Thông tin tài liệu
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGÀNH THÉP 1.1 Tầm quan trọng ngành thép Sự đời ngành thép góp phần lớn vào q trình phát triển lồi người Thép xuất ngày nhiều cơng trình xây dựng cầu đường, nhà cửa…Hơn thép ngun vật liệu cho ngành cơng nghiệp khác đóng tàu, giao thơng vận tải, xây dựng nhà máy sản xuất máy móc thiết bị phục vụ cho hoạt động sản xuất tạo sản phẩm đáp ứng nhu cầu người Hiện nay, với phát triển khoa học kỹ thuật nhiều vật liệu đời vật liệu Compozit, Polymer, Ceramic… nhằm thay cho thép chưa đáp ứng nhu cầu thị trường đề Nhận biết tầm quan trọng ngành thép hầu hết quốc gia dành nhiều sách ưu đãi để phát triển ngành thép Các nước có tiềm lực kinh tế mạnh như: Nhật Bản, Nga Mỹ Trung Quốc, Thụy Điển…là nước có cơng nghiệp sản xuất thép mạnh mẽ 1.2 Tình hình thép giới [4] Theo báo cáo công bố ngày (23/1/2014), Hiệp hội thép giới (World Steel Association) cho biết sản lượng thép thô giới tăng 1,607 tỷ vào năm 2013, tăng 3,5% so với năm 2012 Sự tăng trưởng chủ yếu từ Châu Á Trung Đơng Bên cạnh đó, khu vực khác có sản lượng thép giảm so với năm 2012 Hình 1.1: Sản lượng thép thô năm (Đơn vị: Triệu tấn) [4] Sản lượng thép thô năm Châu Á năm 2013 1080,9 triệu tăng 6,0% so với năm 2012 Sản lượng khu vực khác giới tăng nhẹ từ 65,7% năm 2012 lên 67,3% năm 2013 Châu Âu ghi nhận sản lượng thép thô giảm 1,8% so với năm 2012, với sản luợng vào năm 2013 110,6 triệu Trong năm 2013, sản lượng thép thô Bắc Mĩ 119,3 triệu tấn, giảm 1,9% so với năm 2012 Sản lượng thép thô năm Nam Mĩ 46,0 triệu năm 2013 giảm 0,8% so với năm 2012 Cộng đồng quốc gia độc lập (CIS) cho thấy sản xuất thép họ giảm 1,8% năm 2013, sản lượng thép thô 108,9 triệu Nga sản xuất 69,4 triệu thép thô, giảm 1,5% so với năm 2012 Ukrine nhận định sản lượng họ giảm 0,5% vào cuối năm với số 32,8 triệu 1.3 Tình hình thép Việt Nam 1.3.1 Sơ lược trình phát triển Việt Nam coi ngành sản xuất thép ngành công nghiệp trụ cột kinh tế, đáp ứng tối đa nhu cầu sản phẩm thép ngành công nghiệp khác tăng cường xuất Bên cạnh đó, Chính phủ dành nhiều sách khuyến khích thành phần kinh tế khác đầu tư vào ngành thép nhằm tận dụng tối đa nguồn vốn nhân lực rỗi ngành thúc đẩy phát triển kinh tế đảm bảo công ăn việc làm cho người lao động Ngành thép Việt Nam non trẻ, xây dựng từ năm 60 kỉ XX với đời mẻ gang năm 1963, phải đến năm 1968 có mẻ thép đời công ty gang thép Thái Nguyên Trong giai đoạn từ 1975 đến 1990, ngành thép Việt Nam phát triển chậm, phần lớn sử dụng nguồn thép nước Đông Âu Liên Xô cũ, sản lượng giai đoạn trì mức 40.000-80.000 tấn/năm Từ năm 1990 đến nay, ngành thép Việt Nam có nhiều thay đổi tăng trưởng mạnh Sự đời tổng công ty thép Việt Nam (VSA) năm 1990 góp phần quan trọng vào bình ổn phát triển ngành Năm 1996 năm đánh dấu chuyển ngành thép với đời bốn công ty lien doanh sản xuất thép là: công ty lien doanh thép Việt Nhật (Vinakyoei), Việt Úc (Vinausteel), Việt Hàn (VPS) Việt Nam – Sigapore (Nasteel) với tổng công suất khoảng 840.000 tấn/năm Từ 2002-2008 nhiều doanh nghiệp tư nhân doanh nghiệp lien doanh với nước thành lập, ngành thép Việt Nam thực phát triển mạnh mẽ với tổng công suất lên đến triệu tấn/năm Hiện nay, hầu hết nhà máy thép Việt Nam sản xuất loại thép dài, sản phẩm thơng thường thép trịn trơn, thép vằn (0∅1∅ ) thép dây cuộn ∅6 -∅10 số loại thép hình cỡ nhỏ vừa phục vụ cho xây dựng gia công Các loại thép dài cỡ lớn (>∅41) phục vụ cho cơng trình xây dựng lớn chưa tự sản xuất mà phải nhập nước Từ năm 2006 trở trước nước ta khơng có doanh nghiệp sản xuất thép dẹt 1.3.2 Tình hình phát triển a) Chưa chủ động nguồn phôi Hiện ngành thép Việt Nam phụ thuộc nhiều vào thị trường giới Mặc dù phôi sản xuất nước chiếm 60% tổng lượng cho sản xuất thép (cịn lại 40% phơi phải nhập khẩu) nguyên liệu cho sản xuất phôi thép phế liệu phải nhập tới 70% Và tình hình phế liệu giới có xu hướng tăng Vì Việt Nam gặp khó khăn vấn đề cạnh tranh, nâng giá thép lên cao tạo điều kiện cho thép từ nước nhập vào ạt; ngược lại hạ giá thành khơng đủ cho chi phí Trong đó, nước ta giai đoạn hội nhập với giới nên mơi trường nước gặp nhiều vấn đề khó khăn Vì doanh nghiệp nước cần phải đầu tư quy trình cơng nghệ mới, nâng cao suất, chất lượng sản phẩm b) Thị trường cạnh tranh ngày gay gắt Hiệp hội thép Việt Nam cho biết từ năm 2010 ngành thép Việt Nam đối mặt với cạnh tranh gay gắt sân nhà Ngành thép Việt Nam khơng cịn hưởng ưu đãi cao sách thuế thực đầ đủ cam kết hội nhập WTO từ năm 2010 trở Bên cạnh đó, nhiều dự án thép vào sản xuất tăng thêm cân đối nguồn cung mức tiêu thụ thị trường, dẫn đến cạnh tranh liệt thị trường tiêu thũ sản phẩm thép xây dựng, thép cuộn cán nguội, ống thép hàn, tôn mạ kim loại… Theo thống kê Hiệp hội Thép (VSA), ngành thép có khoảng 400 doanh nghiệp tham gia sản xuất thép loại Cho tới nay, với lực sản xuất nhà máy nước, đáp ứng 100% thép thanh, thép cuộn -∅∅ mm, thép hình cỡ nhỏ, 100% ống thép hàn, thép mạ kim loại, thép phủ mẩu cuộn thép cán nguội để làm nguyên liệu cho nhà máy mạ kim loại phủ mầu có Việt Nam Tuy nhiên loại thép khác cuộn thép cán nóng, thép hợp kim, thép chế tạo khí, thép cán nóng, thép cán nguội… phải nhập Năm 2012, Việt Nam nhập 7,6 triệu thép loại nguyên liệu thép Trong hoàn cảnh tiêu thụ thép thị trường nước sụt giảm, doanh nghiệp sản xuất hoạt động cầm chừng tồn kho cao nay, xuất thép coi giải pháp giúp doanh nghiệp vượt qua khó khăn, tái sản xuất Theo thống kê Bộ Công Thương, tháng đầu 2013, kim ngạch xuất thép sản phẩm từ thép đạt 1,36 tỷ USD, tăng 13% so với kỳ Xuất thép bắt đầu có tang trưởng mạnh từ năm 2010 sản lượng thị trường xuất 1.4 Khái niệm đặc điểm cán thép Thép chia làm hai loại thép cán nóng thép cán nguội Thép cán nóng thường loại dày, dày vừa; thép cán mỏng cực mỏng cán nguội Khác với thép hình, thép cán trục không khoét rãnh, mức độ biến dạng đồng toàn chiều rộng tiếp xúc, diện tích tiếp xúc lớn nên lực cán lớn Do đặc điểm lực cán lớn nên biến dạng đàn hồi khung giá cán chi tiết lắp giá cán truyền động lớn làm ảnh hưởng đến độ xác sản phẩm cán Thép cán nóng thường có chiều dày từ 60mm Thép có chiều dày 1.4mm thường cán nguội 1.5 Tình hình sản xuất tiêu thụ thép Trước đây, nước ta chưa có nhà máy cán thép nóng, chủ yếu nhập phơi từ nước ngồi sau cán nguội Nhưng sau năm xây dựng lắp đặt ngày 20/12/2007 Công ty cổ phần thép Cửu Long Vinashin (đơn vị thành viên Tập đồn cơng nghiệp tàu thủy Việt Nam Vinashin) vận hành chạy thử dây chuyền sản xuất cán nóng thép Việt Nam Sự kiện thu hút qua tâm cấp lãnh đạo ngành đóng tàu mang ý nghĩa quan trọng: mẻ thép người Việt Nam chế tạo lò đánh dấu bước chuyển biến tốt cho ngành cơng nghiệp đóng tàu thủy, từ chỗ phải nhập 100% thép nước ngồi có điều kiện nội địa hóa dần khâu vật liệu quan trọng Tuy nhiên sau cơng ty bị phá sản Ngày 11/03/2010 Hà Nội, Tổng công ty thép Việt Nam (VNSTEEL) Tập đồn thiết kế, chế tạo cơng nghệ sản xuất thép giới – Danieli, Italia - kí hợp đồng chuyển nhượng cổ phần VNSTEEL công ty cổ phần thép miền Nam việc thực dự án sau thỏa thuận sơ lien doanh với 80% vốn Việt Nam 20% vốn Italia để xây dựng nhà máy cán thép nóng Việt Nam ký Rome ngày 10/12/2009 nhân chuyến viếng thăm thức nước Cộng hịa Italia đồn cấp cao phủ Việt Nam Chù tịch nước Nguyễn Minh Triết dẫn đầu Liên doanh này, năm 2010 xây dựng khu vực Phú Mỹ I, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu nhà máy thép cán nóng công suất triệu tấn/năm với số vốn đầu tư 550 triệu USd hình thức chìa khóa trao tay Nhà máy đầu tư, trang bị thiết bị, cơng nghệ đại có ngành cơng nghiệp sản xuất thép Khi hồn thành xây dựng vào hoạt động, nhà máy đáp ứng khoảng 20% nhu càu thép cán nóng cho thị trường Việt Nam Năng lực sản xuất bán thành phẩm công ty thép nước, đặc biệt phôi thép cải thiện đáng kể năm qua, từ 1,3 triệu lên 3,7 triệu vào năm 2010 Do đó, tỷ suất lợi nhuận doanh nghiệp sản xuất phơi thép gia tăng đáng kể giảm mức độ ảnh hưởng bất lợi từ biến động thị trường nguyên liệu Trong năm 2010, sản lượng phôi thép sản xuất nước đáp ứng 70% khối lượng nguyên liệu đầu vào cho ngành thép Đặc biệt, ba doanh nghiệp thép hàng đầu Tisco, Hòa Phát Pomina tăng công suất đáng kể Công suất sản xuất phôi thép Tisco Công ty Thép miền Nam đạt 350.000 tấn/năm/cơng ty năm 2010 Hịa Phát thực giai đoạn dự án Nhà máy thép liên hợp nhằm nâng công suất sản xuất phôi thép từ 350.000 lên triệu năm 2012 Pomina tăng công suất sản xuất phôi thép từ 500.000 lên 1,1 triệu vào đầu năm 2012 Tổng công suất sản xuất phôi thép nước tăng từ 5,7 triệu năm 2010 lên 7,5 triệu vào năm 2012, đảm bảo nguồn cung phôi thép cho sản xuất nước năm 2012 giúp cơng ty thép nội địa kiểm sốt tỷ suất lợi nhuận tốt Nhu cầu thép (sử dụng ngành công nghiệp: thép ống, tôn mạ, ô tô, xe máy, điện lạnh đồ gia dụng…) Việt Nam tăng nhanh chóng vài năm qua Các số liệu thống kê cho thấy tiêu thụ đạt gần triệu tấn/năm chiếm khoảng 40% tổng tiêu thụ thép loại Tuy nhiên sản xuất nước đáp ứng chưa đến 10% lại phải nhập Viện Nghiên cứu chiến lược thuộc Bộ Công Thương dự báo, đến năm 2020 nhu cầu thép Việt Nam vào khoảng 22 triệu Con số lớn, chưa thấm vào đâu so với lực sản xuất vào thời điểm Nếu tất dự án doanh nghiệp nước chuẩn bị cấp giấy phép thực tiến độ đầu tư cam kết, đến năm 2020 ngành thép Việt Nam có sản lượng không 40 triệu Tiềm thị trường nước rõ ràng lớn, khơng phải lý để Việt Nam thu hút dự án thép lớn nước ngồi Vị trí địa lý gần trung tâm khu vực Đông Nam châu Á, bờ biển dài có nhiều khu vực thuận lợi cho việc xây dựng cảng biển nước sâu để tiếp nhận tàu trọng tải lớn, lại có nguồn than anthraxit lớn, Việt Nam địa điểm tốt để xây dựng sở sản xuất thép lớn cung cấp cho khu vực Theo quan điểm Bộ Công Thương, việc nước ngồi đầu tư lớn vào ngành thép có nhiều ưu điểm, như: hầu hết dự án 100% vốn nước ngồi; thu hút nhiều lao động đóng góp nhiều cho ngân sách qua thuế; phần lớn dự án đầu tư miền Trung, khu vực cịn nhiều khó khăn… Nhưng nhiều doanh nghiệp thép nước lại cho rằng, dự án chủ yếu nước đầu tư 100% vốn lại điều khơng có lợi, ngồi khoản thuế mà thu nhiều hay cịn ẩn số, Việt Nam chẳng cịn gặt hái đáng kể Một số nhà doanh nghiệp đề nghị, Việt Nam nên làm theo cách Trung Quốc giới hạn tỷ lệ góp vốn nước ngồi dự án thép, nhằm tạo hội cho nhà đầu tư nước Dù sao, xuất dự án luyện cán thép lớn mối đe dọa doanh nghiệp sản xuất nước, sở nhỏ Tuy nhiên, điều quan trọng xuất tổ hợp sản xuất thép đặt nhiều vấn đề đáng lo, môi trường Các tổ hợp luyện cán thép tiêu thụ nguồn lượng điện, than khổng lồ Mặc dù số dự án có kế hoạch đầu tư xây dựng nhà máy điện riêng để tự đáp ứng nhu cầu lượng, khiến cho mức độ phụ thuộc vào nguồn lượng nhập Việt Nam ngày lớn Mỗi dự án chiếm diện tích đất mặt nước lớn, chẳng hạn khu liên hợp luyện cán thép Formosa Hà Tĩnh sử dụng 3.000 héc ta đất mặt nước 1.6 Ứng dụng thép Trong ngành chế tạo máy: thép sử dụng thân máy máy cắt kim loại, vỏ máy, khung sườn xe máy Trong ngành điện: thép dùng làm kết cấu cột cao thế, sản phẩm lĩnh vực điện thép stato động cơ, cánh quạt cỡ lớn, thép mỏng dùng làm thép để ghép lại chấn lưu đèn ống, máy biến thế, hộp công tơ điện Trong ngành chế biến, dùng để chế tạo thùng chứa, bể chứa, hộp để đóng gói Trong ngành đóng tàu thép dùng làm vỏ, kết cấu khung tàu thuyền, dùng ngành sản xuất ống Dùng ngành chế tạo khí, ống dân dụng, làm tủ sách tủ hồ sơ Trong xây dựng, thép hình cỡ lớn dầm tạo thành từ thép dày cắt nhỏ, hay thép dùng để liên kết với để tạo nên kết cấu thép bền vững liên kết nhay mối hàn, bulơng đinh tán Dùng ngành công nghiệp ôtô, ứng dụng tạo hình phức tạp, sơn mạ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁN VÀ TRANG THIẾT BỊ CÁN 2.1 Lý thuyết cán 2.1.1 Nguyên lý cán Cán phương pháp biến dạng kim loại khe hở hai hay nhiều trục làm việc quay tròn quanh đường tâm chúng Ngồi định nghĩa cán cịn thực theo cách sau: - Cán dọc: tức sản phẩm bị biến dạng tịnh tiến theo đường thẳng - Cán nghiêng, cán ngang : vật cán bị biến dạng (ép) theo chiều nghiêng hay chiều ngang cán bi, cán trục bậc … - Cán xoắn: cán ren bu lơng, trục vít … - Chế độ cán: Cán không liên tục, cán liên tục cán bán liên tục - Trạng thái nhiệt: + Cán nguội – theo nhiệt độ bình thường khơng khí; + Cán nóng: Cán nhiệt độ cao nhiệt độ kết tinh lại nhiệt độ nóng chảy phơi + Ngồi cịn cán ấm: Tức cán nhiệt độ không cao mà nhiệt độ vật liệu kim loại dẻo Tuy nhiên người ta tìm vài kim loại có nhiệt độ ấm mà độ dẻo cao; cịn lại hầu hết phải cán nóng - Tên sản phẩm: Cách thực cán gọi theo sản phẩm: + Cán tấm: Có thể gọi cán dày, cán vừa, cán mỏng cực mỏng + Cán hình: Prophin sản phẩm có hình trịn, góc, chữ U, I, Z v.v… + Cán ống: Cán ống khơng có mối hàn, cán – uốn ống có mối hàn + Cán bi: Cán loại bi lớn, thô + Cán bánh xe lửa, cán đường ray xe lửa + Cán – uốn hình để sản xuất loại xà gỗ, loại quy dài nhẹ, loại lợp sóng vng, sóng trịn Ngun lý cán ban đầu, ngày đại hóa cao Tỷ lệ kim loại sản xuất phải trải qua cán từ 70% đến 80% 2.1.2 Vùng biến dạng thơng số a/ Định nghĩa: Khoảng không gian giới hạn mặt tiếp xúc trục cán trên, trục cán mặt tiết diện đầu phôi chạm vào trục cán mặt cắt theo đường nối tâm trục cán vng góc với đường cán gọi vùng biến dạng Hình 2.1: Sơ đồ vùng biến dạng cán ([1] trang 35) Trong đó: R: bán kính trục cán α: góc ăn tự nhiên h0, b0, l0: chiều cao, chiều rộng chiều dài phôi trước cán h1, b1, l1: chiều cao, chiều rộng chiều dài phôi sau cán h1, b1, l1: chiều cao, chiều rộng chiều dài phôi sau cán lc: độ dài cung ăn (hình chiếu cung AB lên trục x) Cung AB: gọi cung ăn hay cung biến dạng b/ Các thông số đặc trưng cho vùng biến dạng: - Góc ăn kim loại α (rad, độ): góc tạo cung AOB - Chiều dài vùng biến dạng l (mm): cung AB gọi cung tiếp xúc hay gọi chiều dài vùng biến dạng - Lượng ép tuyệt đối Δh (mm): hiệu số chiều cao kim loại trước (h0) sau cán (h1) Δh = h0 – h1: lượng ép : hệ số lượng ép - Lượng dãn dài Δl (mm): hiệu số chiều dài kim loại trước (l0) sau cán (l1) Δl = l1 – l0: lượng dãn dài : hệ số dãn dài - Lượng dãn rộng tuyệt đối Δb (mm): hiệu số chiều rộng kim loại trước (b0) sau cán (b1) Δb = b1 – b0: lượng dãn rộng : hệ số dãn rộng - Hệ số giãn dài (μ) tỉ số chiều dài sau cán (l 1) trước cán (l0) : l1 h0 F0 l0 h1 F1 (2.1) Ngồi ra, người ta cịn dùng hệ số giãn dài tổng : � h0 ln F0 hn l0 Fn (2.2) c/ Quan hệ thơng số vùng biến dạng - Tính góc ăn: cos h D (2.3) � lc R sin � - Độ dài cung ăn: � lc R.h ( h / 2) (2.4) - Lượng giãn rộng tuyệt đối: ( theo [2] trang 80 ) b 1,15 h h ( R.h ) 2h1 2f (2.5) Trong đó: f hệ số ma sát, f (1,05 0,0005t ) t nhiệt độ cán (0C) 10 k M P o �[ k ] F2 Wu Trong đó: F2 diện tich mặt cắt ngang đứng, F2 = a2.b2 (mm2) b2 a Wu Thường lấy [σk] = (8 ÷ 12) kG/mm2 Giống ngang, nghiệm bền thấy thỏa mãn điều kiện được, lúc ta có kết luận đứng bền làm việc tốt Tính độ võng khung giá cán Lý thuyết thức tế cho thấy khung bị võng cán,vì phải tính độ võng khung giá cán nghiệm bền theo độ võng cho phép,độ võng tính phải nhỏ độ võng cho phép Lúc nghiệm bền kéo đứng tính theo cơng thức : k P / T C �[ k ] F2 W2 F2 diện tích mặt cắt ngang đứng W2 moment chống uốn đứng Tính độ võng ngang khung giá cán Độ võng f = f1 + f2 +f3 ≤ [f] (mm) [f] = (0,3 ÷ 0,5) (mm) cán nguội [f] = (0,5 ÷ 1,0) (mm) cán nóng f1 P.l2 EF2 (mm) P.l1 l12 f2 Mo (mm) EI1 f3 1, Pl1 (mm) 2GF1 Trong : 22 E mođun đàn hồi vật liệu E = 2.105 N/mm2 = 2.104 kG/mm2 G mođun trượt G ≈ (3/8)E = 0,75.105 N/mm2 = 7.500 kG/mm2 P lực cán lớn nhất, P = Pmax Tính độ võng đứng (thanh dọc) fo M o l22 �[ f o ](mm) EI Pl1l22 fo �[ f o ] l 64 EI I1 l1 I [fo] = (0,3÷0,5) mm cho cán nguội, [fo] = (0,5÷1,0) mm cho cán nóng b) Tính lượng biến dang cho giá cán : ([1] trang 289) Giá cán tập hợp nhiều chi tiết chịu tác dụng lực cán, bị biến dạng làm việc tuân theo định luật Hook Để giản tiện ta chia giá cán ba cụm chi tiết cho dễ dàng tính tốn Cụm thân giá , hệ trục cán cho tiết lại Tổng lượng biến dạng giá cán : gi P : lực cán toàn phần ; P C gi Cgi : hệ số cứng vững giá cán Theo cách chia cụm chi tiết ta có gi P P P Cth Chtr Cct Cth, Chtr, Cct – hệ số cứng vững tương ứng thân giá, hệ trục chi tiết lại Hay thay kí hiệu số ta có : gi 1 Lượng biến dạng cụm chi tiết bao gồm nhiều thành phần khác Lượng biến dạng momen uốn thân giá δth : th '1 ''1 '''1 δ’1 – lượng biến dạng momen uốn thân giá; 23 δ’’1 – lượng biến dạng lực tác dụng ngang; δ’’’1 – lượng biến dạng đứng thân giá lực tác dụng đứng Lần lượt tìm thành phần sau: '1 l12 �Pl1 � , mm � Mo � EI1 �12 � ''1 k '''1 Pl1 , mm 4GF1 Pl2 , mm EF2 l1, l2 - chiều dài thân ngang thân đứng thân giá cán tính đến đường trung hịa I1,I2 – moment qn tính thân ngang đứng thân giá cán Mo – moment uốn góc khung giá k – hệ số phụ thuộc vào hình dạng thân ngang thân giá cán, thường lấy k = 1,2 E – mođun đàn hồi vật liệu khung giá G – mođun trượt vật lí khung giá F1,F2 – tiết diện thân ngang thân đứng khung giá cán Moment Mo tính theo cơng thức sau: Khơng tính tới độ lượng góc khung: Mo Pl1 16 l I1 l1 I Có tính tới độ lượn góc khung: � r� � r I � Pl1 � 1 � 1,15 � � l1 � l1 I '1 � � � Mo � l I1 � r I 16 � 1 � l1 I '1 � � l1 I r – bán kính lượn góc khung, tính theo đường trung hịa I’1 – moment qn tính tiết diện dầm ngang có tính tới độ lượn góc khung 24 Lượng biến dạng hệ trục cán Kvarto tính sau: δ2 = 2(f1 + f2) – 2(f’1 – f’2) + 2fđh + ftl f1, f2 lượng biến dạng trục tựa tác động moment uốn (f1) lực nằm ngang f’1, f’2 - hiệu số biến dạng tính từ bìa vào tâm trục moment uốn lực nằm ngang fdh – biến dạng đàn hồi hệ trục làm việc trục tựa ftl – lượn biến dạng phôi nén lên trục làm việc cán Theo A.I.Xelilov f1, f2 tính sau: � � �D � � � � 3 � tt � � a aL L 64 c � � � � tt � �d ct � � � � � � � P f1 18,8EDtt P f2 G Dtt 2 � L � � �Dtt � � � � � a 2ctt � � � � � � �dct � � � � � � � Đối với hiệu số lượng biến dạng trục tựa tính từ bìa vào tâm,ta tính sau: f1' P 12aL2 L3 18,8 ED f 2' P L GF1 Dtt, dct – tương ứng đường kính thân cổ trục tựa Ltt – chiều dài thân trục tựa a – khoảng cách đường tâm vít nén (điểm đặt phản lực) ctt – khoảng cách từ mép thân trục tựa đến điểm đặt phản lực tác dụng lên cổ trục G – mođun trượt vật liệu trục tựa Trên sở lực cắt Ger, tính lượng biến dạng đàn hồi hệ hai trục hình trụ hệ trục cán Kvarto theo công thức sau: Dtlv Dtt q 3, 63.10 ln 3,51.106 f nen q 25 q – lực tác dụng qui dài thân trục, q P b Dtlv, Dtt – đường kính trục làm việc trục tựa Tương tự vậy, ta tính lượng biến dạng phần bị phơi nén vào trục làm việc là: ln 3,51.106 f tlv Dtlv q 3, 63.106 Lượng biến dạng tất chi tiết lại δ3 tổng chi tiết chịu tác dụng lực cán δ3 = ∆1 + ∆2 + ∆3 + ∆4 + ∆5 + ∆6 ∆1 – lượng biến dạng gối trục ∆2 – lượng biến dạng vít ép ∆3 – lượng biến dạng tán vít ép; ∆4 – lượng biến dạng cốc an toàn ∆5 – lượng biếndạng đầu đo lực ∆6 – lượng biến dạng miếng đệm Sau tìm tất thành phần biến dạng, cụm chi tiết giá cán, ta tính độ cứng vững giá cán theo cơng thức: C gi P gi Các cụm cấu khác kiểm tra bền theo kết cấu thông thường thiết kế chế tạo máy 26 CHƯƠNG 3:KHUNG GIÁ CÁN KÍN CÁN TẤM 3.1 Các số liệu ban đầu: 3.1.1 Yêu cầu đề Khung giá cán kiểu kín cán 3.1.2 Các thơng số bổ sung cho đề bài: a) Các thông số ban đầu: Máy cán nóng trục (500/1500) x 2500 có chiều rộng sản phẩm 2200 mm, lực cán Pmax = 1750 T Hình 3.1 Các thơng số khung giá cán kiểu kín cán 27 3.2 Tính tốn khung giá cán 3.2.1 Nghiệm bền khung giá cán kiểu kín a Nghiệm bền ngang tiết diện A-A tiết diện nguy hiểm nhất: , kg/mm2 ([2], trang 121) Trong đó: ([2], trang 122) ([2], trang 122) Trong đó: giới hạn bền cho phép thép ; (kg/mm2) ([7], trang 122) I1, I2 momen ngang đứng ; (mm4) ([2], trang 122) l1, l2 chiều dài ngang đứng khung giá cán a1, a2, b1, b2 cạnh tiết diện ngang đứng khung giá cán Ixx, Yxx trọng tâm tiết diện cắt Ta có: P = 1750 T B = 500 mm H = 660 mm b1 = 850 mm h1 = 750 mm b2 = 600 mm h2 = 500 mm Thay số vào ta có : Yc 1900.1250 1250 750 500 850.750 600.500.(750 ) 2 660mm 1900.1250 850.750 600.500 I ( A A ) I '1 I '2 I '3 28 (I’1÷3 moment quán tính tiết diện mặt cắt A-A) 2 BH 1250 � � H � 1900.1250 � I '1 BH � Yc � 1900.1250 � 660 � 12 12 � � 2� � 0,312m 2 b h 750 � � h1 � 850.750 � I 1 b1.h1 � Yc � 850.750 � 660 � 12 12 � � 2� � ' 0, 0816mm 2 b h 500 � � h2 � 600.500 � I '3 2 b2 h2 � Yc � 600.500 � 660 � 12 12 � � � 2� 0, 0441m Thay giá trị tính vào cơng thức : Wu ( A A ) Wu ( A A) I ( A A ) Yc I1 Yc 0,312 0, 0816 0, 0411 0, 29m3 0, 66 M u ( A A ) M u M o Pl1 P.l1 � l2 I1 l1 I Từ mặt cắt ngang G – G đứng ta có : F2 = a3.b3 = 0,8.0,9 = 0,72 m2 I2 = [b4.(h4)3] / 12 = [0,8.(0,9)3] / 12 = 0,0486m4 h3 h3 0,9 0, 45m Yc b3 h3 2 b3 h3 Wu I 0, 0486 0,108m3 Yc 0, 45 Từ mặt cắt ngang tiết diện B-B ta có : F1 = a4.b4 = 0,8.1,3 = 1,04 m3 I1 = [b4.(h4)3] / 12 = [0,8.(1,3)3] / 12 = 0,1464 m4 29 h4 h4 1,3 0, 65m Yc1 b4 h4 2 b4 h4 Wu1 I1 0,1464 0, 224m3 Yc1 0, 65 M uo Mo Pl1 1750.2,55 1.120T 4 P.l1 1750.2,55 � � 64T m l I 6,5 0,1464 1 1 2,55 0, 0486 l1 I Thay Mu Mo vào M u ( A A) M u M o 1.120 64 1056T m Thay giá trị vào : u ( A A ) M u ( A A ) Wu ( A A) 1056 0, 00364T / mm 3, 64kG / mm 0, 29 Như : 3,64 kG/mm2 < [σu] = 12 kG/mm2 Kết luận : Thanh ngang khung giá cán đủ bền,làm việc tốt b) Nghiệm bền ngang tiết diện B – B u ( BB ) M u M o 1.120 64 7,81kG / mm2 2 b4 h4 0,8.1,3 Như : 7,81 kG/mm2 < [σu] = 12 kG/mm2 Kết luận : Thanh ngang đủ bền,làm việc tốt c) Nghiệm bền đứng tiết diện G – G k M P 1750 64 o 1,807 kG / mm2 F2 Wu 2.0, 72 0,108 Như : 1,807 kG/mm2 < [σu] = 12 kG/mm2 Kết luận : Thanh đứng đủ bền,làm việc tốt 3.2.2 Tính độ võng khung giá cán: a) Tính độ võng cho ngang: 30 f1 P �l2 1.750 �103 �6500 0,395mm EF2 �104 �0, 72 �106 f2 l12 P.l �( M o ) EI1 f3 2550 1750 �103.2550 � ( 64 �106 ) 0, 260mm 12 �2 �10 �0,1464 �10 1, Pl1 1, �1750 �103 �2550 0,343mm 2GF1 �7500 �1, 04 �106 � f f1 f f3 0,395 0, 260 0,343 0,998(mm) [ f ] 1, 0( mm) b) Tính độ võng cho đứng: fo M o l22 65002 64 �106 � 0,348mm EI �2 �104 �0, 0486 �1012 � 0,348( mm) [ f o ] 1, 0( mm) Kết luận: Độ võng khung giá cán ngang dọc nhỏ độ võng cho phép khung giá cán, toàn khung giá cán đủ bền để làm việc tốt 3.2.3 Tính đường kính bulông đế giá cán theo momen lật nhào: Thực tế cho thấy, vật cán bắt đầu ăn vào trục cán giá cán xuất lực quán tính I lớn có phương chiều ngược với hướng cán Lực quán tính I sinh momen có xu hướng làm giá cán bị lật nhào khỏi đế giá cán, momen gọi momen lật nhào M1 Lực I momen M1 tính sau: Ở ta tính cho lần cán có lực cán lớn P = 1.750 T 31 Hình 3.2: Lực quán tính I, momen lật nhào M1 thơng số liên quan tính bulơng cho giá cán ([8], trang 181) với MC momen cán R bán kính trục cán �I M C 10,5 42(T m) R 0, 25 với a khoảng cách từ đế máy tới đường cán, a = 750 mm � M l I �a 42 �3,9 163,8(T m) Khi có Ml bulơng nén chịu lực kéo Q tính theo cơng thức: Trong đó: b khoảng cách tâm bulơng (khoảng cách lực Q) giá cán, b = 3800 mm G toàn trọng lượng thân giá cán, G = 40T �Q M l G 163,8 40 20,04(T ) b 3800 Lực kéo tác dụng lên bulông là: Thông thường người ta lấy Qb cao với lý thuyết để đảm bảo an toàn theo công thức sau: với n số lượng bulông, n=4 32 � Qb (1, 1, 4) Q 20,04 1, � 7, 01(T ) n Đường kính bulơng tính theo công thức sau: 4Qb �7010 34( mm) k 3,14 �8 d� Vậy ta chọn d = 50 (mm) Đường kính bulơng kiểm tra việc nghiệm bền theo công thức sau: k 4Qb �7010 3,57(kg / mm ) k 2 d 3,14 �50 3.3 Tính lượng biến dạng cho giá cán : Tổng lượng biến dạng giá cán : gi th t ct a) Lượng biến dạng momen uốn thân giá δth : th '1 ''1 '''1 '1 l12 �Pl1 � � Mo � EI1 �12 � � � 25502 1750.103.2550 64.106 � 0,171mm 12 � 4.2.10 0,1464.10 � 12 � ''1 k Pl1 1750.103.2550 1, 0,172mm 4GF1 4.7500.1, 04.1012 Pl2 1750.103.6500 '''1 0,197mm EF2 4.2.104.0, 72.106 th '1 ''1 '''1 0,171 0,172 0,197 0,54 mm b) Lượng biến dạng lực tác dụng ngang: δ2 = 2(f1 + f2) – 2(f’1 – f’2) + 2fđh + ftl Lượng biến dạng trục tựa tác động moment uốn (f1) lực nằm ngang: 33 � � �D � � � � 3 � tt � � a aL L 64 c � � � � tt � �d ct � � � � � � � P f1 18,8EDtt 1750.103 18,8.2.104.15004 � � �1500 � � � � 3 � �3450 �3450 �2400 2400 64 �525 � � � � � � 1050 � � � � � � 0, 269mm P f2 G Dtt � � L a 2ctt � � � � � �Dtt � � � � � � � � � �d ct � � � � � 0,11mm Hiệu số biến dạng tính từ bìa vào tâm trục moment uốn lực nằm ngang f1' P 12aL2 L3 18,8 ED 1750.103 12 �3450 �24002 �24003 0, 016mm 4 18,8 �2.10 �2550 f 2' P L 1750.103 2400 0, 067 mm GF1 7500 �1, 04.10 Lượng biến dạng đàn hồi hệ hai trục hình trụ: Dtlv Dtt q 3, 63.10 ln 3,51.106 f nen q 500 1500 1750.103 2200 3, 63.106 ln 3,51.106 1750.103 � 2200 8,3.103 mm q – lực tác dụng qui dài thân trục, q P b Lượng biến dạng phần bị phôi nén vào trục làm việc là: 34 D ln 3,51.106 tlv q f tlv 3, 63.10 500 1750.103 2200 2, 6.106 mm 3, 63.106 ln 3,51.106 δ2 = 2(f1 + f2) – 2(f’1 – f’2) + 2fđh + ftl 3 6 = 2×(0,269 + 0,11) – 2×(0,016 – 0,067) + 2× 8,3.10 + 2, 6.10 =0,88 mm c) Lượng biến dạng tất chi tiết cịn lại δ3 tởng chi tiết chịu tác dụng lực cán δ3 = ∆1 + ∆2 + ∆3 + ∆4 + ∆5 + ∆6 ∆1 – lượng biến dạng gối trục ∆2 – lượng biến dạng vít ép ∆3 – lượng biến dạng tán vít ép; ∆4 – lượng biến dạng cốc an toàn ∆5 – lượng biếndạng đầu đo lực ∆6 – lượng biến dạng miếng đệm Ở ta khơng xét đến δ3vì thời gian có hạn Vậy tổng lượng biến dạng giá cán là: gi th t 0,54 0,88 1, 42mm 35 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Dưới hướng dẫn thầy Th.s Nguyễn Đăng Khoa, em hoàn thành xong đồ án tiến độ, cịn số thiếu sót định kiến thức có hạn thời gian khơng cho phép em tìm hiểu sâu Những vấn đề hồn thành: Tìm hiểu sơ tình hình sản xuất thép giới nước định hướng phát triển Hồn thành tính tốn thơng số cơng nghệ như: thơng số lỗ hình, thơng số biến dạng, vận tốc cán, lực cán, moment cơng suất động cơ… Hồn thành mơ hình hóa hệ thống lỗ hình vẽ kĩ thuật Một số vấn đề chưa làm Chưa thật tìm hiểu sâu tình hình sản suất thép giới nước Chưa đưa nhiều phương án thiết kế, phương án thiết kế dựa nhiều vào luận văn cũ Chưa tính tốn lượng nhiệt q trình cán Chưa tham khảo số liệu thực tế, chủ yếu dựa vào tính tốn lí thuyết 36 ... bền cao Khung giá cán chia làm hai loại: Kiểu kín Kiểu hở Hình 2.7 Cấu tạo hình học khung giá cán kiểu kín 19 Hình 2.8 Cấu tạo hình học khung giá cán kiểu hở Vật liệu chế tạo khung thường... 55,có [σb] = 60(N/mm2) Khung chế tạo phương pháp đúc, loại máy cán nhỏ khung chế tạo phương pháp hàn ghép kim loại vào thành khung Khung giá cán kiểu hở (Hình 2.8) gồm khung hình chữ U nắp ghép... phẩm 2200 mm, lực cán Pmax = 1750 T Hình 3.1 Các thơng số khung giá cán kiểu kín cán 27 3.2 Tính tốn khung giá cán 3.2.1 Nghiệm bền khung giá cán kiểu kín a Nghiệm bền ngang tiết diện A-A tiết
Ngày đăng: 08/05/2018, 10:29
Xem thêm:
