ĐỒ án MÔN HỌC CÁN KÉO KIM LOẠI THIẾT KẾ MÁY CÁN UỐN 4 TRỤC NGHIỆM BỀN TRỤC CÁN CHỦ ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÁN-KÉO KIM LOẠI THIẾT KẾ MÁY CÁN UỐN TRỤC& NGHIỆM BỀN TRỤC CÁN CHỦ ĐỘNG GVHD: T.S Nguyễn Đăng Khoa SVTH: Trần Quốc Anh 1711 Nguyễn Hùng Tuấn Vũ 1614165 Tp HCM 12/2020 TÓM TẮT ĐỒ ÁN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGÀNH THÉP 1.1 Tình hình ngành thép giới: 1.2 Tình hình ngành thép Việt Nam: .6 1.3 Giới thiệu máy cán ống hàn: .9 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .10 Kỹ thuật cán uốn thép .10 2.1 Khái niệm uốn: 10 2.2 Các thông số trính uốn 11 2.3 Các cơng thức tính tốn: 13 2.3.3 Tính momen: 15 2.3.4 Nghiệm bền trục cán .16 2.2.6 Tính cơng suất động 17 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ 18 Tính tốn, thiết kế cơng nghệ cho quy trình sản xuất ống thép với thơng số phơi Xí nghiệp điện-Cty điện lực 18 3.1 Thông số đầu vào: 18 3.2 Lựa chọn công nghệ 19 3.3 Tính tốn lực uốn, lực đàn hồi uốn: 20 3.4 Tính công suất động cơ: 22 3.5 Thiết kế trục cán uốn chủ động I: 22 3.6 Nghiệm bền trục cán: 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 .DANH MỤC HÌNH ẢNH Y Hình 1: Biến dạng phơi thép trước sau uốn (Nguồn: Tạp chí khoa học Việt Nam 2018, 11/06/2018) 11 Hình 2:Thơng số tính tốn chiều dài phơi (Nguồn: Cơng nghệ tạo hình kim loại tấmNguyễn Mậu Đằng) 12 Hình 3: Phân bố lực máy cán trục 13 Hình 1: Nguyên lý hoạt động máy cán uốn trục ( Nguồn: dbk.vn) 20 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Y Biểu đồ 1: Sản lượng thép thô giới ( Nguồn: World Steel) Biểu đồ 2: Sản lượng thép thô nước từ tháng 01 đến tháng 09/2020 ( Nguồn World Steel) Biểu đồ 3: Sản lượng thép thô 09 tháng đầu năm khu vực sản xuất lơn giới (Nguồn:World Steel) Biểu đồ 4: Tình hình sản xuất thép thành phảm tháng 10/2020 (Nguồn: Hiệp hội Thép Việt Nam) Biểu đồ 5: Cơ cấu xuất thép qua thị trường tháng 09/2020 (Nguồn: VITIC) DANH MỤC BẢNG BIỂU YBảng 1: Thành phần hóa học thép CT3 Bảng 2: Cơ tính mác thép CT3 19 Bảng 3: Thành phần hóa học mác thép 40CrNi (Nguồn: Phần mền tra cứu mác thépPGS.TS Nguyễn Văn Dán) 23 Bảng 4: Cơ tính mác thép 40CrNi (Nguồn: Phần mền tra cứu mác thép-PGS.TS Nguyễn Văn Dán) 23 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Chương 1: Tổng quan ngành thép giới Việt Nam năm 2020 Chương nêu lên thực trạng ngành cơng nghiệp thép giới nói chung ngành thép Việt Nam nói riêng với ảnh hưởng Covid-19 Chương 2: Phần ta nói sở lý thuyết cán ống hàn Khái quát lý thuyết uốn hình Cơ sở lý thuyết cán dựa trên: vùng biến dạng, thơng số hình học, điều kiện kim loại ăn vào trục cán… Chương 3: Tính tốn thiết kế cơng nghệ Trong chương nhằm giải vấn đề tính tốn máy cán suất cán ống, sản lượng thép ống năm, bề rộng băng kim loại, thiết kế trục cán, kích thước trục, đường kính trục, tính tốn tốc độ trục cán tạo hình Qua bước tính tốn ta tạo hệ thống sản xuất ống CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGÀNH THÉP 1.1 Tình hình ngành thép giới: Theo số liệu Hiệp hội Thép Thế giới (Worldsteel), sản lượng thép thô giới (tại 64 nước) tăng nhẹ 2,9% tháng so với kì năm trước, đạt gần 156,4 triệu Trong đó, Trung Quốc, nước có sản lượng thép lớn giới, ghi nhận tăng trưởng mạnh 10,9% tháng với sản lượng 92,5 triệu tấn, cách biệt xa với nước cịn lại Trong số 14 nước có sản lượng thép thơ triệu (tháng 9) có tới nước ghi nhận sản lượng giảm Các nước Nhật Bản, Mỹ, Italy có sản lượng giảm hai số là: 19,3%; 18,5% 18,7% so với kì năm trước Đáng ý, Việt Nam trở thành điểm sáng có mức tăng trưởng mạnh sản lượng tháng đạt 2,3 triệu thép thô, tăng 45,3% so với tháng 9/2019 Biểu đồ 1: Sản lượng thép thô giới ( Nguồn: World Steel) Trong tháng đầu năm, sản lượng thép thô giới đạt 1.347,4 triệu tấn, giảm 3,2% so với kì năm 2019 Trong đó, khu vực châu Á sản xuất 1.001,7 triệu thép thô, tang 0,2% so với kì năm ngối EU sản xuất 99,4 triệu thép thô, giảm 17,9% Sản lượng thép thô Cộng đồng quốc gia độc lập (CIS) đạt 74,3 triệu tấn, giảm 2,5%so với kì năm 2019 Sản lượng thép thô Bắc Mỹ đạt 74,0 triệu tấn, giảm 18,2% Trung Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ Iran ba nước giữ tăng tăng trưởng dương tháng đầu năm so với kì năm trước nhóm 10 quốc gia có sản lượng thép thơ lớn giới với mức tăng trưởng 4,7%; 2,6% 9,3% Các nước lại ghi nhận sụt giảm Biểu đồ 2: Sản lượng thép thô nước từ tháng 01 đến tháng 09/2020 ( Nguồn World Steel) Theo nhận định Hiệp hội Thép Thế giới, kể từ mở cửa trở lại hầu hết kinh tế vào tháng 5, nhu cầu bị dồn nén khởi động phục hồi mạnh mẽ hoạt động kinh tế, cho thấy phục hồi hình chữ V Tuy nhiên, nay, điều chưa đủ để bù đắp cho sụt giảm thời gian “đóng cửa” Nhiều lĩnh vực sử dụng thép mức COVID-19 trước Sự phục hồi sau đại dịch cịn mong manh sóng lây nhiễm thứ hai, biện pháp cách li xã hội tiếp tục, tỉ lệ thất nghiệp gia tăng,… Vào năm 2020, Worldsteel dự báo nhu cầu thép giảm 2,4% xuống 1.725,1 triệu đại dịch COVID-19 tăng lên 1.795,1 triệu vào năm 2021, tăng 4,1% so với năm 2020 nhờ phục hồi mạnh mẽ Trung Quốc Nhu cầu thép quốc gia lại giới phục hồi ghi nhận sụt giảm sâu vào năm 2020, kinh tế phát triển nổi, dự kiến phục hồi phần vào năm 2021 Biểu đồ 3: Sản lượng thép thô 09 tháng đầu năm khu vực sản xuất lơn giới (Nguồn:World Steel) 1.2 Tình hình ngành thép Việt Nam: Trong tháng 10, sản lượng thép thô Việt Nam tăng mạnh đạt mức cao hai năm 2019 – 2020, tiêu thụ thép thô tăng tới 30% so với kì năm trước Xuất thép loại sang Trung Quốc tăng đột biến lượng trị giá xuất vươn lên trở thành thị trường xuất thép lớn Việt Nam động lực thúc đẩy phục hồi ngành thép Theo số liệu từ Hiệp hội Thép Việt Nam (VSA), sản xuất bán hàng sản phẩm thép nước 10 tháng đầu năm 2020 giảm 0,3% 4,1% so với kì năm 2019 Cụ thể, sản xuất thép loại đạt 20,9 triệu tấn, giảm 0,3%; bán hàng thép loại đạt 18,3 triệu tấn, giảm 4,1% Trong đó, xuất thép loại đạt 3,6 triệu tấn, giảm 6,4% so với kì năm 2019 Biểu đồ 4: Tình hình sản xuất thép thành phảm tháng 10/2020 (Nguồn: Hiệp hội Thép Việt Nam) Theo số liệu VSA, nhập thép Việt Nam tháng đạt 1,01 triệu với kim ngạch 629 triệu USD, giảm 15,29% lượng 3,65% trị giá so với tháng trước; so với kì năm trước giảm 12,09% giảm 15,7% Luỹ kế tháng đầu năm, nhập thép Việt Nam 10,36 triệu với trị giá 6,05 tỉ USD, giảm 4% lượng giảm 15,9% trị giá so với kì năm 2019 Trong tháng 2020, lượng thép nhập từ Trung Quốc 2,83 triệu tấn, với trị giá nhập gần 1,77 tỉ USD, chiếm 27% tổg lượng thép nhập 29% tổng kim ngạch nhập nước Các quốc gia cung cấp thép cho Việt Nam Nhật Bản (19%), Hàn Quốc (15,4%), Ấn Độ (12%), Đài Loan (12%), v.v… Tháng 9, xuất thép Việt Nam đạt 1,039 triệu với trị giá gần 544 triệu USD, giảm sản lượng xuất trị giá so với tháng 10,5% 5,8%; so với kì năm 2019, sản lượng xuất tăng 112%, trị giá tăng 73% Trong tháng năm 2020, Việt Nam xuất thép đạt 6,997 triệu tấn, với trị giá đạt 3,65 tỉ USD đến 30 quốc gia khu vực giới, đó, thị trường xuất ASEAN, Trung Quốc, Đài Loan, Mỹ 20 Đáng ý, xuất thép loại sang Trung Quốc tăng đột biến lượng trị giá xuất so với kì năm trước, đạt 2,53 triệu tấn, tương đương giá trị 1,039 tỉ USD Mặt hàng xuất chủ yếu thép thơ Trong đó, xuất sang ASEAN, thị trường xuất lớn Việt Nam trước đây, đạt 3,055 triệu tấn, tương đương với trị giá 1,65 tỉ USD, giảm không đáng kể lượng xuất giảm 12% trị giá so với kì năm 2019 Biểu đồ 5: Cơ cấu xuất thép qua thị trường tháng 09/2020 (Nguồn: VITIC) Theo đó, hội thảo đánh giá thị trường thép tháng đầu năm Hiệp hội Thép Việt Nam (VSA) tổ chức, ơng Trịnh Khơi Ngun, Phó Chủ tịch VSA, cho biết: “Mặc dù ảnh hưởng đại dịch COVID-19 gây khó khăn lớn cho sản xuất tiêu thụ sản phẩm thép, khiến nhiều doanh nghiệp nước không đạt mức tăng trưởng năm trước, có tín hiệu đáng mừng cho ngành giai đoạn này”, theo Vietnamnews Ông nhận định việc đẩy nhanh dự án đầu tư công đưa ngành công nghiệp nước lên, có ngành thép “Có nhiều nhà máy thép cacbon liên hợp Trung Quốc đầu tư ASEAN Việt Nam tiềm tiêu thụ thép nước tăng lên đến 7% khu vực vào năm 2021”, ơng Ngun chia sẻ Ơng cho biết thêm việc mua thép từ ASEAN số giai đoạn có hiệu tiết kiệm người mua Trung Quốc đề cập thách thức lớn ngành công nghiệp nước cạnh tranh với công ty Trung Quốc sản xuất trở lại Các nhà sản xuất nước nên đa dạng hóa sản phẩm tăng cường xuất để giảm bớt áp lực thị trường nước cạnh tranh tốt với giới 1.3 Giới thiệu máy cán ống hàn: Trước người biết sử dụng vật thể tròn xoay đá gỗ để nghiền bột làm bánh,… Những vật thể tròn xoay dần thay nhôm, thép, đồng thau từ việc cán tay thay trục cán để dễ dàng tháo lắp máy có gá trục cán, từ máy cán đời Qua thời gian phát triển máy cán ngày hoàn thiện đại Như ban đầu người ta dùng sức ngựa để kéo, khoa học phát triển máy cán thực sức kéo motor điện Cán ống hàn thực trạng thái nóng ống to có thành ống dày, loại ống nhỏ mỏng nên tạo hình trạng thái nguội Phôi ban đầu cho cán ống hàn loại thép tấm, thép thép băng Thép băng thép tạo hình liên tục máy cán uốn tạo hình khn cán ép có kích thước khác Khi tạo ống xong lúc máy hàn điểm hàn tiếp xúc ống lại với Ống có mối hàn có hai kiểu hàn dọc hàn theo đường xoắn ốc Tùy theo chiều dày kích cỡ ống mà tạo hình trạng thái nóng hay nguội Cơng nghệ sản xuất ống hàn đơn giản đầu tư ít, thiết bị không đắt phức tạp Phân loại: 1) Phân loại theo phương pháp sản xuất - Ống thép liền: ống cán thép nóng,cán thép nguội, ống đảy áp, ống đỉnh - Ống hàn (a) Phân loại theo công nghệ: ống hàn hồ quang điện,ống hàn điện trở(cao tần,tần suất thấp), ống hàn hơi, ống hàn lò (b) Phân loại theo mối hàn:ống hàn mối thẳng , ống hàn xoắn ốc 2) Phân loại theo hình dạng mặt cắt - Ống thép mặt cắt phức tạp: ống thép hình sáu giác khơng , ống thép hình hoa mai cánh, ống thép hình hai lồi, ống thép hình hai lõm, ống thép hình hạt dưa, ống thép hình nón, ống thép hình gợn sóng, ống thép vỏ mặt ngoài, loại khác 3) Phân loại theo độ dày tường: ống thép tường mỏng,ống thép tường dày 4) Phân loại theo nguyên liệu công dụng: ống thép dùng cho đường ống, ống thép dùng cho thiết bị công nống nhiệt, ống thép dùng cho ngành công nghiệp máy móc, dầu Để tính tốn chiều dài phơi phải xác định vị trí lớp trung hịa, uốn mặt tròn lớp kim loại bị nén mặt bị kéo mặt kim loại khơng biến dạng Bán kính lớp trung hịa tính tốn theo cơng thức: ρ= Btb r ε sε + B 2 ( ) (mm) Trong đó: ρ _ bán kính lớp trung hịa Btb_ chiều rộng trung bình lớp tiết diện uốn Btb= (B+ B2) /2 B_chiều rộng phôi ban đầu S_chiều dày thành vật liệu r_ bán kính uốn phía ε _hệ số biến mỏng Trong thực tế bán kính lớp trung hịa xác định theo cơng thức gần đúng: ρ= r + x.S Trong đó: r_ bán kính uốn phía x_ hệ số xác định khoảng cách lớp trung hịa đến bán kính uốn phía (trang 93 sách tạo hình kim loại TG mậu đằng) Xác đinh chiều dài phơi Chiều dài phơi tính theo công thức: L= l +l2+ πφ (r + xs) 180 Trong đó: r_bán kính uốn (mm) Có thể hiểu l +l2là đoạn thẳng phần lại cơng thức tính chiều dài doạn cong ( trang 93 sách Mậu Đằng) 11 Hình 2:Thơng số tính tốn chiều dài phơi (Nguồn: Cơng nghệ tạo hình kim loại tấmNguyễn Mậu Đằng) Xác định bán kính lớn nhất, nhỏ Khi uốn, bán kính nhỏ dẫn đến vật liệu không đủ bền để biến dạng với bán kính q nhỏ Cịn bán kính q lớn dẫn đến việc biến dạng dẻo không giữ trạng thái sau uốn Bán kính uốn lớn nhất: r ngồi =r −S Trong đó: S_chiều dày vật uốn Bán kính uốn nhỏ r = ( 1δ −1 ) S2 Trong đó: δ _độ dãn dài vật liệu % Theo thực nghiệm: r =K.S Với: K_hệ số phụ thuộc góc nhấn α Xác định lực uốn: Lực uốn bao gồm lực uốn tự lực uốn làm cho phôi quay quanh trục: ⃗ F =⃗ F 1+ ⃗ F2 Trong đó: ⃗ F 1_lực biến dạng dẻo kim loại ⃗ F 2_lực làm cho phôi quay quanh trục Lực uốn làm biến dạng dẻo kim loại B S ⋅δ b n = k B S δb F 1= l 12 Với: k 1= n S l Hình 3: Phân bố lực máy cán trục 2.3 Các cơng thức tính tốn: 2.3.1 Điều kiện ăn vào trục cán: Tính góc ăn:  = Trong đó: √ ∆h R ∆ h lượng ép tuyệt đối (mm) R bán kính đáy lỗ hình trục cán (mm)  góc ăn (rad) Vật cán ăn vào trục cán hệ số ma sát f >  Hệ số ma sát f tính theo cơng thức f =K K K (1,05−0,0005 t) Trong đó: K 1là hệ số vật liệu làm trục cá K hệ số ảnh hưởng tốc độ cán K hệ số ảnh hưởng vật liệu làm phôi cán t nhiệt độ cán (C) 2.3.2 Tính lực cán: 13 Tính lực cán: P = Ptb Ftx Với: Ftx diện tích tiếp xúc kim loại với bề mặt trục cán (mm2) Ptb áp lực đơn vị hay gọi áp lực trung bình (N/mm2) Xác định diện tích tiếp xúc cho góc ăn nhỏ: Ftx = Trong đó: B 1+ B √R ∆ h B1, B2 chiều rộng phôi cán trước sau cán (mm) R bán kính đáy lỗ hình trục cán (mm) ∆ h lượng ép tuyệt đối (mm) Xác định áp lực trung bình theo Êkelun: Ptb = (1 + m)(2k + U) Trong đó: m hệ số xét đến ảnh hưởng ma sát tiếp xúc m= 1.6 f √ R ∆ h−1.2 ∆ h (h1 +h2 ) Với: f hệ số ma sát R bán kính đáy lỗ hình trục cán (mm) ∆ h lượng ép tuyệt đối (mm) h1, h2 chiều dày trước sau cán (mm) k trở kháng biến dạng tĩnh 2k = ( 14 + 0,01t)( 1,4 + C + Mn + 0,3Cr) Với: t nhiệt độ cán (0C) C, Mn, Cr hàm lượng phần trăm ngun tố  hệ số dính, cịn gọi độ nhớt  = 0,01( 14 – 0,01t) U tốc độ biến dạng (1/s) 2V U = h +h (1/s) Với: V tốc độ cán (mm/s)  góc ăn (rad) h1, h2 chiều dày trước sau cán (mm) 2.3.3 Tính momen: 14 Moment cán lực cán sinh tính theo cơng thức: Mc = 2Pa (kG.m) Trong đó: P lực cán (kG) a cánh tay đòn, cán nóng a = (0,45  0,5)√ R ∆ h (m) Chọn: a = 0,5√ R ∆ h (m) Moment ma sát gồm moment ma sát lực cán sinh cổ trục cán (Mms1) moment ma sát sinh chi tiết quay (Mms2) dó ta có cơng thức: Mms = Mms1 + Mms2 Ta có: Mms1 = P.d.f’ (kG.m) Trong đó: P lực cán (kG) d đường kính cổ trục cán (m), cán hình d = (0,55  0,65)D Chọn: d = 0,5D (m) f’ hệ số ma sát ổ đỡ trục, ta sử dụng ỗ đỡ Ta có: Mms2 = (0,08  0,12)(Mc + Mms1) (kG.m) Chọn: Mms2 = 0,1(Mc + Mms1) (kG.m) Moment không tải sinh để thắng toàn trọng lượng chi tiết quay máy cán máy cán chạy khơng tải tính công thức: Mo = (3  6)%Mc (kG.m) Chọn: Mo = 5%Mc (kG.m) Moment động: công nghệ cán thép vằn cán khơng đảo chiều nên khơng có tăng tốc giảm tốc thế: Md = 2.3.4 Nghiệm bền trục cán Nghiệm bền cho thân trục cán: Tại thân trục cán chịu uốn nên ta nghiệm bền theo điều kiện uốn σu= P x ( 1−x ÷ a ) ( kG/mm2 ) 0,1 D Trong đó: P lực cán (kG) x khoảng cách từ tâm lỗ hình đến điểm đặt phản lực (mm) a khoảng cách điểm đặt phản lực (mm) D đường kính đáy lỗ hình (mm) 15 Nghiệm bền cổ trục cán: Tại cổ trục cán vừa chịu uốn vừa chịu xoắn nên ta phải nghiệm bền theo điều kiện - Nghiệm bền theo điều kiện uốn: σu= P l (kG/mm 2) 0,4.d Trong đó: P lực cán (kG) l chiều dài cổ trục cán (mm) d đường kính cổ trục cán (mm) - Nghiệm bền theo điều kiện xoắn: τ x= 1,4 M c 0,2 d (kG/mm ) Trong đó: Mc moment cán (kG.mm) d đường kính cổ trục cán (mm) Nghiệm bền đầu nối trục cán: đầu nói trục cán chịu xoắn nên nghiệm bền theo điều kiện xoắn: τ x= Trong đó: 1,4 M c 0,2 d1 (kG/mm ) Mc moment cán (kG.mm) d đường kính đầu nối trục cán (mm) 2.2.6 Tính cơng suất động Tính tốn cơng suất động cho giá cán phải tính theo lần cán có lực cán lớn Từ lực cán lớn tính mơmen, chuyển trục động Được tính theo cơng thức sau: Ndc = Mtdc (n/0,975) Trong đó: n vận tốc quay động (vịng/phút) Mtdc mơmen tĩnh quy trục động Mtdc = ¿)  Md 16 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ Tính tốn, thiết kế cơng nghệ cho quy trình sản xuất ống thép với thơng số phơi Xí nghiệp điện-Cty điện lực 3.1 Thông số đầu vào: Thông số ống: - Đường kính trong: ∅ 2200 mm - Chiều dày S = 30 mm - Chiều dài L= 1800 mm Thông số phôi: - Chọn thép chế tạo ống CT3 dạng cán nguội - Chiều dày S= 30 mm - Chiều dài a= 7000 mm - Chiều rộng b= 1800 m Thể tích phôi V=1.8 x 0.03 x 7= 0.378 m3 Khối lượng riêng mác thép CT3 γ =7850 kg ∕ m3 => khối lượng phôi: M=D.V= 7850 x 0.378= 2967.3 Kg Vận tốc uốn theo thực nghiệm [1]: 0.075m/s= 4,5m/phút Thành phần hóa học (%) mác thép CT3: 17 Bảng 1: Thành phần hóa học thép CT3 Cơ tính mác thép CT3: Bảng 2: Cơ tính mác thép CT3 Tính tốn suất sản xuất ống: - Số ngày làm việc năm: 365 ngày o Nghỉ lễ tết: 12 ngày o Nghỉ sửa chữa, bảo dưỡng lớn: 15 ngày Tổng số ngày làm việc năm: 338 ngày - Số làm việc ngày: o ngày: 24h o Setup, giao ca, nghỉ trưa, ăn uống: 4h o Hiệu suất làm việc TB máy móc, anh em công nhân: 90% Tổng số làm việ ngày: (24 - 4) x 90%= 18h Thời gian sản xuất lý thuyết: 338x18= 6084 (h/năm) - Tốc độ cán 4m/phút => năm sản xuất được: x 60 x 6084= 1.460.160 (m/năm) 18 - Số ống cán năm: 1.460.160 = 811.200 (ống/năm) 1.8 Vậy công suất nhà máy sản xuất với công suất hơn: 800.000 ống năm 3.2 Lựa chọn công nghệ Máy lốc trục: Dựa nguyên tắc phôi duợc ép nhờ hai trục III IV, đống thời sang phải trái thông qua chuyển động quay trục I So với máy trục, ta lốc ống có chiều dày khác qua khe hở hai trục uốn I II Ngồi so với máy trục khơng thể uốn cong đoạn đầu phôi may lốc trục làm làm biến dạng đầu tồn bề mặt phơi, thơng qua việc điều chỉnh lực ép hai trục bên lên phơi Tuy nhiên, máy lốc trục cịn nhiều hạn chế như: - Hệ thống điều khiển phức tạp, kết cấu không gọn vừa điều khiển khí vừa điều khiển thủy lực - Giá thành chế tạo cao - Chiếm nhiều không gian nhà xưởng Ưu điểm: - Năng suất hoạt động lớn tính linh hoạt máy cao - Có thể duợc ống có đường kính lớn chiều dày khác đảm độ xác cao Nguyên lý hoạt động: - Sau chuẩn bị xong phôi, ta tiến hành Phôi đưa vào khe hở trục và bắt đầu khởi động máy - Tiếp động nâng trục bên lên tạo độ cong cho phôi trục truyển động quay trịn để phơi 19 - Trục quay đảo chiều sản phẩm ống hình thành để qua trình hàn Hình 1: Nguyên lý hoạt động máy cán uốn trục ( Nguồn: dbk.vn) 3.3 - Tính tốn lực uốn, lực đàn hồi uốn: Phơi có thơng số sau: o Chiều dày S= 30 mm o Chiều dài a= 7000 mm o Chiều rộng b= 1800 m - Khối lượng phôi: V=1.8 x 0.03 x 7= 0.378 m3 γ =7850 kg ∕ m3 => khối lượng phôi: M=D.V= 7850 x 0.378= 2967.3 Kg - Phân tích lực: Để phơi xoay momen M phải lớn momen cản lực uốn kim loại gây M = F.R Trong đó: R_Bán kính trục I, chọn sơ R = 700 (mm) Hay F > F1 + F2 +4.fms+Q - Lực tác dụng biến dạng kim loại B S2 σ b n F1 + F2 = =K BS σ b l 20 Ở đây: K1 = nS l Trong đó: B_Chiều rộng phôi (mm) S_Chiều dày phôi (mm) b _Giới hạn bền vật liệu (N/mm2) K1_hệ số uốn tự phụ thuộc vào vật liệu tỷ số l/S K1 = 0,05 ÷ 0,7 l_Khoảng cách hai điển tiếp xúc (mm) Vậy: F1 + F2 = K BS σ b = 0,05.30.1800.310 = 837000 (mm) - Lực ma sát fms = 4.K.N Trong đó: K_Hệ số ma sát, chọn K = 0,1  fmm = 4.0,1 2967,3 = 1186,92 (N)  F > F1 + F2 +4.fms +Q = 837000 + 1186,92 + 29673 = 867859,92 (N) - Vậy để trục I quay thì: M = F.R = 867859,92 700 = 607501944 (Nmm) 3.4 - Tính cơng suất động cơ: Để chọn động điện ta tính cơng suất cần thiết Nct = N μ ( TKCTM_Nguyễn Trọng Hiệp) Trong đó:  _Hiệu suất chung Nct_Công suất cần thiết Kw N= FV 867859,92.6 = =86,78( Kw ) 1000 1000.60 ( chọn V = 6m/ph )   1 2 3 4 21 1 = 0.98_Hiệu suất truyền trục vít bánh vít 2 = 0,99 _ Hiệu suất ổ lăn 3 = _ Hiệu suất khớp nối trục 4 = 0,99_Hiệu suất bạc trượt = 0,99 4.0,9910.0,985 1= 0,785 Vậy : Nct = N 86,76 = = 110,5 (Kw) μ 0,785 Chọn động điện không đồng pha kiểu A2_92_2: N=125 (Kw) N= 2970 (vòng/phút) 3.5 Thiết kế trục cán uốn chủ động I: Trục cán phận chủ yếu máy uốn, trực tiếp tiếp xúc với kim loại, tác dụng lực lên kim loại làm biến dạng phơi để q trình chuyển động uốn tạo hình dáng kích thước theo yêu cầu Kết cấu trục uốn gồm phần: - Đầu trục: nối với phận truyển động chi tiết quay (nếu có) - Cổ trục: đoạn lắp ổ đỡ ổ trượt lên gối đỡ thân máy - Thân trục: phần làm việc trục, tiếp xúc trực tiếp với kim loại Chọn vật liệu làm trục cán uốn thép 40CrNi có thành phành hóa học tính bảng sau: Bảng 3: Thành phần hóa học mác thép 40CrNi (Nguồn: Phần mền tra cứu mác thépPGS.TS Nguyễn Văn Dán) 22 Bảng 4: Cơ tính mác thép 40CrNi (Nguồn: Phần mền tra cứu mác thép-PGS.TS Nguyễn Văn Dán) Chọn đường kính chiều dài làm việc làm chuẩn, kích thước khác chọn sau: - Đối với giá cán trục: L/D=(3 -5) cho trục làm việc [2] o Đường kính trục làm việc: D=700mm o Chiều dài trục làm việc: L=3100mm - Chọn đường kính cổ trục: d= (0.7D – 0.75D) cho trục cán [2] o - d= (420-525) mm chọn d= 520 mm Chọn bán kính góc lượn trục cổ trục: r= 0.1D [2] o r= 700 0.1= 70mm - Chiều dài cổ trục: l=d (mm) lấy l= (1.0d-1.4d) [2] o l= 560 mm - l Khoảng cách từ tâm cổ trục tới mép mặt trục làm việc: c= = [2] o c= l/2=d/2= 560/2= 280 (mm) - Khoảng cách tâm điểm đặt lực P1 P2 [2]: o a= 2.c + L= 2.280 + 3100= 3660 (mm) 3.6 - Nghiệm bền trục cán: Nghiệm bền trục cán làm việc Tất trục cán làm việc phải nghiệm bền, phần tính tốn nghiệm bền cho giá cán 11, giá cán cịn lại ta nghiệm bền tương tự Ta có P = 867859,92 Kg Mc = 607501944 N /mm2 Trục cán làm thép 40CrNi có giới hạn sau: Giới hạn bền uốn: [σ u ] = 120 N/ mm2 Giới hạn bền chảy: [σ ch]= 560 N/ mm2 23 Nghiệm bền cho thân trục cán Tại thân trục cán chịu uốn nên ta nghiệm bền theo điều kiện uốn: b P(a− ) 867859,92 x 2760 17,5 N/mm2 < [σ u ] σu= = =¿ 0,4 D3 0,4 ×7003 Vậy thân trục cán đủ bền Nghiệm bền cổ trục cán Tại cổ trục cán vừa chịu uốn vừa chịu xoắn nên ta phải nghiệm bền theo hai điều kiện - Nghiệm bền theo điều kiện uốn: σu= pl 867859,92×560 = =¿ 10 N/mm2 3 0,4 d 0,4 ×520 - Nghiệm bền theo điều kiện xoắn: τ x= 1.4 M c 0.2 d = 1.4 × 607501944 =¿30.2 N/mm2 0.2 ×5203 => σ ch=√ τ 2x + σ 2u= √ ×102 +30,22=34,6 N /mm2 < [σ ch] Vậy cổ trục cán đủ bền 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Mậu Đằng, Cơng nghệ tạo hình kim loại [2] Hà Tiến Hồng, Thiết bị khí xưởng cán [3] Nguyễn Trường Thanh, Lý thuyết cán [4] Nguyễn Hữu Hưởng, Thiết kế máy lốc trục nhỏ phục cụ sản xuất [5]http://fs.vnsteel.vn/File.ashx/2DD3263AA0654D90BBF6BE49B90A0807/application= pdf/8cd62503d35d4c5d8eb3d7813f057b7f/bao-cao-thi-truong-thep-thang-10-202016059287597921878050087.pdf [6] Nguyễn Trọng Hiệp, Thiết kế chế tạo máy tập 25 ... 0 ,4 d 0 ,4 ×520 - Nghiệm bền theo điều kiện xoắn: τ x= 1 .4 M c 0.2 d = 1 .4 × 607501 944 =¿30.2 N/mm2 0.2 ×5203 => σ ch=√ τ 2x + σ 2u= √ ×102 +30,22= 34, 6 N /mm2 < [σ ch] Vậy cổ trục cán đủ bền 24. .. ngày: 24h o Setup, giao ca, nghỉ trưa, ăn uống: 4h o Hiệu suất làm việc TB máy móc, anh em công nhân: 90% Tổng số làm việ ngày: ( 24 - 4) x 90%= 18h Thời gian sản xuất lý thuyết: 338x18= 60 84 (h/năm)... sản xuất lý thuyết: 338x18= 60 84 (h/năm) - Tốc độ cán 4m/phút => năm sản xuất được: x 60 x 60 84= 1 .46 0.160 (m/năm) 18 - Số ống cán năm: 1 .46 0.160 = 811.200 (ống/năm) 1.8 Vậy công suất nhà máy