Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY UỐN THÉP ỐNG CỠ LỚN Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY HỒ SỸ SINH Đà Nẵng, 2018 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng nghiệp đại, giai đoạn lên theo hƣớng cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nƣớc việc sử dụng máy móc tiên tiến thay sức lao động ngƣời vấn đề tất yếu góp phần làm tăng suất chất lƣợng sản phẩm Nắm bắt đƣợc yêu cầu thực tế nhƣ vậy, để tạo sản phẩm có chất lƣợng, độ bền tốt, độ xác cao, mẫu mã đẹp, phù hợp với tiêu chuẩn cơng nghiệp cần phải có loại máy móc đại thay ngƣời thực công việc dây chuyền sản xuất Trƣớc hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Cô giáo trƣờng Đại học bách khoa Đà Nẵng dạy em tận tình năm học qua Em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, D U T- LR C C đặc biệt Thầy Cô khoa Cơ Khí, ngành Chế Tạo Máy trƣờng Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, nhắc nhở, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập làm đề tài tốt nghiệp Hiện em làm đề tài “ Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn” Qua đồ án này, em xây dựng vẽ kết cấu máy, vẽ lắp ráp hệ thống điều khiển máy, tiến hành gia công chi tiết Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo,PGS TS Trần Xuân Tùy nhiệt tình dạy, hƣớng dẫn, giúp đỡ em suốt thời gian làm đề tài tốt nghiệp Và thầy giáo TS Lê Hoài Nam bớt chút thời gian duyệt đồ án cho em Em xin chân thành cảm ơn Thầy cô giáo môn bỏ thời gian quý báu để đọc, nhận xét, duyệt đồ án em Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến ngƣời gia đình, Anh Chị bạn động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập Cuối em xin bày tỏ lịng biết ơn tới Thầy chủ tịch Hội đồng bảo vệ uỷ viên Hội đồng bỏ thời gian quý báu để đọc, nhận xét tham gia Hội đồng chấm đề án Đà Nẵng ngày tháng năm 20018 Sinh viên thực Hồ Sỹ Sinh SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn Chƣơng GIỚI THIỆU CHUNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Lịch sử phát triển hình thành máy uốn ống 1.1.1 Lịch sử phát triển ống Lịch sử việc sản xuất ống đƣợc việc sử dụng khúc gỗ rỗng để cung cấp nƣớc cho thành phố thời trung cổ Việc sử dụng ống gang Anh Pháp trở nên phổ biến vào đầu kỉ XIX Những ống thép đúc đƣợc tìm thấy Philadenphia vào năm 1817 New York vào năm 1832 Sự phân phối khí cho đèn khí đảo đƣợc tìm thấy Anh, ngƣời ta sử dụng thép cuộn qua xúc xắc tạo thành ống hàn mép lại với C Vào năm 1887 đƣờng ống đƣợc làm từ thép Bethkhem Mỹ Ống thép có C đƣờng hàn đƣợc sản xuất thử vào kỉ 19 nhiều phƣơng tiện khác nhau; LR quy trình Mannesmanm đƣợc phát triển Đức vào năm 1815 hoạt động có hiệu thƣơng mại Anh vào năm 1887 T- Ống thép không hàn đƣợc sản xuất lần thành công Mỹ vào năm 1895 U Vào đầu kỉ 20 ống thép không hàn đƣợc chấp nhận rộng rãi cách mạng D công nghiệp đƣợc tiến hành với ngành ô tô, ngành tái lọc dầu, hệ thống ống dẫn, giếng dầu, lò phát điện kiểu cổ Vào lúc ống hàn không đạt đƣợc độ tin cậy ống hàn điện Sự phát triển phƣơng pháp sản xuất ống, với phát triển ngành thép tạo đƣợc sản phẩm có khả chịu đƣợc điều kiện khắc nghiệt môi trƣờng nhƣ là: nhiệt độ, hóa chất, áp suất tác dụng áp lực dải nhiệt thay đổi Ống thép đƣợc sử dụng cách tin cậy ngành công nghiệp quan trọng; đƣờng ống từ Alaskan đến nhà máy điện nguyên tử SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn 1.1.2 Các nƣớc sản xuất sản phẩm thép dạng ống Vào năm 1886, ba nhà sản xuất hàng đầu sản phẩm thép dạng ống Liên Xô ( 20 triệu ) Cộng đồng kinh tế Châu Âu (13,1 triệu ) Nhật Bản (10,5 triệu tấn) Việc sản xuất sản phẩm thép dạng ống trì đƣợc mức độ phụ thuộc nhiều vào yếu tố kinh tế giới nhƣ ngành khai thác dầu, xây lắp nhà máy điện, cơng nghiệp sản xuất ơtơ Ví dụ nhƣ, vùng kinh tế có giá dầu thấp có nhu cầu khoan thêm giếng dầu Kết nhu cầu sản xuất ống thép cho ngành khoan giếng dầu giảm xuống Một ví dụ tƣơng tự sản xuất ống thép ngành cơng nghiệp Tổng sản lƣợng tồn giới tổng hợp ảnh hƣởng từ khu vực kinh tế địa phƣơng nƣớc toàn giới C 1.1.3 Lịch sử phát triển máy cán, uốn ống C Từ xƣa ngƣời biết sử dụng vật thể tròn xoay đá gỗ LR để nghiền bột làm bánh, nghiền mía làm đƣờng, ép loại dầu lạc, hƣớng dƣơng Những vật thể tròn xoay dần đƣợc thay kim loại nhƣ: nhôm, thép, đồng T- thau từ việc cán tay đƣợc thay trục cán để dễ dàng tháo lắp U máy có gá trục cán, từ máy cán đời, qua thời gian phát triển D ngày đƣợc hồn thiện dần ví dụ nhƣ ban đầu trục cán dẫn động sức ngƣời, nhƣng sản xuất đòi hỏi xuất cao nên máy ngày to ngƣời dẫn động đƣợc trục cán ta lại dẫn động sức trâu, bị, ngựa Vì ngày ngƣời ta dùng công suất động mã lực (sức ngựa) Năm 1771 máy nƣớc đời lúc máy cán nói chung đƣợc chuyển sang dùng động nƣớc Năm 1864 máy cán trục đƣợc đời sản phẩm cán, uốn đƣợc phong phú trƣớc có thép tấm, thép hình, đồng tấm, đồng dây Do kỹ thuật ngày phát triển, nhu cầu vật liệu thép phục vụ cho cơng nghiệp đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngành cơng nghiệp nhẹ mà máy cán trục đời vào năm 1870 Sau máy cán trục,12 trục, 20 trục dựa nguyên lý máy cán máy uốn đƣợc đời loại máy có máy uốn ống SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn Từ điện đời máy uốn đƣợc dẫn động động điện, đến có máy uốn có cơng suất động điện lên đến 7800 (KW) Ngày hoàn thiện tiến không ngừng khoa học kỹ thuật máy cán, máy uốn đƣợc điều khiển hoàn toàn tự động bán tự động làm việc theo chƣơng trình điều khiển 1.2 Giới thiệu sản phẩm máy uốn ống 1.2.1 Sản phẩm dùng công nghiệp Trong sản xuất sản phẩm ống đƣợc ứng dụng rộng rãi dùng để dẫn nhiên liệu phục vụ sản xuất nhƣ dẫn dầu, dẫn khí đƣợc ứng dụng nhiều ngành nhƣ đóng tàu, sản xuất sữa, sản xuất bia Trong ngành giao thơng vận tải ngành vận tải đƣờng ống đóng vai trị quan trọng dẫn dầu, dẫn khí, dẫn khống sản góp phần tiết kiệm chi phí C 1.2.2 Sản phẩm dùng sinh hoạt C vận chuyển sản xuất LR Trong sinh hoạt sản phẩm ống đƣợc ứng dụng rộng rãi nhƣng địi hỏi tính thẩm mỹ cao nên chủ yếu dùng vật liệu inox, thép không gỉ Các sản phẩm nhƣ: lan T- can, bàn ghế D U Một số hình ảnh minh hoạ Hình 1.1: Một số sản phẩm ống SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn D U T- LR C C Hình 1.2: Sản phẩm ống Hình 1.3: Các sản phấm ống uốn công ty Sông Thu SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn 1.3 Các thông số phơi ống 1.3.1 Ống thép đen Đ.kínhtrong danh nghĩa Số cây/bó A (mm) Pcs/BD Chiều dày Đ/vị tr.lƣợng Ø2.2 0.7 0.8 0.9 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 0.8 0.207 0.235 0.262 0.226 0.256 0.286 0.316 0.345 0.373 0.262 0.298 0.333 0.367 0.401 0.435 0.318 0.361 0.404 0.446 0.488 0.53 0.422 (OD7/8") 0.9 0.473 Ø5.4 (OD 1") 1.1 1.2 1.4 0.8 0.9 0.523 0.572 0.621 0.718 0.485 0.544 (mm) 168 Ø2.7 (OD1/2") 168 Ø3.8 C C B (inch) Đƣờng kính ngồi D U T- 168 LR Ø5.9 (OD5/8") Ø9.1 (OD4/3") 168 168 113 SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn 113 Ø31.8 1.1 1.2 1.4 1.8 0.8 0.9 1.1 1.2 1.4 0.602 0.659 0.716 0.829 1.048 0.537 0.601 0.666 0.73 0.793 0.918 0.76 (OD1-1/4") 1.1 0.833 1.2 1.4 1.5 1.8 1.4 0.906 1.05 1.121 1.332 1.267 1.5 1.354 1.8 1.611 1.78 2.5 1.4 1.5 1.8 2.5 3.8 3.9 2.195 1.333 1.424 1.696 1.874 2.312 3.499 4.357 4.462 4.567 4.1 4.2 4.671 4.775 Ø28.0 LR C C 80 T- Ø38.1 (OD1-1/2") D U 80 61 Ø40 Ø50.3 (OD 2") 52 SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn 1.3.2 Ống mạ kẽm Tham khảo cơng ty vinapipe corp Hạng Class Đ.kínhtrong danh nghĩa Nominal size A kính Chiều dày ngồi Outside Wall diameter thickness Chiều Trọng dài Lƣợng cây/bó lƣợng bó Length Tiêu Số Unit Pes/ weigt bundle kg/m Kg/bundle 15 2-Jan Ø21.2 1.9 0.914 168 921 Class 20 4-Mar Ø26.65 2.1 1.284 113 871 Ø33.5 2.3 1.787 80 858 32 1/1/2004 Ø42.2 2.3 2.26 61 827 40 1/1/2002 Ø48.1 2.5 b 2.83 52 883 50 2.6 3.693 37 820 65 2/1/2002 Ø75.6 2.9 5.228 27 847 80 2.9 6.138 24 884 100 Ø113.45 3.2 8.763 16 841 Hạng 15 2-Jan Ø21.2 0.947 168 955 /class 20 4-Mar Ø26.65 2.3 1.381 113 936 BS-L 25 Ø33.5 2.6 1.981 80 951 (vạch 32 1/1/2004 Ø42.2 2.6 2.54 61 930 nâu) 40 1/1/2002 Ø48.1 2.9 3.23 52 1.008 50 Ø59.9 2.9 4.08 37 906 65 2/1/2002 Ø75.6 3.2 5.71 27 925 80 Ø88.3 3.2 6.72 24 968 100 Ø113.45 3.6 9.75 16 936 15 2-Jan Ø21.4 1.21 168 1.22 Ø59.9 LR vạch) T- (không Ø88.3 D BS-A1 25 SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA C Hạng C chuẩn Trọng U (mm) B(inch) Đƣờng 2.6 GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn Hạng 20 4-Mar Ø26.9 2.6 1.56 113 1.058 /class 25 Ø33.8 3.2 2.41 80 1.157 BS-M 32 1/1/2004 Ø42.5 3.2 3.1 61 1.135 (vạch 40 1/1/2002 Ø48.4 3.2 3.57 52 1.114 xanh) 50 Ø60.3 3.6 5.03 37 1.117 65 2/1/2002 Ø76.0 3.6 6.43 27 1.042 80 Ø88.8 8.37 24 1.205 100 Ø114.1 4.5 12.2 16 1.171 1.3.3 Nhu cầu sử dụng sản phẩm ống uốn Trong sống sản phẩm ống uốn đƣợc ứng dụng rộng C rãi sinh hoạt lẫn công nghiệp Đặc biệt cơng nghiệp sản C phẩm ống uốn giữ vai trị quan trọng đƣợc dùng để dẫn nhiên liệu khí lẫn LR lỏng từ nơi sản xuất đến nơi sử dụng, có đƣờng ống dẫn nhiên liệu xun quốc gia Nó cịn đƣợc coi nhƣ cầu nối khu công nghiệp, nguồn nhiên T- liệu với nhà máy Sản phẩm ống uốn thiếu công nghiệp tàu thủy, ngành sản xuất nhiên liệu Trong sinh hoạt sản phẩm ống uốn đƣợc ứng dụng U rộng rãi ví dụ làm lan can, bàn ghế, dùng làm đƣờng ống dẫn nƣớc phục vụ sinh hoạt, D đƣờng ống dẫn nhiên liệu khí đốt 1.4 Thiết bị công nghệ uốn 1.4.1 Thiết bị uốn ống Trong máy uốn thiết bị uốn phân làm phần : + Puly uốn + Má kẹp + Chày uốn Puly uốn Tuỳ thuộc vào đƣờng kính ống uốn khác mà ta có loại puly khác nhau, mà vòng bán nguyệt puly khác Trên puly có gắn má kẹp kết hợp với má kẹp di động tạo thành cấu giúp ta uốn ống theo hình dáng yêu cầu SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn động đƣa khơng khí lọc vào bình chứa nhƣng ngăn khơng cho khơng khí ngồi áp suất bình đạt đến giá trị xác định trƣớc 3.2.6.2 Bảo dưỡng bình chứa dầu thủy lực Việc bảo dƣỡng bình chứa bao gồm việc xả dầu cũ làm bình chứa theo định kỳ qui định nhà sản xuất Cũng có thiết kế khơng cần phải tiến hành việc bảo dƣỡng Trên bình chứa thƣờng có kính kiểm sốt que kiểm tra để ngƣời vận hành hệ thống thủy lực kiểm tra mực dầu Nếu thiếu dầu bơm thủy lực bị hƣ hỏng không dƣợc bôi trơn đầy đủ Bộ lọc đƣờng ống nạp bơm khơng cần thiết phải bảo dƣỡng thƣờng xuyên nhƣng màng lọc đƣờng ống dầu trở phải đƣợc thay sau thời gian qui định Vì vậy, lọc trở thƣờng không đặt bên bình chứa để thuận lợi cho việc C bảo dƣỡng C Trong khơng khí ln ln có nƣớc cần phải có tách ẩm phải trí LR nơi mà xem xét ngày Đƣờng ống nối từ bình chứa tới bơm phải có chỗ nối với bình chứa cao đáy T- thùng Với cách cáu bẩn lắng dƣới đáy thùng vào đƣờng ống U thùng chứa lọc đƣợc súc sữa D Đƣờng ống dầu trở nối vào thùng chứa vi trí thấp mực dầu thùng không đối diện với đƣờng ống nạp bơm Cách bố tri tạo hiệu tốt cho việc hạ nhiệt độ trở giảm xốy lốc 3.3 Thiết kế truyền xích Xích chuỗi mắt xích nối với lề Xích truyền chuyển động đƣợc nhờ ăn khớp mắt xích với đĩa xích * Ƣu điểm: - Có thể truyền chuyển động trục tƣơng đối xa - So với truyền động đai, kích thƣớc truyền xích nhỏ gọn hơn, làm việc khơng có trƣợt, hiệu suất cao  = 0,96 - 0,98 lực tác dụng lên trục tƣơng đối nhỏ - Có thể lúc truyền chuyển động công suất cho nhiều trục * Nhƣợc điểm: SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 70 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn - Có nhiều tiếng ồn làm việc - u cầu chăm sóc thƣờng xun ( bơi trơn, điều chỉnh làm căng xích) - Chống mịn, làm việc nơi nhiều bụi bôi trơn không tốt Bộ truyền xích đƣợc sử dụng máy uốn ống truyền xích hở, thay đĩa xích dẫn hai pittong kéo kéo 3.3.1 Chọn loại xích Các loại xích truyền động thƣờng dùng gồm xích lăn, xích ống, xích Trong loại xích có ƣu nhƣợc điểm sau: + Xích lăn: Cấu tạo đơn giản, rẽ tiền, tƣơng đối dễ chế tạo Ngồi xích ống lăn có khả giảm mịn cho đĩa xích + Xích ống: C Cấu tạo tƣơng tự nhƣ xích lăn nhƣng khơng có lăn Giá thành chế tạo rẻ + Xích răng: LR C hơn, khối lƣợng xích nhỏ nhƣng xích đĩa chóng mịn Có khả tải cao xích lăn, làm việc êm ồn Nhƣng chế tạo T- phức tạp khối lƣợng nặng U Với đặc điểm máy uốn ống làm việc địi hỏi khơng q êm, tải khơng Cấu tạo: D lớn nên ta chọn xích ống lăn Hình 3.19: Cấu tạo xích ống lăn SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 71 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn 3.3.2 Định số đĩa xích Số đĩa xích xích bị mịn nhanh, va đập mắt xích vào đĩa tăng xích làm việc ồn Do cần hạn chế số đĩa xích Vậy ta chọn số đĩa xích bị dẫn theo bảng - ( Trang - TK CTM ) Chọn đĩa xích bị dẫn Z1 = 30 (răng) a) Định bước xích + Ta tính hệ số điều kiện sử dụng: K = KđKAK0KđcKbKc Trong đó: + Kđ = 1,2 : Hệ số kể đến tải va đập + KA = : Hệ số kể đến khoảng cách trục + K0 = : Hệ số kể đến truyền đặt nghiêng nhỏ 600 + Kđc = 1,25 : Hệ số tính đến khả điều chỉnh trục xích khơng đƣợc : Hệ số kể đên bôi trơn định kỳ + Kc = : Hệ số làm việc ca C LR Vậy K = 1,2111,251,51  2,25 C + Kb = 1,5 U + Cơng suất tính tốn: Z 01 25   0,83 Z1 30 T- + Hệ số đĩa dẫn: K Z  D Nt = K.KZ.Kn.N = 2,25.0,83.10,3 = 19,26(KW) Dựa vào bảng - (Trang 106 - TK CTM) ứng với cột n01 = 50(vg/ph) ta chọn đƣợc xích ống lăn dãy có bƣớc xích: t = 50,8(mm) có F = 646 (mm2) công suất cho phép [N] = 23,9 (KW), ta tìm đƣợc kích thƣớc chủ yếu bảng - (Trang 103 - TK CTM), tải trọng phá hỏng Q = 160000 (N) Kiểm nghiệm số vòng quay theo điều kiện n1  n gh Theo bảng - với bƣớc xích t = 50,08 (mm) số đĩa dẫn Z1 = 30, số vòng quay giới hạn đĩa dẫn đến 370(vg/ph), nhƣ điều kiện đƣợc thoả mãn ( n1  5 vg ph  )  b)  Tính đường kính vịng chia đĩa xích Dc1  t 50,08   479,1mm 180 180 sin sin 30 30 SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 72 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn Chọn đƣờng kính đĩa xích Dc = 480 (mm) c) Tính chiều dài xích số mắt xích Tính chiều dài xích: Từ góc uốn lớn ống uốn đƣợc máy  =1900 ta có: L L1  180   R  190  3,14  240  795,5 (mm) 180 R  795,5  T- Chiều dài xích Lxt = L  LR L≥ C C Hình 3.20: Sơ đồ bố trí xích kéo 3,14 240  1172,3 (mm) D 500 (mm) U Để đảm bảo trình hoạt động khớp nối khơng va vào đĩa xích ta chọn L1=  Chiều dài xích cần thiết là: Lx = Lxt + L1 = 1172,3 + 500 =1672,3 (mm) Số mắt xích tính tốn : x = Lx 1672,3   33,4 (mắt xích) t 50,08 Thực tế số mắt xích số nguyên nên ta lấy xtt = 34 mắt xích Chiều dài xích thực tế: Lxtt = 34 x 50,08 = 1702,72 (mm) * ) Số lần va đập u lề xích giây  v Zn   u  L 15 x 30    0,29  u   15 15  34 u Vậy xích đảm bảo an tồn ổn định làm việc d) Tính lực tác dụng lên trục SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 73 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn Lực tác dụng lên trục đƣợc tính theo cơng thức: 6.10 7.K t N Ztn Rx  Hệ số Kt hệ số xét đến tác dụng trọng lƣợng xích lên trục, truyền nằm ngang nghiêng góc nhỏ 400 so với đƣờng nằm ngang Kt = 1,15; Khi truyền nằm thẳng đứng nghiêng góc lớn 400 so với phƣơng ngang Kt = 1,05 Chọn Kt = 1,15 => Rx  6.10 1,15 10,3  94608,6( N ) 30  50,08  3.4 Thiết kế trục 3.4.1 Tính gần trục C Ở lực: Pk = 262565,38 (N) C R = 94608,6 (N ) LR L1 = 200 (mm); L2 = 200 (mm) Phản lực gối trục: T- MX = Pk.r = 262565,38 x 240 = 6301569,12( N.mm) U XE = 69503,1 (N) D ZE = -234676,1 (N) XF = -151875,88 (N) YF = 3000 (N) ZF = 80225,4 (N) Tính mơmen uốn tiết diện nguy hiểm SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 74 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn n ZF F ZE PK YF z XE E R XF y 200 200 x n MUX 4427579,6 MUZ 6298030 MX LR C C 6301569,12 Hình 3.21: Biểu đồ mơ men M uz  M uz U Mu n - n = T- Ở tiết diện n - n D Trong : Muz= ZF 200 - ZE 200 = 200( ZF - ZE ) = 200( 80225,4 + 234676,1) = 6298030 (N.mm) Mux= XE 200 - XF 200 = 200( XE - XF ) = 200( 69503,1 + 151875,88) = 4427579,6 (N.mm) Mu n - n = 6298030  4427579,6 = 7698613 (N.mm) Mtđ = M u  0,75.M x Mtđ = 76986132  0,75.6301569,122 = 9436682,26 (N.mm) Tính đƣờng kính trục tiết diện n - n Theo công thức 7-3 (Trang 117 - TK CTM) ta có d 3 M tđ (mm) 0,1.  SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 75 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn Với   = 50 N/mm2 theo bảng 7-2 (Trang 119 - TK CTM) dn - n  9436682,26  127,02 (mm) 0,1.50 Đƣờng kính tiết diện n - n lấy 130 (mm ) 3.4.2 Tính xác trục Tính xác trục theo công thức 7-5 (Trang 120 - TK CTM) n n n= n   n 2  n  n , n Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp ứng suất tiếp Vì trục quay nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng  a =  max =  = C  1 C K  a   LR Vậy n  Mu ; m  W Bộ truyền làm việc hai chiều nên ứng suất tiếp (xoắn) biến đổi theo chu kỳ n   1 D Vậy Mx W0 U  a   max  T- đối xứng: k  a    m    Giới hạn mỏi uốn xoắn  1  0,45. b  0,45.600  270 N/mm2 ( Trục thép 45 có b = 600 N/mm2)  1  0,25. b  0,25.600  150 N/mm2  Tại tiết diện n - n Ta có Mu = 7698613 (N.mm) ; MX = 6301569,12 (Nmm) a  M u 7698613   19,15 (N/mm2 ) W 401920 Trong W, W0 mơ men chống uốn mô men chống xoắn SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 76 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn W= .d =  1603/32 = 401920 (mm3) 32 .d W0 = = 3,14.1603/16 = 803840 (mm3) 16  a   max  M x 6301569,12   7,84 (N/mm ) W0 803840 Chọn hệ số   theo vật liệu Đối với thép cacbon trung bình  = 0,1  = 0,05 Hệ số tăng bền  = Theo bảng 7- (Trang 123 - TK CTM) lấy  = 0,64 ;  = 0,53 Theo bảng 7- (Trang 127 - TK CTM) lấy k = 1,63 ; k = 1,5 Tỉ số k   k 1,63 1,5  2,55 ;    2,83 0,64   0,53 C Tập trung ứng suất lắp căng, với kiểu lắp ta chọn T3 áp suất sinh bề mặt    0,6( k   3,2  1)   0,6(3,2  1)  2,32 270  4,4 3,2.19,15 n  150  8,1 2,32.7,84  0,05.7,84 D U n  n  T- k k LR C ghép  30 N/mm2, tra bảng 7-10 (Trang 128 - TK CTM) ta có : 4,4.8,1 4,4  8,12  3,87 Vậy n > n  Hệ số an toàn cho phép n  thƣờng lấy 1,5 - 2,5 Trục đủ độ bền lấy đƣờng kính trục d = 130 (mm) 3.4.3 Tính then Để cố định bánh theo phƣơng tiếp tuyến, nói cách khác để truyền momen chuyển động từ trục đến bánh ngƣợc lại ta dùng then Then có nhiều loại, ta chọn loại then để thiết kế *Ta tính then cho đoạn trục dùng để lắp bánh xích có đƣờng kính d = 130(mm) Tra bảng - 23 (Trang 143 - TK CTM) ta chọn then có thơng số sau: b = 36; h = 20; t = 10; t1= 10,2 ; k = 12,3 SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 77 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn Chiều dài then 0,8 lm (lm: chiều dài mayơ), bánh xích có chiều rộng B = 120 (mm), chọn lm theo điều kiện  lm  B l m  1,2  1,5.d  1,2  1,5.120  144  180 Chọn lm = 180(mm) Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức 7-11 (Tr 139 - TK CTM) d  Ở : 2.M x   d ( N / mm ) dkl Mx = 6301569,12 (N.mm) d   6301569,12  40,5   d 130  13,3  180 Theo bảng 7-20 (Trang 142 - TK CTM) ta có  d  100 N / mm2 Nhƣ thỏa mãn điều kiện bền dập 2.M x 2 6301569,12   14,96   c dbl 130  36 180 C c  C Kiểm nghiệm sức bền cắt theo công thức 7-12 (Trang 139 - TK CTM) LR Tra bảng - 21( Tr 142 - TK CTM ) ta có :  c  87N / mm2  T- Vậy then chọn thoã mãn điều kiện làm việc * Ta tính then cho đoạn trục dùng để thân má động vào trục có d = 110(mm) U Tra bảng -23 (Trang 143 - TK CTM) ta chọn then có thơng số sau: D b = 32; h = 18; t =9; t1= 9,2; k =11,2 Chiều dày thân má động B = 150 (mm) Chọn lt = 130 (mm) Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức 7-11 (Tr 139 - TK CTM) d  Ở : 2.M x   d N / mm2 dkl Mx = 6301569,12 (N.mm) d   6301569,12  78,69   d 110  11,2  130 Theo bảng 7-20 (Trang 142 - TK CTM) ta có  d  100 N / mm2 Nhƣ thỏa mãn điều kiện bền dập Kiểm nghiệm sức bền cắt theo công thức 7-12 (Trang 139 - TK CTM) SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 78 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn c  2.M x  6301569,12   27,54   c dbl 110  32 130 Tra bảng - 21 (Trang 142 - TK CTM) ta có:  c  87N / mm2  Vậy then chọn thoã mãn điều kiện làm việc 3.4.4 Thiết kế gối đỡ trục Vì trục quay chịu lực dọc trục lực hƣớng tâm lớn nên ta chọn ổ bi đũa côn đỡ chặn C Sơ đồ chọn ổ: C Hình 3.22: Sơ đồ chọn ổ LR Ta có : Pa1 = 3000 [N] Chọn sơ  = 12o10’ T- Vì có lực hƣớng tâm lớn nên chọn ổ đũa côn làm gối đỡ trục U Hệ số khả làm việc tính theo cơng thức C = Q(n.h)  Cbảng D 0, n = (vg/ph) h = x 300 x = 14400 (giờ) m = 1,5 - hệ số chuyển tải trọng dọc trục tải trọng hƣớng tâm 2 RE  REx  REz  69503,12  125264,32  143254,4 N  2 RF  RFx  RFy  RFz  151875,882  3000  80225,4  171788,8 N  Kt = 1; tải trọng tỉnh Kn = 1; nhiệt độ làm việc dƣới 1000 C Kv = - hệ số xét đến vòng ổ vòng quay SE = 1,3  RE  tg  1,3 143254,4  tg12010  40151 (N) SF = 1,3  RF  tg  1,3 171788,8  tg12010  48148,7 (N) At = SF + Pa1 - SE = 48148,7 + 3000 - 40151 = 10997,7 (N) SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 79 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn Nhƣ lực At hƣớng gối trục bên phải trục Phản lực gối F lớn gối E nên ta tính cho gối F sau lấy loại cho gối E, áp dụng công thức - ( Trang 163 - TK CTM ) Q = (Kv.RF + m.At).Kn.Kt = 1171788,8  1,5 10997,711  188285,4 N   18828,54 daN  Thay vào cơng thức ta có:  C = 18828,54  5 144000,3  539531 Tra bảng ( Trang 593 - Cẩm nang kỹ thuật khí ) ứng với d = 120 (mm) ta chọn ổ có kí hiệu 7624 D U T- LR C C Cbảng = 588890, đƣờng kính ngồi D = 260m, bề rộng B = 86 (mm) SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 80 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn KẾT LUẬN Sau thời gian dài kể từ nhận đề tài làm Đồ Án Tốt Nghiệp “Máy uốn thép ống cỡ lớn” Đƣợc thầy hƣớng dẫn giao đến em tạm thời hoàn thành với nội dung phần tính tốn, thiết kế nhƣ nêu mục lục Do thời gian khả em có hạn nên việc tính tốn, thiết kế không theo nhƣ ý muốn, lần em đƣợc tiếp xúc va chạm thực tế, với kiến thức, khối lƣợng lớn nên gặp nhiều khó khăn bỡ ngỡ Nhƣng dù cố gắng miệt mài giúp em vƣơn tới nhiều Lời em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc với lòng nhiệt tình, vui vẻ thầy giáo hƣớng dẫn Thầy PGS.TS Trần Xuân Tùy mang đến cho em nhiều kiến thức bổ C tƣơng lai giúp em đến trƣởng thành C ích việc tìm hiểu phát huy đề tài Và hành trang em LR Tuy nhiên danh nghĩa hoàn thành nhƣng đề tài “Máy uốn thép ống cỡ lớn” em cịn nhiều sai sót hạn chế, chƣa đáp ứng đƣợc với thực tế, mong T- q thầy cơ, anh chị đóng góp thêm em cần phát huy để đề tài đƣợc hoàn thiện tốt U Lời cuối em xin tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS Trần Xuân D Tùy quý thầy cô giúp em đạt đến thời điểm Đà Nẵng, ngày 25 tháng năm 2018 Ngƣời thiết kế Hồ Sỹ Sinh SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 81 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO SÁCH TÁC GIẢ Chi tiết máy (Tập tập 2) GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp Giáo trình kỹ thuật chế tạo máy Ths Châu Mạnh Lực Vẽ kỹ thuật GS Trần Hữu Quế Vật liệu công nghệ nhiệt luyện Nghiêm Hùng Trang bị công nghệ cấp phôi tự động Ths Châu Mạnh Lực Ths Phạm Văn Song Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy GS.TS Trần Văn Địch Thiết kế chi tiết máy Nguyễn Văn Lẫm Nguyễn Trọng Hiệp GS Lê Viết Giảng LR Cẩm nang khí Cơng nghệ dập nguội D U T- Sổ tay công nghệ chế tạo máy (Tập 1, 2, 3) SVTH: Hồ Sỹ Sinh – Lớp 13C1VA Hồ Đắc Thọ_Ninh Đức Tốn C Cơ sở dung sai đo lƣờng chế tạo máy C Sức bền vật liệu Nguyễn Văn Huyền Tôn Yên GS.TS Nguyễn Đắc Lộc PGS.TS Lê Văn Tiến PGS.TS Ninh Đức Tốn PGS.TS Trần Xuân Việt GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 82 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chƣơng GIỚI THIỆU CHUNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Lịch sử phát triển hình thành máy uốn ống 1.1.1 Lịch sử phát triển ống 1.1.2 Các nƣớc sản xuất sản phẩm thép dạng ống 1.1.3 Lịch sử phát triển máy cán, uốn ống 1.2 Giới thiệu sản phẩm máy uốn ống 1.2.1 Sản phẩm dùng công nghiệp 1.2.2 Sản phẩm dùng sinh hoạt C 1.3 Các thông số phôi ống C 1.3.1 Ống thép đen LR 1.3.2 Ống mạ kẽm 1.3.3 Nhu cầu sử dụng sản phẩm ống uốn T- 1.4 Thiết bị công nghệ uốn 1.4.1 Thiết bị uốn ống U 1.4.2 Công nghệ uốn ống 12 D 1.5 Lý thuyết trình biến dạng dẻo kim loại 21 1.6 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính dẻo biến dạng kim loại 23 1.6.1 Anh hƣởng thành phần tổ chức kim loại 23 1.6.2 Anh hƣởng nhiệt độ 23 1.6.3 Anh hƣởng ứng suất dƣ 23 1.6.4 Anh hƣởng trạng thái ứng suất 24 1.6.5 Anh hƣởng tốc độ biến dạng 24 1.7 Trạng thái ứng suất phƣơng trình dẻo 24 1.7 Biến dạng dẻo kim loại trạng thái nguội 27 1.8 Biến dạng dẻo phá hủy 28 Chƣơng 29 THIẾT KẾ NGUN LÝ VÀ TÍNH TỐN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 29 CỦA MÁY 29 A - PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 29 i 2.1 Phân tích phƣơng án 29 2.1.1 Phân tích yêu cầu trình uốn 29 2.1.2 Lựa chọn kết cấu máy hợp lí 29 B TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC 36 2.2 Tính lực cần thiết để uốn cong ống 36 2.2.1 Sơ đồ nguyên lí máy uốn ống 36 2.2.2 Nguyên lý hoạt động máy uốn ống 37 2.2.3 Tính tốn lực uốn cong ống 38 Chƣơng 46 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA MÁY 46 3.1 Tính đƣờng kính piston kéo má động 47 3.2 Tính cơng suất bơm dầu cơng suất động điện 48 3.2.1 Tính tốn tổn thất áp suất hệ thống 48 C 3.2.2 Tính chọn thơng số bơm 51 C 3.2.3 Tính chọn phần tử thủy lực khác 54 LR 3.2.4 Giới thiệu phần tử thủy lực máy 56 3.2.5 Tính tốn ống dẫn dầu 66 T- 3.3 Thiết kế truyền xích 70 3.3.1 Chọn loại xích 71 U 3.3.2 Định số đĩa xích 72 D 3.4 Thiết kế trục 74 3.4.1 Tính gần trục 74 3.4.2 Tính xác trục 76 3.4.3 Tính then 77 KẾT LUẬN 81 ii ... Kết luận: Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn ta thiết kế máy sử dụng má kẹp truyền xích hở sử dụng xilanh cho hành trình má động 2.1.3 Các phận máy uốn ống *Má động - Là phần quay máy uốn ống có nhiệm... trình uốn - Thực trình kẹp chặt giữ phơi uốn - Thực hành trình uốn - Lực uốn danh nghĩa máy phải lớn lực uốn cần thiết - Nhả kẹp tháo ống 2.1.2 Lựa chọn kết cấu máy hợp lí C Máy uốn ống cỡ lớn. .. 36 Thiết kế máy uốn thép ống cỡ lớn C LR C T- Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý má động máy uốn U Trong đó: Đĩa xích D Puly uốn Ống Má kẹp puly uốn Má kẹp Trục uốn Ổ bi 2.2.2 Nguyên lý hoạt động máy uốn