Đồ án chế tạo thanh truyền trục chuyền động

Thanh truyền là một chi tiết không thể thiếu trong bất kỳ một động cơ đốt trong nào. Thanh truyền dùng để nối piston với trục khuỷu của động cơ và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.

Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay nền công nghiệp Việt Nam đang đi theo xu hướng tự chủ trong công nghệ và thiết bị, vì thế một kỹ sư không chỉ cần hiểu biết cách sử dụng, ứng các công nghệ hiên đại, máy móc vào sản xuất mà còn phải có khả năng thiết kế dây chuyền sản xuất, bố trí xưởng sản xuất sao cho hợp lí với nhu cầu sản xuất của công ty Vì thế mà thiết kế xưởng nhiệt luyện là nội dung vô cùng quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư nhằm giúp các sinh viên có kiến thức gần với thực tiễn sản xuất trong công nghiệp, là môn học để sinh viên vận dung các kiến thức đã học vào trong một tổng thể

Công nghệ nhiệt luyện nhằm làm thay đổi tính chất vật liệu bằng cách thay đổi cấu trúc của vật liệu thông qua việc xử lý nhiệt Đặc biệt trong cơ khí chế tạo máy, nhiệt luyện đóng vai trò vô cùng quan trọng vì không những nó giúp cho các chi tiết sau khi gia công có độ bền, độ cứng, độ dẻo, dộ dai…phù hợp với mong muốn của người sử dụng mà nó còn tạo ra những chi tiết có tính công nghệ rất cao Do đó có thể nói, nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm cơ khí sau cùng Lựa chọn được công nghệ nhiệt luyện phù hợp

và tính toán sao cho quá trình xử lý hiệu quả và tiết kiệm nhất sẽ đảm bảo được chất lượng sản phẩm luôn ổn đinh, giúp cho nhà đầu tư tiết kiệm và thu được lợi nhuận kinh tế cao

Đồ án: “Thiết kế xưởng nhiệt luyện” gồm các bước phân tích lựa chọn vật

liệu, lập quy trình nhiệt luyện, tính toán lựa chọn thiết bị và thiết kế xưởng nhiệt luyện Để làm được tất cả những điều trên sinh viên phải vận dụng toàn bộ các kiến thức đã được học và tìm tòi từ nhiều nguồn thông tin thực tế từ các công ty

đã sản xuất các sản phẩm tương tự

Nhờ có sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn và các bạn chúng em đã có thể hoàn thành được đồ án môn học Vì đây là lần đầu tham gia thiết kế một xưởng nhiệt luyện nên trong quá trình làm không thể tránh khỏi sai sót, chúng em mong được

Trang 2

thầy cô xem xét là chỉ bảo thêm để đồ án thiết kế xưởng này có thể hoàn thiện hơn

Em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới TS Nguyễn Anh Sơn là người trực tiếp hướng dẫn chúng em trong quá trình thực hiện đồ án này, các thầy cô bộ môn Vật liệu học và xử lí nhiệt luyện đã truyền đạt kiến thức chuyên môn cho chúng

em

Hà Nội, ngày 09 tháng 06 năm 2019

Sinh viên thực hiện Bùi Bích Phương

Lê Tuấn Anh

Trang 3

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỤC LỤC 3

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 6

1.1 Thanh truyền 6

1.1.1 Cấu tạo, vị trí: 6

1.1.2 Vai trò, chức năng 7

1.1.3 Lựa chọn vật liệu: 8

1.2 Trục truyền động 10

1.2.1 Điều kiện làm việc 10

1.2.2 Yêu cầu cơ tính 12

1.2.3 Lựa chọn vật liệu 13

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CHẾ TẠO VÀ NHIỆT LUYỆN 16

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN 20

3.1.1 Lựa chọn thiết bị 20

3.1.2 Tính toán quy trình nhiệt luyện 21

3.2.1 Lựa chọn thiết bị 30

3.2.2 Tính toán quy trình nhiệt luyện 30

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ 37

4.1 Sản lượng và thời gian nhiệt luyện cho thanh truyền 37

4.2 Sản lượng và thời gian nhiệt luyện cho trục truyền động 37

4.3 Lò tôi 37

4.4 Lò ram 1 38

Trang 4

4.5 Lò ram 2 39

4.6 Bể làm nguội 40

4.6.1 Bể làm nguội thanh truyền 40

4.6.2 Bể làm nguội trục truyền động 41

4.7 Thiết bị phụ 42

4.7.1 Xe nâng 42

4.7.2 Máy đo độ cứng 43

4.7.3 Máy đo độ cứng cầm tay 44

4.7.4 Cần trục 45

4.7.5 Máy tẩy rửa 46

4.7.6 Các thiết bị phụ khác 47

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ MẶT BẰNG XƯỞNG 51

5.1 Chọn địa điểm, vị trí, hướng và kiểu nhà xưởng 51

5.2 Yêu cầu trong việc sắp xếp, bố trí và các khu vực trong nhà xưởng 51

5.3 Thiết kế mặt bằng xưởng 53

5.4 Thiết kế lưới điện-nước 55

CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN CHI PHÍ SẢN XUẤT 56

6.1 Điện tiêu thụ cho nhiệt luyện 56

6.2 Tiền khấu hao thiết bị 57

6.3 Tiền lương của người lao động 58

6.5 Chi phí tiền điện sinh hoạt và tiền dầu 59

6.4 Chi phí lên cho mỗi khối lượng sản phẩm 60

CHƯƠNG VII AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG 61

7.1 An toàn lao động chung 61

7.1.1 Yêu cầu cơ bản với quá trình công nghệ 61

7.1.3 Yêu cầu đối với công nghệ 61

7.1.4 Yêu cầu với bố trí thiết bị sản xuất 62

7.1.5 Bảo quản, vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm gia công và phế liệu sản xuất 62

7.1.6 Yêu cầu cơ bản đối với công nhân viên chức 62

Trang 5

7.1.7 Sử dụng phương tiện bảo vệ 63

7.1.8 Kiểm tra thực hiện bảo hộ lao động 63

7.2 Một số đặc điểm riêng của xưởng nhiệt luyện và biện pháp đề phòng chống tai nạn xảy ra khi nhiệt luyện 63

7.2.1 Môi trường và thiết bị có nhiệt độ cao 63

7.2.2 Phòng chống độc hại 64

7.2.3 Phòng chống bỏng và đề phòng cháy nổ 65

7.2.4 Phòng tai nạn về mắt 66

7.2.5 Phòng chống điện giật 66

7.2.6 Quy tắc an toàn tập thể 66

7.3 An toàn lao động khi làm việc ở các thiết bị 67

CHƯƠNG VII: PHỤ LỤC 68

8.1 Sơ đồ mặt cắt đứng 68

8.2 Sơ đồ mặt bằng xưởng 68

8.3 Sơ đồ bố trí điện 68

8.4 Sơ đồ nước 68

8.5 Phiếu công nghệ 68

8.5.1 Phiếu công nghệ thanh truyền 68

8.5.2 Phiếu công nghệ trục truyền động 68

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU 75

Tài liệu tham khảo 78

Trang 6

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Thanh truyền

Thanh truyền là một chi tiết không thể thiếu trong bất kỳ một động cơ đốt trong nào Thanh truyền dùng để nối piston với trục khuỷu của động cơ và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu

Thanh truyền là một chi tiết điển hình cho chi tiết dạng càng Thanh truyền chịu tải trọng thay đổi trong quá trình làm việc của động cơ Các lực quán tính của piston và của bản thân thanh truyền gây ra ứng suất và tạo độ võng tại tiết diện ngang của thân thanh truyền thân thanh truyền có tiết diện chữ I thay đổi theo chiều dài thân, bề mặt thân không phải gia công Đầu nhỏ và đầu to của thanh truyền có lắp bạc lót giảm ma sát và chống mài mòn Các mặt đầu lớn, đầu nhỏ của thanh truyền thường bố trí đối xứng với thân

1.1.1 Cấu tạo, vị trí:

- Đầu nhỏ: lắp với chốt piston

- Đầu to: lắp với chốt trục khuỷu

- Thân: Thân của thanh truyền có tiết diện chữ I để đảm bảo độ chịu được biến dạng như biến dạng uốn, kéo, nén Ở các đầu của thanh truyền có lót bạc vì khi piston làm việc piston chuyển động tịnh tiến trục khuỷu chuyển động tròn nên chốt piston và chốt trục khuỷu có chuyển động quay trong lỗ của đầu nhỏ

và đầu to thanh truyền vì vậy lắp bạc lót nhằm làm giảm ma sát và giảm độ mài mòn

Trang 7

Hình 1.1 Thanh truyền

1.1.2 Vai trò, chức năng

Nối với piston và trục khuỷu đồng thời truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay cho trục khuỷu

Điều kiện làm việc

Thanh truyền phải có khả năng chịu mỏi vì thanh truyền chịu lực tác dụng của lực quán tính, các lực này biến đổi có tính chất chu kỳ cả về trị số và hướng

Chịu tải trọng kéo và nén thay đổi

Thanh truyền cần phải có độ cứng nhất định Đặc biệt là vòng bên trong của đầu to và đầu nhỏ vì nó gắn kết với piston, trục khuỷu tạo ra ma sát dễ bị mài mòn

Chính vì thế mà vật liệu cần phải có cơ tính tổng hợp

Yêu cầu cơ tính

Trang 8

- Độ dai va đập: ak = 800 ÷ 1200 kJ/m2

- Độ bền kéo: σb = 800 ÷ 1200 N/mm2

Khi gia công cần phải đạt

- Độ chính xác gia công lỗ bạc đồng đầu nhỏ phải đạt cấp chính xác 1 (TCVN) hoặc cấp 5 (ISO), dung sai 0,008 – 0,012

- Độ chính xác của lỗ đầu lớn đật cấp 1 (TCVN) (dung sai 0,015); độ côn và ôvan không quá 0,003 – 0,005

- Độ không song song của 2 đường tâm lỗ đầu lớn và nhỏ không quá 0,02 – 0,06 trên 100mm dài

- Dung sai khoảng cách hai đường tâm giới hạn trong khoảng 007 – 0,1

- Độ không vuông góc giữa mặt đầu của lỗ đầu lớn và đường tâm lỗ không quá 0,03 – 0,05

- Kích thước các lỗ chính được gia công với độ chính xác cấp 2 đến 3, độ nhám

Trang 9

Với các yêu cầu cơ tính như đã đề cập ở trên, thông thường vật liệu chế tạo thanh truyền có thể là các loại thép cacbon kết cấu có hàm lượng cacbon 0.4% - 0.45%C và các nguyên tô hợp kim (2%Mn); (1%Cr); (1%Ni) Đối với các động

cơ diezen làm việc trong điều kiện tăng áp khí thế lớn nên thường được chế tạo từ các loại thép hợp kim kết cầu có giới hạn bền, giới hạn chảy cao Bởi vậy ta sẽ chọn mác thép C45 (thép hóa tốt) để thanh truyền có được cơ tính tổng hợp cao nhất

Bảng 1.1 Bảng mác thép tương đương với C45

Vai trò của các nguyên tố:

- Cacbon: trong thép cacbon là nguyên tố quan trọng nhất (không kể sắt)

tổ chức và tính chất của thép chủ yếu do cacbon quyết định Cacbon trong thép tồn tại dưới hai dạng: dung dịch rắn xen kẽ trong mạng tinh thể sắt và dạng liên

Trang 10

kết trong hợp chất Fe3C (xementit) Các pha dung dịch rắn có độ dẻo cao, độ bền

thấp, pha xementit là pha cứng và giòn

- Mangan: Mangan có ảnh hưởng tốt đến cơ tính, khi hòa tan vào nó làm

tăng độ thấm tôi cho thép, do vậy làm tăng cơ tính của thép, song lượng mangan cao nhất trong thép cacbon C45 cũng chỉ nằm trong giới hạn 0,5 – 0,8% nên ảnh hưởng này không đáng kể Mn còn có tác dụng làm giảm nhẹ tác hại của lưu

huỳnh

- Silic: giống như mangan, silic cũng nâng cao độ bền và độ cứng bên cạnh

đó còn làm tăng cơ tính của thép, song lượng silic cao nhất trong thép cabon C45

cũng chỉ trong giới hạn 0,17 – 0,35% nên tác dụng này cũng không rõ rệt

- Các nguyên tố hợp kim có hàm lượng rất thấp dưới mức tiêu chuẩn nên

chỉ được coi là tạp chất, không ảnh hưởng gì nhiều đến tính chất của mác thép

- Nguyên tố tạp chất có hại P, S gây ảnh bở nóng và bở nguội cần hạn chế

phần trăm của chúng trong mác thép

1.2 Trục truyền động

1.2.1 Điều kiện làm việc

Hình 1.2 Trục truyền động

Trang 11

Trục truyền động (trục các-đăng) là bộ phận thuộc hệ thống truyền lực trên ôtô, dùng để truyền mô men xoắn từ hộp số tới một cầu dẫn động Các trục các-đăng phải quay đều, không đảo, không có dao động xoắn ở mọi tốc độ chuyển động của ô tô

Khi xe di chuyển, cầu sau luôn dao động theo các phương khác nhau tạo ra lực uốn, xoắn, kéo lên trục các-đăng Đồng thời việc bố trí, lắp đặt các chi tiết trên ôtô được thuận tiện, dễ dàng Bộ truyền động các-đăng không những chỉ truyền lực mà còn truyền được cả mô-men

Cấu tạo chung của bộ truyền động các-đăng gồm trục các-đăng và khớp các-đăng Trục các-đăng để truyền mô-men, khớp các-đăng vừa để truyền mô-men vừa để thay đổi phương truyền Một bộ truyền động các-đăng có thể có từ hai trục trở lên kết hợp với một hoặc nhiều khớp các-đăng

Hình 1.3 Hệ thống truyền động trên ô tô

Nhiệm vụ của khớp các đăng là khử những biến đổi về góc phát sinh từ sự chuyển động tương đối giữa bộ vi sai cầu sau và hộp số, nhờ vậy mà việc truyền công suất từ hộp số đến bộ vi sai được thuận lợi Hiện nay có một số loại khớp

Trang 12

các đăng gồm: khớp các đăng kiểu chữ thập; khớp nối mềm và khớp nối có tốc độ không đổi Hình 1.3 mô tả trục các đăng khớp nối kiểu chữ thập

Hình 1.4 Trục các đăng khớp nối kiểu chữ thập

1.2.2 Yêu cầu cơ tính

a) Độ cứng của trục: Độ cứng là yếu tố chịu ảnh hưởng cùng độ dai độ bền của trục Do trục ưu tiên về độ bền, độ dai cao nên yêu cầu độ cứng chỉ cần đạt 40HRC

b) Độ dai - độ bền của trục: Trong quá trình vận hành, trục quay với tốc độ rất cao và thay đổi chiều dài khi hoạt động Do đó vật liệu làm trục phải đảm bảo trục đủ độ bền chịu tải trọng cao, va đập mạnh, chịu uốn và xoắn tốt Momen xoắn cần phải chịu tới 660kGm

c) Cơ tính đồng nhất của trục: Trục có tiết diện lớn nên yêu cầu độ thấm tôi cao để đạt được cơ tính đồng nhất trên toàn tiết diện Đường kính lớn nhất của trục là ø80mm vậy độ thấm tôi ≥ 40mm

Như vậy trục yêu cầu có cơ tính tổng hợp đảm bảo các kết hợp tối ưu được các chỉ tiêu cơ tính: độ bền, độ dẻo, độ dai Để đáp ứng được các điều kiện trên thì trục phải thỏa mãn yêu cầu cơ tính sau:

- Độ cứng: 40 HRC

Trang 13

Nguyên tố hợp kim chính dùng trong thép hóa tốt là các nguyên tố Cr, Mn với lượng chứa 1 - 2%, Ni - 1 - 4% Nguyên tố hợp kim phụ thường dùng trong thép hóa tốt là Mo và W, chúng cũng có tác dụng tăng độ thấm tôi, song chủ yếu

là để khắc phục giòn ram loại II khi ram cao ở những tiết diện lớn (

Từ những yêu cầu cơ tính đã nêu trên chọn mác thép: 40CrNi2Mo

Bảng 1.2 Thành phần nguyên tố của 40CrNi2Mo

Thành

0,15-0,35

Trang 14

Bảng 1.3 Các mác thép tương đương với 40CrNi2Mo

Vai trò của các nguyên tố trong mác thép

- Cacbon: Trong thép Cacbon là nguyên tố quan trọng nhất (không kể sắt)

Tổ chức và tính chất của thép chủ yếu do Cacbon quyết định Cacbon tồn tại trong thép dưới hai dạng: dung dịch rắn xen kẽ trong tinh thể sắt và dạng liên kết trong hợp chất Fe3C (xementit) Các pha dung dịch rắn có độ dẻo cao, độ bền thấp, pha xementit là pha cứng và giòn Sự kết hợp các pha này sẽ cho tổ chức khác nhau của thép ứng với từng thành phần và trạng thái thép cụ thể Hàm lượng Cacbon 0,40% sẽ đảm bảo kết hợp tốt nhất các chỉ tiêu cơ tính: độ bền, độ dẻo, độ dai (cơ tính tổng hợp) sau khi tôi+ram cao và độ cứng, tính chống mài mòn tương đối cao sau khi tôi bề mặt, thỏa mãn tốt các yêu cầu trên

- Mangan: Mangan có ảnh hưởng tốt tới cơ tính, khi hòa tan vào nó làm tăng độ thấm tôi cho thép song lượng Mangan đưa vào hạn chế 0,7-0,8% nên không có tác dụng nhiều

Trang 15

- Crom: Crom có tác dụng tăng mạnh độ thấm tôi Kết hợp cùng Mangan, Niken, Molipden giúp tăng độ thấm tôi đáng kể

- Niken: Vừa tăng mạnh độ thấm tôi vừa giữ được độ dai cao

- Molipđen: Molipđen không những làm tăng mạnh độ thấm tôi mà còn loại

từ được giòn ram loại II

- Silic: Giống như Mangan Silic cũng nâng cao độ bền và độ cứng nên làm tăng cơ tính của thép nhưng do hàm lượng silic chỉ 0,15%-0,35% nên tác dụng này cũng không rõ rệt

Trang 16

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CHẾ TẠO VÀ NHIỆT LUYỆN

2.1 Thanh truyền

Hình 2.1 Quy trình chế tạo thanh truyền

• Phôi: Được chế tạo bằng phương pháp dập nóng, có thể thực hiện phôi dập liền nắp đầu lớn hoặc dập thân và nắp riêng biệt Đối với loại phôi dập liền nắp, lỗ đầu lớn của nó thường có dạng hình ovan để sau khi cắt và gia công lại nó sẽ có vòng tròn theo đúng tiêu chuẩn

Hình 2.2 Hình vẽ chi tiết kích thước thanh truyền

Tôi tần sốRam thấp

Trang 17

• Gia công cơ khí: Có rất nhiều quá trình gia công đặc trưng như:

- Gia công thô các lỗ chính

- Gia công các mặt đầu và lỗ

- Gia công tinh các lỗ chính

• Ram thấp: Nguyên công bắt buộc sau tôi tần số, ram ở 200⁰C

Hình 2.3 Quy trình chế tạo trục truyền động

• Gia công cơ khí: Từ phôi thép ban đầu cắt gọt theo đúng kích thước, hình ảnh bản vẽ chi tiết yêu cầu;

Trang 18

Hình 2.4 Hình vẽ chi tiết kích thước trục truyền động

• Nhiệt luyện: Nhiệt luyện hóa tốt bao gồm tôi+ram cao

- Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện bao gồm: nung thép lên cao quá nhiệt

độ tới hạn A1 (đối với thép trước cùng tích là A3) để làm xuất hiện austenit, giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để biến nó thành mactenxit hay các

tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao

- Ram thép là nguyên công bắt buộc sau khi tôi thép thanh mactenxit, nung nóng lại thép tôi để điều chỉnh độ cứng, độ bền theo đúng yêu cầu làm việc

Hình 2.5 Quy trình nhiệt luyện tổng quát cho trục truyền động

- Theo Atlas Specialty Metals

Thép 40CrNi2Mo được tôi ở nhiệt độ 850 độ C trong môi trường dầu;

T⁰C

850⁰C

500⁰C Dầu

τ

Trang 19

Mục đích: Chuyển biến austenite thành mactenxit, hòa tan một lượng lớn cacbit hợp kim vào austenit và sau khi tôi mactenxit được hợp kim hóa cao nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn, nâng cao độ bền và khả năng chịu tải của chi tiết

- Với độ cứng, độ dai va đập yêu cầu nhiệt độ ram của trục là 500⁰C

Mục đích: Biến đổi tổ chức mactenxit và austenit dư, khử ứng suất, ram ở nhiệt độ 500⁰C để đạt tổ chức xoocbit ram với chỉ tiêu cơ tính phù hợp với điều kiện làm việc

Trang 20

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN

Công suất thiết kế (kW)

Kích thước buồng lò RxDxC (mm)

Trang 21

Khối lượng gá: 130 (kg)

Thể tích của gá: 0,0166 (m3)

Khối lượng 1 mẻ khi tôi ram:

Khối lượng của 1 chi tiết: 0,325 (kg)

Diện tích mặt nung tính cả gá: Fgá = 3,4 (m2)

Diện tích mặt nung của 1 chi tiết:

Fthanh =2  14(20 15) 2 14(6,5 85) 2.7 + +  + + (6,5 71) + = 3

5,741.10− (m2)

Hình 3.1 Gá nhiệt luyện chi tiết thanh truyền

3.1.2 Tính toán quy trình nhiệt luyện

3.1.2.1 Tính toán quá trình tôi

Trang 22

Trong đó: S là chiều dày truyền nhiệt của vật nung

Công suất hữu ích của lò

0,8.90

60

1, 2 1,5 1, 2

tk h

h

N n

F t kt

Chọn số chi tiết trong một mẻ là 310 chi tiết, với kích thước lò đã chọn thì

có thể xếp được 2 gá, mỗi gá 155 chi tiết, với hệ số sắp xếp k =2,0

Khối lượng một mẻ: M chitiet +M ga =0,325.310 130+ =230kg)

Diện tích hấp thu nhiệt của 1 mẻ:

Trong đó: α là hệ số truyền nhiệt trung bình của lò, α = (Wm2/K)

Fx là diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt của các chi tiết trong 1 mẻ (m2)

T1 = 850 ˚C – nhiệt độ lò

T2 = 25 ˚C – nhiệt độ ban đầu của chi tiết

 Qúa trình nung được chia làm 2 giai đoạn

Trang 23

Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi

Thời gian nung giai đoạn 1:

Trong đó: c là nhiệt dung của chi tiết ở 664˚C (J/kg.K)

M là khối lượng mẻ nung (kg)

T1 là nhiệt độ cuối của chi tiết (˚C)

T2d là nhiệt độ ban đầu của chi tiết (˚C)

α là hệ số truyền nhiệt trung bình của lò (WM2/K)

F là diện tích hấp thụ nhiệt của mẻ nung (m2)

Nhiệt độ nung cuối giai đoạn 1:

n gn

Trang 24

Hình 3.2 Quy trình tôi thanh truyền

3.1.2.2 Tính toán quá trình ram

0,8.42

28

1, 2 1,5 1, 2

tk h

Trang 25

Số chi tiết trong một mẻ:

3

28000

930 ( ) 80.5, 741.10 (560 0,85.550)

h

N n

có thể xếp được 2 gá, mỗi gá 310 chi tiết, với hệ số sắp xếp k = 2,2

Khối lượng một mẻ: M chitiet +M ga =0,325.620 130+ =331(k g)

Diện tích hấp thụ nhiệt của một mẻ:

=> Qúa trình nung được chia làm 2 giai đoạn

Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi

1 2 1

Trong đó: c là nhiệt dung của chi tiết ở 430 ˚C (J/kg.K)

M là khối lượng mẻ nung (kg)

T1 là nhiệt độ cuối của chi tiết (˚C)

T2d là nhiệt độ ban đầu của chi tiết (˚C)

α là hệ số truyền nhiệt trung bình của lò (WM2/K)

Trang 26

F là diện tích hấp thụ nhiệt của mẻ nung (m2)

Nhiệt độ nung cuối giai đoạn 1:

Trang 27

Để đạt được độ cứng theo yêu cầu thì chiều sâu lớp tôi 1mm

Ta có tần số để nung được chiều sâu 1mm

Giai đoạn 1: nung chi tiết từ 25˚C đến nhiệt độ điểm quyri 770˚C

Thời gian nung bề mặt chi tiết:

Trong đó:  =   − d : nhiệt độ của chi tiết tính từ nhiệt độ ban đầu τd (˚C)

λ – hệ số dẫn nhiệt của kim loại (W/m.K)

a – hệ số khuếch tán nhiệt (dẫn nhiệt độ) của kim loại (m2/s)

Hay tM = 770 + 180 = 950˚C Như vậy thời nung giai đoạn 2 của lớp bề mặt

là 0,5 s Tinh thời gian nung điểm biên giới trong của lớp xâm nhập dòng cảm ứng bằng cách cho τ = 0,5 s khi đó:

Trang 28

Vậy tổng thời gian nung bể mặt chi tiết đến 950˚C là 2,5 + 0,5 = 3 s

Tổng thời gian nung lớp sâu 1mm đến 950˚C là 2,5 + 0,5 = 3 s Khi đó

nhiệt trên bề mặt đạt

5

10 0,002 0,002

1 2802.42 2 0,9.10 0,35

0,8.30

20

1, 2 1,5 1, 2

tk h

Trang 29

20000

2400 ( ) 29.5, 741.10 (210 0,8.200)

h

N n

có thể xếp được 2 gá, mỗi gá 310 chi tiết, với hệ số sắp xếp k = 2,2

Khối lượng một mẻ: M chitiet +M ga =0,325.620 130+ =331(k g)

Diện tích hấp thụ nhiệt của một mẻ:

 Qúa trình nung nhiệt độ lò không thay đổi Thời gian nung giai đoạn:

Thời gian giữ nhiệt khi ram là: gn = 15 phút

Tổng thời gian ram là:

Trang 30

3.2.1 Lựa chọn thiết bị

Công dụng Tên lò

Nhiệt độ nung cao nhất của lò (⁰C)

Công suất thiết kế (kW)

Kích thước buồng lò RxDxC (cm)

3.2.2 Tính toán quy trình nhiệt luyện

3.2.2.1 Tính toán quy trình tôi

T⁰C

Không khí 15

1,96

τ

200⁰C

Trang 31

Hình 3.3: Sơ đồ tôi trục truyền động

Tính nhiệt độ trung bình vật nung:

Như vậy trục truyền động là vật mỏng

Công suất hữu ích của lò tôi:

𝑁ℎ =𝜂 𝑁𝑡𝑘

1,2 =

0,8𝑥901,2 = 60𝑘𝑊 Diện tích hấp thụ nhiệt của trục:

Trang 32

Hình 3.4 Gá nhiệt luyện chi tiết trục truyền động

Diện tích hấp thụ nhiệt của gá:

Fgá= Diện tích xung quanh mặt gá+ Diện tích 4 chân

= 6x0,635mx0,515m+4πx0,03x0,5-4.20π0,0852/4=1,697m2

Trang 33

 Ntk ≤ Nkt → Quá trình nung chi tiết được chia thành 2 giai đoạn

Trang 34

= 4243,13𝑠 Thời gian nung giai đoạn 2:

60000165.6,897(860 − 850)

= 475,43𝑠 Thời gian nung là (4243,13+475,43).kx=6606s=110p

trong đó: kx hệ số sắp xếp :1,4

Thời gian giữ nhiệt τgn = A+bD=80p

Thời gian nung và giữ nhiệt khi tôi trục: 110p+80p=190p=3.17h

3.2.2.2 Tính toán quy trình ram

Hình 3.5 Quy trình ram trục truyền động

Nhiệt độ trung bình vật nung:

Trang 35

Số chi tiết trong một mẻ ram:

𝛼𝐹(𝑡1− 𝑘𝑡2𝑐) =

2800060.0,26(783 − 0,9.773) = 20 𝑐ℎ𝑖 𝑡𝑖ế𝑡 Kiểm tra điều kiện biên:

 Ntk ≤ Nkt → Quá trình nung chi tiết được chia thành 2 giai đoạn

= 3698,15𝑠 Thời gian nung giai đoạn 2:

2800060.6,897(510 − 500)

= 1146,35𝑠

Trang 36

Thời gian nung: (3698,15+1146,35).1,4=6782,3s=113p

trong đó kx=1,4

Thời gian giữ nhiệt τgn = A+bD=10+80=90p

Thời giam nung và giữ nhiệt ram là: 113p+90p=203p=3,4h

Hình 3.6 Quy trình nhiệt luyện kết thúc cho trục truyền động

Trang 37

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ

4.1 Sản lượng và thời gian nhiệt luyện cho thanh truyền

Thời gian làm việc của xưởng:

Đối với công nhân làm giờ hành chính: 2 ca, mỗi ca 8 tiếng nghỉ ăn 1 tiếng: thời gian làm từ 8h ÷ 17h

4.2 Sản lượng và thời gian nhiệt luyện cho trục truyền động

Sản lượng: 100 tấn/năm

Số ngày làm việc một năm: 255 ngày (đã trừ ngày thứ 7, chủ nhật

và các ngày nghỉ lễ trong năm)

Một ngày xưởng sản xuất số trục truyền động là:

10000019,575 : 255 = 20 (𝑐ℎ𝑖 𝑡𝑖ế𝑡/𝑛𝑔à𝑦)

4.3 Lò tôi

- Lò KOE 8-16-60

- Công suất: 90 (kW)

- Kích thước: 800x1600x600 (mm)

- Nhiệt độ tối đa: 1200⁰C

- Khối lượng chi tiết một mẻ không tính gá: 391,5 (kg)

- Thời gian làm việc trong một ngày: 1 ca 8 giờ

- Thời gian thực hiện cả giai đoạn nung tôi là: 3,17 (h)

- Thời gian xếp dỡ chi tiết là: 0,2 (h)

Trang 38

Năng suất thiết bị: 𝑃 = 𝑀𝑐ℎ𝑖 𝑡𝑖ế𝑡

3,37 = 116 (𝑘𝑔

ℎ ) trong đó: Mchi tiết= Khối lượng chi tiết một mẻ không tính gá

t= Thời gian nung tôi và xếp dỡ chi tiết

Cơ số giờ làm việc của thiết bị làm việc trong một năm:

ti=k.n.c.G=0,9.298.2.8=2145.6(h) trong đó: k= hệ số dừng thiết bị để sửa chữa hay sự cố

n= số ngày làm việc trong năm đã trừ chủ nhật, nghỉ lễ

c= số ca làm việc trong một ngày

G: số giờ làm việc mỗi ca

Số lượng lò nung tôi cần thiết là:

𝐿 = 𝑆

𝑃 𝑡𝑖 =

160000116.2145,6 = 0,64 Vậy số lò nung tôi cần dùng là 1 lò

4.4 Lò ram 1

- Lò LR42

- Khối lượng chi tiết một mẻ không tính gá: 391,5(kg)

- Thời gian thực hiện cả giai đoạn ram là: 3,4 (h)

3,6 = 108(𝑘𝑔

ℎ )

Trang 39

trong đó: Mchi tiết= Khối lượng chi tiết một mẻ không tính gá

t= Thời gian nung tôi và xếp dỡ chi tiết

Cơ số giờ làm việc của thiết bị làm việc trong một năm:

ti=k.n.c.G=0,9.298.1.8=2145,6(h) trong đó: k= hệ số dừng thiết bị để sửa chữa hay sự cố

n= số ngày làm việc trong năm đã trừ chủ nhật, nghỉ lễ

c= số ca làm việc trong một ngày

G: số giờ làm việc mỗi ca

Số lượng lò ram cần thiết là:

𝐿 = 𝑆

𝑃 𝑡𝑖 =

160000108.2145,6 = 0,69 Vậy số lò nung tôi cần dùng là 1 lò

4.5 Lò ram 2

- Lò RAM-K30

- Khối lượng chi tiết một mẻ không tính gá: 100.75(kg)

- Thời gian thực hiện cả giai đoạn ram là: 1,96 (h)

2,16 = 47(𝑘𝑔

ℎ) trong đó: Mchi tiết= Khối lượng chi tiết một mẻ không tính gá

Định dạng
Số trang	78
Dung lượng	1,87 MB