Thiết kế máy cán thép rằn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS LƯU ĐỨC HÒA NGUYỄN VĂN TÙNG Đà Nẵng, 2017 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế máy cán thép rằn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Tùng Số thẻ sinh viên: 101120154 Lớp 12C1A Với đề tài “Thiết kế máy cán thép rằn” trải qua thời gian làm việc miệt mài thân, hướng dẫn tận tình thầy ThS Lưu Đức Hịa, đến em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp với nội dung sau: Phần thuyết minh: Em nghiên cứu vấn đề sau: + Tìm hiểu giới thiệu sản phẩm thép rằn + Nêu sở lý thuyết cho trình cán kim loại + Tính cơng nghệ thiết kế lỗ hình cho trục cán + Thiết kế động học tính tốn động lực học máy Bao gồm việc đưa phương án thiết kế, phân tích phạm vi ứng dụng, ưu nhược điểm cho phương án xác định phương án tối ưu Và tính tốn thơng số động lực học cho máy + Tính tốn thiết kế cụm kết cấu máy Gồm tính tốn thiết kế cho hộp giảm tốc, hộp phân lực, khớp nối trục nối, bánh đà + Tính tốn thiết kế giá cán Bao gồm tính tốn cho trục cán, khung giá cán, gối đỡ, ổ đỡ, vít vén cấu điều chỉnh lượng ép + Tính tốn suất an tồn vận hành máy Phần vẽ: Gồm vẽ A1 thể lỗ hình trục cán phân bố lỗ hình trục cán vẽ A0 thể tổng thể cụm kết cấu máy Với nội dung trên, thời gian tài liệu tham khảo không nhiều, cộng với kiến thức thân có nhiều hạn chế nên chắn có nhiều sai sót làm Mong q thầy bảo góp ý thêm để thiết kế hoàn thiện Lần nữa, xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy ThS Lưu Đức Hịa tồn thể q thầy khoa Cơ khí nhiệt tình giúp đỡ em C C R L U D T ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Lớp: 12C1A Khoa: Cơ khí Tên đề tài đồ án: Số thẻ sinh viên: 101120154 Ngành: Công nghệ chế tạo máy Thiết kế máy cán thép rằn Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: ○ Vật liệu phôi cán: Thép CT38 ○ Kích thước phơi ban đầu: 32x32 mm2 ○ Kích thước sản phẩm cán: Thép rằn Ø14 Nội dung phần thuyết minh tính tốn: ○ Cơ sở lý thuyết trình cán kim loại ○ Tính tốn cơng nghệ thiết kế lỗ hình trục cán ○ Thiết kế động học tính tốn động lực học máy ○ Tính tốn thiết kế cụm kết cấu máy ○ Tính tốn thiết kế giá cán ○ Tính tốn suất an toàn vận hành máy C C R L T U D Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): ○ Bản vẽ cơng nghệ lỗ hình trục cán ○ Bản vẽ phân bố lỗ hình trục cán ○ Bản vẽ sơ đồ nguyên lý máy cán ○ Bản vẽ lắp chung máy cán ○ Bản vẽ hộp giảm tốc ○ Bản vẽ hộp phân lực ○ Bản vẽ kết cấu giá cán ○ Bản vẽ thân cấu nén trục A1 A1 A0 A0 A0 A0 A0 A0 Họ tên người hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: 15/02/2017 15/05/2017 Trưởng Bộ môn Công nghệ vật liệu PGS TS Đinh Minh Diệm Đà Nẵng, ngày tháng năm 201 Người hướng dẫn ThS Lưu Đức Hòa LỜI NÓI ĐẦU Năm năm học Đại học cho chúng em nhiều kiến thức quý báu kinh nghiệm tuyệt vời, nguồn kiến thức quan trọng để chúng em hồn thành đồ án tốt nghiệp – nghiên cứu bao hàm nhiều yêu cầu từ thực tiễn ứng dụng đến tư thiết kế, chế tạo, vận hành kiến thức chuyên môn khác Để đồ án tốt nghiệp hồn thành, địi hỏi nỗ lực to lớn thân chúng em, với lời động viên, giúp đỡ gia đình, người thân, thầy bạn bè Em xin dành lời cảm ơn chân thành sâu sắc cho giúp đỡ to lớn Sau thời gian dài tìm hiểu dược giúp đỡ, gợi ý thầy cô Khoa tận tình hướng dẫn thầy ThS Lưu Đức Hòa em chọn thực đề tài “Thiết kế máy cán thép rằn” Đây đề tài tương đối phổ biến có tính khả thi cao cần thiết Nếu đầu tư hướng ngày mạnh vào lĩnh vực khí đất nước việc xây dựng dây chuyền sản xuất C C mang lại lợi ích kinh tế lớn Mặc dù hướng dẫn tận tình thầy giáo vốn kiến thức R L hạn chế tài liệu lại khan hiếm, thời gian có hạn chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế lại phải giải nhiệm vụ lớn nên đề tài sẻ không tránh khỏi sai suất Rất mong góp ý thầy bạn để đề tài hồn thiện Sau em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Lưu Đức Hòa Dù thầy bận rộn với công việc giảng dạy nghiên cứu thầy dành thời gian để hướng dẫn T U D bảo thiếu sót khó khăn q trình hồn thành đồ án tốt nghiệp Xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành cho ý tưởng thiết kế, nhiệt tình áp lực mà thầy đặt để đề tài sớm hồn tất Kính chúc thầy gia đình mạnh khỏe để tiếp tục giúp đỡ hệ sinh viên Đồng thời, em xin cảm ơn sâu sắc đến thầy cô giáo Khoa Cơ khí nhiệt tình truyền dạy kiến thức bổ ích q trình học tập làm việc trường Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Văn Tùng i CAM ĐOAN Với hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn tham khảo tài liệu em hoàn thành đồ án tốt nghiệp xin cam kết rằng: - Trong q trình hồn thành đồ án khơng chép từ đồ án cũ - Các số liệu, công thức trích dẫn từ tài liệu tham khảo đáng tin cậy - Tuân thủ quy định nhà trường đề cách thức trình bày đồ án - Khơng trích dẫn, chép từ nguồn tài liệu chưa đồng ý tài liệu vi phạm pháp luật Sinh viên thực Nguyễn Văn Tùng C C R L T U D ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ viii CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI 1.1 Tổng quan ngành cán thép sản phẩm cán thép rằn 1.1.1 C C Tổng quan ngành cán thép a Lịch sử phát triển máy cán thép giới b Lịch sử phát triển máy cán thép Việt Nam 1.1.2 R L T Giới thiệu sản phẩm cán thép rằn nhu cầu sử dụng thép rằn a Giới thiệu sản phẩm cán thép rằn b Nhu cầu sử dụng thép rằn U D 1.2 Cơ sở lý thuyết trình cán kim loại 1.2.1 Cơ sở lý thuyết trình biến dạng kim loại a Cấu tạo kim loại b Biến dạng dẻo kim loại c Cơ chế biến dạng dẻo kim loại .6 d Tính dẻo nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo kim loại e Trạng thái ứng suất phương trình dẻo 10 f Các định luật gia công kim loại áp lực 13 h Các phương pháp gia công áp lực 15 1.2.2 Lý thuyết trình cán kim loại 23 a Quá trình cán, đặc điểm trình cán phân loại 23 b Vùng biến dạng thông số vùng biến dạng .24 c Các đại lượng đặc trưng biến dạng kim loại cán 25 d Điều kiện để kim loại ăn vào trục cán .27 iii e 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tiết diện cán 28 Máy cán 30 a Định nghĩa phân loại 30 b Cấu tạo máy cán 33 c Nung kim loại trước cán làm nguội sau cán 34 d Sơ đồ quy trình cơng nghệ chung phân xưởng cán .36 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ LỖ HÌNH TRỤC CÁN 38 2.1 Tính tốn cơng nghệ .38 2.1.1 Khái niệm trục cán lỗ hình trục cán 38 a Trục cán 38 b Lỗ hình trục cán 38 2.1.2 C C Phân loại lỗ hình trục cán 39 R L a Phân loại theo hình dáng 39 b Phân loại theo công dụng 39 c Phân loại theo cách gia cơng lỗ hình trục cán 39 2.1.3 T U D Cách bố trí lỗ hình trục cán 40 a Bố trí xen kẽ .40 b Bố trí lên xuống 40 2.2 Thiết kế lỗ hình trục cán .40 2.2.1 Yêu cầu thiết kế lỗ hình trục cán 40 2.2.2 Cơ sở liệu phôi 41 2.2.3 Sản phẩm cán 41 2.2.4 Thiết kế tính tốn lỗ hình 42 a Số lần cán 42 b Phân bố lượng giãn dài μ 43 c Xác định kích thước lỗ hình ơvan trước tinh 45 d Kích thước lỗ hình vng trước lỗ hình ơvan trước tinh (lần cán thứ 4) 47 e Kích thước lỗ hình ôvan lần cán thứ .49 f Xác định lỗ hình vng cán lần thứ hai 50 g Kích thước lỗ hình ơvan lần cán 52 iv 2.2.5 Chọn phương án cán hình dáng trục cán 54 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 55 3.1 Thiết kế động học máy 55 3.1.1 Giới thiệu chung 55 3.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế .55 a Máy cán ba trục dùng bánh truyền động cho trục cán 55 b Máy cán ba trục dùng hộp phân lực 56 3.1.3 Lựa chọn hệ thống truyền động cho máy cán .57 a Động điện .57 b Khớp nối trục khớp nối .58 c Bánh đà .59 d Hộp giảm tốc .60 e Hộp phân lực .60 C C R L 3.2 Tính tốn động lực học cho máy 61 3.2.1 T Tính lực cán 61 U D a Lực cán cho lỗ hình thứ (P1) .63 b Lực cán cho lỗ hình thứ hai (P2) .64 c Lực cán cho lỗ hình thứ ba (P3) 65 d Lực cán cho lỗ hình thứ tư (P4) 66 e Lực cán cho lỗ hình thứ năm (P5) .67 f Lực cán cho lỗ hình tinh (P6) 67 3.2.2 Tính mơmen cán mơmen khác sinh cán .69 a Mômen cán 69 b Mômen ma sát 70 c Mômen không tải .72 d Mômen động Mđ 73 3.2.3 Tính công suất động 75 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CỤM KẾT CẤU CHÍNH CỦA MÁY 77 4.1 Thiết kế hộp giảm tốc 77 4.1.1 Phân phối tỷ số truyền 77 v 4.1.2 Tính truyền bánh cấp nhanh 79 4.1.3 Tính truyền cấp chậm 84 4.1.4 Thiết kế trục cho hộp giảm tốc .88 a Tính đường kính sơ trục .88 b Tính gần trục 89 c Tính xác trục (Kiểm nghiệm theo hệ số an toàn) 95 4.1.5 Tính then cho trục 98 4.1.6 Tính chọn ổ đỡ 100 4.1.7 Cấu tạo vỏ hộp 104 4.2 Thiết kế hộp phân lực 107 4.2.1 Xác định thông số hộp phân lực 107 4.2.2 Tính tốn thiết kế trục cho hộp phân lực 109 4.2.3 Tính chọn ổ đỡ 112 C C R L 4.3 Tính chọn khớp nối trục nối 113 4.3.1 a T Khớp nối .113 Chọn khớp nối động hộp tốc độ 113 U D b Chọn khớp nối trục hộp giảm tốc trục vào hộp phân lực 114 4.3.2 Trục nối ổ nối trục cán 116 4.4 Tính tốn bánh đà 117 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ GIÁ CÁN 119 5.1 Trục cán 119 5.2 Tính tốn khung giá cán 122 5.3 Tính chọn gối đỡ ổ đỡ cho trục cán .128 5.4 Vít nén cấu điều chỉnh lượng ép .129 CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN NĂNG SUẤT VÀ AN TỒN VẬN HÀNH MÁY 132 6.1 Tính tốn suất .132 6.2 An toàn vận hành máy 132 6.2.1 Yêu cầu lắp ráp .132 6.2.2 Chế độ dầu bôi trơn máy cán .133 6.2.3 An toàn vận hành máy 133 vi 6.2.4 Thay phận máy cán 134 6.2.5 Bảo dưỡng máy 134 KẾT LUẬN 135 TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 C C R L T U D vii Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn  td  3 x   u   td  (45  50) KG/mm2 Trong đó:  + u  Mu P.l 11781 ,06.210    0,668 (KG/mm2) Wu 0,4.d 0,4.210 + x  Mx Mx 1,4.M c 1,4.503100     0,38 (KG/mm2) 3 Wx 0,2.d 0,2.d 0,2.210  td  3 x   u  3.0,382  0,6682  0,938 (KG/mm2) Vậy td   td = (4550) (KG/mm2) (Trục thép)  Tại đầu nối trục cán: Ở chịu mômen xoắn tuý nghiệm bền C C theo điều kiện x x  M x 1,4.M c    x Wx 0,2.d13 x  R L T Với Mc=503100 (KG.mm) d1=140 (mm) M x 1,4.M c 1,4.503100    1,28   x  ( KG / mm ) 3 Wx 0,2.d1 0,2.140 U D 5.2 Tính tốn khung giá cán Thân giá cán chi tiết đóng vai trị quan trọng tồn giá cán Mọi chi tiết khác như: trục cán, gối đỡ trục, ổ đỡ trục, cấu điều chỉnh lượng ép, cấu dẫn hướng… lắp Trong q trình làm việc, lực cán tác dụng lên trục cán truyền vào thân giá cán truyền xuống móng máy cán, thân cán phải có độ bền cao, độ biến dạng ít, độ cứng vững lớn Vật liệu chế tạo khung thường thép đúc C35C55 có []b= (60÷80) N/mm2 Khung giá chia làm loại: kiểu kín kiểu hở - Kiểu kín chế tạo phương pháp đúc thành khung có cửa sổ để đặt gối đỡ trục cán, có vấu, vấu có sẵn lỗ trống để bắt bulơng kẹp thân máy với (Hình 5.3a) Thân giá kiểu kín phù hợp với loại máy cỡ lớn trung bình, khơng phù hợp với máy cán hình cỡ nhỏ Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 122 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Hình 5.3 Các kiểu khung a) Khung giá cán kiểu kín b) Khung giá cán kiểu hở - Thân giá kiểu hở: (Hình 5.3b) Thân giá kiểu hở cấu tạo gồm phần: thân nắp Nắp gắn với thân bulông hay chốt định vị giằng Thân giá cán kiểu hở dùng nhiều máy cán thép hình sản phẩm khơng cần độ xác cao dễ gia công, chế tạo, lắp ráp Giá thành tương đối rẻ so với kiểu kín Qua phân tích đặc điểm cấu tạo ưu nhược điểm hai loại thân giá cán trên, ứng với loại máy thiết kế dạng nhỏ, thay trục cán Vì ta chọn thân máy kiểu hở để dễ tính toán, thiết kế  Thiết kế nghiệm bền cho khung giá cán kiểu hở Các kích cỡ khung giá cán hình 5.4: C C R L T U D Hình 5.4 Các kích thước khung Các thông số ngang: l1= 700 (mm); b= 280 (mm); b1= 200 (mm); h1= 180 (mm); h2= 70 (mm); b2= 122 (mm) Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 123 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Các thông số đứng: l2= 950 (mm); B= 250 (mm); H= 280 (mm)  Kiểm nghiệm bền uốn cho ngang khung giá cán Ta có: u   M u P.L    u  KG / mm ; N / mm wu 4W1  với  u   (68) (KG/mm2) cho thép đúc Mu= M1 – Mo; Wu= I AA YAA IAA YAA mômen qn tính mơmen trọng tâm tiết diện (A-A) b.h b1.h1 h     b2 h2  h   2 3   b.h  b1.h1  b2 h2 YAA C C Thay số ta có: 280 250 200 180 70     122 70  250   2   = 125 (mm)= 0,125 (m)  280 250  200 180  122 70 YAA T IAA= I1- I2 – I3 U D = = b.h3 b1.h1 b2 h2   12 12 12 280.2503 12 − 200.1803 12 R L − 122.703 12 = 263896166,7 (mm )= 0,0002639 (m4)  Wu= M1= I AA 0,0002639  0,002112 (m3 ) = YAA 0,125 P.l1 Với: P= Pmax= 11,78106 (Tấn); l1= 620 (mm)= 0,62 (m)  M1= Mo= 11,78106 0,62  1,83 (T.m) P.l1  l I AA l1 I BB I BB B.H 250 280    0,0055 (m4) 12 12 Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 124 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn 11,78106 0,62  0,841 (T.m) 1,1 0,0002639 1 0,62 0,0055  Mo=  Mu= M1 – Mo= 1,83- 0,841= 0,989 (T.m) Vậy:  u  Mu 0,989   468 ,3 (T/m2)= 0,4683 (KG/mm2)   u  =6 (KG/mm2) Wu 0,002112 Kết luận: Thanh ngang làm việc tốt, đủ bền  Nghiệm bền kéo cho đứng k  M p  o   k   (812) (KG/mm2) 2.F2 Wu Trong đó: + P= Pmax= P5= 11,78106 (Tấn) + F2= B.H=0,25.0,28= 0,07(m2) diện tích mặt cắt ngang đứng   B.H 0,25.0,28   0,0049 m3 + Wu= 4 Vậy: k  C C R L 11,78106 0,86   259 ,7 (T / m2 ) 2.0,07 0,0049 T  K= 0,2597 (KG/mm2)   k  = (812) (KG/mm2) U D Kết luận: Thanh đứng làm việc tốt, đủ bền  Nghiệm bền độ võng khung giá cán Lý thuyết thực tế cho thấy khung bị võng cán, phải tính độ võng khung giá cán nghiệm bền theo độ võng cho phép - Độ võng ngang khung giá cán: f= f1 + f2 + f3   f  mm  Với  f   0,5  1 mm cán nóng f 1= = P.l2 mm  2.E.F2 11781 ,06 1100  0,00463 mm  2.2.10 4.250 280 f2 = = l1 P.l (  Mo ) 4.E.I AA 620  11781 ,06 620   0,86 10  = 0,0000105 (mm)  4.2.10 263896166,   Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 125 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn f3 = 1,2.Pl1 1,2.11781 ,06.620   0,00835 mm  2.G.F1 2.7500 280 250 (G môđun trượt, G= 7500 KG/mm2) Vậy: f= f1 + f2 + f3= 0,0130 (mm)   f  Kết luận: Khung giá cán đủ bền - Độ võng đứng khung giá cán l2   f o  (mm ) fo= M 8.E.I BB Với: [fo]= (0,51) (mm) cho cán nóng l2= 1100 (mm) Mo= 0,841.106 (KG.mm) E= 2.104 (KG/mm2) IBB= 550000000 (mm4)  C C 1100  0,01156 (mm) fo= 0,841 10 8.2.10 4.550000000 Vậy fo   f o  (mm ) (thỏa mãn) R L T  Tính đường kính bulơng máy cán theo mơmen lật nhào Thực tế cho thấy, vật cán bắt đầu ăn vào trục giá cán xuất lực qn tính I lớn Lực quán tính I sinh mơmen (ML) có xu hướng làm giá cán bị lật nhào khỏi đế giá cán Ta có: U D Mc R Với Mc mômen cán Mômen cán lớn cán lỗ hình thứ năm, Mc= 0,5031 (T.m) R= 350/2= 175 bán kính trục cán + Lực quán tính: I= 0,5031 10  2874 ,86 (KG)  I= 175 + Tính mơmen lật: ML= I.a Với a khoảng cách từ đế máy đến đường cán Lấy a= 690 mm  ML= 2874,86.690= 1983651 (KG.mm)  1,98 (T.m) Dưới tác dụng mômen lật thân giá cán có xu hướng lật khỏi chân đế + Khi có ML bốn bulơng chịu lực kéo Q Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 126 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Q ML G  (KN; T) b Trong đó: b: Khoảng cách tâm hai bulơng giá cán, b= 1200(mm) G: tồn trọng lượng thân giá cán Để tính khối lượng giá cán G ta tính thể tích giá cán Sau nhân với khối lượng riêng thép ρ= 7,8 KG/dm3 khối lượng Chia khung giá cán làm khác gồm ngang đứng tính thể tích sau: V= Vn + Vđ= 4.l1.b.h + 4.l2.B.H = 4(700.280.250 + 950.250.280)= 462 (dm3)  G= 462.7,8= 3604 (KG) Vậy lực kéo bulông: Q C C M L G 1983651  3604 = 3455 (KG)  = 1200 b R L Lực kéo tác dụng lên bulông: T Q Qb  (1,2  1,4) n U D Với n= số lượng bulông  Qb  1,4 Q 3455  1,4  604,6 n (KG) + Ứng suất kéo sinh bulông :   4Qb < []  d Ở đây: d: Đường kính bulơng n: Số lượng bulơng Ứng suất không vượt ứng suất cho phép bulông chế tạo thép CT3 có: []= 7080 N/mm2 Vậy ứng suất sinh bulông: k   d 4Qb   k  d 4.Qb   k Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng ; Với []k= (KG/mm2) Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 127 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn  d 4.604 ,6  9,81 (mm)  Vậy để đảm bảo điều kiện bền, chọn đường kính bulơng thân giá cán d= 20 mm 5.3 Tính chọn gối đỡ ổ đỡ cho trục cán Trục cán đặt thân giá cán quay nhờ gối đỡ ổ đỡ trục  Gối đỡ trục Gối đỡ trục phận quan trọng đặt hai bên thân giá cán để lắp ổ đỡ hai đầu trục cán Gối đỡ trục thường làm hai nửa ghép lại Vật liệu làm gối đỡ thường làm gang xám Trong trình làm việc, trục cán giá cán, trục cán máy cán hình phơi ba trục thường cố định nửa gối đỡ đặt trực tiếp vào thân giá cán Gối đỡ lắp đặt vào thân giá cán C C nâng lên nhờ cấu đối trọng, cấu thuỷ lực lò xo nâng trục (ở ta dùng cấu lị xo nâng) R L Các kích thước gối đỡ chọn sơ sau: T U D Hình 5.5 Gối đỡ Đây chi tiết lắp vào cổ trục cán tất lại lắp vào gối đỡ trục Khi trục cán làm việc, ổ đỡ nơi chứa chất bôi trơn cho trục cán đỡ trục cán qua cổ trục Khi ổ trục chịu áp lực lớn bị nóng ma sát sinh bạc lót với cổ trục Trong cán thép người ta thường dùng loại ổ đỡ chính: ổ đỡ ma sát lỏng, ổ lăn ổ trượt Ở ta dùng ổ trượt để đỡ trục Nó loại ổ dùng nhiều, đặc biệt máy cán hình Vì ổ trượt chịu va đập tốt, làm việc tốt môi trường nước mơi trường ăn mịn khác, giá thành rẻ, chế tạo lắp ráp dễ dàng Vật liệu làm ổ trượt có hệ số ma sát thấp, chọn vật liệu Bacbit 83 Các kích thước bạc lót sau: - Chiều dày bạc: S= (0,035  0,05)d + 2,5 Chọn S= 0,05d + 2,5= 0,05.210 + 2,5= 13 (mm) Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 128 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn - Chiều dài L= l= 210 (mm) (với l chiều dài cổ trục cán) - Chiều rộng gờ bạc: b= 1,5 s = 1,5.13= 19,5 (mm) - Chiều cao gờ: h= 0,6.s = 0,6.13= 7,8(mm) - Đường kính trong: d1= d= 210 (mm) - Đường kính ngồi: dn= d + 2.s = 210 + 2.13= 236 (mm) - Đường kính gờ: dg = dn +2h = 236 + 2.7,8= 251,6 (mm) C C R L T U D Hình 5.6 Các thơng số bạc lót  Nghiệm bền bạc lót theo điều kiện áp lực cho phép Pmax  [P] Trong đó: [P] áp lực cho phép vật liệu làm bạc lót Đối với Bacbit [ P ]= 2,5 (KG/mm2) Pmax: áp lực lớn tác dụng lên bạc lót (KG/mm2) Ta có lực tác dụng lên cổ trục: Pc = 132300 (KG) Diện tích tiếp xúc cổ trục với bọc lót: F= .d.L = .210.210= 138544 (mm2)  Pmax= Pc 132300 = = 0,96 (KG/mm2) F 138544  Pmax < [P] 5.4 Vít nén cấu điều chỉnh lượng ép Để giảm chiều dày vật cán, người ta dùng hai vít nén để điều chỉnh lượng ép Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 129 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn Hai vít nén lắp đặt vào hai ngang giá cán, máy cán trục cịn bố trí thêm vít nén hai Vít nén điều chỉnh lên xuống dễ dàng, đầu tỳ vào trục qua cốc an tồn, đầu nối với bánh vít dẫn động quay từ động sức người Vì máy thiết kế máy cỡ nhỏ nên ta dẫn động sức người Vật liệu làm vít me thép 40Cr, có []b= 150 (N) Vật liệu làm đai ốc (mũ ốc) đồng  Cấu tạo kích thước hình học vít ép Vít ép chia làm ba đoạn, đoạn đầu tham gia lắp ráp với bánh vít, đoạn cuối áp chặt vào cốc an toàn tỳ vào gối trục Quan trọng đoạn có ren lắp với mũ ốc đồng để điều chỉnh lượng ép Ren thường dùng vít ép mũ cốc ren hình thang đỡ chặn phía, có chống rơ, lỏng làm việc Các kích thước vít me sau: C C R L T U D Hình 5.7 Các kích thước trục vít - Đường kính trung bình vít me: dtb= (0,55  0,62)d (mm) Với d= 210 (mm) đường kính cổ trục cán  dtb= (0,55  0,62) 210= (115,5  130,2) mm chọn dtb= 120 (mm) - Các kích thước mũ ốc: Đường kính: D= (1,6  1,8) dtb (mm)  D= (1,6  1,8).120= (192  216) (mm) Chọn D= 200 (mm) Chiều cao mũ ốc: H= (0,95  1,1)D (mm) Chọn H= D= 200 (mm) - Các kích thước cịn lại: L1= 20 (mm); L3= 120 (mm); Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng L2= 20 (mm) L4= 40 (mm) Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 130 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn  Nghiệm bền vít ép Khi làm việc vít ép chịu nén, nghiệm bền theo độ bền nén 4.Q   n  .d n  (KG/mm2) Với: Q lực tác dụng lên vít nén Q= Pc 11781 ,06  5890 ,53 (KG) = 2 d đường kính chân ren Tra theo tiêu chuẩn ứng với dtb= 120 (mm) ta chọn: d= 113 (mm)  n   4.5983  0,6 KG / mm 2 3,14 113    n  = (812) (KG/mm ) Vậy vít nén đủ bền  Cấu tạo nghiệm bền vít nén - Chiều dài phần ren: l= 400 (mm) - Đường kính chỗ lắp chêm điều chỉnh: D= 90 (mm) - Đường kính hai đầu vít ép: d= 70 (mm) C C R L T U D Hình 5.8 Cấu tạo vít me  Nghiệm bền vít ép Đối với vít ép dưới, ta nghiệm bền theo điều kiện sức bền dập ren để bảo đảm ren làm việc bình thường d  Với:  F1   d (KG/mm2) d o h F1 lực tác dụng vuông góc với vít nén F1= Pc= 11781,06 (KG) do= 90 (mm), h= 400 (mm) d  11781 ,06  0,33 (KG/mm2) 90 400 Mà []d= 0,8.B= 0,8.100= 80 (KG/mm2) Vậy vít nén đủ bền Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 131 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN NĂNG SUẤT VÀ AN TỒN VẬN HÀNH MÁY 6.1 Tính tốn suất Năng suất máy (A) tiêu kinh tế quan trọng thiết kế máy muốn suất máy cao Năng suất máy có cao ta biết phương pháp thiết kế máy tối ưu hay chưa Nếu chưa thích hợp ta cần tìm biện pháp khắc phục, nâng cao suất - Năng suất tính theo cơng thức: A= Fph.Vc.γ (Tấn/giờ) Trong đó: Fph tiết diện phôi Fph= 32.32= 1024 mm2= 1024.10-6 (m2) Vc tốc độ cán, Vc= 2,5 (m/s)= 9000 (m/giờ) γ= 7,81 (KG/dm3)= 7,81 (Tấn/m3) khối lượng riêng thép C C R L  A= 1024.10-6.9000.7,81= 71,98 (Tấn/giờ) T - Năng suất máy ngày (một ngày làm việc 16 giờ) A= 71,98.16= 1152 (Tấn/ngày) - Năng suất máy năm (mỗi năm làm việc 250 ngày) A= 1152.250= 228000 (Tấn/năm) U D Vậy máy thiết kế này, năm cán khoảng 228000 thép 6.2 An toàn vận hành máy Vấn đề an tồn, vận hành bảo dưỡng máy đóng vai trò tương đối quan trọng việc đem lại hiệu kinh tế suất máy ngày cao hơn, tuổi bền máy nâng cao Khi máy thiết kế lắp đặt toàn bộ, cần có chế đảm bảo cho máy vận hành tốt, không xảy cố, tổn thất dẫn đến việc máy móc bị hư hỏng gây nguy hiểm đến tính mạng người 6.2.1 Yêu cầu lắp ráp Việc lắp ráp máy cán máy khác nói chung phải bảo đảm an tồn tuyệt đối người thiết bị Phải tuân theo quy định, quy phạm lắp ráp máy, theo đạo cán chuyên môn trực tiếp huy Đối với động cơ, hộp giảm tốc, hộp phân lực giá cán cần phải đủ độ cứng vững với móng vận hành Khi vận hành máy rung động, hệ thống hoạt động ồn Do máy cán khơng có dùng truyền đai, nên lắp ráp cho trục tâm trục dẫn động từ trục cán đến động cơ, đặc biệt từ trục động đến hộp phân lực Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 132 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn phải nằm mặt phẳng 6.2.2 Chế độ dầu bôi trơn máy cán Bôi trơn nhằm mục đích sau: giảm ma sát, chống mài mịn, tăng tuổi thọ chi tiết, giảm tiêu hao điện năng, tăng suất Máy cán máy khác cần có dầu mỡ bơi trơn chế độ bôi trơn hợp lý để đạt mục đích Vật liệu bơi trơn cần phải lựa chọn cho máy làm việc phải ln ln hình thành trì màng dầu mỏng bám vào bề mặt chi tiết nơi tiếp xúc ổ trục ngõng trục, khớp nối, ổ nối, … Các loại dầu, mỡ bôi trơn thường dạng lỏng dầu khống vật, dầu cơng nghiệp; dạng đặc mỡ công nghiệp, mỡ động thực vật hay dạng rắn parafin, than chì, … Khi chọn dầu mỡ bôi trơn cần ý tới tính chất sau: - Độ nhớt - Nhiệt độ cháy - Nhiệt độ đông đặc C C R L T - Tạp chất học 6.2.3 An toàn vận hành máy Khi máy hoàn tất việc chế tạo lắp đặt, chuẩn bị đưa vào vận hành, cần phải làm tốt công việc sau: - Kiểm tra bảo quản cấu an toàn điện máy trước làm việc U D - Kiểm tra thùng dầu bôi trơn nước làm mát, thiếu phải bổ sung cho đủ theo yêu cầu - Trước cán phải kiểm tra xem phơi cán có đảm bảo điều kiện kỹ thuật không - Công nhân vận hành máy phải đào tạo kỹ thuật trước để nắm vững nguyên lý hoạt động máy, phải hiểu rõ cấu an toàn điện, phải biết điều khiển điều chỉnh máy để kịp thời xử lý cố xảy gây nguy hiểm nhà máy - Khi máy lắp ráp xong phải cho máy chạy không tải thời gian để kiểm tra lại thiết bị điện, hộp giảm tốc chi tiết khác Đặc biệt kiểm tra trục cán, trục khớp nối, bulông lắp ghép,… Chạy không tải làm cho bạc lót trục mịn với cổ trục để máy sau làm việc êm xác Trước mở máy chạy thử cần ý không để vật rơi khe hở hai trục cán - Trong không gian nhà máy phải bố trí bảng nội quy, quy định an tồn, Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 133 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn cấu bảo đảm an toàn cho người cơng nhân làm việc tốt, phải có biện pháp phịng chống cháy nổ hiệu - Trang bị đầy đủ bảo hộ lao động cho cơng nhân quy trình pháp lệnh nhà nước an toàn lao động 6.2.4 Thay phận máy cán Máy cán thiết kế chế tạo có độ xác cao Nhưng sau thời gian sản xuất lâu dài xảy tượng số chi tiết bị hư hỏng Do vậy, tùy theo yêu cầu thực tế mà thay phục hồi lại chi tiết - Các chi tiết bị mịn gãy hỏng - Các lơ cán sau thời gian làm việc bị mòn, làm cho đường kính nhỏ lại, đường kính lỗ hình rộng làm cho khe hở hai trục cán tăng lên, dẫn đến kích thước sản phẩm khơng đạt u cầu Do phải nghiên cứu thay hay phục hồi lại lô cán điều chỉnh khe hở - Các ổ bi đỡ bị mòn, phải thay định kỳ C C 6.2.5 Bảo dưỡng máy Qua thời gian làm việc, để đảm bảo suất tuổi thọ máy, đem lại cho máy điều kiện kỹ thuật tốt để trì thời gian làm việc đem R L T lại hiệu kinh tế cao hơn, phải có khoảng thời gian định kỳ dành cho việc bảo dưỡng máy Bảo dưỡng máy phải thực công việc sau: - Kiểm tra lại hệ thống mạng điện cung cấp bảo vệ an toàn cho nhà máy - Điều chỉnh lại khe hở lỗ hình cần thiết U D - Kiểm tra lại trục cán, điều chỉnh lại khỏi bị dao động, đảm bảo điều kiện để trục cán làm việc an toàn - Kiểm tra lại khớp nối, trục truyền, phải thoả mãn điều kiện làm việc - Kiểm tra dầu mỡ của ổ lăn, ổ trượt - Điều chỉnh độ rơ hộp giảm tốc, hộp phân lực cấu khác - Có chế độ chạy thử máy sau bảo dưỡng để kiểm tra điều kiện làm việc máy Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 134 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn KẾT LUẬN Trải qua thời gian làm việc miệt mài, giúp đỡ tận tình thầy ThS Lưu Đức Hịa, đến em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp với nội dung sau: Phần thuyết minh: Em nghiên cứu vấn đề sau: + Tìm hiểu giới thiệu sản phẩm thép rằn + Nêu sở lý thuyết cho trình cán kim loại + Tính cơng nghệ thiết kế lỗ hình cho trục cán + Thiết kế động học tính tốn động lực học máy Bao gồm việc đưa phương án thiết kế, phân tích phạm vi ứng dụng, ưu nhược điểm cho phương án xác định phương án tối ưu Và tính tốn thơng số động lực học cho máy + Tính tốn thiết kế cụm kết cấu máy Gồm tính tốn thiết kế cho hộp giảm tốc, hộp phân lực, khớp nối trục nối, bánh đà + Tính tốn thiết kế giá cán Bao gồm tính tốn cho trục cán, khung giá cán, gối C C R L T đỡ, ổ đỡ, vít vén cấu điều chỉnh lượng ép + Tính tốn suất an toàn vận hành máy Phần vẽ: Gồm vẽ A1 thể lỗ hình trục cán phân bố lỗ hình trục cán vẽ A0 thể tổng thể cụm kết cấu máy Với nội dung trên, thời gian tài liệu tham khảo không nhiều, cộng với U D kiến thức thân có nhiều hạn chế nên chắn có nhiều sai sót làm Mong q thầy bảo góp ý thêm để thiết kế hồn thiện Lần nữa, xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy ThS Lưu Đức Hòa tồn thể q thầy khoa Cơ khí nhiệt tình giúp đỡ em Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 135 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Hữu Nhơn, Đỗ Thành Dũng - Hiệu Đính: PGS.TS Phan Văn Hạ _ Tính tốn Thiết kế chế tạo máy cán kim loại máy cán thép _ Nhà xuất Bách Khoa - Hà Nội [2] PGS.TS Phan Văn Hạ _ Các phương pháp thiết kế lỗ hình trục cán _ Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [3] Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán _ ĐHBK Đà Nẵng - 2005 [4] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm _ Thiết kế Chi tiết máy _ Nhà xuất Giáo dục, 1998 [5] Ninh Đức Tốn _ Dung sai lắp ghép _ Nhà xuất Giáo dục [6] Lưu Đức Hòa _ Lý thuyết cán _ ĐHBK Đà Nẵng [7] Đinh Bá Trụ _ Cơ sở lý thuyết trình biến dạng dẻo C C [8] Huỳnh Vinh_ Sức bền vật liệu _ ĐHBK Đà Nẵng [9] Vật liệu học _ Nhà xuất giáo dục 2000 R L T U D Sinh viên: Nguyễn Văn Tùng Hướng dẫn: ThS Lưu Đức Hòa 136 ... Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI 1.1 Tổng quan ngành cán thép sản phẩm cán thép rằn 1.1.1 Tổng quan ngành cán thép a Lịch sử phát triển máy cán thép. .. Nghiệp: Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn + Máy cán hình cỡ nhỏ: = 250350 mm - Máy cán (cán nóng cán nguội) Tuỳ theo chiều dày sản phẩm dạng tạo mà có máy cán dày (b mm), máy cán mỏng (b= 0,23,75 mm) máy. .. để cán phá từ thỏi thép đúc gồm có máy cán phơi thỏi Blumin máy cán phôi Slabin - Máy cán phôi: đặt sau máy cán phá cung cấp phôi cho máy cán hình máy cán khác - Máy cán hình: cán sản phẩm có hình