Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa PHẦN I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY LỐC ĐĨA 1.1.GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ CÔNG NGHỆ LỐC ĐĨA : 1.1.1.Quá trình hình thành phát triển máy lốc đĩa : Cùng với phát triển lớn mạnh khoa học công nghệ, nhu cầu sản phẩm ngày nhiều, chất lượng cao sống Từ nảy sinh nhiều loại máy móc góp phần sản xuất tạo sản phẩm Trong nghành khí chế tạo; công cụ thông dụng máy bào, máy phay gia công tạo biên dạng mặt phẳng, mặt bậc; máy tiện tạo biên dạng tròn xoay,…và vô số máy khác với công dụng khác Máy lốc đĩa đời dựa nguyên tắc tạo biên dạng cong bề mặt nhờ thực việc chuyển động quay tròn khuôn lốc, đĩa lốc chuyển động tịnh tiến xy lanh tạo lực ép lớn lên bề mặt kim loại có bề dày định Khi tiến hành lốc tạo biên dạng pít-tông thực việc tịnh tiến từ từ, việc gia công khó hay không khó tuỳ thuộc vào biên dạng cong cần tạo 1.1.2.Chức năng, nhiệm vụ máy lốc đĩa : Máy lốc đĩa máy chiếm vị trí quan trọng nghành đóng tàu biển Trong dây chuyền công nghệ nghành đóng tàu máy lốc đĩa có nhiệm vụ tạo biên dạng cong chế tạo vỏ tàu, khung tàu,… 1.1.3.Sản phẩm máy lốc đĩa : a).Các loại mặt cong đơn giản : SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 3- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa b).Các loại mặt cong phức tạp : Các loại sản phẩm lốc tạo mặt cong từ đơn giản đến phức tạp Sản phẩm tạo có kích thước, trọng lượng phù hợp nằm giới hạn cho phép mà máy gia công Thông số kích thước giới hạn sau : - Bề dày chi tiết lốc không 16mm - Bề rộng không 1500mm - Ứng suất chảy không 4000kg/cm2 - Góc lốc chi tiết không 600 - Kích thước sản phẩm lốc phải theo dưỡng thiết kế - Thực tế nhà máy máy lốc đĩa lốc thép vỏ tàu (Thép CT3) với bề dày từ ÷ 12 mm 1.1.4.Vật liệu gia công : Vỏ tàu sử dụng thép bon thường, dạng chủ yếu thép CT3 Đặc tính thép có giới hạn đàn hồi giới hạn chảy thấp, lại có độ dẻo cao, dể hàn, … SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 4- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa */ Bảng tính quy định mác thép bon chất lượng thường phân nhóm A Mác thép σ b(MPa) σ 0,2(MPa) σ5 % CT31 ≥ 310 20 CT33 320 ÷ 420 31 CT34 340 ÷ 440 200 29 CT38 380 ÷ 490 210 23 CT42 420 ÷ 540 240 21 CT51 500 ÷ 640 260 17 CT61 ≥ 600 300 12 */ Bảng tính quy định mác thép bon chất lượng thường nhóm B %Si %S %P Mác %C %M thép Sôi Nửa lặng Lặng Không BCT31 ≤ 0,23 0,06 0,06 BCT33 0,06÷0,12 0,25÷0,50 0,05 0,05÷0,07 0,12÷0,30 0,05 0,04 BCT34 0,09÷0,15 0,25÷0,50 0,07 0,05÷0,17 0,12÷0,30 0,05 0,04 BCT38 0,14÷0,22 0,30÷0,65 0,07 0,05÷0,17 0,12÷0,30 0,05 0,04 BCT42 0,18÷0,27 0,40÷0,70 0,07 0,05÷0,17 0,12÷0,30 0,05 0,04 BCT51 0,28÷0,37 0,50÷0,80 0,07 0,05÷0,17 0,12÷0,30 0,05 0,04 BCT61 0,38÷0,49 0,50÷0,80 0,07 0,05÷0,17 0,12÷0,30 0,05 0,04 */ Ưu nhược điểm thép bon: - Ưu điểm : + Rẻ tiền, dể nấu luyện không dùng nguyên tố hợp kim đắt tiền + Có tính định, có tính công nghệ tốt dể đúc, dể hàn, cán, rèn, dập, kéo sợi gia công cắt gọt - Nhược điểm : + Độ bền, giới hạn đàn hồi thấp (không 700MPa) đem thường hóa ủ + Độ thấm thấp, khó thấu chi tiết có đường kính khoảng 15mm + Độ bền độ cứng nhiệt độ cao thấp Đây điểm yếu thép bon thường + Độ bền chống mài mòn thấp so với thép hợp kim + Độ bền chống ăn mòn thấp, dể bị gỉ không khí 1.1.5.Nguyên lý hoạt động máy lốc đĩa : 1.1.5.1.Sơ đồ nguyên lý : SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 5- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa Trong : Động điện 2.Trục truyền động 3.Hộp giảm tốc 4.Khuôn lốc 5.Đĩa lốc 6.Piston 7.Xy lanh 8.Phanh điện từ 1.1.5.2.Nguyên lý hoạt động máy lốc đĩa : Động điện (1) quay truyền động qua trục truyền (2) nhờ hộp giảm tốc (3) giảm tốc trục truyền chuyển động quay cho khuôn lốc (4) Động bơm dầu qua van đẩy piston (6) chuyển động tịnh tiến lên xuống xy lanh (7) Khi tiến hành lốc tạo biên dạng cong, chi tiết đặt khuôn lốc (Khuôn lốc không quay nhờ hãm phanh điện từ 8) Ấn nút điều khiển để mở van, động dầu bơm dầu qua van đẩy piston chuyển động tịnh tiến xuống ép vào chi tiết Trên đầu piston có gắn đĩa lốc 5, tiếp xúc với chi tiết ép biến dạng chi tiết Quá trình ép vào chi tiết phải từ từ, có nghĩa cho piston chuyển động tịnh tiến với quãng đường dịch chuyển ngắn Sau điều chỉnh chiều dài ép piston nhờ thước thẳng gắn xy lanh Khoá van để cố định piston, tiến hành nhả phanh thắng 8, động quay truyền chuyển động cho khuôn lốc Khuôn lốc quay nhờ ma sát truyền chuyển động qua chi tiết làm chi tiết chuyển động tịnh tiến Nhờ ma sát chi tiết đĩa lốc làm cho đĩa lốc quay tròn tâm Quá trình quay khuôn lốc, lực ép piston lên chi tiết, chi tiết chuyển động tịnh tiến, đĩa lốc quay tròn làm chi tiết biến dạng thành biên dạng cong Sự điều chỉnh hướng tiến chi tiết chiều dài sau lần ép tạo biên dạng cong cho sản phẩm lốc Tiến hành lốc từ từ đường điều chỉnh chiều dài ép cho phù hợp để đạt mặt cong theo dưỡng thiết kế 1.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC MÁY : 1.2.1 Các chuyển động cần thiết máy : - Chuyển động quay tròn khuôn lốc nhờ ma sát kéo chi tiết chuyển động tịnh tiến để uốn lốc tạo biên dạng cong - Chuyển động tịnh tiến đầu gắn đĩa lốc tạo lực ép vào chi tiết gây biến dạng chi tiết - Chuyển động quay tròn đĩa lốc nhờ ma sát đĩa lốc chi tiết 1.2.2 Chọn cấu chấp hành : + Chuyển động thẳng : Dùng cấu xy lanh – piston, - bánh răng, cấu cam – cần đẩy + Chuyển động quay : Dùng động điện truyền qua hộp giảm tốc hộp tốc độ, dùng xy lanh thuỷ lực truyền chuyển động quay +Bộ điều khiển tốc độ : Hộp giảm tốc hộp tốc độ 1.2.3 Chọn nguồn truyền động : + Chuyển động thẳng : Dùng động dầu, dùng động khí nén, dùng động điện dùng cấu truyền động khác để sinh chuyển động thẳng SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 6- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa + Chuyển động quay : Dùng động điện, dùng động dầu, dùng khí nén, dùng cấu - bánh răng,… 1.2.4.Phương án bố trí sơ đồ kết cấu động học máy lốc đĩa : 1.2.4.1.Phương án : Dùng xy lanh thuỷ lực hộp giảm tốc : 1.2.4.2.Phương án : Dùng xy lanh khí nén hộp giảm tốc : SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 7- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa 1.2.4.3.Phương án : Dùng xy lanh thủy lực hộp tốc độ : 1.2.4.4.Phương án : Dùng răng-bánh hộp giảm tốc : 1.2.5.Phân tích phương án bố trí sơ đồ kết cấu động học máy lốc đĩa : */ Vấn đề sử dụng thuỷ lực hay khí nén : - Hệ thống điều khiển thuỷ lực dùng môi chất dầu để điều khiển Dầu có độ nhớt cao, có khả đạt áp suất p lớn (p=150 kg/cm 2) Trong hệ thống khí nén dùng không khí để truyền động, với độ nhớt thấp nên áp suất thấp Áp suất nguồn p = 12÷15 kg/cm2 áp suất sử dụng đạt 6÷7 kg/cm SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 8- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa - Hệ thống thuỷ lực truyền động công suất cao lực lớn, dùng thiết kế máy có trọng tải lớn Hệ thống khí nén truyền tải thấp, tải trọng nhỏ ứng dụng cho cụm thiết bị dây chuyền thiết bị ⇒ Lựa chọn phương án dùng thuỷ lực */ Vấn đề sử dụng cấu - bánh hay xy lanh thuỷ lực để truyền chuyển động tịnh tiến : - Dùng xy lanh thuỷ lực có mức điều chỉnh nhỏ, vô cấp tạo lực lớn.Trong cấu - bánh muốn tạo lực lớn phải tăng kết cấu động truyền động có công suất lớn, cấu khó truyền động vô cấp - Hệ thống xy lanh thuỷ lực có kết cấu gọn nhẹ đơn giản so với sử dụng - bánh ⇒ Lựa chọn phương án dùng xy lanh thuỷ lực */Vấn đề sử dụng hộp giảm tốc hay hộp tốc độ : - Thiết kế hộp giảm tốc đơn giản thiết kế hộp tốc độ - Kết cấu hộp giảm tốc đơn giản kết cấu hộp tốc độ - Việc sử dụng hộp tốc độ để thay đổi số vòng quay trục (khuôn lốc) không cần thiết làm cho bề mặt chi tiết gia công biến dạng không dể sinh ứng suất nguy hiểm ⇒ Lựa chọn phương án dùng hộp giảm tốc */Nhận xét : Như từ phân tích ta lựa chọn phương án sơ đồ kết cấu động học tối ưu sơ đồ Kết cấu sử dụng hệ thống thuỷ lực, truyền chuyển động thẳng xy lanh Truyền chuyển động quay khuôn lốc nhờ động điện thông qua hộp giảm tốc 1.2.6.Kết luận : Sơ đồ kết cấu động học máy lốc đĩa 1.3.LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN : 1.3.1.Lý thuyết thủy lực : 1.3.1.1.Các thông số hệ thống thủy lực : a) Áp suất : Theo hệ đo lường tiêu chuẩn SI Pascal (Pa) Xy lanh thu? l?c 1pa = 1N/m2 = 1kg/ms2 Đ/co d?u 1kg/cm2 = 0,1N/mm2 = 10N/cm2 = 105N/m2 Đia l?c Trị số xác : 1kg/cm2 = 9,81N/cm2 2 1bar = 10 N/m = 1kg/cm di?n 1at = 9,81.104N/m2 ≈ 105N/m2 Đ/co = 1bar Khuôn l?c SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính HGT - 9- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa b).Vận tốc : S (m/s; cm/s) c) Thể tích : V (m3; lít) d) Lưu lượng : Q (m3/phút; lít/phút; m3/vòng; lít/vòng) e) Lực : F (N) 1N = 1kg.m/s2 f) Công suất : N (W) 1W = 1Nm/s g) Tổn thất : η - Tổn thất thể tích (ηt): Do dầu chảy qua khe hở phần tử hệ thống thủy lực gây nên Tồn nhiều cấu biến đổi lượng bơm dầu, động dầu, xy lanh truyền lực, Đối với bơm dầu : ηtb = Q/Qo (Q: Lưu lượng thực tế bơm; Qo: Lưu lượng danh nghĩa bơm) Đối với động dầu : ηtđ = Qođ/Qđ (Qođ: Lưu lượng danh nghĩa; Qđ: Lưu lượng thực tế) Nếu không kể đến lượng dầu rò mối, van khác tổn thất dầu ép có bơm dầu động dầu là: ηt = ηtb.ηtđ - Tổn thất khí (ηc): Do ma sát chi tiết có chuyển động tương đối động dầu, bơm dầu gây nên Đối với bơm dầu : ηcb = No/N (No: Công suất danh nghĩa, No=P.Q/60.104 (KW); N: Công suất thực tế đo trục bơm) Đối với động dầu : ηcđ = Nđ/Ncđ (Nođ: Công suất danh nghĩa, Ncđ=P.Qđ/60.104; Nđ : Công suất cần thiết) Khi : ηc = ηcb.ηcđ - Tổn thất áp suất: Là giảm áp suất lực cản đường chuyển động dầu từ bơm đến cấu chấp hành Tổn thất phụ thuộc vào: chiều dài ống dẫn, độ nhẵn thành ống, độ lớn tiết diện ống dẫn, tốc độ chảy, thay đổi tiết diện, thay đổi hướng chuyển động, trọng lượng riêng, độ nhớt Nếu po áp suất hệ thống, p1 áp suất Khi tổn thất biểu thị hiệu suất: ηa = (po-p1)/po = ∆p/po Hiệu áp ∆p trị số tổn thất áp suất-tổn thất lực cản cục gây nên l ρ l ∆p = 10ξ v = 10 −4.ξ v 2g d 2g d Với: ρ - Khối lượng riêng dầu, ρ=914 kg/m3 g - Gia tốc trọng trường, g=9,81 m/s2 v - Vận tốc trung bình dầu (m/s) d - Đường kính ống dẫn (m) ξ - Hệ số tổn thất cục l - Chiều dài ống dẫn 1.3.1.2.Ưu nhược điểm hệ thống truyền động thuỷ lực: a) Ưu điểm: + Hệ thống truyền động thuỷ lực truyền công suất cao lực lớn (nhờ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao đòi hỏi chăm sóc, bảo dưỡng) + Điều chỉnh vận tốc làm việc tinh vô cấp, dể thực tự động hóa theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 10- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa + Kết cấu gọn nhẹ, vị trí phần tử dẫn bị dẫn không lệ thuộc + Có khả giảm khối lượng kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao + Nhờ quán tính nhỏ bơm động thủy lực, nhờ tính chịu nén dầu nên sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh + Dể biến đổi chuyển động quay động thành chuyển động tịnh tiến cấu chấp hành + Dể phòng tải nhờ van an toàn + Dể theo dõi quan sát áp kế, kể hệ phức tạp nhiều mạch + Tự động hoá đơn giản, phần tử tiêu chuẩn hóa b) Nhược điểm: + Mất mát đường ống dẫn rò rỉ bên phần tử, làm giảm hiệu suất hạn chế phạm vi sử dụng + Khó giữ vận tốc không đổi phụ tải thay đổi tính nén chất lỏng tính đàn hồi đường ống dẫn + Khi khởi động nhiệt độ hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi độ nhớt chất lỏng thay đổi 1.3.1.3.Yêu cầu dầu thủy lực : Chỉ tiêu để đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc độ nhớt, khả chịu nhiệt, độ ổn định tính chất hoá học tính chất vật lý, tính chống rỉ, tính ăn mòn, khả bôi trơn, tính sủi bọt, nhiệt độ bốc lửa, nhiệt độ đông đặc Chất lỏng làm việc phải đảm bảo yêu cầu: • Có khả bôi trơn tốt khoảng thay đổi lớn nhiệt độ áp suất • Độ nhớt phụ thuộc vào vật liệu • Có tính trung hoà (tính trơ) với bề mặt kim loại, hạn chế khả xâm nhập khí, dể dàng tách khí • Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít khe hở chi tiết di trượt, nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất, tổn thất ma sát • Dầu phải sủi bọt, bốc làm việc, hoà tan nước không khí, dẫn nhiệt tốt; có môđun đàn hồi, hệ số nở nhiệt khối lượng riêng nhỏ 1.3.1.4.Mô tơ thủy lực (bơm dầu, động dầu): Bơm dầu động dầu thiết bị có chức khác Bơm thiết bị tạo lượng, động dầu thiết bị tiêu thụ lượng Tuy nhiên kết cấu phương pháp tính toán giống Bơm dầu cấu biến đổi lượng, biến thành lượng dầu Động dầu thiết bị dùng để biến lượng dòng chất lỏng thành động quay trục động 1.3.1.4.1.Các đại lượng đặc trưng : a).Thể tích dầu trải vòng (hành trình) : V = A.h hay V=VZL.z.2 Với A - diện tích mặt cắt ngang h - hành trình piston VZL - thể tích khoảng hở hai răng, Z - số bánh b) Áp suất làm việc :p SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 11- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa c) Hiệu suất : η 1.3.1.4.2.Công thức tính toán bơm động dầu : a) Lưu lượng Q: tích số số vòng quay n thể tích dầu lần quay V Ta có: Qv = n.V + Lưu lựong bơm : Qv = n.V.ηv.10-3 Qv = + Động dầu : n.V 10 −3 ηv Với Qv-lưu lượng (lít/phút), n-số vòng quay (vòng/phút), v-thể tích dầu (cm/vòng), ηv-hiệu suất (%) b) Áp suất, momen xoắn, thể tích dầu vòng quay : Theo định luật passcal ta có: p = Khi áp suất bơm: p = Mx V M x η nm 10 áp suất động dầu là: V M x p= 10 V η nm Với p (bar), Mx (N.m), V (cm/vòng), ηnm (%) c) Công suất: N = p.Qv Công suất truyền động bơm: N = Công suất động dầu: p.Qv 10 − 6.η t p.Qv η t N= 10 −2 Với N (W),(kW); p (bar),(N/m2); Qv (lít/phút),(m3/s) 1.3.1.5.Xy lanh thủy lực: Xy lanh thủy lực cấu chấp hành dùng để biến đổi dầu thành thực chuyển động thẳng Xy lanh phân xy lanh thủy lực xy lanh quay */.Tính toán xy lanh truyền lực: a).Diện tích A, lực F áp suất p: π D π (D − d ) + Diện tích piston: A1 = ; A2 = 4 + Lực : Ft = p.A + Áp suất : p = Ft A Trong đó: A-diện tích piston (cm 2); D-đường kính xy lanh (cm); dđường kính cần piston (cm); p (bar); Ft (kN) - Nếu tính đến tổn thất thể tích xy lanh, để tính toán đơn giản ta chọn */ áp suất: p = Ft 10 A.η πd 10 */ hiệu suất η lấy theo bảng: */ diện tích piston: A = p(bar) 20 120 160 η(%) 85 90 95 Như piston bắt đầu chuyển động lực: SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 12- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa Đối với vật liệu giòn, ứng suất cho phép kéo [σ]k nén [σ]n khác điều kiện bền : σtđ = σ1 ≤ [σ]k σtđ = σ3 ≤ [σ]n Thiếu sót thuyết bền thứ không kể đến ảnh hưởng hai ứng suất lại Thực tế cho thấy ứng suất có ảnh hưởng nhiều đến độ bền vật liệu Ngoài qua kết thí nghiệm chứng tỏ thuyết không thích hợp vật liệu dẻo Do thuyết không áp dụng tính toán (trừ trường hợp trạng thái ứng suất đơn) mà có giá trị lịch sử 2.Thuyết bền biến dạng dài tỉ đối lớn (thuyết bền thứ hai): Thuyết bền thứ hai Mariốt đưa năm 1682 Thuyết cho nguyên nhân gây trạng thái ứng suất giới hạn vật liệu biến dạng dài tỉ đối lớn Nói cách khác, hai phân tố A B xét phần trước có độ bền tương đương biến dạng tỉ đối lớn phân tố A biến dạng dài tỉ đối phân tố B [σ − µ (σ + σ )] E Đối với phân tố B: ε td = σ td E 1 Vậy : [σ − µ (σ + σ )] = σ td E E Rút ra: σ td = σ − µ (σ + σ ) Đối với phân tố A: ε = */.Điều kiện bền phân tố A theo thuyết bền thứ hai là: σ td = σ − µ (σ + σ ) ≤ [σ ] k Điều kiện bền sử dụng cho trạng thái ứng suất có σ1> σ3 Nếu σ3 có trị số tuyệt đối lớn nhất, điều kiện bền có dạng: σ td = σ − µ (σ + σ ) ≤ [σ ] n Ưu điểm thuyết bền thứ hai có kể đến ảnh hưởng ba ứng suất độ bền vật liệu Song qua thí nghiệm ko phù hợp vật liệu dẻo; vật liệu giòn phù hợp σ1 >0 σ3 >0 Do đó, không áp dụng thuyết bền vào tính toán 3.Thuyết bền ứng suất tiếp lớn (thuyết bền thứ ba): Thuyết bền thứ ba Culông đưa năm 1773 Thuyết cho nguyên nhân gây trạng thái ứng suất giới hạn vật liệu ứng suất tiếp lớn Nói cách khác, hai phân tố A B có độ bền tương ứng suất tiếp lớn phân tố A ứng suất tiếp lớn phân tố B σ −σ2 ( A) = Ứng suất tiếp lớn phân tố A xác định: τ max (B) Ứng suất tiếp lớn phân tố B : τ max σ = td 2 σ − σ σ td = Suy : σ td = σ − σ 2 Điều kiện bền phân tố A theo thuyết bền thứ ba: σ td = σ − σ ≤ [σ ] Thí nghiệm cho thấy thuyết bền ứng suất tiếp lớn phù hợp với vật liệu dẻo, lại không áp dụng vật liệu giòn Vậy : SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 18- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa Thiếu sót thuyết không kể đến ứng suất σ2 Kết tính toán theo thuyết sai từ 10% đến 15% so với thí nghiệm Hiện nay, người ta sử dụng rộng rãi thuyết bền thứ ba tính toán công trình làm vật liệu dẻo 4.Thuyết bền biến đổi hình dạng (thuyết bền thứ tư): Thuyết bền biến đổi hình dạng Huybe đề năm 1904 Thuyết cho rằng: nguyên nhân gây trạng thái ứng suất giới hạn vật liệu biến đổi hình dạng Nói cách khác, hai phân tố A B xét có độ bền tương đương biến đổi hình dạng tích lũy phân tố A biến đổi hình ( A) ( B) dạng tích lũy phân tố B Tức U hd = U hd Khi đó: 1+ µ ( A) U hd = (σ + σ 22 + σ 32 − σ σ − σ σ − σ σ ) (B) U hd 3E 1+ µ = σ td 3E Suy ra: σ td = σ 12 + σ 22 + σ 32 − σ σ − σ σ − σ σ Thuyết bền thứ tư phù hợp với vật liệu dẻo không thích hợp với vật liệu giòn Tuy vậy, thuyết sử dụng rộng rãi kỹ thuật 5.Thuyết bền Mo hay thuyết bền trạng thái giới hạn (th.b thứ năm): Điều kiện theo thuyết bền Mo là: σ tMo = σ − α σ ≤ [σ ] k σ ok Trong đó: α = , σ ok σ on ứng suất nguy hiểm kéo nén σ on Đối với vật liệu dẻo giới hạn chảy kéo nén nhau, đó: σ σk α = ok = chn = σ on σ ch Như : σ tMo = σ − σ ≤ [σ ] k Trùng hợp với điều kiện bền phân tố theo thuyết bền thứ ba (thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất) Đối với vật liệu giòn giới hạn kéo σbk nén σbn khác Tức σok = σbk < σon = σbn , nên α < */.Ưu điểm thuyết bền Mo phù hợp cho hai vật liệu dẻo giòn Thiếu sót thuyết không kể đến ảnh hưởng σ2 chưa đủ xác cho việc vẽ đường nội phía bên phải vòng tròn giới hạn kéo Nó xác khoảng hai vòng tròn giới hạn kéo nén */.Kết luận ứng dụng: a) Đối với vật liệu dẻo, ta nên dùng thuyết bền ứng suất tiếp lớn thuyết bền biến đổi hình dạng Thực tế cho thấy hai thuyết bền cho kết gần giống b) Đối với vật liệu giòn, ta dùng thuyết bền Mo cần ý phạm vi sử dụng nói c).Thuyết bền ứng suất pháp lớn dùng trường hợp trạng thái ứng suất đơn 1.4.2.Lý thuyết uốn kim loại : 1.4.2.1.Định nghĩa trình uốn : SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 19- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa a).Định nghĩa: Uốn nguyên công thường gặp dập nguội Uốn tức biến phôi phẳng (tấm), ống thành chi tiết có hình cong hay gấp khúc Khối lượng vật uốn nghành chế tạo máy dụng cụ không ngừng tăng lên Phụ thuộc vào kích thước hình dáng vật uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính trình uốn khuôn, uốn tiến hành máy ép trục khuỷu lệch tâm, ma sát hay thủy lực Ngoài uốn dụng cụ uốn tay máy chuyên dùng b) Đặc điểm trình uốn: Là tác dụng ép chày cối, phôi bị biến dạng dẻo vùng để tạo thành hình dáng cần thiết Quá trình biến dạng bao gồm trình biến dạng đàn hồi trình biến dạng dẻo Trên sơ đồ hình bên trình bày trình uốn liên tục hình chữ V Đầu tiên chày tiếp xúc với phôi điểm đầu chày Trong trình chày xuống uốn cong phôi thu nhỏ dần bán kính uốn Cuối phôi bị nén chặt (chỉnh hình) chày cối, tạo thành dạng chữ V có góc uốn nhỏ góc uốn chày Vì lực uốn tác dụng chủ yếu đầu chày nên trình biến dạng dẻo xảy Bởi sau khử bỏ lực tác dụng vật liệu có khả đàn hồi trở lại, biểu góc đàn hồi uốn Vị trí lớp trung hoà xác định bán kính lớp trung hoà ρ xác định: B r ξ ρ = tb S ξ ( + ) B S Trong :Btb-Chiều rộng trung bình tiết diện uốn B-Chiều rộng phôi ban đầu S-Chiều dày vật liệu r –Bán kính uốn phía ξ-Hệ số biến mỏng 1.4.2.2.Bán kính uốn lớn nhỏ cho phép : Khi uốn, bán kính uốn phía quy định giới hạn định Nếu lớn vật uốn không khả giữ hình dáng sau đưa khỏi khuôn chưa đạt đến mức độ biến dạng dẻo Nếu nhỏ làm đứt vật liệu tiết diện uốn Do cần phải xác định bán kính uốn lớn nhỏ a).Bán kính uốn lớn nhất: Bán kính uốn lớn cho phép xác định theo công thức: ε S rmax = 2.σ T SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 20- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa Với ε - môđun đàn hồi kéo (kG/mm2); σT(σS) - giới hạn chảy vật liệu (kG/mm2 ) b).Bán kính uốn nhỏ nhất: Bán kính uốn nhỏ cho phép quy định theo mức độ biến dạng cho phép lớp xác định theo công thức: rmin = S ( − 1) δ Với δ - độ dãn dài tương đối vật liệu (%) Thực tế, bán kính uốn nhỏ cho phép xác định theo công thức thực nghiệm đơn giản sau: rmin = K.S , giá trị K xác định bảng sau */.Hệ số K để xác định bán kính góc uốn nhỏ cho phép (đối với góc uốn 90 ) Trạng thái vật liệu Ủ ram Bị biến cứng Vật liệu Hướng đường uốn vuông góc vuông góc dọc hướng dọc hướng cán hướng cán hướng cán cán Thép 05;08 0,3 0,2 0,5 08;10,Ct1,Ct2 0,4 0,4 0,8 15;20,Ct3 0,1 0,5 0,5 1,0 25;30,Ct4 0,2 0,6 0,6 1,2 35;40,Ct5 0,3 0,8 1,0 1,5 45;50,Ct6 0,5 1,0 1,0 1,7 55;60,Ct7 0,7 1,3 1,3 2,0 Thép không gỉ 2,5 6,5 Đồng 1,0 2,0 0,3÷0,5 đỏ,M1,M2,M3 Đồng thau 0,5 0,8 0÷0,2 0,3÷0,5 Nhôm 0,5 0,8 0,3÷0,4 Ghi chú: Khi đường uốn nghiêng góc 45 so với hướng cán, hệ số K lấy số trung bình so với đường uốn vuông góc dọc hướng cán Nếu mặt cắt có nhiều ba via, hệ số K cần lấy tăng lên 1,5÷2 lần Khi góc uốn α = 120÷1500, hệ số K cần nhân với hệ số 0,8÷1 Khi góc uốn α ≤ 900 nhân với hệ số 1,2÷1,3 Các giá trị cho bảng nằm bảng 52/trang 110 - tài liệu [4] c).Những yếu tố ảnh hưởng đến trị số bán kính uốn: 1.Cơ tính vật liệu trạng thái nhiệt luyện: Qua trị số cho bảng bảng 52/trang 110 - tài liệu [4] cho ta thấy rõ, vật liệu có tính dẻo tốt qua ủ mềm rmin có trị số nhỏ so với qua biến dạng - bị biến cứng 2.Ảnh hưởng góc uốn: Cùng với bán kính uốn r nhau, góc uốn α nhỏ khu vực biến dạng lớn 3.Góc làm đường uốn hướng cán (thớ kim loại): Vì kim loại chịu kéo chịu nén theo phương thớ kim loại tốt nhiều so với kéo nén SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 21- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa vuông góc với thớ kim loại Cho nên đường uốn vuông góc với hướng cán r cho phép nhỏ so với đường uốn dọc theo hướng cán từ 1,5÷2 lần Ảnh hưởng tình trạng mặt cắt vật liệu: Khi cắt phôi uốn, mặt cắt có nhiều ba via nhiều vết đứt uốn dễ sinh ứng lực tập trung nơi dể sinh vết nứt Bởi cần phải tăng trị số rmin lên 1,5÷2 lần 1.4.2.3.Tính đàn hồi uốn : Trong trình uốn toàn kim loại phần cung uốn chịu biến dạng dẻo mà có phần biến dạng đàn hồi Vì không tác dụng chày vật uốn không hoàn toàn hình dáng chày cối uốn Đó tượng đàn hồi sau uốn S α Tính đàn hồi biểu uốn với bán kính nhỏ (r10S) cần phải tính đến cảα+β thay đổi bán kính cong vật uốn Góc đàn hồi xác lập hiệu số góc vật uốn sau dập góc r chày cối uốn : β = αo - α Mức độ đàn hồi uốn phụ thuộc vào tính chất vật liệu, góc uốn, tỷ số bán kính uốn với chiều dày vật liệu, kiểu khuôn uốn hình dáng kết cấu vật uốn Góc đàn hồi uốn với bán kính nhỏ (r5 SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 22- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa Thép chịu nhiệt Thép 30 Crôm 5 5 4,5 Trị số góc đàn hồi trình bày hai bảng uốn góc tự Khi uốn có nhiều góc nối tiếp khuôn uốn có hiệu chỉnh phải qua dập thử để xác định trị số góc đàn hồi Khi uốn với bán kính lớn (R>10S) tính đàn hồi làm thay đổi không góc uốn mà bán kính uốn Sự xác định bán kính chày uốn tiến hành theo giản đồ, cách xác định sau: - Từ bảng 55 chọn giới hạn chảy mác thép cho Sau xác định tỷ số bán kính phía chi tiết R0 với chiều dày vật liệu S - Trên thang bên trái giản đồ tìm điểm thích ứng với tỷ số - Trên thang bên phải tìm điểm thích ứng với giới hạn chảy σs vật liệu uốn Nối hai điểm lại đường thẳng Giao điểm đường thẳng với thang cho biết tỷ số bán kính uốn chày với chiều dày vật liệu Từ dể dàng tìm bán kính uốn chày */.Bảng giới hạn chảy mác thép cacbon khác nhau: Thép Ct1 Ct2, 10, 15 Ct3, 20 Ct4, 25 Ct5, 30, 35 Ct6, 40, 45 Giới hạn chảy σ s (kG/mm2) 19 22 24 26 30 34 Để khử bỏ tượng sai lệch góc uốn đàn hồi, người ta thường dùng biện pháp sau: -1-Thu nhỏ góc uốn chày, cối để bù trừ lại góc đàn hồi β -2-Làm lõm phía chày khuôn uốn, sau uốn cần có nguyên công phẳng -3-Vừa kéo vừa uốn, tức làm tăng ứng suất vật liệu để đạt đến biến dạng dẻo, làm giảm tính đàn hồi vật liệu Vừa kéo vừa uốn thường dùng uốn với bán kính lớn 1.4.2.4.Độ xác vật uốn : Độ xác uốn khuôn dập phụ thuộc vào yếu tố sau: + Hình dạng kích thước vật uốn + Tính chất học vật liệu + Chiều dày vật liệu độ sai lệch theo chiều dày vật liệu + Số lần uốn + Kiểu khuôn uốn độ xác chế tạo khuôn SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 23- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa + Sau uốn có phẳng hay không + Độ xác phôi trước uốn + Độ xác lắp khuôn máy Độ sai lệch cho phép góc uốn kích thước vật uốn cho bảng sau: */.Bảng 58: Sai lệch cho phép góc uốn (trang 118 – tài liệu [4]) r S Vật liệu Thép mềm, đồng thau mềm : σb ≤ 30 kG/mm Thép cứng trung bình : σb = 40 kG/mm2 Đồng thau cứng : σb = 35 kG/mm2 Thép cứng : σb = 60 kG/mm2 Đến ±15’ ±30’ 1÷2 ±30’ ±1030’ 2÷4 ±10 ±30 - ±30 ±50 */.Bảng 59: Sai lệch cho phép kích thước vật uốn (Trang 119 - [4]): S S L A A (mm) A L (mm) 250 ÷ 400 400 ÷ 700 Q2 ⇒ tính cho Q1= 305075.2 N */.Xác định thông số Mu; Mms1; Mms2 Mct : 1.Mômen ma sát chi tiết với khuôn (Mms1 ): Mômen ma sát chi tiết với khuôn xác định: M ms1 = Q1 f D1 540 = 305075,2.0,17 = 14003( N m) 2 2.Mômen ma sát trục với gối đở (Mms2 ): M ms = R f D2 Pc D 384366 200 = f2 = 0,1 = 1921,68( N m) 2 2 3.Mômen uốn làm biến dạng kim loại (Mu): Q1 l ' (1.5.9) α l Trong đó: l ' =  − ( r1 + r2 ).Cos   Sin α 2 Mu = r1 = rch + S/2 = 10 + 16/2 = 18mm r2 = rc + S/2 = 15 + 16/2 = 23mm SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 31- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo mô hình máy lốc đĩa 60  184 − (18 + 23).Cos  = 113(mm)  Sin 60  Q l ' 305075,2.0,113 Mu = = = 8618,4( N m) 4 Với α = 600 ⇒ l ' =  4.Mômen cần thiết: Mct = Mms1 + 2.Mms2 + 2.Mu Mct = 14003 + 2.1921,68 + 2.8618,4 = 35083,16 (N.m) 1.5.2.3.Tính toán công suất động : Công suất cần thiết: N ct = M ct n 35083,16.7 = = 25,72 (kW) 9550 9550 ⇒ Nlv = Nct/η = 25,72/0,8 =32,14 (kW) ⇒ Công suất động cơ: Nđc ≥ Nlv Chọn Nđc = 40 (kW) Tra bảng 3P/trang 324 - tài liệu [3] Chọn động mở máy cao, che kín có quạt gió, kiểu, AOπ2, Nđc = 40 kW, n = 1470 v/ph SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 32- [...]... 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 19- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa a).Định nghĩa: Uốn là một nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội Uốn tức là biến phôi phẳng (tấm), hoặc ống thành những chi tiết có hình cong đều hay gấp khúc Khối lượng vật uốn trong nghành chế tạo máy và dụng cụ không ngừng tăng lên Phụ thuộc vào kích thước và hình dáng vật uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính... khuôn lốc tương đối theo thực tế theo hình (1.4.14) như sau: Hình 1.4.14 Trục khuôn lốc Trong đó : φ1 = 200 mm; φ2 = 540 mm; φ3 = 360 mm L1 = 180 mm; L2 = 230 mm Và α1 = 600 ; α2 = 900 */.Lực tác dụng lên khuôn lốc gây ra mômen được xác định: SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 30- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa Pc T T l Q α S Q l' Ø540 Hình. .. uốn trong khuôn dập phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau: + Hình dạng và kích thước vật uốn + Tính chất cơ học của vật liệu + Chiều dày vật liệu và độ sai lệch theo chiều dày vật liệu + Số lần uốn + Kiểu khuôn uốn và độ chính xác chế tạo khuôn SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 23- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa + Sau khi uốn có là phẳng... nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa Vấn đề xác định lực uốn cần thiết để uốn chi tiết đạt một góc uốn bằng khuôn là một vấn đề rất khó khăn, do đó chỉ có thể xác định một cách gần đúng Sở dĩ như vậy là do lực uốn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: • Hình dạng và tiết diện ngang của phôi • Tính chất cơ học của vật liệu; khoảng cách giữa các gối tựa • Bán kính cong của chày uốn và mép... với kết cấu của vật uốn, nhằm đảm bảo cho vật uốn đạt được độ chính xác và thuận lợi cho quá trình gia công Trình bày trong bảng 60/trang 120 tài liệu [4] SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 24- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa 1.4.2.6.Kích thước phần làm việc của khuôn uốn chữ V : Uốn hình chữ V có thể theo hai phương pháp uốn tự do và uốn... (σ1 = σ2 = σ3 = σ* ) biểu diển trên hình 1.4.6 Độ biến dạng tỉ đối θ được tính cho phân tố A và B là : 1 − 2µ θ ( A) = (σ 1 + σ 2 + σ 3 ) θ ( B) E 1 − 2µ = 3σ * E σ2 (A) σ3 σ∗ σ1 (B) σ∗ σ∗ Hình 1.4.6 : Ứng suất trên hai phân tố A và B SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 16- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa Xác định σ* sao cho độ biến dạng... phép khi kéo và khi σ2 Hình 1.4.7 σtd nén bằng nhau thì điều kiện bền có dạng: σtđ = σ1 ≤ [σ] hay σtđ = [σ3] ≤ [σ] Ta sẽ dùng điều kiện thứ nhất nếu: σ1 > σ3 và sẽ dùng điều kiện thứ hai nếu: σ1 < σ3  SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 17- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa Đối với vật liệu giòn, ứng suất cho phép khi kéo [σ]k và khi nén... án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa Thiếu sót của thuyết này là không kể đến ứng suất chính σ2 Kết quả tính toán theo thuyết này sai từ 10% đến 15% so với thí nghiệm Hiện nay, người ta sử dụng rộng rãi thuyết bền thứ ba trong khi tính toán các công trình làm bằng vật liệu dẻo 4.Thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng (thuyết bền thứ tư): Thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng do Huybe... Minh Chính - 29- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa Vậy D=240mm */.Kết luận: - Nếu tiếp tục tăng chiều dài l thì góc uốn α sẽ tăng lên vì chiều cao lòng khuôn không đổi Do đó đường kính xy lanh D cũng sẽ dao động quanh một khoảng nhất định - Theo kết quả tính toán chọn đường kính xy lanh D = 240 mm - Áp suất làm việc p = (30 ÷ 85) at - Lực do xy lanh tạo ra: F = A.p = (π.D2/4).p =... uốn α càng nhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn 3.Góc làm bởi đường uốn và hướng cán (thớ kim loại): Vì kim loại chịu kéo và chịu nén theo phương của thớ kim loại thì tốt hơn nhiều so với khi kéo và nén SVTH : Tạ Văn Kiểng, Nguyễn Quang Khánh – 03C1C GVHD: Trần Minh Chính - 21- Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy lốc đĩa vuông góc với thớ kim loại Cho nên khi đường uốn vuông góc với hướng ... 35855.7 126 54. 9 43 318 15288.9 44 537 15719.2 213.7 126.9 2 34. 9 139.5 238.1 141 .5 43 073.8 15202.5 2 34. 2 139.1 230.2 136.7 231.5 137.5 238.1 mm 238.1 141 .5 mm 141 .5 41 602 146 83 42 095.2 148 57.1 44 537 15719.2... 30 30 30 35 35 40 40 P35 c 40 45 45 T 45 50 50 l 6÷8 25 35 40 45 50 60 8÷10 35 40 45 50 60 S 1 .4. 2.7.Xác định lực uốn : Q Q α Lực uốn khuôn bao gồm lực uốn tự lực phẳng vật liệu Tr số lực phẳng... liệu [4] Tr số rmin ứng với tmin ÷ tmax sau: Vật liệu Ct3 Ct4 Ct5 Ct6 k 0,1 0,2 0,3 0,5 tmin = 0,8 1,6 2 ,4 tmax = 16 1,6 3,2 4, 8 ε S 2σ T tmax = 16 10,333÷16,333 12,92÷16,62 13,33÷17,07 ≥ 14, 12