lợp và lý thuyết biến dạng dẽo

- Chọn phương án thiết kế máy

- Tính toán động lực học máy

- Tính toán hệ thống thủy lực

- Tính toán thiết kế bộ truyền trục vít-bánh vít

- Lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết điển hình trong máy

- Quy trình vận hành, sử dụng và bảo dưỡng máy

4 Các sản phẩm dự kiến

- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý/các phương án thiết kế (A0)

- Bản vẽ sơ đồ động học máy (A0)

- Bản vẽ lắp toàn máy (3A0)

Đất nước ta hiện nay ngày càng hội nhập sâu với nền kinh tế thế giới Trong côngcuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay thì khoa học kỹ thuật đóng vai trò quantrọng, giúp tăng năng suất, hiệu quả làm việc đồng thời giải phóng con người khỏi cáccông việc nặng nhọc, góp phần nâng cao đời sống, kinh tế, xã hội.

Hiện nay, nhu cầu xây dựng này càng phong phú đa dạng với nhiều công trình nhưnhà ở, nhà máy, cơ sở hạ tầng, … được đầu tư phát triển mạnh, kéo theo nhu cầu về tấmlợp ngày càng tăng nhanh, đặt biệt là các loại tấm lợp bằng kim loại Yêu cầu đặt ra đốivới các loại tấm lợp ngày càng cao về hình dạng, màu sắc và thẩm mỹ

Xuất phát từ thực tiễn đời sống, cùng với nhu cầu cao của xã hội thì việc nghiêncứu, thiết kế ra một dây chuyền máy cán tôn là vô cùng cần thiết Đồng thời, đó cũng là

cơ hội để em có thể vận dụng được những kiến thức đã được học ứng dụng vào thực tiễnđời sống

Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu, được sự giúp đỡ, gợi ý của các thầy cô

trong Khoa và sự tận tình hướng dẫn của thầy TS Bùi Hệ Thống em đã chọn và thực hiện

đề tài “Nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy cán tôn sóng ngói” Đây là một đề tài

tưởng đối phổ biến và có tính khả thi cao và cần thiết Nếu sự đầu tư đúng hướng và ngàycàng mạnh vào lĩnh vực cơ khí của đất nước như hiện nay thì việc thiết kế chế tạo ra mộtdây chuyền sản xuất như thế hoàn toàn có thể thực hiện được

Mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo nhưng do vốn kiến thức còn hạnchế tài liệu lại khan hiếm, thời gian có hạn và chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế lại phảigiải quyết một nhiệm vụ lớn nên đề tài sẻ không tránh khỏi những sai suất Rất mong sựgóp ý của các thầy cô và các bạn để đề tài dược hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gởi đến thầy Bùi Hệ Thống cùng các thầy cô trong khoa Cơ Khí,

lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất

Đà Nẵng, tháng 8 năm 2020

Sinh viên thiết kế

Chúng em xin cam đoan các kết quả thực nghiệm, đạt được trong đồ án này dochúng em tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan nhất Các kết quả nàychưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác Nếu phát hiện có bất kỳ sựgian lận nào chúng em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình (nếucó).

Sinh viên thực hiện

Trương Văn Đài

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu……….… i

Lời cam đoan……… ii

Mục lục……… ……… iii

Danh sách các bản, hình vẽ……….… viii

Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt……… ……… x

Trang MỞ ĐẦU……… 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TẤM LỢP VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG 2

1.1 Nhu cầu xã hội 2

1.2 Tổng quan về tấm lợp 2

1.3 Phân loại các loại tôn lợp 3

1.4 Vật liệu chế tạo 3

1.5 Các loại sóng tôn thường dùng……….……… 3

CHƯƠNG 2: LÍ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG DẺO 5

2.1 Lí thuyết về biến dạng dẻo 5

2.1.1 Khái quát 5

2.1.2 Trạng thái ứng suất và các phương trình dẻo 6

2.1.3 Biến dạng dẻo của kim loại trong trạng thái nguội……… ……… 8

2.2 Lí thuyết về uốn 8

2.2.1 Lí thuyết về quá trình uốn kim loại 8

2.2.2 Đặc điểm của quá trình uốn 9

2.2.3 Công thức tính lực uốn 9

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 11

3.1 Tính năng, kỹ thuật của dây chuyền cán 11

3.2 Thiết lập biến dạng sóng tôn 11

3.2.1.Xác định số sóng và kích thước sóng 11

3.3 Các phương án thiết kế, phân tích chọn phương án bố trí con lăn 12

3.3.1 Phương án bố trí con lăn tạo sóng tôn trên truc cán: 12

3.3.2 Xác định kích thước con lăn cán: 13

3.4 Thiết kế sơ đồ động học toàn máy 14

3.4.1 Thiết kế tính năng kĩ thuật của máy 14

3.4.2 Thiết kế sơ đồ máy cán tôn 14

3.5 Chọn phương án truyền động cho dây chuyền….….……… ………16

3.5.1 Truyền động bằng cơ khí 16

3.5.2 Truyền động bằng thủy lực 16

3.6 Truyền động cho hộp phân lực……… 17

3.6.1 Truyền động bằng trục vít bánh vít 17

3.6.2 Truyền động bằng xích 18

3.7 Phương pháp tạo lực dập sóng ngang……….18

3.7.1 Phương pháp tạo lực dập bằng vít me đai ốc……… ………….18

3.7.2 Phương pháp tạo lực dập bằng xi lanh thủy lực……… ……….19

3.7.3 Phương pháp tạo lực dập bằng thanh răng bánh răng……… …….20

3.8 Chọn phương án truyền động lực cắt……….……….20

3.9 Tính vận tốc cho các trục cán: 21

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC 22

4.1 Tính toán lực uốn: 22

4.2.Tính lực và momen trên các trục cán 22

4.3 Tính công suất động cơ 25

4.4 Tính lực dập cho hệ thống đầu dập: 27

4.5 Tính lực cắt đứt tole: 28

4.5.1 Quá trình cắt đứt kim loại: 28

4.5.2 Xác định khe hở dao 28

4.6 Tính lực cắt 29

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC 31

5.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực và chọn các hệ thống thủy lực 31

5.1.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực 31

5.1.2 Khả năng và hiệu suất sử dụng thủy lực 31

5.1.3 Chọn các phần tử thủy lực 32

5.3 Tính toán xi lanh thủy lực cho hệ thống đầu dập: 33

5.4 Tính toán xi lanh thủy lực cho hệ thống dao cắt 34

5.5 Tính toán xác định các thông số làm việc của bơm……… 35

5.6 Tính toán cho van an toàn 36

5.6.1 Công dụng van an toàn 36

5.6.2 Tính toán van an toàn 37

5.7 Bộ lọc dầu 38

5.7.1 Ống dẫn dầu và các bộ ống nối 38

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT BÁNH VÍT 40

6.1 Tính toán bộ truyền trục vít bánh vít 40

6.1.1 Giới thiệu chung 40

6.1.2 Các số liệu ban đầu: 40

6.1.3 Thiết kế chọn bộ truyền: 40

6.1.4 Định ứng suất cho phép 41

6.1.5 Tính số mối ren trục vít, tính số răng bánh vít 41

6.1.6 Chọn sơ bộ hệ thống tải trọng và hiêu suất 41

6.1.7 Định mô đun và hệ số đường kính theo điều kiện tiếp xúc 41

6.1.8 Tính mối ghép then hoa (then bằng)…… ……… 42

6.1.9 Kiểm nghiệm vận tốc trượt hiệu suất và hệ số tải trọng 42

6.1.10 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng bánh vít 42

6.1.10 Kiểm nghiệm sức bền răng bánh vít khi chịu tải đột ngột 43

6.1.11 Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 44

6.1.13 Tính lực tác dụng của bộ truyền 45

CHƯƠNG 7: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC VÍT CỦA HỘP PHÂN LỰC 46

7.1 Lập quy trình gia công trục vít 46

7.1.1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết: 46

7.1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết .46

7.1.3 Khối lượng của chi tiết được tính bằng công thức: 46

7.1.4 Trình tự các nguyên công 47

7.1.4.1 Nguyên công 1: Cắt phôi……… 47

7.1.4.2 Nguyên công 2: Phay mặt đầu và phay lỗ tâm………….……….…… 47

7.1.4.4 Nguyên công 4: Tiện thô, tiện tinh ø17, ø20 và tiện rãnh thoát dao 57

7.1.4.5 Nguyên công 5: Tiện ren trục vít 62

7.4.4.6 Nguyên công 6: Phay 4 chấu của ∅14 64

7.1.4.7 Nguyên công 7: Phay rãnh then………….………66

7.1.4.8 Nguyên công 8: Nhiệt luyện 67

7.1.4.9 Nguyên công 9: Mài và đánh bóng 68

7.1.4.10 Nguyên công 10: Kiểm tra 70

7.2 Thiết kế đồ gá phay mặt đầu 71

7.2.1 Xác định kích thước máy 71

7.2.2 Xác định phương pháp định vị và kẹp chặt 71

CHƯƠNG 8: LẮP ĐẶT VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG DÂY CHUYỀN CÁN 76

8.1 Lắp đặt 76

8.2 Vận hành 76

8.3 Bảo dưỡng dây chuyền cán 77

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 80

CHỮ VIẾT TẮT:

STCNCTM1: Sổ tay công nghệ chế tạo máy 1

STCNCTM2: Sổ tay công nghệ chế tạo máy 2

STCNCTM3: Sổ tay công nghệ chế tạo máy 3

TTTKHDĐCK1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (tập 1)

TTTKHDĐCK2: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (tập 2)

TKĐACNCTM: Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

TKCTM: Thiết kế chi tiết máy

TKDACNCTM: Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

CNDN: Công nghệ dập nguội

GTHTTDTLVKN: Giáo trình hệ thống truyền động thủy lực và khí nénCT: Công thức

sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TẤM LỢP VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG

1.1 Nhu cầu xã hội

Trước đây, do nhu cầu chất lượng cuộc sống thấp, công nghệ chưa phát triển,vấn đề tấm lợp chưa được quan tâm Cùng với thời gian loại tấm lợp bằng tôn được rađời, được cải thiện lần, và đã sản xuất ra những loại tấm đã tạo lượn sóng sẳn và cócác kích thước nhất định Nhưng loại này giá thành cao, không thuận lợi cho sử dụng,nên nhu cầu sử dụng còn hạn chế

Ngày nay, cùng với sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật, sự hội nhập vàhợp tác, đầu tư sản xuất Nền kinh tế nước ta đã từng bước phát triển, đưa tiến độ khoahọc, kỹ thuật vào thực tế sản xuất, đời sống dần dần được nâng cao Từ đó nảy sinhnhiều nhu cầu thiết yếu vấn đề xây dựng cơ bản, kết cấu hạ tầng ngày càng nhiều Dovậy, vấn đề sử dụng tấm lợp mà nhất là tôn ngày càng nâng lên Nó đặt ra một số yêucầu mới về giá cả màu sắc và mẫu mã Hiện nay, các loại sóng tôn được ứng dụngrộng rãi trong xây dựng với các loại tôn sóng thẳng (Sóng vuông, sóng tròn) thườngđược với nhà thông dụng và công nghiệp Cùng chủng loại tôn nhưng tôn sóng ngói cógiá thành cao hơn một ít Tôn sóng ngói dùng phù hợp với những nhà có kiến trúc hiệnđại (4 mái, 6 mái), biệt thự, hoặc các kiểu kiến trúc cổ mà về yêu cầu thẩm mỹ khôngthể thay bằng tôn sóng thẳng được, nên nhu cầu sử dụng tôn sóng ngói ít hơn Trongtương lai theo đà phát triển, nhu cầu về thẩm mỹ thì tôn sóng ngói cũng có triển vọngcao

1.2 Tổng quan về tấm lợp

Mái tôn hay tôn lợp mái hay (tole) là một loại vật liệu xây dựng Thường được

sử dụng để lợp mái nhà, giúp bảo vệ công trình, nhà ở khỏi những yếu tố tác động từmôi trường bên ngoài Như nắng, mưa gió, bão… Đây là một trong những loại vậtliệu phổ biến nhất trong các công trình xây dựng hiện nay

a) b)

Hình 1.1: Một số tấm lợp minh họa

Trên thị trường hiện có rất nhiều các loại tôn lợp mái Với mẫu mã đa dạng vàphong phú với nhiều ưu điểm mới, phù hợp với nhu cầu sử dụng của nhiều đối tượngkhách hàng khác nhau Mái tôn có thể được sản xuất từ nhiều vật liệu khác nhau nêncũng có giá cả chênh lệch nhau Khi chọn mái tôn còn dựa vào một vài tiêu chí như chiphí, tính thẩm mỹ, độ bền và nhu cầu sử dụng

- Có khả năng chống ăn mòn cao

- Có tuổi thọ từ 10-30 năm nếu được thi công đúng kỹ thuật

1.3 Phân loại các loại tôn lợp

Tôn lợp mái có nhiều loại khác nhau Có thể phân loại dựa trên các tiêu chí như:

màu sắc, kiểu dáng, cấu tạo, chất liệu

- Phân loại theo thành phần vật liệu: Tôn kẽm, tôn nhôm, tôn thép, tôn mạ kẽm,

mạ nhôm

- Theo màu sắc.

- Theo số sóng: 5 sóng, 7 sóng, 9 sóng.

- Theo công dụng: Loại mái vòm, mái thẳng, tôn lạnh

- Theo biên dạng: Tôn sóng vuông, sóng tròn, sóng ngói

- Theo chiều dày: 2.5 mm, 3 mm, 3.3 mm

1.4 Vật liệu chế tạo

- Thành phần của các loại Tôn dùng trong xây dựng chủ yếu được làm bằng théphoặc nhôm Các kim loại phụ gia khác như kẽm, đồng và Titan được sử dụng để tăngthêm những tính năng chống gỉ cho vật liệu

1.5 Các loại sóng tôn thường dùng:

- Tôn sóng vuông:

C





CHƯƠNG 2: LÍ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG DẺO

2.1 Lí thuyết về biến dạng dẻo

2.1.1 Khái quát

Biến dạng dẻo là biến dạng của một vật liệu chịu sự thay đổi hình dạng khôngthể đảo ngược dưới tác dụng của một lực bên ngoài Ví dụ một tấm kim loại hay chấtdẻo bị uốn cong hay đập thành một hình dạng mới thể hiện sự thay đổi vĩnh viễn bêntrong chính vật liệu

Các vật liệu kim loại nói chung khi chịu tác dụng của ngoại lực sẽ biến dạngtheo ba giai đoạn đựơc thể hiện trên biểu đồ kéo hình 2.1:

Hình 2.1 Biểu đồ quan hệ giữa ứng suất và biến dạng

- Biến dạng đàn hồi (đoạn OA): là biến dạng kim loại xảy ra khi lực tác dụng chưavượt quá giới hạn đàn hồi, khi thôi tác dụng lực, lượng biến dạng bị mất đi và kim loạitrở về trạng thái ban đầu Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là tuyến tính và tuântheo định luật Hooke

- Biến dạng dẻo (đoạn AB): là biến dạng xảy ra khi lực tác dụng vượt quá giới hạnđàn hồi, sau khi thôi tác dụng lực kim loại tồn tại biến dạng dư Đặc điểm của giaiđoạn này là lực không tăng trong khi biến dạng vẫn tăng

- Biến dạng phá hủy (đoạn BC): là biến dạng khi có lực tác dụng vượt quá giới hạnbền của vật liệu, lượng biến dạng vẫn tiếp tục xẩy ra, cho đến khi không cần đến lựctác dụng vẫn có biến dạng dư và cuối cùng vật liệu bị phá huỷ

- Biến dạng dẻo là hình thức phổ biến, gia công áp lực là quá trình lợi dụng giai đoạnbiến dạng dẻo để gia công Biến dạng của kim loại được thực hiện bằng sự trượt vàsong tinh Biến dạng dẻo bắt đầu được thực hiện khi mà trong kim loại trạng thái ứng

suất được xác định Trong đó ứng xuất tiếp tác dụng lên mặt trượt đạt đến giá trị giới

hạn [ τth ] (phụ thuộc vào vật liệu) và có khả năng vượt qua nội lực trên các mặt trượt

và trên tinh giới hạn của kim loại

2.1.2 Trạng thái ứng suất và các phương trình dẻo

a) Trạng thái ứng suất:

Giả sử trong vật thể hoàn toàn không có ứng suất tiếp thì vật thể có 3 dạng ứngsuất chính sau:

Hình 2.2: Ứng suất tác dụng lên phần tử kim loại

- Ứng suất phẳng: max = (1 - 2)/2 (2.2)

- Ứng suất khối : max = (max - min)/2 (2.3)

Nếu 1 = 2 = 3 thì  = 0 và không có biến dạng Ứng suất chính để kim loạibiến dạng dẻo là giới hạn chảy (ch)

 Các phương trình trên gọi là các phương trình dẻo

Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau khi kết thúc biến dạng đàn hồi Thế năng của biếndạng đàn hồi: A = A0 + Ah (2.7)

A0: thế năng để thay đổi thể tích vật thể (trong biến dạng đàn hồi thể tích của vậtthể tăng lên, tỉ trọng giảm xuống)

Ah: thế năng do thay đổi hình dáng vật thể

Trạng thái ứng suất khối, thế năng biến dạng đàn hồi theo định luật Hooke đượcxác định:  (2.8)

Trong đó:  là độ biến dạng dài của vật liệu

Như vậy biến dạng tương đối theo định luật Hooke:

σ1σ2

Theo (2.8) thế năng của toàn bộ biến dạng được biểu thị:

Trong đó: E - môđun đàn hồi của vật liệu

V - thể tích của phân khối sau khi biến dạngThế năng để làm thay đổi thể tích:

Ah = A - A0 =

1+ μ

6 E [ (σ1−σ2)2+(σ2−σ3)2+(σ3−σ1)2]

(2.14)Vậy thế năng đơn vị để biến hình khi biến dạng đơn sẽ là:

Đây gọi là phương trình năng lượng biến dạng dẻo

Khi các kim loại biến dạng ngang không đáng kể thì theo (2.8) ta có thể viết:

20 40 60 80 

Độ giãn dài %

10080604020 0

Độ bền b

Vậy phương trình dẻo có thể viết: σ1− σ3= 2

√ 3 σ0=0 ,58 σ0 (2.19)

Trong trượt tinh khi 1 = - 3 thì trên mặt nghiêng ứng suất pháp bằng 0, ứng

suất tiếp khi  = 450 :

1 3 max 2

2.3 Biến dạng dẻo của kim loại trong trạng thái nguội

Thực tế cho thấy với sự gia tăng mức độ biến dạng nguội thì tính dẻo của kimloại sẽ giảm và trở nên giòn khó biến dạng

Hình vẽ dưới đây trình bày đường cong về mối quan hệ giữa các tính chất cơhọc của thép và mức độ biến dạng rất rõ ràng nếu biến dạng vượt quá 80% thì kim loạihầu như mất hết tính dẻo

Hình 2.3 : Mối quan hệ giữa các tính chất cơ học và mức độ biến dạng

2.2 Lý thuyết về uốn

2.2.1 Lý thuyết về quá trình uốn kim loại

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong công nghệ dập

nguội, uốn tức là biến phôi phẳng (tấm), tròn, dây hay ống thành những chi tiết có hìnhcong hay gấp khúc, hình dạng khác

Phụ thuộc vào hình dáng và kích thước vật uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính củaquá trình uốn trong khuôn, uốn có thể tiến hành trên máy ép lệch tâm, ma sát hay thủylực, đôi khi có thể tiến hành trên các dụng cụ uốn bằng tay hoặc trên các máy chuyêndùng

2.2.2 Đặc điểm của quá trình uốn

Đặc điểm của quá trình uốn kim loại là khi uốn các kim loại tấm để đạt đượcnhững chi tiết có kích thước và hình dạng cần thiết, người ta nhận thấy rằng với tỷ sốchiều rộng và chiều dày của phôi khác nhau, với mức độ biến dạng khác nhau (tỷ sốgiữa bán kính uốn và chiều dày vật liệu khác nhau) và giá trị góc uốn khác nhau thìquá trình biến dạng xảy ra tại vùng uốn cũng có những đặc điểm khác nhau

- Các thớ dọc bị biến dạng khác nhau ở hai phía của phôi, các lớp kim loại ở phíatrong góc uốn (phía bán kính nhỏ) thì bị nén và co ngắn theo hướng dọc, đồng thời bịkéo và giãn dài theo hướng ngang Các lớp kim loại ở phía ngoài góc uốn (phía bánkính lớn) thì bị kéo và giãn dài theo hướng dọc và đồng thời bị nén và co ngắn theohướng ngang, tạo thành độ cong ngang

- Khi uốn với mức độ biến dạng lớn, các lớp kim loại ở phía ngoài phôi bị kéo vàgiãn dài đáng kể, dễ gây ra hiện tượng nứt, gẫy Vì vậy khi cắt phôi uốn cần phải chú ý

bố trí sao cho đường uốn vuông góc với thớ uốn của phôi, tránh để đường uốn songsong với thớ uốn

- Tại vùng uốn có những lớp kim loại bị nén và co ngắn lại đồng thời có nhữnglớp kim loại bị kéo và giãn dài theo hướng dọc Vì vậy giữa các lớp đó thế nào cũngtồn tại một lớp có chiều dài bằng chiều dài ban đầu của phôi Lớp này gọi là lớp trunghoà biến dạng Lớp trung hoà biến dạng là cơ sở tốt nhất để xác định kích thước củaphôi khi uốn và xác định bán kính uốn nhỏ nhất cho phép

a) Trước khi uốn b) Sau khi uốn

Hình 2.4: Quá trình uốn vật liệu

B1 : Chiều rộng của dải tấm

S : Chiều dày vật uốn

N : Hệ số đặc trưng của ảnh hưởng của biến cứng : n = 1,6 - 1,8

b : giới hạn bền của vật liệu

l : Khoảng cách giữa các điểm tựa

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

3.1 Tính năng, kỹ thuật của dây chuyền cán

Dây chuyền cán là loại cán hình loại nhẹ, để đơn giản ta truyền công xuất cho 11cặp (Dây chuyền có 21 cặp trục) Do vậy công suất chung của toàn bộ dây chuyềnđược tính quy về công suất của 11 bộ truyền bánh vít, trục vít

Biên dạng sóng tôn được tạo nhờ vào 2 con lăn cán Việc thiết kế chế tạo các conlăn cán chia làm 8 loại cho 2 biên dạng và có độ sâu theo số lần cán tạo sóng Để thuậnlợi ta chọn các trục dưới là trục dẫn do vậy các trục dưới có cùng số vòng quay Do đóthuận lợi cho việc chọn tỷ số truyền và thiết kế các bộ truyền trục vít - bánh vít Cáccon lăn cán được lắp then trên các trục (Chế tạo trục và con lăn riêng)

3.2 Thiết lập biến dạng sóng tôn

Trên thị trường hiện nay thường sử dụng các loại phôi tấm dạng cuộn có kíchthước 750 mm, 960 mm với chiều dày từ: 2.5 mm, 3 mm, 3.3 mm Tôn cán có số sóngthường là 5 sóng hay là 6 sóng

3.2.2 Dựng hình tạo sóng tôn.

+Biến dạng nhô cao R55

Hình 3.2: Biên dạng sóng nhô cao

Từ hình vẽ, xét quan hệ giữa các thông số ta thấy như sau:

3.3 Các phương án thiết kế, phân tích chọn phương án bố trí con lăn

Tôn sóng ngói ta thiết kế có 5 sóng nhô và 4 sóng ngang các sóng ta đánh thứ tự

A, B, C, D, E, F, G, H, I và số lần cán thứ tự là 1, 2, 3, 4, 5

Hình 3.3: Thứ tự sóng tôn

3.3.1 Phương án bố trí con lăn tạo sóng tôn trên trục cán:

Hình 3.4: Bố trí hai sóng cùng lúc

- Phương án 2: Phương án này có 28 cặp trục cán:

Hình 3.5: Bố trí con lăn không đối xứng

- Phương án 3: Phương án này có 20 cặp trục cán

Hình 3.6: Bố trí con lăn đối đối xứng

3.3.2 Xác định kích thước con lăn cán:

Hình 3.7: Mô hình con lăn

Muốn xác định kích thước của con lăn cán ta phải lựa chọn đường kính danhnghĩa của các con lăn thông qua vận tốc của sản phẩm khi đi qua dây chuyền Chọnvận tốc sản phẩm là V = 0,25m/s

Từ hình vẽ ta thấy biên dạng tôn được uốn theo hình có sẵn trên con lăn Nhờ

ma sát giữa tôn và các con lăn, nên khi con lăn ở trục dẫn động quay, tôn được chuyểnđộng tịnh tiến động thời cũng dẫn động làm quay trục trên

Máy cán tôn là máy hình loại nhẹ, cán tấm dải chiều dày > 1mm nên ta chọnđường kính danh nghĩa của các con lăn D = 150mm, d= 150mm Tính toán cho chiềudày tôn cán là 2,5 mm Để tôn ra khỏi hai trục cán phẳng thì số vòng quay của hai trụcphải khác nhau.

Chọn đường kính trục đỡ con lăn là =75 mm

Đường kính cổ trục để lắp ổ đỡ là cổ = 50 mm

` a) Xác định kích thước con lăn cán sóng tôn đầu tiên:

Hình 3.8: Con lăn cán sóng R55

Chọn chiều rộng của con lăn trên B1 =120mm

Đường kính danh nghĩa: D=150mm, d=150mm

3.4 Thiết kế sơ đồ động học toàn máy.

3.4.1 Thiết kế tính năng kỹ thuật của máy:

Để có được biên dạng sóng tôn thì trục cán mang các con lăn cán của các dâychuyền cán phải có biên dạng như sóng tôn Khi trục cán quay tạo sóng thì vận tốc dàicủa các vị trí con lăn sẽ khác nhau Tại vì đường kính tại các vị trí đó khác nhau

Để thuận lợi ta chọn trục cán dưới là trục dẫn động do vậy các trục dưới sẽ cócùng số vòng quay Các con lăn cán được lắp then trên các trục cán Chế tạo trục vàcon lăn riêng

B111

B2

R

D1d1a

1

3.4.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý máy cán tôn

a) Sơ đồ máy cán tôn tạo sóng:

Phôi cuộn được đặt vào trục quay nhờ thiết bị cầu trục, tấm phôi phẳng được dẫnqua máng 3, qua dao cắt phẳng đi qua hệ thống trục và con lăn cán Sau khi ra khỏi hệthống trục và con lăn cán thì tôn đã được tạo sóng theo yêu cầu Dao cắt hình làm việckhi nào chiều dài tôn cán bằng chiều dài yêu cầu, quả trình cắt chỉ thực hiện khi các lôcán dừng chuyển động Sau đó đưa sản phẩm tole cán ra băng chứa 9 Dao phẳng cắtrời tôn ra khỏi cuộn phôi kết thúc một quá trình hoạt động của máy

- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.

- Khả năng tải lớn, vận tốc cao

- Các bộ truyền làm việc có tiếng ồnlớn

- Khó khăn trong điều khiển tự động,đảo chiều chuyển động, chống quátải…

- Kích thước trọng lượng lớn, cồngkềnh

- Độ an toàn độ tin cậy thấp

- Yêu cầu chế độ bôi trơn bảo dưỡngcao

Hình 3 11: Sơ đồ truyền động bằng thuỷ lực

4: Van điều khiển 8: Ổ đỡ 9: Hệ trục con lăn

- Dễ dàng trong việc điều khiển tự

động

- Kích thước gọn nhẹ

- Mức độ an toàn cao, độ tin cậy cao dễ

đảo chiều chống quá tải

- Hiệu suất truyền động cao

- Có khả năng thực hiện chuyển động

vô cấp

- Trọng lượng và mômen quán tính

nhỏ, tiện lợi cho việc bố trí các cơ cấu

phụ

- Truyền động êm

- Giá thành cao

- Bố trí các cơ cấu phải chính xác

- Giá thành sản xuất cao

- Năng suất làm việc phụ thuộc nhiềuvào chất lượng của dầu

3.6 Truyền động cho hộp phân lực

3.6.1 Truyền động bằng trục vít-bánh vít

Hình 3.12: Sơ đồ truyền động bằng trục vít-bánh vít

- Truyền động êm, ít gây tiếng ồn

- Có thể truyền được với khoảng cách

trục xa so với bộ truyền bánh răng

- Kích thước nhỏ gọn

- Không có khả năng tự hãm

- Dùng truyền động cho các trục với tỷ

số truyền không đổi

- Chế tạo lắp ráp phức tạp, chế độ bôitrơn, bảo dưỡng yêu cầu cao

- Khả năng làm việc ở tốc độ cao kém

Căn cứ ưu nhược điểm ta chọn phương án truyền động chính cho máy là truyềnđộng bằng thuỷ lực, vì có thể tự động hoá, điều khiển dễ dàng Còn đối với hộp phânlực thì ta chọn cơ cấu truyền động bằng trục vít- bánh vít Vì yêu cầu đặt ra khi thiết kế

là cần phải có độ chính xác cao Do đó cần độ chính xác trong truyền động và tính tựhãm của bộ truyền

3.7 Phương án tạo lực dập sóng ngang:

3.7.1 Phương án tạo lực dập bằng vít me – đai ốc:

Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý tạo lực dập bằng vít me-đai ốc

1.Động cơ 2 Đai truyền 3.4 Bánh răng côn

5.Phanh 6 Trục vít 7 Đai ốc

8 Đầu dập 9 Bàn dập 10 Dẫn hướng

* Nguyên lý hoạt động:

21

3

1079

68

- Động cơ (1) thông qua truyền đai (2) truyền động đến cặp bánh răng côn (3)(4) quay làm trục vít (6) quay dẫn động đầu dập (8) thực hiện hình thành dập hànhtrình lùi (đi lên) của đầu dập thực hiện khi động cơ đảo chiều.

- Thời gian thao tác lâu

3.7.2 Phương án tạo lực dập bằng Piston-xilanh thủy lực:

 Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.15 Sơ đồ truyền động tạo lực dập bằng hệ thống thủy lực.

1 Xi lanh 2 Pittông 3.Bàn trượt

4 Đầu dập 5 Bàn dập 6 Van điều chỉnh

* Nguyên lý hoạt động: Hành trình dập được thực hiện dầu ép qua hệ van (6) vào

buồng trên của xi lanh (2) Đẩy Pittông (1) mang đầu dập (4) thực hiện quá trình dập.Khi thực hiện xong hành trình dập, van (6) thự hiện đổi chiều đường dầu vào, đưadầu vào buồng dưới xi lanh (2) và đẩy pits ton (1) đi lên

Hình 3.16: Sơ đồ truyền động tạo lực dập bằng thanh răng-bánh răng.

1 Thanh răng 2 Bánh răng

3 Đầu dập 4 Bàn dập

354

1

1

2

* Nguyên lý làm việc: Bánh răng (2) quay Dẫn động thanh răng (1) chuyển động tịnh

tiến mang đầu dập đi lên hoặc xuống và tạo lực dập

- Thời gian thao tác lớn

* Kết luận: Với khả năng ngày càng tự động hóa trong nghành cơ khí qua phân

tích các phương án trên đây Ta thấy phương tạo lực dập bằng hệ thống Piston- xilanhthủy lực là thích hợp hơn với khả năng điều khiển tự động cao Vậy chọn phương ántạo lực bằng piston- xi lanh thủy lực

3.8 Chọn phương án truyền động tạo lực cắt:

Độ dày tôn sóng lớn hơn 1 mm Chiều ngang tôn cắt lớn hơn 750mm Do vậyhành trình dao cắt không lớn lắm, chọn lưỡi dao dưới nằm ngang, lưỡi dao trênnghiêng 1 góc so với dao dưới một góc từ 1 đến 6 độ lúc đó lực cắt giảm đi đáng kể, sovới hai lưỡi cắt song song nhau Tôn mỏng nên không sợ cong vênh

Quá trình làm việc của dao cũng có hành trình như đầu dập nhưng với chu kìcắt thấp hơn so với đầu dập Do vậy để thuận tiện cho việc bố trí kết cấu và tận dụngnhững ưu điểm của phương án truyền động bằng piston-xinh lanh, nên ta cũng chọn hệthống piston-xi lanh cho hệ thống dao cắt

lO

Trong đó: B - Chiều rộng vật uốn

S - Chiều dày của phôi tấm, trong dây chuyền cán tôn này chọn S= 2,5 mm b - Giới hạn bền của vật liệu làm phôi tấm σb≤ 400( N /mm2)

n - Hệ số đặc trưng ảnh hưởng của biến dạng cứng n=1,8

l - khoảng cách giữa các điểm tựa

Chiều rộng vật uốn B được tính như sau:

- Đối với trường hợp biên dạng sóng nhô cao

Bảng 4.1: Lực uốn với biên dạng sóng nhô cao R=55

- Công suất của trục cán dài ta chọn trong bộ truyền: N = 3 (kw)

- Áp lực cán uốn của kim loại tác dụng lên trục

+ Ml - Momen ma sát lăn giữa tôn và con lăn

Ml= P1.f (CT6.37,CNDN,150) (4.8)

P1: Áp lực kim loại tác dụng lên trục

f: Hệ số ma sát Chọn f = 0,5 D: Đường kính con lăn

+Mc - Momen uốn để làm biến dạng kim loại

Mc = P1 t L (CT6.38,CNDN,151) (4.9)

l1

dC

D

l2dX