Em rất chân thành cám ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh, đã nhiệt tình hướng dẫn những điểm thiếu sót, những kinh nghiệm về thực tế, cổ vũ động viên em không phải bằng những lời nói ngọt ngào mà
Trang 1SVTH : Nguyễn Hữu Thương Lời cám ơn
LỜI CÁM ƠN
5 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Bách Khoa Tp HCM, đến bây giờ em gần đến với ước mơ, mong mỏi, là ước vọng của cha mẹ đó hoàn thành Luận văn tốt nghiệp để trở thành một kỹ sư cơ khí Trong suốt thời gian qua, ngoài sự nỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ, ủng hộ rất lớn từ gia đình, Thầy Cô và bạn bè Nhưng em vẫn chưa một lần có thể nói lời cảm ơn đến mọi người Và bây giờ, khi sắp tốt nghiệp, em xin gửi những lời cảm ơn đó vào cuốn Luận văn tốt nghiệp này
Không lời nào có thể diễn tả hết công ơn của cha mẹ Cha mẹ đã dạy dỗ con từ lúc nhỏ đến bây giờ và cha me luôn là chỗ dựa vững chắc cho con.Vì vậy, con muốn gửi lời cảm ơn chân thành của mình trước tiên chính là cha mẹ Con cảm ơn cha mẹ nhiều lắm
Kính thưa các Thầy Cô, các Thầy, Cô trong trường đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn không chỉ kiến thức trong trường học mà còn kiến thức ngoài xã hội, lý lẽ làm một người kỹ sư, một con người chân chính Vì lẽ đó mà em muốn gửi lời cảm ơn chân thành của em đến các Thầy, Cô và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Thạnh Em rất chân thành cám ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh, đã nhiệt tình hướng dẫn những điểm thiếu sót, những kinh nghiệm về thực tế, cổ vũ động viên em không phải bằng những lời nói ngọt ngào mà bằng tinh thần của một giảng viên, một kỹ sư Bách Khoa Em xin chân thành cám ơn thầy rất nhiều
Em cũng xin gởi lời cám ơn đến tất cả những người bạn của mình, tập thể lớp CK08TKM, đội Sinh viên tình nguyện WINBK, các anh chị làm việc tại Trung Tâm
hỗ trợ sinh viên và việc làm trường Đại học Bách Khoa, đã động viên, hỏi thăm và khích lệ tinh thần mỗi khi em mệt mỏi, vui buồn Em cũng xin gởi lời cảm ơn đến các thành viên của diễn đàn BKHCM.info, diễn dàn khoa học công nghệ Meslab.org, nhóm tải báo đã chia sẻ kiến thức, tài liệu để em hoàn thành luận văn này
Em xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người !
Trang 2SVTH : Nguyễn Hữu Thương Lời mở đầu
LỜI MỞ ĐẦU
Trong giai đoạn phát triển kinh tế hiện nay đồng thời với sự tiến bộ không ngừng của Khoa Học Kỹ Thuật , tự động hóa ngày càng được mở rộng và phát triển Các máy móc chuyên dụng phục vụ cho việc sản xuất hàng loạt xuất hiện đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát triển xản xuất nói riêng, thực hiện đường lối và chủ trương công nghiệp hóa và hiện đại hóa Đất nước của Đảng và Nhà Nước nói chung
Được sự đồng ý của Khoa Cơ Khí và Thầy hướng dẫn, em thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp “THIẾT KẾ MÁY CÁN REN CON LĂN” Sản phẩm là các chi ren tiêu chuẩn với độ bền cao vượt trội so với ren cắt thông thường
Với sự hướng dẫn tận tình của Thầy Nguyễn Văn Thạnh, đến nay, về cơ bản em
đã hoàn thành xong nhiệm vụ của luận văn tốt nghiệp Do kiến thức và thời gian có hạn nên luận văn tốt nghiệp không thể tránh được những sai sót nên em rất mong quý Thầy , Cô góp ý để cho em thêm kinh nghiệm để làm việc sau này
Trang 3SVTH : Nguyễn Hữu Thương Tóm tắt luận văn
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn bao gồm 7 chương với nội dung được tóm tắt như sau :
CHƯƠNG 1 Tổng quan về máy cán ren
Nêu lên tổng quan, lịch sử hình thành của máy cán ren, ưu điểm nổi trội của ren lăn ép
so với ren được gia công cắt thông thường Giới thiệu thông tin về một số phương pháp tạo ren trong sản xuất
CHƯƠNG 2 Cơ sơ lý thuyết
Tóm tắt cơ sở lý thuyết về biến dạng trong quá trình cán Thông số hình học cơ bản, phân loại ren
CHƯƠNG 3 Lựa chọn phương án cán ren
Nêu các ưu nhược điểm của các phương pháp cán ren, từ đó chọn phương án cán ren thích hợp
CHƯƠNG 4 Cán ren sử dụng con lăn hớt vòng
Kiến thức do sinh viên tìm hiểu và thực hiện dựa trên phương pháp cán ren bằng con lăn hớt vòng Nguyên tắc làm việc, kết cấu bánh cán, các sai số và một vài nguyên ngân gây hỏng hóc có thể sảy ra khi làm việc Mô tả sơ lược máy cán ren sơ lược CHƯƠNG 5 Thiết kế, tính toán hệ thống truyền động
Cùng với bản vẽ kết cấu, chương này tính toán thiết kết các chi tiết truyền động máy cán ren sử dụng Tính toán dựa trên việc ứng dụng phần mềm tin học vào tính toán thiết kế do sinh viên tự tìm hiểu
CHƯƠNG 6 Thiết kế hệ thống thủy lực
Thiết kế, tính toán hệ thống thủy lực cho máy cán
CHƯƠNG 7 Thiết kế hệ thống điện
Thiết kế hệ thống điện điều kiển thiết lập hành trình, chế độ hoạt động bằng tay và tự động
CHƯƠNG 8 Vận hành và bảo dưỡng máy cán ren
Cách thiết lập, vận hành máy cán ren Xử lý 1 số sự cố có thể xảy ra Bảo dưỡng và bảo trí máy
Trang 4SVTH : Nguyễn Hữu Thương Mục lục
MỤC LỤC
Lời cám ơn 1
Lời mở đầu 2
Tóm tắt luận văn 3
Mục lục 4
Danh mục hình 7
Danh mục bảng 9
CHƯƠNG 1 Tổng quan về máy cán ren 10
1.1 Tổng quan về 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 bằng con lăn cán ren 13
1.2.3 Cán ren bằng đầu cán ren 14
CHƯƠNG 2 Cơ sơ lý thuyết 16
2.1 Cơ sở lý thuyết về biến dạng của kim loại 16
2.1.1 Biến dạng của kim loại 16
2.1.2 Biếng dạng dẻo của kim loại khi cán 17
2.1.3 Biến dạng dẻo trong đa tinh thể 18
2.1.4 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực 19
2.2 Ren 20
2.2.1 Định nghĩa ren 20
2.2.2 Thông số hình học của Ren 20
2.2.3 Phân loại ren 21
CHƯƠNG 3 Lựa chọn phương án cán ren 24
3.1 Sơ đồ khối tiền trình gia công 24
3.2 Quy cách của sản phẩm chung 24
3.3 Sản phẩm của luận văn 25
3.4 Lựa chọn phương án cán ren 25
3.4.1 Phương án 1 : Cán ren bằng bàn ren 25
3.4.2 Phương án 2 : Cán ren bằng đầu cán 26
3.4.3 Phương án 3 : Cán ren bằng bộ 2 con lăn 26
3.4.4 Phương án 4 : Cán ren bằng bộ 3 con lăn 27
Trang 5SVTH : Nguyễn Hữu Thương Mục lục
3.4.5 Lựa chọn loại con lăn 27
3.4.6 Tổng kết phương án lựa chọn phương pháp cán ren 29
CHƯƠNG 4 cán ren sử dụng con lăn hớt vòng 30
4.1 Phân biệt giữa con lăn thường và con lăn hớt vòng 30
4.2 Thông số hình học cơ bản của con lăn hớt vòng 31
4.2.1 Biên dạng mối ren 31
4.2.2 Đường kính và bề rộng con lăn hớt vòng 33
4.2.3 Phần dẫn, đạt chiều sâu và hiệu chuẩn 34
4.3 Quá trình tạo ren trên phôi đường kính khác nhau 35
4.3.1 Với phôi chuẩn 35
4.3.2 Với phôi không chuẩn 35
4.4 Phôi – đường kính trước khi gia công 36
4.5 Phiến nâng phôi 37
CHƯƠNG 5 Thiết kế hệ thống truyền động 40
5.1 Lựa chọn phương án truyền động 40
5.1.1 Phương án 1 : Truyền động 3 bánh răng 40
5.1.2 Phương án 2 : Truyền động 2 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 bộ truyền đai 1 45
5.4.1 Thông số đầu vào 45
5.4.2 Kết quả tính toán, kiểm nghiệm 46
5.5 Tính toán bộ truyền đai 2 47
5.5.1 Thông số đầu vào 47
5.5.2 Kết quả tính toán kiểm nghiệm 48
5.6 Tính toán, thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít 52
5.6.1 Thông số đầu vào 52
5.6.2 Kết quả tính toán kiểm nghiệm đầu ra 53
5.6.3 Bảng tổng hợp kết quả 54
5.7 Tính toán, thiết kế trục và then 55
5.7.1 Thiết kế sơ bộ các trục 55
5.7.2 Kiểm nghiệm then 56
5.7.3 Momen, phản lực tại các gối đỡ 59
5.8 Lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn 64
5.8.1 Ổ lăn trục vít 64
Trang 6SVTH : Nguyễn Hữu Thương Mục lục
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 6 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 các thông số kỹ thuật của từng 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 7 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 bằng 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 8 Vận hành, bảo dưỡng máy cán ren 87
8.1 Quy trình khởi động 87
8.1.1 Cài đặt sơ bộ 87
8.1.2 Thứ tự thực hiện chế độ máy 87
8.2 Xử lý sự cố 88
8.3 Bôi trơn và bảo quản 89
8.3.1 Nguyên tắc bảo quản và sử dụng 89
8.3.2 Bảo dưỡng máy 90
Tài liệu tham khảo 91
Trang 7SVTH : Nguyễn Hữu Thương Danh mục hình
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Kết cấu bên trong của ren cắt và ren lăn ép 11
Hình 1.2 Kết cấu bên ngoài của ren cắt và ren lăn ép 11
Hình 1.3 Vít me đai ốc bi gia công bằng phương pháp cán 11
Hình 1.4 Máy cán ren bằng bàn phẳng 12
Hình 1.5 Bàn cán ren phẳng 13
Hình 1.6 Máy cán ren 2 con lăn 13
Hình 1.7 Cán ren bằng con lăn 14
Hình 1.8 Cán ren bằng đầu cán ren 14
Hình 2.1 Bến dạng trong kim loại 16
Hình 2.2 Mặt trượt và phương trượt cơ bản 17
Hình 2.3 Sự trượt trong kim loại 18
Hình 2.4 Thông số hình học của ren 21
Hình 3.1 So đồ khối tiền trình gia công 24
Hình 3.2 Nguyên lý cán ren bằng bàn cán 25
Hình 3.3 Nguyên lý cán ren bằng đầu cán 26
Hình 3.4 Nguyên lý cán ren bằng 2 con lăn 26
Hình 3.5 Nguyên lý cán ren bằng bộ 3 con 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 về mối ren giữa con lăn thường và con lăn hớt vòng 30
Hình 4.2 Phiến nâng phôi 30
Hình 4.3 Trục phôi và trục con lăn hớt vòng, con 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 2 con lăn 33
Hình 4.7 Vùng làm việc của con lăn 35
Hình 4.8 Hình thành ren trên phôi chuẩn 35
Hình 4.9 Hình thành ren trên 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 ngoài 38
Hình 4.12 Nâng phôi định tâm theo lỗ chống tâm 39
Hình 4.13 Hệ thống nâng và cấp phôi tự động bằng thủy lực 39
Hình 5.1 Sơ đồ máy cán ren - Phương án 1 40
Trang 8SVTH : Nguyễn Hữu Thương Danh mục hình
Hình 5.2 Sơ đồ máy cán ren – Phương án 2 41
Hình 5.3 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động 42
Hình 5.4 Kết quả tính toán bộ truyền xuất ra từ phần mềm 47
Hình 5.5 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 1 48
Hình 5.6 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 2 49
Hình 5.7 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 3 50
Hình 5.8 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 4 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 của bộ truyền trục vít bánh vít 54
Hình 5.12 Thiết kế sơ bộ trục 3 55
Hình 5.13 Thiết kế sơ bộ trục 4 56
Hình 5.14 Thiết kế sơ bộ trục cán 56
Hình 5.15 Biểu đồ nội lực, momen uốn tác dụng trục 3 60
Hình 5.16 Biểu đồ nội lực, momen uốn tác dụng trục 4 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 các đăng lựa chọn 69
Hình 6.1 Sơ đồ mạch thủy lực trong 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 răng TAIWAN FLUID POWER 74
Hình 6.5 Van phân phối Yuken 75
Hình 6.6 Van đóng 2 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 của 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
Trang 9SVTH : Nguyễn Hữu Thương Danh mục bảng
DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1 Thông số hình học cơ bản của con 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 1 đến truc 3 44
Bảng 5.2 Đặc tính kỹ thuật trục 3 đến truc 4 44
Bảng 5.3 Đặc tính kỹ thuật trục 3 đến trục 6 45
Bảng 5.4 Bảng thông số thiết kế bộ truyền đai 1 46
Bảng 5.5 Bảng kết quả tính toán kiểm nghiệm bộ truyền đai 1 46
Bảng 5.6 Thông số thiết kế bộ truyền đai 2 47
Bảng 5.7 Bảng tổng hợp kết quả tính toán bộ truyền đai 2 51
Bảng 5.8 Thông số thiết kế đầu vào bộ truyền trục vít bánh vít 52
Bảng 5.9 Kết quả thông số hình học bộ truyền 54
Bảng 5.10 Kết quả kiểm nghiệm và lực tác dụng sinh ra do 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 quả kiểm nghiệm then bằng 57
Bảng 5.14 Thông số thiết kế đầu vào then hoa răng chữ nhật 58
Bảng 5.15 Hệ số kiểm nghiệm then hoa 58
Bảng 5.16 Kết quả kiểm nghiệm then hoa răng chữ nhật 59
Bảng 5.17 Tổng hợp lực tạc các gối đỡ trên các trục 64
Bảng 5.18 Bảng thông số lựa chọn ổ lăn trục vít 64
Bảng 5.19 Bảng kết quả 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 quả lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn bánh vít 65
Bảng 5.22 Bảng thông số lựa chọn ổ lăn gối 2 3 trục cán 66
Bảng 5.23 Bảng kết quả lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn gối 2 3 trục cán 67
Bảng 5.24 Thông số ổ bi lựa chọn ổ lăn gối đỡ 1 trục cán 67
Bảng 5.25 kết quả lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn gối 1 trục cán 67
Trang 10SVTH : Nguyễn Hữu Thương Tổng quan về máy cán ren
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ MÁY CÁN REN
1.1.Tổng quan về máy cán ren
1.1.1.Cán ren – lăn ép ren
Cán ren (lăn ép ren) là phương pháp gia công không phoi Phôi được đặt giữa các dụng cụ lăn ép (bàn lăn hoặc con lăn) dưới tác dụng của áp lực trên bề mặt chi tiết gia công hình thành các vết lăn ép của dụng cụ Theo kết cấu của dụng cụ có thể phân
ra làm 2 loại chính là bàn lăn và con lăn Lăn ép ren có thể gia công ren ngoài cũng như ren trong, ren một đầu mối và nhiều đầu mối Lăn ép ren là một trong nhưng phương pháp chế tạo ren năng suất cao và kinh tế nên được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng hàng loạt Lăn ép ren dựa trên quá trình biến dạng dẻo của vật liệu để hình thành ren nên có thể nâng cao độ nhẵn bề mặt và độ bền của ren Ngoài ra so với cắt ren, lăn ép ren còn có ưu điểm là giá thành hạ, tiêu hao dụng cụ ít, tiết kiệm vật liệu Yếu tố hạn chế là phạm vi sử dụng của phương pháp lăn ép ren là độ cứng của vật liệu, hình dạng và kích thước của chi tiết Khuyết điểm của phương pháp này là hình thành
độ elip trên đường kính trung bình của ren
1.1.2.Lịch sử hình thành
Nửa cuối thế kỉ 19, cán ren (lăn ép ren) hình thành sau quá trình phát triển của công nghiệp cán thép, xuất hiện ý tưởng chế tạo vít bắt gỗ bằng phương pháp lăn ép 2 con 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 giữa thế kỉ 20, chủ đề “Ren vít chính xác cho doanh nghiệp” bắt đầu hình thành máy cán ren chính xác đầu tiên (Công ty Precision Screw Thread) và tiếp tục phát triển cho đến ngày nay
1.1.3.Ưu điểm ren lăn ép so với ren cắt
So với ren gia công cắt, ren lăn ép thể hiện rõ những ưu điểm vượt trội về cơ tính, kết cấu cũng như tiết kiệm vật liệu