đồ án Thiết kế máy cán uốn 4 trục.DOC

Dưới tác dụng của ngoại lực vật thể bị biến dạng theo các giai đoạn: Biến dạng đànhồi, biến dạng dẻo và phá huỷ.. Dưới tác dụng của ngoại lực biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 1

Lời nói đầu 4

CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BIẾN DẠNG VÀ KỸ THUẬT CÁN UỐN THÉP TẤM. 1.1 Lý thuyết quá trình gia công biến dạng 5

1.1.1 Biến dạng của kim loại 5

1.1.2 Biến dạng dẻo của kim loại 6

1.1.3 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo 8

1.1.4 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực 10

1.2 Kỹ thuật cán uốn thép tấm 11

1.2.1 Khái niệm uốn 11

1.2.2 Quá trình uốn 12

1.2.3 Tính toán phôi uốn 13

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ CÁC LOẠI MÁY LỐC THÉP HIỆN CÓ. I Giới thiệu về sản phẩm 16

II Tìm hiểu về các loại máy lốc thép hiện có 18

2.1 Máy lốc 3 trục 18

2.2 Máy lốc 4 trục 20

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ LỰA CHỌN KẾT CẤU MÁY HỢP LÝ. 3.1 Tính toán lực uốn và lực đàn hồi khi uốn 23

3.2 Tính chọn công suất động cơ và phân phối tỷ số truyền trên các trục của hộp giảm tốc 24

3.2.1 Chọn công suất động cơ 25

3.2.2 Chọn tỷ số truyền 26

3.3 Tính chọn động học của bộ phận ép 27

3.4 Cách bố trí các trục 29

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ THIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU MÁY 4.1 Tính toán hộp giảm tốc 30

4.2 Thiết kế các bộ truyền 30

4.2.1 Thiết kế bộ truyền cấp nhanh 30

4.2.2 Thiết kế bộ truyền cấp chậm 1 37

4.2.3 Thiết kế bộ truyền cấp chậm 2 43

4.2.4 Thiết kế bộ truyền bánh răng ngoài 49

4.3 Thiết kế trục và then hộp tốc độ 56

4.3.1 Thiết kế trục 56

4.3.2 Thiết kế gối đỡ trục và tính then 70

4.4 Bôi trơn hộp giảm tốc 75

4.5 Thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít 75

4.6 Thiết kế vít me đai ốc cơ cấu nâng 80

4.7 Thiết kế trục uốn chủ động I 83

4.8 Thiết kế hệ thống phanh hãm 88

4.9 Tính chọn khớp nối và trục nối 90

4.10 Tính toán hệ thống thuỷ lực và các phần tử trong hệ thống 92

1 Tính toán lực ép để chọn đường kính piston, xilanh, áp suất, lưu lượng dầu để chọn van,bơm,ốngdẫn 92

a Tính lực ép, áp suất, đường kính piston trục II 93

b Tính chọn piston cơ cấu nâng hạ trục chính 99

2 Tính chọn công suất bơm dầu 102

3 Tính van an toàn 104

4 Tính toán van cản 109

5 Tính toán ắcquy dầu 112

6 Lựa chọn cơ cấu đảo chiều 114

7 Chọn lọc dầu cho hệ thống 115

8 Thiết kế bình chứa dầu 117

9 Tính toán ống dẫn 119

CHƯƠNG V: QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY ĐỂ CÁN UỐN MỘT SẢN PHẨM ĐIỂN HÌNH 122

CHƯƠNG VI: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MÁY. 6.1 Cách lắp đặt 127

6.2 Vận hành 127

6.3 Bảo dưỡng 128

6.4 Sự cố 128

6.5 Khắc phục sự cố 129

Tài liệu tham khảo 130

Lời kết 131

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay nhu cầu về việc sử dụng các loại đường ống lớn ngày càng phổ biến đốivới các ngành công nghiệp như: Dầu khí, thuỷ điện, vận chuyển hoá chất, chất đốt… lànhững ngành có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân

Để chế tạo ra các loại đường ống không chỉ có phương pháp uốn hàn mà còn cónhững phương pháp khác nhau như: Cán, ép, kéo… Tuy nhiên các phương pháp này chỉthích hợp với việc sản xuất các đường ống cỡ nhỏ, còn đối với ống có đường kính lớnphương pháp uốn hàn tỏ ra có nhiều tính năng vượt trội hơn so với các phương pháp khác

và nó đáp ứng được nhu cầu về việc sản xuất các đường ống cỡ lớn

Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, em

được giao đề tài: Thiết kế máy cán uốn 4 trục làm đồ án tốt nghiệp.

Bằng những kiến thức đã học cùng với quá trình tìm hiểu máy tại Xí Nghiệp Cơ

Điện – Công ty Điện lực 3 trong thời gian thực tập tốt nghiệp, cùng với sự hướng dẫn tận

tình của thầy Lưu Đức Hoà và các thầy trong khoa Cơ khí, em đã hoàn thành nhiệm vụ

được giao Tuy nhiên, do thời gian có hạn đồng thời vốn kiến thức còn nhiều hạn chế nênviệc tính toán thiết kế máy không tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong được cácthầy góp ý và sửa chữa để em ngày một hoàn thiện hơn trong quá trình thiết kế sau này

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy cô trong khoa đãgiúp đỡ em hoàn thành đồ án này

a p

1.1 Lý thuyết quá trình gia công biến dạng.

1.1.1 Biến dạng của kim loại.

Dưới tác dụng của ngoại lực vật thể bị biến dạng theo các giai đoạn: Biến dạng đànhồi, biến dạng dẻo và phá huỷ

 Biến dạng đàn hồi

Là biến dạng bị mất đi ngay sau khi bỏ tải trọng, nếu giá trị của tải trọng đặt vào

P ≤ PA ở trên biểu đồ thì khi tải trọng đặt vào mẫu bị kéo dài ra nhưng khi bỏ tải trọng thì

nó trở về trạng thái ban đầu

Δ

Biểu đồ quan hệ giữa lực và biến dạng

 Biến dạng dẻo

Là biến dạng vẫn còn lại sau khi bỏ tải trọng, khi ta đặt tải trọng P > PA thì kim loại

sẽ bị biến dạng nhưng khi ta bỏ tải trọng này thì kim loại vẫn giữ nguyên hình dáng mới

bị biến dạng chứ không trở về hình dáng ban đầu được

 Phá huỷ

Là sự đứt rời giữa các phần tử của tinh thể khi biến dạng khi ta đặt tải trọng P > Pc

thì mạng tinh thể của kim loại bị xô lệch, vỡ vụn phá hủy mạng tinh thể của kim loại

1.1.2 Biến dạng dẻo của kim loại.

1 Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể.

Được thể hiện bằng sự xê dịch của một phần đơn tinh thể so với phần kia của nó

Xê dịch do ứng xuất tiếp gây ra khi nó vượt quá một giá trị tới hạn ح k

Có hai dạng xê dịch: trượt và song tinh

Hình 1.2 Sơ đồ biến dạng dẻo của trượt và song tinh

 Theo hình thức song tinh

Là sự xắp xếp một phần tinh thể vào vị trí đối xứng gương với phần không biếndạng của nó Mặt phẳng đối xứng gương được gọi là mặt phẳng song tinh Khi tạo songtinh, các mặt phẳng nguyên tử của tinh thể xê dịch song song với mặt phẳng song tinh đicác khoảng cách khác nhau

2 Biến dạng dẻo trong đa tinh thể

Biến dạng dẻo xảy ra trong nội bộ hạt và biến dạng ở vùng tinh giới hạt, sự biếndạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh Đầu tiên sự trượt xảy ra ở các hạt có mặttrượt tạo với hướng của ứng suất chính một góc bằng hoặc xấp xỉ 45o sau đó mới đến cácmặt khác

Như vậy, biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra không đông thời và khôngđều Dưới tác dụng của ngoại lực biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến dạng, khi đó

các hạt trượt và quay tương đối với nhau, do sự trượt và quay của các hạt trong các hạt lạixuất hiện các mặt thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển

3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại.

a, Ảnh hưởng của thành phần và tổ chức kim loại.

Các kim loại khác nhau có các kiểu mạng tinh thể, lực liên kết giữa các nguyên tửkhác nhau, do đó tính dẻo của chúng cũng khác nhau Đối với các hợp kim kiểu mạngthường phức tạp, xô lệch mạng lớn, một số các nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chứccản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấutrúc một pha dẻo hơn kim loại có cấu trúc nhiều pha, các tạp chất thường tập trung ở biêngiới hạt làm tăng xô lệch mạng cũng làm giảm tính dẻo của kim loại

b, Ảnh hưởng của nhiệt độ.

Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ hầu hết các kim loại khi tăngnhiệt độ tính dẻo tăng

Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tử tăng đồng thời xô lệch mạnggiảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử làm cho tổ chức đồng đều hơn Một số kimloại và hợp kim ở nhiệt độ thường, tồn tại ở các pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyểnbiến thù hình thành pha có độ dẻo cao

c, Ảnh hưởng của ứng suất dư.

Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô lệch mạng tăng, ứngsuất dư lớn làm cho tính dẻo của kim loại bị giảm mạnh (hiện tượng biến cứng)

Khi nhiệt độ kim loại đạt từ 0,25 ÷ 0,3 Tnc , ứng suất dư và xô lệch mạng giảm làmcho tính dẻo của kim loại phục hồi trở lại ( hiện tượng phục hồi )

Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4Tnc trong kim loại bắt đầu xuất hiện kết tinh lại, tổchức kim loại sau khi kết tinh lại có hạt đồng đều và lớn hơn, mạnh tinh thể hoàn thiệnhơn nên độ dẻo tăng

d, Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính.

Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại Qua thựcnghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khi chịuứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo Ứng suất dư, ma sát ngoài làm thayđổi trạng thái ứng suất chính trong kim loại nên tính dẻo của kim loại cũng giảm

e, Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng

Sau khi rèn, dập các hạt kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng của mọi phía nênchai cứng hơn, đồng thời khi kim loại nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ.

Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại thì các hạt kim loại bị chai chưakịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến dạng, do đó ứng suất trong khối kim loại

sẽ lớn, hạt kim loại giòn và có thể bị nứt

Nếu lấy hai khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồi rèn trênmáy búa và máy ép ta thấy mức độ biến dạng trên máy búa lớn hơn, nhưng độ biến dạngtổng cộng trên máy ép lớn hơn

1.1.3 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo.

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

 Ứng suất đường:

2

1 max

Điều kiện biến dạng dẻo

 Khi kim loại chịu ứng suất đường:

2 max

 Khi kim loại chịu ứng suất mặt: 1 2  ch

 Khi kim loại chịu ứng suất khối: max  min  ch

Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo

Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau khi biến dạng đàn hồi Thế năng của biến dạng đànhồi ở đây Ao _ thế năng để thay đổi thể tích của vật thể Trong trạng thái ứng suất khối,thế năng của biên dạng đàn hồi theo định luật Húc được xác định.

 

3

3 3 2 2 1

Lượng tăng tương đối thể tích của vật trong biến dạng đàn hồi bằng tổng biến dạngtrong 3 hướng vuông góc

1 2 3  1 2 3

2 1

V

Ở đây:  _hệ số pyacon tính đến vật liệu biến dạng

E_Môđun đàn hồi của vật liệu

Thế năng làm thay đổi thể tích bằng:

 2

3 2 1 3

2 1

2 1 3

V A

Thế năng để thay đổi vật thể:

3 1

2 3 2

2 2 1 0

E

A   

 12 2 2 3 2 1 32 2c2 const

Đây gọi là phương trình năng lượng của biến dạng dẻo

Khi các kim loại tấm biến dạng ngang không đáng kể nên 2 1 3

Khi biến dạng dẻo ( không tính đến biến dạng đàn hồi ) thể tích của vật thể khôngđổi

Vậy V  0

Trong trượt tinh khi  1    3 trên mặt nghiêng ứng suất pháp bằng 0.

Ứng suất tiếp khi α = 45˚

2

2 1 max

1.1.4 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực.

1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo.

Biến dạng dẻo kim loại, đồng thời với biến dạng dẻo có xảy ra biến dạng đàn hồi.Quan hệ giữa lực và biến dạng khi biến dạng đàn hồi tuân theo định luật Húc

2 Định luật ứng suất dư.

Trong bất cứ một kim loại biến dạng nào cũng được sinh ra một ứng suất dư cânbằng nhau Ứng suất dư này tồn tại bên trong vật thể đến khi biến dạng làm giảm tínhdẻo, độ bền và độ giai va chạm làm cho vật thể biến dạng hoặc phá hủy khi phân tích ứngsuất chính cần tính đến ứng suất dư và khắc phục hậu quả do nó sinh ra

3 Định luật thể tích không đổi.

Thể tích của vật thể trước và sau khi cán không đổi Định luật này có ý nghĩa thựctiễn nó cho biết chiều dài sau khi biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực

Xét một vật thể có kích thước trước biến dạng và sau khi biến dạng là: L0, b0, h0,

L1, b1, h1.

Ta có: L0b0h0 = L1b1h1.

Từ đây: ln ln ln 0

0

1 0

1 0

b L

Trên là phương trình điều kiện thể tích không đổi

Khi tồn tại bằng ứng biến chính đầu của ứng biến phải trái dấu với hai ứng biến kia

và có trị số bằng tổng hai ứng biến kia

Nếu gọi a1, b1, c1, F1, v1, là kích thước, diện tích và thể tích của vật thể 1; a2, b2, c2,

F2, v2, là kích thước, diện tích và thể tích của vật thể 2

Gọi P1, P2, A1, A2, là lực và công biến dạng tác dụng lên vật thể 1 và 2

.

2

1 2

1 2

c

c b

b a

1.2.1 Khái niệm uốn.

Uốn là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực mhằm tạo cho phôi hoặc mộtphần của phôi có dạng cong hay gấp khúc, phôi có thể là tấm, dải, thanh định hình vàđược uốn ở trạng thái nguội hoặc nóng Trong quá trình uốn phôi bị biến dạng dẻo từngphàn để tạo thàng hình dáng cần thiết

Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng đàn hồi xảy ra khác nhau ở hai mặtcủa phôi uốn.

về tiết diện ngang, lớp trung hòa bị lệch vể phía bán kính nhỏ

Khi uốn những dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến dạng mỏng vật liệu nhưngkhông có sai lệch tiết diện ngang, vì trở kháng của vật liệu có cùng chiều rộng lớn sẽchống lại sự biến dạng theo hướng ngang

Khi uốn phôi với bán kính có khối lượng nhỏ thì mức độ biến dạng dẻo lớn vàngược lại

Hình 1.4 Biến dạng của phôi thép trước và sau khi uốn

1.2.3 Tính toán phôi uốn.

Vị trí của lớp trung hòa được xác định bởi bán kính lớp trung hòa ρ Trong quátrình uốn bề mặt lớp kim loại phía trong và phía ngoài của phôi bị biến dạng nén và kéo

và ở giữa các lớp này là lớp trung hòa hầu như không bị biến dạng và để tính toán phôi tatiến hành xác định vị trí lớp trung hòa và tính toán phôi tại đây

Bán kính lớp trung hòa có thể được xác định theo công thức:





S B

B tb

( mm )Trong đó: Btb_chiều rộng trung bình của lớp tiết diện uốn

2 2

B B

B tb  

B_chiều rộng của phôi ban đầu ( mm )S_chiều dày vật liệu ( mm )r_ bán kính uốn phía trong ( mm )ξ_hệ số biến mỏng

 S1_chiều dày vật liệu sau khi uốn

Trong thực tế bán kính lớp trung hòa có htể xác định theo công thức gần đúng

ρ = r + x.S

Trong đó: r_bán kính uốn phía trong

x_hệ số xác định khoảng cách lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong

2 Tính chiều dài phôi.

Trong đó: r_bán kính uốn ( mm )

3 Bán kính uốn nhỏ nhất và lớn nhất.

Khi uốn, nếu bán kính uốn phía trong quá nhỏ sẽ làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn.Nếu bán kính uốn quá lớn sẽ không xảy ra hiện tượng biến dạng dẻo và phôi sẽ khônggiữ được trạng thái sau khi uốn

 Bán kính uốn lớn nhất được xác định theo công thức:

rngoài = rtrong - STrong đó: E = 2,15.105 ( Nmm2 ) môđun đàn hồi của vật liệu S_chiều dày vật uốn ( mm )

σ_ giới hạn chảy của vật liệu ( N/mm2 )

 Bán kính uốn nhỏ nhất được xác định theo công thức:

4 Công thức tính lực uốn.

Lực uốn bao gồm uốn tự do liên tục và lực làm cho phôi chuyển động quanh trục

FF1 F2

Trong đó: F1_lực biến dạng dẻo kim loại

F1_lực làm cho phôi quay quanh trục

Lực uốn làm biến dạng dẻo kim loại

b

l

n BS

2

Ở đây: k 1 nS l

5 Tính đàn hồi khi uốn.

Trong quá trình uốn không phải toàn bộ kim loại phần cung uốn đều chịu biến dạngdẻo mà có một phần còn lại ở biến dạng đàn hồi Vì vậy khi không còn lực tác dụng củacác trục uốn thì vật uốn hoàn toàn như hình dáng kích thước như đã lựa chọn ban đầu đó

là hiện tượng đàn hồi sau khi uốn

r





Sau khi uốn

Hình 1.6

Tính toán đàn hồi được biểu hiện khi uốn với bán kính nhỏ ( r < 10s ) bằng góc đànhồi β Còn khi uốn với bán kính lớn ( r >10s ) thì cần phải tính đến cả sự thay đổi bánkính cong của vật uốn

Góc đàn hồi được xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi dập và góc uốntheo tính toán

β = α0 – α

Thông thường β bằng khoảng 100

Mức độ đàn hồi khi uốn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, góc uốn, tỷ số giữabán kính uốn với chiều dày vật liệu, hình dáng kết cấu uốn

CHƯƠNG II

GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ CÁC LOẠI MÁY LỐC THÉP HIỆN CÓ

 Trong nông nghiệp: ống được dùng để dẫn nước của máy bơm, máy kéo.

 Trong các ngành công nghiệp ống đóng vai trò chủ chốt trong mọi hoạt động

Ở các xí nghiệp ống được dùng để chứa các khí ( O2, CO2, C2H2… ) Dẫn nước, dầu chomáy móc có sử dụng ống

 Một số công trình thuỷ lợi, sản phẩm ống được lắp đặt để dẫn nước tới nơi cầnđược cung cấp

 Trong đời sống sinh hoạt, ống là phương tiện dẫn nước cho mọi người dân, bảo

vệ nguồn nước khỏi bị nhiễm bẩn

 Tại các công ty xăng dầu ống được sử dụng rất cần thiết, là chỗ chứa quan trọng

để đảm bảo cung cấp cho các phương tiện đi lại như ( xe ô tô, xe gắn máy….)

Với việc sử dụng ống rất đa dạng cho các ngành theo từng công việc khác nhau do

đó ống dẫn sẽ không thể thiếu được trong đời sống sinh hoạt và trên tất cả các lĩnh vực.Dưới đây là một số mô hình ống được dùng sản xuất

 Ống dùng dẫn nước, dẫn dầu và khí

Hình 2.1

 Ống dùng các trữ lượng lớn

Trong quá trình thực tập tại Xí nghiệp Cơ điện _ Công ty Điện lực 3 và qua sự tìmhiểu, học tập quy trình sản xuất ống dẫn nước chịu áp lực phục vụ cho các công trìnhthuỷ lợi_ thuỷ điện, phần nào cũng khẳng định thêm tầm quan trọng của các đường ống.Hiện nay, với nhu cầu xây dựng các nhà máy thuỷ điện vừa và nhỏ nhằm cung cấpđiện cho điện lưới quốc gia Xí nghiệp đã hợp đồng sản xuất ống dẫn nước và ống dẫnchịu áp lực cho các công trình thuỷ lợi_thuỷ điện mà điển hình là công trình thuỷ điệnKhe Diên ở Quảng Nam và công trình thuỷ lợi_thuỷ điện Quảng Trị.

Sản phẩm ống dẫn được sản xuất tại Xí nghiệp hiện nay có các thông số kỹ thuậtsau: Tính cho một đoạn ống

Ống sau khi được sản xuất bằng máy lốc 4 trục và qua các công đoạn hàn nối để cho

ra sản phẩm cuối cùng theo yêu cầu

II Tìm hiểu về các loại máy lốc thép hiện có.

Cùng vói nhu cầu về các thiết bị đường ống ngày càng cao và đòi hỏi kích thước lớn

mà trong khi đó các phương pháp cán ống chưa thể đáp ứng được

Để đáp ứng được việc sản xuất chế tạo các đường ống có kích thước lớn cần phảiđược thực hiện trên các máy lốc thép

Qua quá trình học tập và tìm hiểu hiện nay có hai loại máy lốc thép là máy lốc 3 trục

Hình 2.6

 Ưu điểm: Phương án này có khả năng cuốn được các sản phẩm có kích thước khácnhau, cuốn được những vật liệu dày

 Nhược điểm: Năng suất không cao vì tính linh hoạt của máy thấp

Phương án 3: Trục ép được bố trí ở giữa hai trục đỡ.

Hình 2.7

Trên đây là các phương án để cuốn ống từ máy lốc 3 trục Từ đó phương án 3 làphương án có hiệu quả và đảm bảo tính kinh tế cho việc chế tạo vì:

+ Kết cấu máy đơn giản, làm việc có năng suất cao

+ Dụng cụ chi tiết dễ chế tạo, dễ mua

+ Đảm bảo tính kinh tế cao, dễ sửa chữa

Ta có sơ đồ động của máy như sau:

M

M

1 2

Máy lốc 4 trục.

Hình 2.9Cũng dựa trên nguyên tắc phôi được ép nhờ hai trục III và IV, đồng thời được cuốnsang phải và trái thông qua chuyển động quay của trục cuốn I

trục I

trục IV

trục IItrục III

So với máy cuốn 3 trục, ở đây ta có thể lốc được các ống có chiều dày khác nhauqua khe hở giữa hai trục uốn I và II Ngoài ra so với máy cuốn 3 trục không thể uốn congđoạn đầu của phôi trong khi may lốc 4 trục có thể làm được và làm biến dạng đều trêntoàn bộ bề mặt của phôi, thông qua việc điều chỉnh lực ép của hai trục bên lên phôi.Tuy nhiên, máy lốc 4 trục cũng còn nhiều hạn chế như:

+ Hệ thống điều khiển phức tạp, cơ cấu không gọn do vừa điều khiển bằng cơ khívừa điều khiển bằng thủy lực

+ Giá thành chế tạo cao

+ Chiếm nhiều không gian trong nhà xưởng

Mặc dù vậy, máy cũng có những ưu điểm vượt trội:

+ Năng suất hoạt động lớn vì tính linh hoạt của máy cao

+ Có thể cuốn được những ống có đường kính lớn và chiều dày khác nhau và đảmbảo độ chính xác cao

Sơ đồ động của máy ( hình 2.10 )

Hình 2.10

Nguyên lý hoạt động

M M

M

Sau khi phôi thép tấm được đưa vào máy ta khởi động trục ép để ép cong phôi đồngthời nâng trục II để ép phôi theo chiều dày của phôi Sau đó ta khởi động động cơ chính

để cuốn ống cho đến khi ống được cuốn xong

CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ LỰA CHỌN KẾT CẤU MÁY HỢP LÝ

3.1 Tính toán lực uốn và lực đàn hồi khi uốn.

Phôi có các thông số sau:

- Uốn ống với đường kính Φmax = 2400 (mm)

- Các thông số kỹ thuật của phôi:

Trong đó: Q: Trọng luợng chi tiết (Kg)

V: Thể tích của chi tiết (dm3)

γ : Trọng lượng riêng của vật liệu (Kg/dm3)

2 2

Ở đây: K 1 nS l

Trong đó: B_Chiều rộng phôi tấm (mm)

 _Giới hạn bền của vật liệu (N/mm2).

K1_hệ số uốn tự do phụ thuộc vào vật liệu và tỷ số l/S

3.2.1 Chọn công suất động cơ.

- Để chọn công suất động cơ ta tính công suất cần thiết

N ct N ( TKCTM_Nguyễn Trọng Hiệp).Trong đó: _Hiệu suất chung

Nct_Công suất cần thiết

N FV 90 , 37Kw

60 1000

5 8 , 1084475

( chọn V = 5 m/ph )

  1 2 3 4.

 1 = 0,89 _ Hiệu suất bộ truyền bánh răng

2 = 0,99 _ Hiệu suất của ổ lăn

3 = 1 _ Hiệu suất khớp nối trục

4 = 0,99 _ Hiệu suất của các bạc trượt

37 , 90

49 , 5

60

2970 1

2970 1

8 , 1034 2

56 , 360 3

- Momen xoắn trên các trục hộp tốc độ

Theo công thức 2-4 TKCTM ta có mômen xoắn trên các trục hộp tốc độ:

i

i x

120 10

55 ,

69 , 117 10 55 ,

x

M4

34 , 115 10 55 ,

a, Mô hình cơ cấu.

Để tạo ra lực ép cho quá trình uốn được ống ta phải thiết kế sao cho quá trình cuốnống lực ép để tạo ra biến dạng tấm kim loại được ổn định có hiệu quả

1_trục bánh răng

2_Vít me đai ốc

3_Động cơ

4_Trục vít bánh vít.5_Khớp nối

6_Ổ lăn

Hình 3.3 Lực ép được tạo bởi động cơ truyền động trực tiếp qua bộ trục vít bánh vít và truyềnđến vít me đai ốc tạo lực ép

b, Đặc tính cho bộ truyền.

- Đặc tính cho bộ truyền này làm cho cơ cấu vít me đai ốc quay chậm lại, vít me đai

ốc chịu được lực ép ( lực dọc trục ) rất lớn, vận tốc trược chuyển động thấp

2 1

c, Chọn công suất động cơ.

- Để chọn động cơ điện ta tính công suất cần thiết

N ct N ( TKCTM_Nguyễn Trọng Hiệp)

Trong đó: _Hiệu suất chung

Nct_Công suất cần thiết

N FV 27Kw

60 1000

3 540000

( chọn V = 3 m/ph )

  1 2 3 4.

1 = 0,89 _ Hiệu suất bộ truyền trục vít bánh vít

2 = 0,99 _ Hiệu suất của ổ lăn

3 = 1 _ Hiệu suất khớp nối trục

4 = 0,4 _ Hiệu suất của trục vít tự hãm

Công suất định mức 75 (Kw), số vòng quay 2960 (vg/ph)

d, Phân phối tỷ số truyền.

Chọn ibr = 2  iv = 37

e, Chọn bộ truyền.

 Chọn bộ truyền trục vít có số vòng quay n = 80 (vg/ph), tỷ số truyền i = 37, làmviệc hai chiều, tải trọng thay đổi Thời gian sử dụng 8 năm, mỗi năm làm việc 300 giờ,một ngày làm việc 8 giờ

 Chọn vít me đai ốc: Vít me ép chia làm 3 đoạn, đoạn đầu tham gia lắp ráp vớibánh vít, đoạn cuối áp chặt vào gối trục Quan trọng là giữa có ren và được lắp với đai ốc

để điều chỉnh hành trình

Ren được dùng trong vít me đai ốc là loại ren hình thang đỡ chặn một phía để chống

rơ và lỏng khi làm việc

Chọn vật liệu làm vít me là thép 40X tôi cải thiện có k  800 (N/mm2), ch  500

(N/mm2), HB = 230

3.4 Cách bố trí các trục (hình 3.4)

4.1 Tính toán hộp giảm tốc.

Xác định công suất động cơ, số vòng quay trên trục, phục vụ các bước tính toán thiết

N N

K 

Trong đó: N0: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn.

Ntđ: Số chu kỳ tương đương

Xem bánh răng chịu tải trọng không đổi nên

Theo bảng 3_9 TKCTM_Nguyễn trọng Hiệp, ta có No = 107

Vậy, Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn No nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánhlớn lấy

b, Ứng suất uốn cho phép.

Răng làm việc hai mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều )

K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

Bánh răng bằng thép, tôi cải thiện, thường hóa: K = 1,8

N

K  : hệ số chu kỳ ứng suất uốn

m td

N

K  0

Trong đó: No: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn.

No = 5.106

Ntđ: Số chu kỳ tương đương

Ntđ1 = 3421,04.107 > N0

Ntđ2 = 1192.107 > N0

Cả Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn N0 nên lấy K  N = 1

Giới hạn mỏi uốn của thép:

5 , 1 5 , 322

mm N

5 , 1 2 , 232

mm N

.

.

10 05 , 1 1

n

N K i

i A

125 3 , 1 87 , 2 502

10 05 , 1 1 87 ,

2 6

d

1 87 , 2 1000 60

2970 248 14 , 3 2 1 1000 60

2 1000

60

- Chiều rộng bánh răng : b = ψA.A = 0,3.248 = 74,4 (mm).

- Đường kính vòng lăn của bánh nhỏ

128 , 17

1 87 , 2

248 2 1

2

4 , 74

Với ψd = 0,58 theo bảng 3-12 TKCTM ta tìm được Kttbảng = 1,16

Tính hệ số tập trung tải trọngthực tế theo công thức 3-20 TKCTM

1 , 08

2

1 16 , 1 2

2 6

8 Xác định moduyn, số răng, chiều rộng bánh răng.

- Moduyn được chọn theo khoảng cách trục

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng hay kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong chânrăng theo công thức:

  .

.

10 1 , 19

2

6

u u

b n Z m y

N K



Trong đó: m_Moduyn pháp của bánh răng, m = 3

y_Hệ số dạng răng, chọn theo số răng tương đương

Ztđ1 = Z1 = 45  y1 = 0,476.

Ztđ2 = Z2 = 129  y2 = 0,517

+ Đối với bánh răng nhỏ:

56 , 73 78 2970 45 3 476 , 0

5 , 122 404 , 1 10 1 , 19

476 , 0 56 , 73 2

1 1

Với úng suất uốn cho phép:   u = 129 ( N/mm2)

Ta thấy:  1 ,  2 đểu nhỏ hơn   u

10 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột.

Trường hợp bánh răng chịu quá tải với hệ số quá tải

M

M

K qt  qt Trong đó: Mqt_Momen xoắn quá tải

M_Momen xoắn danh nghĩa

Cần kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn nhất sinh ra khi quá tải theo công thức txqt  tx K qt   txqt

Trong đó: tx _ứng suất tiếp xúc

 Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

N K i

i

2 2 3 6

.

1

10 05 , 1

   499 , 5

8 , 1034 78

125 404 , 1 1 87 , 2 87 , 2 260

10 05 ,

Trong đó: Hệ số quá tải Kqt = 1,8

ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số cho phép đối với bánh nhỏ và bánh lớn

 Kiểm nghiệm sứ bền uốn

11 Định các thông số chủ yếu của bộ truyền.

Các thông số chủ yếu của bộ truyền được tính theo các công thức trong bảng 3 - 3TKCTM

Lực tác dụng lên bánh răng được chia làm 3 thành phần: Lực vòng P, lực hướng tâm

N

K 

Trong đó: N0: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn

Ntđ: Số chu kỳ tương đương

Xem bánh răng chịu tải trọng không đổi nên

Theo bảng 3_9 TKCTM_Nguyễn trọng Hiệp, ta có No = 107

Vậy, Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn N0 nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánhlớn lấy

b, Ứng suất uốn cho phép.

Răng làm việc hai mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều )

K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

Bánh răng bằng thép, tôi cải thiện, thường hóa: K = 1,8

N

K  : hệ số chu kỳ ứng suất uốn

m td N

Cả Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn N0 nên lấy K  N = 1

Giới hạn mỏi uốn của thép:

5 , 1 5 , 322

mm N

5 , 1 2 , 232

mm N

.

.

10 05 , 1 1

n

N K i

i A

  mm

56 , 360 3 , 0

69 , 117 3 , 1 87 , 2 546

10 05 , 1 1 87 ,

2 6

d

1 87 , 2 1000 60

8 , 1034 335 14 , 3 2 1 1000 60

2 1000

60

335 2 1

2

5 , 100

Với ψd = 0,58 theo bảng 3-12 TKCTM ta tìm được Kttbảng = 1,16

Tính hệ số tập trung tải trọngthực tế theo công thức 3-20 TKCTM

1 , 08

2

1 16 , 1 2

69 , 117 55 , 1 87 , 2 546

10 05 , 1 1 87 ,

2 6

8 Xác định moduyn, số răng, chiều rộng bánh răng.

- Moduyn được chọn theo khoảng cách trục

mn = ( 0,01 ÷ 0,02 )A = ( 3,64 ÷ 7,28 ) (mm)

Tra bảng 3-1 TKCTM ta có: mn = m = 4 (mm)

- Số răng bánh nhỏ.

    63

1 87 , 2 4

364 2 1

2

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng hay kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong chânrăng theo công thức:

  .

.

10 1 , 19

2

6

u u

b n Z m y

N K



Trong đó: m_Moduyn pháp của bánh răng, m = 4

y_Hệ số dạng răng, chọn theo số răng tương đương

Ztđ1 = Z1 = 63  y1 = 0,499

Ztđ2 = Z2 = 181  y2 = 0,517

+ Đối với bánh răng nhỏ:

6 , 53 109 8 , 1304 63 4 499 , 0

120 674 , 1 10 1 , 19

69 , 117 674 , 1 10 1 , 19

2

6

Với úng suất uốn cho phép:   u = 129 ( N/mm2)

Ta thấy:  1 ,  2 đểu nhỏ hơn   u

10 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột.

Trường hợp bánh răng chịu quá tải với hệ số quá tải

Trong đó: Mqt_Momen xoắn quá tải

M_Momen xoắn danh nghĩa

Cần kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn nhất sinh ra khi quá tải theo công thức

txqt  tx K qt   txqt

Trong đó: tx _ứng suất tiếp xúc

a ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải.