Thiết kế máy lốc 4 trục

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY LỐC TRỤC Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS NGUYỄN ĐẮC LỰC PHAN VĂN KỲ Đà Nẵng, 2017 Thiết kế máy lốc trục Chương 1: LÝ THUYẾT Q TRÌNH GIA CƠNG BIẾN DẠNG VÀ KỸ THUẬT CÁN UỐN THÉP TẤM 1.1 Lý thuyết trình biến dạng dẻo kim loại 1.1.1 Biến dạng kim loại - Dưới tác dụng ngoại lực vật thể bị biến dạng theo giai đoạn: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo phá huỷ + Biến dạng đàn hồi: biến dạng sau lực tác dụng, vật trở hình dáng ban đầu Quan hệ ứng suất biến dạng tuyến tính tuân theo định luật Hooke Trên đồ thị đoạn OA + Biến dạng dẻo biến dạng sau lực tác dụng khơng bị đi, tương ứng với giai đoạn chảy kim loại Biến dạng dẻo xảy ứng suất lực tác C C dụng lớn giới hạn đàn hồi Đó đoạn AB R L T + Biến dạng phá huỷ: Khi ứng suất lực tác dụng lớn độ bền kim loại kim loại bị phá huỷ (điểm D) U D H1.1 Biểu đồ quan hệ lực biến dạng 1.1.2 Biến dạng dẻo kim loại a Biến dạng dẻo đơn tin thể Trong đơn tinh thể kim loại, nguyên tử xếp theo trật tự xác định, nguyên tử dao động xung quanh vị trí cân (a) SVTH: Phan Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực Thiết kế máy lốc trục +Biến dạng đàn hồi: tác dụng ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng Khi ứng suất sinh kim loại chưa vượt giới hạn đàn hồi, nguyên tử kim loại dịch chuyển không thông số mạng (b), tác dụng lực, mạng tinh thể lại trở trạng thái ban đầu +Biến dạng dẻo: ứng suất sinh kim loại vượt giới hạn đàn hồi, kim loại bị biến dạng dẻo trượt song tinh Theo hình thức trượt, phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần lại theo mặt phẳng định, mặt phẳng gọi mặt trượt (c) Trên mặt trượt, nguyên tử kim loại dịch chuyển tương khoảng số nguyênlần thông số mạng, sau dịch chuyển nguyên tử kim loại vị trí cân mới, sau tác dụng lực kim loại không trở trạng thái ban đầu C C R L T U D H1.2 Sơ đồ biến dạng dẻo trượt song tinh Theo hình thức song tinh, phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến vị trí đối xứng với phần c ̣òn lại qua mặt phẳng gọi mặt song tinh (d) Các nguyên tử kim loại mặt di chuyển khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh Các nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm cho thấy trượt hình thức chủ yếu gây biến dạng dẻo kim loại, mặt trượt mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao Biến dạng dẻo song tinh gây bé, có song tinh trượt xẩy thuận lợi SVTH: Phan Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực Thiết kế máy lốc trục b Biến dạng dẻo đa tinh thể Biến dạng dẻo xảy nội hạt biến dạng vùng tinh giới hạt, biến dạng nội hạt trượt song tinh Đầu tiên trượt xảy hạt có mặt trượt tạo với hướng ứng suất góc xấp xỉ 45 o sau đến mặt khác Như vậy, biến dạng dẻo kim loại đa tinh thể xảy không đông thời không Dưới tác dụng ngoại lực biên giới hạt tinh thể bị biến dạng, hạt trượt quay tương nhau, trượt quay hạt hạt lại xuất mặt thuận lợi giúp cho biến dạng kim loại tiếp tục phát triển c Những yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo biến dạng kim loại C C * Ứng suất R L T Trạng thái ứng suất ảnh hưởng đến tính dẻo kim loại Qua thực nghiệm người ta thấy kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao U D chịu ứng suất nén mặt, nén đường chịu ứng suất kéo Ứng suất dư, ma sát ngồi làm thay đổi trạng thái ứng suất kim loại nên tính dẻo kim loại giảm * Ứng suất dư Ứng suất dư nội lực tồn kim loại sau trình gia cơng tồn ứng suất dư bên vật thể biến dạng làm cho tính dẻo vật Ứng suất dư lớn làm cho vật thể biến dạng phá hủy Thông thường ứng suất dư kim loại cân bằng, nghĩa tổng giá trị ứng suất kéo phải tổng gia trị ứng suất nén Khi vật thể chịu ứng suất ngoại lực tác động (σo) kể đến ảnh hưởng ứng suất dư tổng ứng suất (σ) tác dụng bên vật thể khác Ở vùng có ứng suất dư kéo: σ = σo + σd Ở vùng có ứng suất dư nén: σ = σo - σd SVTH: Phan Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực Thiết kế máy lốc trục Do phân bố không đồng nên làm cho vùng tinh thể biến dạng không đều, khả biến dạng chất lượng gia công không Ứng suất dư làm giảm tính dẻo, độ bền, độ dai va đập làm giảm khả chịu đựng vật thể Do để tăng khả biến dạng để đảm bảo ứng suất dư có giá trị thấp phân bố đồng nhiều trường hợp trước hoắc sau gia công áp lực người ta đem ủ kim loại ( ủ kết tinh ủ hoàn toàn) * Ảnh hưởng thành phần hóa học tổ chức kim loại - Ảnh hưởng thành phần hóa học Thành phần hóa học hợp kim định nguyên tố bản, nguyên tố hợp kim tạp chất Nguyên tố bản: nguyên tố tạo nên tổ chức sở, ảnh C C hưởng định đến tính dẻo khả biến dạng dẻo kim loại hợp kim R L T Nguyên tố hợp kim: hợp kim hóa , nguyên tố hợp kim tạo với kim loại sở liên kết kim loại Các liên kết kim loại thường có tổ chức tinh thể U D phức tạp lam cho kim loại hợp kim cứng giòn Các nguyên tố hợp kim làm xơ lệch mạng, làm cản trở q trình trượt, làm kim loại có tính dẻo thấp Thường lượng nguyên tố hợp kim nhiều ảnh hưởng đến độ cứng, độ bền tính dẻo kim loại lớn Nguyên tố tạp chất: tạp chất kim loại ảnh hưởng lớn đến tính dẻo kim loại có nhiều tạp chất ( vd: S, P, O, N, H…) làm giảm mạnh tính dẻo kim loại Tạp chất dễ chảy thường tập trung vùng tinh giới hạt làm rối loạn mạng tinh thể lam tính dẻo kim loại -Ảnh hưởng tổ chức kim loai Mật độ kim loại, kích thước hạt với đồng kích thước hạt ảnh hưởng đến tính dẻo kim loại Tổ chức hạt nhiều pha, mạng tinh thể phức tạp tính dẻo Tổ chức kim loại nhỏ mịn đồng độ dẻo tăng, độ bền tăng * Ảnh hưởng nhiệt độ Tính dẻo kim loại phụ thuộc lớn vào nhiệt độ hầu hết kim loại tăng nhiệt độ tính dẻo tăng SVTH: Phan Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực Thiết kế máy lốc trục Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt nguyên tử tăng đồng thời xô lệch mạng giảm, khả khuếch tán nguyên tử làm cho tổ chức đồng Một số kim loại hợp kim nhiệt độ thường, tồn pha dẻo, nhiệt độ cao chuyển biến thù hình thành pha có độ dẻo cao * Ảnh hưởng tốc độ biến dạng Sau rèn, dập hạt kim loại bị biến dạng chịu tác dụng phía nên chai cứng hơn, đồng thời kim loại nguội dần kết tinh lại cũ Nếu tốc độ biến dạng nhanh tốc độ kết tinh lại hạt kim loại bị chai chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến dạng, ứng suất khối kim loại lớn, hạt kim loại giịn bị nứt Nếu lấy hai khối kim loại nung đến nhiệt độ định rèn C C máy búa máy ép ta thấy mức độ biến dạng máy búa lớn hơn, độ biến dạng tổng cộng máy ép lớn R L T d Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến tổ chức tính chất kim loại * Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến tổ chức tính kim loại U D Biến dạng dẻo có ảnh hưởng lớn đến tổ chức tính kim loại Tùy thuộc vào nhiệt độ, tốc độ biến dạng, trạng thái kim loại trước gia công mà sau biến dạng tổ chức tính thu khác Biến dạng dẻo biến tổ chức hạt thành dạng thớ, tạo thớ uốn xoắn khác làm tăng tính kim loại Tốc độ biến dạng ảnh hưởng đến tính sản phẩm Nếu tốc độ biến dạng lớn độ biến cứng nhiều, không đồng biến cứng nghiêm trọng, phân bố thớ không đặn tính Đối với phơi có tổ chức thớ nhờ biến dạng dẻo làm cho tính sản phẩm cao Tóm lại sau biến dạng dẻo thường xảy tượng biến cứng làm độ bền, độ cứng kim loại tăng lên làm giảm độ dẻo, độ dai, giảm khả cống mài mịn, gây khó khăn cho q trình gia cơng cắt gọt Mặt khác biến dạng dẻo làm thay đổi tổ chức ban đầu kim loại, biến tổ chức hạt thành dạng thớ thay đổi hướng thớ SVTH: Phan Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực Thiết kế máy lốc trục * Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến lý tính kim loại Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện làm thay đổi từ trường kim loại * Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến hóa tính kim loại Sau biến dạng dẻo lượng tự kim lọai tăng hoạt tính hóa học kim loại tăng lên 1.1.3 Trạng thái ứng suất phương trình dẻo Giả sử vật thể hồn tồn khơng có ứng suất tiếp vật thể có dạng ứng suất sau: ❖ Ứng suất đường:  max = ❖ Ứng suất mặt:  max = ❖ Ứng suất khối: 1 1 −  C C R L T  max =  max − max U D Nếu  =  =   = khơng có biến dạng Ứng suất để kim loại biến dạng dẻo giới hạn chảy  ch Điều kiện biến dạng dẻo ❖ Khi kim loại chịu ứng suất đường:  =  ch   max =  ch ❖ Khi kim loại chịu ứng suất mặt:  −  =  ch ❖ Khi kim loại chịu ứng suất khối:  max −  =  ch Các phương trình gọi phương trình dẻo       H1.3 Trạng thái ứng suất SVTH: Phan Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực Thiết kế máy lốc trục Biến dạng dẻo bắt đầu sau biến dạng đàn hồi Thế biến dạng đàn hồi Ao, để thay đổi thể tích vật thể Trong trạng thái ứng suất khối, biên dạng đàn hồi theo định luật Húc xác định = ( 1 +  2 +  3 ) Như vậy, biến dạng tương đối theo định luật Hooke: 1 = E  −  ( +  ) 2 = E  −  ( +  ) 3 = E  −  ( +  ) Theo toàn biến dạng biểu thị: A=  +  +  − 2 ( 1 +  2 +  1 ) 2E C C Lượng tăng tương đối thể tích vật biến dạng đàn hồi tổng biến dạng R L T hướng vng góc V − 2 ( +  +  ) = 1 +  +  = V E U D  _hệ số pyacon tính đến vật liệu biến dạng Ở đây: E_Môđun đàn hồi vật liệu Thế làm thay đổi thể tích bằng: A0 = V  +  +  − 2 ( +  +  )2 = V 6E Thế để thay đổi vật thể: Ah = A − A0 =  1+  ( −  )2 + ( −  )2 + ( −  )2 6E  Vậy đơn vị để biến hình biến dạng đường là: Ah =  1+  2 c 6E ( −  )2 + ( −  )2 + ( −  )2 = 2 c = const Đây gọi phương trình lượng biến dạng dẻo Khi kim loại biến dạng ngang không đáng kể nên  =  ( +  ) Khi biến dạng dẻo ( không tính đến biến dạng đàn hồi ) thể tích vật thể không đổi SVTH: Phan Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực Thiết kế máy lốc trục Vậy V = − 2 ( +  +  ) = E  − 2 = Từ đó:  = 0,5 Vậy ( +  ) 2 =  Vậy phương trình dẻo viết: 1 −  =  ch  1,15 ch Trong trượt tinh  = − mặt nghiêng ứng suất pháp Ứng suất tiếp α = 45˚  max = 1 +  C C R L T So sánh với phương trình dẻo  = − U D  max =  ch = K = 0,58 ch Vậy ứng suất tiếp lớn là: K = 0,58 ch : gọi số dẻo Ở trạng thái ứng suất khối phương trình dẻo viết:  −  = K = const  1,15 ch 1.1.4 Những định luật gia công kim loại áp lực a Định luật biến dạng đàn hồi tồn biến dạng dẻo "Khi biến dạng dẻo kim loại xảy đồng thời đă có biến dạng đàn hồi tồn tại" Quan hệ chúng qua định luật Hooke Khi biến dạng kích thước kim loại so vớikích thước sau thơi tác dụng lực khác nhau, nên kích thước chi tiết sau gia cơng xong khác với kích thước lỗ hình khn (vì có đàn hồi) b Định luật ứng suất dư "Bên kim loại biến dạng dẻo sinh ứng suất dư cân với nhau" Trong tŕnh biến dạng dẻo kim lọai nhiệt độ không đều, tổ SVTH: Phan Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực Thiết kế máy lốc trục chứckim loại không đều, lực biến dạng phân bố không v.v làm cho kim loại sinh ứngsuất dư, chung cân với Sau lực tác dụng, ứng suất dư c ̣n tồn Khi phân tích trạng thái ứng suất cần phải tính đến ứng suất dư c Định luật thể tích khơng đổi Thể tích vật thể trước sau cán không đổi Định luật có ý nghĩa thực tiễn cho biết chiều dài sau biến dạng tác dụng ngoại lực Xét vật thể có kích thước trước biến dạng sau biến dạng là: L0, b0, h0, L1, b1, h1 Ta có: L0b0h0 = L1b1h1 Từ đây: ln L1 b h + ln + ln = L0 b0 h0 Ký hiệu: ln L1 b h =  ; ln =  ; ln =  L0 b0 h0  1 +  +  = C C R L T U D Trên phương trình điều kiện thể tích khơng đổi Khi tồn ứng biến đầu ứng biến phải trái dấu với hai ứng biến có trị số tổng hai ứng biến d Định luật trở lực bé "Trong trình biến dạng, chất điểm vật thể di chuyển theo hướng có trở lực bé nhất" Khi ma sát hướng mặt tiếp xúc chất điểm vật thể biến dạng di chuyển theo hướng có pháp tuyến nhỏ Khi lượng biến dạng lớn tiết diện chuyển dần sang hình trịn cho chu vi vật nhỏ H1.4 SVTH: Phan Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực ... trình học tập tìm hiểu có loại máy lốc thép máy lốc trục, máy lốc trục máy lốc trục • Máy lốc tôn trục C C R L T U D H2.8 Máy lốc tôn trục tay H2.9 Máy lốc tơn trục truyền động khí SVTH: Phan... 23 Thiết kế máy lốc trục C C H2.6 Quá trình lắp ráp thi công R L T U D H2.7 Cầu Rồng SVTH: Phan Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực 24 Thiết kế máy lốc trục 2.2 Tìm hiểu loại máy lốc. .. Văn Kỳ - Lớp 11C1A GVHD: ThS Nguyễn Đắc Lực 25 Thiết kế máy lốc trục H2.10 Máy lốc tơn trục thủy lực C C • Máy lốc tôn trục R L T U D H2.11 Máy lốc tôn thủy lực w11 6x1500 Thông số kỹ thuật: