Thiết kê máy cán vành xe máy

Tài liệu tham khảo Thiết kê máy cán vành xe máy

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU



Vành là một chi tiết không thể tách rời trong sản phẩm xe máy để phục vụ cho việc đi lại hằng ngày Do sự tăng trưởng mạnh về kinh tế và các ngành kỹ thuật công nghiệp ngày càng cao để phục vụ cho lợi ích đời sống của con người Vì vậy việc tăng năng suất vành là điều tất yếu Với việc thiết kế chế tạo máy tạo sóng vành ngay trong nước rất có ích và giảm giá thành hơn so với máy nhập khẩu và tạo việc làm cho công nhân.

Với loại máy cán này phôi ban đầu là thép tấm dạng cuộn có chiều rộng 100 ÷ 102 (mm), chiều dày 1 ÷ 1,4 (mm).

Được sự nhất trí của khoa, em được thầy giáo hướng dẫn giao cho đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế máy cán vành xe máy”

Với nội dung chính sau:

- Tổng quan,cơ sở lý thuyết về uốn và cán kim loại.

- Phân tích và lựa chọn các thông số kỹ thuật cho máy thiết kế

- Thiết kế động học máy.

- Tính toán, thiết kế các bộ phận chi tiết chính của máy.

- Các vấn đề về vận hành, bảo dưỡng và sử dụng máy.

Được sự chỉ dẫn của các thầy cô trong khoa Cơ Khí, thầy giáo hướng dẫn và Ban lãnh đạo công ty sản xuất phụ tùng

xe máy NAMSON thuộc khu công nghiệp Hoà Khánh - Đà Nẵng đến nay em đã hòan thành cơ bản nhiệm vụ được giao

Vì đây là lần đầu tiên em thiết kế tổng thể về một máy hoàn chỉnh nên em còn gặp nhiều bỡ ngỡ, trình độ kiến thức và tài liệu của em còn hạn chê,ú với thời gian tiếp xúc thực tế không nhiều nên trong quá trình tính toán và thiết kế không tránh khỏi những sai sót Em kính mong sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô và bỏ qua những thiếu sót.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Trần Đình Sơn và sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Cơ Khí đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

Đà Nẵng, ngày tháng năm2008

Sinh viên thiết kế

Lê Sỹ Hải.

Trang 3

CHƯƠNG 1



TÌM HIỂU,GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀNH

XE MÁY VÀ LÝ THUYẾT CƠ SỞ CŨNG NHƯ CÁC PHƯƠNG

PHÁP CÁN UỐN KIM LOẠI

1.1 Giới thiệu về sản phẩm vành xe máy

1.1.1 Giới thiệu sản phẩm.

Vành xe các loại đã có nhu cầu sử dụng từ lâu Nhưng vớisự phát triển của Khoa học kỹ thuật và nhu cầu làm đẹphiện nay thì sản phẩm xe máy là phương tiện thuận lợinhất, đơn giản và dễ sữ dụng nhất phù hợp với đại đa sốngười dân Việt Nam và các nước đang phát triển khác Chính

vì vậy xe máy càng ngày được đầu tư phát triển mà trongđó vành xe máy là một bộ phận không thể tách rời

Công nghệ sản xuất vành xe máy hiện nay so với trước đâythì được đầu tư và cải thiện tốt hơn về chất lượng vàmẫu mã nên vành có những ưu điểm sau:

- Độ bền cao

- Thời gian sữ dụng lâu

- Chống lại các tác hại của môi trường cao hơn

- Gọn nhẹ

- Khó thấm nước

- Tiêu chuẩn hoá cao

- Tiết kiệm được vật liệu

Nhờ những ưu diểm trên cùng với sự phát triển của nền kinhtế, công nghệ chế tạo vành xe máy được đầu tư và pháttriển đáp ứng nhu cầu sữ dụng ngày càng nhiều

1.1.2 Vật liệu chế tạo.

- Loại bằng nhôm

Có ưu điểm là nhẹ, dẻo, dể cán đúc, bền trong môi trườngtự nhiên

Nhược điển là chịu lực kém nên ít sữ dụng

- Loại bằng thiết, kẽm

Loại này bền cao, có tính dẻo tốt

- Loại bằng thép

Sữ dụng thép cacbon chất lượng trung bình loại này đượcmạ kẽm, thiết hoặc sơn tĩnh điện để chống oxy hoá

Trang 4

Hình 1.1 Bản vẽ chi tiết vănh xe mây.

1.2 Đại cương về lý thuyết và các phương pháp cán uốn kim loại.

1.2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình cán uốn kim loại.

1.2.1.1 Tổng quan về biến dạng dẻo.

- Khi chịu tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo

ba giai đoạn nối tiếp nhau đó là:

+ Biến dạng đàn hồi

+ Biến dạng dẻo

+ Biến dạng phá huỷ

Trang 5

Hình 1.2 Đồ thị kéo.

Đoạn OA : Biểu thị biến dạng đàn hồi

Đoạn AB : Biểu thị biến dạng dẻo

Đoạn BC và CD : Biểu thị biến dạng phá huỷ

1.2.1.2 Trạng thái ứng suất.

Các ứng suất trong vật thể hoàn toàn không có ứng suấttiếp thì vật thể có ba dạng ứng suất chính sau

Hình 1.3 Các dạng ứng suất.

+Ưng suất đường (hình a)

2

1 max

δδ

Loại biến dạng dẻo là biến dạng chảy của kim loại (δchảy)

* Điều kiện biến dạng dẻo:

+ Khi kim loại chịu ứng suất đường

Trang 6

|δmax -δmin | = δch (1 6)

-Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo

Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau biến dạng đàn hồi

1.2.1.3 Biến dạng dẻo kim loại trong trạng thái nguội.

Thực nghiệm cho thấy với sự gia tăng mức độ biến dạngnguội thì tính dẻo của kim loại sẽ giảm và trở nên dòn, khóbiến dạng

Hình 1.4 Sơ đồ biến dang dẻo kim loại.

Hình vẽ này trình bày đường cong về mối quan hệ giữacác tính chất cơ học của thép và mức độ biến dạng rất rõràng Nếu biến dạng vượt quá 80% thì kim loại hầu nhưmất hết tính dẻo

1.2.2 Các phương pháp cán uốn kim loại.

1.2.2.1 Phương pháp cán mỏng kim loại.

1.Khái niệm.

Cán mõng là phương pháp chủ yếu trong kỹ nghệ gia công áplực Sau khi biến dạng chiều dày vật cán giảm dần, chiềudài tăng lên, chiều rộng cũng tăng lên và hình dáng vật cánthay đổi Phần lớn các sản phẩm thép (nhôm, inox, đồng, ),được sản xuất ra từ các nhà máy là sản phẩm của quá trìnhcán dưới dạng tấm, hình ống, sóng, hình đặc biệt

So với các phương pháp áp lực khác (kéo, ép, dập, rèn) cánlà một phương pháp gia công có năng suất cao Các máy cánhiện đại có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá rất cao,vận tốc cán có thể đạt đến 20 ÷ 40 (m/phút)

2 Aïp lực lên lô cán khi cán hình.

Trong cán nóng xuất hiện các lực ma sát phụ trên lổ hìnhlàm tăng áp lực lên lô cán trong thời gian cán Song để xác

Độ bền

Giản dài

Trang 7

định chúng chính xác rất khó khăn Cho nên để tính chúngngười ta sử dụng các hệ thống thực nghiệm phụ thuộcvào hình dáng lổ hình gọi là hệ số hình dáng.

l a

tb

Trong đó:

a, b là hệ số phụ thuộc hình dáng lổ hình

htb là chiều cao qui đổi trung bình của kim loại tạivùng biến dạng

l là chiều dài tiếp xúc của kim loại với lô cán đối vớitrường hợp

0 1

1 1 0

0

b

F b

F N b

F h b

Chiều dài tiếp xúc L = R ∆h

Mômen cán được xác định như sau

ϕ = 0,65 ÷ 0,75 Khi cán hình các loại khác

* Mômen và công suất động cơ định trong khi cán kim loại.Công suất động cơ điện để truyền dẫn cho trục dẫn vàmômen quay

Trang 8

Nđ, Mđ là công suất và mômen động để vượt qua độ ìcủa các cơ cấu.

Hai đại lượng đầu Nc + Nms hoặc Mc + Mms không đổi trongsuốt quá trình cán gọi là tải trọng tĩnh của động cơ

Tải trọng của động cơ Nđ hoặc Mđ sinh ra trong thời điểm phôi

bị ôm bởi các lô cán

* Mômen của động cơ

Mđc =

i

M c

(1-11)

ϖ đc, ϖ l là vận tốc góc của động cơ và lô cán

nđc, nl là tốc độ quay của động cơ và lô cán(vòng/phút)

Công suất cán (biến dạng dẻo) trên tâm lô cán

4 P µ F =P µ µ0d0.Mms2

Mms = Mms1 + Mms2 =

i

M i

µ là hệ số ma sát ở trong các ổ trục cán

r0 là bán kính ổ trục

d0 là đường kính trục tại chỗ lắp ổ

Khi cán trên máy cán 4 trục thì áp lực hầu như từ hai trụccán truyền nên sự mất mát do ma sát được tính trên các ổtrục truyền

Dct là đường kính trục công tác

Dtr là đường kính trục truyền

Giá trị hệ số ma sát trong các ổ đỡ trục cán µ0

Ổ lăn

Trang 9

Ổ teextolit

Ổ đỡ ma sát lỏng

Ổ đỡ ma sát nữa lỏng

Sự mất công do ma sát trong các cơ cấu truyền động đượctính theo hệ số hữu ích của bộ truyền bao gồm: bộ phậnlực (η1= 0 , 42 ÷ 0 , 9), hộp giảm tốc (η2= 0 , 95 ÷ 0 , 97) và trục Spin

đến với khớp nối trục (η3= 0 , 99).

1

ηη

M

M M

M

ms T

được truyền từ động cơ

375

Trang 10

MT +Mđ ≤ Mđcmax = k Mđm (1 -20)Trong đó:

k là hệ số quá tải cho phép của động cơ

k = 2 ÷ 2,5

3 Các đại lượng đặc trưmg cho quá trình cán kim loại.

* Vùng biến dạng.

Khi cán hai trục cán quay liên tục và ngược chiều nhau nhờ

ma sát tiếp xúc giữa vật cán và bề mặt trục cán mà vậtcán được ăn vào trục và bị biến dạng

Sau khi biến dạng chiều dày vật cán giảm dần, chiều dàităng lên, chiều rộng cũng tăng lên và hình dáng vật cán thayđổi Vùng kim loại ăn vào để bị biến dạng và ra khỏi trụcgọi là vùng biến dạng Vùng biến dạng là vùng kim loại bịbiến dạng dẻo dưới tác dụng của lực cán được truyền lêntrục Vùng ABCD trên (hình 1.4) là vùng biến dạng của kim

loại

Hình 1.5 Sơ đồ biến dạng khi cán.

* Các thông số đặc trưng cho vùng biến dạng

- Góc ăn kim loại α (rad, độ)

Là góc chắn bởi cung AB và CD (hình 1.4) gọi là góc ăn kimloại và được ký hiệu là α Lô cán khác nhau, vật cán khácnhau thì α sẽ khác nhau

- Chiều dài vùng biến dạng l (mm)

Cung AB và CD gọi là cung tiếp xúc hay được gọi là chiềudài vùng biến dạng

- Góc trung hoà γ (rad, độ).

D D

O

D J C I

III II

B

/

0 A

Trang 11

Góc IOB là góc trung hoà Tại tiết diện I của góc trung hoàvận tốc của trục cán bằng vận tốc của kim loại Vt = VKL

(m/s)

Đây là hiệu số chiều cao của kim loại trước và sau khi cán

h h h

h

h h

∆

(1 - 23)Trong đó:

∆h1, ∆h2, ∆hn là lượng ép từ lần cán thứ nhất, thứhai, tới lần cán thứ n (mm)

h là chiều dày ban đầu của vật cán.(mm)

- Lượng giản rộng tuyệt đối ∆b (mm)

∆b là hiệu số giữa chiều rộng của vật cán sau và trướckhi cán

∆b = b2 -b1 (mm)

- Hệ số giản dài khi cán µ (còn gọi là hệ số kéo dài).

µ là tỷ số chiều dài sau và trước khi cán.

Ngoài ra người ta còn dùng hệ số giản dài tổng (µtổng).

* Quan hệ giữa các thông số trong vùng biến dạng

- Góc ăn kim loại α =

D

h h R

h = 2 ( 1− 2)

∆

- Chiều dài cung tiếp xúc l = R ∆h (mm)

- Lượng giản rộng tuyệt đối

Trang 12

∆b = 1,15 )

2

(

h h R h

∆

(mm)Trong đó: F là hệ số ma sát f = 1,05 - 0,0005t

T là nhiệt độ cán (0C)

Trong thực tế người ta hay dùng công thức thực nghiệmsau:

∆b = k ∆h

k = (0,35 ÷ 0,48) đối với cán thép hình

k = (0,1 ÷ 0,15) đối với cán thép tấm

Người ta còn đưa ra thông số lượng giản rộng tương đốinhưng thực tế rất ít dùng

n

F

F F

1

2 3

2 2

1 1

0 −

−

µtổng = µ1.µ2.µ3 µn - 1 .µnTrong đó: F0, F1, F2, F3, Fn-1, Fn là tiết diện ban đầu, tiếtdiện tại lổ hình thứ nhất, thứ hai, thứ ba đến lần thứ (n

- 1) và lần thứ n (cuối cùng)

µ1,µ2,µ3 µn - 1 ,µn là hệ số giản dài của lầncán thứ nhất, thứ hai, thứ ba, đến lần thứ (n - 1) và lầnthứ n

* Điều kiện vật cán ăn vào trục cán

Khi máy cán làm việc, trục cán quay và lôi vật cán vào trụcđể cán, ép làm cho nó biến dạng

Hình 1.6 Sơ đồ biểu diễn lực cán.

Muốn vật cán ăn vào trục thì:

α

Trang 13

Trong đó: α =

R h

Cán nóng Trục có gờ, rãnhTrục cán hình

Trục cán tấm

0,45 ÷ 0,620,36 ÷ 0,470,27 ÷ 0,36

thườngTrục có độ bóng cao

∇10 ÷ ∇12

0,09 ÷ 0,180,03 ÷ 0,09

1.2.2.2 Phương pháp cán uốn kim loại.

1 Khái niệm.

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trongcông nghệ dập nguội Uốn tức là biến dạng phôi thẳng(tấm), tròn, dây hay ống thành những chi tiết có hình cong haygấp khúc, hình dạng khác,

Phụ thuộc vào hình dáng và kích thước vật uốn, dạng phôiban đầu, đặc tính của quá trình uốn trong khuôn, uốn có thểtiến hành trên máy ép lệch tâm, ma sát hay thuỷ lực, đôi khicó thể tiến hành trên các dụng cụ uốn bằng tay hoặc cácmáy chuyên dùng

2 Đặc điểm của quá trình uốn.

Đặc điểm của quá trình uốn kim loại là uốn các kim loạitấm để đạt đựoc những chi tiết có kích thước và hìnhdạng cần thiết, người ta nhận thấy rằng với tỷ số chiềurộng và chiều dày của phôi khác nhau, với mức độ biếndạng khác nhau (tỷ số giữa bán kính uốn và chiều dày vậtliệu khác nhau) và giá trị uốn khác nhau

Trong đó:

s

s1

=

S1 là chiều dày trước khi uốn

Slà chiều dày sau khi uốn

r là bán kính uốn

Trang 14

Các lớp kim loại ở phía ngoài góc uốn (phía bán kính lớn) thì

bị kéo giãn dài theo phương dọc và đồng thời bị nén và congắn theo hướng ngang, tạo thành độ cong ngang

Khi uốn những dải phôi rộng (b/2s), chiều dày vật liệugiảm, mặt cắt ngang của phôi bị thay đổi không đáng kể, cóthể coi như không đổi bởi vì trở lực biến dạng của vật liệucó chiều rộng lớn chống lại sự biến dạng theo hướngngang Khi đó, các lớp kim loại ở phía trong các góc uốn chỉ bịnén và co ngắn theo hướng dọc còn các lớp kim loại ở phíangoài góc uốn chỉ bị co nén và giãn dài theo hướng dọc

Khi uốn với mức độ biến dạng lớn, các lớp kim loại ở phíangoài phôi bị kéo và giãn dài đáng kể, dễ gây ra hiện tượngnứt, gẫy Vì vậy, khi cắt phôi uốn cần phải chú ý bố trí saocho đường uốn vuông góc với thớ cán của phôi, tránh đểđường uốn song song với thớ cán

Tại vùng uốn có lớp kim loại bị nén và co ngắn lại, đồngthời có những lớp kim loại bị kéo và giãn dài theo hướngdọc Vì vậy, giữa các lớp đó thế nào cũng tồn tại một lớpcó chiều dài bằng chiều dài ban đầu của phôi Lớp này gọi làlớp trung hoà biến dạng Lớp trung hoà biến dạng là cơ sởtốt nhất để xác định bán kính nhỏ nhất cho phép

Trước khi biến dạng tinh thể có dạng hình cầu

Sau khi biến dạng các tinh thể bị vạn vẹo, kéo dài ra thànhthớ về hướng lực tác dụng

Bên cạnh đó, nó còn gây nên ứng suất dư do biến dạngkhông đều cùng lúc và biến dạng trong nội bộ hạt tinh thểkhông đều Có 3 loại ứng suất dư tồn tại sau biến dạng là

- Ứng suất sinh ra giữa các bộ phận của vật thể δ1

- Ứng suất sinh ra giữa các hạt của vật thể δ2

- Ứng suất sinh ra trong nội bộ của hạt tinh thể δ3

Các ứng suất này có thể tồn tại và là nguyên nhân làm chovật thể kim loại bị cong vênh, nứt nẻ Sau khi bị biến dạng

GVHD: Th.s Trần Quốc Việt Trang 14

Trang 15

Sau khi uốn

Hình 1.7 Sơ đồ biến dạng uốn.

3 Xác định chiều dày phôi uốn.

Xác đinh vị trí lớp trung hoà: chiều dày lớp trung hoà ở vùngbiến dạng

Chiều dày lớp trung hoà xác định theo công thức:

r là bán kính uốn cong phía trong

x là hệ số phụ thuộc vào tỷ số r/s

s là chiều dày vật uốn

Khi uốn 1 góc ϕ = 900 thì L =∑l+∑ s

o

5 , 0 90

ϕ

4 Bán kính uốn nhỏ nhất và lớn nhất.

Nếu rtrong quá nhỏ sẽ làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn,nếu qúa lớn vật liệu sẽ không có khả năng giữ được hìnhdáng sau khi đưa ra khỏi khuôn

rtrong ≥ rmin

Bán kính uốn lớn nhất:

1

2

.

δ

s E

r mã =

rngoài = rtrong - s

E = 2,15.105 N/mm2 là môđun đàn hồi của vậtliệu

S là chiều dày vật uốn

δ1 là giới hạn chảy của vật liệu

2 1

δ là độ giãn dài tương đối của vật liệu (%).Theo thực nghiệm, ta có: δmin = K.S

K là hệ số phụ thuộc vào góc uốn α

Trang 16

1 1

2

1. . . B .S .K l

n S B

l

n S

thức trên hoặc chọn theo bảng phụ thuộc vào tỷ số l/s

B1 là chiều dày của dải tấm

S là chiều dày vật tấm

n là hệ số đặc trưng của ảnh hưởng biến cứng n

= 1,6 ÷ 1,8

δb là giới hạn bền của vật liệu

l là khoảng cách của các điểm tựa

- Lực uốn góc tinh chỉnh tính theo công thức:

q là áp lực tinh chỉnh (là phẳng) chọn theo bảng

F là diện tích phôi được tinh chỉnh

- Tóm lại, trong quá trình uốn không phải toàn bộ phần kimloại ở phần uốn đều chịu biến dạng dẻo mà có một phần

ở dạng đàn hồi Vì vậy, không còn lực tác dụng thì vậtuốn không hoàn toàn như hình dáng cần uốn

- Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số bán kính uốn:

+ Cơ tính của vật liệu và trạng thái nhiệt luyện: nếuvật liệu có tính dẻo tốt và đã qua ủ mềm thì rmin có trị sốnhỏ hơn so với khi đã qua biến dạng

+ Aính hưởng của góc uốn: Cùng một bán kính uốn như

0,8 0,8 ÷ 2 >2Góc đàn hồi βThép, δb đến 35 (kg/mm2)

Đồng thau δb đến 35 (kg/mm2)

012Thép, δb =40 ÷ 50 (kg/mm2)

013

1 ÷ 5

>5

7912

235

Vì lực uốn chủ yếu tác dụng ở đầu chày, quá trình biếndạng cũng chỉ xảy ra ở đó Khi bán kính uốn càng nhỏ thì

Trang 17

r là bán kính uốn trong.

ρ là bán kính lớp trung hoà

R là bán kính uốn ngoài

Khi uốn với tỷ số r/s < 10 thì sai lệch chủ yếu là góc uốn,còn bán kính uốn không đáng kể Trị số góc đàn hồi cho sẵntrong sổ tay cơ khí

Khi uốn với tỷ số r/s > 10 thì sau khi uốn cả góc uốn và bánkính uốn đều bị thay đổi Khi đó bán kính cong của chàyđược xác định bằng công thức:

r

.

' 0

σ

E là môđun đàn hồi của vật liệu

S là chiều dày vật liệu

Góc đàn hồi β được xác định theo công thức:

sau khi uốn.

Góc đàn hồiβ được xác lập là hiệu số giữa góc của vậtuốn sau khi uốn và góc chày cối uốn

β = α0 - α

Trang 18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

24 23

22 21

2.1 Phân tích phương án gia công vành.

Qua hai phương án cán mỏng và cán uốn nêu ở trên, ta chọnphương án cán uốn, bề dày của phôi cán không thay đổi màchỉ thay đổi hình dáng của phôi, từ phôi tấm thẳng ban đầusau khi cán được sản phẩm có chiều ngang nhỏ hơn phôi banđầu và tạo thành vòng tròn

- Phương pháp này có những ưu điểm sau:

+ Lực cán nhỏ có lợi về công và cho công suất cao

+ Kim loại chỉ chịu uốn có độ cứng cao (biến dạng kimloại nhỏ)

+ Cán nguội nên chế tạo khuôn dễ

2.2 Phân tích các phương án cho dây chuyền sản xuất.

Có nhiều phương án thiết kế máy khác nhau Nhưng tuỳthuộc sự phân bố biên dạng trên trục cán và cách truyềnđộng Khi cán sóng vành này, hệ con lăn cán của các sónggần nhau phải liên tục nhau

án

phân bố biên dạng trên trục cán.

Do cán uốn nên ta chỉ phân bố các lô cán liên tục theođường thẳng

Hình 2.1 Sơ đồ máy cán hình liên tục bố trí theo hàng.

Chú thích:1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19

là các giá cán có trục đặt nằm ngang

20, 21, 22, 23 là các giá cán có trục đặt thẳng đứng

13 là máy hàn lăn

24 là bộ đếm khoảng cách

Trong sơ đồ trên hình chữ nhật tô đen là giá cán có trục đặtnằm ngang

Trang 19

Các hình tròn tô đen là giá cán có trục đặt thẳng đứng (quyước chung của thế giới).

Trang 20

2.2.2 Phương án truyền động chính cho máy.

2.2.2.1 Truyền động bằng thuỷ lực.

- Kích thước gọn nhẹ, trọng lượng và mômen quán tínhnhỏ

- Dễ đảo chiều, chống quá tải

- Mức độ an toàn cao

- Tiện lợi cho việc bố trí các cơ cấu phụ

- Truyền động êm

b Nhược điểm:

- Cấu tạo của bộ phận thuỷ lực phức tạp, đòi hỏi chínhxác nên khó chế tạo

- Giá thành cao

- Phụ thuộc chất lượng dầu

Trang 21

- Bố trí các cơ cấu phải chính xác.

- Giá thành sản xuất cao

2.2.2.2 Truyền đông bằng cơ khí

Hình 2.3 Sơ đồ máy cán truyền động bằng cơ khí.

- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo

- Khả năng chịu tải lớn, tốc độ cao

- Giá thành thấp

b Nhược điểm:

- Khó khăn trong việc điều khiển tự động, đảo chiềuđộng cơ, chống quá tải

- Bộ truyền gây ồn ào khi làm việc

- Độ an toàn, tin cậy thấp

- Kích thước trọng lượng lớn, cồng kềnh

- Yêu cầu chế độ bôi trơn, bảo dưỡng cao

2.2.3 Phương án truyền động cho hộp phân lực.

Hộp phân lực thường dùng các cơ cấu truyền động như sau:

- Truyền động bằng xích

- Truyền động bằng trục vít - bánh vít

- Truyền động bằng bộ truyền bánh răng

4

3 2

1

Trang 22

2.2.3.1 Truyền động bằng xích.

Hình 2.4 Sơ đồ truyền động bằng xích.

Đặc điểm của bộ truyền:

- Kích thước nhỏ gọn

- Chế tạo và lắp ráp phức tạp, thường xuyên phải bôi trơncho bộ truyền

- Không có khả năng tự hãm

- Có thể truyền được với khoảng cách trục xa so với bộtruyền bánh răng

- Truyền động ít chính xác

- Khi truyền động có tiếng ồn

- Dùng truyền động cho các trục với tỷ số truyền khôngđổi

2.2.3.2 Truyền động bằng trục vít - bánh vít.

Chú thích:

1: Động cơ dầu

2: Khớp nối

3: Bộ truyền trục vít - bánh vít

4: Hệ trục con lăn cán.

Xích truyền

Trang 23

Hình 2.5 Sơ đồ truyền động bánh vít - trục vít.

Đặc điểm bộ truyền trục vít - bánh vít:

- Có thể thay đổi hướng chuyển động

- Có khả năng tự hãm cao

- Truyền động êm, ít gây tiếng ồn

- Tỷ số truyền lớn

- Hiệu suất thấp, sử dụng vật liệu đắt tiền

2.2.3.3 Truyền động bằng bánh răng thẳng răng nón

3: Gối đỡ trục

4: Hệ thống trục và con lăn cán

5: Bộ truyền bánh răng nón

Đặc điểm của bộ truyền bánh răng nón răng thẳng:

- Truyền động êm

- Có khả năng tự hãm cao

- Khó chế tạo

- Dùng để truyền động giữa các trục cắt nhau

- Khích thước nhỏ gọn

Trang 24

- Khả năng tải lớn.

- Làm việc chắc chắn và bền lâu

- Hiệu suất cao

2.2.4 Chọn phương án thiết kế tối ưu

Qua phân tích ưu nhược điểm của các phương án bố trí củamáy ta chọn phương án thiết kế máy cán vành bố trí cánliên tục theo hàng gồm 16 cặp lô cán

Chọn phương án truyền động bằng cơ khí:truyền độngchính cho máy là động cơ điện, thay đổi tốc độ của máybằng hợp truyền động cho hộp phân lực chọn phương ánbố trí truyền động bánh răng nón răng thăng

Trang 25

CHƯƠNG 3.



TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

3.1 Chọn hình dáng các trục cán và số trục cán.

3.1.1 Thông số biên dạng của vành

Chọn thông số biên dạng vành phụ thuộc vào nhiều yếutố như chiều rộng tấm, kích thước sóng, nhu cầu sửdụng ÷

Trên thị trường hiện nay thường sử dụng phôi tấm dạngcuộn có kích thước (100 ÷ 102) mm, với chiều dày từ (1 ÷1,4)mm

Yêu cầu đối với sản phẩm vành cán:

- Sản phẩm vành sau khi tạo sóng phải thoả mãn yêu cầuvề độ cứng vững, chịu lực, không có vết nứt tại các vị tríthay đổi tiết diện (những điểm uốn)

- Sản phẩm không bị trầy, sướt làm hỏng lớp bảo vệ chốngôxy hoá (sơn hoặc mạ kiểm), không bị co kéo tạo ra nhữngnếp nhăn và những biến dạng không đồng đều trên bề mặt

- Sản phẩm vành cán phải có giá thành thấp nhất để cạnhtranh

- Phải đảm bảo yêu cầu sử dụng, có tính thẩm mĩ.÷

Hình 3.1 Các biên dạng vành đi qua các lô cán.

3.1.2 Lựa chọn các biên dạng tất yếu để hình thành sản phẩm.

Trang 26

- Căn cứ vào hình dạng ban đầu của sản phẩm và phôi banđầu ta phải qua các biên dạng trung gian sau:

+ Để có biên dạng 16 ta phải có biên dạng như 11

Với chiều cao h = 7 + 9 +7,5 = 23,5 (mm)

Vậy số cặp lô cán là:

n = =123,92,5

∆h

h

12,2 (lần)Với n = 12,2 (lần) ta chọn 13 cặp lô cán thực tế

Để hình thành các biên dạng 6, 7, 11, 16 cần các biên dạngtrung gian là từ phôi ban đâu đến biên dạng thứ 6 Với từ phôiban đầu đến biên dạng thứ 6 chọn 6 cặp lô cán

Từ biên dạng 7 đến biên dạng 11 chọn 4 cặp lô cán

Từ biên dạng 11 đến biên dạng 14 chọn 3 cặp lô

Với các cặp lô 15 và 16 dùng để điều chỉnh để hình thành đươngkính vành là d = 450 (mm)

3.1.4 Tính năng kỹ thuật của dây chuyền.

Trang 27

Khi trục cán quay tạo thì vận tốc dài của các vị trí trên conlăn cán sẽ khác nhau Vì đường kính tại các vị trí đó khácnhau

Vì vật liệu để cán là thép dẻo cán nguội, với loại thép này

trong bảng thiết kế máy cán Do đó để sản phẩm ra khỏi dâychuyền cán ta chọn vận tốc sản phẩm v = 0,42 (m/s) Thì về

cơ bản vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng chịu áp lựclớn phải bằng vận tốc đó Các vị trí còn lại sẽ xuất hiệnhiện tượng trượt tương đối giữa vật cán và con lăn cán Dây chuyền cán là loại cán hình loại nhẹ, để đơn giản tatruyền công suất cho 16 cặp trục Thực chất trong 16 cặpđó thì chỉ có 13 cặp là tham gia cán, còn 3 cặp còn lại đượcbố trí ở đầu dao cắt hình Do vậy công suất chung của toànbộ dây chuyền được tính quy về công suất của 16 bộtruyền

Để thuận tiện ta chọn các trục dưới là trục dẫn, do vậycác trục dưới có cùng số vòng quay Do đó thuận lợi choviệc chọn tỷ số truyền và thiết kế các bộ truyền bánhrăng nón Các con lăn cán được lắp then trên các trục và conlăn riêng Còn các trục trên là trục bị dẫn

Ta chọn d là đường kính của các lô cán dưới (chày)

Chọn D là đường kính của các lô cán trên (cối)

3.2 Thiết kế động học.

3.2.1 Tính áp lực cán.

Thực chất của quá trình cán vành là quá trình uốn kim loạigiữa hai trục cán (chày và cối) Nên áp lực cán lên trục cánchính là lực uốn kim loại giữa chày và cối và được xácđịnh theo công thức sau:

P =

L

n S

Trang 28

Hình 3.2 Sơ đồ tính áp lực khi cán.

L là khoảng cách giữa hai điểm tựa

B là chiều rộng vật uốn

Ta có: B = R180.π.ϕ

2 sin 2 2 sin

ϕ

O P

l

O

Trang 29

3.2.2 Tính công suất động cơ.

Nhằm tăng hiệu suất truyền động và giảm công suất tiêuhao qua các bộ truyền và tránh tập trung công suất lớn trênmột trục, công suất động cơ chính là tổng công suất trên cáctrục cán và bộ truyền

- Công suất cần thiết:

Nct = ηN PTrong đó:

N là tổng công suất trên các trục N = ∑

=

n i i N

Mn là mômen cần thiết để quay trục n

ω là vận tốc góc của một trục

v là vận tốc cán của máy: v = 25 (m/p) ≈ 0,42 (m/s)

D là đường kính danh nghĩa của con lăn, để thuận tiệncho việc tính toán thiết kế, ta chọn D = d = 150 (mm)

Trang 30

n = 0 , 42

150 14 , 3

60 1000

= 60 ( v/p )

ω = 3,1430.60 = 5 (rad/s)Mômen cần để quay trục được tính:

f1 là hệ số ma sát của ổ đỡ trục f1 = 0,1

d là đường kính cổ trục cán d = 40 (mm)

PL là aÏp lực kim loại tác dụng52,136 lên trục cán

Trọng lượng của trục và con lăn: Q = m.g (N)

m là hkối lượng của trục cán và con lăn trên trục

g là gia tốc trọng trường, g = 9,8 (m/s2)

+ Ml: Mômen ma sát lăn giữa vành cán và con lăn

PL là áp lực kim loại tác dụng lên trục cán

f2 là hệ số ma sát, chọn f2 = 0,5 (vì kim loại phủ sơn)

D là đường kính con lăn

+ Mc : mômen cán để làm biến dạng kim loại

R

(3- 7)

Trong đó:

R là bán kính của lô cán

α là góc ăn kim loại

Trang 31

Hình 3.3 Sơ đồ sự phân bố lực cán.

Khi tính toán ta lấy đường kính danh nghĩa của các con lăn Φ =

150 (mm), trong quá trình cán đường kính ngoài của các con lăncối có thay đổi nhưng thay đổi không đáng kể, lần lượt là: Φ

= 143; 141; 136,9; 136,5; 134; 134; 134; 134; 144,8; 148,4; 149,3;150; 150; 152; 152; 152 (mm) Khoảng cách cối và chiều sâu củacối cũng thay đổi Còn đường kính làm việc của chày thì thayđổi trong một khoảng a qua các lần cán 1 ÷ 16 là (1, 1, 1, 1, 1,

1, 1, 1, 1, 2, 1, 2, 3, 1, 1) Đường kính của chày thay đổi từ:

Trang 32

= 12,42 (mm)-Khi cán lần 6:

Trang 33

= 12,63 (mm)-Khi cán lần 11:

= 13,04 (mm)Áp dụng vào các công thức trên ta lập được bản sau:

Ta ký hiệu trục trên được đánh số từ : 1, 2, 16

Ta ký hiệu trục dưới được đánh số từ : 1’, 2’, , 16’

Từ các công thức trên, ta lập bảng các thông số của trục (Q,

Trang 35

ΣN là tổng công suất trên các trục.

η là hiệu suất của một cặp bộ truyền bánh răng nónrăng thẳng

Chọn η = 0,97

97 , 0

98 , 13

3.3 Tính toán lực cắt và lực chặn phôi.

Trong máy cán vành tạo sóng mà ta thiết kế được bố trímột dao cắt, dao cắt này được bố trí ở sau cùng của dâychuyền để cắt đứt sản phẩm ra khỏi chi tiết Dao được dẫnđộng bằng cơ cấu thuỷ lực, lưỡi dao nghiêng một góc (2 ÷ 6)o

và chiều dày phôi cắt s = 1,4 (mm)

Ta có sơ đồ máy cắt như sau:

Trang 36

αα α

Q

P

P a Z

Hình 3.4 Sơ đồ tính lực cắt và lực chặn.

Do lưỡi dao trên và dao dưới có khe hở z với nhau nên lực cắt

P ở 2 lưỡi dao lệch nhau tạo mômen quay làm ảnh hưởng đếnchất lượng mặt cắt

Mômen làm quay phôi là:

-10)

a = (1,5 ÷ 2)zMômen làm tấm kim loại quay đi một góc trước khi bị cắtđứt làm bề mặt cắt bị xước, mép cắt không sắc Do vậy, taphải khắc phục hiện tượng này bằng cách tác dụng vàolực Q trước dao cắt chống lại lực P làm phôi quay đi mộtgóc

3.3.1 Tính lực cắt P.

P = tgατ

2

2 ,

α là góc nghiêng của dao, α = (2 ÷ 6o) Chọn α = 2o

z là khe hở dao trên và dao dưới, z = (0,5 ÷ 0,7) (mm)

Vậy lực cắt P sẽ là:

Trang 37

P = 6109

035 , 0

216 2

2

360 1 2 ,

3.3.2 Biên dạng dao.

Sau khi tiến hành tạo sóng cho vành, tiến hành cắt rời Dođó, dao được đặt ở vị trí sau máy Vì vậy để cho máy cắtkhông bị cong vênh ta phải chọn biên dạng cuối cùng của vành

3.4 Tính toán thiết kế các bộ truyền.

3.4.1 Tính chọn hộp giảm tốc.

Hộp giảm tốc là bộ phận cần thiết trong máy cán Tất cảcác máy cán dùng động cơ điện xoay chiều đều phải dùnghộp giảm tốc Có thể dùng một hoặc hai hộp ghép lạihoặc ghép thêm bộ truyền đai vào các đầu ra của động cơ,đầu trục vào

Hộp giảm tốc thì có nhiều kiểu và nhiều cấp khác nhau.Trong máy cán thép phần lớn là dùng kiểu 2 cấp phân đôi củabánh răng nghiêng hoặc răng thẳng hay dùng một cấp bánhrăng chữ V Nhưng với dây chuyền máy cán vành này ta dùnghai cấp khai triển bánh răng thẳng

Biết được công suất động cơ Nđc = 15 (KW)

n = 1800 (vòng/phút)

Tỷ số truyền i =

l

dc t

nđc, nt là tốc độ quay của trục động cơ đến trục cán

Wdc, Wl là vận tốc góc của động cơ và trục cán

Trang 38

ibn là tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng thẳngcấp nhanh.

ibt là tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng thẳngcấp chậm

Chọn iđ = 2,62

ibn.ibt = 11 , 45