Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán - Chương 3

Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 60 Chơng 3 Các đại lợng đặc trng cho sự biến dạng của kim loại khi cán 3.1- Các thông số hình học của vùng biến dạng Quan sát mô hình cán với hai trục cán có tâm O 1 và O 2 quay ngợc chiều nhau với các tốc độ V 1 và V 2 . Bán kính trục cán là R 1 và R 2 , các điểm tiếp xúc giữa phôi cán với trục là A 1 B 1 B 2 A 2 , góc ở tâm chắn các cung A 1 B 1 và B 2 A 2 là 1 và 2 . Với các ký hiệu nh trên, ta có các khái niệm về thông số hình học của vùng biến dạng khi cán nh sau: - A 1 B 1 B 2 A 2 : vùng biến dạng hình học - A 1 B 1 nB 2 A 2 m: vùng biến dạng thực tế. - m, n: biến dạng ngoài vùng biến dạng hình học. - 1 , 2 : các góc ăn. - A 1 B 1 , A 2 B 2 : các cung tiếp xúc. - l x : hình chiếu cung tiếp xúc lên phơng nằm ngang. - H, h: chiều cao vật cán trớc và sau khi cán. - B, b: chiều rộng vật cán trớc và sau khi cán. - L, l: chiều dài vật cán trớc và sau khi cán. 3.2- Mối quan hệ giữa các đại lợng hình học H - h = h: lợng ép tuyệt đối. H h H h 1 H hH == : lợng ép tỷ đối. b - B = b: dãn rộng tuyệt đối. B b 1 B b B Bb == : dãn rộng tỷ đối. 3.3. Lợng ép Khi cán, tiết diện ngang của vật cán đều giảm xuống khi qua các lỗ hình trục cán. Sự giảm tiết diện ngang chính là sự giảm chiều cao của vật cán sau mỗi lần cán qua các lỗ hình ta gọi là lợng ép. O 1 V 1 h 1 A 1 1 O 2 V 2 R 1 R 2 2 B 2 A 2 m n K h 2 h H Hình 3.1- Sơ đồ cán giữa hai trục. l x B b b/2 b/2 E B 1 Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 61 Lợng ép trong mỗi lần cán phải dựa vào các yếu tố sau đây mà phân chia hợp lý cho từng lỗ hình: Thành phần hóa học, cơ lý tính của kim loại cán Hệ thống lỗ hình, từng loại lỗ hình củ thể. Lực cán cho phép của trục, công suất động cơ, mômen cán v.v Thiết bị phụ khác của máy cán cho phép tiến hành quy trình công nghệ. Ngoài các yếu tố trên còn phải lu ý tới năng lực của thiết bị trong khi cán mà điều chỉnh cho phù hợp đồng thời không ngừng cải tiến và tìm ra quy trình công nghệ mới hợp lý hơn để đạt đợc lợng ép lớn nhất. Lợng ép lớn nhất (lợng ép cực đại) đợc tính theo công thức sau: 2 L MAX . 2 D h = (mm) (3.1) trong đó: D L - đờng kính làm việc của trục cán. - góc ăn của vật cán Trong quá trình cán, trục cán luôn luôn bị mài mòn vì vậy bề mặt làm việc của trục dần không đạt đợc yêu cầu kỹ thuật. Để ép kim loại đợc tốt và đảm bảo chất lợng bề mặt của sản phẩm chúng ta phải tiến hành mài, tiện lại trục cán. Hệ số mài lại trục cán đợc tính nh sau: H MINMAX D DD K = (3.2) trong đó: K - hệ số mài lại D MAX - đờng kính trục cán mới chế tạo D MIN - đờng kính trục cán đợc mài lại lần cuối cùng. D H - đờng kính trục cán danh nghĩa Trong thực tế K = 0,08 ữ 0,12 đối với trục cán phôi; K = 0,1 đối với trục cán hình Ngoài ra h MAX dùng cho máy cán phá 2 trục đảo chiều đợc tính theo công thức sau: + = 2 LMAX f1 1 1Dh (mm) (3.3) trong đó: f - hệ số ma sát giữa vật cán và trục cán (đợc tính theo Lý thuyết cán). Trong trờng hợp đang cán mà tính dẻo của kim loại bị giảm buộc ta phải điều chỉnh lại lợng ép thì phải kiểm tra lại mômen uốn của trục và lực cán theo công thức sau: = 8 b 4 a PM u (3.4) D L D H h Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 62 trong đó: () ba2 .D.8,0 P u 3 = (3.5) Thay (3.5) vào (3.4) ta đợc: u 3 u .D.1,0M = (3.6) trong đó: D - đờng kính trục cán a = L + l: tổng chiều dài thân trục và cổ trục cán b - chiều rộng vật cán u - ứng suất uốn cho phép của vật liệu làm trục Chú ý: Khi xác định lực cán theo (3.5) và mômen uốn theo (3.6) thì ta bỏ qua mômen xoắn của trục cán. Lực cán sau mỗi lần cán đợc xác định bằng công thức: P = P tb .F = P tb .B.l tx Trong đó: P tb : áp lực trung bình của kim loại lên trục cán B: chiều rộng trung bình của kim loại cán l tx : chiều dài vùng biến dạng, nh vậy ta suy ra lợng ép sau mỗi lần cán: B.P P h.R tb = 2 tb R.P P R 1 h = (3.7) 3.4. Lợng ép trung bình và tổng lợng ép Khi thực hiện chế độ ép cần thiết phải biết đợc kích thớc của thỏi thép đúc hay kích thớc của phôi cán ban đầu, kích thớc của sản phẩm cán và tổng lợng ép. Ví dụ: cần phải cán ra một sản phẩm có tiết diện hình vuông từ phôi thép tiết diện hình chữ nhật (H.3.1). Tổng lợng ép đợc tính theo công thức: ()( ) [] aBaA.mh += (3.8) trong đó: m - hệ số biến dạng ngang của vật cán, đối với trục cán phẳng m = 1,15. Lợng ép trung bình sau mỗi lần cán: n h h tb = (3.9) trong đó: n - số lần cán, h tb = (0,8ữ0,9)h MAX . Đối với trục cán phẳng số lần cán đợc tính theo công thức: ( ) ( ) [ ] tb h aBaA15,1 n + = (3.10) Đối với trục cán hình, vì tiết diện mặt cắt ngang của thép hình phức tạp nên khó phân tính toán để phân phối lợng ép, cho nên ngời ta dựa vào sự phân phối hệ b l L a B a a A 1 2 5 6 3 4 7 H.3.1. Sơ đồ cán thép vuông từ phôi thép chữ nhật Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 63 số giãn dài cho từng lần cán và tính diện tích mặt cắt để tiến hành quy trình công nghệ. Tổng biến dạng có thể đợc biểu hiện qua tổng hệ số giãn dài: tbn321 n 1n 3 2 2 1 1 0 n 0 .n . F F . F F F F F F F F à=àààà=====à (3.10) trong đó F 0 , F n - diện tích tiết diện ngang của phôi và sản phẩm cán. Số lần cán có thể đợc xác định theo công thức: tb n0 tb lg FlgFlg lg lg n à = à à = (3.11) Nh vậy, biết đợc diện tích tiết diện ngang của phôi và sản phẩm cán, biết đợc hệ số giãn dài trung bình, ta có thể tính đợc số lần cán theo (3.11). Mối quan hệ giữa à tb với lỗ hình và kim loại đợc cán, cũng nh việc phân bố hệ số à tb hoàn toàn giống nh phân bố lợng ép theo nguyên tắc: - Dùng hết khả năng ép và giãn dài của lỗ hình - Năng suất đạt cao nhất mà số lần cán là ít nhất - ở lần cán đầu tiên và cuối cùng thì hệ số giãn dài nhỏ hơn các lần cán trung gian. Trong cán nguội cũng nh cán nóng, lợng ép không cố định mà thay đổi theo các lần cán. Theo nguyên lý thì lợng ép giảm dần từ lợt cán đầu đến cuối vì lợng biến cứng ngày càng tăng (đồ thị 3.1). Tuy nhiên ở những lợt cán đầu do phụ thuộc vào điều kiện cán nên lợng ép không lớn lắm sau đó do tiết diện của vật cán nhỏ nên không còn phụ thuộc vào điều kiện cán mà vào điều kiện bền của giá cán và công suất động cơ nên lợng ép tăng lên, tiếp đến vì khả năng mòn của trục cán nên lợng ép giảm xuống theo đồ thị (3.2) : 0 1 2 3 4 5 6 10 20 30 40 50 60 70 80 90 %100. h hH Đồ thị 3.1.Thứ tự khuôn cán 1234 n à Đồ thị 3.2. Số thứ tự các lần cán. Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 64 Trong thực tế à tb đợc phân phối cho một số loại lỗ hình và sản phẩm hay dùng theo bảng (3.1): Bảng (3.1): phân phối hệ số à tb cho một số sản phẩm cán và các loại lỗ hình tng ứng. Loại sản phẩm cán Loại lỗ hình à tb 1. Loại sản phẩm có mặt cắt đơn giản (vuông, tròn, chữ nhật, dẹt, tam giác, .) 2. Loại có mặt cắt ngang phức tạp ( đờng ray, chữ I, U, T, .) Lỗ hình cán tinh Lỗ hình chữ nhật - vuông Lỗ hình thoi - vuông Lỗ hình bàu dục Lỗ hình vuông Lỗ hình tinh Lỗ hình thô 1,13ữ1,15 1,10ữ1,30 1,25ữ1,60 1,20ữ1,80 1,20ữ1,80 1,12ữ1,20 1,30ữ1,40 3.5. Lợng giãn rộng Vật cán qua mỗi lần ép trong các lỗ hình đều có sự giãn rộng. Trong lý thuyết cán ta có lợng giãn rộng tuyệt đối b đợc tính theo công thức: b = b - B Lợng dãn rộng b phát sinh một cách tự nhiên theo quy luật biến dạng trong không gian ba chiều, thế nhng trên thực tế, trong quá trình cán nó là một đại lợng biến dạng không mong muốn vì b là một thông số biến dạng chịu ảnh hởng của nhiều thông số công nghệ cán, b cũng chính là nguyên nhân gây ra phế phẩm ở nhiều trờng hợp. Vì vậy, mà việc nghiên cứu đại lợng biến dạng ngang và lợng dãn rộng b khi cán là rất cần thiết nhằm mục đích khống chế hoặc cỡng bức khi cần thiết. Song, vấn đề lại rất khó lý giải trong lý thuyết cán bởi vì mọi sự diễn biến các thông số công nghệ đều xảy ra trong vùng biến dạng. Đã có nhiều tác giả và cũng đã có nhiều công trình đợc công bố, mọi nghiên cứu đều tập trung vào các yếu tố làm ảnh hởng đến lợng dãn rộng b. Ta biết rằng khi một phân tố kim loại bị nén theo mọt chiều thì sẽ chảy dẻo theo hai chiều còn lại, trên cơ sở đó ta thấy đại lợng h là yếu tố công nghệ đầu tiên ảnh hởng đến lợng biến dạng ngang b. Một số công trình nghiên cứu khác đem lại các biểu thức tính b. Trong tính toán thờng sử dụng công thức của B.P. Bactinov: = f2 h h.R H2 h .15,1b (3.12) trong đó, H: chiều cao ban đầu của phôi cán; f: hệ số ma sát trên bề mặt tiếp xúc. R: bán kính trục cán; h: lợng ép tuyệt đối. Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 65 Với biểu thức của Petrov, tác giả đã đề cập đến nhiều yếu tố công nghệ ảnh hởng đến b nh là trạng thái ứng suất trung bình 2 , hệ số ma sát, yếu tố hình dáng vùng biến dạng, lợng ép h .: H h f2 h h.R.f. H h 1b += (3.13) Qua các biểu thức trên ta nhận xét: Lợng dãn rộng b phụ thuộc vào các yếu tố công nghệ: chiều rộng ban đầu vật cán B, chiều cao vật cán H, lợng ép tuyệt đối h, đờng kính trục cán D, hệ số ma sát f, ứng suất pháp , ứng suất tiếp . Trong bảng 3.2 sau đây cho ta biết lợng giãn rộng thực tế của máy cán phôi thỏi Blumin với chế độ ép, góc ăn, số lần cán từ thỏi đúc nặng từ 6,7ữ71 tấn và tiết diện (680 x 685)mm xuống phôi có tiết diện (250 x 250) mm. Bảng 3.2: chế độ ép khi cán phôi thỏi (250 x 250) từ thỏi đúc (680 x 685) mm Lần Kích thớc sau cán Lợng ép Dãn rộng Góc ăn cán Dày (mm) Rộng (mm) (mm) (mm) (độ) 1 2 x 3 4 x 5 6 x 7 8 x 9 10 x 11 12 x 13 14 x 15 680 600 615 540 470 400 540 460 380 300 370 290 280 240 250 685 690 605 610 615 620 410 420 435 450 315 330 300 310 250 80 75 75 75 70 70 80 80 80 80 80 80 50 40 60 5 5 5 5 5 5 10 10 15 15 15 15 10 10 10 23 0 35 23 0 35 22 0 55 22 0 55 22 0 05 22 0 55 23 0 50 23 0 50 23 0 50 23 0 50 23 0 20 23 0 20 17 0 40 16 0 30 20 0 30 Chú thích: có dấu x là có lật trở phôi tơng ứng với hành trình. 3.6. Cung tiếp xúc và góc ăn khi cán Cung tạo bởi trục cán và kim loại khi ăn vào trục gọi là cung tiếp xúc. Trong lý thuyết can ta đã chứng minh cung tiếp xúc phụ thuộc vào bán kính trục cán và góc ăn của vật cán vào trục: h = D(1 - cos) với D: đờng kính làm việc của trục cán. Khi góc bé ( 10 - 15 0 ) thì: 1 - cos = 2sin 2 (/2) = 2(/2) 2 = 2 /2 Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 66 Do đó, () 2 .D 2 sin.2.Dcos1Dh 2 2 = == Suy ra, R h = (rad) (3.14) Hoặc: R h .5,57 R h180 = = (độ) 3.7. Sự vợt trớc và sự trễ Trên một độ dài cung tiếp xúc trong vùng biến dạng, sự chênh lệch tốc độ tạo nên 2 vùng phân cách bởi một tiết diện mà tại đó V B cos = V H = V h , ta gọi là tiết diện trung hoà. Vùng (1) tốc độ của phôi nhỏ hơn tốc độ của trục cán (V B cos), ta gọi là vùng trễ. Vùng (2) tốc độ của phôi lớn hơn tốc độ của trục cán (V B cos), ta gọi là vùng vợt trớc. Ký hiệu là góc ở tâm chắn bởi phần cung tiếp xúc thuộc vùng vợt trớc và đợc gọi là góc trung hoà. Góc ở tâm chắn bởi cung thuộc vùng trễ sẽ là ( - ). Nhiều công trình nghiên cứu ngời ta nhận thấy rằng, nếu nh độ dài cung tiếp xúc l x khá lớn thì không phải chỉ có tiết diện trung hoà mà có cả một vùng trung hoà. Vùng này ngời ta gọi là vùng dính. Có nghĩa rằng, trên vùng này không tồn tại sự trợt trên bề mặt tiếp xúc, lực ma sát có giá trị rất bé 0 và đổi dấu. Đồ thị tốc độ trong trờng hợp này nh hình 2.9. Từ những khái niệm đã tình bày trên đây ta nhận thấy rằng, hiện tợng trễ và vợt trớc là một quá trình động xảy ra một cách tự nhiên trong vùng biến dạng. Độ lớn của từng vùng có thể thay đổi tùy theo các thông số công nghệ xảy ra trong vùng biến dạng, kể cả các thông số hình học của vùng biến dạng. Vì vậy, việc xác định độ lớn của từng vùng, nhất là trị số vợt trớc có ý nghĩa thực tế trong công nghệ cán. Khi xét mối liên hệ giữa các thông số hình học ta có: h max = D(1 - cos). Với biểu thức này, nếu nh ta tính lợng ép tại tiết diện trung hoà thì ta có thể viết: h = h - h = D(1 - cos) (3.15) Suy ra, h = D(1 - cos) + h Theo Phike thì lợng vợt trớc đợc tính theo biểu thức: ( ) [] 1 h coshcos1D %S h + = (3.16) l x V H V B V h V B cos 1 2 Hình 3.2- Sơ đồ tốc độ trục và vật cán khi tồn tại vùng dính Vùng dính 1 2 Vùng trễ Vùng vợt trớc Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 67 Trong (3.16) để tìm đợc S h % cần phải xác định đợc cos là chủ yếu. Từ (3.15) ta tìm đợc: D h 1cos = (3.17) Hoặc theo biểu thức Đrezđen: 2% h h R S = (3.18) Cũng nh vợt trớc, đại lợng trễ có thể tính từ điều kiện thể tích không đổi khi phôi di chuyển trong vùng biến dạng trong một đơn vị thời gian: V H F = V h f. ở đây ta ký hiệu: F/f = , do đó: V H = V h / (3.19) Ký hiệu S H là đại lợng trễ, ta có: = = cosV V 1 cosV VcosV S B H B HB H (3.20) Với là một góc biến đổi theo tiết diện quan sát. Đa (3.19) vào (3.20) ta có = cosV V 1S B H H (3.21) 3.8. áp lực của kim loại lên trục cán áp lực của kim loại lên trục cán là nguyên nhân chính tạo ra trạng thái ứng suất trong vùng biến dạng, đặc điểm biến dạng của trục cán. áp lực từ phía trục cán lên kim loại có sự tơng tác với vợt trớc, sự dãn rộng, điều kiện ăn kim loại. Từ điều kiện và các thông số công nghệ ta có thể tính đợc áp lực của kim loại lên trục cán và qua đó xác định đợc mômen cán, công suất cán, công suất động cơ và tiêu hao năng lợng trong quá trình cán. Trị số và sự phân bố áp lực trên cung tiếp xúc của vùng biến dạng có ảnh hởng trực tiếp đến mức độ mòn trục cán và do đó ảnh hởng đến thời gian làm việc của trục. Trị số mômen và công suất cán là các thông số cần thiết để tính các kích thớc giá cán và các chi tiết máy cán. Trị số mômen không chỉ phụ thuộc vào áp lực mà còn phụ thuộc vào điểm đặt lực tổng hợp trên cung tiếp xúc. Xác định đợc áp lực trung bình chúng ta có thể tính đợc lực cán P: P = P tb .F (3.22) trong đó, F: diện tích bề mặt tiếp xúc hR 2 bB l.bF xTB + == trong đó, B: chiều rộng phôi cán; b: chiều rộng vật cán; l x : chiều dài cung tiếp xúc R: bán kính trục cán; h: lợng ép tuyệt đối; Trong thực tế, khi tính áp lực cán ngời ta thờng dùng một số biểu thức thực nghiệm. Thực chất các biểu thức này của một số tác giả khi nghiên cứu chỉ xét Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 68 một số các yếu tố chủ yếu ảnh hởng đến áp lực cán, kết quả nhận đợc thoả mãn để tính toán công nghệ. c Tính áp lực cán theo công thức Êkelun - cho kết quả thoả mãn điều kiện cán hình ở trạng thái nóng khi t > 800 0 C, với thép Cacbon và thép Crôm. P = (K + )(1 + m) (3.23) trong đó, K: trở kháng của vật liệu (giới hạn chảy ở nhiệt độ cán), KG/mm 2 : độ nhớt (sệt) của vật liệu cán, KG/s/mm 2 : tốc độ biến dạng trung bình, 1/s m: hệ số tính đến sự tăng trở kháng biến dạng do ma sát tiếp xúc. - Trên cơ sở phân tích các số liệu thực nghiệm, Êkelun đa ra biểu thức tính trị số K: K = (14 - 0,01T)(1,4 + C + Mn + 0,3Cr) (3.24) trong đó, T: nhiệt độ cán, 0 C C: Hàm lợng cácbon trong vật liệu cán, (%) Mn: Hàm lợng Mangan trong vật liệu cán, (%) Cr: Hàm lợng Crôm trong vật liệu cán, (%) - Độ nhớt (sệt) của vật liệu cán đợc tính theo biểu thức: = 0,01(14 - 0,01t)C v (3.25) với, C v là một đại lợng phụ thuộc vào tốc độ quay của trục cán, xác định theo số liệu ở bảng 3.3. Bảng 3.3 V (m/s) < 6 6 ữ 10 10 ữ 15 15 ữ 20 C v 1 0,8 0,65 0,6 - Hệ số m (ảnh hởng của ma sát) tính theo biểu thức: hH h2,1hRf.6,1 m + = (3.26) với, f là hệ số ma sát đợc xác định nh sau: Trục thép: f = 1,05 - 0,0005t Trục gang: f = 0,8(1,05 - 0,0005t) - Tốc độ biến dạng trung bình tính theo biểu thức: hH R h V2 + = (1/s) (3.27) d Tính áp lực cán theo công thức Shunberge Trên cơ sở của biểu thức Êkelun, bằng cách phân tích toán học các kết quả nghiên cứu ở một số máy cán công nghiệp, Shunberge đa ra biểu thức sau: () à ++ à += 2 TB x cchTB h l .315,01 h l. 315,0 h l.n .001,0aTT011,0P (3.28) Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 69 trong đó, T ch : nhiệt độ chảy của vật liệu nhân với hệ số 0,95. T c : nhiệt độ cán; n: số vòng quay của trục cán, vg/ph a: hệ số xét đến thành phần hoá học của vật cán (a = K), KG/mm 2 à: hệ số biến dạng; hRl x = ; h TB = (H + h)/2 Nhợc điểm của biểu thức (3.28) là thứ nguyên của các số hạng không phù hợp với thứ nguyên của các kết qủa, có nghĩa là biểu thức thực nghiệm không có ý nghĩa về mặt vật lý. e Tính áp lực cán theo công thức Gheley Theo Gheley có thể tính áp lực trung bình khi cán nguội và nóng với trục cán phẳng theo công thức: à += 4 cfTB V h l. C1KP (3.29) trong đó, K f : trở kháng biến dạng trung bình, K f = 1,15 S V c : tốc độ cán, m/s C: hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào tỷ số l x /h TB xác định theo hình 3.3 3.9. Công, công suất và mômen khi cán 3.9.1. Công làm kim loại biến dạng Theo Pavlov thì công thức tính toán công làm kim loại biến dạng tơng đối chính xác là: = h H ln.V.PA tb (3.30) trong đó, P tb : áp lực trung bình (đơn vị) của kim loại lên trục cán; V: thể tích của kim loại; H, h: chiều cao kim loại trớc và sau khi cán; 3.9.2. Công suất và mômen khi cán Công suất khi cán đợc tính theo công thức: t A W = (3.31) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 l x /h TB 2 4 6 8 10 12 14 16 18 C Hình 3.3- Sự phụ thuộc của hệ số C (hệ số thực nghiệm của Gheley C = ( TB x h l )) vào tỷ số TB x h l . [...]... Đà nẵng - 2005 Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán 72 Để có thể tính đợc công suất trên trục động cơ của máy cán, chúng ta cần phải xác định công suất tiêu hao trên hệ thống truyền lực từ trục động cơ đến máy cán (trục cán) Thông thờng ta xác định công suất tổn hao này theo một hệ số hữu ích Vậy, công suất cán đợc xác định nh sau: N + N ms N c = bd (3. 38) Khi tính toán công thức... giản, trục cán có cùng đờng kính và quay với cùng một tốc độ: (3. 35) Mbd = 2.P.a với, a: tay đòn, có thể lựa chọn a trong phạm vi: a = (0 ,3 ữ 0,55)lx Có thể tham khảo theo số liệu: Khi cán nóng: a = (0,45 ữ 0,5)lx Khi cán nguội: a = (0 ,35 ữ 0,45)lx Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán 71 l x = Rh 2 Trong trờng hợp cán có lực kéo trớc và sau vật cán. .. biểu thức: (3. 36) Mbd = 2.P.a + (Qn - Qh).r với Qn, Qh là trị số lực kéo trớc và sau vật cán a1 M1 P M1 P 1 H H 2 P P M2 h1 h1 ltx M2 a2 Hình 3. 4- Hớng áp lực cán trong quá trình cán đơn giản a2 Hình 3. 5- Hớng áp lực cán trong quá trình cán trục dới dẫn động 3 Trong trờng hợp cán trên máy cán chỉ một trục đợc dẫn động, lúc đó mômen ở trục trên bằng không, mômen chỉ đợc truyền qua trục dới: (3. 37) Mbd.. .Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán 70 trong đó, t: thời gian làm kim loại biến dạng (s) Công suất động cơ của thiết bị cán đợc tính toán trên cơ sở lý thuyết hoặc theo số liệu thực tế của sự tiêu hao năng lợng đơn vị theo sản phẩm cán Trên cơ sở tính toán, ngời ta thờng dùng cách xác định công suất theo mômen cán: V (3. 32) N = Mc r trong đó, V: tốc độ quay của trục cán r:... bán kính trục cán (3. 33) Mc = Mms + Mbd Mms: mômen ma sát gồm mômen ma sát do lực cán sinh trên cổ trục cán (Mms1) và mômen ma sát tại các chi tiết quay (Mms2) Mômen ma sát đợc tính: Mms = Mms1 + Mms2 (3. 34) Trong đó: Mms1 = f.P.d với, f: hệ số ma sát trên cổ trục cán P: lực cán (N, KG) D: đờng kính cổ trục (mm) Hệ số ma sát ổ đỡ (f) Loại ổ đỡ trục cán Hệ số ma sát f ổ đỡ ma sát lỏng 0,0 03 ữ 0,0005... toán công suất động cơ Công suất động cơ khi cán đợc tính theo công thức: Nđc = Mtđc.đc (kw) Trong đó: Mtđc - Mômen tĩnh trên trục động cơ: M + M ms1 (3. 40) M tdc = c .i Mc - mômen cán; = 1 2 3 - hệ số truyền động hữu ích của máy thờng lấy bằng 0,85 ữ 0, 93 1 = 0, 93 ữ 0,95 - hệ số truyền động hữu ích của hộp giảm tốc 2 = 0,92 ữ 0,95 - hệ số truyền động hữu ích của hộp bánh răng chữ V 3 = 0,99 - hệ... truyền động hữu ích của trục khớp nối i - Tỉ số truyền từ động cơ đến trục cán: n i = dc = dc nt t ndc, nt - tốc độ quay của động cơ và trục cán (vg/ph) dc, t - vận tốc góc của động cơ và trục cán (1/s) sau khi tính đợc Nđc thì tra bảng và chọn động cơ cần thiết cho máy cán theo điều kiện: Nđc [N] (kw) [N] công suất cho phép thực tế của động cơ, kw Sau khi tính toán mômen cho một lần cán, điều trớc tiên... = P.a2 Trong đó: a = (0 ,35 ữ0,45)ltx 4 Khi cán trong 2 trục cán khác nhau về đơng kính, lúc đó mômen cán phân bố không đều giữa 2 trục cán lúc đó: M1 = P.a1; M2 = P.a2 Trong thực tế sự chênh lệch đờng kính của 2 trục cán không lớn (5ữ6%), do đó có thể cho a1 a2 lúc đó: Mbd = 2P.a (3. 38) r.sinr M1 r a1 P r r h h R R R.sinR R P M2 a2 Hình 3. 6- Sơ đồ hớng lực cán khi đờng kính trục khác nhau Trờng Đại... cơ, kw Sau khi tính toán mômen cho một lần cán, điều trớc tiên là chọn động cơ, xây dựng đồ thị mômen tĩnh cho phép ta tính đợc công suất động cơ khi đã kiểm Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán 73 tra đầy đủ về quá tải và đốt nóng động cơ Khi kiểm tra về sự quá tải cho phép của động cơ thì mômen định mức của động cơ đợc tính nh sau: M (5.67) M... các lần cán) , giây N Tiêu hao năng lợng trên một tấn thép cán đợc tính: e = e A với, A: năng suất cán Trị số e thay đổi theo loại máy cán, mức độ hiện đại của máy cán Trên cơ sở các số liệu sản xuất, thực tế ta có thể tham khảo trị số của e theo lợng biến dạng tổng àx cho một chiều dày thành phẩm nh hình 3. 7 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 e (KWh/tấn) 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 Hình 3. 7- Sự tiêu . T, .) Lỗ hình cán tinh Lỗ hình chữ nhật - vuông Lỗ hình thoi - vuông Lỗ hình bàu dục Lỗ hình vuông Lỗ hình tinh Lỗ hình thô 1, 13 1,15 1,10ữ1 ,30 1,25ữ1,60. 2 Hình 3. 2- Sơ đồ tốc độ trục và vật cán khi tồn tại vùng dính Vùng dính 1 2 Vùng trễ Vùng vợt trớc Giáo trình: Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục