Luận văn tính toán và thiết kế dây chuyền nắn tinh thép tấm và tìm hiểu quá trình cắt thép tấm liên tục

Thép tấm hầu như được sử dung rất nhiều trong các nghành công nghiệp kể trên.Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục cánquay ngược chiều nhau

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM TRONG CÔNG NGHIỆP

1.1 Gi ớ i thi ệ u chung

Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền kinh

tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó Trong đó ngành công nghiệp, màđặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản phẩm Ở mộtkhía cạnh khác, thì ngành công nghiệp tạo phôi lại đóng một vai trò chủ chốt, là khâu cơbản đầu tiên trong quy trình sản xuất cơ khí Hơn nữa, một số phương pháp tạo phôi nhưcán, kéo, cắt kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng cho cácngành công nghiệp khác như: công nghiệp hàng không, công nghiệp điện, công nghiệpôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp

Thép tấm hầu như được sử dung rất nhiều trong các nghành công nghiệp kể trên.Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục cánquay ngược chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu.Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng tấmhay ta còn gọi là thép tấm

Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại

nó có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau Cán ở trạng thái nóng cho ta những sảnphẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, còn ở trạng thái nguội cho ra sản phẩm mỏng vàcực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm Các sản phẩm thép tấm được phân loại theo

1.1.1 Trong nghành điện

Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là thép trong stato của máy bơmnước hay quạt điện, thép tấm được dùng làm các cánh quạt cỡ lớn, các thép tấm mỏngdùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lưu đèn ống, máy biến thế, trong lĩnh vựcđiện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện đường

Hình 1.1 Sản phẩm thép tấm trong nghành điện 1.1.2 Trong xây dựng

Các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ các tấm thép tấm dàycắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau có thể bằng mối hàn, bulông hoặcđinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững Rỏ ràng nhất là thép tấm được sử dụnglàm tấm lợp…

Hình 1.2 Sản phẩm thép tấm trong xây dựng 1.1.3 Trong nghành cơ khí

Thép tấm được sử dụng trong các thân máy của các máy cắt kim loại, vỏ hộp giảmtốc bằng kết cấu hàn, khung, sườn xe, máy,

Đường ống thủy điện Vỏ máy ép bemco.

Hình 1.3 Sản phẩm thép tấm trong cơ khí.

1.1.4 Trong nghành cơ khí ôtô

Việc sử dụng thép tấm không thể thiếu

được Nó được sử dung làm khung, sườn,

gầm ôtô, lót sàn ôtô, che kín thùng xe, và các

Với nhu cầu sử dụng thép tấm rộng lớn như vậy, cần thiết phải có những máy cắtthép tấm với năng suất cao, với độ chính xác cao, được điều khiển tự động hoặc bán tựđộng đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói riêng cũngnhư nền kinh tế nói chung, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hóa đấtnước

Hình 1.4 Vỏ ôtô được làm từ thép tấm

1.2 Tình hình s ả n xu ấ t thép t ấ m trong và ngoài n ướ c

1.2.1 Tình hình thế giới

WSA dự báo lượng thép tiêu thụ trong năm nay sẽ tăng 10,7% lên 1,241 tỷ tấn,cao hơn so với dự báo đưa ra hồi cuối năm 2009, và sẽ đạt mức cao lịch sử 1,306 tỷ tấntrong năm 2011

Daniel Novegil, Chủ tịch ủy ban kinh tế của WSA, nhận xét ngành thép thế giớiđang vững bước trên con đường phục hồi, với đà tăng trưởng không chỉ diễn ra sớm hơn

mà còn nhanh hơn dự kiến, phần lớn nhờ hiệu quả của các gói kích thích kinh tế và nhucầu nhập kho hiện nay

Trong khi bức tranh tăng trưởng cho năm nay và năm tới khá sáng sủa, ôngNovegil lưu ý đà phục hồi tại các nền kinh tế phát triển lớn vẫn rất chậm, với nhu cầuthép trong năm 2011 dự kiến sẽ thấp hơn rất nhiều so với mức năm 2007, nhưng các nềnkinh tế đang nổi sẽ tiếp tục đạt tăng trưởng cao, giúp đẩy nhu cầu thép thế giới tăng lêntrong tương lai Nhu cầu thép năm 2010 của Trung Quốc dự báo sẽ tăng 6,7% lên 579triệu tấn, sau khi ước đạt 542,4 triệu tấn năm 2009

Mặc dù toàn ngành đang phục hồi nhanh hơn dự kiến, ông Ian Christmas, Giámđốc WSA vẫn nghi ngờ về khả năng tất cả các công ty thép sẽ chuyển gánh nặng chi phílên người tiêu dùng, do tình hình hiện nay đã khác xa so với năm 2007, thời điểm mà giánguyên liệu thô tăng vọt

Ba hãng sản xuất thép hàng đầu thế giới là Vale (Brazil) BHP Billiton và RioTinto (Australia) hoặc là đang đàm phán với khách hàng hoặc đã đạt được thỏa thuận vềcung ứng quặng với mức giá được tính trên cơ sở hàng quý

Hiện các nhà khai mỏ vẫn chưa tiết lộ mức tăng giá họ đã đạt được trong các thỏathuận trong năm nay, nhưng giới phân tích ước tính mức tăng này vào khoảng 80-90%đối với quặng sắt

Các dây chuyền cắt thép tấm trên thé giới đã có từ rất lâu đời với nhiều kích cỡ vàchủng loại khác nhau Về sản phẩm cũng rất phong phú: thép cán nóng, cán nguội, thép

mạ kẽm… Khả năng của các dây chuyền cắt thép tấm hiện nay là rất lớn, có khả năng cắtnhững loại thép có chiều dày từ 0.3 mm đến 8 mm

1.2.2 Tình hình trong nước

Trước năm 1954, các loại thép ở Việt nam hầu như nhập từ Pháp về, sau 1954chúng ta nhập thép từ Liên xô, Trung quốc và các nước Đông âu Kế hoạch 5 năm lần thứnhất (1960 - 1965), nhà nước ta đầu tư xây dựng khu gang thép Thái nguyên với sự giúp

đỡ của Trung quốc Năm 1975, nhà máy luyện cán thép Gia sàng, Thái nguyên đi vàohoạt động với năng suất 5 vạn tấn năm (nay là 10 vạn TN/) với sự giúp đỡ của CHDCĐức Miền Nam sau ngày giải phóng có các nhà máy cán thép hình cỡ nhỏ như Vicasa,Vikimcô (với năng suất khoảng 5 vạn tấn / năm Đến năm 1978 Nhà máy cán thép Lưu

xá, Thái nguyên có năng suất 12 vạn tấn / năm đi vào hoạt động Cho đến năm 1986 cảnước chỉ đạt khoảng 20 vạn tấn thép cán / năm Sau đổi mới, các xí nghiệp liên doanh cánthép giữa Việt nam và nước ngoài đã hình thành nh− Công ty thép Việt – UcVINAUSTEEL ở Hải Phòng có năng suất 18 vạn tấn / năm, Công ty thépNASTEELVINA giữa Việt nam và Singapo ở Thái nguyên có năng suất 12 vạn tấn /năm, Công ty thép Việt - Nhật ở Vũng tàu, Công ty thép ống VINAPIPE liên doanh giữaViệt nam và Hàn quốc, Công ty thép Đà nẵng vv Tính đến năm 2005 cả nước ta đã sảnxuất khoảng 3000.000 tấn thép cán Thép của chúng ta phục vụ được một phần nhu cầuxây dựng cho đất nước và đã tham gia xuất khẩu Trong định hướng phát triển của ngànhluyện kim ở nước ta đã dự kiến tổng nhu cầu thép vào năm 2010 là 6400.000 tấn, trong

đó có 3500.000 tấn thép tấm, lá và 2900.000 tấn thép hình và dây Để đảm bảo nhu cầunêu trên, dự kiến xây dựng, phân bổ và phát triển năng lực thiết bị nhằm cân đối nhu cầusản phẩm cũng được đề xuất cho từng giai đoạn đến 2005 và 2010, bao gồm các nhà máycán nóng, cán nguội thép băng liên tục với tổng sản lượng dự kiến đến 2010 tới hơn 4triệu tấn/ năm

Ở nước ta hầu hết các doanh nghiệp nói chung hay các trung tâm cắt thép nói riêngphải nhập dây chuyền từ nước ngoài với giá rất cao Trong khi đó, thì tình trạng khó khăntrong khâu bảo trì do sự cố thì phải nhờ đến các chuyên gia nước ngoài.

Mục tiêu tổng quát của ngành thép: phát triển ngành thép Việt Nam nhanh chóng

trở thành một ngành phát triển hoàn chỉnh theo công nghệ truyền thống, sử dụng tối đanguồn quặng sẵn có trong nước, trên cơ sở xây dựng khu liên hợp luyện kim công suất 4-

5 triệu tấn thép /năm, sử dụng tối đa và có hiệu quả nguồn nguyên liệu khoáng trongnước, áp dụng các công nghệ mới hiện đại đang được sử dụng trên thế giới, cố gắng thoảmãn tối đa nhu cầu trong nước về thép cán (cả về số lượng, chủng loại, quy cách và chấtlượng sản phẩm) Dần dần thay thế nhập khẩu tiến tới xuất khẩu sản phẩm thép Phấn đấuđến 2020 sẽ có một ngành thép phát triển bền vững với tốc độ tăng trưởng cao, bảo đảmtốt về chất lượng, đầy đủ về số lượng và chủng loại sản phẩm thép, đáp ứng cho nhu cầu

phát triển kinh tế xã hội của đất nước Dự kiến nhu cầu thép vào năm 2010 là 10 triệu

tấn; năm 2015 là 16 triệu tấn và năm 2020 là 20 triệu tấn Trong đó sản xuất trong nước

theo mốc năm tương ứng chỉ đạt 51%; 62% và 70% vào năm 2020

Hiện nay một số doanh nghiệp đã thành công chế tạo dây chuyền cắt thép tấm,nhưng quá trình nắn thép chủ yếu là nắn thô và quá trình cắt không liên tục nên chấtlượng đầu ra thường không đảm bảo cũng như tuổi thọ dây chuyền còn thấp

1.3 M ụ c tiêu và gi ớ i h ạ n c ủ a đ ề tài lu ậ n văn

1.3.1 Mục tiêu của đề tài

Với các điều đã nói ở trên thì mục tiêu của đồ án lần này là tính toán và thiết kế

lại dây chuyền nắn tinh thép tấm và tìm hiểu thêm quá trình cắt thép tấm liên tục nhằm

tạo tiền đề cho khả năng cạnh tranh với các dây chuyền ngoại nhập

1.3.2 Giới hạn đề tài

- Không thiết kế hệ thống điều khiển

- Không tính toán thiết kế hệ thống khớp nối trục, khớp cacdan, cơ cấu dẫnhướng khi xả cuộn, bộ đếm…

- Không thực hiện bản vẽ tổng thể dây chuyền

- Không thiết kế cụm xả.

CHƯƠNG 2: CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT THÉP TẤM HIỆN NAY VÀ NGUYÊN LÝ NẮN THẲNG THÉP TẤM

2.1 Một số dây chuyền sản xuất thép tấm hiện có trên thị trường

2.1.1 Dây chuyền sản xuất thép tấm của công ty ELMAKSAN

Hình 2.1 Dây chuyền sản xuất thép tấm của công ty ELMAKSAN

Các thông số kỹ thuật của dây chuyền:

Số hiệu sản phẩm ELBK 1600 X 0.4 ÷ 2 X 15 ton

Nguyên liệu đầu vào

2.1.2 Dây chuyền sản xuất thép tấm của công ty ROLLER KING ENTERPRISE

Dây chuyền sản xuất gồm 3 phần chính:

- Phần đầu vào

- Phần cắt chính

- Phần đầu ra

a Phần đầu vào:

Hình 2.2 Phần dầu vào của dây chuyền sản xuất thép tấm tại công ty ROLLER

10: Băng tải vận chuyển 11: Dàn nắn tinh

Hình 2.6 Phần đầu ra của dây chuyền sản xuất thép tấm tại công ty SUNMAX

Các thông số kỹ thuật của dây chuyền:

2.2 Nguyên lý, yêu cầu và quy trình hoạt động cơ bản của một dây chuyền sản xuất thép tấm

Xuất phát từ các tài liệu cũng như hình ảnh đã tham khảo ở mục 2, ta đưa ranguyên lý, yêu cầu và quy trình hoạt động cơ bản cho một dây chuyền sản xuất thép tấmnhư sau:

2.2.1 Nguyên lý hoạt động cơ bản của một dây chuyền sản xuất thép tấm

Đầu vào (cuộn) → cụm xã → cụm nắn → cụm cắt → cụm xếp → đầu ra (tấm)

Vai trò của từng cụm:

- Cụm nắn : loại bỏ ứng suất dư ban đầu và các sai số bề mặt

- Cụm cắt : cắt phôi cuộn thành thép tấm với chiều dài quy định sẵn

- Cụm xếp : vận chuyển thép tấm tới vị trí đóng gói

2.2.2 Các yêu cầu đặt ra đối với một dây chuyền sản xuất thép tấm

Gồm có 2 yêu cầu chính, đó là:

- Độ phẳng của tấm phải đạt yêu cầu

- Dung sai chiều dài cắt phải đạt yêu cầu

2.2.3 Quy trình hoạt động cơ bản của một dây chuyền sản xuất thép tấm

Hình 2.7 Quy trình hoạt động cơ bản của một dây chuyền sản xuất thép tấm

CẮT ĐÚNG YÊU CẦU

Nguyên lý cơ bản của máy nắn thẳng thép là: sử dụng dàn con lăn trên và dưới

được sắp xếp sole với nhau, chuyển động lăn không trượt trên bề mặt tấm thép để tạo racác ứng suất ngược chiều và thay đổi liên tục nhằm khử ứng suất dư ban đầu bên trongsản phẩm

Bộ phận cấp nguyên liệu dừng hẳn thì dao cắt mới hoạt động

Dao cắt xong phải chờ nguyên liệu đủ kích thước mới cắt lần tiếp theo

Năng suất cắt không cao

Vận tốc trục cán liên quan đến việc xả cuộn

Khi tăng tốc sẽ xuất hiện sự trượt giữa bề mặt nguyên liệu và trục cán gây xước bềmặt sản phẩm

Thế nhưng hố bù không phải là có thể áp dụng với mọi loại chiều dày thép

Với chiều dày 0,4 ~ 3mm: thép còn nằm trong vùng được xem như loại mỏng độvõng lớn không làm biến dạng cong, có thể để thép thòng xuống nhiều trong hố bù do đóviệc sử dụng hố bù là có hiệu quả

Với chiều dày 3mm trở lên: thép nằm trong vùng xem như loại dày, độ võng lớn

sẻ làm biến dạng cong không thể để thép thòng xuống nhiều trong hố bù, do đó khi tăng

Vn sẽ làm không đủ nguyên liệu cấp cho đầu cắt, hố bù không hiệu quả nhiều trongtrường hợp này

2.4.2 Công nghệ “cắt liên tục”

- Nguyên lý:

Sử dụng lưỡi dao chạy theo tấm thép để cắt nên không cần dừng dây chuyền

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý công nghệ “cắt liên tục”

- Yêu cầu kỹ thuật của công nghệ này:

Hê thống đo đếm xử lý dữ liệu phải chính xác để cắt được tấm thép theo yêu cầu.Các chi tiết cơ khí đòi hỏi độ chính xác cao

2.4.3 Phân tích ưu nhược điểm của từng công nghệ

Chỉ tiêu

Công nghệ hố bù "dừng cắt"

Tuổi tho của động cơ và

các linh kiện Thấp do đóng mở nhiều Cao do ít đóng mở

Khả năng vận hành, bảo

trì, sữa chữa

Dễ dàng do công nghệ đơngiản

Đòi hỏi trình độ côngnhân phải cao

Trục cuốn đầu vào

Cụm cắt

Trục đo

Cụm nắnCụm xả

Công nghệ

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DÀN NẮN THẲNG THÉP CUỘN3.1 Các phương pháp nắn thẳng thép tấm

Có 2 dạng:

3.1.1 Các con lăn đặt song song

Hình 3.1.a Nắn thẳng thép tấm bằng các con lăn đặt song song Công dụng: dùng để nắn tinh thép tấm có bề dày > 4mm

3.1.2 Các con lăn đặt nghiêng góc α

Hình 3.1.b Nắn thẳng thép tấm bằng các con lăn đặt nghiêng

Công dụng: dùng để nắn tinh thép tấm có bề dày ≤ 4mm

3.2 Cơ sở lý thuyết dùng để tính toán dàn nắn thẳng thép cuộn

3.2.1 Các thông số cơ bản của máy nắn thẳng

D - đường kính con lăn (mm)

L - chiều dài con lăn (mm)

t - bước con lăn (khoảng cách tâm của 2 con lăn)

n - số con lăn có trong máy

D và L của con lăn sẽ quyết định tới chất lượng nắn và kết cấu của máy D và tkhông được lấy quá lớn vì sẽ làm giảm chất lượng nắn, nhưng nếu nhỏ quá sẽ làm lực cần

là và nắn trên các con lăn rất lớn Thực tế sản xuất và kinh nghiệm thiết kế cho thấy nênlấy t = 1,1D; n = 9÷11 (đối với dàn nắn cho thép tấm dày hơn 4 mm), n = 13÷19 (đối vớidàn nắn cho thép tấm có S < 4 mm, n = 19÷23 (đối với dàn lăn cho thép tấm đặc biệt vàmỏng), (Tham khảo tài liệu [2], mục 3.5.6, trang 101)

Độ nắn, là có chính xác hay không phụ thuộc nhiều vào số con lăn, càng nhiều thìnắn càng chính xác song nếu nhiều quá thì không hợp lý và không kinh tế

3.2.2 Tốc độ và chất lượng nắn thẳng

Tốc độ nắn phụ thuộc vào bề mặt làm việc của các con lăn và khả năng chống màimòn của chúng Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào ứng suất tiếp xúc giữa bề mặt kim loại vàcon lăn Ứng suất tiếp xúc được tính theo công thức thực nghiệm sau:

Trong đó:

P: áp lực lớn nhất tác dụng lên con lăn

E: môdul đàn hồi của vật liệu làm con lăn, E = 2.104 kG/mm2

R: bán kính của con lăn nắn (mm)

b: chiều rộng tấm được là phẳng

σch : giới hạn chảy của vật liệu làm con lăn (kG/mm2)

Để tăng cường độ bền cho các con lăn và tăng độ chính xác cho sản phẩm nắn,người ta dùng các con lăn tựa để trục nắn tựa vào chúng Quan hệ về kích thước giữachúng như sau: Dt ≥ 2D (đôi khi Dt = D)

Vật liệu chế tạo các con lăn thường có độ cứng HRC = 55÷65

3.3.3 Lực nắn trên các con lăn

Khi là phẳng thép băng hoặc tấm kim loại thì sự nắn và là chỉ xảy ra từ con lăn thứ

2 trở đi cho tới con lăn cuối cùng Gọi P là lực nắn là phẳng trên các con lăn, muốn tínhđược lực đó người ta xây dựng các biểu đồ và phương trình mômen đi qua tiết diện trêncác con lăn thứ 2, 3, 4, 5 …đến con lăn thứ n và giả thiết thép là luôn luôn đi thẳng

P = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + … + Pn-1 + Pn (theo tài liệu [2] trang 103)

Trong đó: P - lực nắn của máy

P1 ÷ Pn - lực nắn trên con lăn thứ nhất đến con lăn thứ n

Hình 3.2 Biều đồ momen và các lực của các con lăn khi nắn

Từ biểu đồ ta có:

Ta thấy:

Thay các giá trị trên vào công thức tính lực nắn, là phẳng ta có:

Trong đó: M2 ÷ Mn-1 là mômen dẻo đàn hồi của các con lăn từ thứ 2 đến thứ 1)

(n-3.3.4 Công suất động cơ dẫn động

Công suất dẫn động máy là công suất sinh ra làm kim loại biến dạng dẻo khi nắn

là phẳng, đồng thời phải thắng được các lực ma sát tại các chỗ ổ khớp nối có các chi tiếtquay và mômen không tải Công suất máy được tính:

Trong đó:

σch giới hạn chảy của vật liệu làm con lăn;

E môdul đàn hồi của vật liệu làm con lăn

D đường kính của con lăn, D = 2R

h, b chiều dày, chiều rộng của thép tấm được là phẳng

k: hệ số biến dạng của kim loại tính từ con lăn thứ 2 tới con lăn thứ (n-1)

P: lực nắn tổng

f: 0,003 ÷ 0,1 - hệ số ma sát tại cổ trục con lăn

d: đường kính cổ trục con lăn

ω: vận tốc góc của con lăn

f’ : hệ số ma sát lăn, f’ = 0,8 ÷ 1,0 đối với kim loại đen, f’ = 1,0 ÷ 1,5 đối với kimloại màu

3.2 Thiết kế dàn nắn tinh

3.2.1 Yêu cầu kỹ thuật của dàn nắn

- Quá trình nắn phải liên tục

Hình 3.3a: Sơ đồ dàn nắn (mặt trước)

Hướng phôi di chuyển

Hình 3.3b: Sơ đồ dàn nắn (mặt trên)

1: Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa hai dàn nắn

b Giải thích sơ đồ:

Thép cuộn đi ra từ cụm xả sẽ trượt trên bàn dẫn hướng (4) đi vào dàn nắn, lúc nàykhoảng cách giữa dàn nắn là lớn nhất Sau khi phôi đi qua 2 – 3 cặp con lăn nắn ta sẽ điềuchỉnh dàn nắn dưới (2) đi lên thông qua cơ cấu điều chỉnh (1) để đạt được khe hở và gócnghiêng so với dàn nắn trên (3) thích hợp Trị số khe hở và góc nghiêng này tùy thuộc

99

Hướng phôi di chuyển

vào từng loại thép và bề dày của thép Tiếp theo ta cho động cơ hoạt động, thông qua hộpchia moment truyền động cho các trục nắn trên và dưới, bắt đầu quá trình nắn.

3.2.3 Các phương án bố trí con lăn

Nguyên lý hoạt động: thép từ cuộn xả, qua cặp trục kéo đưa vào máy nắn thẳng.

Dàn con lăn dưới đứng yên, các cụm con lăn của dàn con lăn trên có thể dịch chuyển lênxuống độc lập với nhau để điều chỉnh khe hở giữa cụm con lăn trên và dàn con lăn dướinắn thẳng tấm thép

- Ưu điểm:

Năng suất cao

Phù hợp với dây chuyền sản xuất liên tục

Có thể điều chỉnh độ nắn để phù hợp với từng loại thép

- Nhược điểm:

Kết cấu phức tạp, kích thước lớn

Khoảng các giữa các con lăn lớn, do đó chất lượng nắn thấp

3.2.3.2 Phương án 2:

Nguyên lý hoạt động: thép từ cuộn xả, qua cặp trục kéo đưa vào máy nắn thẳng.

Dàn con lăn trên và dưới có thể dịch chuyển tương đối với nhau để điều chỉnh khe hởgiữa 2 dàn con lăn

Hình 3.5: Phương án 2

- Ưu điểm:

Năng suất cao

Phù hợp với dây chuyền sản xuất liên tục

Có thể điều chỉnh độ nắn để phù hợp với từng loại thép dể dàng

Chất lượng nắn tốt hơn phương án 1

- Nhược điểm:

Giá thành chế tạo cao

Không điều chỉnh được góc nghiêng giữa 2 dàn con lăn, do đó chỉ thích hợp cánnhững loại thép dày (hơn 4mm)

3.2.3.3 Phương án 3:

Hình 3.6: Phương án 3

Nguyên lý hoạt động: tương tự như phương án 2, nhưng ở đây dàn con lăn trên

đứng yên, dàn dưới dịch chuyển lên xuống với đầu vào và đầu ra có thể dịch chuyển độclập với nhau để tạo góc nghiêng giữa 2 dàn con lăn

- Ưu điểm:

Năng suất cao

Phù hợp với dây chuyền sản xuất liên tục

Có thể điều chỉnh độ nắn để phù hợp với từng loại thép dể dàng

Chất lượng nắn tốt hơn phương án 2

- Nhược điểm:

Giá thành chế tạo cao

Lựa chọn các phương án thiết kế:

Qua 3 phương án nêu trên, phương án 3 phù hợp với dây chuyền sản xuất liên tục,cho năng suất cao, chất lượng nắn tốt, phù hợp với các yêu cầu kĩ thuật đặt ra Do đó tachọn phương án 3 làm phương án thiết kế

3.2.4 Tính toán thiết kế các chi tiết trên dàn nắn

3.2.4.1 Tính toán thiết kế hệ thống con lăn nắn:

3.2.4.1.1 Chọn vật liệu chế tạo con lăn:

Theo [2], trang 101, ta chọn số con lăn: n = 19 (đối với thép mỏng, bề dày S ≤ 4)Chọn vật liệu con lăn nắn là thép C45 tôi cải thiện, theo [5], trang 302, ta có:Giới hạn bền:

Giới hạn chảy:

3.2.4.1.2 Tính lực nắn:

Thực nghiệm cho thấy rằng khi nắn thép tấm thì sự nắn chỉ thực sự xảy ra từ conlăn thứ hai trở đi, và lực nắn lớn nhất là lực trên trục con lăn thứ 3 Do đó, ta chỉ tính toáncho trục nắn thứ 3.

Hình 3.7 Biểu đồ moment và lực nắn trên 5 con lăn đầu tiên

Theo công thức (6.46), [3], trang 215, lực nắn tác dụng lên con lăn thứ 3:

: giới hạn chảy của vật liệu nắn

Chọn vật liệu nắn là thép C45, theo bảng (6.1), [6], trang 92, ta có:

=340 MPa

b: khổ rộng vật liệu cán, b = 1600 mm

h: bề dày vật liệu cán h = 3

t: bước con lăn cán, theo [4], trang 187, ta có t = 1,1D

3.2.4.1.3 Tính đường kính con lăn nắn:

Xác định đường kính con lăn nắn theo độ võng cho phép của trục nắn: ymax ≤ [y],trong đó [y] = 0,1.h = 0,1.3 = 0,3 (mm)

Đường kính trục nắn quá lớn, không thích hợp cho nắn tinh

Để giảm đường kính trục nắn ta dùng các con lăn đỡ

Hình 3.9: Mô hình lực tác dụng lên trục nắn 3 và con lăn đỡ

Theo [2], trang 103, ta chọn đường kính con lăn đỡ: Dt = D

Hình 3.10: Mô hình lực tác dụng lên trục đỡ

Theo [5], trang 185:

L = 400 mm

E = 2.105,

Chọn D = 60 mm.

3.2.4.1.4 Tính toán đường kính đầu nối và cổ trục nắn:

Tại đầu nối trục và cổ trục nắn chỉ chịu moment xoắn, theo công thức (9.5), [5],trang 215, ta chọn đường kính cổ trục sao cho:

Mz: Moment trên trục xoắn

: Moment chống xoắn của trực nắn,

: Ứng suất tiếp cho phép của vật liệu làm trục nắn

Theo (9.9), [5], trang 216:

: Ứng suất pháp cho phép của vật liệu làm trục nắn

Theo [1], trang 103, ta có: = 120 MPa

Hình 3.11: Mô hình sơ đồ lực tác dụng lên con lăn

Điều kiện của moment M để con lăn có thể quay quanh trục:

M3 > Mmsl

Mmsl: moment ma sát lăn

M

Mmsl = k1.N3

k1: hệ số ma sát lăn

Theo [4], trang 191, chọn k1 = 0,05

N3: Phản lực tác dụng lên con lăn

Điều kiện của moment M để con lăn lăn không trượt:

Tại thân trục chịu uốn xoắn đồng thời.

Theo thuyết bền 3:

Vậy thân trục nắn đủ bền.

3.2.4.2 Công suất máy nắn:

Theo (6.45), [3], trang 215, lực nắn tổng tác dụng lên dàn con lăn trên và dưới:

: Giới hạn chảy của vật liệu nắn, = 340 MPa

Lực tác dụng lên dàn nắn trên và dàn nắn dưới là bằng nhau và bằng:

Theo công thức (6.47), [3], trang 215:

Nbd: Công suất biến dạng

= 340 (MPa), ứng suất chảy của vật liệu tấm nắn

3.2.4.3 Thiết kế khung máy:

Chọn kết cấu khung máy là kết cấu hàn (khung hàn), được hàn từ các loại thép tấm

Hình 3.13a: Kết cấu khung máy

Hình 3.13b: Kết cấu khung máy

4: Thân trên