Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ i

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY NẮN CÁNH DẦM THÉP HÌNH CHỮ I Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY TRẦN HUY ĐẮC Đà Nẵng, 2018 CAM ĐOAN Tên đề tài : Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I GVHD : PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY Sinh viên thực : Trần Huy Đắc MSSV: 101139007 LỚP: 13C1VA Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp cơng trình tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết đƣợc cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm C nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Sinh viên thực U T- LR C Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2018 D Trần Huy Đắc i MỤC LỤC CAM ĐOAN i MỤC LỤC .ii DANH MỤC HÌNH ẢNH iv LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY VÀ KỸ THUẬT CÁN UỐN THÉP TẤM 1.1 Giới thiệu sản phẩm dầm thép sử dụng phƣơng pháp hàn ghép 1.2.Một số máy nắn dầm có thị trƣờng 1.3 Biến dạng kim loại 1.3.1 Biến dạng đàn hồi C 1.3.2 Biến dạng dẻo C 1.3.3 Biến dạng phá hủy LR 1.4 Biến dạng dẻo kim loại 1.4.1 Biến dạng dẻo đơn tinh thể…………………………………………… T- 1.4.2 Biến dạng dẻo đa tinh thể 1.4.3 Những yếu tố ảnh hƣởng đến tính dẻo biến dạng kim loại U 1.4.4 Ảnh hƣởng biến dạng dẻo đến tổ chức tính chất kim loại D 1.5 Trạng thái ứng suất phƣơng trình dẻo 10 1.6 Những định luật gia công kim loại áp lực 12 1.6.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn biến dạng dẻo 12 1.6.2 Định luật ứng suất dƣ 12 1.6.3 Định luật thể tích khơng đổi 13 1.6.4 Định luật trở lực bé 13 1.6.5 Định luật đồng dạng 13 1.7 Các phƣơng pháp gia công biến dạng 14 1.7.1 Cán kim loại 14 1.7.2 Kéo kim loại 15 1.7.3 Ép kim loại 16 1.7.4 Rèn tự 16 1.7.5 Dập 17 ii 1.7.6 Dập thể tích 18 CHƢƠNG 2:TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN C ỦA MÁY 2.1 Lựa chọn phƣơng án chuyển động 20 2.2 Phân tích lựa chọn phƣơng án truyền động cho hai trục bên 21 2.3 Phân tích lựa chọn phƣơng án truyền động cho trục quay 23 2.4 Sơ đồ đơng học tồn máy 26 2.5 Tính toán động học máy 27 2.5.1 Tính tốn vận tốc quay trục 27 2.5.2 Tính chọn vận tốc tịnh tiến trục 28 2.6 Tính tốn thơng số động lực học 28 2.6.1 Tính tốn lực nắn momen quay trục I 28 2.6.2 Tính tốn chọn cơng suất động 30 C 2.6.2 Tính tốn chọn cơng suất động trục tịnh tiến 31 C 2.7 Tính tốn lực uốn mơ men quay trục I 32 LR CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU CƠ KHÍ 33 3.1 Thiết kế hộp giảm tốc 33 T- 3.2 Thiết kế truyền đai thang 35 U 3.3 Thiết kế truyền cấp nhanh 39 D 3.4 Thiết kế truyền cấp chậm 45 3.5 Thiết kế trục then hộp tốc độ 52 3.6: Cấu tạo vỏ hộp 66 3.7 Bôi trơn hộp giảm tốc 67 3.8: Thiết kế truyền bánh cho trục chuyển động tính tiến 67 3.9 Thiết kế trục uốn chủ động I 74 3.10 Thiết kế truyền vít me 75 3.11 Tính chọn khớp nối nối trục 79 KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình1.1: Một số sản phẩm dầm thép đƣợc chế tạo phƣơng pháp cán Hình 1.2:Quy trình sản xuất dầm thép Hình 1.3:Máy nắn thẳng cánh dầm JZJ-800 Hình 1.4: Tổ hợp máy ráp – hàn – nắn Hình 1.5: Biểu đồ quan hệ lực biến dạng Hình 1.6: Sơ đồ biến dạng dẻo trƣợt song tinh Hình 1.7: Trạng thái ứng suất Hình 1.8 Sơ đồ cán kim loại Hình 1.9: Sơ ngun lý kéo kim loại C Hình 1.11: Sơ đồ rèn tự C Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý ép kim loại LR Hình 1.12: Sơ đồ uốn Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý dập thể tích T- Hình 2.1:Phƣơng án trục nhỏ tình tiến U Hình 2.2: Phƣơng án trục quay chuyển động tịnh tiến Hình 2.3: Sơ đồ trục nắn tịnh tiến xi lanh thủy lực D Hình 2.4: Sơ đồ trục nắn tịnh tiến cấu vít me đai ốc Hình 2.5 : Sơ đồ mạch thủy lực Hình 2.6: Sơ đồ bố trí động Hình 2.7: Sơ đồ động học tồn máy Hình 2.8: Sơ đồ vận tốc số vịng quay Hình 2.9: Sơ đồ vận tốc tịnh tiến trục nắn Hình 2.10: Sơ đồ tính lực Hình 3.1: Sơ đồ hộp giảm tốc Hình 3.2: Kích thƣớc bánh đai Hình 3.3: Sơ đồ hộp giảm tốc Hình 3.4: Sơ đồ phân tích lực Hình 3.5: Biểu đồ momen trục I iv Hình 3.6: Biểu đồ momen trục II Hình 3.7: Biểu đồ momen trục III Hình 3.8: Sơ đồ bố trị gối đỡ trục I Hình 3.9: Sơ đồ bố trị gối đỡ trục II Hình 3.10: Sơ đồ bố trị gối đỡ trục III Hình 3.1: Sơ đồ bố trí then Hình 3.12: Kết cấu trục quay Hình 3.13: Kết cấu truyền vítme – đai ốc D U T- LR C C Hình 3.14: Kết cấu nối trục v Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I LỜI NĨI ĐẦU Trong thời đại ngày nhu cầu việc sử dụng loại dầm thép ngày phổ biến ngành công nghiệp nhƣ: Xây dựng, cầu đƣờng, khai thác khống sản… ngành có tầm quan trọng kinh tế quốc dân Để chế tạo loại dầm thép khơng có phƣơng pháp cán mà cịn có phƣơng pháp khác nhƣ phƣơng pháp hàn ghép Tuy nhiên phƣơng pháp cán thích hợp với việc sản xuất dầm thép cỡ nhỏ, cịn dầm thép có kích thƣớc lớn phƣơng pháp hàn ghép tỏ có nhiều tính vƣợt trội so với phƣơng pháp khác đáp ứng đƣợc nhu cầu việc sản xuất Hiện C sản phẩm dầm thép chữ H, chữ I đƣợc ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp, xây dựng vận chuyển C Sau thời gian học tập nghiên cứu trƣờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng, em LR đƣợc giao đề tài: “Thiết kế máy nắn dầm thép” làm đồ án tốt nghiệp Máy nắn dầm thiết bị quan trọng nhà máy khí với nhiều sản phẩm đa dạng T- Bằng kiến thức học với trình tìm hiểu máy công ty U thời gian thực tập tốt nghiệp, với hƣớng dẫn tận tình thầy PGS.TS D Trần Xuân Tùy thầy khoa Cơ khí, em hồn thành nhiệm vụ đƣợc giao Tuy nhiên, thời gian có hạn đồng thời vốn kiến thức cịn nhiều hạn chế nên việc tính tốn thiết kế máy khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong đƣợc thầy góp ý sửa chữa để em ngày hồn thiện q trình thiết kế sau Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hƣớng dẫn thầy cô khoa giúp đỡ em hoàn thành đồ án Sinh viên thực hiện: Trần Huy Đắc SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY VÀ KỸ THUẬT CÁN UỐN THÉP TẤM 1.1 Giới thiệu sản phẩm Sự đời ngành công nghiệp sản xuất chung mà đặc biệt ngành cơng nghiệp thép góp phần lớn vào phát triển loài ngƣời Nhận biết đƣợc tầm quan trọng ngành xây dựng, hầu hết quốc gia dành nhiều sách ƣu đãi để phát triển ngành Trong q trình thi cơng xây dựng ngƣời ta phải chế tạo chi tiết với độ xác cao có loại dầm thép cỡ lớn Các loại dầm thép chữ U, chữ I C đƣợc sản suất phƣơng pháp cán nóng phƣơng pháp hàn ghép Đối với C phƣơng pháp cán nóng nhận đƣợc sản phẩm có chất lƣợng tốt, sản LR phẩm cán bị hạn chế mặt kích thƣớc Bằng phƣơng pháp hàn ghép thu đƣợc chi tiết có kích thƣớc lớn hơn, nhƣng độ bền khơng cao chi tiết D U T- cán, ảnh hƣởng nhiệt mối hàn Hình 1.1 Một số sản phẩm dầm thép chế tạo phương pháp cán SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I Để chế tạo sản phẩm thép chữ I cỡ lớn phƣơng pháp cán, ngƣời ta tiến hành cán trạng thái nóng, nhiệt độ thép lúc đạt từ 1050°C đến 1150°C Ở nhiệt độ giới hạn chảy thép giảm xuống rõ rệt khiến cho việc tạo hình đƣợc dẽ dàng Để cán thép chữ I cần đƣợc tiến hành theo nhiều lần cán Trong lần cán kích thƣớc lỗ hình đƣợc thay đổi, phơi sau biến dạng qua hình dạng trung gian đạt đƣợc kích thƣớc hình dạng theo mong muốn thiết kế Ngày với phát triển loại ngƣời, nhu cầu xây dựng từ mà tăng cao Các cơng trình kỹ thuật đƣợc xây dựng ngày nhiều, phát triển thêm mặt số lƣợng, chất lƣợng kích thƣớc Trong xây dựng kết cấu khung, dầm thép đƣợc sử dụng phổ biến giảm đƣợc trọng lƣợng nhƣng đảm bảo đƣợc độ an toàn, độ bền, độ thẩm m nhƣ giá C Với phát triển khoa học cơng nghệ cơng nghệ hàn có đƣợc tiến C phát triển vƣợt bậc, cơng nghệ hàn ghép để chế tạo dầm cỡ lớn LR đƣợc sử dụng ngày phổ biến rộng rãi Các dầm thép đƣợc chế tạo qua cơng đoạn cắt phơi, hàn đính, hàn đƣờng, nắn T- Trong cơng đại xây dựng hóa đất nƣớc việc sử dụng loại dầm cỡ U lớn yêu cầu quan trọng Các sản phẩm thép dầm cỡ lớn đƣợc sử phòng… D dụng phổ biến ngành giao thơng vận tải, dầu khí, hàng khơng, an ninh quốc Hiện Việt Nam có công ty sản xuất áp dụng phƣơng pháp vào thực tiễn sản xuất Các công ty Việt Nam nhập phân phối Đồng thời tài liệu tính tốn thiết kế cho máy hàn, nắn dầm tự động nƣớc hạn chế, khan việc nghiên cứu tính tốn thiết kế chế tạo máy quan trọng Bởi nghiên cứu nhóm nghiên cứu định thực đề tài: Thiết kế máy nắn dầm thép chữ I” SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I Hình 1.2 Quy trình sản xuất dầm thép D U T- LR C C 1.2 Một số loại máy nắn dầm có thị trƣờng Hình 1.3Máy nắn thẳng cánh dầm JZJ-800 Hình 1.4 Tổ hợp máy ráp – hàn – nắn SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I 3.8.1 Chọn vật liệu + Bánh lớn: Thép 40CrNi tơi cải thiện Cơ tính:  b  1000MPa   ch  700MPa  HB = 240 + Bánh nhỏ: Thép C55 thƣờng hóa Cơ tính:  b  750MPa   ch  300MPa  HB = 230 3.8.2 Định ứng suất cho phép a Ứng suất tiếp xúc cho phép C  tx   N tx K N  tx : Ứng suất tiếp xúc cho phép (N/mm2) C Trong đó: N0: Số chu kỳ sở đƣờng cong mỏi uốn U Trong đó: N0 N td T- K N  LR K N : Hệ số chu kỳ ứng suất tiếp D Ntđ: Số chu kỳ tƣơng đƣơng Xem bánh chịu tải trọng không đổi nên Ntđ = N = 600.u.n.T Trong đó: n: Số vịng quay phút bánh T: Tổng số làm việc u: Số lần ăn khớp bánh quay vòng T = 8.300.8 = 19200 (giờ) Vậy số chu kỳ tƣơng đƣơng: + Bánh lớn: Ntđ2 = 600.1.22,28.19200 = 25,666.107 + Bánh nhỏ: Ntđ1 = ubr1.Ntđ2 = 4,127.Ntđ2 Theo bảng 3_9 TKCTM_Nguyễn trọng Hiệp, ta có No = 107 Vậy, Ntđ1, Ntđ2 lớn No nên tính ứng suất cho phép bánh nhỏ bánh lớn lấy SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 68 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I K N = Do đó: Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh nhỏ: -  tx1  2,6.240  624N / mm2  Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh lớn: -  tx2  2,6.230  598N / mm2  Để tính sức bền ta lấy :  tx  598N / mm  b Ứng suất uốn cho phép Răng làm việc hai mặt ( chịu ứng suất thay đổi đổi chiều )  u   1 n.K  K N Hệ số an toàn C n: C  1 : Giới hạn mỏi chu kỳ đối xứng Trong đó: LR Bánh thép, thƣờng hóa, tơi cải thiện: n = 1,5 K  : Hệ số tập trung ứng suất chân T- Bánh thép, cải thiện, thƣờng hóa: K  = 1,8 U K N : hệ số chu kỳ ứng suất uốn D K N  m Trong đó: N0 N td No: Số chu kỳ sở đƣờng cong mỏi uốn No = 5.106 Ntđ: Số chu kỳ tƣơng đƣơng Cả Ntđ1, Ntđ2 lớn N0 nên lấy K N = Giới hạn mỏi uốn thép: + 40CrNi cải thiện:  1  0,43 b  0,43.1000  430N / mm2  + C55 thƣờng hóa:  1  0,43 b  0,43.750  322,5N / mm2    u1    430  159,26 N / mm 1,5.1,8  u  322,5  119,4N / mm  1,5.1,8 SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 69 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I 3.8.3 Sơ chọn hệ số tải trọng Ksb = 1,4 3.8.4 Sơ chọn chiều rộng bánh ΨA = 0,4 3.8.5 Tính khoảng cách trục theo cơng thức A  u br 2  1,05.10  K N   1     u  tx br  A n3  1,05.10  1,4.11.2  A  4  13   198mm  598.4,127  0,4.22,28 Chọn A = 200 (mm) 3.8.6 Tính vận tốc bánh chọn cấp xác chế tạo bánh 60.1000  2. A.n2 2.3,14.200.23.8   1,1475m / s  60.1000.ubr  1 60.1000.4  1 C  d1 n2 LR V C Vận tốc vòng bánh trụ: Vậy chọn cấp xác chế tạo bánh T- 3.8.7 Định xác hệ số tải trọng U Hệ số tải trọng đƣợc tính theo cơng thức: D K = Ktt.Kđ Trong đó: Ktt_Hệ số tập trung tải trọng Kđ_Hệ số tải trọng động - Chiều rộng bánh : b = ψA.A = 0,4.200 = 80 (mm) - Đƣờng kính vịng lăn bánh nhỏ d1   A 2.200   80 (mm) ubr   d  b 80   d1 80 Với ψd = theo bảng 3-12 TKCTM ta tìm đƣợc Kttbảng = 1,29 Tính hệ số tập trung tải trọngthực tế theo công thức 3-20 TKCTM K tt  K ttb  1,29    1,145 2 Theo bảng 3-13 TKCTM ta tìm đƣợc hệ số tải trọng động Kđ = 1,1 SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 70 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I Hệ số tải trọng động: K = Ktt.Kđ = 1,145.1,1 = 1,26 Vì K khác với K chọn nên ta tính lại khoảng cách trục  1,05.10  1,26.12  A  4,127  13   200mm 598 , 127 , 22 , 28   Chọn A =200 (mm) 3.8.8 Xác định moduyn, số răng, chiều rộng bánh - Moduyn đƣợc chọn theo khoảng cách trục mn = ( 0,01 ÷ 0,02 )A = ( ÷ ) (mm) Tra bảng 3-1 TKCTM ta có: - mn = m = (mm) Số bánh nhỏ  C  C A 2.200 Z1    26.6 m u br  34  1 LR Chọn Z1=26 (răng) Số bánh lớn: Z2 = ubr2.Z1 = 4.26 = 104 Chiều rộng bánh T- Chọn Z2= 104 (răng) U b = ψA.A = 0,4.200 = 80 (mm) D 3.8.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn Kiểm nghiệm sức bền uốn hay kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh chân theo công thức: u  Trong đó: 19,1.10 6.K N   u y.m Z n.b m_Moduyn pháp bánh răng, m = y_Hệ số dạng răng, chọn theo số tƣơng đƣơng Ztđ1 = Z1 = 26  y1 = 0,476 Ztđ2 = Z2 = 104  y2 = 0,517 + Đối với bánh nhỏ:  u1  19,1.10 6.1,26.59,37  101,1 ( N/mm ) 0,476.6 38.91,95.236 + Đối với bánh lớn: SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 71 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I  u   u1 y1 0,476  101,1  93,07 ( N/mm ) y2 0,517  u = 129 ( N/mm2) đểu nhỏ  u Với úng suất uốn cho phép: Ta thấy:  u1 ,  u 3.8.10 Kiểm nghiệm sức bền bánh chịu tải đột ngột Trƣờng hợp bánh chịu tải với hệ số tải K qt  Trong đó: M qt M Mqt_Momen xoắn tải M_Momen xoắn danh ngh a Cần kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn sinh tải theo công thức C  txqt   tx K qt   txqt  tx _ứng suất tiếp xúc C Trong đó: - Bánh nhỏ: LR  Ứng suất tiếp xúc cho phép tải  txqt1  2,5 N tx  2,5.624  1560 (N/mm ) T- - Bánh lớn:  2,5.598  1495 (N/mm ) D U  txqt2  2,5 N tx  Ứng suất uốn cho phép tải - Bánh nhỏ:  uqt1  0,8 ch1  0,8.700  560 (N/mm2) - Bánh lớn:  uqt2  0,8 ch  0,8.300  240 (N/mm2)  Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc (3-13 TKCTM)  tx   SVTH: Trần Huy Đắc 1,05.10 A.ubr 1,05.10  tx  590.4,127 ubr2  13.K N3    tx b.n3 4,127  13 1,26.57,3  586,6 236.22,28 GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy (N/mm2) 72 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I Ứng suất tiếp xúc tải nhỏ trị số cho phép bánh nhỏ bánh lớn  Kiểm nghiệm sứ bền uốn  uqt   u K qt   uqt - Bánh nhỏ:  uqt1  101,1.1,5  151,65N / mm2    uqt1  560N / mm2  - Bánh lớn:  uqt2  93,07.1,5  139,6N / mm    uqt2  240N / mm  3.8.11 Định thông số chủ yếu truyền Các thông số chủ yếu truyền đƣợc tính theo cơng thức bảng - TKCTM Khoảng cách trục: A = 200 (mm) - Chiều cao răng: h = 2,25.m = 6.75 (mm) - Đƣờng kính vịng chia: C - C dc1 = m.Z1 = 3.26 = 78 (mm) - LR dc2 = m.Z2 = 3.156 = 312 (mm) Đƣờng kính vịng đỉnh: T- De1 = ( Z1 + ).m = ( 26 + ).3 = 84 (mm) Đƣờng kính vịng chân: D - U De2 = ( Z2 + ).m = ( 104 + ).3 = 318 (mm) Di1 = ( Z1 - 2,5 ).m = ( 26 - 2,5 ).3 = 70.5 (mm) Di2 = ( Z2 - 2,5 ).m = ( 104 - 2,5 ).3= 304.5 (mm) - Góc ăn khớp: α = α0 = 20˚ - Chiều rộng bánh răng: b = 80 (mm) 3.8.12 Tính lực tác dụng lên trục Lực tác dụng lên bánh đƣợc chia làm thành phần: Lực vòng P, lực hƣớng tâm Pr, lực dọc trục Pa - lực vòng: P 2.M x d + Bánh nhỏ: P1  SVTH: Trần Huy Đắc 2.6166340,2  54090,7 (N) 228 GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 73 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I + Bánh lớn: P2  - 2.24560816,88  52480,4 (N) 936 Lực hƣớng tâm Pr = P.tgα + Bánh nhỏ: Pr1 = P1.tg20˚ = 54090,7.tg20˚ = 19687,4 (N) + Bánh lớn: Pr2 = P2.tg20˚ = 52480,4.tg20˚ = 19101,3(N) - Lực dọc trục :Pa= 3.9 Thiết kế trục nắn chủ động: Trục nắn phận làm việc chủ yếu máy nắn dầm , trực tiếp tiếp xúc với kim loại, tác dụng áp lực lên kim loại làm biến dạng kim loại để trình Kết cấu trục gồm phần chủ yếu Đầu trục nắn: Dùng để nối với phận truyền động với chi tiết quay C - C chuyển động tạo hình dáng kích thƣớc theo u cầu LR khác Cổ trục nắn: Là đoạn để lắp ổ đỡ ổ trƣợt lên gối đỡ thân máy - Lơ nắn: Là phần làm việc chính, tiếp xúc với kim loại uốn T- - D U Chọn đƣờng kính trục uốn làm chuẩn, kích thƣớc khác chọn nhƣ sau: Hình 3.12 Kết cấu trục quay + Chọn vật liệu làm trục uốn thép 40Cr thƣờng hóa, bk = 750 (N/mm2) ; ch = 560 (N/mm2) ; BH = 150 ; u = 120 (N/mm2) + Chọn D = 400 (mm) làm đƣờng kính lơ nắn + Chiều dài phần làm việc L = 700 (mm) SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 74 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I + Giới hạn bền uốn cho phép vật liệu làm trục uốn u = 120 (N/mm2) - Nghiệm bền trục uốn làm việc Tại thân trục uốn u   u  M u P.a  b 2    u Wu 0,4.D M u 1084475,8.3620  1800 2   21,5   u  120 N / mm2 Wu 0,4.600   3.10 Thiết kế truyền vít me đai ốc 3.10.1 Ƣu, nhƣợc điểm: * Ƣu điểm: - Cấu tạo đơn giản, thắng lực lớn, thực đƣợc dịch chuyển chậm - Kích thƣớc nhỏ, chịu đƣợc lực lớn * Nhƣợc điểm: LR - Hiệu suất thấp ma sát ren C C - Thực đƣợc dịch chuyển xác cao - Chóng mòn T- 3.10.2 Vật liệu vitme - đai ốc U Vật liệu để chế tạo vitme - đai ốc cần phải có độ chịu mịn cao, dễ gia cơng  c  300( N / mm2 ) D Đối với máy tiện ren vít ta chọn vật liệu làm ren vít thép 45có giới hạn chảy 3.10.3 Kết cấu Vít me - đai ốc -Dạng ren Chọn Vít me hình thang có góc 30 ,vì ƣu điểm sau : + Gia cơng đơn giản ,có thể phay mài +Để vít me đƣợc mịn điều mặt, ngƣờu ta chế tạo loại vít có cổ trục nhƣ Sau thời gian làm việc, trục vít me lắp đảo lại +Ren vít me ren phải -Ổ đở vít me Cần đảm bảo choc ho truc chuyển động với độ đảo hƣớng kính hƣớng trục nhỏ Nếu u cầu khơng đảm bảo dù vít me xác đến cở củng khơng đảm bảo đƣợc chuyển động xác, ren cắt đƣợc khơng đai ốc chóng mịn SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 75 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I Yêu cầu ổ đở là: + Đảm bảo chuyển động xác theo hƣớng trục hƣớng kính tải trọng thay đổi + Đảm bảo tuổi thọ đến mức + Ổ đở cần chịu đƣợc chấn động + Điều chỉnh khe hở dể dàng, chế tạo sử dụng đơn giản +Ổ đở vít me ổ trƣợt, ổ lăn hay tổ hợp hai loại Vì số vịng quay nhỏ nên chọn nên thƣờng dùng bạc đơng gang chống mịn, dùng ổ bi hay ổ đũa +Đối với máy ta sử dụng tổ hợp ổ bi đở ổ bi chặn 3.10.4 Tính tốn vít me - đai ốc Kích thƣớc vít me đai ốc đƣợc xác định theo tính tốn chịu mịn ,độ bền , độ cứng C C vững tính ỗn định vít me Tính tốn theo tính chịu mịn LR Độ chịu mịn bề mặt đƣợc xác định theo công thức : Q P U L.Z tx D điều kiện : P  P T-  d tb h Với Q: lực chạy dao tác dụng lên trục vít me tx :bƣớc vít me tx = 16 h : chiều cao làm việc ren Z : số đầu mối ren L ; chiều dài đai ốc dtb : đƣờng kính trung bình vít me đai ốc Nếu ta đạt   L ;khi : d tb P 100Q.t x  d tb2 h.Z   d tb  100.Q.t x  .h.Z P vít me hình thang ta có : h=0,5.tx /Z ; SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 76 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I  d tb  Q.200 Q 8 .P. .P Với Q = 6095,4(N) P áp suất trung bình cho phép lấy theo bảng : P =2 , máy công cụ  =2,5  3,5 , ta lấy  =3 6095,4  58(mm) ; ta lấy d=58( mm) 3.2 d tb  0,8 Vậy ta có : ta chọn số đầu mối Z =1 ta có: Chiều cao ren h =0,5.16/2 =4(mm) Đƣờng kính ngồi vít me : d2=dtb + h = 58 +2= 60(mm) d1=dtb - h = 58 -2= 56(mm) D U T- LR C C Đƣờng kính : Hình 3.13 Kết cấu truyền vítme – đai ốc Kiểm tra sức bền: Ở ta cần kiểm tra lực chạy dao , momen xoắn lớn Ta kiểm tra ứng suất tƣơng đƣơng theo lý thuyết Mohr : Q F  t    4  ( )  4( với Kp = F Mx ) Kp d1 Q.h (mm3); Mx = (Nmm) ;thay vào ta đƣợc : 2.  t  SVTH: Trần Huy Đắc Q h tg  1,6( ) ; = F .d1 tg (    ) GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 77 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I ,: góc nâng ren  :góc ma sát  =150  = (6  8), chọn  =80,  =  Mx = 6095,4.12  18487,7( Nmm) 2.3,14.0,63 F :diện tích đƣờng kính trong, F = KP =  d Vậy ta có :  t    4  ( 16 tg15  0.63 tg (15  8)   d 3,14.24.5   471.2(mm ) 3,14.24,53  2886 (mm) 16 6095,4 18487,7 )  4( )  18.2( N / mm ) 471,2 2886   3,5 3.10.5 Kiểm tra độ cứng vững 300  (85,7  100) Thoã mãn  3.5 C  ch LR  td  C Ứng suất tƣơng đƣơng tính theo giới hạn chảy vật liệu đó: T- Dƣới tác dụng lực chạy dao Q vít me giãn co ngắn lại,dƣới tác dụng momen xoắn trục bị xoắn qua hƣớng hƣớng kia.Nó làm thay đổi giá Q.h E.F D Ta có: hQ  U trị bƣớc ren,ảnh hƣởng đến điều kiện làm việc vít me Ở E : mođun dàn hồi vật liệu , F diện tích tính theo đƣờng kính (mm2), hM  M X h (mm) 2G.J P JP :mơmen qn tính độc cực J P  F d12 G :modun đàn hồi trƣợt G = 0,4E  h  hQ  hM  = SVTH: Trần Huy Đắc M X h Q.h Q.h   E.F 2 G.J P E.F  h 2 ( ) (mm) 1   2 d1  6095,4  2 1 ( )  1,8.10 (mm)  2,1.10 471,2  2.3,14 24,5  GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 78 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I Kết luận : Vậy ta thiết kế đƣợc truyền vít me- đai ốc thỗ mãn điều kiện bền với thơng số hình học nhƣ : đƣờng kính ngồi d2=60(mm); d1=56(mm) 3.11 Tính chọn khớp nối trục nối Khớp nối chi tiết làm nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ động tới trục uốn quay để trực trình uốn Các loại khớp nối thƣờng sử dụng: Nối trục ống - Nối trục đ a - Nối trục - Nối trục xích - Nối trục đàn hồi - Nối trục chữ thập C - Các loại có ƣu nhựơc điểm khác nhau, ta phân tích cho phù hợp C Ta tính chọn khớp nối cấu trục vít bánh vít Động quay với số vòng LR n = 2960 (vg/ph), truyền qua cấu trục vít bánh vít thƣờng có va đập, chấn động, thƣờng hay có cộng hƣởng xoắn gây nên lệch trục T- Vì để đảm bảo đƣợc điều kiện ta chọn khớp nối vịn đàn hồi hợp U lý Ngồi khớp nối vịng đàn hồi có cấu tạo tƣơng đối đơn giản, dễ chế tạo giá rẻ D Nối trục vịng đàn hồi cho phếp hai trục lệch dọc trục SQ = ÷ (mm) ; lệch tâm St = 0,3 ÷ 0,6 (mm) lệch góc α = 1˚ Cấu tạo khớp nối đàn hồi tƣơng đối đơn giản, gồm đ a có máy lắp đoạn cuối trục Dùng chốt đƣợc bọc ống đàn hồi cao su để truyền mơmen xoắn Đoạn chốt có phần đàn hồi đƣợc xun qua lỗ hình trụ đ a, cịn phần chốt hình đầu ren xun qua lỗ đ a thứ hai vặn chặt đai ốc Kích thƣớc nối trục vịng đàn hồi đƣợc chọn theo trị số mơmen xoắn sau kiểm nghiệm ứng suất dập sinh chốt với vòng cao su ứng suất uốn chốt Các kích thƣớc đƣợc chọn nhƣ sau: - Số chốt : Z = - Đƣờng kính ngồi : D = 140 (mm) - Đƣờng kính lỗ lắp chốt bọc vịng đàn hồi : d0 = 28 (mm) SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 79 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I Đƣờng kính chốt : dc = 14 (mm) - Chiều dài toàn vòng đàn hồi : lv = 28 (mm) - Khe hở : C = (mm) - Chiều dài chốt : lc = 33 (mm) C - - C Hình 3.14 Kết cấu nối trục Ren : M10 Kiểm nghiệm bền theo sức bền dập vòng đàn hồi T- - LR H5.16 Cấu tạo khớp nối vòng đàn hồi 2.K M x   d Z D0 d c l v U d  D Trong : Mx = 241,976 (Nm): Mômen xoắn K = 1,5 : Hệ số tải trọng động [σ]d = (2 ÷ 3) (N/mm2): Ứng suất bền dập cho phép D0 : Đƣờng kính vịng trịn qua tâm khớp D0 = D – d0 – (10 ÷ 20) = 140 – 28 – 10 = 102(mm)  - 2.K M x 2.1,5.241976     d Z D0 d c lv 6.102.14.28 d  Nghiệm bền theo sức bền uốn chốt u  l c K M x   u Z D0 d c3 0,1 [σ]u = (60 ÷ 80) (N/mm2): Ứng suất uốn cho phép chốt u  SVTH: Trần Huy Đắc   l c K M x 1,5.241976.33   71,33 N mm   u 3 Z D0 d c 0,1 6.102.14 0,1 GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 80 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I KẾT LUẬN Sau trình thực làm đồ án tốt nghiệp dƣới hƣớng dẫn tận tình thầy PGS.TS Trần Xuân Tùy em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp theo thời gian yêu cầu Trong thời gian thực nhiệm vụ thiết kế, chúng em tìm hiểu nghiên cứu tài liệu, ứng dụng lý thuyết biến dạng dẻo tài liệu vật liệu học kiến thức khí chun mơn đƣợc học trƣờng đồng thời qua thời gian tìm hiểu thực tế cơng ty Máy nắn thẳng cánh dầm thích hợp với việc sản xuất dầm thép cỡ trung cỡ lớn Kết cấu máy đơn giản, điều kiện vận hành, có khả tự C động hóa cao Với hệ thống điều khiển vít me đai ốc giúp kết cấu máy nhỏ gọn, hoạt C động êm dễ điều khiển, bảo quản dễ dàng, kết hợp với ngành khí khác LR nƣớc cho phép sản xuất đƣợc máy để cung cấp sản phẩm dầm thép cho cơng trình, nhà máy đời sống… T- Trong trình thiết kế máy, thời gian có hạn kiến thức chun mơn nhƣ kiến thức thực tế hạn chế, nên việc hồn thành đồ án chúng em khơng U tránh khỏi sai sót, chúng em mong đƣợc sực bảo thầy cô D Cuối cùng, em xin cảm ơn thầy PGS.TS Trần Xuân Tùy thầy khoa Cơ khí, Trƣờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng tận tình hƣớng dẫn em hồn thành đề tài dạy dỗ bảo em suốt thời gian học tập trƣờng Kính chúc thầy cô sức khoẻ thành công công tác Sinh viên thực hiện: Trần Huy Đắc SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 81 Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- PGS.TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí ( tập 1và ), Nhà xuất giáo dục, Hà Nội, 2003 [2]- PGS.TS Trịnh Chất, Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3]- B.N.ARZAMAXOV, Vật liệu học, Nhà xuất giáo dục – Hà Nội – 2000 [4]- Nguyễn Ngọc Cẩn, Truyền động dầu ép máy cắt kim loại, Bộ môn máy cắt kim loại, Trƣờng ĐHBK Hà Nội, 1974 [5]- PGS.TS Lê Viết Giảng, Sức bền vật liệu, NXB Giáo dục, 1997 [6]- Th.S Lƣu Đức Hồ, Cơng nghệ kim loại ( Tập II – Gia công áp lực ), Bộ môn C Công nghệ vật liệu, Trƣờng ĐHBK Đà Nẵng, 2001 C [7] - GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy ( tập ), Nhà xuất Đại học LR THCN, 1969 [8] - GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất T- giáo dục, 1998 U [9] - Đỗ Hữu Nhơn, Thiết kế máy cán thép thiết bị nhà máy cán thép, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 D [10] - Trần Mão - Phạm Đình Sùng , Vật liệu khí, Nhà xuất giáo dục, 1998 [11] - PGS.TS Ninh Đức Tốn, Dung sai lắp ghép, Nhà xuất giáo dục, 2002 [12] - TS.Trần Xuân Tuỳ, Hệ thống điều khiển tự động thuỷ lực, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2002 SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 82 ... Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I Hình 1.2 Quy trình sản xuất dầm thép D U T- LR C C 1.2 Một số lo? ?i máy nắn dầm có thị trƣờng Hình 1. 3Máy nắn thẳng cánh dầm JZJ-800 Hình 1.4 Tổ hợp máy. .. U T- LR C C Hình 3.14: Kết cấu n? ?i trục v Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I L? ?I N? ?I ĐẦU Trong th? ?i đ? ?i ngày nhu cầu việc sử dụng lo? ?i dầm thép ngày phổ biến ngành công nghiệp nhƣ: Xây... cho máy hàn, nắn dầm tự động nƣớc cịn hạn chế, khan việc nghiên cứu tính tốn thiết kế chế tạo máy quan trọng B? ?i nghiên cứu nhóm nghiên cứu định thực đề t? ?i: Thiết kế máy nắn dầm thép chữ I? ?? SVTH: