đồ án máy cắt ống tự động thuyết minh

GIỚI THIỆULý do chọn đề tài Hiện nay việc sử dụng các loại ống trong các kết cấu rất phổ biến, đa dạng, điển hình như các khớp nối, con lăn… với đặc điểm là dễ dàng tháo lắp, có thể tái

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà nội, ngày tháng năm

BẢN ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP I THÔNG TIN CHUNG Họ tên: ……… Học hàm, học vị: ………

Đơn vị công tác: ………

Hướng dẫn sinh viên: ………

Mã số sinh viên: ……… Ngành: ………

Tên đề tài hướng dẫn: ………

………

II NHẬN XÉT 1 Ưu điểm: ………

………

2 Hạn chế: ………

………

III ĐÁNH GIÁ (Các đánh giá có điểm lẻ đến 0.1; điểm cuối cùng làm tròn đến 1 chữ số thập phân) St t Nội dung đánh giá Điể m tối đa Điể m đánh giá 1 Hình thức trình bày quyển thuyết minh và bản vẽ (Theo quy định của nhà trường, không có lỗi chính tả, ngắn gọn, mạch lạc, xúc tích )

2.0

Trang 2

2 Ý thức và thái độ trong thực hiện đề tài 1.0

3 Khả năng và bản lĩnh xử lý, giải quyết vấn đề của sinh viên

trong thực hiện đề tài

1.0

4 Thực hiện các nội dung của đề tài (Về nội dung chuyên môn và

khoa học cũng như về phương pháp nghiên cứu, xử lý vấn đề

của ĐA, KLTN có gì đúng, sai, có gì mới, mức độ sáng tạo)

3.0

5 Mối liên hệ với những vấn đề liên quan ( cơ sở lý thuyết và các

hướng nghiên cứu khác có liên quan) 1.0

Trang 3

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà nội, ngày tháng năm

BẢN ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN I THÔNG TIN CHUNG Họ tên: ……… Học hàm, học vị: ………

Đơn vị công tác: ………

Hướng dẫn sinh viên: ………

Mã số sinh viên: ……… Ngành: ………

Tên đề tài hướng dẫn: ………

………

II ĐÁNH GIÁ (Các đánh giá có điểm lẻ đến 0.1; điểm cuối cùng làm tròn đến 1

chữ số thập phân)

St

đa

Điể

m đánh giá

1 Trình bày nội dung (slide rõ ràng, ngắn gọn, đầy đủ, đúng giờ) 1.0

2 Trả lời câu hỏi của người phản biện 2.0

3 Trả lời các câu hỏi của thành viên hội đồng 2.0

5 Thực hiện các nội dung của đề tài (Về nội dung chuyên môn và

khoa học cũng như về phương pháp nghiên cứu, xử lý vấn đề

của ĐA, KLTN có gì đúng, sai, có gì mới, mức độ sáng tạo)

2.0

6 Mối liên hệ với những vấn đề liên quan ( cơ sở lý thuyết và các

hướng nghiên cứu khác có liên quan)

1.0

7 Tính ứng dụng thực tiễn (phạm vi và mức độ ứng dụng, triển

vọng của đề tài, tính mới, tính sáng tạo ) 1.0

Trang 5

I Thời gian và địa điểm

1 Thời gian: … h ….’ ngày …… /…… /………

Điểm chấm của PB

ĐTB của HĐBV

Điểm học phần (thang điểm 10)

Điểm học phần (thang điểm chữ)

* Có phiếu chấm của các ủy viên hội đồng kèm theo

* Mã SV: Sử dụng khi có sinh viên trùng họ và tên

CHỦ TỊCH THƯ KÝ

Trang 6

PHỤ LỤC

12

LỜI CẢM ƠN 11

1.1 Giới thiệu sản phẩm 13

1.1.1 Các sản phẩm ống thép: 13

a) Ống thép sản xuất trong nước 13

b) Ống thép nhập khẩu 14

1.1.2. Chức năng cơ bản 15

1.1.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thép ống: 16

a) Biến dạng dẻo kim loại: 16

b) Sự thay đổi tính chất của thép ống trong quá trình gia công: 18

c) Nguyên lý biến dạng khi cắt: 18

2.1 Các phương pháp cắt 22

2.1.1 Cưa 22

2.1.2 Cưa lọng 23

2.1.3 Cắt xoay hay cắt ống dạng vòng 25

2.1.4. Cắt Dập 26

2.1.5. Những tiến bộ trong công nghệ cắt 27

2.1.6 Kết luận 28

2.2 Phân tích phương án chọn thiết kế máy 29

2.2.1. Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt: 29

2.2.2. Nguyên tắc hoạt động: 29

2.2.3. Kết luận: 30

2.3 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY 31

2.3.1. Sơ đồ động và nguyên lý làm việc 31

a) a) Sơ đồ động 31

b) Nguyên lý hoạt động của máy : 31

2.3.2. Chọn động cơ 32

a) Xác định công suất động cơ 32

b) Xác định số vòng quay: 33

c) Chọn động cơ 33

2.3.3. Xác định công suất, mômen và vòng quay trên trục 33

a) Công suất 33

b) Số vòng quay 34

c) Mômen xoắn trên trục: 34

Trang 7

2.3.4. Tính bộ truyền đai 34

a) Chọn loại đai 34

b) Tính đường kính bánh đai, chiều rộng bánh đai, chiều dài đai, khoảng cách trục 35

c) Xác định số đai 36

2.3.5. Tính toán thiết kế trục 38

a) Chọn vật liệu 38

b) Xác định sơ bộ đường kính trục 38

c) Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 38

d) Thiết kế trục 38

2.3.6. Tính toán động lực học và kết cấu máy 46

a) Tính toán hệ thống khí nén: 46

b) Tính toán xy lanh tạo lực cắt: 47

3.1 Thiết kế quy trình chế tạo trục 50

3.1.1. Phân tích chi tiết và chọn phôi 50

a) Phân tích chức năng làm việc và tính công nghệ của chi tiết 50

b) Xác định dạng sản xuất 50

c) Phương pháp chế tạo phôi 51

d) Xác định lượng dư gia công 52

3.1.2. Quy trình công nghệ và tính toán chế độ cắt 52

a) Lập thứ tự các nguyên công 52

b) Thiết kế các nguyên công 52

3.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC VÀ VỎ CON LĂN 86

3.2.1. Phân tích chi tiết 86

a) Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết : 86

b) Phân tích tính công nghệ trong kết cấu 87

3.2.2. xác định phương pháp chế tạo phôi : 87

3.2.3. Thiết kế bản vẽ chi tiết, lồng phôi : 88

3.2.4. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 88

3.2.5. Quy trình công nghệ gia công chi tiết 89

3.2.6. Trục con lăn 94

a) xác định phương pháp chế tạo phôi : 94

b) Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 94

4.1.Cấu trúc máy 103

4.1.1. Cụm giá đỡ 103

4.1.2. Cụm cữ so dao 104

Trang 8

4.1.3. Cụm thân máy 104

a) Khung 104

b) Động cơ và bộ tryền động 104

c) Bộ truyền chuyển động 104

d) Bộ dao 104

4.1.4. Lắp ghép máy 104

a) Cần quan tâm 104

b) Sơ đồ lắp ghép 107

c) sơ đồ lắp ghép máy 108

4.15 Hình ảnh lắp ghép thực tế 112

4.2 Kiểm tra chất lượng lắp ráp 115

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 116

Trang 9

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

Hình 0 1 Người công nhân cắt ống băng máy đá 15

Hình 0 2 Cắt ống bằng máy cắt 15

Hình 1 1Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại 20

Hình 1 2 Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể kim loại 21

Hình 1 3- Các giai đoạn của quá trình cắt 24

Hình 1 4 Hình vẽ tính toán lực cắt 25

Hình 2 1 Cưa 27

Hình 2 1: Cưa lọng 29

Hình 2 2: Cắt xoay 30

Hình 2 3 : Cắt dập 32

Hình 2 4- Sơ đồ cơ cấu tay quay con trượt 35

Hình 2 6: Sơ đồ động 38

Hình 2 7 Chọn động cơ 39

Hình 2 8 Biên dạng đai 42

Hình 2 9: Biểu đồ momen 49

Hình 2 10 Hình vẽ tính tổng lực căt 57

3.1 Thiết kế quy trình chế tạo trục 59

Hình 3 1 Nguyên công 1 62

Hình 3 10 Kiểm tra 99

3.2 Chi tiết gối đỡ 99

Hình 3 11 Tạo phôi 106

Hình 3 12 : Bản vẽ nguyên công phay đáy A 107

Hình 3 13: Bản vẽ nguyên công phay mặt đế trên 114

Hình 3 14: Bản vẽ nguyên công khoan, khoột 2 lỗ 17 119

Hình 3 15: Bản vẽ nguyên công khoét, doa 55 126

Trang 10

Hình 3 16: Nguyên công cắt rãnh phanh 131

Hình 3 17: Sơ đồ nguyên công kiểm tra 133

Hình 3 18: Bản vẽ lắp đồ gá nguyên công khoét, doa lỗ 55 134

3.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC VÀ VỎ CON LĂN 137 Hình 3 19 Nguyên cống 1 142

Hình 3 20: NGUYÊN CÔNG II: TIÊN BỀ MẶT CON LĂN 143

Hình 3 21.NGUYÊN CÔNG III: KHỎA MẶT CON LĂN 144

Hình 3 22: Nguyên công IV: tiên 2 bề mặt lắp ổ bi 145

3.3.6 TRỤC CON LĂN 146

Hình 3 24: Nguyên công II : khỏa mặt , khoan tâm 149

Hình 3 25: Nguyên công III:tiên bề mặt con lăn 151

Hình 3 26: Nguyên công IV :tiên 2 bề mặt lắp ổ bi 152

Hình 3 27: Nguyên công V tiên 2 đầu trục về ∅ 24 153

Hình 3 28: Nguyên công VI: kiểm tra 154

4.1.Cấu trúc máy 155

Hình 4 1: Hình 3d của máy 155

Hình 4 2 Sơ đồ lắp ghép máy 160

c) sơ đồ lắp ghép máy 161

Hình 4 4: Cụm giá đỡ 161

Hình 4 5: Cụm cữ so dao 162

Hình 4 6: Cụm thân máy 164

Hình 4 7 Hình ảnh sản phẩm 167

Trang 11

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành các nội dung nghiên cứu của đồ án, nhóm

thực hiện đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ và ủng hộ nhiệt tình của các Thầy, cô và bạn bè trong khoa Cơ khí

Trước tiên, nhóm xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Văn Quê,

người hướng dẫn khoa học, đã có những định hướng và tận tình chỉ bảo nhóm trong suốt quá trình thực hiện đồ án

Do năng lực còn hạn chế nên trong đề tài nghiên cứu khoa học còn không tránh khỏi những sai xót, nhóm thực hiện đề tài mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các

Thầy, cô để đồ án được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Nhóm đồ án

Trang 12

GIỚI THIỆU

Lý do chọn đề tài

Hiện nay việc sử dụng các loại ống trong các kết cấu rất phổ biến, đa dạng, điển hình như các khớp nối, con lăn… với đặc điểm là dễ dàng tháo lắp, có thể tái sử dụng và mang lại hiệu quả kinh tế cao Nhằm mục đích nâng cao năng suất cắt gọt chúng em chọn đề tài máy cắt ống tự động gia công ống có đường kính ϕ27- ϕ42

Hình 0 1 Cắt ống bằng máy cắt

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đầu máy cắt ống tự động

Ứng dụng kết kết quả tính toán vào thiết kế và chế tạo mô hình, từ đó ứng dụng thực tế

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu là một số loại đầu máy cắt ống hiện có trên thị trường.

Phạm vi nghiên cứu:

Do điều kiện hoàn cảnh và thời gian có hạn nên nhóm chỉ tập trung nghiên cứu và

phân tích nguyên lý hoạt động, cấu tạo cơ bản của một số bộ phận chính của đầu máy cắt ống hiện có trên thị trường

Phương pháp nghiên cứu:

Do đầu máy cắt cây là sản phẩm đã xuất hiện ở Việt Nam, các sản phẩm ngoài thực tế chưa nhiều dẫn đến nhóm không được tiếp cận trực tiếp với đầu máy cắt ống để tìm hiểu.Vì vậy, việc đầu tiên nhóm nhanh chóng tìm kiếm và nghiên cứu kỹ về sản phẩm dựa vào các loại tài liệu có liên quan đến máy cắt ống như qua sách vở, các nguồn tài

Trang 13

liệu trên internet và tạp chí khoa học trong và ngoài nước Qua nghiên cứu, tìm hiểu, nhóm đã đưa ra được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy một cách hợp lý nhất và

đã được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn là thầy Nguyễn Văn Quê

Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Quê, nhóm đã từng bước đi vào tìm hiểu và

thiết kế các bộ phận chính của máy,vẽ mô phỏng và kiểm nghiệm bằng các phần mềm

đã được học như: Autocad, Solidwork, Inventor… sau đó xuất và chỉnh sửa bản vẽ

Do thời gian có hạn nên cũng không thể tránh được những sai sót trong quá trình làm

đề tài Nhóm mong được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn để có thể hoàn thiện đồ án tốt hơn

Xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Chương I TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MÁY CẮT ỐNG TỰ ĐỘNG

I.1 Giới thiệu sản phẩm

I.1.1.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),

+ Ống thép hàn đen cỡ lớn: đk từ 141, 168, 219mm dùng dẫn nước, dẫn dầu, kết cấu tiêu chuẩn ASTM A53, API 5L

Trang 14

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

Trang 15

0.610

0.710

0.759

0.858

0.907

1.00422.2 0.32

6

0.37

9

0.433

0.486

0.540

0.593

0.646

0.751

0.80425.4 0.37

0.913

0.995

1.159

1.240

1.403

1.484

1.646

1.887

2.047

2.2862.445

7

0.839

0.932

1.024

1.116

1.300

1.392

1.575

1.666

1.848

2.120

2.300

2.5692.748

4

0.926

1.028

1.130

1.232

1.435

1.536

1.738

1.839

2.040

2.341

2.540

2.8393.037

Trang 16

2 8 9 4 4 8 7 9 7 6

2

3.092

3.312

3.751

3.970

4.408

5.063

5.500

6.1536.588

1

4.199

4.757

5.035

5.591

6.425

6.979

7.8108.364

1

5.847

6.189

6.874

7.899

8.582

9.606

10.287

I.1.2 Chức năng cơ bản

Máy gia công được các loại phôi có biên dạng ống tròn có đường kính từ ∅ 24−∅ 42

Máy cắt nhanh, cắt được nhiều kích cỡ chiều dài

Trong quá trình cắt không để lại phoi cắt

I.1.3.Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thép ống:

a) 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 1 1Biểu 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

P

Δl Δd

Δdh Pd

Trang 17

-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)

Hình 1 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 lạitheo 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 đốixứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh Các nguyên tử kim loạitrên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh

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

Trang 18

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

b) 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 dẫntới 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 giàbiến 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

c) 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

Trang 19

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:

Hình 1 3- 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 pháhuỷ kim loại cho đến khi kết thúc quá trình tách phần vật liệu này ra khỏi phần vật liệukhác 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]

Trang 20

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 sắt

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)

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)

Trang 21

Ta có khoảng thay đổi khoảng cách con lăn : 66 < d < 86

Khoảng cách thay đổi : 46 < h <57

Trang 22

Chương II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT ÔNG TỰ ĐỘNG

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 hòatan 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

Trang 23

- 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 thểlâu, 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 năngsuất sản xuất - Khi lưỡi cưa bị mòn, có thể gây ra ba vớ trên đầu ống được cưa

Trang 24

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

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

Trang 25

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

- Đầu ống cắt không vuông góc Có thể tạo ra cạnh bị vạt ở đường kính ngoài, và ba

vớ cũng như biến dạng nhẹ ở đường kính trong ống

- Tuổi thọ công cụ ngắn khi cắt vật liệu cứng

II.1.4 Cắt Dập.

Trang 26

Hình 2 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 vàđóng 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 số ba

- 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

II.1.5 Những tiến bộ trong công nghệ cắt

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 đượcchế tạo cho thép có cường độ cao Một số lưỡi cưa được phủ để kéo dài tuổi thọ của

Trang 27

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 cóhiệu 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

II.1.6 Kết luận

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

Trang 28

II.2 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

II.2.1 Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt:

Sơ đồ nguyên lý:

1- Tay quay

2- Thanh truyền

3- Con trượt

Hình 2 4- Sơ đồ cơ cấu tay

quay con trượt

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 khí nén:

Truyền dẫn khí nén ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong chế tạo máy, đặc biệt

Trang 29

Hình 2 5- Sơ đồ hệ thống xy lanh khí nén b)Nguyên tắc hoạt động:

Khí được bơm với áp suất cao qua các phần tử khí nén như van an toàn, van phân phối sau đó được dẫn vào buồng bên trái của xy lanh Áp lực lớn của khí nén sẽ đẩy pít tông tiến lên phía trước Trong hành trình ngược lại khí được dẫn vào buồng bên phải đẩy pít tông lùi về

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

+ Giá thành lắp đặt hệ thống khí nén khá đắt tiền, phức tạp đòi hỏi phải chế tạo

chính xác

II.2.3 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 khí nén phù hợp nhất khi cắt các loại thép cacbon và sus

Trang 30

II.3 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY

II.3.1 Sơ đồ động và nguyên lý làm việc

a) a) Sơ đồ động

Hình 2 6: Sơ đồ động

b) Nguyên lý hoạt động của máy :

Dao quay chủ động nhờ lực truyền từ động cơ thông qua bộ truyền đai Ống thép được

đặt giữa 2 con lăn và dao 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 dao làm cho ống thép quay ngược chiều với dao và hai con lăn Và con dao quay cắt ông thép theo chu

Trang 31

II.3.2 Chọn động cơ.

Hình 2 7 Chọn động cơ

a) Xác định công suất động cơ

+Công suất cần thiết trên trục đông cơ:

Pct =

P t

η ( kw )

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

là hiệu suất truyền động

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

đ là hiệu suất bộ truyền đai đ = 0,95

ol là hiệu suất 1 cặp ổ lăn ol = 0,99

Trang 32

-Trong đó: F là lực kéo băng tải: F = 1500(N)

Ta có: u1 là tỉ số truyền của trục : u1= 3( đai thang thường )

-Số vòng quay sơ bộ của bộ truyền:

dn

Vậy ta chọn được động cơ: DK42-6

II.3.3 Xác định công suất, mômen và vòng quay trên trục.

Trang 33

- Công suất trên trục động cơ:

c) Mômen xoắn trên trục:

- Mômen xoắn trên trục động cơ:

II.3.4 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

+Lực tác dụng lên trục và ổ lớn

a) Chọn loại đai

Vật liệu làm đai phải thỏa mãn các yêu cầu như có đủ độ bền mỏi, bền mòn, hệ số ma sát tương đối lớn và có tính đàn hồi cao

Chọn loại đai thang thường có tỷ số của chiều rộng tính toán bt đo theo lớp trung hòa

và chiều cao h của tiết diện hình thang bt/h ≈ 1,4

Theo bảng 4.13 - sách TTTKHDĐ cơ khí tập 1 ta chọn lạo đai thang tiết diện Ƃ

Trang 34

Hình 2 8 Biên dạng đai

b) Tính đường kính bánh đai, chiều rộng bánh đai, chiều dài đai, khoảng cách trục.

- Theo bảng 4.13 chọn đường kính bánh đai nhỏ d1= 160 mm

Trang 35

-Tính chiều dài đai.

Theo bảng 4.13ta chọn chiều dài đai chuẩn l = 1600 mm

- Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây

Trang 36

Fx = Fr.cos10 = 570,3.cos10 = 561,64(N)

Fy = Fr.sin10 = 570,3.sin10 = 99 (N)

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài α = 0°

Dựa vào các kết quả tính toán ta có bảng sau

Đường kính bánh đai nhỏ d1, mm 160

Trang 37

- Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45,tôi cải thiện có: b= 600 (Mpa).

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

c) Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.

Chiều dài moayơ bánh đai gắn với trục I :

lm1 = (1,2 1,5 ).d1= (1,2 1,5 ).30 = 36 45

Chọn lm12=40 (mm)

Trang 38

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: F xđ và F yđ

Định dạng
Số trang	116
Dung lượng	6,36 MB