Thiết kế máy cán thép

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN 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 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP Lớp: 22DATNCTM02 Người hướng dẫn : Ngô Tấn Thống Sinh viên thực hiện: Lê Viết Đức MSSV: 1911504110105 Lớp : 22DATNCTM02 Đà Nẵng, …./06/2023 Họ và tên sinh viên: Lê Viết Đức Đề tài: Thiết kế máy cán thép SVTH: LÊ VIẾT ĐỨC - Lớp 19C1 Trang 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN 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 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP Người hướng dẫn : Ngô Tấn Thống Sinh viên thực hiện: Lê Viết Đức Lớp : 22DATNCTM02 Đà Nẵng, …./06/2023 SVTH: LÊ VIẾT ĐỨC - Lớp 19C1 Trang 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu và cảm ơn Lời cam đoan TÀI LIỆU THAM KHẢO 4 Chương 1: 6 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI 6 1.1 Khái niệm về biến dạng của kim loại 6 1.1.1 Biến dạng đàn hồi 6 1.1.2 Biến dạng dẻo 6 1.1.3 Phá huỷ 6 1.2 Biến dạng dẻo của kim loại 7 1.2.1 Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể 7 1.2.2 Biến dạng dẻo trong đa tinh thể 8 1.2.3 Hiện tượng biến cứng và kết tinh lại 8 1.2.4 Tính dẻo và những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng 9 1.2.5 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại 11 1.2.6 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo 12 1.3 Các định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực 14 1.3.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo 14 1.3.2 Định luật thể tích không đổi khi biến dạng dẻo .14 1.3.3 Định luật trở lực bé nhất 14 1.3.4 Định luật ứng suất dư 15 1.4 Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực 15 1.4.1 Quá trình cán và các đặc điểm của quá trình cán kim loại .16 1.4.2 Phân loại quá trình cán 16 1.4.3 Vùng biến dạng và các thông số của vùng biến dạng 17 1.4.4 Các đại lượng đặc trưng cho biến dạng kim loại khi cán 17 1.4.5 Điều kiện để kim loại ăn vào trục khi cán 20 1.4.6 Hiện tượng vượt trước và hiện tượng trễ sau khi cán .21 1.4.7 Ma sát trong quá trình cán 22 1.5 Máy cán .23 1.5.1 Định nghĩa 23 1.5.2 Phân loại .23 Hình 1.8: Phân loại theo cách bố trí thiết bị chính 23 1.5.3 Cấu tạo máy cán 24 1.6 Nung kim loại trước khi cán .25 1.6.1 Mục đích 25 1.6.2 Chất lượng nung 25 1.6.3 Chế độ nung 26 1.6.4 Thiết bị nung kim loại 26 1.7 Làm nguội kim loại sau khi cán 27 1.8 Sơ đồ qui trình công nghệ chung của một phân xưởng cán 27 Chương 2: 29 SVTH: LÊ VIẾT ĐỨC - Lớp 19C1 Trang 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ 29 THIẾT KẾ LỖ HÌNHTRỤC CÁN 29 2.1 Tính toán công nghệ 29 2.1.1 Khái niệm về lỗ hình trục cán 29 2.1.2 Phân loại lỗ hình 29 2.1.3 Cách bố trí lỗ hình trên trục cán .30 2.2 Thiết kế lỗ hình trục cán 31 2.2.1 Cơ sở dữ liệu của phôi 31 2.2.2 Sản phẩm cán 32 2.2.3 Thiết kế và tính toán lỗ hình 33 2.3 Chọn phương pháp cán .43 Chương 3: 44 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY 44 3.1 Giới thiệu chung 44 3.2 Chọn máy thiết kế 45 3.2.1 Máy cán hai trục 45 3.2.2 Máy cán ba trục 46 3.2.3 Máy cán trục kép 46 3.2.4 Máy cán nhiều trục .47 3.2.5 Máy cán hình 2 giá cán .47 3.2.6 Máy cán hình liên tục 48 3.3 Thiết kế động học máy .48 3.3.1 Động cơ điện 48 3.3.2 Khớp nối và trục nối 48 3.3.3 Bánh đà 49 3.3.4 Hộp giảm tốc 49 3.3.5 Hộp phân lực .49 3.3.6 Giá cán 49 3.3.7 Tính tốc độ của trục cán .50 Chương 4: 51 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 51 VÀ CÁC CỤM KẾT CẤU MÁY 51 4.1 Thiết kế động lực học cho máy cán 51 4.1.1 Tính lực cán 51 4.1.2 Tính mômen cán và các mômen khác sinh ra khi cán .58 4.1.3 Tính công suất của động cơ 63 4.2 Tính toán thiết kế các cụm kết cấu máy 65 4.2.1 Thiết kế hộp giảm tốc 65 4.2.2 Thiết kế hộp phân lực 99 4.2.3 Tính toán thiết kế giá cán 105 4.2.4 Tính chọn khớp nối và trục nối .120 4.3 Tính toán năng suất máy 124 Chương 5: 125 AN TOÀN VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 125 5.1 Yêu cầu về lắp ráp 125 5.2 Chế độ và dầu bôi trơn máy cán .126 5.3 An toàn vận hành máy .126 5.4 Bảo dưỡng máy .127 SVTH: LÊ VIẾT ĐỨC - Lớp 19C1 Trang 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN KẾT LUẬN 128 SVTH: LÊ VIẾT ĐỨC - Lớp 19C1 Trang 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hà Minh Hùng, Đinh Bá Trụ Lý thuyết biến dạng dẻo Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2003 [2] Đỗ Hữu Nhơn Công nghệ cán kim loại và hợp kim thông dụng Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2003 [3] Phan Văn Hạ Các phương pháp thiết kế lỗ hình trục cán Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2001 [4] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế Chi tiết máy Nhà xuất bản Giáo dục, 1998 [5] Đỗ Hữu Nhơn Hình 1.8: Phân loại theo cách bố trí thiết bị chính 23 Tính toán thiết kế chế tạo máy cán thép và các thiết bị trong nhà máy cán thép Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2001 [6] Ninh Đức Tốn Dung sai và lắp ghép Nhà xuất bản Giáo dục [7] Lưu Đức Hoà Công nghệ kim loại, tập II, Gia công áp lực Đà Nẵng, 2001 [8] B.N.Arzamaxov Vật liệu học Nhà xuất bản Giáo dục, 2000 SVTH: LÊ VIẾT ĐỨC - Lớp 19C1 Trang 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN LỜI NÓI ĐẦU Một đất nước phát triển phải có nền công nghiệp phát triển, trong đó ngành Cơ khí là ngành chủ đạo Thật vậy, trong xu thế phát triển hiện nay, ngành Cơ khí được xem là ngành mũi nhọn trong việc thực hiện đường lối chủ trương Công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước của Đảng và Nhà nước đã đề ra Ngành Cơ khí nói chung và Cơ khí chế tạo máy nói riêng muốn có phát triển và bền vững hay không phần lớn dựa vào sự phát triển của ngành luyện kim, trong đó có ngành luyện cán thép Ngoài ra, đối với công cuộc hiện đại hoá đất nước hiện nay, thép là một sản phẩm không thể thiếu trong các ngành kỹ thuật công nghiệp và đặc biệt là trong ngành xây dựng Nhu cầu về sản lượng thép ngày một tăng cao, vì vậy tăng năng suất sản xuất thép là điều tất yếu Qua quá trình học tập ở trường, sau khi kết thúc các học phần, được sự nhất trí của khoa, em được thầy giáo hướng dẫn giao cho đề tài tốt nghiệp: Thiết kế máy cán thép rằn, với kích thước sản phẩm cán là thép rằn Phi 14 Qua hơn ba tháng làm đồ án tốt nghiệp, với sự chỉ dẫn tận tình của thầy cùng với sự nổ lực tìm tòi học hỏi của bản thân, đến nay em đã cơ bản hoàn thành nhiệm vụ tốt nghiệp đã được giao Tuy nhiên, do kiến thức và kinh nghiệm của bản thân còn nhiều hạn chế, cộng với thời gian có hạn cho nên việc tính toán thiết kế máy không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Kính mong quý thầy, cô góp ý và chỉ bảo thêm để em có thể rút ra được nhiều kinh nghiệm quí báu trong vấn đề thiết kế máy sau khi ra trường bước vào với thực tế sản xuất! Lời cuối, em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể quý thầy, cô trong trường, quý thầy, cô trong khoa Cơ khí, những người đã dạy dỗ, động viên em từ khi mới bước vào trường Và đặc biệt gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này! Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2023 Sinh viên thực hiện LÊ VIẾT ĐỨC SVTH: LÊ VIẾT ĐỨC - Lớp 19C1 Trang 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI 1.1 Khái niệm về biến dạng của kim loại Dưới tác dụng của ngoại lực hoặc nhiệt độ, thế năng của nguyên tử trong kim loại thay đổi sự dịch chuyển của các nguyên tử tạo ra sự biến dạng theo các giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ 1.1.1 Biến dạng đàn hồi Vật thể dưới tác dụng ngoại lực bị biến dạng Nếu sau khi cất tải biến dạng bị mất đi, vật thể trở về hình dạng kích thước ban đầu như khi chưa bị tác dụng lực, gọi biến dạng đó là biến dạng đàn hồi Biến dạng đàn hồi phụ thuộc vào hai yếu tố:lực và nhiệt độ 1.1.2 Biến dạng dẻo Là biến dạng vẫn còn lại sau khi bỏ tải trọng Nguyên nhân là do khi tăng tải, nguyên tử của kim loại chuyển dời sang một vị trí xa hơn và ổn định hơn, không trở về vị trí cân bằng cũ khi thôi lực tác dụng 1.1.3 Phá huỷ Phá huỷ là ngoài sự thay đổi hình dáng và kích thước của vật thể dưới tác dụng của ngoại lực, sau khi cất tải chúng không còn giữ nguyên liên kết ban đầu giữa các nguyên tử hoặc các phần Phá huỷ là nứt, gãy, vỡ mối liên kết giữa các nguyên tử do ứng suất kéo gây nên Ta có biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa lực tác dụng và biến dạng đối với vật liệu dẻo bị kéo như sau: P PB B PA A l Hình 1.1: Biểu đồ quan hệ giữa lực và biến dạng SVTH: LÊ VIẾT ĐỨC - Lớp 19C1 Trang 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN -Nếu giá trị của tải trọng đặt vào PPA thì quan hệ giữa P và l là bậc 1 Đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi -Nếu tải trọng PA