Thuyết minh đồ án tốt nghiệp máy cán thép rằn d16

Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn LỜI NÓI ĐẦU Một đất nước phát triển phải có công nghiệp phát triển, ngành Cơ khí ngành chủ đạo Thật vậy, xu phát triển nay, tất ngành công nghiệp trình vận hành sản xuất có liên quan gián tếp hay trục tiếp từ ngành Cơ khí.Vì Cơ khí xem ngành mũi nhọn việc thực đường lối chủ trương Công nghiệp hoá - đại hoá đất nước Ngành Cơ khí nói chung Cơ khí chế tạo máy nói riêng muốn có phát triển bền vững hay không phần lớn dựa vào phát triển ngành luyện kim, có ngành luyện cán thép Ngoài ra, công đại hoá đất nước nay, thép sản phẩm thiếu ngành kỹ thuật công nghiệp đặc biệt ngành xây dựng Nhu cầu sản lượng thép ngày tăng cao, tăng suất sản xuất thép điều tất yếu Qua trình học tập trường, sau kết thúc học phần, trí khoa, em thầy giáo hướng dẫn giao cho đề tài tốt nghiệp: Thiết kế máy cán thép rằn, với kích thước sản phẩm Φ16 Qua ba tháng làm đồ án tốt nghiệp, với dẫn tận tình thầy Nguyễn Thanh Việt, với nổ lực tìm tòi học hỏi thân, đến em hoàn thành nhiệm vụ tốt nghiệp giao Tuy nhiên, kiến thức kinh nghiệm thân nhiều hạn chế, cộng với thời gian có hạn việc tính toán thiết kế máy không tránh khỏi thiếu sót định Kính mong quý thầy cô góp ý bảo thêm để em rút nhiều kinh nghiệm quí báu vấn đề thiết kế máy sau trường bước vào với thực tế sản xuất! Lời cuối, em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể quý thầy cô trường, quý thầy cô khoa Cơ khí, người dạy dỗ, động viên em từ bước vào trường Và đặc biệt gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Thanh Việt trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án Đà Nẵng, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Trần Công Hiệp SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Phần lý thuyết Chương 1: TÌM HIỂU VÀ GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM THÉP RẰN Ngày nhu cầu đời sống người nâng cao kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ nhu cầu nhu cầu sử dụng thép công nghiệp Trong ngành công nghiệp, mà đặc biệt công nghiệp khí nắm vai trò chủ yếu việc tạo sản phẩm Ở khía cạnh khác, ngành công nghiệp cán thép lại đóng vai trò chủ chốt, khâu thiếu để góp phần tạo sản phẩm, vật dụng cho ngành công nghiệp khác Mà sản phẩm thép rằn lại đóng vai trò quan trọng lĩnh vực xây dựng Thép rằn sử dụng nhiều ngành công nghiệp xây dựng.Thép rằn tạo thành từ trình cán kim loại, kim loại biến dạng hai trục cán quay ngược chiều nhau, hai trục có hệ thống lỗ hình có khe hở hai trục cán nhỏ chiều dày phôi ban đầu Kết làm cho tiết diện ngang phôi thay đổi chiều dài tăng lên, tạo thành lỏi thép Cán thép rằn tiến hành trạng thái nóng nguội, với phương pháp có ưu nhược điểm khác Thép rằn phân loại theo đường kính danh nghĩa thép: bao gồm thép rằn Φ12, Φ 14, Φ 16 … Hình dạng sản phẩm sau: (hình 1.1) Hình 1.1: Sản phẩm thép rằn Các thông số sản phẩm: d1: đường kính thép rằn (mm) d: đường kính thép rằn (mm) S: khe hở hai trục cán ⇒ Đường kính danh nghĩa thép rằn: SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang Đồ án tốt nghiệp dd = Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn d1 + d 17,5 + 14,5 = = 16(mm) 2 Thép rằn cán theo dung sai âm: +0, dd = d d −0,5 (mm) Bảng 1.1.Thông số cho các cỡ thép sau: Sản phẩm d(mm) dd (mm) S(mm) d (mm) Ø12 10,5 13,5 12 Ø14 12,5 15,5 14 Ø16 14,5 17,5 16 Ø18 16,5 19,5 18 Ø20 18,5 21,5 20 Từ sự phân loại đó ta có các dạng thép rằn có kích thước khác để phù hợp với nhu cầu sử dụng ở mỗi lĩnh vực khác Trước nhu cầu chất lượng cuộc sống còn thấp, công nghệ chưa phát triển, vấn đề sử dụng thép rằn chưa được quan tâm nhiều Mặt khác công nghệ cán thép còn lạc hậu, mang tính chất thủ công chưa được công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay, nên tạo sản phẩm thép rằn rất khó khăn Ngày nhu cầu cuộc sống cao nên sản phẩm thép rằn không thể thiếu được công cuộc đổi mới đất nước, mà đặc biệt là nó được sử dụng nhiều ngành công nghiệp xây dựng Nó được dùng để làm các kết cấu bê tông cốt thép xây dựng nhà cửa, cầu hầm, mái che ở các sân vận động … Do nhu cầu sử dụng thép rằn đã nêu trên, nên cần thiết phải có những máy cán thép với suất cao Đủ khả để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói riêng cũng nền kinh tế nói chung, để góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa của nước nhà, đưa đất nước ngày càng phát triển.Do đó ngành khí là một nhân tố không thể thiếu được trang bị hoàn thiện máy móc để đáp ứng nhu cầu nói  Lịch sử phát triển máy cán thép giới: Máy cán thép thô dùng ngựa để kéo dùng để cán sản phẩm đơn giản, để chế tạo gương, dao, giáo mác, cổ xe ngựa Máy cán lúc đầu có trục quay ngược chiều Đến năm 1864 máy cán trục đời chạy nước cán loại thép tấm, thép hình, đồng dây đồng Do nhu cầu ngày phát triển, đặc biệt ngành đóng tàu, chế tạo bánh xe lửa, ngành công nghiệp nhẹ…mà máy cán trục đời năm 1870 Sau loại máy cán với giá cán trục,12 trục, 20 trục loại máy cán đặc biệt khác đời để cán sản phẩm siêu mỏng dị máy cán bi, cán chu kì,cán đúc liên tục SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Thế giới có xưởng cán với chiều dài 500-4000m với suất cao khu luyện thép Bảo Sơn Trung Quốc triệu /năm, khu luyện cán thép công ty POSCO Hàn Quốc suất 20 triệu tấn/năm  Lịch sử phát triển máy cán thép Việt Nam: Trước năm 1945 loại thép Việt Nam nhập từ Pháp Sau 1954 nhập thép từ Liên xô, Trung quốc nước Đông Âu, kế hoạch năm lần I(1960-1965) nhà nước ta đầu tư xây dựng khu gang thép Thái Nguyên với giúp đỡ Trung Quốc Năm 1975 nhà máy luyện cán thép Gia Sàn Thái Nguyên vào hoạt động với công suất vạn tấn/năm với giúp đỡ CHDC Đức Miền nam sau giải phóng có nhà máy cán thép hình cỡ nhỏ Vicasa, Vikimcô ( suất vạn tấn/ năm) Đến năm 1978 nhà máy cán thép Lưu Xá, Thái Nguyên có suất 12 vạn /năm vào hoạt động Cho đến năm 1986 nước đạt khoảng 20 vạn thép cán /năm Sau đổi công ty thép Việt Nam nước hình thành Công ty thép Việt – Úc Hải Phòng suất 18 vạn / năm Công ty thép NASTEEL VINA Việt Nam Singapore Thái Nguyên có suất 12 vạn / năm Công ty thép Việt – Nhật Vũng Tàu, công ty thép ống VINAPIPE liên doanh Việt Nam Hàn Quốc, công ty thép Đà Nẵng Tính đến năm 2005 nước ta sản xuất khoảng triệu thép cán Thép phục vụ xây dựng cho đất nước tham gia xuất SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG CỦA KIM LOẠI 2.1.Cơ sở lý thuyết biến dạng kim loại : 2.1.1.Biến dạng kim loại : Dưới tác dụng ngoại lực nhiệt độ, nguyên tử kim loại thay đổi dịch chuyển nguyên tử tạo biến dạng theo giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo phá huỷ a Biến dạng đàn hồi: Vật thể tác dụng ngoại lực bị biến dạng Nếu sau cất tải biến dạng bị đi, vật thể trở hình dạng kích thước ban đầu chưa bị tác dụng lực, gọi biến dạng biến dạng đàn hồi Biến dạng đàn hồi phụ thuộc vào hai yếu tố:lực nhiệt độ b Biến dạng dẻo: Là biến dạng lại sau bỏ tải trọng Nguyên nhân tăng tải, nguyên tử kim loại chuyển dời sang vị trí xa ổn định hơn, không trở vị trí cân cũ lực tác dụng c Phá huỷ: Phá huỷ thay đổi hình dáng kích thước vật thể tác dụng ngoại lực, sau cất tải chúng không giữ nguyên liên kết ban đầu nguyên tử phần Phá huỷ nứt, gãy, vỡ mối liên kết nguyên tử ứng suất kéo gây nên 2.1.1 Biến dạng dẻo đơn tinh thể: Trong đơn tinh thể nguyên tử kim loại xếp theo trật tự xác định, nguyên tử dao động xung quanh vị trí cân (Hình 2.1a) Biến dạng đàn hồi: tác dụng ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng Khi ứng suất kim loại sinh chưa vượt giới hạn đàn hồi nguyên tử kim loại dịch chuyển không thông số mạng (Hình 2.1b), tác dụng lực mạng tinh thể lại trở vị trí ban đầu Biến dạng dẻo: ứng suất sinh kim loại vượt giới hạn đàn hồi kim loại bị biến dạng dẻo trượt song tinh Theo hình thức trượt, phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần lại theo mặt phẳng định, mặt phẳng gọi mặt trượt (Hình 2.1c) Trên mặt trượt nguyên tử kim loại dịch chuyển tương khoảng số nguyên lần thông số mạng, sau dịch chuyển nguyên tử kim loại vị trí cân mới, sau tác dụng lực kim loại không trở trạng thái ban đầu SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Hình 2.1 : Sự biến dạng đơn tinh thể Theo hình thức song tinh, phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến vị trí đối xứng với phần lại qua mặt phẳng gọi mặt song tinh (Hình 2.1d) Các nguyên tử kim loại mặt di chuyển khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh 2.1.3 Biến dạng dẻo đa tinh thể: Trong đa tinh thể biến dạng dẻo có dạng : biến dạng nội hạt trượt biến dạng vùng tinh giới hạt Sự biến dạng nội hạt trượt song tinh Đầu tiên trượt xảy hạt có mặt trượt tạo với hướng ứng suất góc xấp xỉ 45o, sau đến mặt khác Như biến dạng dẻo đa tinh thể xảy không đồng thời không đồng Dưới tác dụng ngoại lực, biên giới hạt tinh thể khác bị biến dạng hạt trượt quay tương Do trượt quay hạt hạt lại xuất mặt trượt thuận lợi giúp cho biến dạng kim loại tiếp tục phát triển 2.1.4 Tính dẻo nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo biến dạng : a Tính dẻo: Tính dẻo kim loại khả thay đổi hình dáng kích thước kim loại chịu lực tác dụng mà không bị phá huỷ Các đặc trưng tính dẻo: • Độ giãn dài tương đối (a 1): độ giãn chiều dài kim loại chịu kéo so với độ dài ban đầu ∆l a1 = l 100% o ∆l =l1-l2 lo- độ dài trước biến dạng SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn l1-là độ dài sau biến dạng • Độ thắt tương đối (af): độ giảm tiết diện ngang kim loại giãn dài so với tiết diện ban đầu • Độ dai va đập: công cần thiết sinh để phá huỷ đơn vị diện tích mẫu A= A (KGm/cm2 hay KJ/cm2) FO • Số vòng xoắn đứt: số vòng xoắn tương đối hai tiết diện tác dụng momen xoắn trước vật bị phá huỷ • Số lần bẻ gãy b Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo kim loại: • Ảnh hưởng thành phần hoá học tổ chức kim loại: Mức độ liên kết hạt lớn, mật độ kim loại cao, thành phần hoá học đặn, kích thước hạt đều, tạp chất phân bố đều, mặt trượt nhiều tính dẻo kim loại cao, kim loại dễ dàng biến dạng Các chất hợp kim tạp chất kim loại có tác dụng lớn đến tính dẻo kim loại Kim loại đúc có tổ chức hạt không đều, tính dẻo thấp, qua gia công áp lực tính dẻo tăng lên Tổ chức kim loại nhiều pha dẻo Hạt tinh thể nhỏ kim loại dẻo • Ảnh hưởng trạng thái ứng suất: Khi tác dụng ứng suất kéo ít, ứng suất nén nhiều tính dẻo kim loại cao • Ảnh hưởng ứng suất dư: Ứng suất dư sinh biến dạng không đặn, chỗ biến dạng nhiều sinh ứng suất dư nén, chỗ biến dạng sinh ứng suất dư kéo Bình thường, ứng suất dư cân Sự tồn ứng suất dư làm tăng khả chống biến dạng kim loại, làm giảm tính dẻo kim loại, giảm độ dai va đập, giảm khả chịu đựng vật thể Vì cần phải khử ứng suất dư ủ non, kết tinh lại; gõ đập búa gỗ, phun bi thép, phun cát, chọn phương pháp biến dạng phôi hợp lý • Ảnh hưởng nhiệt độ: Tính dẻo kim loại phụ thuộc lớn vào nhiệt độ Hầu hết kim loại tăng nhiệt độ, tính dẻo tăng, kim loại dễ biến dạng SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Mặt khác, nung kim loại có thay đổi thành phần hoá học (hiện tượng thoát cacbon, lưu huỳnh, phốt pho,…) nên làm thay đổi tính dẻo Trong vùng nhiệt độ kết tinh lại nhiệt độ chuyển biến pha, tính dẻo giảm Lí ứng suất dư kim loại xuất hiện, cấu trúc không đồng có biến cứng 2.1.5 Trạng thái ứng suất phương trình dẻo : Giả sử vật thể hoàn toàn ứng suất tiếp vật thể có dạng ứng suất sau: σ  Ứng suất đường: τ max =  Ứng suất mặt: τ max = σ1 −σ  Ứng suất khối: τ max = σ max − Τmax σ1 σ1 σ1 σ3 σ2 Hình 2.2 Trạng thái ứng suất Nếu σ = σ = σ τ = biến dạng Ứng suất để kim loại biến dạng dẻo giới hạn chảy σ ch Điều kiện biến dạng dẻo  Khi kim loại chịu ứng suất đường: σ σ = σ ch ⇔ τ max = ch  Khi kim loại chịu ứng suất mặt: σ − σ = σ ch  Khi kim loại chịu ứng suất khối: σ max − σ = σ ch 2.2 Các định luật gia công kim loại: 2.2.1.Định luật biến dạng đàn hồi tồn biến dạng dẻo: Khi biến dạng dẻo xảy đồng thời có biến dạng đàn hồi tồn Quan hệ biến dạng đàn hồi lực tác dụng biểu thị định luật Húc SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Định luật giúp thiết kế hệ thống lỗ hình phải tính đến biến dạng đàn hồi, có nghĩa kích thước sau gia công khác với kích thước hệ thống lỗ thiết kế 2.2.2.Định luật thể tích không đổi biến dạng dẻo: Thể tích kim loại trước sau biến dạng không đổi H.B.L=h.b.l => ln H B L =ln =ln =0 => δ 1= δ = δ 3=0 h b l Với δ 1; δ ; δ biến dạng thẳng ứng biến - Khi tồn ứng biến dấu ứng biến phải khác dấu biến kia,và trị số tổng biến - Khi có ứng biến 0,hai biến lại phải ngược dấu trị tuyệt đối chúng Định luật có ý nghĩa thực tiễn, cho biết chiều dài sau biến dạng tác dụng ngoại lực 2.2.3 Định luật trở lực bé nhất: Khi biến dạng dẻo kim loại, phần tử kim loại biến dạng dẻo dịch chuyển theo hướng có trở lực bé (hoặc hướng có pháp tuyến ngắn nhất) Nhờ định luật ta xác định quy luật chảy, tức hướng chảy kim loại gia công kim loại Hình 2.3:Sơ đồ biến dạng theo định áp lực luật trở lực bé 2.2.4 Định luật ứng suất dư: Trong kim loại biến dạng sinh ứng suất dư cân Ứng suất dư tồn bên vật thể đến biến dạng làm giảm tính dẻo, độ bền độ dai va đập làm cho vật thể biến dạng phá huỷ Khi phân tích ứng suất cần tính đến ứng suất dư khắc phục hậu sinh 2.3 Giới thiệu chung trình cán: 2.3.1.Quá trình cán đặc điểm trình cán kim loại : a Định nghĩa trình cán: Là trình gia công kim loại bằng áp lực kim loại bị biến dạng dẻo liên tục vật thể quay tròn, gọi trục cán.(hình 2.4) b Cơ sở trình cán: Cơ sở trình cán dựa vào biến dạng dẻo kim loại để tạo sản phẩm có hình dạng kích thước theo yêu cầu thông qua lổ hình trục cán c Đặc điểm trình cán: SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Quá trình cán trình tạo phôi kim loại phương pháp gia công áp lực có đầy đủ đặc điểm phương pháp gia công áp lực: - Quá trình cán trình gia công không phoi - Trong trình làm việc, kim loại bị thay đổi tổ chức tế vi; hạt kim loại bị kéo dài theo hướng cán thành sớ, tính chất lý thay đổi: kim loại có tính dị hướng - Phôi di chuyển biến dạng nhờ quay liên tục trục cán ma sát trục cán với phôi - Hình dạng sản phẩm cán phụ thuộc vào lỗ hình hai trục cán 2.3.2 Phân loại trình cán: Tuỳ theo sở dựa vào để phân loại mà Hình 2.4: Sơ đồ cán kim loại người ta có kiểu: a Phân loại theo chuyển dịch tương đối kim loại so với trục cán:Gồm dạng: - Cán dọc - Cán ngang - Cán nghiêng (cán ngang xoắn) b Phân loại theo trạng thái kim loại biến dạng: Dựa vào nhiệt độ kim loại biến dạng mà phân làm loaị cán nóng cán nguội c Phân loại theo thông số đặc trưng biến dạng: Chia làm loại - Cán đối xứng: Khi yếu tố trình cán giống hai trục - Cán không đối xứng: Khi có vài yếu tố trình cán hai trục không giống d Phân loại theo sản phẩm cán: - Cán phôi: tạo thỏi kim loại để tiếp tục gia công theo phương pháp khác, cán thô - Các hình: tạo sản phẩm cán thép chữ I, U, L… - Cán tấm: sản phẩm tạo dạng - Cán ống: Cán ống thép trụ tròn rỗng e Phân loại theo mức độ liên tục: SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn đặt trực tiếp vào thân giá cán Gối đỡ lắp đặt vào thân giá cán nâng lên nhờ cấu đối trọng, cấu thuỷ lực lò xo nâng trục (ở ta dùng cấu lò xo nâng) Các kích thước gối đỡ chọn sơ sau :(hình 5.21) 70 130 R1 18 M12 320 Hình 5.21: Kích thước gối đỡ trục • Ổ đỡ trục : b h L Đây chi tiết lắp vào cổ trục cán tất lại lắp vào gối đỡ trục Khi trục cán làm việc, ổ đỡ nơi chứa chất bôi trơn cho trục cán đỡ trục cán qua cổ trục Khi ổ trục chịu áp lực lớn bị nóng ma sát sinh bạc lót với cổ trục Trong cán thép người ta thường dùng loại ổ đỡ : ổ đỡ ma sát lỏng, ổ lăn ổ trượt Ở ta dùng ổ trượt để đỡ trục Nó loại ổ dùng nhiều, đặc biệt máy cán hình Vì ổ trượt chịu va đập tốt, làm việc tốt môi trường nước môi trường ăn mòn khác, giá thành rẻ, chế tạo lắp ráp dễ dàng Vật liệu làm ổ trượt có hệ số ma sát thấp, chọn vật liệu bakelit Các kích thước bạc lót sau : dg d1 dn Hình 5.22: Các thông số bạc lót - Chiều dày bạc: S = (0,035 ÷ 0,05)d + 2,5 Chọn S = 0,05d + 2,5 = 0,05.210 + 2,5 = 13 (mm) - Chiều dài L = l = 210 (mm) (với l chiều dài cổ trục cán) SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 98 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn - Chiều rộng gờ bạc : b = 1,5 s = 1,5.13 = 19,5 (mm) - Chiều cao gờ: h = 0,6.s = 0,6.13 = 7,8(mm) -Đường kính : d1 = d = 210 (mm) - Đường kính : dn = d + 2S = 210 + 2.13 = 236 (mm) - Đường kính gờ dg = dn +2h = 236 + 2.7,8 = 251,6 (mm) • Nghiệm bền bạc lót theo điều kiện : Pmax ≤ [ P] Trong : [ P ] áp lực cho phép vật liệu làm bạc lót Đối với Bakelit [ P ] = 1,8÷2( KG/mm2 ) Pmax áp lực lớn tác dụng lên bạc lót (KG/mm2 ) Ta có lực tác dụng lên cổ trục : Pc = 132300 ( KG) Diện tích tiếp xúc cổ trục với bạc lót : F = π d L = π 210 210 = 138544 (mm2) ⇒ Pmax = Pc 132300 = = 0,96 (KG/mm2 ) F 138544 ⇒ Pmax < [ P ] e Vít nén cấu điều chỉnh lượng ép : Để giảm chiều dày vật cán, người ta dừng hai vít nén điều chỉnh lượng ép Hai vít nén lắp đặt vào hai ngang giá cán, máy cán trục bố thêm vít nén hai Vít nén điều chỉnh lên xuống dễ dàng, đầu tỳ vào trục qua cốc an toàn, đầu nối với bánh vít dẫn động quay từ động sức người Vì máy thiết kế máy cỡ nhỏ nên ta dẫn động sức người Vật liệu làm vít me thép 40Cr, có [σ]b = 150 ( N/mm2 ) Vật liệu làm đai ốc ( mũ ốc ) đồng  Cấu tạo kích thước hình học vít ép : SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 99 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Vít ép chia làm ba đoạn, đoạn đầu tham gia lắp ráp với bánh vít, đoạn cuối áp chặt vào cốc an toàn tỳ vào gối trục Quan trọng đoạn có ren lắp với mũ ốc đồng để điều chỉnh lượng ép Ren thường dùng vít ép mũ cốc ren hình thang đỡ chặn phía, có chống rơ, lỏng làm việc Các kích thước vít me sau: (hình 5.23) dtb R L3 L4 B-B dn B L2 B L1 Hình 5.23 : Các kích thước trục vít - Đường kính trung bình vít me me : dtb = ( 0,55 ÷ 0,62)d (mm) Với d = 210 (mm) đường kinh cổ trục cán ⇒ dtb = ( 0,55 ÷ 0,62) 210 = (115,5 ÷ 130,2 ) mm chọn dtb = 120 (mm) - Các kích thước mũ ốc : Đường kính : D = ⇒ ( 1,6 ÷ 1,8) dtb (mm) D = ( 1,6 ÷ 1,8) 120 = ( 192 ÷ 216) (mm) Chọn D = 200 (mm) Chiều cao mũ ốc : H = (0,95 ÷ 1,1)D (mm) Chọn H = D = 200 (mm) - Các kích thước lại: L1 = 20 (mm) L2 = 20 (mm) L3 = 400 (mm) L4 = 40 (mm)  Nghiệm bền vít ép trên: Khi làm việc vít ép chịu nén, nghiệm bền theo độ bền nén σn = 4.Q ≤ [σ n ] (KG/mm2) Π.d Với: Q lực tác dụng lên vít nén SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 100 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Pc 11966 = 5983 (KG) = 2 Q= d đường kính chân ren Tra theo tiêu chuẩn ứng với d tb = 120 (mm) ta chọn: d = 113 (mm) ⇒ σn = [ ] 4.5983 = 0,6 KG / mm ≤ [σ n ] = (8÷12) (KG/mm2) 3,14.113 Vậy vít nén đủ bền  Cấu tạo nghiệm bền vít nén dưới: - Chiều dài phần ren: l = 400 (mm) - Đường kính chỗ lắp chêm điều chỉnh: D = 90 (mm) - Đường kính hai đầu vít ép: d= 70 (mm) d D l=400 Hình 5.24: Cấu tạo vít me * Nghiệm bền vít ép: Đối với vít ép dưới, ta nghiệm bền theo điều kiện sức bền dập ren để bảo đảm ren làm việc bình thường σd = Với: ⇒ F1 ≤ [σ ] d (KG/mm2) d o h F1 lực tác dụng vuông góc với vít nén F1 = Pc = 132300 (KG) = 90 (mm) h = 400 (mm) σd = 132300 = 3,6 (KG/mm2) 90.400 Mà [σ]d = 0,8 σB = 0,8.100 = 80 (KG/mm2) Vậy vít nén đủ bền 5.2.4 Tính chọn khớp nối trục nối: a Khớp nối: Là chi tiết làm nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ động tới hộp giảm tốc hộp phân lực SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 101 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Các loại khớp nối thường dùng như: nối trục ống, nối trục đĩa, nối trục răng, nối trục xích, nối trục chữ thập, nối trục vòng đàn hồi Tuỳ vào đặc điểm yêu cầu hai phận cần truyền mômen xoắn với mà ta chọn loại khớp nối cho phù hợp  Chọn khớp nối động hộp tốc độ: Thường động hộp giảm tốc người ta dùng nối trục vòng đàn hồi Do tốc độ trục động lớn, truyền qua hộp giảm tốc thường có va đập, chấn động, hay có lệch trục Mặt khác nối trục vòng đàn hồi có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá rẻ dùng rộng rãi Do chọn khớp nối vòng đàn hồi hợp lý Theo bảng 9-11 [4] ta chọn kích thước sau: - d = 70 (mm) - Số chốt Z=8 - Đường kính vòng ngoài: D= 250 (mm) - Đường kính vòng tròn qua tâm chốt: Do = D – – (10÷20) mm Với = 46 đường kính lỗ lắp chốt bọc vòng đàn hồi ⇒ Do = 250 – 46 – 14 = 190 (mm) - Đường kính chốt: dc = 24 (mm) - Chiều dài toàn vòng đàn hồi : lv = 44 (mm) - Chiều dài chốt: lc = 52 (mm) - Ren chốt: M16 * Nghiệm bền theo sức bền dập vòng đàn hồi σd = 2.K M x ≤ [σ ] d Z Do l v d c Trong đó: - K = (2÷3) hệ số tải trọng động máy cán thép - Mx = 700330 (N.mm) - [σ]d = (2÷3) N/mm2 ⇒ σd = 2.2.700330 = 1,74( N / mm ) ≤ [σ ] d 8.190.44.24 * Nghiệm bền theo sức bền uốn chốt σu = ⇒ σu = K M x l c 0,1.Z d c Do ≤ [σ ] u ( N / mm ) 2.700330.52 = 34,66 ≤ [σ ] u = (60 ÷ 80)( N / mm ) 0,1.8.24 190 Vậy khớp nối đủ bền SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 102 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn  Chọn khớp nối trục hộp giảm tốc trục vào hộp phân lực: Ở đầu trục hộp tốc độ số vòng quay nhỏ so với động cơ, tải trọng thay đổi lớn, mômen xoắn lớn Các trục thường bị nghiêng bị lệch Vì để truyền động hộp giảm tốc hộp phân lực êm, đồng thời có hiệu suất cao ta dùng nối trục xích lăn dãy Hình 5.25: Cấu tạo nối trục xích Nối trục xích có kích thước nhỏ gọn, chế tạo đơn giản, lắp ghép không đòi hỏi phải di động trục dọc theo chiều trục Nhờ có khe hở xích đĩa, nối trục cho phép trục nghiêng bị lệch với khoảng nhỏ Vật liệu làm nối trục thép C45 tôi, có độ rắn HRC = 40÷45 Răng đĩa thấm than Các kích thước nối trục xích chọn theo mômen xoắn sau: Mômen xoắn trục hộp giảm tốc: MX 9,55.10 6.51,26 = = 35995( N mm) 136 Tra bảng (9-5) tài liệu[4] ta có kích thước nối trục xích ống lăn dãy sau: + Khe hở lắp ghép: C=2 (mm) + Đường kính bao : D = 280 (mm) + Đường kính : d = 80 (mm) + Chiều dài: L = 240 (mm) + Đường kính chốt : dc = 32 (mm) + Khoảng cách hai má : t = 31 (mm) + Bước xích : t0 = 50,8 (mm) + Số mắt xích : z = 12 SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 103 Đồ án tốt nghiệp * Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn + Tải trọng phá hỏng: Q = 160000 (N) + Khối lượng: m = 30,2 (KG) Kiểm nghiệm khớp nối theo hệ số an toàn: n= Q ≥ [ n] (1,2 ÷ 1,5) P Trong đó: Q = 160000 (N) [n] = 9,3 hệ số an toàn cho phép P lực tác dụng lên xích: P = 2.K M x (N ) Do t 50,8 = = 196,3 180 Do= 180 (mm) đường kính vòng chia đĩa xích sin sin Z 12 2.2.3599510 P= = 73356( N ) ⇒ 196,3 ⇒ n= Q 160000 = = 1,56 ≥ [ n] 1,4.P 1,4.73356 Vậy đảm bảo điều kiện bền b Trục nối ổ nối trục cán: Trục khớp nối ổ nối trục cán đóng vai trò quan trọng trình truyền động Nó phận làm nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ hộp phân lực sang trục cán để trục cán quay ép kim loại, làm kim loại biến dạng Vì phải đảm bảo điều kiện bền xác Có nhiều loại trục khớp nối máy thiết kế loại máy cán hình cỡ nhỏ nên ta chọn trục khớp nối vuông Ưu điểm trục khớp nối vuông dễ chế tạo, giá thành rẻ, truyền lực khoẻ , chịu tải lớn chuyển động tương đối êm  Cấu tạo: Trục khớp nối vuông có hai chi tiết ống nối trục nối Vật liệu chế tạo thép Cacbon thép hợp kim thường Cấu tạo hình 5.26: Hình 5.26: Cấu tạo trục khớp nối vuông SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 104 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn 1- Bánh chữ V 3- Vòng đệm 2- Khớp nối vuông 4- Trục nối vuông 5- Trục cán  Nghiệm bền: * Ống nối: Khi làm việc, ống nối vừa chịu xoắn vừa chịu kéo, kiểm tra bền theo σtđ σ td = 3τ x + σ k ≤ [σ ] td Trong đó: K M x 0,208.d τx = K = hệ số tải trọng động Mx = M c 0,54 = = 0,27(T m) = 270000( KG.mm) 2 d = 100 (mm) (đường kính ống nối) ⇒ τx = 2.270000 = 2,59( KG / mm ) 0,208.100 σk = Pv 4.M x = (D :đường kính ống nối ) F π R ( D − d ) Với R= 70 (mm) khoảng cách từ điểm đặt lực vòng đến tâm tiết diện ống nối 4.268500 = 0,218( KG / mm ) 2 π 70(180 − 100 ) ⇒ σk = ⇒ σ td = 3τ x + σ k = 3.2,59 + 0,218 = 4,4 (KG/mm2) Vậy σtđ < [σ] tđ =(5÷8) (KG/mm2)nên ống nối đủ bền * Trục nối: chịu xoắn tuý, nghiệm bền theo xoắn τx = Mx Mc Mc = = ≤ [τ ] x Wx 2.Wx 2.0,208.d τx = 537000 = 1,29 ≤ [τ ] x = 5( KG / mm ) 2.0,208.100 Như trục khớp nối đảm bảo điều kiện bền SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 105 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Chương 6: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY CÁN 6.1.Lắp đặt máy cán: Việc lắp đặt hệ thống máy cán công việc lắp ráp khí Đòi hỏi người lắp phải có tay nghề với trình độ kỹ thuật cao, hàng ngũ cán kỹ thuật phải có nhìn khái quát từ vẽ để thực lắp đặt máy cán cách hoàn hảo Máy cán có số phận nhỏ lắp đặt liên tục bề mặt tương đối hạn chế Các thiết bị lắp đặt phải có thứ tự, chúng sử dụng tích trữ để mang lại ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu việc lắp đặt Có điều kiện khác cần thiết để lắp đặt hệ thống máy cán là: - Lắp đặt phận đơn giản - Lắp đặt phận phức tạp nơi lắp ráp - Lắp đặt phận đơn giản nơi khác đem - Lắp đặt phận phức tạp nơi khác mang Trước tiên muốn lắp đặt hoàn thiện máy cán ta cần phải bố trí hệ thống cẩu máy cán có nhiều chi tiết nặng lắp đặt điều kiện chật Vì cẩu cần thiếu lắp đặt Mặc dù điều kiện có nhiều điểm khác nhau, bất chấp điều kiện sử dụng thiết bị lắp đặt có kế hoạch hệ thống công việc lắp đặt chắn thực cách dễ dàng Trước lắp đặt máy cán phải khảo sát nơi lắp đặt để nghiên cứu thiết bị sử dụng tích trữ Điều quan trọng chi tiết nặng nâng lên cao hạ xuống thấp di chuyển xa so với nơi lắp, ta nên sử dụng hệ thống cẩu có bánh xe chạy di chuyển mặt đất để đảm bảo an toàn cho người khác Do máy cán dùng truyền đai, nên lắp ráp cho trục tâm trục dẫn động từ trục cán đến động cơ, đặc biệt phía sau hộp truyền lực đến động phải nằm mặt phẳng 6.2.Vận hành máy cán: Khi máy lắp ráp xong phải cho máy chạy không tải thời gian để kiểm tra lại thiết bị điện, hộp giảm tốc, hộp phân lực chi tiết khác Đặc biệt kiểm tra trục cán, trục khớp nối, bulong lắp ghép.v.v… Chạy không tải làm cho bạc lót trục mòn với cổ trục để máy sau làm việc êm cán xác Trước mở máy chạy thử cần ý không để vật rơi vào khe hở hai trục cán Sau thời gian chạy không tải chạy thử máy phải kiểm tra lại tất SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 106 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn thông số kỹ thuật máy cán Nếu thông số kỹ thuật đảm bảo đưa máy vào sản xuất Vận hành máy cán cần phải có đội ngũ công nhân am hiểu sâu sắc hệ thống điều khiển máy, đáp ứng yêu cầu như: - Phát có cố kịp thời để đảm bảo sữa chữa thay - Biết tính công nghệ phận có biện pháp vận hành tốt, giảm thời gian chạy không thời gian chết máy hay máy tải 6.3.Bảo dưỡng máy cán: Máy móc, thiết bị sau chế tạo xong phải dùng phương pháp bảo vệ để chống ăn mòn môi trường Để chống ăn mòn ta sử dụng phương pháp tạm thời lâu dài sau: - Bảo quản ổ trục cán, cấu cấp phôi cách nhỏ dầu mỡ bôi trơn - Bảo quản cặp bánh cách phun dầu, nhỏ dầu định kỳ - Khi thiết kế tính toán phải đảm bảo phục vụ thao tác máy móc, thiết bị sửa chữa, lắp đặt thuận lợi - Hàng ngày phải kiểm tra máy, vệ sinh máy, kiểm tra thiết bị ổ chỗ lắp nối, kiểm tra xem phận có trục trặc không, có hư hỏng điều chỉnh - Đường điện phải an toàn, cách điện tốt, điện áp đủ - Các che chắn, phận truyền động trạng thái tốt - Công nhân vận hành máy phải đào tạo huấn luyện kỹ để nắm vững nguyên lý hoạt động điều chỉnh máy 6.4.Thay phận máy cán: Máy cán thiết kế chế tạo có độ xác cao Nhưng sau thời gian sản xuất lâu dài xảy tượng số chi tiết bị hư hỏng Do vậy, tùy theo yêu cầu thực tế mà thay phục hồi lại chi tiết Các chi tiết bị mòn gãy hỏng: - Các lô cán sau thời gian làm việc bị mòn, làm cho đường kính nhỏ lại, đường kính lỗ hình rộng làm cho khe hở hai trục cán tăng lên, dẫn đến kích thước sản phẩm không đạt yêu cầu Do phải nghiên cứu thay hay phục hồi lại lô cán điều chỉnh khe hở - Các ổ bi đỡ bị mòn, phải thay định kỳ SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 107 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hà Minh Hùng, Đinh Bá Trụ_Lý thuyết biến dạng dẻo_Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2003 [2] Đỗ Hữu Nhơn_Công nghệ cán kim loại hợp kim thông dụng_Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2003 [3] Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán _ĐHBK Đà Nẵng_2005 [4] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm_Thiết kế Chi tiết máy_Nhà xuất Giáo dục, 1998 [5] Ninh Đức Tốn_Dung sai lắp ghép_Nhà xuất Giáo dục [6] Lưu Đức Hoà_Công nghệ kim loại, tập II, Gia công áp lực_Đà Nẵng, 2001 [7] Vật liệu học nhiệt luyện_Nghiêm Hùng,Nguyễn Văn Tư_Đại học BKHN [8] Lý thuyết cán _Lưu Đức Hòa _Đại học BKĐN [9] Thiết bị cán_Lưu Đức Hòa _ Đại học BKĐN SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 108 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn KẾT LUẬN Trải qua thời gian làm việc miệt mài, với bảo tận tình thầy hướng dẫn, đến em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp với nội dung gồm: + Tìm hiểu giới thiệu sản phẩm thép rằn + Giới thiệu trình cán thép rằn + Lựa chọn hình dáng trục cán + Đưa phương án, phân tích lựa chọn phương án thích hợp cho máy thiết kế + Tính toán thiết kế máy (động học, động lực học, truyền, hệ thống điều khiển chi tiết máy) + Tính thiết kế đầy đủ số chi tiết Với nội dung trên, thời gian tài liệu tham khảo không nhiều, cộng với kiến thức thân có nhiều hạn chế nên chắn có nhiều sai sót làm Mong quý thầy cô bảo góp ý thêm để thiết kế hoàn thiện Lần nữa, xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Thanh Việt toàn thể quý thầy cô khoa Cơ khí nhiệt tình giúp đỡ em! SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 109 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn MỤC LỤC Lời nói đầu Phần lý thuyết : Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM THÉP RẰN VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY CÁN THÉP Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG CỦA KIM LOẠI 2.1 Cơ sở lý thuyết biến dạng kim loại 2.1.1 Biến dạng kim loại 2.1.2 Biến dạng dẻo đơn tinh thể 2.1.3 Biến dạng dẻo đa tinh thể 2.1.4 Tính dẻo nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo biến dạng 2.1.5 Trạng thái ứng suất phương trình dẻo 2.2 Các định luật gia công kim loại 2.2.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn biến dạng dẻo 2.2.2 Định luật thể tích không đổi biến dạng dẻo 2.2.3 Định luật trở lực bé 2.2.4 Định luật ứng suất dư 2.3.Giới thiệu chung trình cán 2.3.1 Quá trình cán đặc điểm trình cán kim loại 2.3.2.Phân loại trình cán 10 2.3.3.Vùng biến dạng thông số vùng biến dạng 11 2.3.4 Các đại lượng đặc trưng cho biến dạng kim loại cán .12 2.3.5 Điều kiện để kim loại ăn vào trục cán 13 2.3.6 Ma sát trình cán 14 2.4.Máy cán thép 2.4.1.Định nghĩa 14 2.4.2.Phân loại 14 2.4.3.Cấu tạo máy cán .17 2.5 Phương pháp nung kim loại trước cán làm nguội sau cán 2.5.1 Mục đích nung nóng .18 2.5.2 Chất lượng nung .18 2.5.3 Chế độ nung 18 SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 110 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn 2.5.4 Thiết bị nung kim loại 19 2.5.5.Làm nguội kim loại sau cán .20 Chương : LỰA CHỌN HÌNH DÁNG TRỤC CÁN VÀ THIẾT KẾ LỖ HÌNH 3.1 Khái niệm trục cán 21 3.2 Tính toán công nghệ .21 3.2.1 Khái niệm lỗ hình trục cán .21 3.2.2 Phân loại lỗ hình 22 3.2.3 Cách bố trí lỗ hình trục cán 23 3.3 Thiết kế lỗ hình trục cán .23 3.3.1 Cơ sở liệu phôi 24 3.3.2 Sản phẩm cán 24 3.3.3 Thiết kế tính toán lỗ hình 25 3.4 Chọn phương án cán hình dáng trục cán 32 Chương 4: ĐƯA CÁC PHƯƠNG ÁN, PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THÍCH HỢP CHO MÁY THIẾT KẾ 4.1 Giới thiệu chung 33 4.2 Đưa phương án, phân tích lựa chọn phương án thích hợp 33 4.2.1.Phân tích lựa chọn số trục cán giá cán cho máy thiết kế 33 4.2.2.Phân tích lựa chọn hệ thống truyền động cho máy thiết kế 35 4.2.3.Chọn máy thiết kế 38 Phần tính toán : Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 5.1 Thiết kế động học động lực học cho máy cán .39 5.1.1 Tính lực cán 39 5.1.2 Tính mômen cán mômen khác sinh cán 45 5.1.3 Tính công suất động 50 5.2 Tính toán thiết kế cụm kết cấu máy .52 5.2.1 Thiết kế hộp giảm tốc 52 5.2.2 Thiết kế hộp phân lực 81 5.2.3 Tính toán thiết kế giá cán 87 5.2.4 Tính chọn khớp nối trục nối .99 Chương 6: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỠNG MÁY CÁN 6.1 Lắp đặt máy cán 104 6.2 Vận hành máy cán .104 6.3 Bảo dưỡng máy cán .105 6.4 Thay phận máy cán .105 SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 111 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn TÀI LIỆU THAM KHẢO KẾT LUẬN SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 112 [...]... loại, máy cán thép hình được gọi là máy cán hình, máy cán thép tấm được gọi là máy cán tấm, còn máy cán ống chuyên dùng để cán các loại ống … Máy cán nói chung và máy cán thép nói riêng đều do ba bộ phận hợp thành, đó là: nguồn năng lượng, bộ phận truyền dẫn động và giá cán Hầu hết các loại máy cán thép ở Việt Nam đang sử dụng là máy cán thép hình cỡ nhỏ như: máy cán hai trục, máy cán 3 trục, máy cán. .. ra mà có máy cán tấm dày (b≥4 mm), máy cán tấm mỏng (b=0,2÷3,75 mm) và máy cán tấm cực mỏng (b500 mm + Máy cán hình cỡ trung bình: φ=350÷500 mm + Máy cán hình cỡ nhỏ: φ=250÷350 mm - Máy cán tấm: Tuỳ... 3.3.2 Sản phẩm cán: Sản phẩm cán ra là thép rằn Φ16 Các thông số của quá trình cán: d1=17,5 mm: đường kính ngoài của thép rằn d=14,5 mm: đường kính trong của thép rằn S=2 mm: khe hở giữa hai trục cán SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C Trang 24 Đồ án tốt nghiệp ⇒ Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Đường kính danh nghĩa của thép rằn: dd = d1 + d 17,5 + 14,5 = = 16(mm) 2 2 5 1,2 2 Thép rằn được cán theo dung sai... lượng và sự bố trí trục cán: - Máy cán 2 trục Hình 2.10 :Máy cán 2 trục 1- Động cơ; 2- Khớp nối; 3- Bánh răng nghiêng; 4- Hộp phân lực; 5- Trục nối các đăng; 6- Khớp nối trục các đăng; 7- Trục cán; 8- Thân giá cán; 9- Nền giá cán; 10- Giá cán; 11- Hộp giảm tốc - Máy cán 3 trục - Máy cán nhiều trục: có thể 4, 6, 12 hay 20 trục Máy này thường dùng để cán tấm với độ chính xác cao - Máy cán vạn năng: trục bố