Thiết kế máy cán ren con lăn

Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn LỜI CÁM ƠN năm học tập rèn luyện trường Đại học Bách Khoa Tp HCM, đến em gần đến với ước mơ, mong mỏi, ước vọng cha mẹ hoàn thành Luận văn tốt nghiệp để trở thành kỹ sư khí Trong suốt thời gian qua, nỗ lực thân, em nhận giúp đỡ, ủng hộ lớn từ gia đình, Thầy Cô bạn bè Nhưng em chưa lần nói lời cảm ơn đến người Và bây giờ, tốt nghiệp, em xin gửi lời cảm ơn vào Luận văn tốt nghiệp Không lời diễn tả hết công ơn cha mẹ Cha mẹ dạy dỗ từ lúc nhỏ đến cha me chỗ dựa vững cho con.Vì vậy, muốn gửi lời cảm ơn chân thành trước tiên cha mẹ Con cảm ơn cha mẹ nhiều Kính thưa Thầy Cô, Thầy, Cô trường tận tình bảo hướng dẫn không kiến thức trường học mà kiến thức xã hội, lý lẽ làm người kỹ sư, người chân Vì lẽ mà em muốn gửi lời cảm ơn chân thành em đến Thầy, Cô đặc biệt thầy Nguyễn Văn Thạnh Em chân thành cám ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh, nhiệt tình hướng dẫn điểm thiếu sót, kinh nghiệm thực tế, cổ vũ động viên em lời nói ngào mà tinh thần giảng viên, kỹ sư Bách Khoa Em xin chân thành cám ơn thầy nhiều Em xin gởi lời cám ơn đến tất người bạn mình, tập thể lớp CK08TKM, đội Sinh viên tình nguyện WINBK, anh chị làm việc Trung Tâm hỗ trợ sinh viên việc làm trường Đại học Bách Khoa, động viên, hỏi thăm khích lệ tinh thần em mệt mỏi, vui buồn Em xin gởi lời cảm ơn đến thành viên diễn đàn BKHCM.info, diễn dàn khoa học công nghệ Meslab.org, nhóm tải báo chia sẻ kiến thức, tài liệu để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn tất người ! SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Lời cám ơn Trang Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn LỜI MỞ ĐẦU Trong giai đoạn phát triển kinh tế đồng thời với tiến không ngừng Khoa Học Kỹ Thuật , tự động hóa ngày mở rộng phát triển Các máy móc chuyên dụng phục vụ cho việc sản xuất hàng loạt xuất đóng vai trò quan trọng việc phát triển xản xuất nói riêng, thực đường lối chủ trương công nghiệp hóa đại hóa Đất nước Đảng Nhà Nước nói chung Được đồng ý Khoa Cơ Khí Thầy hướng dẫn, em thực đề tài luận văn tốt nghiệp “THIẾT KẾ MÁY CÁN REN CON LĂN” Sản phẩm chi ren tiêu chuẩn với độ bền cao vượt trội so với ren cắt thông thường Với hướng dẫn tận tình Thầy Nguyễn Văn Thạnh, đến nay, em hoàn thành xong nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp Do kiến thức thời gian có hạn nên luận văn tốt nghiệp tránh sai sót nên em mong quý Thầy , Cô góp ý em thêm kinh nghiệm để làm việc sau SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Lời mở đầu Trang Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn bao gồm chương với nội dung tóm tắt sau : CHƯƠNG Tổng quan máy cán ren Nêu lên tổng quan, lịch sử hình thành máy cán ren, ưu điểm trội ren lăn ép so với ren gia công cắt thông thường Giới thiệu thông tin số phương pháp tạo ren sản xuất CHƯƠNG Cơ sơ lý thuyết Tóm tắt sở lý thuyết biến dạng trình cán Thông số hình học bản, phân loại ren CHƯƠNG Lựa chọn phương án cán ren Nêu ưu nhược điểm phương pháp cán ren, từ chọn phương án cán ren thích hợp CHƯƠNG Cán ren sử dụng lăn hớt vòng Kiến thức sinh viên tìm hiểu thực dựa phương pháp cán ren lăn hớt vòng Nguyên tắc làm việc, kết cấu bánh cán, sai số vài nguyên ngân gây hỏng hóc sảy làm việc Mô tả sơ lược máy cán ren sơ lược CHƯƠNG Thiết kế, tính toán hệ thống truyền động Cùng với vẽ kết cấu, chương tính toán thiết kết chi tiết truyền động máy cán ren sử dụng Tính toán dựa việc ứng dụng phần mềm tin học vào tính toán thiết kế sinh viên tự tìm hiểu CHƯƠNG Thiết kế hệ thống thủy lực Thiết kế, tính toán hệ thống thủy lực cho máy cán CHƯƠNG Thiết kế hệ thống điện Thiết kế hệ thống điện điều kiển thiết lập hành trình, chế độ hoạt động tay tự động CHƯƠNG Vận hành bảo dưỡng máy cán ren Cách thiết lập, vận hành máy cán ren Xử lý số cố xảy Bảo dưỡng bảo trí máy SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Tóm tắt luận văn Trang Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn MỤC LỤC Lời cám ơn Lời mở đầu Tóm tắt luận văn Mục lục Danh mục hình Danh mục bảng CHƯƠNG Tổng quan máy cán ren 10 1.1 Tổng quan máy cán ren 10 1.1.1 Cán ren – lăn ép ren 10 1.1.2 Lịch sử hình thành 10 1.1.3 Ưu điểm ren lăn ép so với ren cắt 10 1.2 Phân loại máy cán ren 12 1.2.1 Bàn cán ren phẳng 12 1.2.2 Cán lăn cán ren 13 1.2.3 Cán ren đầu cán ren 14 CHƯƠNG Cơ sơ lý thuyết 16 2.1 Cơ sở lý thuyết biến dạng kim loại 16 2.1.1 Biến dạng kim loại 16 2.1.2 Biếng dạng dẻo kim loại cán 17 2.1.3 Biến dạng dẻo đa tinh thể 18 2.1.4 Những định luật gia công kim loại áp lực 19 2.2 Ren 20 2.2.1 Định nghĩa ren 20 2.2.2 Thông số hình học Ren 20 2.2.3 Phân loại ren 21 CHƯƠNG Lựa chọn phương án cán ren 24 3.1 Sơ đồ khối tiền trình gia công 24 3.2 Quy cách sản phẩm chung 24 3.3 Sản phẩm luận văn 25 3.4 Lựa chọn phương án cán ren 25 3.4.1 Phương án : Cán ren bàn ren 25 3.4.2 Phương án : Cán ren đầu cán 26 3.4.3 Phương án : Cán ren lăn 26 3.4.4 Phương án : Cán ren lăn 27 SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Mục lục Trang Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn 3.4.5 Lựa chọn loại lăn 27 3.4.6 Tổng kết phương án lựa chọn phương pháp cán ren 29 CHƯƠNG cán ren sử dụng lăn hớt vòng 30 4.1 Phân biệt lăn thường lăn hớt vòng 30 4.2 Thông số hình học lăn hớt vòng 31 4.2.1 Biên dạng mối ren 31 4.2.2 Đường kính bề rộng lăn hớt vòng 33 4.2.3 Phần dẫn, đạt chiều sâu hiệu chuẩn 34 4.3 Quá trình tạo ren phôi đường kính khác 35 4.3.1 Với phôi chuẩn 35 4.3.2 Với phôi không chuẩn 35 4.4 Phôi – đường kính trước gia công 36 4.5 Phiến nâng phôi 37 CHƯƠNG Thiết kế hệ thống truyền động 40 5.1 Lựa chọn phương án truyền động 40 5.1.1 Phương án : Truyền động bánh 40 5.1.2 Phương án : Truyền động hộp giảm tốc trục vít bánh vít 41 5.2 Thông số thiết kế ban đầu 41 5.3 Phân phối tỉ số truyền 42 5.4 Tính toán truyền đai 45 5.4.1 Thông số đầu vào 45 5.4.2 Kết tính toán, kiểm nghiệm 46 5.5 Tính toán truyền đai 47 5.5.1 Thông số đầu vào 47 5.5.2 Kết tính toán kiểm nghiệm 48 5.6 Tính toán, thiết kế truyền trục vít bánh vít 52 5.6.1 Thông số đầu vào 52 5.6.2 Kết tính toán kiểm nghiệm đầu 53 5.6.3 Bảng tổng hợp kết 54 5.7 Tính toán, thiết kế trục then 55 5.7.1 Thiết kế sơ trục 55 5.7.2 Kiểm nghiệm then 56 5.7.3 Momen, phản lực gối đỡ 59 5.8 Lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn 64 5.8.1 Ổ lăn trục vít 64 SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Mục lục Trang Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn 5.8.2 Ổ lăn trục bánh vít 65 5.8.3 Ổ lăn trục cán 66 5.9 Lựa chọn khớp nối 68 5.10 Lựa chọn trục nối Các đăng 69 CHƯƠNG Thiết kế hệ thống thủy lực 71 6.1 Thiết kế mạch thủy lực 71 6.2 Nguyên lý hoạt động 71 6.3 Tính toán thông số kỹ thuật chi tiết 72 6.3.1 Tính toán, lựa chọn xylanh thủy lực 72 6.3.2 Bơm thủy lực: 73 6.3.3 Hệ thống van: 75 6.3.4 Hệ thống đường ống 77 6.3.5 Hệ thống lọc dầu 80 6.3.6 Thùng chứa dầu 81 CHƯƠNG Thiết kế hệ thống điện 82 7.1 Lưu đồ mạch điện 82 7.2 Chế độ điều khiển 83 7.2.1 Chế độ cài đặt 83 7.2.2 Chế độ điều khiển tay 83 7.2.3 Chế độ tự động 83 7.3 Sơ đồ mạch điện 84 7.4 Lựa chọn thiết bị điện 85 7.4.1 Công tắc hành trình 85 CHƯƠNG Vận hành, bảo dưỡng máy cán ren 87 8.1 Quy trình khởi động 87 8.1.1 Cài đặt sơ 87 8.1.2 Thứ tự thực chế độ máy 87 8.2 Xử lý cố 88 8.3 Bôi trơn bảo quản 89 8.3.1 Nguyên tắc bảo quản sử dụng 89 8.3.2 Bảo dưỡng máy 90 Tài liệu tham khảo 91 SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Mục lục Trang Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Kết cấu bên ren cắt ren lăn ép 11 Hình 1.2 Kết cấu bên ren cắt ren lăn ép 11 Hình 1.3 Vít me đai ốc bi gia công phương pháp cán 11 Hình 1.4 Máy cán ren bàn phẳng 12 Hình 1.5 Bàn cán ren phẳng 13 Hình 1.6 Máy cán ren lăn 13 Hình 1.7 Cán ren lăn 14 Hình 1.8 Cán ren đầu cán ren 14 Hình 2.1 Bến dạng kim loại 16 Hình 2.2 Mặt trượt phương trượt 17 Hình 2.3 Sự trượt kim loại 18 Hình 2.4 Thông số hình học ren 21 Hình 3.1 So đồ khối tiền trình gia công 24 Hình 3.2 Nguyên lý cán ren bàn cán 25 Hình 3.3 Nguyên lý cán ren đầu cán 26 Hình 3.4 Nguyên lý cán ren lăn 26 Hình 3.5 Nguyên lý cán ren lăn 27 Hình 3.6 Con lăn góc nâng ren 28 Hình 3.7 Con lăn hớt vòng 28 Hình 3.8 Con lăn góc nâng vát cạnh 29 Hình 4.1 Sự khác biệt mối ren lăn thường lăn hớt vòng 30 Hình 4.2 Phiến nâng phôi 30 Hình 4.3 Trục phôi trục lăn hớt vòng, lăn thường 31 Hình 4.4 Sơ đồ góc nâng ren 32 Hình 4.5 Biên dạng ren tiêu chuẩn 32 Hình 4.6 Xác định vị trí lăn 33 Hình 4.7 Vùng làm việc lăn 35 Hình 4.8 Hình thành ren phôi chuẩn 35 Hình 4.9 Hình thành ren phôi không chuẩn 36 Hình 4.10 Tính toán chiều cao phiến nâng phôi 38 Hình 4.11 Nâng phôi định tâm theo đường kính 38 Hình 4.12 Nâng phôi định tâm theo lỗ chống tâm 39 Hình 4.13 Hệ thống nâng cấp phôi tự động thủy lực 39 Hình 5.1 Sơ đồ máy cán ren - Phương án 40 SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Danh mục hình Trang Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn Hình 5.2 Sơ đồ máy cán ren – Phương án 41 Hình 5.3 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động 42 Hình 5.4 Kết tính toán truyền xuất từ phần mềm 47 Hình 5.5 Kết kiểm bền đai cấp 48 Hình 5.6 Kết kiểm bền đai cấp 49 Hình 5.7 Kết kiểm bền đai cấp 50 Hình 5.8 Kết kiểm bền đai cấp 51 Hình 5.9 Thông số hình học trục vít xuất từ phần mềm 53 Hình 5.10 Thông số hình học bánh vít xuất từ phần mềm 53 Hình 5.11 Thông số lực tác dụng truyền trục vít bánh vít 54 Hình 5.12 Thiết kế sơ trục 55 Hình 5.13 Thiết kế sơ trục 56 Hình 5.14 Thiết kế sơ trục cán 56 Hình 5.15 Biểu đồ nội lực, momen uốn tác dụng trục 60 Hình 5.16 Biểu đồ nội lực, momen uốn tác dụng trục 62 Hình 5.17 Biểu đồ nội lực, momen uốn tác dụng trục cán 63 Hình 5.18 Catalog nhà sản xuất khớp nối Flender 68 Hình 5.19 Kích thước khớp nối Flender 69 Hình 5.20 Thông số kích thước trục đăng lựa chọn 69 Hình 6.1 Sơ đồ mạch thủy lực máy cán ren 71 Hình 6.2 Xylanh thủy lực Bosch Rexroth AG 73 Hình 6.3 Thông số kích thước xylanh Bosch Rexroth AG 73 Hình 6.4 Bơm bánh TAIWAN FLUID POWER 74 Hình 6.5 Van phân phối Yuken 75 Hình 6.6 Van đóng cửa yuken 75 Hình 6.7 Van an toàn TAIWAN FLUID POWER 76 Hình 6.8 Van lưu lượng Yuken 76 Hình 6.9 Đồng hồ đo áp Paulo 77 Hình 6.10 Ống dẫn thủy lực 77 Hình 6.11 Bộ lọc dầu ASHUN 81 Hình 7.1 Lưu đồ mạch điện máy cán Ren 82 Hình 7.2 Sơ đồ mạch điện máy cán ren 85 Hình 7.3 Công tắc hành trình thiết lập chiều dài hành trình 85 Hình 7.4 Công tắc hành trình thiết lập chiều dài ren cán 86 SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Danh mục hình Trang Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1 Thông số hình học lăn hớt vòng 32 Bảng 4.2 Dung sai kích thước đường kính phôi 37 Bảng 5.1 Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động trục đến truc 44 Bảng 5.2 Đặc tính kỹ thuật trục đến truc 44 Bảng 5.3 Đặc tính kỹ thuật trục đến trục 45 Bảng 5.4 Bảng thông số thiết kế truyền đai 46 Bảng 5.5 Bảng kết tính toán kiểm nghiệm truyền đai 46 Bảng 5.6 Thông số thiết kế truyền đai 47 Bảng 5.7 Bảng tổng hợp kết tính toán truyền đai 51 Bảng 5.8 Thông số thiết kế đầu vào truyền trục vít bánh vít 52 Bảng 5.9 Kết thông số hình học truyền 54 Bảng 5.10 Kết kiểm nghiệm lực tác dụng sinh bô truyền 54 Bảng 5.11 Thông số lựa chọn then 57 Bảng 5.12 Thông số kiểm nghiệm then 57 Bảng 5.13 Kết kiểm nghiệm then 57 Bảng 5.14 Thông số thiết kế đầu vào then hoa chữ nhật 58 Bảng 5.15 Hệ số kiểm nghiệm then hoa 58 Bảng 5.16 Kết kiểm nghiệm then hoa chữ nhật 59 Bảng 5.17 Tổng hợp lực tạc gối đỡ trục 64 Bảng 5.18 Bảng thông số lựa chọn ổ lăn trục vít 64 Bảng 5.19 Bảng kết lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn trục vít 65 Bảng 5.20 Bảng thông số lựa chọn ổ lăn bánh vít 65 Bảng 5.21 Bảng kết lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn bánh vít 65 Bảng 5.22 Bảng thông số lựa chọn ổ lăn gối trục cán 66 Bảng 5.23 Bảng kết lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn gối trục cán 67 Bảng 5.24 Thông số ổ bi lựa chọn ổ lăn gối đỡ trục cán 67 Bảng 5.25 kết lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn gối trục cán 67 SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Danh mục bảng Trang Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ MÁY CÁN REN 1.1.Tổng quan máy cán ren 1.1.1.Cán ren – lăn ép ren Cán ren (lăn ép ren) phương pháp gia công không phoi Phôi đặt dụng cụ lăn ép (bàn lăn lăn) tác dụng áp lực bề mặt chi tiết gia công hình thành vết lăn ép dụng cụ Theo kết cấu dụng cụ phân làm loại bàn lăn lăn Lăn ép ren gia công ren ren trong, ren đầu mối nhiều đầu mối Lăn ép ren phương pháp chế tạo ren suất cao kinh tế nên sử dụng rộng rãi sản xuất hàng hàng loạt Lăn ép ren dựa trình biến dạng dẻo vật liệu để hình thành ren nên nâng cao độ nhẵn bề mặt độ bền ren Ngoài so với cắt ren, lăn ép ren có ưu điểm giá thành hạ, tiêu hao dụng cụ ít, tiết kiệm vật liệu Yếu tố hạn chế phạm vi sử dụng phương pháp lăn ép ren độ cứng vật liệu, hình dạng kích thước chi tiết Khuyết điểm phương pháp hình thành độ elip đường kính trung bình ren 1.1.2.Lịch sử hình thành Nửa cuối kỉ 19, cán ren (lăn ép ren) hình thành sau trình phát triển công nghiệp cán thép, xuất ý tưởng chế tạo vít bắt gỗ phương pháp lăn ép lăn (Tài liệu “Screws and Screw-making”, tác giả Britannia company, nhà xuất James H Wood, 1892 – Chương Machines for Screw-Making trang 161) Nhưng đến kỉ 20, chủ đề “Ren vít xác cho doanh nghiệp” bắt đầu hình thành máy cán ren xác (Công ty Precision Screw Thread) tiếp tục phát triển ngày 1.1.3.Ưu điểm ren lăn ép so với ren cắt So với ren gia công cắt, ren lăn ép thể rõ ưu điểm vượt trội tính, kết cấu tiết kiệm vật liệu SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Tổng quan máy cán ren Trang 10 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn Ren cắt Ren lăn ép Hình 1.1 Kết cấu bên ren cắt ren lăn ép Kết cấu ren lăn ép cho phép tăng thêm 30% tính so với ren cắt phương pháp thông thường Tăng độ cứng bề mặt ren, giới hạn bền, suất ren Ren cắt Ren lăn ép Hình 1.2 Kết cấu bên ren cắt ren lăn ép Với kích thước ren giống nhau, cán ren thể tiết kiệm vật liệu nâng cao giới hạn bền mỏi, không tạo phoi sau trình gia công, đồng thời bề mặt gia công đạt độ bóng tốt Hình 1.3 Vít me đai ốc bi gia công phương pháp cán SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Tổng quan máy cán ren Trang 11 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn Với ren cán, sản phẩm tạo tiết kiệm vật liệu với phương pháp thông thường, giá thành giảm chất lượng vượt trội 1.2.Phân loại máy cán ren Các máy cán (lăn ép ren) có nhiều loại khác nhau, chia làm loại với khác kết cấu dụng cụ cán (lăn ép) 1.2.1.Bàn cán ren phẳng Hình 1.4 Máy cán ren bàn phẳng Dùng máy cán ren thường máy cán ren tự động Bàn cán ren làm việc theo bộ, có hai : bàn không chuyển động, bàn thực chuyển động tịnh tiến qua lại Hướng góc nâng ren bàn cán ngược lại với hướng ren cán Kích thước bàn cán ren hệ mét có đường kính từ 16 ÷ 27mm Kích thước bàn cán để cán ren có đường kính nhỏ 1,6mm lớn 27mm phụ thuộc vào loại máy xác định cho trường hợp cụ thể Bàn cán ren phẳng cán ren sản phẩm có ≤ 600 Mpa thường chế tạo thép X12M; X12Φ1 Khi cán ren sản phẩm có ≤ 850 Mpa bàn cán chế tạo thép 6X6B3MΦC có độ cứng HRC 57 ÷ 60 Bàn cán ren phảng tạo ren đạt xác cấp Bộ phận bản, định trình tạo hình ren cán phần tạo hình SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Tổng quan máy cán ren Trang 12 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn Hình 1.5 Bàn cán ren phẳng 1.2.2.Cán lăn cán ren Hình 1.6 Máy cán ren lăn Cán ren tiến hành máy cán gồm cán Đường tâm cán song song không song song (cán lăn vòng) với đường tâm phôi, phôi quay tự Số đầu mối dao động từ đến 52, số đầu mối lớn phụ thuộc vào đường kính ren nhỏ bước ren nhỏ SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Tổng quan máy cán ren Trang 13 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn Thường người ta chế tạo cán ren theo cấp xác : độ xác cao độ xác bình thường Hình 1.7 Cán ren lăn Quả cán cấp xác bảo đảm tạo ren có vung dung sai không thấp 4h, cán cấp xác tạo ren có vùng dung sai không thấp 6h Quả cán ren thường chế tạo thép X12M, X6BΦ X12Φ1 sản phẩm có độ cứng HB 160 ÷ 200 thép 6X6B3MΦC sản phẩm có độ cứng HB 370 ÷ 400 1.2.3.Cán ren đầu cán ren Được thực máy tiện ren vít thông thương, máy khoan, máy tiện tự động Hình 1.8 Cán ren đầu cán ren Được dùng phổ biến loại đầu cán ren hướng trục tự mở đến cán ren có góc ren nhọn, sắc cán ren hình thang SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Tổng quan máy cán ren Trang 14 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn Các đầu mối cán ren có két cấu khác để cán loại ren hay nhiều đầu mối, phải trái phôi đặc rỗng Các cán có phần cấu tạo hình ren phần sửa Bộ cán có bước ren giống bước ren cần cán đướng kính ren phạm vi đường kính định Các cán phân biệt số thứ tự, xác định lượng dịch chuyển ren tới mặt đầu cán, lượng dịch chuyển thay đổi liên tiếp cán để đám bảo gia công liên tục đường xoán vít chi tiết gia công Đường kính phôi để cán lấy gần đường kính trung bình ren gia công Trong trường hợp dùng máy có công suất lớn máy có chu kỳ làm việc tự động tốc độ cán tới 70 ÷ 80 m/ph ren hệ mét bước nhỏ tới 25 m/ph ren hệ mét bước lớn ren thang Độ bền cán giảm ÷ lần cán đầu phôi có sãn đường xoắn SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Tổng quan máy cán ren Trang 15 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn CHƯƠNG 2.CƠ SƠ LÝ THUYẾT 2.1.Cơ sở lý thuyết biến dạng kim loại 2.1.1.Biến dạng kim loại 2.1.1.1.Khái niệm biến dạng kim loại Gồm có biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo phá hủy a Biến dạng đàn hồi Là biến dạng bị sau bỏ tải trọng P b a c p l O Hình 2.1 Bến dạng kim loại Nếu giá trị tải trọng nhỏ điểm P đồ thị biến dạng sau bỏ tải trọng b Biến dạng dẻo Là biến dạng lại sau bỏ tải trọng Nó xảy tải trọng đặt vào đủ lớn ( P ˃ Pb ) 2.1.1.2.Nhưng nhân tố ảnh hướng đến biến dạng dẻo - Tải trọng tác dụng - Cơ tính vật liệu Nhìn chung hai yếu tố ảng hưởng lớn đến trình biến dạng dẻo kim loại Khi có biến dạng dẻo xảy tức có trượt song tinh Trượt chuyển dời tương phần tinh thể theo mặt phương định gọi phương mặt trượt Các mặt phương mặt trượt SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Cơ sơ lý thuyết Trang 16 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn a) b) c) Hình 2.2 Mặt trượt phương trượt a) Là lục phương diện tâm b) Lục giác xếp chặt c) Lập phương thể tâm Mang tinh thể kim loại bao gồm vô số mặt phương tinh thể mặt phương mặt phương trượt Mặt phương xảy trượt phải có liên kết nguyên tử bền để chuyển dời mối liên kết nguyên tử không bị phá hủy Đồng thời mối liên kết mặt trượt với phải yếu 2.1.1.3.Ảnh hưởng gia công đến tổ chức tính chất kim loại Khi gia công tác dụng ngoại lực, kim loại biến dạng theo ba giai đoạn nối tiếp nhau: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, biến dạng phá hủy Khi gia công kim loại phương pháp cán làm thay đổi hình dạng bề mặt kim loại liên tục Do trình trượt tạo nên đường trượt giải trượt, mạng tinh thể vùng xung quanh mặt trượt bị xô lệch Do sau bị biến dạng, biên giới hạt ra, phần lớn mạng tinh thể kim loại không xếp trật tự Tác dụng ngoại lực lớn thời gian lâu mức độ xô lệch mạng tinh thể cao Quá trình biến đổi làm thay đổi thớ kim loại tạo cho tính bề mặt tốt Tăng độ bền cho vật liệu 2.1.2.Biếng dạng dẻo kim loại cán 2.1.2.1.Biến dạng dẻo đơn tinh thể Biến dạng lại bỏ tải trọng gọi biên dạng dẻo.Biến dạng dẻo có thực trượt,đổi tính chuyển maxtenxit khuyến tán Cơ chế trình trượt : SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Cơ sơ lý thuyết Trang 17 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn Khi trượt tất nguyên tử mặt trượt dịch chuyển đồng thờ i, nghĩa thời điểm nguyên tử dịch chuyển đoạn Cách trượt gọi trượt cứng Theo cách trượt ứng suất tiếp tác dụng phải lớn để khắc phục lúc tất mối liên kết nguyên tử hai bên mặt trượt.Nhưng thực tế ứng suất gây trượt kim loại lại thấp Do chế trượt cứng không giải thích tính dễ trượt kim loại Hình 2.3 Sự trượt kim loại Nếu mạng tinh thể luôn có lệch chúng luôn nơi xuất phát trình trượt, trượt tác động đến nguyên tử mặt trượt cách nối tiếp chạy tiếp sức Cho nên thời điểm có số lượng hạn chế nguyên tử tham gia trinh trượt Do ứng suất gây trượt cần thấp Hình trình bày trình trượt mạng tinh thể có lệch thẳng (lệch biên) Sự có mặt bán mặt AB mạng tinh thể gây vùng xung quanh xô lệch đàn hồi đối xứng Do ứng suất (nén hay kéo) hai bên mang tính chất đối xứng nên chúng cân lẫn Theo trình bày chế trượt có lệch thời điểm có số lượng hạn chế nguyên tử xung quanh bán mặt AB tham gia trượt hình dung chuyển dịch bán mặt qua vị trí chạy tiếp sức 2.1.3.Biến dạng dẻo đa tinh thể Đa tinh thể tập hợp nhiều hạt có phương mạng định hướng cách ngẩu nhiên Vùng ranh giới hạt có cấu tạo, tính chất khác vùng trung tâm Đây yếu tố cần phải tính đến nghiên cứu biến dạng đa tinh thể Trong thực tế trình biến dạng dẻo thường xảy đa tinh thể kim loại Quá trình biến dạng dẻo đa tinh thể chịu ảnh hưởng rõ rệt cấu trúc đa tinh thể SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Cơ sơ lý thuyết Trang 18 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn Đó tập hợp hạt có phương mạng định hướng cách ngẩu nhiên vùng biên giới hạt có xếp không trật tự khác với thân hạt Chính trình biến dạng dẻo đa tinh thể có đặt điểm sau : - Khi tác dụng tải trọng lên đa tinh thể, hạt bị biến dạng khác Hạt có phương mạng định hướng thuận lợi cho trượt bị biến dạng dẻo trước với ứng suất tương đối bé Ngược lại hạt có phương mạng định hướng không lợi cho trượt bị biến dạng dẻo sau với ứng suất lớn - Sự biến dạng dẻo hạt có ảnh hưởng đến hạt bên cạnh bị chúng cản trở Do hạt đa tinh thể bị trượt theo nhiều hệ trượt khác Và xảy đồng thời quay mặt phương trượt - Vùng biên giới hạt có xếp không trật tự, trượt khó phát triển Vì không hình thành mặt phương trượt Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến tính chất : - Sau biến dạng dẻo kim loại có tồn ứng suất dư Chia làm hai loại lớn : ứng suất dư tế vi ứng suất dư thô - Ứng suất dư tế vi loại ứng suất tồn kim loại sau bỏ tải trọng biến dạng cân bẳng phạm vi phần nhỏ hạt hay hạt Ứng suất dư thô tồn thể tích kim loại sinh biến dạng không đồng tòan tiết diện mẫu - Biến dạng dẻo làm biến đổi tính kim loại Kết có giá trị thực tiễn biến dạng dẻo biến đổi mạnh tính kim loại theo chiều hướng tăng bền hay gọi hóa bền, làm tăng giới hạn bền, giới hạn chảy, giới hạn đàn hồi, độ cứng - Biến dạng dẻo làm biến đổi lý hóa tính kim loại Biến dạng dẻo làm tăng xô lệch mạng, làm nhỏ hạt, yếu tố làm giảm tính dẫn điện 2.1.4.Những định luật gia công kim loại áp lực 2.1.4.1.Định luật biến dạng đàn hồi tồn biến dạng dẻo Biến dạng dẻo kim loại, đồng thời với biến dạng dẻo có xảy biến dạng đàn hồi Quan hệ lực biến dạng biến dạng đàn hồi tuân theo qui luật Huc Do kích thước chi tiết sau gia công khác với kỹ thuật chi tiết gia công SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Cơ sơ lý thuyết Trang 19 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren lăn 2.1.4.2.Định luật ứng suất dư Trong kim loại biến dạng sinh ứng suất dư cân Ứng suất dư tồn bên vật thể đau biến dạng làm giảm tính dẻo, độ bền độ dai va chạm làm cho vật thể biến dạng phá hủy Khi phân tích ứng suất cần tính đến ứng suất dư khắc phục hậu qủa sinh 2.1.4.3.Định luật thể tích không đổi: Thê tích vật thể trươc sau cán không biến dạng Định luật có ý nghĩa thực tiễn cho biết chiều dài sau biến dạng tác dụng ngoại lực 2.1.4.4.Định luật trở lực bé Trong trình biến dạng chất điểm vật thể di chuyển theo phương có trở lực bé Đường chất điểm xác định theo nguyên tắc : hướng di chuyển điểm mặt phẳng thẳng góc vơi phương lực tác dụng theo hướng thẳng góc với chu vi mặt phẳng 2.1.4.5.Định luật đồng dạng Trong điều kiện biến dạng đồng dạng,hai vật thể có hình dạng hình học đồng dạng 2.2.Ren 2.2.1.Định nghĩa ren Ren tạo thành sở đường xoắn ốc trụ ( côn ) Cho hình phẳng quét theo đường xoắn ốc năm mặt phẳng qua trụ OO (), hình phẳng quét thành mối ren Hình phẳng tam giác, hình vuông, hình thang, hình bán nguyệt… tạo nên ren tam giác, ren vuông, ren hình thang, ren bán nguyệt (thường gọi ren tròn)… 2.2.2.Thông số hình học Ren d - đường kính ren, đường kính hình trụ bao đỉnh ren ngoài, đường kính đường kính danh nghĩa ren Đối với đai ốc, đường kính D d1 – đường kính ren, đường kính hình trụ bao đỉnh ren Đối với đai ốc D1 SVTH : Nguyễn Hữu Thương GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Cơ sơ lý thuyết Trang 20