Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án thiết kế máy cán thép vằn: đồ án bao gồm bản thuyết mình chi tiết về cấu tạo máy cán thép, phương án thiết kế và tính toán các thông số, theo đó chọn vật liệu và kết cấu, cấu tạo từng bộ phận của máy cán thép vằn kèm bản vẽ autocad của hộp giảm tốc
LỜI NÓI ĐẦU Trong giai đoạn phát triển kinh tế đồng thời với tiến không ngừng Khoa học Kỹ thuật, Tự động hóa ngày mở rộng phát triển Ngành Cơ khí cán thép đóng vai trò quan trọng việc thực đường lối chủ trương công nghiệp hóa đại hóa Đảng Nhà nước Sản phẩm cán sử dụng khắp nơi, từ ngành công nghiệp chế tạo ôtô, xe lửa, máy cày, xe tang, chế tạo máy bay, tên lửa, chế tạo tàu thủy đến ngành công nghiệp xây dựng dân dụng, xây dựng cầu đường, xây dựng dân dụng, phát thành truyền hình…vì mà ngành cán thép ý phát triển mạnh giới Hay nói cách khác thép sản phẩm thiếu giai đoạn Do tăng trưởng kinh tế ngành Kỹ Thuật công nghiệp xây dung nên nhu cầu thép ngày cao Vì việc tăng năm suất thép điều tất yếu Được trí Giáo viên hướng dẫn, em giao đề tài: Thiết kế máy cán thép vằn Với yêu cầu sau: Thiết kế hệ truyền động máy cán thép vằn với yêu cầu - Đường kính 20 mm Tốc độ cán 5m/s Các thông số khác tự chọn Được dẫn thầy cô khoa Cơ khí, thầy giáo hướng dẫn đến em hoàn thành nhiệm vụ giao Trong trình xây dựng đồ án không tránh khỏi sai sót Em kính mong thầy cô bảo để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Cơ khí, thầy giáo hướng dẫn, bạn sinh viên khóa giúp em hoàn thành đồ án Sinh viên thực hiện: Lê Trung Hưng CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY CÁN Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng 1.1 Giới thiệu máy cán: Máy cán loại máy gia công kim loại áp lực, cán sản phẩm có hình dáng theo yêu cầu 1.2 Phân loại chọn loại máy cán: I - Nguồn động lực máy II - Hệ thống truyền động III - Giá cán Hình 1.1 Sơ đồ máy cán 1.2.1 Phân loại theo công dụng: - Trục cán - Nền giá cán - Trục truyền - Trục nối trục truyền - Thân giá cán - Bánh chữ V - Khớp nối trục - Giá cán - Hộp phân lực 1.2.1 Máy cán phá: Dùng để cán phá từ thỏi thép đúc gồm có máy cán phôi thỏi 10 - Hộp giảm tốc Blumin máy cán phôi Slabin Máy cán phá dùng loại 12 - Động điện 11 - Khớp nối giá cán trục có đường kính D = 500 ÷ 850 mm dẫn động động xoay chiều, có động chiều Máy cán phá trục đapr chiều phải dẫn động động điện chiều có đường kính D = 950 ÷ 1400 mm 1.2.1.2 Máy cán phôi: Đặt sau máy cán phá cung cấp phôi cho máy cán hình máy cán khác Đây loại máy cán trục đảo chiều loại máy cán trục dùng sản xuất phôi cán ( thường phôi thỏi có tiết diện vuông, phôi có tiết diện hình chữ nhật phôi tiết diện tròn ) Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Hình 1.2 Máy cán phôi thỏi Φ 950 Khớp nối đĩa; Hộp phân lực Trục khớp nối Cơ cấu nén trục Rãnh trục cán Khung giá cán Trục cán Lỗ hình trục cán Bảng 1.1 Các loại máy cán phá cán phôi Tên máy cán Đường kính trục mm Máy cán phá trục đảo chiều 750 ÷ 1200 Máy cán phôi Trục ngang 1.100 – 1.500 Trục đứng 680 – 940 Máy cán phôi 500 – 850 trục Máy cán phôi liên tục Nhóm I: 600 – 850 Nhóm II: 450 - 450 Trong lượng thỏi đúc (tấn) 1,2 ÷ 16 (120×120) ÷ (450×450) 6,5 ÷ 32 (65 × 300) ÷ (700 × 2.000) > 250.000 < 1,5 (38 × 38) ÷ (160 ×160) phôi cho máy cán mỏng 20.000 đến 40.000 1,2 ÷16 Kích thướt sản phẩm (200 × 200) ÷ (300 × 300) (55 × 55) ÷ (200 × 200) (7 ÷30) ÷ 150 Sản lượng tấn/ năm 60.000 đến 350.000 Phôi thỏi 60.000 đến 350.000 Phôi 250.000 1.2.1 Máy cán hình: Là loại máy cán chuyên dùng để cán loại thép hình trạng thái nóng Giá cán có trục Động loại động chiều xoay chiều, phụ thuộc nhiều vào việc hiệu chỉnh tốc độ cán trình cán có tăng tốc có giảm tốc Trong xưởng cán hình, giá cán đầu cán nhiều lần, giá cán tinh cuối nên cán lần, có sản phẩm xác đẹp Máy cán hình chia làm loại: 1.2.1.3.1 Máy cán hình cỡ lớn Máy cán hình cỡ lớn gồm có máy cán ray ÷ dầm máy cán hình cỡ lớn Đây máy cán có đường kính trục cán Φ > 500 mm Bảng 1.2: Một số sản phẩm máy cán hình cỡ lớn 650 550 Loại máy cán Kích thướt sản phẩm Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Thép tròn Φ (mm) Thép vuông a (mm) Thép (mm) Ray (kg/m) Chữ T (mm) 70 ÷220 70 × 70 ÷220 × 220 < 1,5 350 24 ÷33 24 220 650 50 ÷150 550 300 150 1.2.1.3.2 Máy cán hình cỡ trung Sản phẩm máy cán hình cỡ trung phụ thuộc nhiều vào yếu tố Một máy không cán sản phẩm định mà cán nhiều loại khác Trên máy cán bố trí kiểu bàn cờ cán nhiều loại sản phẩm cán máy cán hình bố trí theo hang Bảng 1.3 Máy cán hình trung bình sản phẩm chúng Loại máy cán Thép tròn Φ (mm) Kích thướt sản phẩm Thép vuông a (mm) Thép (mm) Ray (kg/m) Chữ T (mm) 450 40 ÷125 40 × 40 ÷125 × 125 200 < 15 < 120 350 25 ÷90 25 × 25 ÷90 × 90 150 100 1.2.1.3.3 Máy cán hình cỡ nhỏ Máy cán hình cỡ nhỏ thường bố trí cán vòng, bán liên tục hay liên tục, máy cán hình có đường kính trục cán từ 250 ÷ 350 mm, đường kính trục Φ < 250 mm gọi máy cán mini Trọng lượng kích thướt thép hình cỡ nhỏ phụ thuộc vào tiết diện sản phẩm nơi sử dụng theo yêu cầu kỹ thuật Các loại sản phẩm cắt đoạn bó lại thành bó Các đoạn dây thép cuộn thành bó Sản phẩm théo hình cỡ nhỏ có yêu cầu sau đây: - Các sản phẩm cán thép hình cỡ nhỏ phải có dung sai bé nhất, mục đích tiết kiệm kim loại - Các sản phẩm cán phải có độ sai lệch giống nhỏ theo kích thướt tiết diện toàn chiều dài vật cán, điều có ý nghĩa lớn gia công cắt gọt kim loại tiếp theo, đặc biệt thép tròn thường dùng để chế tạo bulon Bảng 1.4 Máy cán hình cỡ nhỏ sản phẩm chúng Loại máy cán Thép tròn Φ (mm) Kích thướt sản phẩm Thép vuông a (mm) Thép (mm) Góc Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Chữ T (mm) 300 16 ÷ 60 16 × 16 ÷ 60 × 60 100 20 × 20 ÷ 60 × 60 < 120 250 ÷30 × ÷ 30 × 30 60 20 × 20 ÷ 40 × 40 100 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Một số phương án thiết kế máy cán thép định hình 2.1.1 Phương án Máy cán gồm trục cán giá cán dẫn động trục cán động điện chiều Hình 2.1 : Sơ đồ máy cán phương án 1 Giá cán Trục cán Trục truyền Khớp nối Động điện chiều Ưu điểm : - Kết cấu máy đơn giản, không dùng hộp giảm tốc, hộp truyền lực Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng - Động điên chiều có momen khởi động lớn, thao tác thuận lợi đảo chiều cán nhanh - Có thể thay đổi tốc độ cán, điều chỉnh tăng tốc hay giảm tốc - Công suất cán lớn Nhược điểm : - Độ cứng vững hệ truyền động không cao - Động điện chiều đắt nhiều so với động xoay chiều pha - Sự không đồng tốc độ quay động điện ảnh hưởng tới khả cán vào phôi, làm cong vênh phôi Với đặc điểm trên, kết cấu máy cán theo phương án thích hợp với loại máy cán phá, chuyên dùng để cán phôi thỏi hay cán tấm, lực cán lớn để tận dụng công suất động Đây loại máy cán kiểu cũ sử dụng cán đại 2.1.2 Phương án Máy cán có giá cán gồm trục cán, dùng động điện xoay chiều pha, không dùng hộp phân lực hệ thống trục truyền khớp nối vạn để dẫn động trục cán mà dùng hệ thống bánh để làm quay trục cán 55 Hình 2.2 : Sơ đồ máy cán phương án Giá cán Trục cán Trục truyền lực Bánh dẫn động trục cán Khớp nối Động điện chiều - Ưu điểm : Kết cấu máy đơn giản có trục truyền động, không dùng hộp phân lực Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng - Độ cứng vững cao - Cán không đảo chiều nên việc bố trí thiết bị phụ cấu kéo đẩy thép, cấu dẫn hướng phôi dễ dàng - Dùng động điện xoay chiều pha thông dung, giá thành rẻ Nhược điểm : - Không thay đổi tốc độ cán dùng động điện xoay chiều - Khi lỗ hình trục cán bị mòn, tiện lại lỗ hình trục điều chỉnh khoảng cách trục khớp với ban đầu dịch chuyển khoảng cách tâm cặp bánh truyền động Vì lỗ hình bị mòn thay cặp trục cán Đây nhược điểm mà kết cấu máy không sử dụng sử dụng loại máy cán mini, có trục cán nhỏ, tiện lại lỗ hình bị mòn 2.1.3 Phương án Máy cán có giá cán gồm trục cán, dùng động điện xoay chiều pha, dẫn động trục cán từ động qua hộp giảm tốc, qua hộp phân lực, thông qua hệ thống trục truyền khớp nối vạn để làm quay trục cán Hình 2.3 : Sơ đồ máy cán phương án Giá cán Trục cán Trục truyền lực Bánh dẫn động trục cán Khớp nối Động điện chiều Ưu điểm : - Giá cán có trục cán nên thực số lần cán không cần đảo chiều Do đó, việc thiết kế bố trí thiết bị phụ cấu kéo đẩy thép, cấu dẫn hướng phôi dễ dàng - Kết cấu cứng vững cao Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng - Sư dụng động điện xoay chiều pha nên giá thành trang bị điện rẻ - Khắc phục nhược điểm phương án Nhờ trục khớp nối vạn từ hộp truyền lực đến trục cán nên trục cán bị mòn phải tiện lại lỗ hình điều chỉnh trục cán ban đầu trục cán quay tốc trục khớp nối vạn hạ xuống góc α = 812 Đây kết cấu máy cán thường dùng 2.2 Lựa chọn phương án thiết kế : Việc lựa chọn phương án máy thiết kế phụ thuộc vào loại phôi cán, suất cán, sản phẩm quy mô xưởng sản xuất Với yêu cầu thiết kế máy cán có công suất nhỏ, cán loại phôi có kích thướt vừa phải qua cán thô, suất cán thấp, bố trí xưởng sản xuất tư nhân kết cấu máy phương án thích hợp CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ LỖ HÌNH Số hiệu kỹ thuật: - Phôi qua cán thô, kích thước 35 x 35 mm +0.2 − 0.4 - Kích thước sản phẩm Φ 20 Với dung sai C - Vật liêu : Thép CT35 - Vận tốc trung bình trục cán: VTB = -5 m/s - Đường kính trục cán: D = 300 mm Việc tính toán thiết kế lỗ hình phụ thuộc kiểu máy kích thước sản phẩm Quá trình tính toán ngược hướng cán Tính kích thước lỗ hình cuối trước tiên sau tính kích thước cho lỗ cán thô 3.1 Tính số lần cán : log Fo − log Fn log µ tb - Số lần cán hợp lý tính theo công thức n = - Diện tích tiết diện phôi F0 = 35 × 35 = 1225 mm2 - Hệ số dãn dài trung bình µtb = 1,22 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng log1225 − log100Π log1,22 - n= =8 - Chọn số lần cán n = lần 3.2 Chọn hệ thống lỗ hình cách bố trí lỗ hình giá cán : 3.2.1 Chọn hệ lỗ hình trục cán : Với yếu cầu sản phẩm tròn nên ta chọn hệ thống lỗ hình trục cán ovan – vuông Vì hệ thống lỗ hình có góc ăn lớn, lực ép từ phía lỗ hình nên làm cho sản phẩm xác kích thước, sắc cạnh, khử vảy ren tốt 3.2.2 Sắp xếp bố trí lỗ hình trục cán: Để việc thiết kế lỗ hình đơn giản, ta chọn phướng án bố trí xen kẽ : Hình 3.1: Bố trí xen kẽ 3.3 Tính toán xác định kích thước lỗ hình trục cán : 3.3.1 Xác định kích thước lỗ hình tinh: Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng +0 , −o , Thép vằn cán theo dung sai âm dd=d Đường kính lỗ hình tinh thép vằn tính theo công thức dI = d1 + d = 20 + 17,5 = 18,75 (mm) Trong :d đường kính vòng thép vằn (mm) d1 đường kính vòng thép vằn (mm) a) Từ ovan sang tròn: Ta có I (1 + 0,8 × k ∆b ) × a × d I I (1 + 0,8 × k ∆b ) × d I hov= + 0,74 × a × k ∆b I I bov= (1 + 0,74 × a × k ∆b ) Diện tích tiết diện hình ovan: I (1 + 0,8 × k ∆ b ) × a × d I I Fov=0 ,74 × bov × hov = 0,74 × (1 + 0,74 × a × k ∆b ) Diện tích phôi tròn: F1= 0,785 × dI2 = 0,785 × 18,752 = 266,5 (mm2) Hệ số giãn dài lỗ hình ovan: µov= Fo Fov I a × (1 + 0,8 × k ∆b ) I = 0,94 × (1 + 0,74 × a × k ∆b ) Chọn a = 2; k = 0,3 => µov = 1,27 (1 + 0,8 × 0,3) × 18,75 + 0,74 × × 0,3 hov= = 16,1 (mm) × (1 + 0,8 × 0,3) × 18,75 + 0,74 × × 0,3 bov= = 32,2(mm) 16,1 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng 32,2 d l Pr − Pa 2 l ⇔ ( 2101.52,5) − (1400.153,4) 105 RDy = = = - 994 N Như chiều RDv phải ngược chiều với chiều ta chọn chiều với Pr có giá trị: RDy = 994 N RCy = Pr2 + RDy = 2101+ 994 = 3095 N l Σ - RDx.l = N mCx = p2 P2 RDx = = 4565 N = RCx m P a2 P2 C R R Cx m Cy D P r2 l /2 R Dx R Dy l /2 M uy M ux 162575 N.mm 239662 N.mm 804384 N.mm M x Hình 3.3: biểu đồ momen lực trục II Tính momen uốn tiết diện có tải trọng lớn m-m Trong đó: Muy = 162575 Nmm Mux = 239662 Nmm Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng (M ) + ( M ) uy 162575 + 239662 ux Mu = = = 289600 Nmm Mx = 804384 N.mm ≥ M td 0,1[σ ] Tính đường kính trục tiết diện m-m: d M u + 0,75.M x Ở đây: Mtđ = mm 289600 + 0,75.804384 = = 754416 N.mm σ Chọn vật liệu làm trục thép CT5, tra bảng (7.2).[ TKCTM]: [ ] = 45 Nmm2 ≥ Đường kính trục tiết diện m-m: d 754416 0,1.45 = 55,2 mm Vì đường kính chân Di lớn nên ta chọn đường kính tiết diện m-m dII= 60 mm, đường kính ngỗng trục lắp ổ lấy 55 mm c Tính xác trục Tính xác trục tiến hành cho nhiều tiết diện chịu tải lớn có ứng suất tập trung Ở ta kiểm nghiệm tiết diện n-n trục I m-m trục II nσ nτ nσ + nτ Tính xác trục theo công thức (7.5).[ TKCTM]: n = ≥ [n] Vì trục quay nên ứng suất cho phép biến đổi theo chu kỳ đối xứng: Mu σ σ σ W σ ; m=0 a = = max = σ −1 Kσ σ a σ cos β Vậy n = Bộ truyền làm việc cho chiều nên ứng suất tiếp thay đổi theo chi kỳ mạch động Mx τ max 2w0 τ τ = = = a m Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng τ −1 Vậy n τ = Kτ τ + ψ τ τ m ξ τ β (7.7).[ TKCTM] Trong đó: W: momen cản uốn W0: momen cản xoắn Với mặt cắt n-n: Giới hạn mỏi ốn xoắn: σ -1 = 0,45 σ b = 0,45.1000 = 450 N/mm2 σ (Trục làm thép 40X cải thiện b = 1000 N/mm2) τ σ -1 = 0,25 b = 0,25.1000 = 250 N/mm Mu σ W a = W = 5510 mm3: tra bảng (7.3b).[ TKCTM] Mu = 159825 N.mm 159825 σ a τ 5510 = a = = 29 N/mm2 Mx 2w0 τ m = W0 = 11790 N.mm3 : tra bảng (7.3b).[ TKCTM] Mx = 173921 N.mm Mx 173921 2w τ 2.11790 = = 7,4 N/mm2 a = ϕσ ψτ ϕσ ψτ Chọn hệ số theo vật liệu, thép cacbon trung bình = 0,1 vaì = 0,05 β Hệ số tăng bền Chọn hệ số K =1 σ τ ξσ ξτ ,K , , Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng ξτ ξσ Theo bảng (7.4).[TKCTM] lấy = 0,85 ; = 0,73 Theo bảng (7.8).[ TKCTM], tập trung ứng suất rãnh then K σ =2; τ K = 2,1 Kσ ξσ 0,85 Tỷ số: = = 2,35 Kτ 2,1 ξτ 0,73 = = 2,9 Tập trung ứng suất lắp căng, với kiểu lắp trung gian áp suất sinh bề mặt ghép Kσ ξσ ≥ 30 N/mm , tra bảng (7.10).[ TKCTM], ta có: = 4,2 Kτ Kσ ξτ ξσ = 1+ 0,6 ( -1) = 1+ 0,6 (4,2-1) = 2,92 σ τ Thay trị số tìm vào công thức tính n n : 450 4,2.29 σ n = = 3,7 250 2,92.7,4 + 0,05.7,4 τ n = = 11,4 3,7.11,4 3,7 + 11,4 n= = 3,52 > [n] ÷ Hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy 1,5 2,5 Với mặt cắt m-m: Giới hạn mỏi uốn xoắn: σ σ -1 = 0,45 σ b = 0,45.470 = 211,5 N/mm2 (Trục làm thép CT5, b = 470 N/mm2) τ σ = 0,25 -1 b = 0,25.470 = 117,5 N/mm Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng σ a Mu W = W = 18760 mm3: tra bảng (7.10).[ TKCTM] Mu = 289600 N.mm 289600 σ 18760 = = 15,4 N/mm2 a Mx 2w0 τ τ a = m = W0 = 40000 mm3 : tra bảng (7.10).[ TKCTM] Mx = 804384 N.mm Mx 1839245 2w0 τ 2.136700 = = 10 N/mm2 a = ϕσ ψτ ϕσ ψτ Chọn hệ số theo vật liệu, thép cacbon trung bình = 0,1 = 0,05 β Hệ số tăng bền =1 τ ξσ ξτ Chọn hệ số K , K , , ξσ ξτ Theo bảng (7.4).[TKCTM] lấy = 0,78 ; = 0,67 σ Theo bảng (7.8).[ TKCTM], tập trung ứng suất rãnh then K σ = 1,5 ; τ K = 1,4 Tỷ số: Kσ ξσ Kτ ξτ 1,5 0,78 = = 1,92 1,4 0,67 = = 2,1 Tập trung ứng suất lắp căng với kiểu lắp trung gian áp suất sinh bề mặt ghép Kσ ξσ ≥ 30 N/mm , tra bảng (7.10).[ TKCTM], ta có: = 3,4 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Vậy Kσ ξσ cần tìm là: Kσ ξσ ξ = 3,4 = 3,4.0,96 = 3,27 ξ Với = 0,96: hệ số điều chỉnh Kτ Kσ ξτ ξσ = 1+ 0,6 ( -1) = 1,6 Thay trị số tìm vào công thức tính n 211,5 3,27.15,4 σ n = = 4,2 117,5 1,6.10 + 0,05.10 τ n = = 7,1 4,2.7,1 σ τ n : 4,2 + 7,12 n= = 3,6 > [n] e.Tính then Đối với trục I Theo đường kính trục để lắp then d =40mm Tra bảng (7.23).[ TKCTM]: chọn then có b = 12 mm, h = mm, t = 4,5 mm, t1 = 3,6 mm; k = 4,4 mm, chiều dài then l = 0,6 lm ( lm : chiều dài mayơ) Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức (7.11).[ TKCTM]: Mx ≤ σ σ dKl [ ]d N/mm2 d = Ở đây: Mx = 173921 N.mm d = 40 mm k = 4,4 mm [ σ l = 0,6.100 = 60 mm ]d = 150 N/mm2 (tra bảng (7.20).[ TKCTM] ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tĩnh, vật liệu thép 40X cải thiện) Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng σ 2.173921 40.4,4.60 = 33 N/mm2 < [ d = σ ]d Kiểm nghiệm sức bền cắt theo công thức (7.12).[ TKCTM]: 2Mx ≤ τ τ dbl [ ]c c = τ Ở đây: b = 16mm; [ ]c = 120 N/mm2 (tra baíng (7.21).[ TKCTM]: 2.173921 τ τ 40.12.60 = 12 N/mm < [ ]c c = Chọn then đầu nối trục động trục I ứng với đường kính d = 40mm; theo bảng (7.23).[ TKCTM] chọn then có kích thước sau: b = 12 mm, h = mm, t = 4,5 mm, t1 = 3,6 mm; k = 4,4 mm; l = 60 mm Đối với trục II ta chọn then theo đường kính trục để lắp then dII = 60 mm Tra bảng (7.23).[TKCTM]: chọn then có kích thước : b = 18 mm, h = 11 mm, t = 5,5 mm, t1 = 5,6 mm; k = 6,8 mm; l = 0,7.90 = 63 mm Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức (7.11).[ TKCTM]: 2Mx ≤ σ σ dKl = [ ]d N/mm2 d Ở đây: Mx = 804384 N.mm d = 60 mm k = 6,8 mm [ σ l = 72 mm ]d = 150 N/mm2 (tra bảng (7.20).[ TKCTM] ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tĩnh, vật liệu thép 40X cải thiện) 2.804384 60.6,8.72 σ σ = 55 N/mm2 < [ ]d d = Kiểm nghiệm sức bền cắt theo công thức (7.12).[ TKCTM]: Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng 2Mx ≤ τ τ dbl [ ]c c = τ Ở đây: b = 18 mm; [ ]c = 120 N/mm2 (tra bảng (7.21).[ TKCTM]: 2.804384 τ τ 60.18.72 = 20,7 N/mm < [ ]c c = ΙΙ Chọn rãnh then khớp nối trục trục hộp phân lực d = 60 mm theo bảng (7.23).[ TKCTM] chọn then: b =18 mm, h = 11 mm, t = 5,5 mm, t1 = 5,6 mm; k = 6,8 mm; l = 72 mm 4.4.4 Thiết kế gối đỡ trục Vì trục I II có lực dọc trục tác dụng nên ta chọn ổ bị đỡ chặn a.Sơ đồ bố trí cho trụ I : B A P a1 RB RA SB β Dự kiến góc SA β = 26 (kiểu 4600), tg = 0,4877 Hệ số khả làm việc tính theo công thức (8.1).[ TKCTM] ≤ C = Q(n.h)0,3 C bảng Ở đây: n = 14 80 v/ph h = 5400 (sử dụng thời gian 1,5 năm) Tải trọng tương đương :Q = (KvR + mAt).Kn.Kt : công thức (8.6).[ TKCTM] Hệ số m = 0,7: tra bảng (8.2).[TKCTM] Kt = 1: tải trọng tĩnh Kn = 1: nhiệt độ làm việc 1000C ( tra bảng (8.3).[TKCTM]) ( tra bảng (8.4).[ TKCTM]) Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Kv= 1: vòng ổ quay R Ax + R Ay RA = ( tra bảng (8.5).[ TKCTM] ) 2800 + 625 = R Bx + R By RB= = = 2869 N 2800 + 14762 = 3165 N β SA = 1,3 RAtg = 1,3.2869.0,4877 = 1819 N β SB = 1,3 RBtg = 1,3.3165.0,4877 = 2006 N Tổng lực chiều trục: At = SB - Pa1 - SA = 2006 - 1400 - 2869 = - 2263 N Như At hướng phía (gối B) Vì lực hướng tâm hai gối trục gần nên ta tính gối trục bên trái (ở lực Q lớn hơn) chọn ổ chõ gối trục này, gối trục lấy ổ loại Tải trọng tương đương : Q= QB = (KV.RB + m At)Kn.Kt QB = (3165 + 0,7.2263).1.1 = 4749 N = 475 daN ≤ C = Q (n.h)0,3 C bảng C = 475.(1480.5400)0,3 = 55910 Tra bảng 17P; ứng với d = 40mm, lấy ổ có kí hiệu 46108; Cbảng = 57000; đường kính ổ D = 68 mm; chiều rộng ổ B = 15 mm Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng b)Sơ đồ chọn ổ cho trục II : D C P a2 RD RC SC SD R Cx + R Cy RC = 2800 + 3095 = R Dx + R Dy RD = = = 4174 N 2800 + 994 = 2971 N β SC = 1,3 RC tg = 1,3.4174.0,4877 = 2646 N β SD = 1,3 RD.tg = 1,3.2971.0,4877 = 1884 N Tổng lực dọc trục: At = SD + Pa2 - SC = 1884 + 1400 - 2646 = 638 N Như At hướng phía gối bên phải (gối đỡ C), lực Q lớn ổ D Hệ số tải trọng : Q = QC = (Kv.Rc + mAt)Kn.Kt = (4174 + 0,7 638).1.1 = 4620 N = 462 daN Hệ số khả làm việc: C = Q(n.h)0,3 Vì ổ cần chọn sử dụng cho bánh lớn, việc lắp rắp sữa chữa khó nên ta chọn ổ có thời gian làm việc thời gian làm việc máy H = 18000h; với số vòng quay trục n = 320v/ph C = 462 (320.18000)0,3 = 49291 Tra bảng 17P; ứng với d = 60 mm, chọn ổ có ký hiệu 46212; Cbảng = 70000; đường kính ổ D = 110 mm; chiểu rộng ổ B = 22 mm Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng 4.4.5 Chọn vỏ hộp Chọn vỏ hộp đúc, mặt ghép nắp thân mặt phẳng qua đường làm trục để việc lắp ghép dễ dàng Dựa vào bảng (10.9).[TKCTM] cho phép ta tính kích thước phần tử cấu tạo vỏ hộp sau đây: Chiều dày thân hộp: Ta lấy δ = 0,025 A + = 0,025.184 + = 5,6 mm = mm Chiều dày nắp hộp: Ta lấy δ δ δ = 0,02 A + = 0,025.184 + = 4,7 mm = 7,5 mm Chiều dày mặt bích thân hộp: b = 1,5 δ = 12 mm - Chiều dày mặt bích nắp hộp: b1 = 1,5 δ1 = 11,5 mm - Chiều dày mặt đế phần lồi: p = 2,35 δ = 2,35 x ≈ 19 mm - Chiều dày gân thân hộp: m = (0,85 ÷ 1) δ = 7,5 mm - Chiều dày gân nắp hộp: m1 = (0,85 ÷ 1) δ1 = mm - Đường kính bulong nền: dn = 0,036A + 12mm = 0,036 184 + 12 ≈ 19 mm - Đường kính bulong khác: Ở cạnh ổ d1 = 0,7 dn, lấy d1 = 14 mm Ghép nắp ổ thân d2 = (0,5 ÷ 0,6)dn = 10 mm Ghéo nắp ổ thân d3 = (0,4 ÷ 0,5)dn = mm Ghép nắp cửa thăm d4 = (0,3 ÷ 0,4)dn = mm Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng - Đường kính bulong vòng chọn theo trọng lượng hộp giảm tốc, với khoảng cách trục A cấp 184 tra bảng (10 - 11a) (10 - 11b) [TKCTM] Ta chọn bulong M16 L+B 250 Số lượng bulong nền: n = Trong đó: L – Chiều dài hộp, sơ lấy 550 mm B – Chiều rộng hộp, sơ lấy 225 mm 550 + 225 250 n= = Lấy n = 4.4.6 Lựa chọn kiểu lắp ghép: +Then rãnh then trục + Then rãnh then mayơ : : + Vòng ổ lăn với trục : + Vòng ổ lăn với trục : + Bánh rang với trục : d11 H7 d11 D11 k6 H7 H7 K6 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………………… CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY CÁN…………………………………………….2 1.1 Giới thiệu máy cán…………………………………………………………… 1.2 Phân loại chọn máy cán……………………………………………………… 1.2.1 Phân loại theo công dụng ……………………………………………………2 1.2.1.1 Máy cán phá ………………………………………………………… 1.2.1.2 Máy cán phôi …………………………………………………………….3 1.2.1.3 Máy cán hình …………………………………………………………….4 CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ……….…6 2.1 Một số phương án thiết kế máy cán thép định hình…………………………….…6 2.1.1 Phương án …………………………………………………………….….6 2.1.2 Phương án 2……………………………………………………………………7 2.1.3 Phương án 3……………………………………………………………………8 2.2 Lựa chọn phương án thiết kế………………………………………………………8 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ LỖ HÌNH.…………….9 3.1 Tính số lần cán…………………………………………………………………… 3.2 Chọn hệ thống lỗ hình cách bố trí lỗ hình giá cán……………………… 3.2.1 Chọn lỗ hình trục cán………………………………………………………… 3.2.2 Sắp xếp bố trí lỗ hình trục cán…………………………………………10 3.3 Tính toán xác định kích thước lỗ hình trục cán……………………………… 10 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY………………………………………… 19 4.1 Tính lực cán……………………………………………………………………… 19 4.1.1 Tính lực cán lần thứ nhất……………………………………………………….21 4.1.2 Tính lực cán lần thứ hai……………………………………………………… 22 4.1.3 Tính lực cán lần thứ ba…………………………………………………… ….23 4.1.4 Tính lực cán lần thứ tư…………………………………………………………24 4.1.5 Tính lực cán lần thứ năm……………………………………………………….25 4.1.6 Tính lực cán lần thứ sáu…………………………………………………….….26 4.1.7 Tính lực cán lần thứ bảy……………………………………………………… 27 4.1.8 Tính lực cán lần thứ tám………………………………………………….…….28 4.2 Tính momen công suất động cơ……………………………………………… 29 4.2.1 Momen cán momen khác……………………………………………….29 4.2.2 Tính momen ma sát cho lần cán……………………………………………… 31 4.3 Thiết kế trục cán hình………………………………………………………………33 4.4 Thiết kế hộp giảm tốc………………………………………………………………35 4.4.1 Phân phối tỷ số truyền………………………………………………………….35 4.4.2 Thiết kế truyền trụ bánh trụ nghiêng….………………………….35 4.4.3 Tính toán thiết kế trục then……………………….………………………….43 4.4.4 Tính toán thiết kế gối đỡ trục.……………………….………………………….53 4.4.5 Chọn vỏ hộp……………………….…………………………………………….56 4.4.6 Lựa chọn kiểu lắp ghép ……………………….………………………….57 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Tài liệu tham khảo: Thiết kế chi tiết máy – Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lâm Thiết kế vẽ đồ án chi tiết máy – Nguyễn Văn Yến Giáo trình thiết kế lỗ hình máy cán – Lưu Đức Hòa Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng [...]... ⇒ hov= 29,07 (mm) CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY CÁN 4.1 Tính lực cán Lực cán P còn gọi là áp lực toàn phần của kim loại tác dụng lên trục cán P1 P3 P4 R1 P5 R2 D Hình 2.1 Sơ đồ lực cán Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng - Nhìn trên hình vẽ ta thấy: Lực phấn bố trên suốt chiều dài cán của kim loại phân bố không đồng đều - Ta gọi Ptb là áp lực đơn... Mc = 2.P.a (Tấn.m) Với P là lực cán: a: Cánh tay đòn a = (0.45 ÷ 0.5)×l = (0,45 ÷ 0,5)× R × ∆h : Đối với cán nóng Momen ma sát: ( Mms ) gồm momen ma sát do lực cán sinh ra tại cổ trục cán ( M ms1) và momen ma sát tại các chi tiết quay ( Mms2 ) Ta có: Mms = Mms1 + Mms2 Với: Mms1 = P.f.d P: Lực cán ( Tấn ) d: Đường kính cổ trục cán ( mm ) f: Hệ số ma sát của ổ đỡ trục cán (Xem bảng 5.4 trang 95 TTTKCTMCT)... chi tiết dẫn động của máy cán sinh ra 4.2.1.1 Tính momen cán cho lần cán thứ nhất: Ta có: Mc1= 2×P1×a1 ( Tấn.m ) P1 = 6,128 ( Tấn ) Cánh tay đòn R1 × ∆h1 a1 = 0,5× R1 = 135,46 (mm) ( Bán kính tại lỗ hình trục cán ) ∆h1 = 5,93 (mm) ⇒ ( Lượng ép ) a1= 14,17 (mm) Vậy momen cán: Mc1 = 2×a1×P1 = 2× 14,17× 6,128 = 174 (Tấn.mm) Mc1 = 0,174 (Tấn.m) 4.2.1.2 Tương tự ta có kết quả tính toán cho lần 2: P2 = 11,263... suất 54 ( KW ) 4.3 Thiết kế trục cán hình Lấy kích thướt trục cán D làm chuẩn, ta có D = 300 mm - L: chiều dài bề mặt làn việc của trục cán L/D = (1.6 ÷ 2.5) cho máy cán hình Chọn L/D = 1.83 ⇒ L = 1.83×300 = 550 mm - d: đường kính cổ trục cán d = (0.55 ÷ 0.65) cho trục cán hình Chọn d ≈ 0.65D ⇒ d = 0.65×300 = 194 mm - l: chiều dài cổ trục l = (1.0 ÷ 1.4)×d Chọn l = 200 mm - R: bán kính góc lượn ở trục... loại và trục cán B7 = 16,1 (mm) : Chiều rộng trước khi cán B8 = 20 (mm) : Chiều rộng sau khi cán ⇒ Ftx8 = B7 + B8 2 R8 × ∆h 8 = 16,1 + 20 140 × 12,2 = 746(mm 2 ) 2 Vậy áp lực lên lỗ hình thứ tám là: P8 = Ptb8 × Ftx8 = 7,4 × 746 = 5520 ( kg ) Hay P7 = 5,520 Tấn Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng 4.2.Tính momen và công suất động cơ: 4.2.1.Momen cán và các momen khác: Momen cán: Do lực cán sinh ra... 4.2.1.7 Tương tự ta có kết quả tính toán cho lần 7: P7 = 10,902 ( Tấn ) ⇒ a6= 20,79 (mm) Mc2= 0,453 (Tấn.m) 4.2.1.8 Tương tự ta có kết quả tính toán cho lần 8: P6 = 5,502 ( Tấn ) ⇒ a6= 20,7 (mm) Mc2= 0,227 (Tấn.m) 4.2.2.Tính momen ma sát cho lần cán: 4.2.2.1 Tính momen ma sát cho lỗ hình Với: Mms1 = P×f×d P: Lực cán (N) d: Đường kính cổ trục cán (mm) f: Hệ số ma sát của ổ đỡ trục cán (Xem bảng 5.4 trang... tiết quay của máy cán khi máy cán chạy không tải Momen không tải thường lấy bằng 3 – 6 % Mc M0= (3_6)%Mc Momen động Mđ Trong trường hợp ta thiết kế khi cán không có sự tăng giảm tốc nên Mđ = 0 Trong trường hợp có sự tăng giảm tốc thì GD 2 d n Md = ± 375 d t [2] Lấy dấu (+) cho sự tăng tốc Lấy dấu (-) cho sự giảm tốc Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng dn dt : Gia tốc góc của trục cán G.D2: Momen... truyền động hữu ích của máy Với: η1 ×η 2 × µ3 η = = 0,85 ÷ 0,93 η Chọn = 0.93 + i : Tỷ số truyền động từ động cơ đến trục cán ω ωc n nc i= = Chọn: Vận tốc cán 5 ( m/s ) Vận tốc động cơ 1480 ( vòng/phút ) Ta tính vận tốc quay của trục cán: Vận tốc cán: Vc= Π × D × nc 60 60 × Vc × 1000 60 × 5 × 1000 = = 320(Vg / ph) Π× D 3,14 × 300 nc = Vậy tỷ số truyền động từ động cơ tới trục cán Trường Đại học Bách... ma sát của ổ đỡ trục cán (Xem bảng 5.4 trang 95 TTTKCTMCT) Mms2 = (0,08÷ 0,12)×(Mc+Mms1) Trong các lần cán, lần cán 1 có lực cán lớn nhất nên ta tính momen ma sát tại lần cán có lực cán lớn nhất này Ta có: P2= 11,263 (Tấn) d = (0,55÷0,65)×D = 0,65×300 = 195 (mm) f’ = 0,05 (Ổ trượt loại trục làm bằng thép) ⇒ Mms1 = 11,263×195×0,05 = 110 (Tấn.mm) Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Hay: Mms1 = 0,110... kháng hình thức bên ngoài Khi nhiệt độ cán thép lớn hơn nhiệt độ chảy trừ đi 575oC (tc > toch – 575oC) thì P0 = ( ) t 0 ch − t 0 c + 75 0 ×σ B 1500 ( N/mm2 ) [1] Khi nhiệt độ cán của thép nhỏ hơn nhiệt độ chảy trừ đi 575oC (tc < toch – 575oC) thì: t 0 ch − t 0 c P0 = ×σ b 1000 (N/mm2) [2] Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Trong đó: toch: Nhiệt độ nóng chảy của thép toc: Nhiệt độ từng lần cán ... PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Một số phương án thiết kế máy cán thép định hình 2.1.1 Phương án Máy cán gồm trục cán giá cán dẫn động trục cán động điện chiều Hình 2.1 : Sơ đồ máy cán phương án 1 Giá cán... quay trục cán Hình 2.3 : Sơ đồ máy cán phương án Giá cán Trục cán Trục truyền lực Bánh dẫn động trục cán Khớp nối Động điện chiều Ưu điểm : - Giá cán có trục cán nên thực số lần cán không cần... khớp nối vạn để dẫn động trục cán mà dùng hệ thống bánh để làm quay trục cán 55 Hình 2.2 : Sơ đồ máy cán phương án Giá cán Trục cán Trục truyền lực Bánh dẫn động trục cán Khớp nối Động điện chiều