đồ án kỹ thuật cơ khí Thiết kế hệ thống lỗ hình cán thép gai CT5

Trong đó việc thiết kế hệ thống lỗ hình giữ vai trò quan trọngquyết định đến tính chất và trủng loại sản phẩm.. 2 2 201 lg 12100 lg - Mức độ biến dạng của phôi kim loại - Công dụng và yê

Trang 1

TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Hà Nội Ngày 26 Tháng 9 Năm 2003

KHOA LUYỆN KIM-CNVL

BỘ MÔN: CHBD & CÁN KL

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ

1 Họ và tên sinh viên:

Khoá: 44 Ngành: Cơ học biến dạng & cán kl

b Loại máy bán liên tục

c Loại máy liên tục

4 Nội dung đồ án

a Phần thuyết minh:

- Lời nói đầu

- Tính số lần cán và phân phối hệ số giãn dài cho từng lần cán

- Chọn hệ thống lỗ hình cán thô và cán tinh

- Thiết kế và tính toán cho từng lỗ hình

- Tính lực cán, mômen cán, công suất cán cho từng lần cán

- Một bản vẽ trục cán có bố trí lỗ hình tại một giá cán tuỳ ý

5 Cán bộ hướng dẫn: Ts Hà Tiến Hoàng

Gv Nguyễn Thị Hồng Huế

Sinh viên ký tên Cán bộ hưóng dẫn Trưởng bộ môn

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Với chủ trương đổi mới nền kinh tế nhằm thực hiện công nghiệp, hiện đạihoá của Đảng và nhà nước Nghành công nghiệp luyện kim nói chung và côngnghiệp sản xuất thép cán nói riêng có vị trí quan trọng trong việc cung cấpnguyên vật liệu cho xây dựng hạ tầng cơ sở, cho các nghành công nghiệp cơ khíchế tạo, giao thông vận tải, nông nghiệp

Với vai trò là kỹ sư nghành CHBD & cán thép tương lai, đòi hỏi mỗi sinhviên phải nỗ lực hết mình để nắm bắt được công nghệ cũng như phải hiểu sâu vềkết cấu thiết bị Trong đó việc thiết kế hệ thống lỗ hình giữ vai trò quan trọngquyết định đến tính chất và trủng loại sản phẩm

Đồ án công nghệ này em được phân đề tài: Thiết kế hệ thống lỗ hình cánthép vằn có đường kính  = 16 với phôi ban đầu có kích thước (110 x 110) x

3600 mm Em xin chân thành cảm ơn Ts Hà Tiến Hoàng

Gv Đặng Thị Hồng Huế

đã trực tiếp tận tình hướng dẫn và các thầy giáo trong bộ môn cũng như các bạntrong lớp đã đóng góp những ý kiến hết sức quý báu giúp em giải quyết đượcnhững khó khăn để hoàn thành được bản đồ án này Song do kinh nghiệm cònhạn chế nên sự thiếu sót là không tránh khỏi Em rất mong được các thầy cô giáochỉ bảo thêm nữa để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin trân thành cảm ơn !

Trang 3

 lg

.

2 2

201 lg 12100 lg

- Mức độ biến dạng của phôi kim loại

- Công dụng và yêu cầu của thành phẩm

- Tính chất vững vàng của vật cán trong lỗ hình

Căn cứ vào yêu cầu và cơ sở của việc chọn hệ thống lỗ hình trên, ta chọn hệthống lỗ hình cán phôi là hệ thống hình hộp chữ nhật - vuông Hệ thống lỗ hìnhnày có những ưu điểm sau:

- Ýt khoét sâu vào trục

- Cho phép cán với lượng Ðp lớn, có khả năng nâng cao năng suất cho máy cán

- Biến dạng đồng đều và tiêu hao năng lượng Ýt

Trang 4

- Hệ số kéo dài lớn, năng suất cao.

I.2.2 Hệ thống lỗ hình cán trước tinh

a Nhiệm vụ:

Bắt vật cán biến dạng thành bán thành phẩm, sau khi qua hệ thống này có hình dạng gần giống sản phẩm

b Yêu cầu:

- Không tạo ra các khuyết tật ở vật cán

- Hạn chế ứng suất dư bên trong

- Biến dạng đều đặn, đảm bảo nhiệt độ cán và cơ tính của sản

phẩm Chọn hệ thống lỗ hình ôvan – vuông Vì hệ thống này có những ưu nhượcđiểm phù hợp với cá hình cỡ nhỏ

ưu điểm : - Biến dạng đều mọi phía, phôi vuông dễ vào lỗ hình bầu dục, thuậntiên cho cơ cấu dẫn hướng

- Các mép gờ vát của vật cán luôn được thay đổi làm nhiệt độ vật cánđồng đều theo chiều dài và tiết diện Tổ chức kim loại trong vật cánđồng nhất, khử ứng suất dư tại các mép

- Lỗ hình bầu dục không khuét sâu vào trong trục, Ýt tạo khuyết tật trên bề mặt sản phẩm

Nhược điểm: - Biến dạng không đồng đều khi phôi cán trong lỗ hình vuông Với lộ hình vuông, rãnh lỗ hình khuét sâu vào trục, tuy nhiên với kích thước phôi nhỏ thì có thể bỏ qua nhược điểm này

Hệ thống lỗ hình ôvan – vuông

I.2.3 Hệ thống lỗ hình tinh

Hệ thống lỗ hình tinh bao gồm lỗ hình tinh, trước tinh và trước trước tinh

Hệ thống lỗ hình tinh có nhiệm vụ:

- Làm cho vật cán biến dạng đúng yêu cầu

- Tạo sản phẩm có kích thước nằm trong dung sai cho phép Chọn hệ thống lỗ hình tinh: vuông - ôvan – tròn

Lỗ hình ôvan có ưu điểm:

- Kim loại được điền đầy trong lỗ hình khi đưa vật cán từ lỗ hìnhôvan sang lỗ hình tinh Sản phẩm có kích thước chính xác, chất lượng cao

lỗ hình tinh Ýt bị hao mòn ở hai bên, phía trên và phía dưới vì lượng Ðp nhỏ, tuổi thọ lỗ hình tăng

I.3 Chế độ nung

Chế độ nung, Phân bố hệ số giãn dài cho từng lần cán, tính lỗ hình

a Xác định nhiệt độ cán

- Mục đích nung phôi trước khi cán: Tăng tính dẻo, dảm trở kháng biến dạng

Vì vậy lực cán giảm, giảm tiêu hao năng lượng, tăng tuổi thọ máy cán và tăng

Trang 5

năng suất Thông qua việc nung mà thành phần hoá học của phôi được đồng đều,tăng được lượng Ðp và dẫn tới chất lượng sản phẩm được tốt.

- Vì lẽ đó mà công việc nung phôi trước khi cán là một công việc vô cùngquan trọng trong toàn bộ quy trình công nghệ cán Mong muốn của chúng ta làlàm thế nào nung phôi đạt tới nhiệt độ cao thích hợp vừa tốn Ýt nhiên liệu nunglại vừa dễ gia công Việc xác định nhiệt độ nung cho từng loại thép là khâu quyếtđịnh đến năng suất và chất lượng sản phẩm cán

- Nhiệt độ nung quá cao thì phôi sẽ bị cháy hoặc bị quá nhiệt

- Nhiệt độ nung quá thấp thì không đảm bảo an toàn cho những thiết bị cán

nh trục bị gãy, vỡ khớp nối mặt khác năng lượng làm biến dạng kim loại tănglên rất nhiều

- Nhiệt độ nung không đồng đều dẫn đến vật cán bị cong vặn theo chiều dàygây ra phế phẩm

Để xác định nhiệt độ nung và nhiệt độ cán kim loại, người ta xây dựng giản đồ các vùng nhiệt độ nung, nhiệt độ cán của thép theo hàm lượng cácbon trong thép trên cơ sở giản đồ trạng thái Fe – C Theo hình 44 (Quyển IV) ta có nhiệt độ cánđối với thép CT5 là:

Tnung = 1200 oc

Tcán = 1170 oc

T kết thúc cán = 850 oc

I.4 Phân phối hệ số kéo dài 

Theo đúng lý thuyết thì việc phân bố hệ số biến dạng nh thế nào đó để đảmbảo cho công suất trên các lượt cán gần nh nhau Nhưng trên thực tế còn phải xétđến tính dẻo của kim loại, điều kiện ăn kim loại vào trục, sự mài mòn trụccán Từ lý thuyết và thực tế đã tổng kết:

- Lần cán đầu tiên không nên lấy  quá lớn vì nếu lấy hệ số kéo dàiquá lớn tức là lượng Ðp quá lớn dẫn đến phối sẽ bị khó ăn vào trục,vật cán không ổn định dễ bị kẹt ảnh hưởng đến chất lượng sảnphẩm Nếu  quá nhỏ sẽ không phá vỡ được tổ chức thép đúc, ảnhhưởng đến lần cán sau

- Tận dụng tối đa  ở các lần cán 4, 5, 6 để tăng lượng Ðp tận dụngtính dẻo của phôi cao khi còn ở nhiệt độ lớn để tăng năng suất

- Lấy  = 1,25  1,3 ở các giá cán tinh để sản phẩm tạo được vằn.Căn cứ vào những phân tích trên, ta phân phối

hệ số giãn dài cho các lần cán nh sau:

Lần cán Lỗ hình Hệ số kéo dài cho từng lần

cán 

Diện tích lỗ hình F

Trang 6

Kiểm tra lại sự phân bố 

Sự phân bố  phải đảm được điều kiện:

Fo/Fn = 1 2 3 13 = (tb)13

 60,18  60,168  60,18

Vậy phân bố hệ số  nh trên là hợp lý

Phần II

Thiết kế và tính toán các kích thước cho từng lỗ hình.

Tính kích thước của lỗ hình phải căn cứ vào lượng Ðp cực đại cho phép ở mỗi giá cán

max .(1 cos) 2

D D

.(

2 15 , 1

f

h h R H

h b

o lt

Trang 7

n3: Hệ số xét đến ảnh hưởng của thành phần hoá học của vật liệu cán n3 = 1

n2: Hệ số xét tới ảnh hưởng của tốc độ cán

Chọn tốc độ cán cho cán thô là v = 2,5 m/s

Theo sơ đồ đường công nghệ: Từ giá cán thứ 2 (lỗ hình 6) đến giá cán thứ 9 (lỗ hình 13) được xếp theo hàng dọc và được cán liên tục

Chọn tốc độ cán cho giá cán tinh là v = 14 m/s Để đảm bảo điều kiện liên tục là

- Vật cán đồng thời có thể cán (ăn vào) trên tất cả các giá cán

- Tích số giữa tốc độ và tiết diện vật cán tại các giá cán phải bằng nhau và bằng một hằng số:

Chọn chiều cao của hình hộp chữ nhật: h1 = 80 mm

Lượng Ðp h của phôi tại lỗ hình K1 là:

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,95.1.(1,05 – 0,0005.1170) = 0,44

44 , 0 2

30 30

250 110

2

30 15 ,

Kiểm tra điều kiện giãn rộng của vật cán trong lỗ hình:

Khoảng trống của lỗ hình dành cho giãn rộng là

btt = B1 – BF = 122,345 – 110 = 12,345 mm

Trang 8

110 345 , 122

1

1 1

b B

h

22 37796

, 0 210

3 , 10083

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,95.1.(1,05 – 0,0005.1140) = 0,456

456 , 0 2

20 20

250 80

2

20 15 ,

Trang 9

Chiều rộng đáy lỗ hình b2 là:

b2 = ( 0,95  1 ) B1 = 1 122,345 = 122,345 mm

Chiều rộng miệng lỗ hình B2 là:

B2 = B1 + 1,5 blt = 122,345 + 1,5 7 = 132,845 mm

345 , 122 845 , 132

2

2 2

b B

h

17 3

, 0 220

67 , 8066

Chiều cao của lỗ hình K3 là: h3 = a3 = 74,6 mm

h = B2 – h3 = 132,845 – 74,6 = 58,245 mm

Lượng giãn rộng blt được tính theo công thức trên là:

Trang 10

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,95.1.(1,05 – 0,0005.1110) = 0,47

47 , 0 2

245 , 58 245 , 58 250 845

, 132 2

245 , 58 15 ,

60 2 , 82

3

3 3

b B

h

30 5233

, 0 7 , 212

245 , 58

Trang 11

4 Lỗ hình hộp chữ nhật K4.

Tiết diện lỗ hình K4 là:

3708 , 813

5 , 1

22 , 5563

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,95.1.(1,05 – 0,0005.1080) = 0,4845

4845 , 0 2

6 , 29 6

, 29 250 6

, 74 2

6 , 29 15 ,

btt = B4 – B3 = 94,85 – 82,2 = 12,65 mm

So sánh có : btt = 12,65 mm  blt = 12,65 mm

và có chiều rộng phôi thực tế:

bf4 = bf3 + blt = 74,8 + 12,65 = 87,45 mm  B4 = 94,85 mm Vậy kích thước của lỗ hình K4 đảm bảo điều kiện giãn rộng

Độ nghiêng thành lỗ hình  là:

10 45

2 , 82 85 , 94

4

4 4

b B

h

21 36

, 0 5 , 227

6 , 29

Trang 12

813 , 3708

Chiều cao của lỗ hình K5 là: h5 = a5 = 50 mm

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,95.1.(1,05 – 0,0005.1050) = 0,498

498 , 0 2

85 , 44 85 , 44 250 85

, 94 2

85 , 44 15 ,

45 67 , 65

5

5 5

b B

Trang 13

6 , 25 446

, 0 225

85 , 44

Để đảm kích thước sản phẩm ra khỏi giá cán cuối cùng được chính xác từ đây

ta sẽ tính ngược hướng cán từ lỗ hình tinh

6 Lỗ hình tinh K13.

Chọn kích thước lỗ hình tinh như trong sách (Quyển I) cho lỗ hình tinh 16

Ở trạng thái nguội kích thước đường kính phôi là:

h

5 , 17 3

, 0 6 , 133

46 , 12

Trang 14

.( )

3

2 12 12

27 , 255 )

( 3

F b

mmBán kính lỗ hình ôvan là:

) 2 2 , 13 (

4

) 2 2 , 13 ( 96 , 26 )

2 12

t h b

h

7 , 11 2

, 0 75 , 132

55 , 5

Trang 15

6 , 344

h’

11 = 1,414 a11 – 0,828 r = 1,414 18,75 – 0,828 3 = 24 mmĐường kính làm việc: Dk = D – 0,76 a11 = 280 – 0,76 18,75 = 265,75 mm

k

rad R

h

3 , 20 3545

, 0 875 , 132

7 , 16

Trang 16

2 , 627

h’

9 = 1,414 a9 – 0,828 r = 1,414 25,3 – 0,828 4 = 32,5 mmĐường kính làm việc: Dk = D – 0,76 a9 = 350 – 0,76 25,3 = 330,77 mm

k

rad R

h

7 , 21 379

, 0 386 , 165

8 , 28

Trang 17

62 , 1181

h’

7 = 1,414 a7 – 0,828 r = 1,414 34,7 – 0,828 5 = 45 mmĐường kính làm việc: Dk = D – 0,76 a7 = 350 – 0,76 34,7 = 323,63 mm

k

rad R

h

62 , 23 4122

, 0 814 , 161

5 , 27

Trang 18

Lỗ hình:

Tiết diện lỗ hình: F10 = 11 F11 = 1,3 344,6 = 448 mm2

Xét cặp lỗ hình: Vuông K9 - ôvan K10 – vuông K11

Tra đồ thị hình 7 – 13 QuyÓn I Từ phôi vuông K9 có cạnh a9 = 25,3 mm tra đồ thị có tỷ số:

448 )

( 3

F b

) 3 15 (

4

) 3 15 ( 7 , 40 )

2 10

t h b

h

3 , 14 248

, 0 167

3 , 10

Trang 19

Lỗ hình:

Tiết diện lỗ hình: F8 = 9 F9 = 1,345 627,2 = 844 mm2

Tra đồ thị hình 7 – 13 Quyển I Từ phôi vuông K7 có cạnh a7 = 34,7 mm tra đồ thị có tỷ số:

844 )

( 3

F b

) 4 5 , 20 (

4

) 4 5 , 20 ( 3 , 56 )

2 8

t h b

h

17 294

, 0 164

2 , 14

Trang 20

Lỗ hình:

Tiết diện lỗ hình: F6 = 7 F7 = 1,35 1181,62 = 1595,2 mm2

Tra đồ thị hình 7 – 13 Quyển I Từ phôi vuông K5 có cạnh a5 = 50 mm tra đồ thị

2 , 1595 )

( 3

F b

) 6 30 (

4

) 6 30 ( 5 , 72 )

2 6

t h b

h

20 3549

, 0 76 , 158

Trang 21

Lỗ hình:

II.2 Kiểm tra điều kiện giãn rộng của các lỗ hình: từ lỗ hình K6 đến lỗ hình K12

1 Kiểm tra điều kiện giãn rộng trong lỗ hình K6

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,98.1.(1,05 – 0,0005.1025) = 0,526

526 , 0 2

20 20

175 50

2

20 15 ,

Vậy kích thước của lỗ hình K6 đảm bảo điều kiện giãn rộng

h = b6 – h’

7 = 72,5 – 45 = 27,5 mmLượng giãn rộng blt được tính theo công thức trên là:

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,96.1.(1,05 – 0,0005.1000) = 0,528

Trang 22

Vậy: 9 , 45

528 , 0 2

5 , 27 5

, 27 175 5

, 72 2

5 , 27 15 ,

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,9.1.(1,05 – 0,0005.975) = 0,5

5 , 0 2

2 , 14 2 , 14 175 7

, 34 2

2 , 14 15 ,

h = B8 – h’

9 = 56,3 – 32,5 = 23,8 mmLượng giãn rộng blt được tính theo công thức trên là:

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,8.1.(1,05 – 0,0005.950) = 0,46

46 , 0 2

8 , 23 8 , 23 175 3

, 56 2

8 , 23 15 ,

Trang 23

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,7.1.(1,05 – 0,0005.925) = 0,411

411 , 0 2

3 , 10 3

, 10 175 3

, 25 2

3 , 10 15 ,

h = b10 – h ‘

11 = 40,7 - 24 = 16,7 mmLượng giãn rộng blt được tính theo công thức trên là:

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,6.1.(1,05 – 0,0005.900) = 0,36

36 , 0 2

7 , 16 7 , 16 140 7

, 40 2

7 , 16 15 ,

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trang 24

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,5.1.(1,05 – 0,0005.875) = 0,3

3 , 0 2

55 , 5 55 , 5 140 75

, 18 2

55 , 5 15 ,

h

b lt

2

.

2 15 , 1

Trong đó: f = n1.n2.n3.(1,05 – 0,0005.t)

= 1.0,45.1.(1,05 – 0,0005.850) = 0,28

28 , 0 2

46 , 12 46 , 12 140 96

, 26 2

46 , 12 15 ,

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	4,09 MB