Thiết kế máy cắt ống thép

PHẦN I: GIỚI THIỆU SẢN PHẨM:1.Các sản phẩm ống thép: Ống thép được sử dụng rộng rãi trong các nghành xây dựng và công nghiệp: ống dùng dẫn nước, dẫn dầu dẫn khí, ống làm nồi hơi, ống dùn

MỤC LỤC

I-Các đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm: 9

II-Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thép ống: 9

1 Biến dạng dẻo kim loại: 9

2.Sự thay đổi tính chất của thép ống trong quá trình gia công: 12

3.Nguyên lý biến dạng khi cắt: 13

Tính toán lực cắt bằng công thức thực nghiệm: 14

Dựa vào kết quả thực nghiệm khi nghiên cứu về cắt gọt ta xây dựng công thức tính toán lực cắt: 14

Phương pháp dựa vào lực cắt đơn vị và diện tích tiết diện phoi sắt: 14

Ta có lực cắt P là lực cắt đơn vị và diện tích phoi sắt như sau: 14

P=p.q [ N] 14

Trong đó : p là lực cắt đơn vị ,là hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia công 15

q là diện tích tiết diện phoi sắt 15

Theo các nhà nghiên cứu về cắt gọt thì lực cắt đơn vị p có thể biểu diễn gần đúng với trong mối quan hệ về độ bền σb của vật liệu ( nếu là vật liệu dẻo) hoặc độ cứng HB của vật liệu (nếu là vật liệu dòn) 15

Thực tế khi cắt với dao một lưỡi cắt, từ thực nghiệm ta có: 15

p= (2,5-4.5) σb đối với vật liệu dẻo .15

q=(0.5-1.0)HB đối với vật liệu dòn 15

Trong đó hệ số nhỏ dùng khi cắt với chiều dày a lớn và ngược lại 15

Để thuận tiện cho việc tra cứu khi tính toán lực cắt, trong sổ tay cắt gọt người ta thường cho các lực đơn vị duới dạng đồ thị quan hệ: p=f(atb) 15

Hình vẽ tính toán lực cắt: 15

15 Dựa vào công thức thực nghiệm trên ta tính được : 15

ADCT: p=(2,5÷4,5) σb 15

Ta có σb=(380÷490) N/mm 15

Lấy σb=450 N/mm 16

=> p=(2,5÷4,5)450 N 16

=1125÷2025 N 16

=>chọn p= 2000 N 16

Ta lại có: fms= pµ 16

Có µ= 0.6 16

fms= p.µ = 2000.0,6 = 1200 N 16

Ta tính lực ma sát tại hai con lăn và chi tiết: 16

Ta có: f m/s1= P.sinα 16

Để f m/s1 lớn nhất góc α lớn nhất => α=45̊ 16

Vậy f ms1 lớn nhất bằng :1414.2 N 16

Ta có tam giác nối của hai tâm con lăn và tâm chi tiết ta có được là tam giác vuông cân 16

Do dải ống của chúng ta từ Ø23- Ø60 ta có thể giới hạn đươc khoảng cách d ( khoảng các điều chỉnh hai con lăn và chiều cao để dao làm việc) 16

+Với Ø23 ta có: d= 81mm 16

Với Ø60 ta có: d=106 mm 16

Ta có khoảng thay đổi khoảng cách con lăn :81<d<106 16

+Với Ø23 ta có: d=53 mm 16

Với Ø60 ta có: d= 83 mm 16

Khoảng cách thay đổi : 53<h<83 16

1.Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt: 23

2.Chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thuỷ lực: 24

3)Kết luận: 25

II XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT, MÔMEN VÀ VÒNG QUAY TRÊN CÁC TRỤC .29

1, Công suất 29

2, Số vòng quay 30

3, Mômen xoắn trên các trục: 30

5 XÁC ĐỊNH LỰC CĂNG BAN ĐẦU VÀ LỰC TÁC DỤNG 36

IV – TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 36

1 CHỌN VẬT LIỆU 36

2 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ ĐƯỜNG KÍNH TRỤC 36

3.XÁC ĐINH KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC GỐI ĐỠ VÀ ĐIỂM ĐẶT LỰC 38

4.THIẾT KẾ TRỤC 38

5 KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN MỎI 41

6- TÍNH Ổ LĂN 42

I-Tính toán hệ thống thuỷ lực: 48

II-Tính toán xy lanh tạo lực cắt: 49

1.Xác định lực cắt: 49

Tính toán lực cắt bằng công thức thực nghiệm: 49

Dựa vào kết quả thực nghiệm khi nghiên cứu về cắt gọt ta xây dựng công thức tính toán lực cắt: 49

Phương pháp dựa vào lực cắt đơn vị và diện tích tiết diện phoi sắt: 49

Ta có lực cắt P là lực cắt đơn vị và diện tích phoi sắt như sau: 49

P=p.q [ N] 49

Trong đó : p là lực cắt đơn vị ,là hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia công 49

q là diện tích tiết diện phoi sắt 49

Theo các nhà nghiên cứu về cắt gọt thì lực cắt đơn vị p có thể biểu diễn gần đúng với trong mối quan hệ về độ bền σb của vật liệu ( nếu là vật liệu dẻo) hoặc độ cứng HB của vật liệu (nếu là vật liệu dòn) 49

Thực tế khi cắt với dao một lưỡi cắt, từ thực nghiệm ta có: 49

p= (2,5-4.5) σb đối với vật liệu dẻo .49

q=(0.5-1.0)HB đối với vật liệu dòn 50

Trong đó hệ số nhỏ dùng khi cắt với chiều dày a lớn và ngược lại 50

Để thuận tiện cho việc tra cứu khi tính toán lực cắt, trong sổ tay cắt gọt người ta thường cho các lực đơn vị duới dạng đồ thị quan hệ: p=f(atb) 50

Hình vẽ tính toán lực cắt: 50

50 Dựa vào công thức thực nghiệm trên ta tính được : 50

ADCT: p=(2,5÷4,5) σb 50

Lấy σb=450 N/mm 50

=> p=(2,5÷4,5)450 N 50

=1125÷2025 N 50

=>chọn p= 2000 N 50

Ta lại có: fms= pµ 50

Có µ= 0.6 50

fms= p.µ = 2000.0,6 = 1200 N 50

Ta tính lực ma sát tại hai con lăn và chi tiết: 51

Ta có: f m/s1= P.sinα 51

Để f m/s1 lớn nhất góc α lớn nhất => α=45̊ 51

Vậy f ms1 lớn nhất bằng :1414.2 N 51

Ta có tam giác nối của hai tâm con lăn và tâm chi tiết ta có được là tam giác vuông cân 51

Do dải ống của chúng ta từ Ø23- Ø60 ta có thể giới hạn đươc khoảng cách d ( khoảng các điều chỉnh hai con lăn và chiều cao để dao làm việc) 51

+Với Ø23 ta có: d= 81mm 51

Với Ø60 ta có: d=106 mm 51

Ta có khoảng thay đổi khoảng cách con lăn :81<d<106 51

+Với Ø23 ta có: d=53 mm 51

Với Ø60 ta có: d= 83 mm 51

Khoảng cách thay đổi : 53<h<83 51

2.Tính toán xy lanh 51

3.Tính các tổn thất trong hệ thống 54

4.Tính toán lựa chọn các thông số của bơm 58

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền công nghiệp Việt Nam đã có những chuyển biến mạnh mẽ về nền khoa học và công nghệ Đó là quá trình nghiên cứu khoa học và sự chuyển giao công nghệ tiên tiến từ các nước phát triển

Trong công cuộc công nghiệp hóa – hiệtn đại hóa đất nước thì khoa học vật liệu kim loại nói chung và nền công nghiệp ống thép nói riêng có một vị trí quan trọng trong nền kinh tế đất nước Do ống thép là vật liệu không thể thiếu trong nghành công nghiệp Nó có vai trò quyết định tới sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước nên phát triển nhanh nghành ống thép là yêu cầu khách quan, cấp bách và ý nghĩa chiến lược Vì vậy, phải đầu tư cả chiều sâu và chiều rộng nghĩa là chúng ta phải mở rộng thị trường tiêu thụ sản phẩm và không ngừng nâng cao kĩ thuật công nghệ, cải tiến quy trình sản xuất, đào tạo đội ngũ

kĩ sư, công nhân với trình độ chuyên môn cao…có thế làm chủ được dây chuyền sản xuất

Sau quá trình học tập tại trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội và thực tập tại Công ty TNHH Gia Nhất đã giúp chúng em phần nào áp dụng dược những kiến thức đã học vào thực tế.Vì vậy, chúng em là sinh viên nghành Công nghệ kĩ thuật Cơ khí muốn sử dụng những kiến thức đã học để góp phần nhỏ bé và sự phát triển của đất nước nói chung và công ty nói riêng Do vậy chúng em đã chọn đề tài “ Thiết kế máy cắt ống thép” làm đồ án tốt nghiệp

Trong suốt thời gian nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo chúng em đã nhận được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo: T.S Nguyễn Xuân Chung Đồ án của nhóm chúng em đã hoàn thành xong do kiến thức và kinh nghiệm thực tế của chúng em còn hạn chế vì vậy không thể tránh những điều thiếu sót.Chúng

em rất mong các thầy cô giáo trong khoa góp ý và chỉ bảo thêm để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn.Để giúp chúng em rút ra kinh nghiệm cũng như củng cố kiến thức cho em trước khi ra trường Cuối cùng em xin chân thành cảm

ơn các thầy cô giáo trong khoa đã dạy dỗ chỉ bảo chúng em trong suốt bốn năm học.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Lê Tuấn AnhNguyễn Văn Bách

Vũ Quốc Bằng

PHẦN I: GIỚI THIỆU SẢN PHẨM:

1.Các sản phẩm ống thép:

Ống thép được sử dụng rộng rãi trong các nghành xây dựng và công nghiệp: ống dùng dẫn nước, dẫn dầu dẫn khí, ống làm nồi hơi, ống dùng sản xuất các kết cấu xây dựng như giàn không gian, ống thử siêu âm trong cột bê tông, ống dùng sản xuất các kết cấu cơ khí, sản xuất khung xe đạp xe máy,…

a) Ống thép sản xuất trong nước

Hiện tại ở Việt Nam chỉ có các nhà máy sản xuất ống thép hàn với đường kính lớn nhất đến 219mm, ống thép hộp 60mmx120mm, ống thép đúc chưa sản xuất được và nguyên liệu là thép cuộn cán nóng, cán nguội hầu hết là nhập khẩu

Ở Miền Bắc có 3 nhà sản xuất lớn đó là Vinapipe (Liên doanh Việt Nam-Hàn Quốc), Ống thép Hoà Phát, Ống thép Việt Đức sản xuất các loại ống thép hàn

mạ kẽm, ống thép hàn đen, ống thép hình vuông chữ nhật Và các nhà sản xuất nhỏ khác sản xuất các loại ống tròn đen, ống hộp: Ống thép 190(HPhòng), Hanistco (Hà Nội), Minh Ngọc, Nhật Quang, Quang Minh, Sao Việt (Hà Nội), Sao Đỏ (Hải Dương),

Có thể chia làm 3 nhóm sản phẩm sau:

+ Ống thép hàn mạ kẽm nhúng nóng: đường kính từ 21(Dn15) đến đk 114mm (DN100) dùng chủ yếu cho hệ thống dẫn nước theo tiêu chuẩn BS1387-1985, ASTM A53A

+ Ống thép tròn hàn đen: đường kính từ 12.7 mm đến 127mm dùng chủ yếu cho

cơ khí, hàn kết cấu tiêu chuẩn BS 1387-1985, ASTM A53, JIS G3192; ống thép vuông, chữ nhật từ 10×10 cho đến 60x120mm dùng cho cơ khí kết cấu tiêu chuẩn KSD 3568, ASTM A500

+ Ống thép hàn đen cỡ lớn: đk từ 141, 168, 219mm dùng dẫn nước, dẫn dầu, kết

b) Ống thép nhập khẩu

Ngoài ống thép sản xuất trong nước thì Việt Nam nhập khẩu các loại khác để đáp ứng nhu cầu trong nước về các sản phẩm ống đúc dùng cho cơ khí chế tạo, dẫn dầu dẫn khí, các ống có kích cỡ lớn mà trong nước không sản xuất được.+ Ống thép đúc: đường kính từ 21mm đến 700mm hoặc lớn hơn được nhập chủ yếu từ Trung Quốc, Nga theo các tiêu chuẩn GB/T, GOST, ASTM, API, DIN… phục vụ cho việc chế tạo đường hơi, dẫn dầu, đóng tàu,…

+ Ống thép hàn cỡ lớn: đường kính từ 273mm trở lên trên 1000mm cũng được nhập chủ yếu từ Trung Quốc, Nga, Hàn Quốc, Đài Loan Sản xuất theo công nghệ hàn thẳng, hoặc hàn xoắn

PHẦN II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT KIM LOẠI

I-Các đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm:

Sản phẩm thép tấm hết sức đa dạng, song hầu hết sản phẩm sau khi cắt mới chỉ là bán thành phẩm phục vụ cho một quá trình công nghệ Để thuận lợi cho các công đoạn sản xuất tiếp theo cũng như đảm bảo chất lượng của thiết bị khi hoàn thành, tấm thép cắt ra phải đảm bảo một số yêu cầu sau:

+ Mép cắt phải trơn, thẳng

+ Sự biến dạng nằm trong giới hạn cho phép

+ Đảm bảo đúng yêu cầu về kích thước

II-Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thép ống:

1 Biến dạng dẻo kim loại:

Dưới tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo các giai đoạn : biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ Tuỳ theo cấu trúc tinh thể của mỗi kim loại, các giai đoạn trên có thể xảy ra ở các mức độ khác nhau dưới tác dụng của ngoại lực và tải trọng

Hình 2.1- Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại

-Khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn Pđh thì biến dạng kim loại tăng theo đường bậc nhất, đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi : biến dạng mất đi sau khi khử bỏ tải trọng

-Khi tải trọng từ Pdh → Pd thì độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, đây là giai đoạn biến dạng dẻo, kim loại bị biến đổi kích thước, hình dạng sau bỏ tải trọng tác dụng lên nó

-Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất thì trong kim loại bắt đầu xuất hiện vết nứt, tại đó ứng suất tăng nhanh và kích thướt vết nứt tăng lên, cuối cùng kim loại bị phá huỷ Đó là giai đoạn phá huỷ : tinh thể kim loại bị đứt rời

Trong kim loại đơn tinh thể các nguyên tử kim loại sắp xếp theo một trật

tự xác định, mỗi nguyên tử luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng của nó (Hình 2.2- a)

Δl Δd

Δdh

Pđh

Pd P

Hình 2.2- Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể kim loại

Dưới tác dụng của ngoại lực hay cắt kim loại bằng áp lực, mạng tinh thể

bị biến dạng Khi lực tác dụng nhỏ, ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi, các nguyên tử kim loại dịch chuyển không quá một thông

số mạng , nếu thôi tác dụng lực thì mạng tinh thể lại trở về trạng thái ban đầu (Hình 2.2-b)

Khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi thì kim loại

bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh

Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt

Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt, vừa quay đến một

vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh Các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh

τ

τ

Các lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo trong kim loại khi lực tác dụng lên nó sinh ra ứng suất lớn hơn giới hạn đàn hồi nhưng chưa vượt ứng suất phá huỷ hay ứng suất giới hạn bền của vật liệu Đây là giai đoạn thứ hai của quá trình cắt kim loại, giai đoạn này xảy ra trước quá trình kim loại bị phá huỷ hay quá trình kim loại bị cắt đứt Trong quá trình biến dạng dẻo kim loại vì ảnh hưởng của các nhân tố như : nhiệt độ không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều, ma sát ngoài vv đều làm cho kim loại sinh ra ứng suất dư , bên trong bất

cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư, sau khi thôi tác dụng ứng suất dư vẫn còn tồn tại

2.Sự thay đổi tính chất của thép ống trong quá trình gia công:

Khi cắt tính chất của thép ống bị thay đổi Sở dĩ như vậy là trong quá trình cắt biến dạng dẻo nguội làm cấu trúc tinh thể thay đổi: mật độ khuyết tật tăng lên mạnh mẽ dẫn tới độ bền kim loại tăng lên, kích thước và hình dạng các hạt kim lọai cũng như hướng của trục tinh thể thay đổi làm phát sinh ứng suất dư và xuất hiện những mặt trượt kích thích quá trình hóa già của kim loại

a)Sự hóa già do biến dạng:

Hệ quả của sự hóa già kim loại là giảm tính dẻo (độ giãn dài tỷ đối giảm)

và nâng cao tính bền của kim lọai (trở lực biến dạng, giới hạn chảy và độ cứng tăng).Sự hóa già biến dạng xảy ra không đồng đều, trước tiên nó làm tăng độ cứng của kim loại tại các vùng có mật độ các nguyên tử nitơ và các bon cao, chủ yếu là ở mặt trượt, tại đây đặc biệt có nhiều lệch

Đối với thép các bon thấp, sự hóa già do biến dạng xảy ra mãnh liệt hơn sau khi biến dạng dẻo nguội; cường độ của nó tỷ lệ thuận với mức độ biến dạng, nhiệt độ môi trường xung quanh và thời gian

b)Mặt trượt:

Mặt trượt là những dấu vết vật lý do biến dạng dẻo cục bộ gây ra Mặt ttrượt xuất hiện tại vùng gần mép cắt, làm giảm độ nhẵn bóng bề mặt Sự xuất hiện các mặt trượt có liên quan đến tính chất cơ học không đồng đều của phôi

Sự không đồng đều này là do sự hóa già trong quá trình biến dạng gây ra Trên vùng bề mặt này sau khi cắt có thể quan sát thấy những phần lồi lõm tương ứng với các mặt trượt

c)Sự phát sinh hiện tượng ăn mòn:

Trong quá trình xảy ra biến dạng dẻo nguội kim loại xảy ra sự hóa bền

Sự hóa bền cùng với một số hiện tượng khác làm cho khả năng chống ăn mòn của kim loại giảm đi Tuy vậy, do những điều kiện không giống nhau, sự thay đổi hình dạng của các phôi kề nhau sau khi cắt sẽ phát sinh những ứng suất dư tế

vi Những ứng suất dư này khi có sự ăn mòn sâu và các tinh thể sẽ làm suy yếu liên kết ở biên giới giữa các hạt và có thể gây ra những mầm giòn tự phát của các sản phẩm kim loại hoặc bán thành phẩm

3.Nguyên lý biến dạng khi cắt:

Quá trình cắt được chia làm hai giai đoạn:

+ Giai đoạn ép vào kim loại: Lưỡi dao tỳ vào bề mặt kim loại làm xô lệch các thớ kim loại nhưng chưa làm đứt chúng

+ Giai đoạn cắt : Hai lưỡi dao tiếp tục ép sát vào nhau làm các thớ kim loại bị trượt và tách khỏi nhau

Để tìm hiểu nguyên lý biến dạng, ta khảo sát nguyên công cắt phôi và cắt chia, nhằm xác định các thông số cần thiết cho việc tính toán công nghệ

Trong quá trình tách một phần kim loại này ra khỏi phần kim loại khác có thể chia thành các giai đoạn riêng biệt:

n n n

Hình 2.4- Các giai đoạn của quá trình cắt

Ở giai đoạn đầu của quá trình cắt biến dạng dẻo tập trung ở mép làm việc của lưỡi cắt sau đó ổ biến dạng bao quanh lưỡi cắt ( H2.4-a)

Giai đoạn hai bắt đầu khi có sự chuyển dịch tương đối giữa phần này với phần kia của ống (H2.4-b) Ở giai đoạn này nó tạo ra bề mặt phẳng nhẵn, bóng

và được san phẳng bởi lực ma sát F hướng theo bề mặt bên của lưỡi dao

Do sự tiến lại gần nhau của các lưỡi cắt, mức độ biến dạng tăng lên và khi đó tính dẻo của kim loại bị mất đã bắt đầu giai đoạn 3 Các vết nứt xuất hiện, phát triển và phá huỷ kim loại cho đến khi kết thúc quá trình tách phần vật liệu này ra khỏi phần vật liệu khác của tấm (H2.4-c) Sự phá huỷ kim loại xảy ra ở phía trước mép làm việc của lưỡi dao trong ống, vì vậy các vết nứt gọi là các vết nứt phá vỡ trước

b)Phương pháp xác định lực cắt:

Tính toán lực cắt bằng công thức thực nghiệm:

Dựa vào kết quả thực nghiệm khi nghiên cứu về cắt gọt ta xây dựng công thức tính toán lực cắt:

Phương pháp dựa vào lực cắt đơn vị và diện tích tiết diện phoi sắt:

Ta có lực cắt P là lực cắt đơn vị và diện tích phoi sắt như sau:

P=p.q [ N]

Trong đó : p là lực cắt đơn vị ,là hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia công.

q là diện tích tiết diện phoi sắtTheo các nhà nghiên cứu về cắt gọt thì lực cắt đơn vị p có thể biểu diễn gần đúng với trong mối quan hệ về độ bền σb của vật liệu ( nếu là vật liệu dẻo) hoặc độ cứng HB của vật liệu (nếu là vật liệu dòn)

Thực tế khi cắt với dao một lưỡi cắt, từ thực nghiệm ta có:

p= (2,5-4.5) σb đối với vật liệu dẻo

q=(0.5-1.0)HB đối với vật liệu dòn

Trong đó hệ số nhỏ dùng khi cắt với chiều dày a lớn và ngược lại

Để thuận tiện cho việc tra cứu khi tính toán lực cắt, trong sổ tay cắt gọt người

ta thường cho các lực đơn vị duới dạng đồ thị quan hệ: p=f(atb)

PHẦN III: CÁC PHƯƠNG PHÁP CẮT VÀ TÍNH TOÁN CHỌN MÁY I.Các phương pháp cắt

1 Cưa

Cưa là một trong những phương pháp linh

hoạt và được chấp nhận rộng rãi nhất để cắt

ống Cưa phù hợp cho sản xuất nhỏ

Một cưa nguội thường cắt một ống tại một

thời điểm, tuy nhiên, nó có thể cắt một bó ống

có đường kính nhỏ cùng một lúc

Vấn đề quan trọng nhất trong ứng dụng cưa là dùng đúng lưỡi cưa cho ống được cắt Trong tất cả các ứng dụng cưa, số răng cần thiết trên lưỡi dao được xác định dựa trên số lượng răng tiếp xúc tối đa với các ống trên vòng cung cắt Số răng quá ít tiếp xúc với ống làm giới hạn tốc độ sản xuất và gây rung động Số răng quá nhiều tiếp xúc với ống làm cho phoi cắt bị kẹt vào răng, có thể gây ra hiện tượng vỡ răng, lưỡi dao

Hai loại máy cưa thường được sử dụng là cưa nguội và cưa lọng

Về nguyên tắc, cưa nguội cũng giống như tiện và phay Kim loại được loại bỏ

bằng cách cắt với răng càodương Thiết kế của lưỡi cưa cho cưa nguội thường là

dạng răng thường, nhưng những răng khác cũng được sử dụng Trên các ống thành dày, cần vát mép để loại bỏ phoi Vùng cắt được làm mát bằng cách bôi trơn với nhũ tương dầu hòa tan hoặc dầu tổng hợp trực tiếp vào khu vực cắt Hệ thống chảy tran có thể được sử dụng để cung cấp một lượng lớn nước làm mát, cần thiết cho các ứng dụng thành ống dày

Quá trình cưa nguội đã được dùng cho nhiều loại máy, với các mức độ năng suất khác nhau Một đầu cưa đơn cắt một ống trong 1 lần gia công, nhưng nó có thể cắt một bó ống có đường kính nhỏ cùng một lúc

Lợi thế của cưa nguội:

- Loại cưa 1 đầu có chi phí tương đối rẻ

- Cưa nhiều đầu có năng suất cao

- Có thể cưa ống hình vuông, hình chữ nhật, cũng như hình tròn

- Có khả năng cưa cả ống mỏng và dày

- Cưa vật liệu từ thép mềm đến thép không gỉ

- Đặc biệt cưa một đầu có thể cắt góc và cắt xiên

- Các đầu ống khi cưa có chất lượng hoàn thiện tốt nếu lưỡi cưa sắc –giảm thiểu

ba vớ và biến dạng - Có thể cưa một bó ống có đường kính nhỏ cùng một lúc

- Một số cưa có thể cưa 2 ống đường kính ngoài 1,25-in tại một thời điểm

Nhược điểm của cưa nguội:

- Do toàn bộ vật liệu ở vết cưa bị phay thành mạt phoi nên có thể gây ra trầy xước hay các vấn đề khác trong quá trình đóng gói hoặc các hoạt động tiếp theo

- Có thể cần làm sạch ống

- Trên cưa nhiều đầu dung sai về độ dài có thể khó duy trì

- Trên cưa nhiều đầu, thời gian chuyển đổi độ dài phần ống cưa và thay lưỡi dao

có thể lâu, tùy thuộc vào số lượng của cưa đầu

sử dụng

- Cần thường xuyên mài lưỡi khi cắt các vật

liệu nhất định do đó có thể làm giảm năng

suất sản xuất - Khi lưỡi cưa bị mòn, có thể

gây ra ba vớ trên đầu ống được cưa

- Ống rất mỏng có thể bị méo

Cưa lọng phù hợp để cắt 1 bó ống thành các đoạn ống ngắn hơn Nó có thể cắt một bó lớn, lên đến 40 x 40 in các ống dày vuông và chữ nhật Không có

phương pháp nào tốt hơn để làm điều này một cách hiệu quả hơn Tuy nhiên, các ống có xu hướng xê dịch trong quá trình cắt bó, gây ra đầu cắt không vuông góc Ống tròn có thể quay trong chu kỳ cắt, do đó, có thể là cần thiết để hàn bấm các đầu ống để ngăn chặn các ống chuyển dịch và quay Điều này có thể tốn thời gian và lãng phí

Cưa lọng ít hữu dụng trong việc cắt một ống duy nhất, mặc dù một số cưa lọng đầu đơn có thể cắt xiên 1 ống Máy này thích hợp nhất để cắt đường kính ngoài lớn hơn 5” và thành ống dày

Lợi thế của cưa lọng:

- Cắt một bó nhiều ống

- Cắt góc và cắt xiên trên các đầu cưa đặc biệt

Nhược điểm của cưa lọng:

- Việc hàn bấm 1 đầu của bó ống có thể cần để ngăn chặn các ống chuyển dịch

và quay

Máy cắt ống dạng vòng hay cắt ống xoay đã

được sử dụng trong ngành công nghiệp trong

hơn 50 năm Ban đầu nó được sử dụng trong

ngành công nghiệp ống nhôm để cắt ống điều

hòa không khí Khi công nghệ đã tiên tiến,

phạm vi của nó đã được mở rộng cho tất cả các

loại nguyên vật liệu và sản phẩm

Cắt ống xoay hay cắt ống dạng vòng liên quan đến việc cắt ống tròn bằng cách

sử dụng một lưỡi cắt quay xung quanh chu vi ống Ống này được đặt trên các con lăn sao lưu trong khi lưỡi dao quay thì nó cắt vào ống

Bởi vì không có rãnh cắt hoặc các mạt thép được tạo ra, không có vật liệu bị mất

đi Thay vào đó, vật liệu ống được dời-đẩy về phía mỗi bên mặt của lưỡi dao cắt Đây là lý do tại sao một góc nhỏ được tạo ra ở đầu ống cắt Một phần vật liệu được đẩy vào đường kính trong của ống và một phần được đẩy ra đường kính ngoài, tạo ra một sự phình nhẹ ở đầu ống cắt

Phương pháp này là thích hợp để cắt các phần ống thẳng 20 - đến 25-ft, hoặc cắt một ống dạng cuộn, có thể được tháo cuộn và nắn thẳng trong quá trình cắt

Các ứng dụng chính cho các phương pháp cắt ống xoay hay cắt ống dạng vòng

là gia công chế tạo ống nhôm cho hệ thống điều hòa không khí của ô tô, các hệ thống vận chuyển chất lỏng của ngành ô tô, cắt ống đồng cho ngành ống gió và điều hòa không khí HVAC, và ở một mức độ nào đó, các bộ phận bằng thép carbon nói chung

Máy cắt ống xoay hay cắt ống dạng vòng truyền thống có xu hướng để làm sai lệch đường kính trong ống Công nghệ cải tiến đã được phát triển để cố gắng cải thiện chất lượng cắt và giảm độ méo ID

Lợi thế của máy cắt ống xoay/máy cắt ống dạng vòng

- Không có tiêu hao vật liệu cắt

- Không có ba vớ đáng kể

- Không có rãnh cắt hoặc mạt thép được tạo ra

- Có thể được tích hợp với các hoạt động phụ như soi rãnh và vát mép

- Có thể đạt được năng suất cao trong việc cắt các đoạn ống ngắn

- Cắt vật liệu mềm như nhôm và đồng

- Cắt ống cuộn hay ống nắn thẳng

Nhược điểm của máy cắt ống xoay/máy cắt ống dạng vòng :

- Có thể gây ra mỏi kim loại ở hai đầu cắt, có thể gây phương hại đến vận hành tiếp theo

- Biên dạng ống có thể cắt được giới hạn cho ống tròn

và ba vớ cũng như biến dạng nhẹ ở đường kính trong ống.

- Tuổi thọ công cụ ngắn khi cắt vật liệu cứng

3 Cắt Dập.

Máy cắt ống dùng lưỡi cưa đã được sử dụng trong

hơn 75 năm Lưỡi cắt kép kế tục công nghệ cắt lưỡi

đơn Lưỡi cắt kép đã được phát triển để loại bỏ lúm

lõm thường được tạo ra ở cuối ống trong quá trình

cắt lưỡi đơn

Với phương pháp này, ống được giữ trong khuôn

kẹp Một lưỡi ngang tạo một đường cắt soi ban đầu

qua một phần của vách ống, để lưỡi dọc có thể gặp ít trở lực và xuyên qua thành ống mà không tạo vết lúm lõm (xem hình ảnh giới thiệu)

Máy thích hợp cho thép cacbon và thép hợp kim, bao gồm thép không rỉ Ferit Mỗi đường kính ống đòi hỏi phải dùng riêng bộ kẹp ống Khuôn kẹp được tôi cứng và mài tới dung sai chính xác Khuôn này đối rẻ tiền và có thể được mài lại

để sử dụng lên đến 3 triệu lần cắt 4 phần khuôn kẹp được lắp ráp thành hai phần, cho phép mở và đóng để dẫn và kẹp ống và để cung cấp khoảng hở cho các lưỡ cắt ngang và dọc

Trong quá trình cắt, lưỡi dao ngang loại bỏ chỉ một lượng nhỏ vật liệu, nhưng điều này là cần thiết để tạo ra rãnh cho lưỡi dọc ăn vào Sự ăn vào ban đầu của lưỡi dọc hướng mảnh kim loại vào bên trong ống Mảnh này gấp ở dưới lưỡi dao

và được đẩy xuống đáy ống

Tùy thuộc vào độ dày và đường kính, việc cắt đầu ống cuối cùng có thể có một

- Có thể được tích hợp với các vận hành thứ cấp.

- Mối cắt vuông và không bị biến dạng

- Có thể đạt dung sai chiều dài tổng thể 0,010”

- Có dụng cụ thay tool nhanh

- Có thể được tích hợp với bộ cấp liệu để cắt với năng suất cao

- Có thể đạt năng suất lên đến 7.000 đầu ống một giờ là có thể

Nhược điểm lưỡi cắt kép:

- Phạm vi của các vật liệu có thể cắt được giới hạn từ 0,125 đến 6,50” đường kính và độ dày từ 0,020 đến 0,250”

- Tiêu hao vật liệu xảy ra với mỗi lần cắt

- Không thể cắt thép không gỉ Austenit, hợp kim lạ, Đồng mềm, hoặc nhôm

- Ở một số kích thước nhất định, có thể tạo ra ba vớ và cạnh sắc

Lưỡi cắt Sự phát triển liên tục của công nghệ sản xuất lưỡi cắt đã mở rộng các

ứng dụng cho cưa Nhiều loại cưa, cắt, và lmáy cắt xoay hay máy cắt dạng vòng đang được chế tạo cho thép có cường độ cao Một số lưỡi cưa được phủ để kéo dài tuổi thọ của lưỡi, để duy trì độ cứng, và chống lại sự làm mềm từ nhiệt sinh

ra trong quá trình cưa Trong một số ứng dụng, lưỡi đầu được thấm đầu cacbua

để cải thiện hiệu suất

Tự động hóa nhu cầu sản xuất cao ngày nay và sự cần thiết của việc sản xuất

các bộ phận có chất lượng cao đã dẫn đến một xu hướng tự động hóa hơn Sẽ có thể không có hiệu quả về chi phí nữa nếu cắt các phần trên một máy và chuyển chúng bằng tay vào một các máy khác Thiết bị xử lý vật liệu tự động xử lý ống tốc ở độ cao, tự động tải ống vào các máy cắt hay các công đoạn gia công tiếp,

và xếp các ống cắt vào thùng hoặc thành bó

Servo Máy cắt hỗ trợ tải ống vào máy cắt với một động cơ servo để kiểm soát

quá trình cấp liệu và cắt

Tích hợp Tự động hóa đã được phát triển để tích hợp máy cắt với các hoạt

động phụ như loại ba vớ và hoàn thiện đầu cắt Với các hệ thống tích hợp, năng suất đạt hơn 5.000 phần ống một giờ là hoàn toàn có thể

Thông qua các phương pháp cắt thép ống đã nêu ở trên, dựa vào những ưu điểm

và nhược điểm của từng phương pháp cắt chúng em đã chon được phương pháp cắt ống dạng vòng bằng hai trục con lăn quay chủ động

II) Phân tích phương án chọn thiết kế máy

Phương án truyền động hợp lý phải thoả mãn một số yêu cầu chủ yếu sau:

- Máy thiết kế có hình dạng và kết cấu hợp lý theo quan điểm công nghệ chế tạo và lắp ráp

- Vật liệu chế tạo chi tiết máy được chọn hợp lý, đảm bảo các yêu cầu liên quan đến công dụng và điều kiện sử dụng máy

- Có thể sử dụng các phương pháp công nghệ phù hợp để đơn giản hoá quá trình chế tạo từ khâu chuẩn bị phôi đến gia công chế tạo, kiểm tra, lắp ráp và nghiệm thu sản phẩm

- Máy phải có khối lượng và kích thước nhỏ gọn

- Giá thành và chi phí cho sử dụng là thấp nhất, phù hợp với điều kiện hiện có.Chuyển động tịnh tiến của dao trên có thể nhờ vào chuyển động của các cơ cấu sau 1.Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt:

Hình 3.8- Sơ đồ cơ cấu tay quay con trượt

b)Nguyên tắc hoạt động:

Tay quay 1 được dẫn động bởi động cơ điện chuyển động quay tròn, truyền chuyển động cho thanh truyền 2 Thanh truyền đẩy con trượt 3 chuyển động tịnh tiến dọc theo rãnh trượt

Đặc điểm: Cơ cấu này có nguyên lý làm việc và kết cấu đơn giản, độ cứng vững cao, dễ chế tạo Tuy nhiên tạo lực không lớn, dẫn động phức tạp và khó điều khiển

2.Chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thuỷ lực:

Truyền dẫn thuỷ lực ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong chế tạo máy, đặc biệt là trong các máy cắt, máy đột dập, máy gia công áp lực…

a)Sơ đồ nguyên lý:

1- Van phân ph?i 2- Xy lanh 3- Pit tông

Hình 3.9- Sơ đồ hệ thống xy lanh thuỷ lực

+ Tự động hoá đơn giản

+ Khó thực hiện sự đồng bộ hoá chính xác các chuyển động

+ Giá thành lắp đặt hệ thống thuỷ lực khá đắt tiền, phức tạp đòi hỏi phải chế tạo chính xác

3)Kết luận:

Qua hai phương án tạo chuyển động tịnh tiến để tạo lực cắt cho dao ta thấy mỗi phương án đều có những ưu điểm riêng Tuy nhiên xét về tính năng kỹ thuật, công nghệ, khả năng tự động và làm giảm nhẹ công việc của công nhân thì dùng cơ cấu tịnh tiến bằng xy lanh thuỷ lực dầu ép phù hợp nhất khi cắt các loại thép cacbon và thép ống hợp kim

PHẦN IV: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY A)Sơ đồ động và nguyên lý làm việc:

STT Tên G?i S? lu?ng V?t Li?u Ghi chú

C.Nang

Bánh dai B? di?u ch?nh áp su?t Pitton Dao Bánh dai Bánh dai kép Chi Ti?t B? l?c khí Van d?o chi?u 4/2

Duy?t H? Tên Ch? ký Ngày N.Xuân Chung

2

3

6 7

8

9 10

11 12

13 14

Bánh dai

Nguyên Lý Ho?t Ð?ng:

Nguyên lý hoạt động của máy :

Hai trục con lăn quay chủ động nhờ lực được chuyền từ động cơ thông qua

bộ truyền đai Ống thép được đặt ở giữa hai con lăn quay chủ động Bộ dao được điều khiển bằng hệ thống thủy khí đi từ trên xuống tạo lực ép lên trên thành ống thép và kết hợp với lực quay của hai con lăn làm cho ống thép quay ngược chiều với dao và hai con lăn Và con dao quay bị động cắt ông thép theo chu vi của ống

1: Xác định công suất động cơ

+Công suất cần thiết trên trục đông cơ:

Pct = η

t

P

( kw )

- Trong đó: Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ

ηlà hiệu suất truyền động

n ol

η

Tra bảng 2.3(Giáo trình tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) có:

ηđ là hiệu suất bộ truyền đai ηđ = 0,95

ηol là hiệu suất 1 cặp ổ lăn ηol = 0,99

n là số cặp ổ lăn ( n=3 )Hiệu suất của toàn bộ hệ thống là:

- Số vòng quay trên trục công tác

- Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền:

Ut= u1.u2

Ta có: u1 là tỉ số truyền của trục I : u1= 4 ( đai thang thường )

Ta lại có ut= 5 ( đai thang thường )

-Số vòng quay sơ bộ của bộ truyền:

Vậy ta chọn được động cơ: DK42-4

II XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT, MÔMEN VÀ VÒNG QUAY TRÊN CÁC TRỤC.

1, Công suất

- Công suất trên trục II:

- Công suất trên trục I:

- Công suất trên trục động cơ:

2, Số vòng quay

- Số vòng quay trên trục động cơ:

- Số vòng quay trên trục I :

- Số vòng quay trên trục II :

3, Mômen xoắn trên các trục:

- Mômen xoắn trên trục động cơ:

- Mô men xoắn trên trục I:

- Mô men xoắn trên trục II:

III.TÍNH BỘ TRUYỀN ĐAI

Truyền động đai được dùng để truyền chuyển động giữa các trục xa nhau Đai được mắc lên bánh đai với lực căng ban đầu F0 nhờ đó có thế tạo ra lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai và nhờ lực ma sát mà lực được truyền đi

- Bộ truyền đai có những ưu điểm:

+ Có khả năng truyền chuyển động và cơ năng giữa các trục khá xa nhau+ Nhờ đai có độ dẻo nên làm việc êm, không ồn, thích hợp với vận tốc lớn+ Kết cấu đơn giản, giá rẻ

+ Giữ được an toàn cho máy khi quá tải (lúc này đai sẽ bị trượt trơn trên trên bánh)

- Nhược điểm:

+ Tuổi thọ thấp khi làm việc với vận tốc cao

+ Tỷ số truyền không ổn định vì có trượt đàn hồi trên đai

Ƃ 14 17 10,5 4.0 138 2240

800-6300

-Số vòng chạy của đai:

-Góc ôm trên báng đai nhỏ được tính theo công thức:

• Khoảng cách trục từ động cơ lên trục II:

Xác định theo công thức:

Theo bảng 4.13 sách TTTKHDĐCK tập1:

-Chọn khoảng cách trục: a=400 (mm)

-Chiều dài dây đai

-Số vòng chạy của đai:

-Góc ôm trên báng đai nhỏ được tính theo công thức:

Theo bảng (4.1) lấy trị số tiêu chuẩn: b= 125 (mm)

5 XÁC ĐỊNH LỰC CĂNG BAN ĐẦU VÀ LỰC TÁC DỤNG.

- Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45,tôi cải thiện có: σb= 850 (Mpa)

- Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15…30 (Mpa)

Chọn

- Từ đường kính trục ta chọn chiều rộng ổ lăn tương ứng:

3.XÁC ĐINH KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC GỐI ĐỠ VÀ ĐIỂM

Theo bài ra ta có góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài = 00

Do đó lực tác dụng vào bánh đai Fr ta phân tích thành 2 lực: và



b, Xác định phản lực tại các ổ đỡ

- Xét trên mặt phẳng xoz có:

- Xét trên mặt phẳng yoz có:

c Xác định Mômen uốn và xoắn

 Mặt cắt tại vị trí 1-1

 Mặt cắt tại vị trí 1-2

B.Tính toán thiết kế trên trục II

Fx10 Fy10

Fx11 Fy11

Fdx1

a, Lực tác dụng lên trục

- Lực từ bánh đai tác dụng lên trục:

Theo bài ra ta có góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài = 00

Do đó lực tác dụng vào bánh đai Fr ta phân tích thành 2 lực: và



b, Xác định phản lực tại các ổ đỡ

- Xét trên mặt phẳng xoz có:

- Xét trên mặt phẳng yoz có: