Thiết kế kỹ thuật máy uốn ống sắt, năng suất 120 ống/h

Trong thời kỳ hội nhập kinh tế Đông, Tây và toàn cầu hóa, cùng với công cuộc đổi mới đất nước, nước ta đang ra sức phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn như: Công nghệ hóa chất, công nghệ luyện kim, cơ khí, may mặc, hàng tiêu dùng,… đã và đang đạt được nhiều kết quả rất đáng khích lệ, phần nào nâng cao đời sống của nhân dân, tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người lao động.

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ, tên sinh viên : Võ Khắc Tiến Lớp : 45CT

Mã số sinh viên : 45DC235 Khóa : 45

Chuyên ngành : Chế tạo máy

Tên đề tài : Thiết kế kỹ thuật máy uốn ống sắt, năng suất 120 ống/h.

Số trang : 134 Số chương: 05

Số tài liệu tham khảo: 17

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Kết luận: ………

Nha trang, ngày… tháng… năm 2007 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Nha trang, ngày… tháng… năm 2007 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ, tên sinh viên : Võ Khắc Tiến Lớp : 45CT

MSSV : 45DC235 Khóa : 45

Chuyên ngành : Chế tạo máy

Tên đề tài : Thiết kế kỹ thuật máy uốn ống sắt, năng suất 120 ống/h.

Số trang : 134 Số chương: 05

Số tài liệu tham khảo: 17

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm phản biện: ………

Nha trang, ngày… tháng… năm 2007 CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Nha trang, ngày… tháng… năm 2007 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời kỳ hội nhập kinh tế Đông, Tây và toàn cầu hóa, cùng với công cuộc đổimới đất nước, nước ta đang ra sức phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn như:Công nghệ hóa chất, công nghệ luyện kim, cơ khí, may mặc, hàng tiêu dùng,… đã vàđang đạt được nhiều kết quả rất đáng khích lệ, phần nào nâng cao đời sống của nhândân, tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người lao động

Một trong những ngành phát triển mạnh mẽ đó, chính là ngành cơ khí nói chung vàngành chế tạo máy nói riêng Từ khi mới thành lập đến nay ngành chế tạo máy phần nàotạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt, năng suất cao và được xuất khẩu ra nhiều thịtrường lớn như: EU, Châu Á, hay các thị trường khắc nghiệt như Mỹ, Ngày nay khoahọc kỹ thuật ngày càng phát triển vì vậy mà các doanh nghiệp cơ khí đòi hỏi phải cảitiến phương thức sản xuất, thay thế các thiết bị lạc hậu, cũ kỹ bằng các thiết bị côngnghệ cao để đảm bảo chất lượng, độ chính xác gia công cũng như thẫm mỹ của sảnphẩm Tuy nhiên để cải tiến công nghệ thì chi phí đầu tư ban đầu cho việc mua sắm cácthiết bị rất cao do các máy hiện nay chủ yếu là nhập từ nước ngoài nên lợi nhuận thấp vìvậy mà nhiều doanh nghiệp không đầu tư hoặc đầu tư không nổi

Đứng trước thực trạng nền kinh tế nước ta như vậy, Đảng và Nhà nước ta đã coitrọng hàng đầu là việc phát triển ngành cơ khí chế tạo, đặc biệt là trong thời kỳ Côngnghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước như hiện nay và đã tạo ra được nhiều máy móc, thiết

bị phục vụ cho sự phát triển đất nước để đưa nước ta trở thành một nước phát triển trongtương lai không xa Để hiểu thêm về máy móc thiết bị cũng như nắm vững các nguyên

lý thiết kế, chính vì vậy mà Nhà trường, Khoa giao cho em thực hiện đề tài: “Thiết kếmáy uốn ống sắt, năng suất 120 ống/h” Hiện nay các loại máy này có độ chính xác vànăng suất cao chủ yếu là ở nước ngoài Mục đích của việc nghiên cứu đề tài là thiết kếđược máy có chất lượng, năng suất cao nhưng giá thành thấp phục vụ trong nước và cóthể xuất khẩu ra nước ngoài

Trong đề tài này tôi xin đề cập đến các nội dung chính sau:

 Chương 1: Tổng quan về máy uốn ống phổ biến hiện nay

 Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế

 Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy

 Chương 4: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình

 Chương 5: Kết luận và đề xuất ý kiếnTuy nhiên do yêu cầu về thời gian hạn hẹp, kiến thức còn nhiều hạn chế, việc tìmtài liệu về máy uốn là rất khó khăn nên việc nghiên cứu đề tài chắc chắn còn nhiều thiếusót Vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô cùng các bạn để đề tài đượchoàn thiện hơn

Qua đề tài này em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Thắng Xiêm, cùng các

thầy, cô, cùng các bạn đã giúp đỡ trong thời gian vừa qua để em hoàn thành tốt đề tài củamình

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: Thép được sử dụng trong xây dựng .2

Hình 1.2: Thép được sử dụng làm cầu đường .2

Hình 1.3: Máy uốn ống sử dụng động cơ thủy lực .3

Hình 1.4: Máy uốn ống bán tự động .4

Hình 1.5: Máy uốn ống điện thủy lực RAPID T10/M .5

Hình 1.6: Máy uốn ống tự động CNC32B3 .5

Hình 1.7: Máy uốn ống sáu đầu trục 7

Hình 1.8: Máy uốn ống do công ty Khataco chế tạo 7

Hình 2.1: Cơ cấu truyền lực bằng tay 10

Hình 2.2: Cơ cấu truyền lực bằng cơ 11

Hình 2.3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực 12

Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động khuôn uốn .13

Hình 2.5: Cơ cấu truyền lực bằng khí nén .14

Hình 3.1: Biểu đồ σ – ε .16

Hình 3.2: Biểu đồ P – Δl l .17

Hình 3.3: Chuyển động tròn của điểm 17

Hình 3.4: Phát thảo sơ bộ kết cấu trục 35

Hình 3.5: Sơ đồ tính toán trục 35

Hình 3.6: Biểu đồ mômen trục IV 37

Hình 3.7: Các kích thước cơ bản của rãnh then .38

Hình 3.8: Sơ đồ chịu lực của tấm 42

Hình 3.9: Hộp giảm tốc khai triển hai cấp .43

Hình 3.10: Sơ đồ phát thảo hộp giảm tốc khai triển hai cấp .55

Hình 3.11: Sơ đồ tính toán trục I 56

Hình 3.12: Sơ đồ tính toán trục II 56

Hình 3.13: Sơ đồ tính toán trục III 56

Hình 3.14: Biểu đồ mômen trục I .58

Hình 3.15: Biểu đồ mômen trục II .60

Hình 3.16: Biểu đồ mômen trục III .62

Trang

Hình 3.17: Sơ đồ chịu lực của ổ I 70

Hình 3.18: Cấu tạo chung của ổ lăn 71

Hình 3.19: Sơ đồ chịu lực của ổ II 71

Hình 3.20: Sơ đồ chịu lực của ổ III 72

Hình 4.1: Bản vẽ chế tạo bánh răng 77

Hình 4.2: Bản vẽ đánh số bề mặt chi tiết gia công 80

Hình 4.3: Mâm cặp 3 chấu tự định tâm 83

Hình 4.4: Dao tiện ngoài thân cong 83

Hình 4.5: Dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng 900 84

Hình 4.6: Dao tiện ngoài thân thẳng .85

Hình 4.7: Dao bào rãnh then thân cong .86

Hình 4.8: Mũi khoan ruột gà .88

Hình 4.9: Mũi ta rô 89

Hình 4.10: Dao phay đĩa mô đun 90

Hình 4.11: Đá mài prôfin thẳng 91

Hình 4.12: Đá mài răng 2П 92

Hình 4.13: Bản vẽ phôi 101

Hình 5.1: Phần mềm Bentech EZ3D 113

Hình 5.2: Phần mềm Bentech Pro 114

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Một số công thức xác định chiều dài khai triển phôi uốn .21

Bảng 3.2: Thông số động học và động lực học các cấp của hệ truyền dẫn .29

Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của ổ bi 202 cỡ nhẹ .70

Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật của ổ bi 204 cỡ nhẹ .72

Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật của ổ bi 207 cỡ trung .73

Bảng 3.6: Đặc tính kỹ thuật của nối trục đĩa 73

Bảng 4.1: Bảng đặc tính của thép C45 78

Bảng 4.2: Các phương án thiết kế 79

Bảng 4.3: Thông số của dao tiện ngoài thân cong 82

Bảng 4.4: Thông số của dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng 900 82

Bảng 4.5: Thông số của dao tiện ngoài thân thẳng 83

Bảng 4.6: Thông số của dao bào rãnh then 85

Bảng 4.7: Thông số của mũi khoan ruột gà 86

Bảng 4.8: Thông số của mũi ta rô 86

Bảng 4.9: Thông số cơ bản của dao phay đĩa mô đun 88

Bảng 4.10: Thông số của đá mài profin thẳng 89

Bảng 4.11: Các thông số của đá mài 2П đá phẳng hai mặt vát côn 90

Bảng 4.12: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian Ø56 95

Bảng 4.13: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian Ø246 96

Bảng 4.14: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian L = 90 97

Bảng 4.15: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian Ø100 98

Bảng 4.16: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô Ø56 100

Bảng 4.17: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện bán tinh Ø56 101

Bảng 4.18: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện tinh Ø56 102

Bảng 4.19: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài thô Ø56 103

Bảng 4.20: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài tinh Ø56 103

Bảng 4.21: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô Ø246 104

Bảng 4.22: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện bán tinh Ø246 104

Bảng 4.23: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện tinh Ø246 105

Trang

Bảng 4.24: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô L = 90 105

Bảng 4.25: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện bán tinh L = 90 105

Bảng 4.26: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô Ø100 106

Bảng 4.27: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện tinh Ø100 106

Bảng 4.28: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công bào rãnh then 107

Bảng 4.29: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công khoan Ø12 107

Bảng 4.30: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công ta rô ren M12 108

Bảng 4.31: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công phay thô 108

Bảng 4.32: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công phay tinh 109

Bảng 4.33: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài thô răng 109

Bảng 4.34: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài tinh răng 109

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG PHỔ BIẾN HIỆN NAY

1.1 Tầm quan trọng của sắt, thép

- Ngày nay sắt, thép là một thiết bị, dụng cụ không thể thiếu đối với con người, chúng

ta có thể dễ dàng tìm thấy chúng khắp mọi nơi, trên các thiết bị của ô tô, xe máy, tàu thủy,nhà cửa hay đồ dùng gia đình …Sắt, thép còn đóng góp trong sự tiến hóa của loài người

Có thể nói tầm quan trọng của sắt thép với con người là rất lớn

- Theo Bộ Công Nghiệp, thị trường sắt thép Việt Nam hàng chục năm liền mất cân đốigiữa phôi và thép thành phẩm, giữa thép xây dựng và thép cao cấp khác như thép tấm lácán nớng cán nguội nói chung và thép ống nói riêng nên Chính phủ đã chỉ đạo Bộ côngnghiệp cùng VSC (Tổng công ty thép Việt Nam) khẩn trương xây dựng khu liên hiệp thép

Hà Tĩnh với nguồn tài nguyên quặng sắt của mỏ Thạch Khê, Hà Tĩnh với trữ lượng 500triệu tấn để sản xuất phục vụ cho nhu cầu kinh tế, đồng thời VSC chọn đối tác nước ngoài

là Tập đoàn TATA là tập đoàn hàng đầu của Ấn Độ về sản xuất thép

- Cũng theo Bộ Công Nghiệp, ngành thép Việt Nam vẫn chưa sản xuất được thép tấmcán nóng, năm 2005 VSC đã đưa nhà máy thép cán nguội Phú Mỹ với công suất 205 000tấn/năm vào sản xuất nhưng mới chỉ đáp ứng được 25% nhu cầu trong nước Đến năm

2010 nhu cầu về thép tấm khoảng 5 triệu tấn/năm và đến năm 2015 thì con số này lên đến7,5 triệu tấn/năm

- Mặc dù thị trường thép ở nước ta là rất lớn nhưng do chưa đáp ứng đủ vì vậy có hơn93% thép nhập từ các nước Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc Theo số liệu của Hiệp hộithép Việt Nam, năm 2006 Việt Nam nhập 2586 triệu tấn thép trị giá 1264 tỉ USD, riêngquý I/2007 nhập 1124 triệu tấn trị giá 572 triệu USD Nhận thấy được sự cấp thiết này vìvậy Nhà Nước đã có những chủ trương phù hợp nhằm cân đối thị trường thép thành phẩm

và hạn chế đến mức thấp nhất sự lãng phí nguồn ngoại tệ

- Theo Bộ Xây Dựng, trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, từ nhữngnăm 90 trở lại đây việc sử dụng các kết cấu trong trình bằng thép đã có những tiến bộnhanh chóng vượt bậc Nhiều công trình xây dựng nhà xưởng, nhà thi đấu, hội trường, cácdàn khoan dầu khí,…đã ứng dụng thành công các sản phẩm kết cấu thép Trong thời giantới việc sử dụng các kết cấu thép vào các công trình rất quan trọng đặc biệt là xây dựng 44cầu trên tuyến đường sắt Hà Nội – Tp HCM và việc xây dựng tòa nhà 30 tầng tại TpHCM và một trong những công trình cũng không kém phần quan trọng là cảng biển Nhậnthức rõ ý nghĩa và tầm quan trọng của sắt thép trong xây dựng, công nghiệp vì vậy hiện

nay Bộ Giao Thông Vận Tải chỉ đạo một mặt nghiên cứu kết cấu thép đồng thời phảithường xuyên học hỏi cập nhật công nghê tiên tiến của các nước phát triển.

- Một số sản phẩm thép được dùng trong xây dựng dân dụng, cầu đường:

Hình 1.1: Thép được sử dụng trong xây dựng

Hình 1.2: Thép được sử dụng làm cầu đường

1.2 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới

- Hiện nay trên thế giới, ống được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp vàtrong xây dựng trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại ống khác nhau có đường kínhcũng như vật liệu làm ống rất đa dạng, nhận thấy được tầm quan trọng của sắt thép chính

vì vậy việc chế tạo máy uốn phù hợp với nhu cầu rất cần thiết Trên thế giới hiện nay máyuốn ống đa dạng từ bằng tay, đến động cơ rồi đến NC hay CNC có thể uốn ống với nhiềubán kính khác nhau với độ chính xác và năng suất rất cao

- Máy uốn ống bán tự động NC dùng để uốn ống có độ chính xác cao, kích thước ốngtương đối lớn máy được sử dụng động cơ thủy lực vì vậy tạo ra lực uốn tác dụng lên ốngđồng đều ít sinh ra khuyết tật trong khi uốn, điều kiển máy tương đối đơn giản sử dụngbằng bàn đạp chân, máy uốn có sử dụng đầu phân độ vì vậy ống được xoay theo các dạngkhác nhau để uốn những ống có nhiều đoạn cong

Hình 1.3: Máy uốn ống sử dụng động cơ thủy lực

- Máy uốn ống, ống tuýt tròn bán tự động sử dụng động cơ điện, điều khiển bằng bànđạp chân hay nút điều khiển cho phép bạn uốn cong đến 1900, máy sử dụng puli và cửchắn dưới giúp cho ống uốn không bị bẹp, đạt độ chính xác cao Máy có thiết kế thêm bộ

phận tay dẫn ống phía sau giúp cho phần không uốn cong không bị biến dạng Tay uốncủa máy có cữ chắn linh hoạt giúp cho việc điều chỉnh góc uốn dễ dàng, máy làm việc với

độ ổn định cao, linh kiện thay thế đơn giản

Hình 1.4: Máy uốn ống bán tự động

- Ngoài ra có một loại máy hoạt động theo nguyên lý khác là không quay khuôn đểuốn cong chi tiết mà dùng pittông thủy lực đẩy khuôn để uốn cong chi tiết đó là máy uốnống điện thủy lực được dẫn động bằng động cơ RAPID T100M được lắp hộp giảm tốcđiện thủy lực, điều khiển từ xa bằng bộ phân phối 2 chiều, là thiết bị được thiết kế cho độchính xác đặc biệt Hộp giảm tốc bao gồm các pittông với van giới hạn cho phép xả dầu

tự động để đạt ứng suất làm việc lớn nhất và duy trì áp lực làm việc Một trong nhữngmodel này được lắp ráp với một bàn gia công 2 tầng chắc chắn Hộp số thủy lực được lắp

ở tầng dưới, trong khi máy uốn ống được lắp ở tầng trên Loại máy RAPID T10/M là loạimáy mới trên thị trường có thể vận hành bằng tay khi cần thiết

+ Máy uốn có các chốt thay đổi vì vậy có thể thay đổi khuôn uốn một cách dễ dàng,máy uốn được dùng để uốn ống có kích thước lớn vì chế tạo khuôn uốn tương đối đơngiản hơn các loại khuôn uốn kiểu quay

Hình 1.5: Máy uốn ống điện thủy lực RAPID T10/M

- Máy uốn ống CNC 32B8 được lập trình trên phần mềm Bendtech EZ3D đây là phầnmềm mô phỏng 3D chính xác điểm uốn và góc uốn, thao tác và lập trình thông qua mànhình cảm ứng Sản phẩm uốn chính xác, bề mặt không có nết nhăn, có thể uốn một ốnggóc độ uốn không giới hạn tiết kiệm được thời gian tháo lắp ống Máy có thể nhớ trên

1000 chương trình sản xuất khác nhau và có khả năng phát hiện lỗi khi lập trình khi hoạtđộng

Hình 1.6: Máy uốn ống tự động CNC32B3

1.1.2 Tình hình sử dụng máy uốn ống ở nước ta

- Ở nước ta ống cũng được sử dụng rất nhiều không chỉ riêng trong công nghiệp màtrong trang trí nội thất, xây dựng cũng được sử dụng rộng rãi Theo thống kê của ngànhcông nghiệp ô tô chỉ riêng hãng Toyota thì một loại ống dẫn nước làm mát cho động cơhình dạng chỉ có 3 chỗ uốn với 3 bán kính cong khác nhau theo đơn đặt hàng thì phải đến10.000sp/năm Như vậy từ số liệu trên cho ta thấy ở Việt Nam hiện nay nhu cầu sử dụngống là rất lớn, nếu lấy trung bình thì cả nước ta cần tối thiểu là 90.000sp/năm, cho 9 công

ty lớn lắp ráp và sản xuất ô tô tại Việt Nam như izuzu, ford, misubisi, honda, Nhưng sốliệu này cũng cho ta thấy chỉ có một loại ống mà cần tới số lượng ống đáng kể như trênthì trong cả một chiếc ô tô có rất nhiều loại ống hình dạng và kích thước khác nhau, ngoài

ra chúng ta chưa kể đến xe gắn máy hay tàu lửa, tàu thủy … thì lượng ống cung cấp chocác công ty này lớn đến mức nào nhưng hiện nay theo thống kê của Bộ xây dựng thì cácloại ống này chủ yếu là nhập khẩu

- Theo tư liệu của các nhà chế tạo máy công nghiệp thì trong một dự án chế tạo mộtthiết bị dây chuyền thì cần ít nhất 20 chủng loại ống khác nhau mỗi chủng loại có khoảng

4000 chi tiết cần uốn với các bán kính cong và góc uốn khác nhau, nếu đem ra nước ngoàigia công cũng như đầu tư máy uốn hiện đại thì chi phí đầu tư lớn do đó các nhà thiết kế sửdụng các máy móc sẵn có trên thị trường làm sản phẩm có độ chính xác rất thấp, chấtlượng sản phẩm kém, không có thẩm mỹ vì vậy cho nên hầu hết các dự án có vốn đầu tưnước ngoài có chất lượng tốt hơn trong nước

- Theo thống kê của ngành xây dựng trang trí nội thất, thiết bị phục vụ xây dựng thìnhu cầu uốn ống là rất lớn, hiện nay đang phát triển nhu cầu về xây dựng nhà, xây dựngcầu hay các công trình rất nhiều có tới hơn 100.000 chủng loại khác nhau từ các loại thépđịnh hình, ống, dẹt, … được uốn theo nhiều kiểu hoa văn đa dạng, phong phú và số lượngống này thay đổi từng ngày mà ta không thể thống kê hết được

- Hiện nay nước ta cũng có một số công ty cũng sản xuất máy uốn ống như xưởng cơkhí Lâm Quân – Tp HCM sản xuất máy uốn ống 6 đầu trục, được dùng để uốn ống thép,Inox… dùng trong dân dụng làm lan can, cầu thang, ban công,…và được dùng trong sảnxuất công nghiệp Một số đặc điểm kỹ thuật máy:

+ Kích thước máy (cao x rộng x ngang): 700 x 700 x 600, cm

+ Trọng lượng: 80Kg

+ Công suất máy: 1,1Kw

Hình 1.7: Máy uốn ống sáu đầu trục

- Máy uốn ống do công ty Khataco – Khánh Hòa nghiên cứu, chế tạo có thể uốn ốngvới đường kính uốn 42(mm), góc uốn có thể đạt được 1800 Ưu điểm của loại máy này là:Chế tạo tương đối đơn giản, vốn đầu tư thấp tuy nhiên loại máy này có nhiều nhược điểmnhư: Độ chính xác thấp, không gia công ống có đường kính lớn, lực tác dụng lên ốngkhông đều nên dễ sinh ra khuyết tật Loại máy thường được sử dụng trong sản xuất đơnchiếc và hàng loạt nhỏ

Hình 1.8: Máy uốn ống do công ty Khataco – Khánh hòa chế tạo

- Như vậy có thể khẳng định rằng nhu cầu sử dụng ống ở nước ta là rất lớn nhưng quatìm hiểu thực tế ở Khánh Hòa mà rộng hơn là ở nước ta thì hiện nay chưa có công ty hay

tổ chức nào chuyên sản xuất hay nghiên cứu về máy uốn ống, do vậy mà tài liệu cũng nhưchủng loại về máy uốn còn rất nhiều hạn chế Ở nước ta chỉ có các cơ sở uốn ống nhỏ lẻ,thiết bị lạc hậu, năng suất thấp, chất lượng cũng như thẩm mỹ kém, không thể uốn ống cóđường kính ống lớn chủ yếu là các thiết bị bằng tay hay tự thiết kế, không đáp ứng đượcnhu cầu trong nước cũng như cạnh tranh với nước ngoài Nhưng hiện nay trên thị trường

có rất nhiều loại máy nhập từ nước ngoài về có thể uốn nhiều loại ống có đường kínhkhác nhau với các bán kính uốn, góc uốn khác nhau với nhiều hình dạng từ đơn giản đếnphức tạp, các loại máy này đều có năng suất cao và khả năng đạt độ chính xác cao nhưnggiá thành khá đắt vì vậy mà nhiều công ty không dám đầu tư

Chương 2:

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Yêu cầu đối với máy cần thiết kế

2.1.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng

- Máy thiết kế phải có năng suất và hiệu suất tương đối cao, ít tốn năng lượng, kíchthước máy cố gắng thật nhỏ, gọn, chi phí đầu tư thấp, vận hành tương đối dễ dàng …

- Để làm được điều này người thiết kế cần hoàn thiện về sơ đồ kết cấu của máy đồngthời chọn các thông số thiết kế và các quan hệ về kết cấu hợp lý

2.1.2 Khả năng làm việc

- Máy có thể hoàn thành các chức năng đã định mà vẫn giữ được đồ bền, không thay

đổi kích thước cũng như hình dạng của máy, ngoài ra vẫn giữ được sự ổn định, có tínhbền mòn, chịu được nhiệt và chấn động

- Để máy có đủ khả năng làm việc cần xác định hợp lý hình dạng, kích thước chi tiếtmáy, chọn vật liệu thích hợp chế tạo chúng và sử dụng các biện pháp tăng bền như nhiệtluyện, …

2.1.3 Độ tin cậy

- Độ tin cậy là tính chất của máy vừa thực hiện chức năng đã định đồng thời vẫn giữ

được các chỉ tiêu về sử dụng (như năng suất, công suất, mức độ tiêu thụ năng lượng, độchính xác, …) trong suốt quá trình làm việc hoặc trong quá trình thực hiện công việc đãquy định

- Độ tin cậy được đặc trưng bởi xác suất làm việc không hỏng hóc trong một thời gianquy định hoặc quá trình thực hiện công việc

2.1.4 An toàn trong sử dụng

Một kết cấu làm việc an toàn có nghĩa là trong điều kiện sử dụng bình thường thìkết cấu đó không gây ra tai nạn nguy hiểm cho người sử dụng, cũng như không gây hưhại cho thiết bị, nhà cửa và các đối tượng xung quanh

2.1.5 Tính công nghệ và tính kinh tế

- Đây là một trong những yêu cầu cơ bản đối với máy để thỏa mãn yêu cầu về tính côngnghệ và tính kinh tế thì máy được thiết kế có hình dạng, kết cấu, vật liệu chế tạo phù hợpvới điều kiện sản suất cụ thể, đảm bảo khối lượng và kích thước nhỏ nhất, ít tốn vật liệunhất, chi phí về chế tạo thấp nhất kết quả cuối cùng là giá thành thấp

- Máy nên thiết kế với số lượng ít nhất các chi tiết, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và lắpráp, chọn cấp chính xác chế tạo cho phù hợp nhưng vẫn đảm bảo được điều kiện và quy

mô sản xuất cụ thể

Cơ cấu truyền lực bằng tay chỉ áp dụng cho một số ống có đường kính nhỏ, yêu cầu

độ chính xác của góc uốn thấp Cơ cấu truyền lực bằng tay được hoạt động như sau: Saukhi kiểm tra ống ta đưa ống vào khi đó quay tay quay (6) bánh xe di động (4) sẽ lăn trênbánh xe cố định (3), bánh xe cố định (3) được gá trên thân máy sẽ làm cong ống tạo thànhgóc uốn cần thiết, để giữ ống ta dùng vòng hãm (2) Để lấy ống ra ta quay tay quay (6) về

vị trí ban đầu và lấy ống ra

c) Ưu điểm và nhược điểm:

- Ưu điểm: + Nguyên lý hoạt động tương đối đơn giản

+ Rẻ tiền phù hợp cho sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ

- Nhược điểm: + Độ chính xác thấp, năng xuất thấp

+ Không xác định được sai số đàn hồi sau khi uốn

+ Phải dùng lực bằng tay+ Dễ sinh ra khuyết tật trong khi uốn

2.2.2 Phương án 2: Cơ cấu truyền lực bằng cơ

a) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.2: Cơ cấu truyền lực bằng cơ

7: Cặp bánh răng

b) Nguyên lý hoạt động:

Khi nhận được bản vẽ và các thông số cần chế tạo của sản phẩm uốn ta điều chỉnhgóc uốn mà ta cần uốn từ cơ cấu ly hợp cam Máy uốn làm việc được truyền động từ động

cơ điện (1) qua hộp giảm tốc (2) rồi đến cơ cấu truyền lực bằng cơ, trong cơ cấu lựa chọn

ta dùng cặp bánh răng (7), cơ cấu bánh răng (7) được nối với khuôn uốn động (5) Để hãmống trong quá trình uốn ta dùng tay quay (3) đưa khuôn uốn tĩnh (4) gần khuôn uốn động

để hãm chi tiết Ngoài ra để đảm bảo góc uốn ta có cơ cấu ly hợp (6) ngắt động cơ khi gócuốn đúng như ban đầu tính toán

c) Ưu điểm và nhược điểm:

- Ưu điểm: + Kết cấu tương đối đơn giản

+ Độ chính xác, năng suât tương đối cao phù hợp cho sản xuất loạt vừa vànhỏ.

+ Giá thành hạ

- Nhược điểm: + Lực tác dụng lên ống không đồng đều

+ Mức độ chuyên môn hóa chưa cao

2.2.3 Phương án 3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực

a) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực

1: Nút on/off 2: Tay điều khiển

b) Nguyên lý hoạt động:

- Máy uốn ống thủy lực hoạt động dựa trên nguyên tắc hoạt động của pittông- xi lanhthủy lực sau khi cung cấp nguồn cho động cơ thủy lực (12) sau đó nhờ cơ cấu điều khiển(2) đi qua pittông thủy lực (3) và được truyền đến cánh tay quay (4) làm uốn chi tiết Trêncánh tay quay (4) có lắp bản lề chữ U (5) và bulông ép (6) nhằm giữ ống trong quá trìnhuốn.Trên cánh tay quay (4) cũng như trên cánh tay chính (9) có các lỗ vì vậy có thể dễdàng thay khuôn uốn một cách đơn giản

- Nguyên lý khuôn uốn hoạt động như

sau: Sau khi ống được làm sạch và kiểm

tra không bị khuyết tật, ống (13) được đưa

vào khuôn ta đóng bản lề chữ U (5) và xiết

bulông hãm (6) nếu cần Có thể cho dung

dịch trơn nguội vào khuôn trước khi uốn

để giảm ma sát giữa ống và khuôn để ống

không bị nhăn trong qua trình uốn

c) Ưu điểm và nhược điểm:

- Ưu điểm: + Lực tác dụng lên ống

tương đối đồng đều

+ Có độ chính xác cao,năng suất cao

- Nhược điểm: + Kết cấu phức tạp,

thiết kế tương đối khó

+ Khá đắt tiền

+ Bảo dưỡng máy tương đối tốn kém

Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động khuôn uốn

2.2.4 Phương án 4: Cơ cấu truyền lực bằng khí nén

a) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.5: Cơ cấu truyền lực bằng khí nén

b) Nguyên lý hoạt động:

Máy uốn ống truyền lực bằng khí nén được truyền động từ động cơ khí nén (1) qua

cơ cấu điều khiển khí nén (2), sau đó qua bộ phận ống dẫn đến pittông (3), có 2 pittôngtruyền lực một pittông truyền cho khuôn uốn động (5), một pittông được truyền cho giáquay trên đó có khuôn uốn tĩnh (6) vì vậy tạo ra vật uốn cần thiểt Để đảm bảo góc uốnchính xác ta có đĩa phân độ (4) Hiện nay máy uốn ống truyền lực bằng khí nén rất ít đượcdùng vì có cơ cấu khí nén rất phức tạp, máy dùng cơ cấu thủy lực hiện nay được sử dụngnhiều nhất

c) Ưu điểm và nhược điểm:

- Ưu điểm: + Lực tác dụng lên ống tương đối đồng đều

+ Có độ chính xác cao, năng suất cao

- Nhược điểm: + Kết cấu phức tạp

+ Khá đắt tiền

+ Ít được dùng vì van điều chỉnh khí nén khá phức tạp

2.2.3 Lựa chọn phương án thiết kế

- Như vậy với yêu cầu đối với máy cần chế tạo, qua thực tiễn và nghiên cứu 4 phương

án ta thấy phương án 2 chọn cơ cấu truyền lực bằng cơ có kết cấu đơn giản, có độ chínhxác tương đối cao nhưng gía thành thấp phù hợp với điều kiện sản xuất vừa và nhỏ ở nước

ta mặt khác nghiên cứu cơ cấu truyền lực bằng cơ đi sát với chương trình học hơn vì vậy

em chọn phương án thiết kế dùng cơ cấu truyền lực bằng cơ để thiết kế và có thể đưa vàosản xuất thực tiễn ở nước ta từ đó có thể làm cơ sở cho việc nghiên cứu máy uốn sử dụngđộng cơ thủy lực vì động cơ thủy lực ít tạo ra khuyết tật trong khi uốn, việc điều chỉnhmáy tương đối dễ dàng sau đó là việc nghiên cứu đến máy bán tự động và tự động trongtương lai

+ Khi uốn các vật liệu cứng giòn ta chú ý đến biểu đồ P - Δl l:

Hình 3.2: Biểu đồ P - Δll

- Từ hai biểu đồ trên ta thấy trong quá trình uốn ống dưới tác dụng của lực uốn làmcho vật liệu ở trạng thái biến dạng dẻo, ở vật liệu dẻo thì vật liệu dễ uốn hơn vì miền σch

lớn nhưng đối với vật liệu cứng giòn thì rất khó thực hiện nguyên công uốn vì miền đànhồi đến miền bền là rất nhỏ nếu tốc độ uốn cao thì lúc này vật liệu sẽ chuyển từ miền biếndạng đàn hồi sang miền phá hủy vì vậy vật liệu sẽ bị phá hủy nên tùy theo vật liệu uốn mà

ta chọn tốc độ uốn phù hợp không làm hư hỏng chi tiết uốn

3.1.2 Khảo sát chuyển động của điểm trên ống

- Để xét chuyển động tròn của ống ta đi xét chuyển động của điểm M trong mặt phẳngoxy, ta lấy điểm O làm cực, vẽ nửa đường thẳng OM Gọi góc giữa trục ox và or là φ, gọiđoạn OM = r Khi đó vị trí của điểm M trên mặt phẳng oxy được xác định bởi hai tham số

r và φ Vậy các phương trình chuyển động có dạng:



 R r

  : Gia tốc góc của vật, rad/s2

- Khi áp dụng trong tọa độ cực ta có: a t R" ;a n R2

3.1.3 Cách xác định vị trí của lớp trung hòa biến dạng

- Tại vùng uốn có những lớp kim loại bị nén và co ngắn đồng thời có những lớp kimloại bị kéo và giãn dài theo hướng dọc vì vậy giữa các lớp đó thể nào cũng tồn tại một lớp

có chiều dài bằng chiều dài ban đầu của phôi, lớp này người ta gọi là lớp trung hòa biếndạng Lớp trung hòa biến dạng là cơ sở tốt nhất để xác định kích thước phôi uốn và xácđịnh bán kính uốn nhỏ nhất cho phép

- Khi uốn với bán kính uốn lớn, mức độ biến dạng ít vị trí lớp trung hòa biến dạngnằm ở giữa chiều dày của dải phôi nghĩa là bán kính cong bd của lớp trung hòa biếndạng được xác định theo công thức sau:

2

s r

Trong đó: r : là bán kính uốn, mm

s : chiều dày vật liệu, mm

- Nếu uốn với mức độ biến dạng lớn (góc uốn và bán kính uốn nhỏ), tiết diện ngangcủa phôi bị thay đổi nhiều, chiều dày vật liệu giảm khi đó lớp trung hòa biến dạng không

đi qua tiết diện phôi mà dịch chuyển về phía tâm cong ở đây vị trí lớp trung hòa biến dạngđược xác định theo công thức sau:

b

b s s

 : Hệ số giảm chiều dày

Với: s1- Chiều dày vật liệu trước khi uốn, mm

s - Chiều dày vật liệu sau khi uốn, mm

+ b: Chiều rộng ban đầu của dải, mm

+b tb: Chiều rộng trung bình sau khi uốn, mm

 1 2

2

1

b b

s s

d

d



 : Hệ số biến dày theo hướng kính

Với: d1: Đường kính của phôi trước khi uốn, mm

d2 : Đường kính của phôi sau khi uốn, mm

- Trong thực tế sản xuất để đơn giản cho quá trình tính toán thì bán kính cong của lớptrung hòa biến dạng được xác định như sau:

s X r

X0: Là hệ số xê dịch được xác định bằng thực nghiệm và cho sẵn trong sổ tay, hệ

số này phụ thuộc chủ yếu vào tỷ số r/s, góc uốn α và loại vật liệu, tình trạng vật liệu, …

X0s: Là khoảng cách từ lớp trung hòa biến dạng đến mặt trong của phôi

3.1.4 Bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn

- Bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn là giá trị bán kính uốn giới hạn có thể uốn đượcđối với mỗi loại vật liệu nhất định

- Khi uốn những thớ kim loại mặt ngoài của phôi bị kéo và bị giãn dài nếu bán kính uốnquá nhỏ sẽ làm cho các thớ kim loại lớp ngoài cùng bị kéo căng và có thể bị đứt vì vậycần phải xác định bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn để tránh hiện tượng nứt gãy các thớkim loại lớp ngoài cùng, giá trị bán kính này phù hợp với tính dẻo của từng loại vật liệu

nó xác định tùy thuộc vào mức độ biến dạng giới hạn của lớp kim loại ngoài cùng:

max min

2

21

12

22

Trong đó:  max: Độ co thắt cực đại cho phép của tiết diện ngang vật liệu khi kéo

s: Chiều dày phôi uốn, mm  : Hệ số phụ thuộc vào từng loại vật liệu

- Trong thực tế sản xuất giá trị bán kính nhỏ nhất cho phép đã được xác định bằngthực nghiệm và cho sẵn trong sổ tay [15, bảng 5.48, trang 425]

+ Đối với thép C45, CT38 thì bán kính uốn nhỏ nhất Rmin  30 (mm)

3.1.5 Xác định kính thước của phôi uốn

- Cơ sở để xác định kính thước phôi uốn là dựa vào đặc tính của lớp trung hòa biến dạng(có độ dài bằng độ dài của phôi ban đầu)

- Khi uốn với bán kính cong xác định, lớp trung hòa biến dạng nằm cách mặt trong củaphôi một khoảng X0s do đó độ dài của phôi bằng tổng độ dài các đoạn thẳng và đoạncong

- Khi uốn trên các đoạn cong diễn ra sự giảm bớt độ dày ban đầu s của vật liệu, sự xêdịch lớp trung hòa về thớ nén một khoảng p Đường trung hòa quy ước nằm cách bềmặt trong của phôi một khoảng:

s X

Trong đó: a r: Khoảng cách giữa bán kính cong phía uốn đến bán kính cong của đườngtrung hòa sau khi uốn

0

X : Hệ số xê dịch phụ thuộc vào vật liệu, góc uốn,

s: Chiều dày vật liệu, mm

- Bán kính đường trung hòa quy ước được tính như sau:

r

a r

- Chiều dài khai triển phôi được xác định là tổng chiều dài các đoan thẳng và lượn tròntheo đường trung hòa quy ước, nếu uốn một góc với góc uốn α và bán kính uốn r thì độdài của phôi được xác định theo công thức:

180 1 0 0

2

l

- Nếu uốn nhiều góc với bán kính uốn khác nhau:

)(

180

)(

180

0 1

1 0

0 1 2

l

phôi         (3.14)

X1,…,Xn : các hệ số đặc trưng cho vị trí của lớp trung hòa biến dạng phụ thuộc vào tỉ

số r/s và được xác định theo bảng cho sẵn trong sổ tay dập nguội

* Chú ý: + Đối với các chi tiết quan trọng có hình dáng phức tạp và yêu cầu độ chínhxác thì cần phải kiểm tra độ dài của phôi bằng thực nghiệm trước khi đưa vào sản xuấthàng loạt để tránh thiệt hại lớn cho xí nghiệp

+ Để đảm bảo độ chính xác chiều dài phôi uốn với điều kiện là uốn không kèmtheo kéo phôi, khi phôi bị kéo thì chiều dài phôi và tiết diện ống sẽ bị thay đổi làm ảnhhưởng đến chất lượng sản phẩm

- Các công thức để xác định các bộ phận của chi tiết khi xác định chiều dài khai triển của

nó để uốn:

B ng 3.1 M t s công th c xác đ nh chi u dài khai tri n khi u nảng 3.1 Một số công thức xác định chiều dài khai triển khi uốn ột số công thức xác định chiều dài khai triển khi uốn ố công thức xác định chiều dài khai triển khi uốn ức xác định chiều dài khai triển khi uốn ịnh chiều dài khai triển khi uốn ều dài khai triển khi uốn ển khi uốn ố công thức xác định chiều dài khai triển khi uốn

khai triển khi uốn0

;

0 1

p l

s r B

l

s r

A l

r



, 90

, 90

, 180

0 0 0

r r

; 2

; 2

0 0

2 1

r

r r

r r

p l

tg s r B

l

tg s r A

2

2 2

; 2 2

2

2 2

; 2 2

;

2 sin

2

2 2

2

1

1

1 2

2

2

2 2

2 2 1 1

2 1

1 '

s s

r b

s r a b a r

s s

r a

s r b b a r

s r a r

r

s r b

r r

s r a

r

r r r r

r r r

r r

r r

; 180 5

, 1 180

; sin

0

0 0

0

r

r r

r

p r

p p

p l

s r r

c os

; 2

;

0 0

'

r

r r

r

r r

r r

p l

s B

B

tg s

r C

A tg

A s r

r   





 2

90

2 1

0 ''

; 180

; sin

;

; 2

; cos

0 2 '' 0

0 1 ' 0

2 1

' 2

1

r r

r r r r r r

r r r r

r r

r

r r

p l

p l

tg b C

B

s r r C

A C A s C

A s r r b

C b

, 180

0 0

;

0 0

1

r r p l

s r

B l

s r

A l





r r r

A s r

r   





 2

90

2 1

0 ''

; 180

; 2

; sin

;

; 2

; cos

0 2 '' 0 0 1 ' 0

' ' 2

2 1

' 2

1

r r

r r r r

r r r r r r

r r r r

r r

r

r r

p l

p l

A A C B

tg b C

B

s r r C

A C A s C

A s r r b

C b

, 90

, 90

, 180

1

0 0 0

r r

si n

; 2

; 2

2

0 0

' 1

2 2

r

r r

r

r r

r

r r

r

r r

r r

r

p l

s B

B

t g s

r B

l

tg s r

C

s r

B

A s

r B

B A

3.1.6 Khắc phục hiện tượng đàn hồi sau khi uốn

- Uốn là một quá trình biến dạng dẻo có kèm theo biến dạng đàn hồi do tính chất đàn

hồi của vật liệu, sau khi uốn biến dạng đàn hồi mất đi kích thước và hình dạng sản phẩm

thay đổi so với kích thước và hình dạng của khuôn, hiện tượng đó gọi là hiện tượng đàn

hồi sau khi uốn

- Hiện tượng đàn hồi gây ra sự sai lệch về góc uốn và bán kính uốn vì vậy muốn cho chi

tiết có góc và bán kính uốn đã cho thì bán kính uốn và góc uốn của khuôn phải thay đổi

một lượng đúng bằng trị số đàn hồi

- Bằng thực nghiệm người ta xác định được rằng trị số đàn hồi phụ thuộc chủ yếu vào

loại vật liệu và chiều dày vật liệu, hình dáng chi tiết uốn, bán kính uốn tương đối r/s, lực

uốn và phương pháp uốn

- Khi giới hạn chảy của vật liệu càng cao tỉ số r/s càng lớn và chiều dày vật liệu càng

nhỏ thì hiện tượng đàn hồi càng lớn, trị số đàn hồi có thể xác định bằng phương pháp thực

nghiệm hoặc giải tích

+ Khi uốn với tỉ số  10

 : Hệ số uốn

σs: Giới hạn chảy của vật liệu, N/mm2

E: Mô đun đàn hồi của vật liệu, N/mm2

s: Chiều dày của vật liệu, mm

- Góc đàn hồi β được xác định theo công thức:

r

r





Trong đó: α0: góc của chi tiết sau khi đàn hồi

- Thường không thể uốn những chi tiết có đường kính nhỏ và dài với bán kính uốn lớnr>15s bằng phương pháp thông thường do sự đàn hồi lớn, muốn uốn sử dụng phươngpháp uốn có kéo

3.2 Tính toán công suất truyền động

3.2.1 Tính toán công suất khi uốn

- Để uốn ống sắt ta đi tìm hiểu một số cơ tính của sắt: Sắt là nguyên tố kim loại thuộcnhóm VII của bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, sắt chứa khá nhiều trong

vỏ trái đất (khoảng 5% về trọng lượng) sắt và hợp kim của sắt đã và đang đóng vai tròquan trọng trong sự tiến hóa của lịch sử loài người

- Cũng như giống các nguyên tố khác sắt không thể ở dưới dạng tuyệt đối tinh khiết các

số liệu đo được thường ứng với loại sắt đó và có thể dao động trong một khoảng nào đó

- Cơ tính của sắt: Các giá trị về các chỉ tiêu cơ tính của sắt như sau theo [5, trang 96] + Giới hạn bền kéo : σb = 250 N/mm2

+ Giới hạn chảy : σch = 120 N/mm2

+ Độ cứng : HB = 80KG/mm2

+ Độ dai va đập : αk = 3000kJ/m2

+ Độ giãn dài tương đối: δ = 50%

Như vậy so với nhiều kim loại thường dùng như nhôm, đồng, … Sắt có độ bền, độcứng cao hơn hẳn nhưng vẫn còn thấp so với yêu cầu của chế tạo cơ khí Đó là nguyênnhân hầu như không dùng sắt nguyên chất trong chế tạo cơ khí mà dùng hợp kim của nó

vì có cơ tính cao hơn rõ rệt

- Khi tính toán công suất uốn của máy ta sẽ tính toán công suất tối đa khi uốn ống sắt

có đường kính lớn nhất

Để uốn ống có đường kính lớn nhất Ømax = 42(mm), chiều dày ống s = 3(mm), ta tính toáncho điều kiện phá hủy vật liệu, là công suất tối thiểu cần truyền cho khuôn uốn.

Trong đó: Mmaxu : Mô men uốn lớn nhất, N/mm

Wmaxu : Mô men chống uốn lớn nhất, mm3

ch: Giới hạn chảy cho phép, N/mm2

Từ (*)   423676

Thay vào (3.17) ta được:   ) ) 

7

6 ( 1 ( 42 1 ,

- Tính toán lực tối đa cần thiết khi uốn ống:

Theo sản phẩm cần uốn ta có: Bán kính cong của khuôn uốn: r = 100(mm) = 0,1(m)

1 , 0

4 , 0

0 , 00138

4

042 , 0 14 , 3 4

2 2

l0: Chiều dài đoạn uốn cong (ta chọn uốn cong một góc α = 900 )

Giả sử khi uốn một góc α = 900 theo bảng (3.1) ta có  0 2

19 , 0 1 , 0 00138 , 0 4000 3600



Tốc độ làm việc của khuôn uốn được tính như sau:

) / ( 6 , 31 200 14 , 3

32 , 0 10 6

10

ph v D

N N



ηht: Hiệu suất chung của hệ truyền động

k br o br br kn

Trong đó:kn: Hiệu suất khớp nối, kn  0 , 999

br1: Hiệu suất cặp bánh răng 1, br1= 0,96

br2: Hiệu suất cặp bánh răng 2, br2= 0,96

o: Hiệu suất cặp ổ lăn, o= 0,99

br3: Hiệu suất cặp bánh răng ngoài hộp giảm tốc,  3= 0,94

k: Hiệu suất của khuôn, k  0 , 84

0 , 99 0 , 94 0 , 84 0 , 7

96 , 0 96 , 0 999 ,

28 , 1

i : Tỉ số truyền ngoài hộp giảm tốc

Truyền động ngoài hộp giảm tốc là truyền động bánh răng nên ta chọn tỉ số truyền i=3,2.vậy tỉ số truyền trong hộp giảm tốc: 14

2 , 3

- Tính toán các thông số tiêu thụ:

+ Công suất của trục:

NI = Nycdc = 2,8(KW)

) ( 688 , 2 96 , 0 8 , 2

N

N II  Ibr  

) ( 58 , 2 96 , 0 688 , 2

N

) ( 4 , 2 94 , 0 58 , 2

1420v ph n

n I  ycdc 

) / ( 355 4

1420

1

ph v i

355

2

ph v i

n n

br

II

) / ( 6 , 31 2 , 3

4 , 101

3

ph v i

n n

8 , 2 10 55 , 9

10 55 ,

n

N M

I

I

) ( 72311 4

96 , 0 18831

1 1 1

) ( 242965 5

, 3 96 , 0 72311

2 2 2

) ( 7 , 730838 2

, 3 94 , 0 242965

3 3 3

Bảng 3.2: Thông số động học và động lực học các cấp của hệ truyền dẫn

3.2.2 Tính toán các kích thước cơ bản của một số chi tiết quan trọng

3.2.2.1 Thiết kế truyền động cặp bánh răng tiêu chuẩn

a) Chọn vật liệu và phương pháp nhiệt luyện:

- Bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình có thể dùng thép tôi cải thiện (tôi rồi ram

ở nhiệt độ cao), thép thường hóa hoặc thép đúc để chế tạo bánh răng Độ rắn bề mặt răng HB<350, để tăng khả năng chạy mòn của bộ truyền ta nên chọn độ rắn bề mặt răng bánh nhỏ HB1 theo điều kiện: HB1 = HB2+(2050)HB theo [8, bảng 6.1, trang 92]

Với: u: Số lần ăn khớp của bánh răng trong một vòng quay

n: Số vòng quay trong một phút của bánh răngt: Tổng số giờ làm việc của bánh răng

t = sốgiờ/ca sốca/ngày sốngày/năm số năm làm việc

Trục

= 8.2.260.8 = 33280Thay vào công thức (3.23), N td N0 chọn '

- Ứng suất uốn cho phép:

Bánh răng quay hai chiều ứng suất trong răng sẽ thay đổi đổi chiều:

4 ,

m: Bậc đường cong mỏi uốn, đối với thép m = 6

Ntd: Số chu kỳ ứng suất tương đương được tính theo công thức (3.23)

7

10 40 33280 4 , 101 2

10 5

6

7

6 ''

5 , 0 279 4 ,

5 , 0 270 4 ,

+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:

txqt 2 , 5 txN0 (3.26)Bánh nhỏ:  2 , 5 2 , 6 230 1495 ( / 2 )

10 05 , 1 2 , 4

10 05 , 1 ) 1

2 6 3

2 6

mm n

N K i

i A

A

sb tx

f) Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng

Đối với bộ truyền bánh răng trụ

) / ( 4 , 0 2

, 4 10 6

4 , 101 150 14 , 3 2 ) 1 ( 10 6

2 10

.

1 4

1

i

An n

Trong đó: - Ktt: Là hệ số tập trung tải trọng, K tt  1

-K d : Hệ số tải trọng động, được xác định theo [8, bảng 3334, trang 64], theo cấp chính xác chế tạo, giá trị vận tốc vòng và độ rắn bề mặt răng, K d  1 , 45

Sau khi tính toán hệ số tải trọng K tính toán khác với K sbnhỏ hơn 5% vì vậy không cần xác định lại khoảng cách trục A

h) Xác định mô đun, số răng, chiều rộng của bánh răng:

- Trị số mô đun m: m = (0,01 0,02)A = (0,010,02)150 = 1,53

Chọn theo tiêu chuẩn: m = 3

- Số răng bộ truyền:

2 , 4 3

150 2 ) 1 (

A

Số răng bánh bị dẫn : Z2 i.Z1  3 , 2 25  80

- Chiều rộng của bánh răng: b2  A A 0 , 3 150  45 (mm)

Đối với bánh răng nhỏ: b1 ( 5  10 ) b2  50  55 (mm)

i) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

Sức bền uốn của răng được kiểm tra theo công thức:

 u

u

Znb ym

Trong đó: y : Là hệ số dạng răng được xác định theo [8, bảng 36, trang 67]

58 , 2 4 , 1 10 1 , 19

6

60 6 , 31 80 5 , 2 511 , 0

4 , 2 4 , 1 10 1 , 19

u



k) Kiểm nghiệm bánh răng theo quá tải đột ngột:

- Để bộ truyền có khả năng chịu quá tải trong thời gian ngắn cần kiểm tra bộ truyền quátải theo điều kiện :

 txqt

qt tx txqt  K 

 uqt

qt u

, 101 50

58 , 2 4 , 1 2 , 4 2 , 3 150

10 05 , 1

) 1 (

10 05 ,

2

3 6

n b

N K i

i A

tx



541 6

, 31 60

4 , 2 4 , 1 2 , 4 2 , 3 150

10 05 , 1

) 1 (

10 05 ,

2

3 6

n b

N K i

i A