THIẾT kế máy lốc tôn “u”có KÍCH THƯỚC PROFIN THAY đổi từ 50 – 150 MM

Hiện nay phơng pháp gia công bằng áp lực đợc ứng dụng rộng rãi trongnghành cơ khí , ở những nớc có nền công nghiệp tiên tiến phơng pháp này đợc tự động hoá ở mức cao , nhiều trang thiết

Mục lục

Lời nói đầu………

Phần một-Máy cán lịch sử phát triển và triển vọng………

I Khái niệm về sản phẩm cán và máy cán………

1.Khái niệm về sản phẩm cán………

2.Khái niệm về sản phẩm cán………

II.Lịch sử phát triển của máy cán………

1.Lịch sử phát triển của máy cán thép trên thế giới………

2.Lịch sử phát triển của máy cán thép Việt Nam………

Phần hai : Tổng quan về máy lốc ………

I.Khái niệm về máy lốc tôn Frôfin hình chữ “U”………

II.Định nghĩa và phân loại máy lốc………

1.Định nghĩa………

2.Phân loại máy lốc………

III.Các thiết bị chính trên máy lốc và một số thông số cơ bản…………

Phân ba : Nghiên cứu quá trình biến dạng của phôI để chọn bớc công nghệ tạo hình………

I.Chọn phơng pháp công nghệ để tính toán ………

II.Sơ bộ về phơng pháp uốn ………

III.Sự biến dạng của phôI khi tạo hình trên máy lốc………

IV.Thiết kế lỗ hình gia công………

1.Khá niệm lỗ hình trục cán ………

2.Yêu cầu của quá trình thiết kế lỗ hình trục cán………

3.Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế lỗ hình trục cán …………

3.1.Nghiên cứu lỗ hình của trục tạo hình của một số máy lốc tơng tự ………

3.2.Thiết kế lỗ hình thô………

II.Tính toán lực tạo hình………

III.Tính toán vận tốc tạo hình ………

IV.Tính toán mô men tĩnh quy về trục động cơ………

V Tính toán công suất cho từng trục quy về trục trung tâm ………

VI.Chọn động cơ………

VII.Tính toán hộp giảm tốc của bộ truyền ………

VII.Tính toán nghiệm bền một số chi tiết cơ bản ………

A Tính toán nghiệm bền trục trung tâm ………

B Nghiệm bền then trên trục thứ nhất………

1.Tính toán trục tạo hình của cặp lô tạo hình ………

2.Tính mối ghép then theo điều kiện bền dập và cắt ………

C.Tính toán trục tạo hình ………

a.Sơ đồ lực………

b.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực………

c.Xác định đờng kính và chiều dài của các đoạn trục…………

d.Kiểm nghiệm độ bền trục ………

e.Tính toán kiểm nghiệm then………

D.Thiết kế , tính toán chọn khảng cách trục tạo hình ………

E.Thiết kế tính toán cho ổ trục tạo hình ………

F.Thiết kế tính toán kết cấu khớp nối ………

G.Thiết kế tính toán và kiểm nghiệm bộ truyền dẫn đai…………

H.Thiết kế tính toán khoảng cách giữa các cặp lô tạo hình và bố trí bánh răng dẫn động trong máy ………

I.Thiết kế tính toán các cụm kết cấu ………

1.Thiết kế các cụm kết cấu trục của bánh răng trung gian ………

2.Thiết kế các cụm kết lô đứng………

Phần năm một số bản vẽ chi tiết ………

Phần kết luận

Tài liệu tham khảo

Thiết kế máy lốc tôn “u”có kích thớc profin thay

đổi từ 50 – 150 MM LờI NóI ĐầuNgày nay khoa học phát triển nhiều máy móc hiện đại đã thay thế hoàntoàn sức lao động con ngời Việc thiết kế và chế tạo máy mơic có tính năng cao hơn trớc là một nhu cầu rất cần thiết đến nền công nghiệp lạc hậu nớc ta hiện nay Nhiệm vụ đặt ra là phảI thiết kế nh thế nào để tối unhất và tìm ra phơng pháp gia công sao cho phù hợp …

Hiện nay có rất nhiều phơng pháp công nghệ tiên tiến , một trong

những phơng pháp có hiệu quả cao trong nghành cơ khí là phơng pháp gia công kim loại bằng áp lực (hay còn gọi là phơng pháp gia công không phoi )

Hiện nay phơng pháp gia công bằng áp lực đợc ứng dụng rộng rãi trongnghành cơ khí , ở những nớc có nền công nghiệp tiên tiến phơng pháp này đợc tự động hoá ở mức cao , nhiều trang thiết bị máy móc có tính năng kĩ thuật hiện đại đã đợc thiết kế và chế tạo , một trong những máy móc thiết bị đó có thể nói đến máy tạo hình profin của vật liệu dạng tấm (hay còn gọi là máy lốc)

Maý Lốc có nhiều loại đa dạng và phong phú , tuy vậy chúng đều có

điểm chung : Đó là sự tác động của lực và vât liệu dạng tấm từ các cặp lô dẫn và sau nhiều bớc công nghệ (Tức là qua nhiều cặp lô tạo hình )đểtạo ra đợc hình dáng nh mong muốn

chung ,bộ môn máy và ma sát nói riêng để nội dung của đồ án đợc tốt hơn.

Cuối cùng với lòng biết ơn sâu sắc nhóm sinh viên thiết kế xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo Phạm Văn Hùng đã nhiệt tình hớn dẫn và giúp

đỡ ,tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thực tập , nghiên cứu đề tài tốtnghiệp đạt kết quả tốt

Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo

Phần i

I KHáI NIệM Về SảN PHẩM CáN Và MáY CáN

1 Khái niệm về sản phẩm cán và máy cán:

Các sản phẩm cán hàng ngày luôn ở bên chúng ta, nó trực tiếp

hoặc gián tiếp đợc dùng trong đời sống hàng ngày để phục vụ con ngời.Ngoài ra nó đợc dùng rộng rãi trong nông nghiệp, công nghiệp, chế

biến thực phẩm, giao thông vận tải, quốc phòng, dầu khí, vũ trụ, phátthanh truyền hình, xây dựng và cầu đờng

Vì lẽ đó mà ngành cán thép rất đợc chú ý và phát triển mạnh trênthế giới

Các máy cán và các khu liên hợp sản xuất máy cán ngày càng đợccơ khí hoá, tự động hoá để không ngừng nâng cao năng suất và giảmnhẹ cờng độ lao động cho con ngời Sản phẩm cán có rất nhiều loại, đặcbiệt là cán thép Thép cán chiếm một khối lợng rất lớn trong côngnghiệp luyện kim và công nghệ chế tạo vật liệu Sản lợng thép và thépcán của mỗi quốc gia là một trong những thớc đo về chỉ tiêu kinh tế vàsức mạnh kinh tế của mỗi nớc Sản phẩm thép cán gồm có thép hình,thép tấm, thép ống và các loại thép cán đặc biệt Trong các loại théphình lại chia ra các loại thép tròn, vuông, dẹt, gai, ray xe lửa, ray tàu

điện, thép dầm chịu lực chữ U, chữ I, chữ T Thép tấm thì chia ra cácloại dày, vừa, mỏng, rất mỏng, băng giấy kim loại Thép ống có loạiống hàn và ống không hàn Các loại sản phẩm cán đặc biệt có thépchu kỳ, thép đóng cọc, các loại bi tròn, bánh xe lửa, vành xe lửa

2 Khái niệm về máy cán thép:

Từ xa xa con ngời đã biết dùng những vật thể tròn bằng đá hoặcbằng gỗ có dạng hình trụ tròn xoay để nghiền bột làm bánh, ép mía làm

đờng, ép các loại dầu lạc, dầu ôliu, dầu hớng dơng Những vật thểhình trụ tròn xoay này dần dần đợc thay thế bằng đồng, nhôm hoặcthép và chế tạo thành những chiếc trục cán dễ dàng tháo lắp trên những

bệ máy có khung giá cán, thế là máy cán đã đợc hình thành Nhữngchiếc trục cán lúc đầu bé bằng cổ tay, cổ chân ngời, trục quay tròn nhờsức ngời Khi sản xuất đòi hỏi năng suất cao, trục cán ngày càng lớn,máy càng ngày càng to, con ngời không quay đợc nữa và ngời ta đãphải dùngtrâu, bò, ngựa để kéo, vì vậy cho đến nay thế giới vẫn dùng

đơn vị đo công suất của động cơ là KW hoặc mã lực (sức ngựa)

Năm 1771 máy hơi nớc ra đời, lúc này các máy cán đợc truyền

động quay bằng hơi nớc Từ khi điện ra đời, máy cán đợc dẫn độngbằng động cơ điện Đến nay có những máy cán thép đợc dẫn động bởi

máy cán ống Máy cán nói chung và máy cán thép nói riêng đều do 3

bộ phận hợp thành, đó là: nguồn năng lợng, bộ phận truyền động và giácán

II LịCH Sử PHáT TRIểN CủA MáY CáN THéP

1 Lịch sử phát triển của máy cán thép trên thế giới.

Máy cán thép lúc đầu đợc vận hành bằng cách dùng ngựa để kéo.Sản phẩm của nó là thép hình đơn giản dùng để chế tạo ra các loai vũkhí thô sơ nh: gơm, đao, giáo, mác, các cỗ xe ngựa, làm hàng rào Máy cán lúc đầu chỉ có hai trục quay ngợc chiều nhau Đến năm 1864chiếc máy cán ba trục đầu tiên đợc ra đời chạy bằng hơi nớc và cho sảnphẩm cán phong phú hơn có cả thép tấm và thép hình, đồng tấm và dây

đồng Do kỹ thuật ngày càng phát triển, do nhu cầu về vật liệu thép tấmphục vụ cho các ngành công nghiệp đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngànhcông nghiệp nhẹ mà chiếc máy cán với giá cán bốn trục đã ra đời vàonăm 1870 Sau đó các máy cán với giá cán 6 trục, 12 trục, 20 trục vàcác loại máy cán đặc biệt khác đợc ra đời để cán các vật liệu cực mỏng,siêu mỏng và dị hình nh máy cán bi, cán thép chu kỳ, máy đúc cán liêntục

Nhiều máy cán kết hợp lại để cán một sản phẩm theo quy trìnhcông nghệ đó là các máy nh: máy cán thô, máy cán phá, nhóm giá cán

thô, nhóm giá cán trung gian, nhóm giá cán tinh, máy cán liên tục, máycán bố trí liên tục Ngoài ra, ngời ta còn dùng rất nhiều thiết bị khác

để tiến hành tự động hoá, cơ khí hoá, tin học hoá trong sản xuất, đồngthời dùng để hoàn thiện sản phẩm theo quy trình công nghệ mới Cácthiết bị này là máy cắt, lò nung, lò nhiệt luyện, các con lăn, bàn nânghạ, máy nắn thép, máy bó, sàn làm nguội Tất cả các thiết bị chính vàphụ đó đợc bố trí sắp đặt trong xởng cán, hay trong khu liên hợp luyệncán thép theo trình tự công nghệ Nh vậy chúng ta có định nghĩa kháiquát về xởng cán nh sau: “Xởng cán thép là một tập hợp bằng nhà cửa

có bố trí các thiết bị chính của máy cán và các thiết bị phụ theo mộtdây truyền công nghệ để sản xuất thép cán”

Trên thế giới có những xởng cán với chiều dài từ 500m đến 4000m,năng suất rất cao nh Khu liên hợp luyện cán thép của công ty POSCOHàn Quốc có năng suất 20 triệu tấn/năm, trong lúc đó Trung Quốc cóKhu liên hợp luỵện cán thép lớn nhất do Đức bán thiết bị đặt tại khuluỵện cán thép Bảo Sơn (cách Thợng Hải khoảng 16 km) chỉ đạt 6 triệutấn/năm Nhng Trung Quốc là nớc có sản lợng thép cán cao nhất thếgiới, đạt hơn 100 triệu tấn vào năm 1997

Trớc năm 1960, ngành cán thép Việt Nam coi nh không có Trớcnăm 1954 các loại thép hầu nh nhập từ Pháp về, sau năm 1954 thépnhập về nớc ta từ các nớc thuộc Liên Xô (cũ), Trung Quốc và các nớc

Đông Âu Kế hoạch 5 năm lần thứ nhất (1960-1965) nhà nớc ta đầu txây dựng Khu gang thép Thái Nguyên dới sự giúp đỡ của Trung Quốc,vì chiến tranh cho nên công cuộc xây dựng phải dở dang. Năm 1975,

Nhà máy luyện cán thép Gia Sàn - Thái Nguyên đợc đa vào hoạt độngvới năng suất 5 vạn tấn/năm, đây là nhà máy cán thép đầu tiên có trênmiền Bắc nhờ sự viện trợ của Đức (Cộng hoà dân chủ Đức cũ) MiềnNam giải phóng ta tiếp nhận thêm nhà máy cán thép hình cơ nhỏ nh:Vicasa, Vikimcô, (năng suất bấy giờ khoảng 5 vạn tấn/năm) Đến

năm 1978, Nhà máy cán thép Lu Xá-Thái Nguyên có năng suất 12 vạntấn/năm đã đi vào hoạt động Cho đến năm 1986 cả nớc chỉ đạtkhoảng12 vạn tấn thép cán/năm Từ khi công cuộc đổi mới do Đảng ta

đề xớng và lãnh đạo ngành cán thép đã phát triển khá mạnh mẽ Các xínghiệp liên doanh cán thép giữa Việt Nam và nớc ngoài đã hình thành

từ Bắc đến Nam nh: Công ty thép Việt - úc (VINAUSTEEL ) ở Hải

Phòng có năng suất 18 vạn tấn /năm, Công ty thép NASTEELVINAliên doanh giữa Việt Nam và Singapo ở Thái Nguyên có năng suất 12vạn tấn/năm, Công ty thép Việt - Nhật ở Vũng Tàu, Công ty thép ống

VINAPIPE liên doanh giữa Việt Nam và Hàn Quốc, Công ty thép ốngHoà Phát Tính đến năm 2000 cả nớc ta đã sản xuất khoảng 2 triệu tấncan thép Thép của chúng ta phục vụ đợc một phần nhu cầu xây dựng

cho đất nớc và đã tham gia xuất khẩu

Từ chỗ phải đa ra nớc ngoài mài lại trục cán và phải nhờ cácchuyên gia nớc ngoài tiện các lỗ hình trục cán trong những thập kỷ 60

và 70, đến nay các nhà cán thép Việt Nam đã thiết kế chế tạo đợcnhững máy cán hình cỡ lớn 650 và cán hình cỡ vừa và nhỏ 450, 350,

250 Ngoài ra họ còn có khả năng thiết kế những khu liên hợp gangthép quy mô vừa và nhỏ có năng suất từ 1-3 triệu tấn/năm Trong côngcuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc, ngành luyện kim - côngnghệ vật liệu và ngành cán thép rất đợc Đảng và Chính phủ quan tâm

I Khái niệm về máy lốc có profin dạng chữ

“u”

Máy lốc tôn là một thiết bị gồm một dàn mang các cặp lô có profingiống profin của sản phẩm, đợc dẫn động bởi động cơ điện, nhờ sựchuyển động của cặp lô tạo hình này mà vật liệu (thép tấm) sau khi dichuyển qua các cặp lô sẽ có đợc hình dáng nh đã thiết kế

Máy lốc tôn thực chất là một dạng máy nguội, dới dạng gia côngbằng áp lực (phơng pháp gia công không phoi) Quá trình tạo hìnhprofin sản phẩm là quá trình gây biến dạng dẻo dới tác dụng của ngoạilực (nhờ vào các lô cuốn)

Sản phẩm của máy lốc tôn đa dạng và phong phú (đặc trng của nó

là mặt cắt ngang (profin) của sản phẩm không thay đổi theo chiều dài)

và đợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế: tấm lợp, thanh dầm trong kếtcấu xây dựng, kích thớc của sản phẩm có thể đạt tới 2000mm theochiều rộng, chiều dài lên tới hàng chục mét (sản phẩm phôi đợc cấpliên tục)

Hiện nay có rất nhiều loại máy lốc tôn, ở nớc ta cũng có một số cơ

sở sản xuất máy lốc, tuy nhiên với điều kiện sản xuất và giá thành nênchỉ sản xuất những loại máy lốc gia công những sản phẩm có profin

II Định nghĩa và phân loại máy lốc tôn:

Máy lốc tôn là tổng hợp 3 bộ phận chính: nguồn năng lợng , các bộ

phận truyền dẫn động và gia tốc

Lốc thép là một trong những nghành gia công kim loại bằng lực nghĩa

là lãm vật cán biến dạng nhng khối lợng và thể tích của nó sau khi gia

nghệ lốc khác với công nghệ cắt gọt kim loại nh tiện , phay , bào … ở chỗ không tiêu hao kim loại trong quá trình gia công Trong gia công

có phoi nh tiện , phay , bào lơng tiêu hao trong quá trình gia công là rất lớn

2 Phân loại máy lốc:

2.1 Phân loại theo cách bố trí:

Dựa vào cách bố trí máy hoặc số trục có trên máy mà đặt tên cho nó

nh máy có một giá lốc, máy lốc hai trục đảo chiều (máy này dùng độngcơ điện một chiều và cứ sau một lần lốc là phải đảo chiều), máy lốchành tinh, máy lốc vạn năng, máy lốc bán liên tục và máy lốc liên tục Máy lốc liên tục phải đảm bảo hai điều kiện:

Điều kiện 1: Vật lốc đồng thời ăn vào trục lốc của tất cả các giá

Vn=Fn.nn

Nh vậy:

F1.n1=F2.n2=F3.n3= =Fn-1.nn-1=Fn.nn=CNếu kể đến lợng vợt trớc trong lốc thép ta có:

máy và quy trình công nghệ mà máy đảm nhiệm để gọi tên và phânloại.

*Khái quát một số máy lốc:

Máy lốc có nhiều loại, mỗi loại lại có một đặc tính riêng biệt, khithiết kế phải tìm hiểu và chọn đợc kiểu máy phù hợp với nhiệm vụ thiết

kế Để có đợc sơ đồ tối u, dới đây ta đa ra một số dạng máy lốc thờngdùng để gia công sản phẩm có biên dạng “U”

2.2.1 Máy lốc đợc điều chỉnh bằng chơng trình số:

Lý thuyết điều khiển ngày càng đợc ứng dụng rộng rãi vào trongthực tiễn, đặc biệt trong lĩnh vực gia công kim loại Với yêu cầu năngsuất, sản phẩm tạo ra phải có sự chính xác, chất lợng cao, nhiều nhàmáy đã đa những bộ điều khiển vào xử lý quá trình gia công trên máylốc Nhờ bộ phận điều khiển này máy đợc tự động hoá hoàn toàn từkhâu cấp phôi, cắt phôi, uốn thẳng phôi và sản phẩm

Bộ điều khiển có thể là bộ điều khiển số (NC) hoặc bộ điều khiển

t-ơng tự, nó tự động điều khiển tốc độ vòng quay của động cơ, đóng ngắtmạch điều khiển hệ thuỷ lực của máy cắt phôi hay hệ uốn thẳng phôi Hiện đại hoá (đó là xu hớng hiện nay), ngời ta có thể điều khiểnquá trình gia công của máy bằng máy tính điện tử, chơng trình gia công

đã đợc lập trình từ trớc Ưu điểm của nó là thuận tiện trong quá trìnhgia công, thời gian gia công nhanh (tức là những bớc công nghệ nếu cóthay đổi thì nó đã có sẵn những modun tổng bộ nhớ của máy tính điện

tử và chỉ việc thay đổi câu lệnh trong modun đó) Nhờ có màn hình

điều khiển mà ngời đứng máy (hay ngời lập trình) có thể xem trớc quátrình gia công trên máy nhờ công thức mô phỏng, vì vậy có thể tránhkhỏi những sai sót trong quá trình gia công

2.2.2 Máy lốc điều khiển bằng thuỷ lực:

ở một số máy lốc lớn, kích thớc của trục lớn ngời ta sử dụng hệthuỷ lực để điều chỉnh, căn chỉnh trục hay hệ thống máy cắt Hệ thốngthuỷ lực có giá thành thấp hơn và dễ tìm mua trên thị trờng cho nênnhiều máy do Việt Nam sản xuất chủ yếu là dùng hệ thống thuỷ lực

2.2.3 Một số dạng máy lốc khác:

Những sản phẩm có profin đơn giản, yêu cầu độ chính xác khôngcao, kích thớc nhỏ ngời ta thiết kế những loại máy lốc đơn giản nó chỉgồm một giá cán mang từ 4 đến 6 cặp lô cán tạo hình và đợc dẫn độngbằng động cơ điện Mọi thao tác đều phải có sự tham gia của các côngnhân

III Các thiết bị chính trên tay máy lốc và một số thông số cần thiết :

- Nguồn năng lợng : Động cơ diện

- Bộ phận truyền động : hộp giảm tốc , hộp truyền lực , hộp khớp nối

- Giá tạo hình : khung giá , trục tạo hình , gối đỡ bạc lót

Ngoài ra máy lốc còn đợc bổ trợ bằng một số thiết bị khác nhằm làm cho quá trình gia công đợc nhanh và tự động : Máy nắn phô và sản phẩm , máy thuỷ lực cắt đứt sản phảmm sau khi gia công , thiết bị cấp phôi hệ thống bôi trơn , làm mát

Một số sơ đồ động của máy lốc:

Hình 1 : Dạng sơ đồ động

Hộp giảm tốc II

Hộp giảm tốc I

Lô tạo hình

động cơ điện một chiều có thể dễ dàng điều chỉnh đợc tốc độ vô cấp,tuy nhiên với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật trongthời gian gần đây ngời ta đã điều chỉnh đợc tốc độ của động cơ xoaychiều bằng bộ biến đổi một chiều) Động cơ điện một chiều có thểdùng hộp truyền lực nhng cũng có khi hai động cơ một chiều đợc đấuthẳng vào trục lốc.

Máy lốc có thể bố trí một giá lốc hoặc nhiều giá lốc, các giá lốc cóthể lốc đợc nhiều lần qua lại nhng có khi mỗi giá lốc chỉ lốc một lầntuỳ theo công dụng của máy và phụ thuộc vào quy trình công nghệ sản

xuất của sản phẩm

ở một số máy lốc trong những nhà máy sản xuất thép, nó đợc gắnliền với dây chuyền sản xuất thép, tức là:

Lò luyện thép → Máy cán tấm → Máy lốc profin → Máy cắt.

Tức là máy lốc có phôi đợc cấp liên tục thì cuối giá tạo hình đợc bốtrí máy cắt sản phẩm, máy cắt có lỡi cắt đợc thiết kế đặc biệt tuỳ theoprofin của sản phẩm

Một số máy lốc còn bố trí những thiết bị nắn sản phẩm bằng hệthống con lăn ở những sản phẩm dài, vật liệu sản phẩm có cơ tính cao,trong quá trình gia công thông thờng hay bị cong vênh, vặn xoắn (dạng

vỏ đỗ) ở phía sau giá tạo hình phải bố trí thêm một số lô dẫn để hìnhdạng sản phẩm đợc ổn định

ii S¥ Bé VÒ PH¦¥NG PH¸P C¤NG NGHÖ UèN:

Uèn lµ mét trong nh÷ng nguyªn c«ng thêng gÆp nhÊt trong dËpnguéi Uèn lµ biÕn ph«i ph¼ng(tÊm) hay èng thµnh nh÷ng chi tiÕt cã

Dụng từ từ , sản phẩm đợc hình thành sau một quá trình biến dạngdẻo của vật liệu gia công

Hầu nh tất cả các vật thể rắn dới tác dụng của ngoại lực dù ít hay nhiều đều có sự thay đổi về kích thớc và hình dạng Ngời ta gọi biến dạng dẻo là biến dạng d khi quá trình xảy ra không có sự phá huỷ Trị

số biến dạng d đến lúc phá huỷ thì ngơi ta gọi là mức độ dẻo của kim loại Thực chất của biến dạng dẻo là sự chuyển vị các phần tử kim loại

đối với nhau song sự dịch chuyển đó phảI xảy ra trong giới hạn là

không đợc phá vỡ các mối liên hệ giữa các phần tử kim loại

Ta nghiên cứu phơng pháp uốn cho một chi tiết đơn giản( chi tiết chữ

“V”)Dể thấy đợc quá trình biến dạng của phôi uốn :

Đầu tiên chày chỉ tiếp xúc với phôI từ điểm đầu chày Trong quá trình chày đI xuống sẽ uốn cong phôI và thu nhỏ dần bán kính uốn Cuối cùng phôI bị ép chặt giữa chày và cối hay cạch chữ “ V” Đợc nắn

thẳng và phần đỉnh có bán kính(R) uốn nhỏ nhất theo đầu chày Nhng thực tế giữa phôI và chày bao giờ cũng có khe hở Vì lực uốn tác dụng chủ yếu ở đầu chày nên quá trình biến dạng dẻo cũng xảy ra

Các lớp kim loại phía trong góc uốn (phía chày) bị nén và co lại ở hớngdọc và bị kéo ở hớng ngang Các lớp ngoài (phía cối) chịu kéo và giãndài ở hớng dọc và bị nén ở hớng ngang Giữa các lớp co ngắn và giãndài là lớp trung hoà

Khi uốn những dải thép hẹp xảy ra sự sai lệch rất lớn của tiết diệnngang, bao gồm sự giảm chiều dày ở chỗ uốn, độ giãn rộng ở trong gócvới sự tạo thành độ cong ngang và hiện tợng co mặt ngoài

Do sự biến mỏng vật liệu và sai lệch hình dạng tiết diện ngang, lớptrung hoà ở chỗ uốn sẽ không đi qua giữa tiết diện nữa mà dịch chuyển

về phía bán kính nhỏ Khi uốn dải rộng hoặc tấm cũng xảy ra sự biếnmỏng vật liệu, nhng hầu nh không có sai lệch về tiết diện ngang, bởi vìtrở kháng của vật liệu có chiều rộng lớn sẽ chống lại sự biến dạng theohớng ngang

Phần lớn các trờng hợp uốn xảy ra với trị số biến dạng lớn, kim loạingoài ứng suất kéo và nén dọc trục, còn có ứng suất nén hớng kính,

xuất hiện do áp lực của các kim loại nén lên các lớp bên trong và đạt

đ-ợc trị số cực đại ở lớp trung hoà

Khi uốn những phôi hẹp (uốn có thành, gân) thì trạng thái biếndạng là khối vì tiết diện ngang của phôi bị biến dạng ở ba hớng Theomức độ tăng dần chiều rộng của phôi uốn, biến dạng ngang dần dầngiảm đi và trở thành rất nhỏ do đó trở kháng quá lớn gây ra bởi chiềurộng của phôi, vì vậy mà thực tế có thể lấy nó bằng không và coi nhbiến dạng phẳng

Từ định luật thể tích không đổi, ta suy ra biến dạng giãn dài ở mộthớng về trị số bằng biến dạng do ngắn ở hai hớng khác

Nh vậy trong trờng hợp uốn phôi rộng thì biến dạng của nó có thể

đợc xem nh biến dạng trợt

Cần phải phân biệt: Khi uốn với bán kính góc lợn nhỏ thì mức độbiến dạng dẻo lớn, khi uốn với bán kính góc lợn lớn thì mức độ biếndạng nhỏ

Khi uốn với bán kính góc lợn nhỏ thì ứng suất mà biến dạng không

đợc tập trung ở dới chày mà đợc phân bố theo chiều dài lớn của phôigiữa các gối tựa Do đó phôi đợc uốn theo đờng cong parabol với độcong tăng dần và tay đòn uốn bị giảm đi

Trong quá trình uốn lớp kim loại ở bên trong bị nén, lớp bên ngoài

bị kéo Giữa lớp bị nén và bị kéo là lớp trung hoà, lớp này không thay

đổi chiều dài Khi uốn phôi có các tiết diện khác nhau (hình tròn, hìnhthoi, hình thang), đặc tính biến dạng ngang sẽ khác đi, hệ số biến dạng

mỏng và vị trí của lớp trung hoà cũng khác đi

Trong trờng hợp uốn ngời ta có thế sử dụng phôi đợc nung nónghoặc tuỳ thuộc vào từng loại vật liệu, hình dáng và kích thớc Trong tr-ờng hợp uốn bằng trên máy tạo hình ngời ta thờng gia công nguội Thực

tế để tạo đợc profin của sản phẩm hình chữ “U” bằng phơng pháp uốntrên máy tạo hình ngời ta thờng chọn một trong ba kiểu (hay phơngpháp) thiết kế lốc hình sản phẩm uốn thông dụng, đó là:

Phơng pháp I: Tâm thay đổi theo phơng ngang Phơng pháp II: Tâm cố định

Phơng pháp III: Tâm thay đổi theo chiều thẳng đứng

Đặc điểm của các phơng pháp trên:

*Phơng pháp I:

Đặc trng cho sự mềm dẻo theo bán kính cố định bằngbán kính lợn bên trong của hình dạng sản phẩm, trong hai phơng phápnày chỉ cho ta thấy hớng uốn theo thứ tự các bớc Khi tạo hình theo ph-

ơng pháp I thì phần thẳng “k” trong qúa trình uốn tạo hình có tổng sốphần nằm ngang của băng sau mỗi lần dịch chuyển chỉ bằng phần k

nhỏ với góc uốn tăng dần Trong lần dịch chuyển cuối cùng thì ki= 0,nghĩa là phần thẳng biến thành phần cung cong Vì vậy, nếu chọn kiểu

lỗ hình theo phơng pháp I thì khi tính toán với chiều rộng lỗ hình trụcdới và trên, phải bổ sung phần k vào hai phía với phần nằm ngang của

Kết luận:

Từ 3 phơng pháp trên ta thấy:

ở phơng pháp I và II có bán kính uốn không đổi qua các lần biếndạng theo các phần Nh thế một phần cong lại, nghĩa là các phân tốbiến dạng có độ cao (độ dày sản phẩm) và chiều rộng lớn (chiều dàiphần uốn) thì dễ làm thay đổi tiết diện ngang

Ví dụ:

Khi tạo hình có bán kính không đổi, băng có chiều dày S>2

mm thì trong trờng hợp này áp lực tăng dần, làm biến dạng và dẫn đến

sự thay đổi tiết diện ngang Ngoài ra yêu cầu quan trọng hơn là phảichế tạo lỗ hình (trục tạo hình) một cách chính xác, điều này khó thựchiện với điều kiện chế tạo đơn chiếc vì yếu tố giá thành

Sự phân bố vận tốc ngoài của trục khi tạo hình sản phẩm theo

ph-ơng pháp II, trong dịch chuyển tiếp theo cũng tăng dần nghĩa là sự màimòn trục cán tăng lên cuối cùng xuất hiện sự trợt trong khuôn tạo hình,phần còn lại đợc tách ra tới khi lỗ hình đợc khắc phục

Sự phân bố vận tốc khi uốn mép biến dạng theo phơng pháp I cũng

bỏ qua một lợng nhỏ và mép biến dạng dễ dàng di chuyển tự do trong

lỗ hình bất kỳ

Phổ biến nhất dùng phơng pháp III Phơng pháp này cho phép tạo hình trên toàn bộ ột trục sản phẩm có chiều dày khác nhau Phần lớn không tơng ứng với bán kính lợn của trục, chiều dài không ảnh hởng

đến quá trìnhtoạ hình.Hai giá cán tinh đảm bảo nhận đợc chiều rộng toạhình cần thiết với bán kính lợn cho phép

Phơng pháp III đợc sử dụng khi và chỉ khi thiết kế lỗ hình có phần thẳng ở giữa Có thể sử dụng trong trờng hợp tạo hình uốn kiểu lòng máng

Trên hình vẽ cho ta thấy hình dáng trung gian của sản phẩm lòng máng, phần nó nằm ở phần ngang ở dới đáy và bên trên với biến dạng

đơn Khi chiều dày lớn và phần nằm ngang có độ cứng lớn điều này đợcgiảI thích với sự uốn dát mỏng lớn dần xuất hiện vết nứt, lỗ hình sai

lệch Một số dạng sản phẩm chọn theo phơng pháp III : Tạo hình ghép chữ U hình lòng máng, thép chũ C bản(tấm) có gân, hình lợn sóng (giảiphân cách mềm trong nghành giao thông) và một số sản phẩm phục vụ cho kinh tế nông nghiệp…

Vì vậy ta chọn phơng pháp III là tối u

III Sự BIếN DạNG CủA BĂNG (PHÔI) KHI TạO HìNH TRÊN MáY LốC:

Băng kim loại từ dạng tấm phẳng, dau khi qua các cặp trục tạo hình

có hình dáng thay đổi, thành chữ “U” dần dần đợc hình thành, vật liệu không chỉ biến dạng tại vùng mà nó tiếp xúc với lỗ tạo hình mà trên

Trên đây là sơ đồ biểu thị sự thay đổi hình dạng dảI vật liệu theo hai mức độ biến dạng chiều dài thớ biên đợc thay đổi một lợng nhỏ Xác

định đại lợng này thông qua chiều cao của cạch a chiều dài tạo hình l

và góc nối của mép

Giả thiết phôi đang bắt đầu vào lỗ hình thứ nhất prôfin của sản phẩm (cắt qua tâm của trục tạo hình ) có góc Tại vùng A vât liệu của băng kim loại bị biến dạng nhiều nhất , cách một khoảng l nào đó tại vùng B vật liệu bị biến dạng it nhất và góc tại đó hầu nh bằng không

Vấn đề đặt ra là phải tìm giá trị của (1) bằng bao nhiêu để cho quá trình

tạo hình đợc hiệu quả và phát huy đợc công suất của máy (thiết bị).

Tuỳ theo vật liệu gia công, bề rộng, độ dài của dải băng kim loạicàng rộng mà ta xác định giá trị của (1) cho thích hợp Nếu khoảngcách giữa các cặp lô tạo hình trên giá nhỏ hơn (1), thì sau khi phôi quacặp lô tạo hình thứ hai cặp lô tạo hình thứ nhất phải chịu thêm mộtphần lực do sự biến dạng của dải băng dới tác động của cặp lô gây nênkhi đó sự mài mòn sẽ rất lớn, công hữu ích trên các cặp trục làm việc

giảm đi

Theo một số tài liệu về máy lốc của nớc ngoài (Nga, Tiệp) với kíchthớc bằng kim loại có bề rộng (60-70) và bề dày là 5mm, thì nên chọngiá trị (1) là (400-500)mm, khoảng biến thiên này phụ thuộc vào vậtliệu của dải băng, vận tốc tạo hình ở đây ta lấy giá trị (1) theo máy cósẵn

III Thiết kế lỗ hình gia công.

1 Khái niệm về lỗ hình trục cán:

Có thể nói tất cả các loại thép hình có biến dạng (tiết diện) đơngiản nh tròn, vuông, ba cạnh, và có tiết diện (biến dạng) phức tạp nhthép góc, các loại dầm chữ I, C, U, thép ray (trong cán nóng hoặc cánnguội) đều đợc cán trên các trục đã đợc tạo các rãnh có biến dạng tơngứng Biến dạng rãnh 2, 3, 4 trục, trục tạo thành một biến dạng (ca kíp)gọi là lỗ hình khi cán Nói cách khác, lỗ hình chính là lỗ xuyên ánhsáng do biến dạng (rãnh) của các trục cán tạo ra trên một mặt phẳng

2 Yêu cầu của quá trình thiết kế lỗ hình trục cán :

Một trình thiết kế lỗ hình trục cán gọi là hợp lý khi quá trình đó đảm bảo các yếu tố sau :

Dung sai cần thiết của sản phẩm

Chất lợng của sản phẩm cao cả về cơ và lý tính

Hiệu suất của máy đạt cao nhất

Điều kiện ăn kim loại ổn định

Tiêu hao ít năng lợng phân bố tảI trọng cho động cơ đồng đều theo từng lần cán

Tuổi bền của các trục cán là lớn nhất

Điềukiện thao tác trên máy phảI thuận lợi cho khả năng cơ giới hoávà tự động hoá cao

Để thiết kế lỗ hình trục cán của một sản phẩm nào đó cũng cần phảibiết những đặc tính cơ bản của máy cán, kích thớc trục cán, số lợng giácán, phơng thức cán liên tục hay không liên tục Thiết kế lỗ hình trụccán cho một sản phẩm ở mỗi loại máy cán rất khác nhau vì các nguyênnhân sau:

- Khác nhau về cấu tạo và kiểu máy

- Khác nhau về số lợng, kết cấu giá cùng các thiết bị cơ khí phụthuộc

- Khác nhau về mức độ cơ khí hoá và tự động hoá

- Khác nhau về công suất của động cơ truyền động

- Khác nhau về hình dáng kích thớc phôi cũng nh mác của vậtliệu

- Khác nhau về trình độ tay nghề của công nhân

2 Những nguyêng tắc cơ bản khi thiết kế lỗ hình trục cán:

Quá trình thiết kế lỗ hình trục cán phụ thuộc vào sản phẩm cán,kiểu máy, đặc điểm kỹ thuật của máy, công suất động cơ, chất lợng kimloại và một số yếu tố khác

*Xác định số lần cán (chế độ ép) phải xuất phát từ khả năng trụccán ăn đợc vào kim loại (góc ) Trong trờng hợp độ bền trục, côngsuất động cơ không bảo đảm phải tăng số lần cán Đôi khi số lần cáncòn phụ thuộc vào cách bố trí các giá cán Sản phẩm thiết kế có dạnghình chữ C, đợc lốc từ tròn cuộn dải băng thép tiêu chuẩn do đó ta phảitính độ bền trục, công suất động cơ sao cho đủ để lốc sản phẩm lớnnhất trong một lần cán

*Xác định lợng ép ( ) ở những lần cán đầu tiên theo góc ăncho phép các lần cán sau phải xem xét theo độ bền của trục, công suất

động cơ, chất lợng sản phẩm

*Xác định lợng ép ở lỗ hình tinh và trớc tinh theo điều kiện biếndạng trong lỗ hình để đạt đợc độ chính xác của sản phẩm và điều kiệnmài mòn lỗ hình, cụ thể nh sau:

*Thiết kế lỗ hình phải xuất phát từ kích thớc sản phẩm

Kích thớc lỗ hình sẽ là kích thớc sản phẩm theo tiêu chuẩn có xét

đến hệ số nở nóng của thép

*Tính toán lợng giãn rộng (∆b) trong lỗ hình phải chính xác.Khoảng trống của lỗ hình dành cho giãn rộng bao giờ cũng phải lớnhơn lợng giãn rộng tính toán

*Với máy cán bố trí giá cán theo hàng phải chú ý phân bố số lầncán ở các giá cán hợp lý để đảm bảo năng suất cao và phụ tải trên cácgiá Với máy cán liên tục phải bảo đảm tốc độ cán lớn.

* Tính bền tải trọng động cơ và hộp giảm tốc.

Đây là yếu tố rất quan trọng, khi tính toán chính xác tải trọng độngcơ và hộp giảm tốc sẽ giúp ta chọn đợc động cơ phù hợp làm tiết kiệmnăng lợng, giảm giá thành sản phẩm Yếu tố này đợc tính toán kỹ trongphần 3 của đồ án này

*Tính tuổi bền của trục:

Đây cũng là yếu tố không kém phần quan trọng, việc nghiên cứu

kỹ lực tạo hình, vận tốc tạo hình, sẽ giúp ta tính đợc công suất củacác trục và chọn đợc đờng kính của các trục sao cho phù hợp để tránhphải thay trục nhiều lần (khi chế tạo trục nhỏ bị gãy trục), giảm năngsuất của máy (phải dừng máy lại để gia công và thay thế trục khác),lãng phí vật t chế tạo trục (do chế tạo trục lớn quá khả năng làm việccần thiết) Yếu tố này cũng đợc tính kỹ trong phần 3 của đồ án này

Đối với máy lốc có prôfin sản phẩm dạng chữ “U” ta chia ra làmhai nhóm lỗ hình trục tạo hình, đó là: lỗ hình gia công thô và lỗ hìnhgia công tinh

Trong phần III, ta đã chọn phơng án III để xác định phơng pháp tạohình, tuy nhiên do yêu cầu của máy là sản phẩm có kích thớc prôfinthay đổi từ (50 – 150)mm, do đó bề rộng và chiều cao của lỗ hìnhcũng thay đổi, tuy nhiên trong đồ án này chỉ tính toán cho kích thớc sảnphẩm lớn nhất, còn các kích thớc khác thì ta chỉ việc thay đổi các bậc

3.1 Nghiên cứu lỗ hình của trục tạo hình của máy lốc tơng tự:

ở một số nhà máy ta thờng sử dụng lỗ hình hở, tức là làm choquá trình biên dạng của vật liệu đợc tự do một vài cặp lô tạo hình thôsau đó đợc các cặp lô tạo hình tinh định hình dạng sản phẩm

Trong những máy lốc cũ, ngời ta thờng thiết kế biến dạng lô trên và lôdới tơng ứng với biên dạng prôfin của phôi quả từng bớc công nghệ

Dạng lỗ hình này hình 1 1 a) cho ta thấy illu( độ tạo hình ổn địnhhơn nhờ các cáp lực từ hai phía của cặp lô tạo hình Tuy nhiên trongquá trình gia công ma sát giữa phôi và lô tạo hình rất lớn làm sinh ranhiệt độ và mài mòn lớn

Với những máy có yêu cầu tốc độ tạo hình lớn, gai công những vật liệu

có cơ

tính cao đòi hỏi gia công chính xác ta thờng bố trí lỗ hình theo kiểu chữ

thuận lợi Lô dới đợc thay thế bằng hai bánh xe miết sát vào vùng vậtliệu từ vùng biến dạng để tạo hình dáng cần thiết Đối với những máy

có đờng kính trục tạo hình lớn, tốc độ tạo hình cao ngời ta không làmliền lô toạ hình một khối mà tách ra thành một số phần riêng biệt , giữacác phần đợc liên hệ với nhau bằng còng bi dể giảm ma sát và tạo tốc

độ quay ổn định Nh vậy nó sẽ làm giảm sự mài mòn của bề mặt lô tạohình

Nếu vận tốc vòng trục theo bán (hình cơ bản ban đầu là V0 vàbằng vận

tốc di chuyển dọc theo biên dạng dọc theo máy, theo bề mặt đã có đờngkính D.và vận tốc bằng :

V1 = V0 D1/DOH

(Trong đó DOH Là đờng kính danh nghĩa của trục dới)

Xuất hiện sự chênh lệch giữa vận tốc hình thành biến dạng và cácphân tố lỗ hình dẫn đến năng suất thấp làm mất mát năng lợng , làm bềmặt tạo hình bị xớc

sảy sát chỗ lội , chỗ lõm đồng thời với cờng độ mài mòn các phân tốlô hình và sự tăng kích cỡ hình dạng

.Trên hình ta thấy, để đảm bảo truyền động mo men xoắn, méptạo hình đã gồm nhóm các đờng kính xoay tự do xung quanh ổ trụclàm đảo, lắc trên trục truyền động các hình đang thực hiện Vận tốcvòng không chuyển động các phân tố lỗ hình xấp xỉ bằng vận tốc dichuyển biến dạng Nhờ có sự giảm bớt này với sự chênh lệch nhỏ giữa

đối với những sản phẩm không đòi hỏi độ chính xác cao thì giải phápnày càng làm tăng giá thành và rất khó khăn cho việc chế tạo.

Trong một số máy lốc hiện nay , ngời ta thờng thiết kế biến dạngcủa lô dới theo biên dạng của prôfin sản phẩm theo các bớc công nghệ,còn lô tạo hình phía chỉ bố bố 'trí hai lô đĩa tại vùng biến dạng (hayvùng cần tác dụng lực) để tạo thêm không gian cho phôi (dải vật liệu)biến dạng tự do hơn và giảm ma sát , giảm sự mài mòn trục

ở đây phôi (đãi vật liệu) đợc uốn chủ yếu dới' tác dụng lực của lôdới , hình dạng của dải băng kim loại đợc thay đổi theo hình của quả lôdới ,lô trên chỉ có tác dụng chặn phôi không cho phôi đi lên Sở dĩ phôi

bị biến dạng theo hình đang của quả lô dới vì bao giờ trong dải băngkim loai khi bị biến dạng ' cũng tồn tại một phán lực dàn hồi Phản lựcnày sẽ đẩy dải băng kim loại ép chặt vào quả lô dới

Lô dứơi Lô trên

Hình 9 : Sơ đồ vùng biến dạng tự do

Trên hình vẽ, vùng gạch chéo là vùng tự do, vùng này cho phép thànhcủa chữ

"U,, biến dạng tự do không bị chèn ép bởi lô tạo hình Để thiết kế máylốc tôn có prôfin dạng "U" này ta chọn kiểu bố trí lỗ hình theo cách bốtrí nh trên.

phía trên ta bố trí hai lô ra và một lô trụ Các phần lô này đợc épsát vào nhau tạo nên lỗ hình

Trong phần lô trụ, do đặc điểm của phơng pháp tạo hình , takhông cần thiết phải chế tạo lô trụ có đờng kính bằng nhau theo chiềutrục , bởi vì trên biến dạng prôfin của sản phẩm có phần thẳng đứngkhông gia công , mà chỉ có phần biến dạng tại góc "chữ U" nh vậy tại

đây đờng kính lô trụ phải bằng nhau Khi thay đổi kích thớc phôi để giácông sản phẩm , bề rộng của lô táo hình cũng thay đổi , có thể sử dụngmột số bạc để thay đổi khoảng cách: có thể sử dụgll bạc liền hoặc bạchai nửa Ưu điểm của bạc liền là dễ chế tạo , : giá thành thấp, tuynhiên quá trình thay đổi trong lắp ráp và trong quá trình thay thế rấtkhó khăn nên ngời ta ít dùng

Hình 10 : Biến dạng của sản phẩm gia công

Gía trị ) biến thiên trong khoảng từ ( 0 :100 )mm vì vậy ta sử dụng 5bạc hai

nửa, trong đó có 3 chiếc có độ dày 40mm và hai chiếc có độ dày là20mm, ta hoán đổi cho nhau để có đợc bề rộng theo yêu cầu

Hình12 : Kích thuớc của các lô tạo hình

Bề rộng của lô tạo hình ở trục trên đợc chọn nh nhau và bằng 30 mm.Vật liệu của lô tạo hình bàng thép 9rc hoặc thép 45 đợc nhiệt luyện bềmặt đạt độ cứng 30 : 4) HRC

Hình 13 : Sơ đồ kết cấu cặp lô hình thô gia công giải vật liệu

Lô tạo hình

Gối đỡ

3.3 Tính toán thiết kế lô hình sửa đúng ( gia công tinh )

Khi góc của thành dải băng kim loại từ 75 0 lên tới 900 ta sử dụngcác lô tạo hình sửa đúng để tạo hình dáng cho sản phẩm Các cặp tạohình này đợc bố trí hoàn toàn khác với các cặp lỗ hình gia công thô ,tức là sử dụng hai cặp lô đứng vừa có tác dụng dẫn đờng , vừa có tácdụng binh lực để ép nai thành của dải vật liệu lên đợc 900

Hình 14 : Mặt cầu qua lỗ hình sửa đúng

Lô trên

Lô đứng

Lô dứới

Ưu diềm của lỗ hình này là , kích thớc nhỏ gọn , khả năng ăn vật liệu

dễ dàng , ma sát giữa phôi và bề mặt lỗ hình giảm

Nếu bố trí kết cấu lỗ hình sửa đúng nh hình vẽ dới đây :

Sự phục hồi thờng đợc 'biểu diễn bằng sự thay đổi của góc uốn Để có

đợc

góc uốn của chi tiết là a0 ngời ta phải uốn với góc a, góc đàn hồi đợc

Hình 16 :Sơ đồ biểu diễn góc hồi phục

Góc đàn hồi β có thể xác định bằng nhiều phơng pháp tính toán hoặcthực

nghiệm Trị số hồi phục đàn hổi với uốn tự do không có tinh chỉnh và

đối với uốn có tựa tinh chỉnh (ứng với lỗ hình kín ) hay chính góc khácnhau : khi uốn tự do , trị số hồi phục phụ thuộc vào tính chất đàn hồicủa vật liệu, mức độ biến dạng khi uốn số r/s) góc uốn và Phơng pháp

Trong đó : β là góc hổi phục đàn hổi một phía

k là hệ số xác định vị trí lớp trung hoà phụ thuộc vào r/s

1 là khoảng cách giữa các điểm tựa tức là mép lỗ hình

240

3 1 , 0

150 75 ,

Đối với hai lỗ sửa đúng 5 và 6, độ côn trên lô đứng chỉ bố trí trên cặp trục thứ năm, còn ở cặp trục tạo hình thứ sáu, hai lô đứng có dạng trụ, cặp trục tạo hình này có tác dụng tính chỉnh lại lần cuối sao cho sản phẩm tạo hình dạng nh đã thiết kế

Đối với các prôfin dạng chữ “U” có hai thành chiều cao không bằng

hơn, do ma sát lớn và sự chênh lệch về vận tốc tạo hình Để khử sự vặn xoắn của sản phẩm, sử dụng nêm uốn theo đại lợng cạnh theo yêu cầu

độ nghiêng lỗ hình của trục làm việc và số giá máy theo sự quay của sản phẩm.Cấu tạo lên độ nghiêng của trục lỗ hình làm việc để chế tạo prôfin dạng chữ “U” có cạnh không đối xứng

Để đảm bảo điều kiện di chuyển của một hình dạng tạo hình từ giá này

đến giá kia, khi vận tốc tạo hình lớn tới 2,5 m/s và xác định sự vặn xoắntheo các kích thớc lỗ hình tiếp đến góc nghiêng lỗ hình và số lợng giá máy.Góc nghiêng lỗ hình và số lợng giá máy.Góc nghiêng lỗ hình có thể xác định theo công thức thực nghiệm:

γ = 2k

b B

b B

+

−

ở đây: B và b là chiều rộng của thành lớn và thành nhỏ của sản phẩm

K hệ số xoắn, trị số mà khi chế tạo sản phẩm không đối xứng cóchiều cao h từ 30 đến 50, có giá trị từ 4 đến 8

Sự phụ thuộc góc nghiêng y vào đại lợng tơng đối không xác

định ∆B và hệ số xoắn phụ không phụ thuộc vào chiều rộng sản phẩm ban đầu

Trờng hợp góc nghiêng lỗ hình khi chế tạo sản phẩm không đối xứng

có chiều cao h = 30–50 có thể xác định theo đồ thị:

∆B=2(B B+−b b)

∆B là hệ số không đối xứng tỷ đối

3.5.Sự mòn và sự phục hồi lỗ hình:

Khi thiết kế lỗ hình gia công, phải chú ý tới hình tợng mòn của lỗ hình,

để đảm bảo lo tạo hình làm việc đợc lâu dàI và prôfin sản phẩm đợc ổn

định.Sự mài mòn lỗ hình trụ phụ thuộc vào hình dáng, kích thớc , sự

điều chỉnh máy và cách chế tạo chúng, vì vậy đã đa ra kết quả nghiên cứu đặc trng và nguyên nhân cả sự mòn lỗ trên trục

Vị trí vùng mài mòn lớn nhất khi chế tạo hình dáng khác nhau đợc chỉ

Hiện nay , có rất nhiều loại máy lốc tạo hình có kết quả và sơ đồ

động bố trí rất khác nhau, ở đây máy lốc lớn do yêu cầu về công nghệ:

Nh vậy tạo hình ống đòi hỏi khoảng cách trục phải lớn(thờng >1000 mm) vì vậy dẫn động giữa các trục ngời ta thờng sử dụng bộ truyền xích

Ưu điểm của bộ truyền này là dẫn động đợc các trục cách xa nhau,

dễ mua trên thị trờng , giá thành rẻ, tuy nhiên khi sử dụng bộ truyền này sẽ gây tiếng ồn, điều kiện bôi trơn liên tục vì vậy phải làm việc trong môi trờng không có bụi

Đối với máy lốc tôn có prôfin dạng chữ “U” với khoảng cách các cặp trục tạo hình không lớn lắm( phụ thuộc vào giá trị của khoảng biến dạng đều I) ta chọn hệ dẫn động cho giá trị hình là bánh răng trục

truyền lực

2.Chọn hệ thống cấp năng lợng:

Ơ những máy cần phôi nóng có công suất lớn( >100kW), trên mỗi cặp

lỗ tạo hình (lỗ cán) đợc truyền động trực tiếp bởi một động cơ và bộ giảm tốc , vì vậy nếu máy 4-5 cặp trục tạo hình thì trên mỗi cặp trục đó

đợc bố trí một nguồn năng lợng riêng

Nguồn năng lựơng Cặp lô tạo hình

động cơ

Hộp giảm tốc

Hộp giảm tốc

động cơ

Hình 20 : Mô hình sơ đồ động dạng I

Hoặc cũng có máy, lô trên và lô duới đều đợc dẫn động bởi một nguồn năng lợng

Hộp chia modun

Hộp giảm tốc

động cơ

Mô hình sơ đồ động dạng II

Một số mô hình đợc đa ra chỉ đối với những máy có công suất tạo hình lớn, còn đối với máy phù hợp lốc có những công suất nhỏ nh máy lốc tôn có chiều dày phôI S=3mm ta chỉ nên bố trí một nguồn năng lợng truyền động cho cả giá tạo hình cũng đủ công suất

Tại nguồn năng lợng để truyền chuyển động từ động cơ tới hộp giảm tốc ta sử dụng bộ truyền đai thang.Đặc điểm của bộ truyền đai thang làm việc êm, không gây tiếng ồn , kết cấu đơn giản , giá thành hạ, dễ thay thế và tìm kiếm

Để tính toán đợc công suất động cơ trớc hết phải biết đợc công suất trêncác trục tạo hình , vì vậy phảI xuất phát từ cách tính kích thớc phôi và tính lực tạo hình.

I.Tính toán phôi:

Để có kích thớc sản phẩm theo yêu cầu, bớc quan trọng đầu tiên là phảI tính toán cụ thể đợc kích thớc ( bề rộng) cảu dải vật liệu tạo hình , khi biết đợc bề rộng của phôi ban đầu ta mới có thể thiết kế cụ thể bề rộng của giá cán , kích thớc của hệ thống bàn dẫn phôI vào trong giá tạo hình

Kích thớc B của sản phẩm thay đổi( theo các giá trị sau: 80,

100,120,140,160,180,200,220,250)Vì vậy kích thớc ban đầu của phôI cũng phải thay đổi theo giấ trị tơng ứng.Với phôI có cùng bề dày s(s=3 mm) và hình thức biến dạng nh nhau, nh vậy bề rộng của các phôI ban

đầu so với kích thớc của sản phẩm chỉ thay đổi một lợng ∆B nào đó

Ta tính cho trờng hợp B=220mm (h=80 mm, không đổi)

Theo công thức kinh nghiệm đối với những sản phẩm có độ chính xác cao:

L=(B-2s)+ 2h+ 0,5s

Thay số :

Ơ đây lợng dao động ∆B= 0,5s = 0,5.3=1,5 mm

II.Tính toán lực tạo hình:

Theo nh phần III ta đã biết rằng tính lực tạo hình của quá trình gia côngtrên máy lốc ta tính theo công thức của uốn

1.Tính lực cho lỗ hình gia công thô:

Khi phôi đang ở tiết diện thẳng, khi qua cặp lô tạo hình thứ hai, nó bị biến dạng theo prôfin của lỗ hình, lực tạo hình lớn nhất khi phôi(dài băng) đi qua trung tâm của lỗ hình.Khi dải vật liệu bắt đầu tiếp xúc với

lỗ hình, khi đó nó bắt đầu biến dạng, khi đó giữa lỗ hình và dải vật liệu chịu một lực là P1 (lực này sẽ có giá trị lớn nhất)

Trên cơ sở lực uốn Q có chiều vuông góc với bề mặt của biên dạng lô tạo hình:

Lực P gây uốn trục Q tác động khi uốn thép U cân, phải dựa vào phân

bố mômen uốn phần bằng thẳng có chiều dài l ( chuyển dịch đều)có chiều dày s Momen uốn bằng:

Mu= σ Tw (Nmm)

ở đây: σ T : Giới hạn chảy của vật liệu

w : Momen trở kháng của tiết diện

Để có đợc tiết diện góc của U là góc vuông ( 900) thì momen trở kháng bằng: w+ I/ymax

Với I = h.b2/12( I là momnen tiết diện)

Trong trờng hợp này:

I =

max

3

12

.

γ

S l

b Q

Hình 24:Biểu đồ momen uốn

6

) ( 4557 80

* Tính toán lực cho cặp trục tạo hình thứ hai:

Sau khi phôi qua cặp thứ nhất, hai thành U của dải vật liệu đã được tạo thành một góc 450, áp lực P tác dụng lên trục:

P = Q.cosα2 = 4557.cos45 = 3222(N)

* Tính toán lực cho cặp trục tạo hình thứ ba:

Góc tạo hình tai cặp lô tạo hình này là 600, do đó:

P = Q.cosα = 4557.cos60 = 2279(N)

III TÍNH TOÁN VẬN TỐC TẠO HÌNH:

Từ năng suất A = 1500( tấn/năm) ta có thể tính được vận tóc tạo hình

và của giá lốc theo công thức:

) / ( 480 10

.

t S

Trong đó: B : là bề rộng băng kim loại dùng để tạo hình

S : là chiều dày của băng

ρ: là khối lượng riêng của vật liệu tạo hình: ρ = 7,8 g/cm3

η: là hệ số sử dụng máy: η= 0.95

t : là tổng thời gian máy làm việc

Tổng thời gian máy làm việc được xác định như sau: Với mức độ 5 ngày một tuần thì trong 1 năm máy làm việc tới 260ngày/năm

Vận tốc tạo hình được:

) / ( 10 480 260 95 , 0 10 8 , 7 5

Nhận thấy rằng vận tốc tạo hình ở đây không lớn, Từ vận tốc tạo hình

ta có thể tính được số vòng quay của trục tạo hình qua công thức:

Với n là số vòng quay của trục

D là đường kính trục( lô tạo hình)

Trong trườn hợp này đường kính của lô tạo hình là chưa biết, tuy nhiênvới vận tốc tạo hình nhỏ(nhỏ hơn 0,3m/s), và lực tạo hình không lớn

Mômen tĩnh quy về trục động cơ bằng tổng của mômen tạo hình, mômen ma sát giữa bề mặt lô của vật liệu tạo hình và mômen ma sát của các chi tiết quay Trong đó:

MT là mômen tĩnh quy về trục động cơ:

η

) (

T

M M

MTH là mômen tạo hình

Mms là mômen ma sát

η là hiệu suất của bộ truyền

Ở đây mômen tạo hình( hay là mômen uốn) được xác định như sau:

MTH = pi.ai

⇒ Tính mômen tĩnh trên các trục:

η

) (

T

M M

) 93 , 0 (

, 0

) 99120 330400

) 93 , 0 (

, 0

) 55096 183654