Tính toán thiết kế máy cán

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG HỌC DỰNG TRƯỜNG ĐẠIĐẠI HỌC XÂYXÂY DỰNG - Tinh hình nghiên cứu thiết kế máy cán giới nước LỜI NÓI ĐẦU - Nhu cầu thị trường, so sánh lựa chọn sản phẩm Cán kim loại khác phương pháp gia công áp lực, gọi Chương Cơ sởphoi lý thuyết cángia kéo kimcó loại gia công2.không Khácvềvới công phoi cắt gọt kim loại máy tiện - phay - bào - khoan - khoét - doa - mài Khi gia công áp lực dùng lực mạnh tác dụng vào phôi kim loại buộc biến dạng Chương Tính toán thiết kế máy cán theo hình dạng kích thước mong muốn Để làm điều phải có Gồm có phần sau: thiết bị cán kim loại (máy cán) - Tính góc uốn phôi qua cặp trục (biến dạng dẻo) Cùng với phát triển nhiều ngành công nghiệp nước, ngành công nghiệp luyện kim trọng Trong ngành công này- kim cán lực kéotác kim loại khâu quan trọng để tạo Tĩnh dụng thành phẩm bán thành phẩm phục vụ cho ngành công nghiệp khác Từ lâu giới xuất sản phẩm sử dụng phương pháp tạo - Chọn động hình cán nguội, phương pháp du nhập vào nước ta đế cán sản-phẩm tôn thiết kế nhưbộthép địnhđaihình chữ u, chữ z, lợp kim loại Tínhtừtoán truyền Thiết bị cán nguội thường gồm nhiều cặp trục cán đặt liên tiếp nhau, phôi dẫn động nhờ lực ma sát (tạo trục quay), sản phẩm tạo hình Tính hộp giảm tốc đổi theo- yêu cầuchọn với chiều dày không Hiện với phát triển sở hạ tầng đô thị khu công nghiệp tậpHà trung, đại2004 xuất ngày nhiều nên cần Nội,các ngày 28đường tháng năm khối lượng lớn chắn để làm Sinhxôviên thựcdải hiệnphân cách Do đó, đòi hỏi thiết bị cán tôn định hình đảm bảo sản lượng chất lượng chắn xô ngày nâng cao LÊ NHẬT TẦM TÂM - LỚP 44M 21 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Chương I TỔNG QUAN 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu THIẾT KÊ CHÊ TẠO MÁY CÁN TRÊN THÊ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC Máy cán giới lúc đầu có hai trục quay ngược chiều với sản phẩm đơn giản nhu gươm, dao Năm 1864, máy cán ba trục đời chạy máy nước cho sản phẩm thép thép hình, đồng dây đồng Do kỹ thuật ngày phát triển, nhu cầu vật liệu thép phục vụ cho ngành công nghiệp nhẹ, chế tạo xe lửa mà công nghệ chế tạo máy cán tăng nhanh chóng Chiếc máy cán với giá cán bốn trục đời vào năm 1870, đến máy cán với giá LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY Hình 1.1 Hình phối cảnh giá cán trục hãng SMS (Đức) Trước năm 1954, loại thép Việt Nam nhập từ Pháp về, sau 1954 nhập thép từ Liên Xô (cũ), Trung Quốc nước Đông Âu Đến năm 1975, nhà máy cán thép Gia Sàng (Thái Nguyên) đưa vào hoạt động Từ đến nay, ngành cán thép tạo đà phát triển mạnh Các xí nghiệp liên doanh cán thép Việt Nam nước hình thành từ Bắc đến Nam như: Công ty thép Việt-Úc VINAUSTEEL Hải, Công ty thép Việt - Nhật Vũng Tàu, Công ty thép ống VINAPIE Hải Phòng liên doanh Việt Nam Hàn Quốc v.v Nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hóa - đại hóa nên nhu cầu thép xây dựng khí lớn Nhiều nhà máy cán thép thành lập năm gần Năm 2003, nhà máy cán thép Việt - Ý khu công nghiệp Phố Nối A (Hưng Yên) với tổng vốn đầu tư 125 tỷ đồng, công suất 126.000 thép/năm thức vào hoạt động Ngày 11/4/2003, Đông Hà (Quảng Trị) khởi công xây dựng nhà máy cán thép chất lượng cao COSEVCO với công suất giai đoạn 250.000 sản phẩm/năm, với tổng mức vốn đầu tư 254 tỷ đồng Tháng 12/2003, công ty thép Bluescope Việt Nam khởi công nhà máy thép đại đạt tiêu chuẩn quốc tế khu công nghiệp Phú Mỹ 1, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, với tổng diện tích 12.000ha, tổng số vốn đầu tư 105 triệu USD Nước ta có nhiều nhà máy cán thép làm ăn không hiệu LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M THUYẾT THUYẾTMINH MINHĐỒ ĐỒÁN ÁNTỐT TỐTNGHIỆP NGHIỆP TRƯỜNG TRƯỜNGĐẠI ĐẠIHỌC HỌCXÂY XÂYDỰNG DỰNG Hình 1.3 Máy cán có giá cán Động Máy 'Thép có giá'Thép cán (Hình 1.3) làcliữ máyTThép cán giá cán loại Dày góc 'Thép chữcó gai thép ( Thép cặp trục cặp trục cán sản phẩm Hiện nay(Thép xưởng khí • Máy cán tạo hình phân loại sau: - Theo công dụng Động - Theo số giá cán máy cán - Theo số trục cán có giá cán - Theo cỡ kích thước sản phẩm Phân xưởng cán phân loại: Hình 1.4 LÊ LÊNHẬT NHẬTTÂM TẦM LỚP LỚP44M 44M 56 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Máy cán bố trí theo hàng có giá cán bố trí thành hay nhiều hàng ngang, máy cán dẫn động chung động dẫn động riêng biệt tùy theo ý đồ công nghệ (hình 1.4) Để tiết kiệm diện tích mặt xưởng cán, máy cán bố trí theo hình z (hình 1.5) - bố trí dùng nhà máy cán thép Gia Sàng - Khu gang thép Thái Nguyên nhà máy luyện cán thép Miền Nam loại máy cán bố trí theo hàng Những máy trang bị từ trước năm 1970 nguồn gốc - Động cơ, - Hộp giảm tốc, - Hộp bánh truyền lực, - Giá cán Hình 1.5 Máy cán bố trí kiểu chữ z (bàn cờ) LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG nhóm thứ làm nhiệm vụ cán tinh thường bố trí theo hàng vật cán thường cán theo vòng (hình 1.6 hình 1.7) IỆT> EK, I I =tz±p nì=.=Ey~ Ị—1 nn nn rnJ- rn rn IZNI IZNI ìz\r IZN Hình 1.6 Mặt bằns bố trí máy cán bán liên tục - Động cơ, - Hộp giảm tốc, Trong máy cán liên tục thường có trục cán bố trí nằm ngang LÊ NHẬT TẦM - LỚP 44M THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG - Giá cán trục đặt nằm ngang - Động - Hộp giảm tốc - Hộp bánh truyền lực Ớ Việt Nam, sản phẩm nhà máy cán thép Gia Sàng chủ yếu thép hình cỡ nhỏ Vinapie Công ty Xuân Hòa lắp máy cán sản phẩm ống Hãng BHP, Zamilsteel Co trang bị máy cán thép u, z làm xà gồ, nhà khung thép chưa đáp ứng đủ cho nhu cầu thị trường ngày tăng Ngoài nhiều sở sản xuất tự chế máy cán để sản xuất thép u cỡ nhỏ, ống làm giàn giáo cột chống phục vụ ngành xây dựng 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA SẢN PHẨM CÁN NGUỘI LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG - Khi tạo hình cán nguội, phôi nung nóng nên kim loại bị biến cứng làm giới hạn chảy tăng từ 10 -r 15, chất lượng sản phẩm cao cán nóng, tạo hình xong xử lý nhiệt - Môi trường sản xuất tích cực (không gây tiếng ồn, nóng, bụi ) 1.3 LựA CHỌN SẢN PHẨM VÀ THIÊT BỊ Có nhiều loại chắn phân luồng đường, chắn xô phổ biến b Hình 1.8 Hai dạng thép hình chắn xô a Profín dạng hình sin b Profín định hình LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 10 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY Để có sản phẩm định hình từ tôn có nhiều phương pháp, điển hình hai phương pháp cán nguội dập nguội Phương pháp dập nguội cho suất không cao, chiều dài hạn chế, thiết bị cồng kềnh Phương pháp cán cho suất cao, sản phẩm đẹp Máy cán chắn xô dạng sóng hình sin nhiều sở nước gióng dựng Tuy nhiên, máy cán loại có profin trục cán chép theo dạng sản phẩm, nên việc chế tạo, sửa chữa bảo dưỡng khó khăn, giá thành cao Đa số máy cán chắn xô cũ Việt Nam sử dụng truyền bánh nên việc điều chỉnh khe hở cán khó khăn Trong đồ án chọn phương án thiết kế máy cán tôn sử dụng truyền xích để dẫn động cặp trục cán LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 11 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Chưong II Cơ SỞ LÝ THUYẾT VỂ BIÊN DẠNG KIM LOẠI 2.1 CÁC KHÁI NIỆM Cơ BẢN 2.1.1 Vật liệu kim loại Theo nhà kỹ thuật Kim loại quan niêm vật thể có dấu hiệu chung đặc trưng như: - Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt - Có ánh kim, phản xạ ánh sáng, không cho ánh sáng thường qua - Dẻo, dễ biến dạng dẻo (cán, kéo, rèn, ép) - Có độ bền học bền hóa học - Trừ thủy ngân ra, kim loại nhiệt độ bình thường có cấu trúc tinh thể LÊ NHẬT TẦM - LỚP 44M 12 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG • Chọn then cho trục truyền lực chủ động (trục 3): Tra bảng 7-23 sách Thiết kế chi tiết máy, với đường kính trục d = 70 mm, chọn then then để lắp đĩa xích vào trục có kích thước: b = 20 mm h = 12 mm t = 6,0 mm t, = 6,1 mm - Kiểm nghiệm sức bền dập: Điều kiện bền dập mặt cạnh làm việc then tính theo công thức 7-11 sách Thiết kế chi tiết máy: 2M ơd^ Q = 619.1.1.1,9 = 1176 (daN) LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 88 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY - Các Ổ đỡ cho vào hộp vuông gá vào khung máy - Các thép hàn với hàn với hai chân (thép hình I) Khung cán thể vẽ Al Do không giao LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 89 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DỰNG 3.3.15 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY Thuyết minh vẽ chê tạo Trục cán đỡ cán chế tạo thép 45 cải thiện đạt độ cứng 220HB Các trục gia công máy tiện T616 Do trục giống nên gia công trục Ở minh họa gia công trục chủ động mang cán sửa máy T616, vẽ thuyết minh trình bày khổ giấy Al • Nguyên công I: Chuẩn bị phôi Phôi để gia công phôi rèn có đường kính (ị) 104, lớn so với đường kính lớn trục 14mm Trong nguyên công gồm có bước tiến hành: - Gá phôi hai khối V ngắn - Phay hai mặt đầu trục dao phay đĩa mặt máy phay chuyên dùng - Khoan hai lỗ tâm mũi khoan tâm chuyên dùng - Gia công lỗ ren M8 • Nguyên công II: Gia công tiện máy T616 LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 90 STT ĐẶC TÍNH THUYẾT MINH ĐỐ ĐƠTỐT NGHIỆP THÔNG ĐỒ ÁN N SỐ DỰNG GHI ĐẠI TRƯỜNG ĐẠIHỌC HỌC XẦY DỰNG XÂYXẦY THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY TRUYỀN - Gá phôi hai khối V ngắn - Khoan mồi mũi khoan ộ20 - Gia công rãnh then dao phay ngón XÍCH CAP LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 92 91 TRUYỀN XÍCH GIỮA CÁC LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 93 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KẾT LUẬN Đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu thiết kế máy cán tôn định hình” hoàn thành nhiệm vụ giao Qua rút số kết sau: - Dạng sản phẩm chọn có profin mới, phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế AASHTO - Máy cán tôn định hình sử dụng truyền xích dẫn động cặp trục cán - Đa số phận máy gồm đai, hộp giảm tốc, khớp nối, trục, giá LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 94 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG TẢI LIỆU THAM KHÁO Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy, tập I II Nhà xuất Giáo dục, 2000 Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế chi tiết máy Nhà xuất Giáo dục Phạm Đình Sùng, Bùi Lê Gôn, Trịnh Duy Cấp Công nghệ gia công kim loại Nhà xuất Xây Dựng, 1998 Đỗ Hữu Nhơn Phương pháp cán kim loại thôns dụng Nhà xuất Khoa học kỹ thuật v.p Rômanôvxki sổ tay dập nguội Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1972 Đỗ Xuân Đinh, Bùi Lê Gôn, Phạm Đình Sùng Cơ sở kỹ thuật khí Nhà xuất Xây dựng, 2001 LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 95 THUYẾT MINH ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XẦY DỰNG MỤC LỤC Lời nói đầu Chương TỔNG QUAN 1.1 Tinh hình nghiên cứu thiết kế chế tạo máy cán giới nước .3 1.2 Đặc điểm sản phẩm nguội 1.3 Lựa chọn sản phẩm thiết bị 10 Chương SỞ LÝ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG KIM LOẠI 12 2.1 Các khái niệm 12 2.1.1 Vật liệu kim loại 12 2.1.2 Mạng tinh thể - Lệch mạng 12 2.2 Biến dạng dẻo phá hủy 16 LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 96 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY 3.3.1 Tính lực uốn 47 3.3.2 Tĩnh mômen 47 3.3.3 Chọn động .50 3.3.4 Phân phối tỷ số truyền 51 3.3.5 Tính toán thiết kế truyền đai 52 3.3.6 Tĩnh chọn hộp giảm tốc 55 3.3.7 Tĩnh toán truyền xích dẫn động từ hộp giảm tốc đến trục trung gian 57 LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 97 [...]... là hiệu số chiều rộng vật cán sau khi cán và trước khi cán được tính bằng công thức (hình 2.15b): À = b2 - b| (mm) 2.3.2 Điều kiện vật cán ăn vào trục cán: Khi dùng một ngoại lực đưa vật cán vào trục cán đang quay ngược chiều nhau tại thời điểm vật cán tiếp xúc với hai trục cán, thành phần lực ma Nx Như vậy: = N.sina Tx = T.cosa N.Lcosa > N.sina Kết họp lại ta có: Vậy để vật cán ăn được vào trục phải... kính cán nhân với bình phương hệ số ma sát: LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 36 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG 37 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KÊ MÁY 3.1 Sơ ĐỔ ĐỘNG MÁY THIẾT KÊ Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết của chương II và dạng sản phẩm đã nêu trong phần Tổng quan, ta hình thành được sơ đồ động cho máy thiết kế như... các trục cán 7 Các trục cán Máy cán gồm có 8 cặp trục: LÊ NHẬT TẦM - LỚP 44M 38 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Tính sơ bộ năng suất máy: t - thời gian làm việc trong một năm, t = 300 ngày m - số ca làm việc trong ngày, m = 2 ca h - số giờ làm việc trong một ca, h = 8 giờ V - vận tốc ra sản phẩm trong một phút của máy = 648000 (sản phẩm/năm) Vậy năng suất máy trong một phút tính theo... đặc trưng của vùng biến dạng: Khi cán, hai trục cán quay liên tục ngược chiều nhau Nhờ ma sát tiếp xúc vật cán được ăn liên tục vào trục cán và cùng biến dạng Sau biến dạng chiều dày vật cán giảm dần, chiều dài tăng lên, chiều rộng cũng tăng lên chút ít và hình dáng của vật cán thay đổi Vùng biến dạng là vùng kim loại biến dạng dẻo nằm trong phạm vi tác dụng của trục cán LÊ NHẬT TÂM - LỚP 44M 34 THUYẾT... 2.14) 2.3 BIẾN DẠNG DẺO TRONG CÁN KIM LOẠI 2.3.1 Lý thuyết cán • Khái niệm: Cán là quá trình làm biến dạng kim loại bằng cách cho kim loại chuyển động giữa hai trục cán ngược chiều nhau, dưới áp lực của hai trục, kim loại tự biến dạng làm giảm chiều cao, tăng chiều dài, chiều ngang tăng không đáng kể Sau khi cán kim loại có chiều cao bằng khe hở giữa hai trục cán, cơ tính của kim loại được cải thiện... NHẬT TÂM - LỚP 44M 25 Xp"N ~ 8.103 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG 3G Thực ra việc tính ứng suất tới hạn khá phức tạp do chưa biết chính xác về cấu tạo và liên kết nguyên tử trong vùng lõi lệch Ngoài ra, toàn bộ đường lệch không nhất thiết phải chuyển đổi song song đồng thời như giả thiết Nó có thể bị uốn khúc để tương ứng với trạng thái năng lượng tháp nhất Khi đó ứng suất tới hạn... DỰNG hướng nằm trong khoảng mị và mj + Am sẽ là N(mi).Arn và chỉ số định hướng trung bình của tất cả các hạt có thể tính theo biểu thức: — Zmi.N(mi).Am Jm.N(m).dm m = —— — -= —:- - ZN(mi).Am ÍN(m).dm Đối với mạng lập phương tâm diện, tính toán của Sachs theo nguyên lý đó cho thấy kết quả m = 2,238 - trong lúc thì m = 1 tức ứng suất tác dụng ơ để gây ra biến dạng dẻo trong đa tinh thể hơn hai lần... NGHIỆP DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY Lượng ép của kim loại: lượng ép tương đối Àh là hiệu số chiều cao của vật cán trước và sau khi biến dạng Lượng ép tương đối được biểu thị Hình 2.15 Sơ đồ vùng biến dạng khi cán kim loại Lượng ép tuyệt đối 8 là tỷ số giữa lượng ép tuyệt đối và chiều dày ban đầu của vật cán tính theo % Lượng ép tuyệt đối được biểu thị bằng: e= h| ~h^- 100% h2 Mối quan hệ giữa Ah, a và 1: LÊ... ban đầu vì nó dựa trên giả thiết cho rằng khả năng biến dạng của các hạt là độc lập nhau và chỉ phụ thuộc vào sự định hướng các hạt đó Giả thiết đó hoàn toàn không phù hợp với thực tế và các hạt gắn với nhau trong đa tinh thế thành một khối liên tục, sự thay đổi hình dáng và kích thước của các hạt này cong phụ thuộc vào sự biến dạng của các hạt chung quanh, nếu không liên kết giữa các hạt trên miền... nhất, ứng suất phải phân bố thế nào để các lực tác dụng lên tinh giới từ các phía phải được cân băng với nhau Yêu cầu này Tay lo không đề cập đến trong tính toán của mình, tuy nhiên theo sự phân tích của một số nhà nghiên cứu thì nó không ảnh hưởng mấy đến kết quả đã đạt được, tức là hầu như không ảnh hưởng đến khả năng hóa bền Ranh giới giữa các hạt là vùng có sắp xếp nguyên tử không theo trật tự nhất ... xưởng cán, máy cán bố trí theo hình z (hình 1.5) - bố trí dùng nhà máy cán thép Gia Sàng - Khu gang thép Thái Nguyên nhà máy luyện cán thép Miền Nam loại máy cán bố trí theo hàng Những máy trang... vật cán sau cán trước cán tính công thức (hình 2.15b): À = b2 - b| (mm) 2.3.2 Điều kiện vật cán ăn vào trục cán: Khi dùng ngoại lực đưa vật cán vào trục cán quay ngược chiều thời điểm vật cán. .. DỰNG Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KÊ MÁY 3.1 Sơ ĐỔ ĐỘNG MÁY THIẾT KÊ Trên sở nghiên cứu lý thuyết chương II dạng sản phẩm nêu phần Tổng quan, ta hình thành sơ đồ động cho máy thiết kế hình vẽ 3.1