THIẾT KẾ MÁY CÁN
Mô tả đồ án: Gồm các file như ảnh trên
Giá: 450.000vnđ – Mã số: doantotnghiep.me_TKM000002
Tải đồ án
CHƯƠNG I . SO SÁNH PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY
I. khái niệm về dây chuyền cán:
Dây chuyền cán xà gồ là thiết bị gia công áp lực dùng biến dạng dẻo để biến dải kim loại phẳng thành sản phẩm hình, tiết diện ngang của các sản phẩm có hình dáng và kích thước khác nhau, nhưng có đặc điểm chung là độ dày trên mặt cắt ngang sản phẩm ở mọi điểm không khác nhau mấy.
Trên một dây chuyền cán có nhiều cặp trục cán nằm liên tiếp nhau. Sản phẩm được hình thành từ tấm hoặc dải lần lượt đi qua nhiều cặp trục, mà ở mỗi cặp trục vật cán được tạo hình dần dần tiến đến hình dáng, tiết diện của sản phẩm cuối cùng.
Quá trình cán được thực hiện liên tục, nhờ lực ma sát giữa các con lăn quay và tấm kim loại mà phôi cán chuyển động tịnh tiến. Giữa các cặp trục cán không xảy ra hiện tượng chùn hoặc đứt kim loại.
* Cán xà gồ là quá trình làm biến dạng kim loại ( uốn hình ) một cách liên tục giữa các cặp trục cán. Sản phẩm được hình thành từ những tấm phẳng được trải ra từ cuộn tôn. Ở mỗi cặp trục cán được tạo sẵn biên dạng nên được tạo hình dần tiến đến hình dáng và tiết diện yêu cầu.
II. thiết lập biên dạng và số lần cán:
2.1. Xác định kích thước sản phẩm:
Việc lựa chọn kích thước của xà gồ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều rộng phôi dải, hình dáng xà gồ và nhu cầu sử dụng của mọi người. Hiện nay các loại xà gồ chữ C đang được sử dụng có chiều rộng từ 80 đến 200mm.
B B
40 40
A
Hình 17: Kích thước sản phẩm xà gồ .
2.2. Bán kính uốn cho phép:
Xà gồ là sản phẩm của quá trình uốn liên tục, uốn bốn góc vuông từ tấm phẳng. Uốn đồng thời 2 góc vuông dưới và uốn đồng thời 2 góc vuông trên. Quá trình cán xà gồ chia ra 2 giai đoạn: Uốn mép trên và uốn gấp thân.
Để cho sản phẩm cán ra không bị vết nứt hoặc đứt hoặc do đàn hồi của vật liệu nên không đạt theo hình dáng yêu cầu. Vì vậy, cần tính toán bán kính uốn hơp lý để cho ra sản phẩm đúng yêu cầu.
Bán kính uốn lớn nhất được tính theo công thức:
rmax = (tài liệu )
trong đó: e _ mođun đàn hồi khi kéo.
s _ giới hạn chảy của vật liệu.
– Bán kính uốn nhỏ nhất được tínhn theo công thức:
rmin =
trong đó: d _ độ dãn dài tương đối ()
Hoặc tính theo công thức kinh nghiệm:
rmin =K.S
K_ hệ số tra theo bảng.
Vì các kích thước của sản phẩm được cán trên cùng trục cán nên tính bán kính uốn giới hạn chung cho các kích thước. Phôi cán là vật liệu thép Cacbon, nên theo công thức kinh nghiệm có K = 0,5 .
Suy ra : bán kính uốn nhỏ nhất rmin = 0,5.S
Chọn bán kính uốn r =1,5mm
2.3. Xác định kích thước bề rộng phôi:
Khi uốn chi tiết có nhiều góc uốn thì phôi uốn được tính theo công thức:
L = li + (ri + xi.S)
Trong đó: li , ri , xi và i =1800 – ai là các đoạn thẳng, bán kính uốn, hệ số xác định khoảng cách các lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong, góc đoạn uốn.
+ Theo công thức kinh nghiệm khi uốn với bán kính uốn nhỏ r < 0,5S thì xác định chiều dài phôi theo công thức gần đúng cho theo bảng.
+ Khi uốn góc 900 thì chiều dài phôi tính theo công thức: L = l1 + l2 a
r
Trong đó : a = . -2r và trị số được thành lập theo bảng
* Cán xà gồ là ta xem như quá trình uốn thực hiện 2 giai đoạn; uốn đồng thời 2 lần uốn liên tiếp 2 góc 900 nên tính chiều dài phôi theo công thức:
L = l1 + l2 + l3 + 0,5S
Suy ra công thức tính phôi uốn xà gồ:
L = 2l1 + 2l2 + l3 + S
l 1 l1
Hình 18: Kích thước phôi cán xà gồ
Bảng tính phôi cán:
A B S L
80 15 1,5 191,5
100 15 1,52 212
120 20 1,52 242
140 20 22,5 262,5
160 25 2,5 292,5
200 25 2,5 332,5
2.4. Số lần cán và thiết lập biên dạng:
2.4.1. Các phương án bố trí con lăn hình thành biên dạng:
* Phương án 1: Bố trí con lăntạo hình dạng xà gồ nằm ngửa lên trên . Con lăn trên đóng vai trò như chày còn con lăn dưới đóng vai trò là cối. Biên dạng được hình thành từ dưới lên trên theo thứ tự cán thân rồi đến cán gấp mép.
Hình 19: Sơ đồ phương án cán 1
* Phương án 2: Bố trí con lăn tạo xà gồ nằm úp. Con lăn trên đóng vai trò như cối và con lăn dưới đóng vai trò như chày. Ban đầu tạo gấp mép rồi đến tạo thân đứng.
Hình 20: Sơ đồ phương án cán 2.
Với hai phương án trên, để tạo điều kiện cho quá trình uốn liên tục được dễ dàng, mức độ biến dạng của vật liệu, khả năng bố trí con lăn trục cán được thuận lợi và sản phẩm tạo ra có hình dáng đẹp hơn nên chọn t6heo phương án 2. Với phương án này lực cán bố trí trên các cặp trục đều hơn.
2.4.2. Thiết lập biên dạng :
Với phương án đã chọn ta thực hiện lần lượt các lần cán để tạo nên biên dạng cần thiết cho xà gồ.
Cần đi tính toán các góc giới hạn trong mỗi lần cán .Theo tài liệu [5]:
amax arcsinL/(a.ctg1025) arcsin L/40,4a.
Trong đó: L _ khoảng cách giữa 2 cặp trục liên tiếp
a_ cánh tay đòn từ điểm đặt lực đến tâm uốn; a = b ; b_chiều dài của đoạn cần uốn
Để tính toán ta tính cho kích thước xà gồ lớn nhất.
+ Bước gấp mép:
Chọn sơ bộ khoảng cách giữa 2 cặp lô cán L = 300mm
Với a = b = .25 = 16,67mm
Vậy góc giới hạn: amax arcsin = 26025
Chọn góc uốn mỗi lần uốn là: a = 250.
Vậy sau 3 lần uốn góc đạt được là 750.
+ Bước gấp thân:
Chọn sơ bộ khoảng cách giữa 2 cặp lô cán L = 390mm
Với a = b = .40 = 26,67mm
Vậy góc giới hạn: amax arcsin = 21013
Chọn góc uốn mỗi lần uốn là: a = 130.
Vậy sau 6 lần uốn góc đạt được là 780.
Qua các trục cán cuối thì sản phẩm được bóp nén, sữa đúng góc uốn trên chi tiết cán và nắn thẳng bằng các con lăn thẳng và con lăn côn để bóp khử tính đàn hồi của vật liệu để cho ra hình dáng đúng thiết kế yêu cầu.
Với các con lăn trước đã tạo được góc của thân đến 780 _ Góc bóp tiếp theo bóp thân xà gồ đến 850 bằng con lăn có hình dáng như hình:
Hình 21: Sơ đồ bóp chỉnh góc xà gồ
Con lăn tiếp theo là con lăn đúng tạo dáng đúng hình xà gồ.
Con lăn cuối cùng bóp nén quá để khống chế góc đàn hồi vật liệu. Góc bóp quá 2 30 đủ để góc tạo thành đúng hình dáng xà gồ sau khi đàn hồi.
Hình 22: Sơ đồ bóp chỉnh góc
Hình 23: Quá trình biến dạng khi cán
III. chọn phương án truyền động chính cho dây chuyền:
Để truyền động cho dây chuyền thì có nhiều cách khác nhau, tùy từng diều kiện và mức độ hiện đại của từng dây chuyền mà chọn phương án thích hợp.
+ Phương án 1: Truyền động bằng cơ khí.
+Phương án 2: Truyền động bằng dầu ép.
3.1. Truyền động bằng cơ khí cho dây chuyền cán:
5 6
4
1 2 3
1. Động cơ điện ; 2. Nối trục ; 3. Hộp giảm tốc ;
4. Hôp phân lực ; 5. Thành máy ; 6. Hệ thống con lăn cán .
Hình 24: Sơ đồ truyền động cơ khí
* Nhược điểm:
– Khó khăn trong việc điều khiển tự động, đảo chiều chuyển động, chống quá tải, tuy nhiên có thể sử dụng các động cơ điện thay đổi tốc độ và hệ thống điều khiển tự động tốc độ bằng điện nhưng giá thành đắt hơn rất nhiều.
– Mức độ an toàn thấp.
– Điều kiện bôi trơn cho bộ truyền, bộ truyền gây ồn ào khi làm việc.
– Kích thước, trọng lượng lớn, cồng kềnh.
3.2. Truyền động bằng dầu ép cho dây chuyền:
6
4 5
3
7
1 2
1. Động cơ điện ; 2. Bơm dầu ; 3. Van điều chỉnh ;
4. Mô tơ thủy lực ; 5. Hộp phân lực : 6. Thành máy ; 7. Hệ thống con lăn cán .
Hình 25: Sơ đồ truyền động dầu ép
* Ưu điểm:
– Có khả năng thực hiện điều chỉnh tốc độ chuyển động vô cấp cho chuyển động chính, cũng như các chuyển động phụ để đảm bảo tốc độ cho cơ cấu chấp hành.
– Kích thước gọn, nhẹ, trọng lượng và mômen quán tính nhỏ.
– Dễ đảo chiều quay, khả năng chống quá tải cao, mức độ an toàn cho máy cao.
– Dễ dàng cho công việc điều khiển tự động.
– Tiện lợi cho việc bố trí các cơ cấu phụ, tránh ồn ào trong quá trình làm việc.
* Nhược điểm:
– Cấu tạo của bộ phận thủy lực phức tạp, đòi hỏi chính xác nên khó khăn trong việc chế tạo và lắp ráp, giá thành cao.
– Khả năng hoạt động phụ thuộc chất lượng của dầu.
3.3. Hộp phân lực:
Hộp phân lực là bộ phận truyền chuyển động đến cho từng cụm lô cán trên dây chuyền. Có nhiều cách truyền lực cho trục cán.
3.3.1. Truyền động bằng bánh răng trung gian:
Đặc điểm:
– Tỉ số truyền không lớn.
– Khi làm việc gây tiếng ồn.
– Điều kiện bôi trơn định kỳ.
– Khả năng truyền lực lớn.
– Điều kiện tự hãm kém.
3
2
1
2
1. Mô tơ thủy lực ; 2. Các bánh răng truyền lực trung gian;
2. Các bánh răng truyền lực cho lô trục cán .
Hình 26: Sơ đồ truyền lực bằng bánh răng trung gian.
3.3.2. Truyền động trục vít – bánh vít:
Đặc điểm:
– Có thể thay thế hướng chuyển động
– Có khả năng tự hãm cao
– Kích thước nhỏ gọn
– Truyền động êm, không tiếng ồn
– Tỉ số truyền lớn, hiệu suất thấp, tổn thất lớn, hệ số trượt lớn, sinh nhiệt lớn nên mòn nhanh.
1 2 3 4
1. Động cơ ; 2. Khớp nối ; 3. Trục vít ; 4. Bánh vít .
Hình 27: Sơ đồ truyền động trục vít – bánh vit .
3.3.3. Truyền động bằng xích:
4 3
2
1
1. Động cơ thủy lực ; 2. Các đĩa xích ; 3. Xích ; 4. Các trục cán .
Hình 28: Sơ đồ truyền động bằng xích .
* Đặc điểm:
– Kích thước nhỏ , gọn
– Chế tạo và lắp ráp phức tạp, thường xuyên phải bôi trơn, không có khả năng tự hãm
– Dùng truyền động cho các trục với tỉ số truyền không đổi trong máy cán.
* Vậy: Với các phương án trên, từ các ưu nhược điểm của nó. Dựa vào nhiệm vụ thiết kế mức độ tự động hóa như hiện nay, để đạt được hiệu quả kinh tế cao và điều khiển dễ dàng. Ta chọn phương án truyền động bằng thủy lực. Với sản phẩm được tự động cắt đứt theo chiều dài và đột lỗ để lắp nên cần phải có đô chính xác trong truyền động và tính tự hãm của bộ truyền để dừng quá trình đúng vị trí. Tuy nhiên để xét về mặt kinh tế và việc dễ dàng lắp ráp, sữa chữa thay thế thì chọn phương án truyền động bằng xích kết hợp với bánh răng.
3.4. Chọn phương án truyền động cho hệ thống dao cắt và đột lỗ:
Hệ thống dao cắt và đột lỗ trong máy xà gồ cũng cần lực tương đối lớn. Dao cắt ở đầu và đuôi khác nhau; dao cắt đầu cắt khi đã thành hình còn dao cắt đuôi là dao cắt tôn phẳng . Có các phương án truyền động tạo lực khác nhau.
3.4.1. Dao cắt truyền động trục khủyu:
– Sơ đồ nguyên lý:
4 5
6
3
2 7 1 8
9
1. Động cơ ; 2. Hộp giảm tốc ; 3. Đai truyền ; 4. Trục khuỷu ;
5. Phanh ; 6. Tay biên ; 7. Lưỡi cắt ; 8. Thanh trụ trượt dẫn hướng ;
9. Bàn lưỡi cắt
Hình 29: Sơ đồ cắt bằng trục khuỷu .
– Nguyên lý hoạt động:
Động cơ quay qua hộp giảm tốc (2) truyền đến trục khuỷu (4) bằng đai truyền (3).Trục khuỷu quay đẩy tay biên gắn trên lưỡi dao (7) đẩy lưỡi dao đi xuống. Khi hết hành trình cắt trục khuỷu tiếp tục quay kéo lưỡi dao đi lên. Phanh (5) có nhiệm vụ giữ cho lưỡi cắt đứng yên ở vị trí treo dao khi trục khuỷu thực hiện xong việc cắt.
+ Ưu điểm:
– Kết cấu đơn giản dễ chế tạo nên giá thành thấp
– Có thể tạo được lực cắt lớn
+ Nhược điểm:
– Khi làm việc gây nên tiếng ồn
– Làm việc không liên tục nên phân bố lực không đều, tạo rung động mạnh
– Khó điều khiển tự động
3.4.2. Truyền động bằng thủy lực:
+ Sơ đồ nguyên lý:
1
2 3
4
1. Xilanh-piston ; 2. Lưỡi cắt ; 3. Thanh trụ trượt dẫn hướng ;
4.Bàn cắt.
Hình 30 : Sơ đồ cắt bằng thủy lực .
+ Nguyên lý hoạt động:
Khi piston được dầu đẩy đi xuống, trục piston gắn liền vào lưỡi cắt và thanh ngang trượt trên trục dẫn hướng đi xuống thực hiện việc cắt. Khi piston kéo lên thì mang cả dao đi lên cùng, việc cắt được thực hiện xong và chu kỳ được lặp lại để cắt các lần cắt tiếp theo
+ Ưu điểm:
– Tác động nhanh, có tính đàn hồi
– Điều chỉnh lực cắt dễ dàng bằng cách thay đổi áp suất dầu
– Dễ tự động hóa điều khiển, tạo lực dập lớn và ổn định
+ Nhược điểm:
– Giá thành cao
– Cần bộ phận tạo áp lực
– Các bộ phận chi tiết đòi hỏi chế tạo chính xác
CHƯƠNG II. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY
I. đặc thù của quá trình tạo hình thanh thép chữ C:
1.1. Đặc thù:
Đặc thù của quá trình này là sự uốn tự do; – Sự uốn kim loại theo bán kính đã cho, không cần đến trục cán bên trong để định hình trong các công đoạn cuối để tạo nên các biên dạng của thanh thép.
Chỗ uốn của thanh hình chữ C được tạo bằng 2 cách:
– Trong các công đoạn đầu: Bằng các trục cán trên uốn bóp các vùng bị uốn.
– Trong các công đoạn cuối: Bằng sự uốn tự do, khi chỗ uốn được tạo hình theo bán kính đã cho không có dụng cụ tạo hình bên trong.
Chất lượng của biên dạng thành phẩm, kích thước mặt cắt cũng như sự ổn định của quá trình tạo hình phụ thuộc vào phương pháp tạo biên dạng.
Trong sự uốn tự do tạo hình chữ C sử dụng 2 loại thiết kế trục cán: Không có mặt côn cán bên của trục cán trên và có định vị mặt bên và mặt trên.
+ Trong phương pháp thiết kế thứ nhất kim loại bị uốn bắt đầu từ vùng tiếp xúc A-A ở mặt ngoài của trục cán trên. Rb= bCB/ tg(a/2) – S.
bCB- bề rộng khoảng trống ở trục cán dưới.
S – bề dày phôi.
A
Pt
a
A
a. Không có mặt côn cán bên của trục cán trên.
P
P
a
b. Có định vị măt bên và mặt trên.
Hình 31 : Các loại thiết kế lô cán tạo hình.
+ Trong phương pháp thiết kế thứ 2, mặt bên củakim loại bị uốn một góc cho trước đồng thời bị nén bởi bờ côn của trục cán bên trên. Thiết kế này thường được sử dụng hơn cả vì nó khử được sự xê dịch ngang của tấm kim loại, ngoài ra còn tạo được bán kính chỗ uốn đúng với thiết kế tính toán.
1.2. Tính năng kỹ thuật của dây chuyền:
Để có được biên dạng của thanh xà gồ thì trục cán có các lô cán được thiết kế các lỗ hình phù hợp với từng bước cán để tạo nên biên dạng. Khi trục cán quay thì vận tốc dài tại những vị trí khác nhau trên lô cán thì khác nhau; vì đường kính lô cán thay đổi để tạo nên lỗ hình. Và xà gồ được cán ra với vận tốc tại mọi điểm bằng nhau nên về cơ bản vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng trên lô cán chịu áp lực. Và xà gồ được cán ra với vận tốc tại mọi điểm bằng nhau nên về cơ bản vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng trên lô cán chịu áp lực. Và xà gồ được cán ra với vận tốc tại mọi điểm bằng nhau nên về cơ bản vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng trên lô cán chịu áp lực lớn phải bằng với vận tốc ra của xà gồ. Còn các vị trí còn lại sẽ xuất hiện hiện tượng trượt tương đối giữa phôi và lô cán.
Cặp lô cán quay ngược chiều nhau và ta truyền công suất đến một trục còn trục kia được truyền động nhờ cặp bánh răng ăn khớp.
2
3
1
4
1. Bánh xích ; 2. Lô cán trên ; 3. Cặp bánh răng ăn khớp ;
4. Lô cán dưới.
Hình 32: Sơ đồ truyền động cho cặp lô cán .
Chọn trục dưới là trục dẫn động từ bánh xích còn trục trên nhận chuyển động từ trục dưới qua cặp bánh răng ăn khớp.
II. thiết kế động học máy:
Với các phương án phân tích và chọn được phương án truyền động bằng xích kết hợp với truyền động bánh răng. Với phương án này ta bbố trí truyền động ở 2 bên thành máy; một bên truyền động xích từ động cơ lên dàn trục lô dưới, một bên truyền động từ trục dưới lên trục trên.
Các trục được truyền động bằng xích có tốc độ quay bằng nhau để đảm bảo vật cán khi ra khỏi máy cán không bị dùn ép, nên bộ truyền xích có tỉ số truyền bằng nhau. Phân bố bộ truyền từ giữa phân bố đều ra 2 bên.
Với phương án chọn trên ta có số trục cán là:
– trục 1: Cán sữa phẳng và cuốn phôi vào
– Trục 2,3,4: Cán gấp mép ngoài.
– Trục 5,6,7,8,9,10: Cán gấp thân xà gồ.
– Trục 11: Bóp sữa tinh chỉnh góc.
– Trục 12: Nắn thẳng xà gồ.
– Trục 13: Bóp xả góc.
– Trục 14: Uốn thẳng thân xà gồ.
Vận tốc cán xà gồ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Trong đó quan trọng là : giới hạn tốc độ chảy dẻo vật liêu, năng suất làm việc cần thiết và công suất hoạt động của máy.
+ Giới hạn tốc độ chảy dẻo của vật liệu để giới hạn vận tốc cán tối đa . Nếu tốc độ cán lớn sẽ làm cho các góc uốn của sản phẩm bị nứt, đứt rời làm chất lượng sản phẩm giảm xuống đáng kể.
+ Năng việc để có hiệu quả về kinh tế nếu tốc độ cán quá chậm sẽ giảm hiệu quả kinh tế.
Vì vậy, để phù hợp với yêu cầu trên nên chộn vận tốc cán sản phẩm v=1518[m/ph].
Các bước cán có hình dạng khác nhau nên các con lăn có đường kính, hình dạng cũng khác nhau. Nên việc bố trí các bộ truyền để có tốc độ cán bằng nhau trên các lô rất khó khăn. Do đó bố trí các con lăn dưới có đường kính tăng dần từ lô cán gấp mép đầu đến lô cán thân cuối. Các con lăn trên có đường kính phần trụ bằng nhau còn phần côn thay đổi và được tryền động bằng bánh răng riêng từ lô cán dưới lên lô cán trên để cho vận tốc dài tại điểm chịu áp lực lớn nhất bằng nhau để vật cán không bị kéo ép làm dãn dài hay dùn nén phôi khi cán.
Phụ thuộc từng bước gấp [theo hình22] mà đường kính con lăn dưới thay đổi;
Trục 2: dd = 128 [mm]
Trục 3: dd = 144 [mm]
Trục 4: dd = 152 [mm]
Trục 5: dd = 168 [mm]
Trục 6: dd = 184 [mm]
Trục 7: dd = 200 [mm]
Trục 8: dd = 208 [mm]
Trục 9: dd = 216 [mm]
Trục 10: dd = 224 [mm]
Với vận tốc cán v = 0,3m/s. ta có tốc độ quay trên các trục lô dưới:
n = .v .
Trục 2: n2 = .0,3 = 44,76 [vg/p]
Trục 3: n3 = .0,3 = 39,8 [vg/p]
Trục 4: n4 = .0,3 = 37,7 [vg/p]
Trục 5: n5 = .0,3 = 34 [vg/p]
Trục 6: n6 = .0,3 = 31 [vg/p]
Trục 7: n7 = .0,3 = 28,65 [vg/p]
Trục 8: n8 = .0,3 = 27,55 [vg/p]
Trục 9: n9= .0,3 = 26,5 [vg/p]
Trục 10: n10 = .0,3 = 25,6 [vg/p]
* Sơ đồ truyền động của máy cán:
1
2
3
5
4
1.Các lô cán; 2. Cụm truyền động xích ; 3. Môtơ thủy lực ; 4. Cụm bánh răng truyền động chính ;5. Cụm bánh răng truyền động đứng từ lô dưới lên trên.
Hình 33: Sơ đồ động máy cán
THIẾT KẾ MÁY CÁN
No comments:
Post a Comment