giáo trình kết cấu các loại búa máy trong gia công cơ khí

2

Mục lục
Lời nói đầu 6
Ch-ơng 1
Nguyên lý hoạt động và phân loại máy búa
1.1 Nguyên lý hoạt động và phân loại 7
1.2 Quá trình va đập và hiệu suất va đập 9
Ch-ơng 2
Máy búa hơi n-ớc - không khí nén

2.1 Cấu tạo máy búa. Chức năng công nghệ của các chi tiết cơ bản 15
2.2 Phần tử truyền tải năng l-ợng 23
2.3 Giản đồ chỉ thị lý thuyết và chế độ làm việc của máy búa 24
2.4 Cơ cấu phân phối hơi 28
2.5 Giản đồ chỉ thị thực 32
2.6 Tính toán các thông số cơ bản 36
2.7 Lực va đập 59
2.8 Đặc điểm tính toán các chi tiết cơ bản của máy búa 61
2.9 Máy búa không bệ đe 66
2.10 Năng l-ợng và hiệu suất của máy búa 75
Ch-ơng 3
Máy búa không khí nén

3.1 Nguyên lý hoạt động và chức năng công nghệ 79
3.2 Chế độ làm việc và phân phối không khí 82
3.3 Tính toán các thông số cơ bản 84
3.4 Giản đồ chỉ thị. Công và hiệu suất của máy búa 92
3.5 Kết cấu và tính toán các thông số cơ bản 95
Ch-ơng 4 Máy búa cơ khí
4.1 Nguyên lý hoạt động, chức năng công nghệ và phân loại 98

4.2 Tính toán các thông số cơ bản 100
Ch-ơng 5 Móng máy búa
5.1 Công dụng, phân loại và kết cấu của móng máy 104
5.2 Tính móng máy 106
Ch-ơng 6
Triển vọng hoàn thiện máy búa

6.1 Máy búa thuỷ lực 111
6.2 Máy búa tốc độ cao 114
6.3 Điều khiển theo ch-ơng trình và điều khiển từ xa 115
Tài liệu tham khảo 118

4
Ch-ơng 1
Nguyên lý hoạt động và phân loại máy búa
1.1 Nguyên lý hoạt động và phân loại
Máy búa thuộc loại thiết bị tác động va đập, trong đó bộ phận động (bộ
phận công tác) có tốc độ thay đổi theo đ-ờng cong không cứng. Thời gian hành
trình công tác t
ct
của bộ phận động thay đổi tuỳ thuộc vào trở lực biến dạng của
vật gia công, và do đó làm thay đổi đ-ờng cong tốc độ. Năng l-ợng tích luỹ trong
mỗi hành trình công tác (mỗi nhát đập) phần lớn đ-ợc tiêu hao để làm biến dạng
dẻo vật gia công và tuân theo một quy luật nhất định.
Theo chức năng công nghệ, máy búa đ-ợc chia thành máy búa rèn (dùng để
rèn tự do), máy búa dập (dùng để dập khối) và máy búa dập tấm (dùng để dập
phôi tấm). Trong máy búa dập tấm cũng sử dụng máy búa cắt đột để làm biến
dạng cục bộ phôi tấm theo d-ỡng.
Theo Zimin A. A. [7], dấu hiệu cơ bản dùng để phân loại máy búa là căn cứ
vào dạng phần tử truyền tải năng l-ợng (chất mang năng l-ợng). Theo dấu hiệu

này, máy búa đ-ợc phân thành năm nhóm điển hình theo kết cấu (hình 1.1).
Nhóm thứ nhất bao gồm máy búa hơi n-ớc - không khí nén (hình 1.1, a).
Máy búa đ-ợc dẫn động nhờ hơi n-ớc hoặc không khí nén. Hơi n-ớc đ-ợc cung
cấp cho máy búa từ hệ thống nồi hơi qua các đ-ờng ống dẫn vào xilanh, còn
không khí nén đ-ợc cung cấp từ các trạm khí nén. Hơi n-ớc hoặc không khí nén
là các chất mang năng l-ợng. Năng l-ợng của hơi n-ớc và không khí nén biến
thành công chỉ thị và chuyển thành động năng của bộ phận động chuyển động
tịnh tiến. Cơ cấu truyền động của máy búa hơi n-ớc - không khí nén bao gồm
pittông và cán pittông. Cơ cấu thực hiện là đầu tr-ợt cùng đầu búa hoặc khuôn
dập tạo thành bộ phận động của máy búa.
Nhóm thứ hai bao gồm máy búa không khí nén (hình 1.1, b). Máy búa đ-ợc
dẫn động bằng không khí nén, nh-ng trong tr-ờng hợp này không khí nén tác
dụng nh- một khâu đàn hồi. Trong kết cấu của máy có xilanh nén và xilanh công
tác. Xilanh nén dùng để nén không khí trực tiếp đ-a sang xilanh công tác mà
không cần sử dụng hệ thống nén khí riêng.
Nhóm thứ ba gồm các máy búa cơ khí. Các máy này đ-ợc dẫn động nhờ
động cơ điện và cơ cấu truyền động cơ khí bao gồm liên kết ma sát [máy búa ma
5
sát ván gỗ (hình 1.1, c)], liên kết mềm [máy búa dây cáp, máy búa dây đai hoặc
máy búa xích (hình 1.1, d)] và liên kết đàn hồi [máy búa búa nhíp (hình 1.1, e)].

Hình 1.1 Phân loại máy búa
1- bộ phận động; 2 - đe

Nhóm máy búa thứ t- bao gồm máy búa thuỷ lực (hình 1.1, f). Phần tử
truyền tải năng l-ợng trong các máy này là chất lỏng (dầu khoáng vật hoặc dầu
tổng hợp, nhũ t-ơng, n-ớc). Chất lỏng có áp suất cao tác dụng lên pittông công
tác, biến năng l-ợng của áp suất chất lỏng thành động năng của bộ phận động.
Nhóm thứ năm gồm các máy búa tốc độ cao (hình 1.1, g). Chất mang năng
l-ợng trong máy búa này là chất khí, th-ờng là khí nitơ cao áp chứa trong buồng

đặc biệt đ-ợc đặt bên trên pittông công tác. Trong hành trình chuyển động xuống
d-ới của bộ phận động, nội năng của chất khí biến thành công chỉ thị, sau đó
chuyển thành động năng của bộ phận động. Trong nhóm này cũng gồm các máy
búa khí làm việc theo nguyên lý động cơ đốt trong. Chất mang năng l-ợng trong
tr-ờng hợp này là hỗn hợp nhiên liệu với không khí.
Theo nguyên lý tác động, máy búa đ-ợc chia thành máy búa tác động đơn
và máy búa tác động kép.
ở máy búa tác động đơn, chuyển động xuống d-ới đ-ợc thực hiện nhờ trọng
lực của bộ phận động. Công của trọng lực đ-ợc chuyển thành động năng dùng để
biến dạng vật rèn. Bộ phận động đ-ợc nâng lên nhờ hơi n-ớc, không khí, chất
lỏng, chất khí hoặc động cơ điện. Máy búa tác động đơn th-ờng là máy búa hơi
n-ớc - không khí nén, máy búa thuỷ lực và phần lớn máy búa cơ khí (trừ máy
búa nhíp).
6
ở
máy búa tác động kép, chuyển động xuống d-ới đ-ợc thực hiện không chỉ
nhờ trọng lực của bộ phận động, mà còn nhờ năng l-ợng của hơi n-ớc, không khí,
chất khí, chất lỏng hoặc lực đàn hồi của lò xo. Do đó, động năng của bộ phận
động trong máy búa tác động kép lớn hơn năng l-ợng của máy búa tác động đơn
có cùng khối l-ợng bộ phận động và hành trình công tác.
Hầu hết máy búa hơi n-ớc - không khí nén, máy búa không khí nén, một bộ
phận máy búa thuỷ lực và tất cả máy búa nhíp, máy búa cao tốc đều thuộc nhóm
máy búa tác động kép.
Ngoài ra, theo dạng đe hoặc chi tiết tiếp nhận va đập của bộ phận động, máy
búa còn đ-ợc chia thành máy búa có đe cố định, máy búa có đe chịu tải đàn hồi
(máy búa có đe cách ly rung) và máy búa có đe chuyển động (máy búa không
bệ đe).
ở
máy búa có đe cố định, năng l-ợng va đập một phần đ-ợc truyền vào nền
đất xung quanh gây rung động không mong muốn cho các toà nhà và thiết bị

đ-ợc bố trí gần đó. Máy búa có đe cách ly rung dùng để chống rung cho hệ bộ
phận động - đe và làm giảm rung động.
ở
máy búa có đe chuyển động, đe đ-ợc
sử dụng làm đầu búa thứ hai. Hai đầu búa chuyển động ng-ợc chiều nhau, cùng
tích luỹ động năng và tổng động l-ợng của chúng bằng nhau nên không xuất hiện
tác động va đập lên móng máy.
Theo kết cấu của thân máy, máy búa đ-ợc chia thành máy búa một trụ và
máy búa hai trụ. Máy búa hai trụ còn đ-ợc phân thành máy búa dạng cung và
máy búa dạng cầu. Máy búa dạng cầu có cầu bằng dầm thép nằm ngang đ-ợc đặt
trên hai trụ đứng.
Ngoài ra, máy búa còn đ-ợc phân thành nhóm theo kích cỡ khối l-ợng và
động năng của bộ phận động (đ-ợc chế tạo theo gam máy).
1.2 Quá trình va đập và hiệu suất va đập
Bộ phận động của máy búa mang đầu búa hoặc khuôn dập chuyển động
đ-ợc nhờ không khí nén, hơi n-ớc, chất khí, chất lỏng, lò xo hoặc trọng lực của
chính nó.
Công của trọng lực, của áp suất hơi n-ớc, không khí, chất khí hoặc chất
lỏng đều biến thành động năng bằng cách gia tốc bộ phận động đến tốc độ nhất
định theo biểu thức
7

2
Mv
LdHHP
2
H
0
hd
p

(1.1)
trong đó
H
p
- đoạn hành trình bộ phận động đ-ợc gia tốc;
P(H)
lực tác dụng lên bộ phận động khi gia tốc;
L
hd
Năng l-ợng hiệu dụng của chuyển động tịnh tiến;
M
khối l-ợng quy đổi của bộ phận động;
v
tốc độ cực đại của bộ phận động ở cuối giai đoạn gia tốc (ở thời điểm
bắt đầu va đập).
Quá trình biến dạng vật rèn bắt đầu ở tốc độ cực đại, còn ở cuối quá trình
biến dạng tốc độ trở về zero. Đặc điểm thay đổi tốc độ của bộ phận động từ trị số
cực đại đến trị số bằng zero phụ thuộc vào hình dạng và kích th-ớc, vật liệu và
nhiệt độ của vật rèn mà không phụ thuộc vào các liên kết động học của máy búa.
Tốc độ cực đại của bộ phận động trong các máy búa thông th-ờng đạt tới 9
m/s, còn trong các máy búa tốc độ cao (máy búa cao tốc) tới 20 m/s. Thời gian
biến dạng trong một nhát đập đ-ợc tính bằng phần nghìn giây.
Máy búa thuộc loại máy tác động va đập (tác động xung ) lên vật rèn. Động
năng va đập đối với máy búa có đe cố định đ-ợc tính nh- sau:
L
k
=
2

vm
2
11
(1.2)
và đối với máy búa có đe chuyển động (máy búa không bệ đe)
L
k
=
2
vm
2
vm
2
22
2
11

(1.2)
trong đó
m
1
, m
2
khối l-ợng của các bộ phận động;
v
1
, v
2
tốc độ của các bộ phận động ở thời điểm xảy ra va đập.
Trong quá trình va đập, không phải toàn bộ động năng của bộ phận động

đều đ-ợc sử dụng hữu ích để làm biến dạng vật rèn. Để làm rõ những điều kiện
nhờ đó động năng của bộ phận động đ-ợc sử dụng hữu ích ở mức cao nhất, ta xét
nguyên lý cơ học động l-ợng. Coi rằng, khi bộ phận động của máy búa thực hiện
va đập với đe cố định, cũng nh- các đầu búa của máy búa có đe chuyển động va
8
đập nhau thì trong hệ các vật va đập chỉ xuất hiện nội lực. Coi va đập đ-ợc thực
hiện đúng tâm và đe là vật thể độc lập [7], thì


x21
'
22
'
112211
vmmvmvmvmvm
(1.3)
trong đó
'
2
và v
'
1
v
- tốc độ t-ơng ứng của các bộ phận động sau va đập;
v
x
tốc độ chung của trọng tâm các khối va đập.
Trong quá trình va đập, tốc độ v
x
đ-ợc xác định theo công thức (1.3). Quá

trình va đập đ-ợc chia thành hai giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất là giai đoạn có tải.
Đầu búa hoặc khuôn dập làm biến dạng (biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi) vật
rèn bằng cách tiến lại gần nhau.
ở
cuối giai đoạn thứ nhất biến dạng của vật rèn
đạt trị số lớn nhất, tốc độ của bộ phận động và đe hoặc cả hai đầu búa tiến về phía
nhau có trị số bằng nhau và bằng v
x
- tốc độ chung của trọng tâm các khối va đập.
Động năng L
k
do bộ phận động tích luỹ đ-ợc chuyển thành năng l-ợng L
d

làm biến dạng dẻo và năng l-ợng L
đh
làm biến dạng đàn hồi vật rèn và bộ phận
động, và còn lại một phần ở dạng động năng L
1
của hệ. Do năng l-ợng để làm
biến dạng dẻo bộ phận động chiếm tỷ lệ rất nhỏ nên có thể bỏ qua.
ở
cuối giai
đoạn thứ nhất của va đập có sự t-ơng quan năng l-ợng sau:
L
k
= L
d
+ L
đh

+ L
1
(1.4)
Năng l-ợng biến dạng dẻo L
d
biến đổi không thuận nghịch thành công biến
dạng dẻo A
d
và mất đi, do đó ở cuối giai đoạn thứ nhất của va đập năng l-ợng L
đh

làm biến dạng đàn hồi vật rèn và bộ phận động tạo thành giai đoạn thứ hai - giai
đoạn dỡ tải va đập. Trong suốt giai đoạn này, năng l-ợng L
đh
và L
1
chuyển thành
năng l-ợng phản xạ L
0
của bộ phận động và đe. Trị số năng l-ợng phản xạ phụ
thuộc vào các điều kiện va đập và tính chất đàn hồi của vật rèn, nhờ đó xác định
đ-ợc hệ số phục hồi tốc độ k theo công thức
'
2
'
1
vv
= k(v
2
v

1
) (1.5)
Tốc độ cuối cùng của bộ phận động và đe sau khi kết thúc giai đoạn dỡ tải
hoặc sau khi va đập đ-ợc xác định theo công thức (1.3) và (1.5). Khi 1 > k > 0:


k1vv
mm
m
vv
21
21
2
1
'
1



(1.6)


k1vv
mm
m
vv
21
21
1
2

'
2



(1.6)
9
Trị số k = 0 t-ơng ứng với vật rèn dẻo lý t-ởng, còn k = 1 t-ơng ứng với vật
rèn đàn hồi lý t-ởng.
Động năng phản xạ L
0
của hệ sau khi va đập đ-ợc xác định theo công thức
L
0
= L
đh
+ L
1
=




2
vm
2
vm
2
'
22

2
'
11

(1.7)
Thay các trị
'
2
và v
'
1
v
trong biểu thức (1.6) và (1.6) vào ph-ơng trình (1.7),
đối với máy búa có đe chuyển động ta nhận đ-ợc
L
0
=





21
2
2121
2
2
2211
mm2
vvmmkvmvm

; (1.8)
đối với máy búa có đe cố định khi v
2
= 0
L
0
=

k
21
2
2
1
21
2
121
22
1
2
1
L
mm
mkm
mm2
vmmkvm

(1.8)
Biểu thức xác định năng l-ợng biến dạng dẻo vật rèn L
d
theo công thức (1.4)
có tính đến ph-ơng trình (1.2
), (1.7) và (1.8) đối với máy búa có đe chuyển động
có dạng
L
d
=





21
2
2
2121
mm2
k1vvmm


(1.9)
Đối với máy búa có đe cố định khi v
2
= 0 có tính đến ph-ơng trình (1.2) và
1.8) ta có

L
d
=


k
2
21
2
Lk1
mm
m


(1.9)
Hiệu suất va đập đ-ợc xác định theo công thức
k
d
vd
L
L

(1.10)
Thay L
d
và L
k
từ ph-ơng trình (1.9) và (1.2) vào biểu thức (1.10) ta nhận
đ-ợc hiệu suất va đập đối với máy búa có đe chuyển động

2
2
22
2
11
2
21
21
21
vd
k1
vmvm
vv
.
mm
mm






2

k
2
21
21
21
k1
L2
vv
.
mm
mm




(1.10)
10
Đối với máy búa có đe cố định, thay L
d
và L
k
từ ph-ơng trình (1.9) và (1.2)
vào biểu thức (1.10), khi đó


2
21
2
vd
k1

mm
m



(1.10)
Hiệu suất va đập phần lớn phụ thuộc vào hệ số phục hồi tốc độ, tức là phụ
thuộc vào tính chất đàn hồi của vật rèn. Đối với vật rèn nóng, k = 0,3
0,5. Ngoài
ra, hiệu suất va đập còn phụ thuộc vào t-ơng quan khối l-ợng của bộ phận động
và đe và phụ thuộc vào hình dạng của chúng. Trên hình 1.2 thể hiện trị số hiệu
suất va đập đối với máy búa có đe cố định đ-ợc tính theo công thức (1.10
) với
tỷ lệ khối l-ợng đe/ khối l-ợng búa (m
2
/m
1
= 10 20) và hệ số phục hồi tốc độ
lần l-ợt là
k = 0; 0,3; 0,5.

Hình 1.2 Đồ thị biểu thị hệ số va đập và năng l-ợng phản xạ đối với máy búa
có đe cố định

Đồ thị trên hình 1.2 cho thấy rằng, theo mức độ tăng của m
2
/m
1
, hiệu suất
va đập tăng lên. Với các tỷ lệ m

2
/m
1
đ-ợc sử dụng trong thực tế khi k = 0,5, hiệu
suất va đập khoảng 0,7. Với vật rèn có độ dẻo cao (
k = 0,3), hiệu suất va đập có
thể tăng lên đáng kể (có thể tăng lên đến 0,85). Trong điều kiện làm việc bình
th-ờng của máy búa với vật rèn nóng, hệ số k có thể lấy bằng 0,3. Khi dập trong
các lòng khuôn tinh của máy búa dập,
k = 0,5 [7].
11
Việc sử dụng đe có khối l-ợng gấp hai m-ơi lần khối l-ợng của bộ phận
động làm tăng không đáng kể hiệu suất va đập so với máy búa với đe có khối
l-ợng gấp m-ời lần khối l-ợng bộ phận động. Tuy nhiên, ngoài hiệu suất va đập
còn phải chú ý đến các yếu tố khác, nh- độ cứng của va đập có ảnh h-ởng đáng
kể đến c-ờng độ chảy của kim loại trong lòng khuôn. Do vậy, trong các máy búa
rèn hiện đại m
2
/m
1
= 10 15, còn trong các máy búa dập m
2
/m
1
= 20 25.
Các số liệu về hiệu suất va đập đ-ợc nêu trên đây chỉ mang tính quy -ớc với
giả thiết đe là vật thể độc lập. Trong thực tế, đe tựa trên đệm móng, móng và nền
đất. Khối l-ợng của đe quy đổi tiếp nhận va đập sẽ lớn hơn m
2
, do đó hiệu suất va

đập của máy búa có đe cố định sẽ lớn hơn so với máy búa có đe chuyển động.
Hiệu suất va đập của máy búa có đe chuyển động còn phụ thuộc vào t-ơng quan
khối l-ợng của các bộ phận động có chuyển động ng-ợc chiều nhau và động
l-ợng ban đầu của chúng.
Trong thực tế, máy búa dập với khối l-ợng bộ phận động 1000 kg đ-ợc tính
t-ơng đ-ơng với máy ép thuỷ lực có lực ép 10 MN. Do có độ cứng va đập nhỏ
hơn, nên máy búa rèn có khối l-ợng bộ phận động 1000 kg đ-ợc tính t-ơng
đ-ơng với máy ép thuỷ lực có lực ép 7 MN [7].















12
Ch-ơng 2
máy búa hơi n-ớc - không khí nén
2.1 Cấu tạo máy búa. Chức năng công nghệ của các chi tiết cơ bản
Kết cấu điển hình của máy búa hơi n-ớc - không khí nén với thân máy kiểu hai trụ
hình cung đ-ợc giới thiệu trên hình 2.1, a. Các cụm cơ bản của máy búa bao gồm thân
máy 1, xilanh 2, bộ phận động 3, bệ đe 4, hệ thống điều khiển 5 và hệ thống bôi trơn.

Cụm thân máy bao gồm trụ phải 6 và trụ trái 7 đ-ợc liên kết với nhau nhờ tấm
d-ới xilanh 8. Hai trụ này đ-ợc bắt chặt vào các tấm móng 10 nhờ các bulông 9. Các
tấm móng liên kết với nhau nhờ các thanh giằng 11. ở phần chính giữa có các thanh dẫn
h-ớng 13, hai trụ đ-ợc liên kết với nhau nhờ các thanh giằng phụ 12 để làm tăng độ
cứng vững theo h-ớng tiết diện ngang của thân máy.
Các thanh dẫn h-ớng đ-ợc điều chỉnh nhờ các thanh chêm 14, bulông và đai ốc
điều chỉnh (15 & 16).
Bộ phận động của máy búa (hình 2.1,b) bao gồm đầu tr-ợt 3, ống lót 18, cán búa
19, pittông 20 và các vòng găng 21, đầu búa trên 22, then 23 và thanh chêm 25. Cán búa
và đầu tr-ợt liên kết với nhau bằng mối ghép côn nhờ ống xẻ 18 và các đệm 24 bằng
latông hoặc đồng.
Cán búa đ-ợc làm bằng thép crôm, thép crôm-niken hoặc thép cacbon chất l-ợng
cao và qua nhiệt luyện. Cán búa liên kết với pittông cũng bằng mối ghép côn; đầu búa
trên đ-ợc gá chặt vào đầu tr-ợt nhờ thanh chêm 25 và then 23.
Cụm công tác chính của máy búa là xilanh 2 (hình 2.1, c). Bên trong xilanh là
pittông 20 và cán pittông (cán búa) 19. Trên đỉnh xilanh có bố trí xilanh bảo hiểm 26 với
pittông 27. Xilanh này có tác dụng ngăn không cho pittông 20 va đập mạnh vào nắp trên
(ống 28 đ-ợc nối với đ-ờng ống chính dẫn hơi n-ớc hoặc không khí mới). ống lót 29
bằng gang đã qua nhiệt luyện đ-ợc ép vào bên trong xilanh công tác để dễ dàng thay
mới khi ống lót này bị mòn trong quá trình sử dụng. Van phân phối hơi đ-ợc bố trí ở
phần lồi ra của xilanh, trong đó có lắp van trụ 30 và van tiết l-u 31.
ống dẫn hơi 32 và ống xả 33 đ-ợc lắp vào các đoạn ống nối của van phân phối hơi
nhờ các bích ép.
13


H×nh 2.1 KÕt cÊu cña m¸y bóa rÌn h¬i n-íc
-
kh«ng khÝ nÐn hai trô

a) kÕt cÊu ®iÓn h×nh; b) bé phËn ®éng; c) xilanh m¸y bóa
14
Sự chuyển động của bộ phận động đ-ợc thực hiện d-ới tác dụng của hơi n-ớc hoặc
khí nén lên pittông. Hơi n-ớc theo rãnh I (hình 2.1, c) tác dụng lên mặt trên của pittông
buộc bộ phận động chuyển động nhanh dần và tăng động năng tới mức lớn hơn năng
l-ợng rơi tự do. Hơi n-ớc từ mặt d-ới của pittông theo rãnh II xả ra ống xả.
Nếu hơi mới đ-ợc đ-a vào buồng d-ới của xilanh thì nó sẽ tác dụng vào mặt d-ới
của pittông và nâng bộ phận động lên phía trên.
Để giảm sự rò rỉ hơi n-ớc hoặc không khí, ng-ời ta bố trí các đệm bít điều chỉnh
đ-ợc 34. Vật liệu của đệm th-ờng là amian. Thời gian gần đây ng-ời ta thay thế đệm
amian bằng vòng bít nhằm tăng độ tin cậy và tuổi thọ của cụm này.
N-ớc ng-ng tụ trong xilanh khi máy búa làm việc đ-ợc đ-a qua ống xả.
Bệ đe 4 của máy búa là một khối đặc đ-ợc đúc bằng gang hoặc bằng thép có khối
l-ợng gấp 15 lần khối l-ợng bộ phận động. Trên bệ đe có lắp đệm đe nhờ thanh chêm và
con tr-ợt, còn đe (đầu búa d-ới) đ-ợc lắp bên trên đệm đe nhờ thanh chêm và then. Để
thuận tiện cho việc vận chuyển, bệ đe đ-ợc chế tạo có các vấu lồi.
Máy búa đ-ợc điều khiển bằng tay để đóng ngắt tự động việc nạp và xả hơi (hoặc
không khí). Hơi n-ớc (hoặc không khí) đ-ợc đóng ngắt tự động nhờ tay gạt chuyên dụng
hình l-ỡi liềm (hình 2.1, a) tác động lên van tr-ợt qua hệ thống tay gạt làm thanh l-ỡi
liềm tr-ợt trên mặt phẳng nghiêng của đầu tr-ợt. Thiết bị phân phối hơi - không khí
đóng van tr-ợt và van tiết l-u nhờ hệ thống tay gạt. Trong máy búa sử dụng hệ thống bôi
trơn tự động theo cách bôi trơn tập trung đ-ợc thực hiện nhờ bơm riêng chạy bằng động
cơ điện để bôi trơn xilanh, van tr-ợt và van tiết l-u. Ngoài ra trong máy búa còn sử dụng
hệ thống bôi trơn riêng lẻ để bôi trơn các khớp cầu trong hệ thống tay gạt điều khiển và
dẫn h-ớng đầu tr-ợt. Bơm và động cơ điện đ-ợc lắp trên giá riêng cạnh máy búa.
Máy búa đ-ợc lắp đặt trên móng bêtông cốt thép. Chiều sâu móng, diện tích của
nền móng và kiểu gia cố nền móng đ-ợc xác định phụ thuộc vào chất l-ợng của đất nền,
mức n-ớc ngầm và các thiết bị đ-ợc bố trí gần máy búa để đảm bảo cho các thiết bị này
ít bị ảnh h-ởng không mong muốn bởi rung động và các tác động khác do máy búa gây
ra.

Các đệm lót và giảm chấn đ-ợc làm từ các dầm gỗ cứng, khô đ-ợc bào nhẵn
(gỗ sồi, gỗ dẻ). Để ngăn không cho bệ đe dịch chuyển đ-ợc bên trên đệm chống
rung, ng-ời ta chèn các dầm gỗ cứng vào các khe hở giữa bệ đe và các thành của
móng máy. Máy búa đ-ợc lắp chặt vào móng nhờ các bulông neo.
15

a)

b)
Hình 2.2 Kết cấu của máy búa dập hơi n-ớc - không khí nén tác động kép
a) hình dáng chung; b) kết cấu thân máy
Máy búa hơi n-ớc - không khí nén tác động kép để rèn tự do có khối l-ợng
bộ phận động từ 500 đến 5000 kg (0,5
5 tấn). Khối l-ợng lớn nhất của vật rèn
có thể rèn đ-ợc trên máy búa có khối l-ợng bộ phận động 5 tấn lên tới 750 kg đối
với vật rèn định hình và tới 1500 kg đối với vật rèn dạng trụ trơn. Các thông số
của máy búa rèn hơi n-ớc - không khí nén có thể tham khảo [4]. Hiện nay máy
búa rèn có khối l-ợng bộ phận động lớn hơn 5 tấn đ-ợc thay thế bằng máy ép
thuỷ lực để rèn các loại thép thông dụng. Tuy nhiên, để rèn các thép đặc biệt
(thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép dụng cụ, v.v.) ng-ời ta vẫn sử dụng máy búa
có khối l-ợng bộ phận động lớn hơn 5 tấn. Máy búa rèn có khối l-ợng bộ phận
động nhỏ hơn 5 tấn đ-ợc thay thế bằng máy búa không khí nén hoặc máy búa cơ
khí [5].
Kết cấu điển hình của máy búa dập hơi n-ớc - không khí nén tác động kép đ-ợc
giới thiệu trên hình 2.2, a. Các thông số cơ bản của máy búa loại này có thể tham khảo
[4]. Khác với máy búa rèn, bệ đe của máy búa dập là bệ của cả máy. Thân máy 1 (hình
16
2.2, b) đ-ợc lắp trên bệ đe 2 nhờ các vít cấy 3 đ-ợc đặt nghiêng một góc 10 12
0
so với

ph-ơng thẳng đứng và các lò xo giảm chấn 4 để làm giảm tải va đập tác dụng lên các vít
cấy ở vị trí lắp ghép giữa đe và thân máy.
Thân máy của máy búa dập đ-ợc chế tạo dạng hộp có các gân cứng vững dày để
chống các tải trọng mạnh xuất hiện do va đập không đúng tâm gây ra. Tiết diện của thân
máy thay đổi, giảm dần theo chiều từ d-ới lên trên. Để ngăn không cho thân máy tr-ợt
ra khỏi bệ đe, ng-ời ta chế tạo thân máy có các phần lồi nhô ra bao quanh bệ đe. Ng-ời
ta cũng sử dụng các thanh chêm dọc và ngang để dịch chuyển thân máy theo chiều dọc
và chiều ngang nhằm định vị đúng và bù l-ợng mòn thân máy. Các thanh chêm đ-ợc
đóng chắc không cho thân máy dịch chuyển theo chiều dọc và chiều ngang của bệ đe.
Để đảm bảo ổn định khung máy hình cung của máy búa rèn ng-ời ta sử dụng các
bulông giằng phụ nằm ngang giữa hai trụ của thân máy (hình 2.1). Việc sử dụng các
bulông giằng ở máy búa dập là không cần thiết và trong các kết cấu hiện đại ng-ời ta
không sử dụng các bulông này nữa. Tuy nhiên, ở tấm d-ới xilanh có bố trí các khoá để
thực hiện chức năng nh- các bulông giằng.
Thân máy của máy búa dập hiện đại đ-ợc chế tạo từ thép đúc (có hàm l-ợng
cacbon 0,3

0,4%), còn thân máy của máy búa rèn có thể đ-ợc đúc bằng gang hoặc
thép.
Đế khuôn 7 của máy búa dập đ-ợc lắp trên bệ đe 2 nhờ thanh chêm 6 (hình 2.2,
b). Đế khuôn này có một mặt bên đ-ợc làm vát một góc 160
0
để ăn khớp với rãnh t-ơng
ứng trên bệ đe. Cách lắp ghép này có tác dụng giữ chặt đế khuôn và ngăn không cho đế
khuôn tr-ợt khi máy búa làm việc. Bệ đe của máy búa dập đ-ợc chế tạo từ thép đúc chất
l-ợng có khối l-ợng lớn gấp tới 20 lần khối l-ợng của bộ phận động. Bệ đe của máy búa
có khối l-ợng bộ phận động d-ới 6 tấn đ-ợc chế tạo liền khối, còn bệ đe của máy búa có
khối l-ợng bộ phận động trên 6 tấn đ-ợc chế tạo bằng cách ghép nhiều khối với nhau.
Bệ đe đ-ợc đặt trên nền gỗ cứng (gỗ sồi, gỗ dẻ) hoặc trên các đệm đai phủ cao su. Nền
này không cần ghép cứng với móng máy. D-ới đây ta sẽ xem xét kết cấu và chức năng

của một số chi tiết cơ bản của máy búa.
Đầu tr-ợt
Đầu tr-ợt của máy búa dập và máy búa rèn đ-ợc chế tạo bằng thép rèn dạng khối
hộp chữ nhật đối xứng có lỗ ở chính giữa để lắp ghép với cán búa (hình 2.1, b). Trọng
tâm của đầu tr-ợt phải nằm trên đ-ờng trục của lỗ cho cán búa.
17
Đầu tr-ợt của máy búa dập làm việc trong điều kiện nặng nhọc hơn nhiều so với
đầu tr-ợt của máy búa rèn. Do đó, để chế tạo đầu tr-ợt của máy búa dập ng-ời ta sử
dụng thép chất l-ợng cao 40CrNi, 40CrNiW. Đôi khi đầu tr-ợt của máy búa rèn đ-ợc
chế tạo từ thép đúc. Sau khi gia công thô, phôi đầu tr-ợt rèn (hoặc đúc) đ-ợc nhiệt luyện
thích hợp.
Chiều cao đầu tr-ợt của máy búa dập nói chung bằng 0,8H
m
(H
m
là hành trình lớn
nhất của đầu tr-ợt). Các kích th-ớc bao còn lại đ-ợc xác định căn cứ vào khoảng cách
giữa các thanh dẫn h-ớng và kích th-ớc mặt d-ới của đầu tr-ợt dùng để lắp ghép đầu
búa hoặc khuôn dập nhằm đảm bảo khối l-ợng cần thiết.
Các bề mặt dẫn h-ớng của đầu tr-ợt trên các máy búa hiện đại th-ờng đ-ợc chế
tạo d-ới dạng rãnh có tiết diện hình thang (hình 2.2, b). Hình dạng trên của tiết diện
rãnh đảm bảo cho đầu tr-ợt tiếp xúc tốt với các rãnh của thanh dẫn h-ớng và an toàn khi
đầu tr-ợt bị giãn nở do nhiệt.
Thanh dẫn h-ớng
Các máy búa hiện đại đ-ợc lắp các thanh dẫn h-ớng 5 có thể thay thế và điều
chỉnh dễ dàng (hình 2.2, b). Một mặt phẳng của thanh dẫn h-ớng có độ nghiêng 1:24,
mặt đối diện có dạng hình thang để nhờ đó thanh dẫn h-ớng ăn khớp với các mặt dẫn
h-ớng của đầu tr-ợt. Thanh dẫn h-ớng đ-ợc lắp ghép vào các rãnh t-ơng ứng đ-ợc
khoét trên thân máy nhờ hai hoặc ba bulông giằng. Đối với các máy búa lớn ng-ời ta sử
dụng hai thanh dẫn h-ớng riêng biệt ở mỗi bên thân máy. Để điều chỉnh khe hở ở các

thanh dẫn h-ớng ng-ời ta sử dụng các thanh chêm đứng có độ nghiêng 1:24 giống nh-
độ nghiêng mặt đối tiếp của thanh dẫn h-ớng. Sự dịch chuyển theo ph-ơng thẳng dứng
của thanh chêm đ-ợc thực hiện nhờ vít có đầu dạng chữ T và đai ốc. Khi điều chỉnh
thanh dẫn h-ớng, cán búa cần phải đ-ợc đặt thật thẳng đứng.
Xilanh
Trong các máy búa dập và rèn ng-ời ta th-ờng sử dụng một loại xilanh (hình 2.1,
c) có lỗ thông ở đáy với đ-ờng kính lớn để dễ gia công mặt bên trong.
Xilanh đ-ợc ốp ống lót bên trong bằng gang xám GX28-48 nhờ mối ghép căng
bằng cách nung nóng xilanh bởi hơi n-ớc hoặc làm lạnh ống lót trong nitơ lỏng. Các ống
lót cải thiện điều kiện làm việc của các vòng găng và chúng có thể đ-ợc thay thế khi sửa
chữa.
18
Vật liệu dùng để chế tạo xilanh th-ờng là thép đúc có hàm l-ợng cacbon 0,25
0,35%.
Phía mặt ngoài xilanh đ-ợc bố trí các gờ để tăng độ cứng vững của xilanh và để
tạo dáng cần thiết cho máy búa. Khoá bảo hiểm ở máy búa dập cũng đ-ợc chế tạo giống
nh- ở máy búa rèn.
Xilanh là một trong những chi tiết dẫn h-ớng chuyển động của bộ phận động.
Trong xilanh thực hiện dẫn h-ớng theo hai bề mặt: theo bề mặt trong của ống lót là
chuyển động của pittông và theo bề mặt trong của phớt bít là chuyển động của cán
pittông. Ngoài ra cũng cần hết sức chú ý đến mối ghép giữa xilanh và tấm d-ới xilanh.
Khi lắp ráp cần đảm bảo vị trí định vị chính xác của xilanh so với trục của máy búa.
Tấm d-ới xilanh
Tấm d-ới xilanh dùng để liên kết các phần bên trên của thân khung máy, đảm bảo
bề mặt bền vững cho tấm đệm xilanh và khử tải tác động lên xilanh từ phía thân máy do
va đập.
Tấm d-ới xilanh đ-ợc lắp vào thân máy nh- đ-ợc thể hiện trên hình 2.2, b. Tại các
khe hở ngoài giữa các thành đứng của các rãnh khoét trên tấm này và các gờ lồi trên
thân máy ng-ời ta chèn các thanh chêm dạng bản mỏng. Các thanh chêm này hoạt động
nh- các giảm chấn để làm giảm tác động từ phía thân máy lên tấm d-ới xilanh khi thân

máy dịch chuyển dọc bệ đe do va đập. Để khử dịch chuyển ngang của tấm d-ới xilanh
ng-ời ta sử dụng các khoá d-ới dạng các rãnh và gờ t-ơng ứng trên tấm này và trên thân
máy. Xilanh và tấm d-ới xilanh đ-ợc lắp ghép với nhau nhờ các bulông giằng và các lò
xo giảm chấn. Khi xuyên qua tấm d-ới xilanh các bulông giằng kẹp chặt tấm d-ới
xilanh vào thân máy.
Trong một số kết cấu của máy búa rèn (không có tấm d-ới xilanh), xilanh đ-ợc
lắp trực tiếp vào thân máy búa.
Tấm d-ới xilanh đ-ợc rèn từ thép C45 có chiều dày 0,15

0,3 m đối với máy búa
có khối l-ợng bộ phận động 0,1 1,0 tấn.
Cán búa
Cán búa của máy búa hơi n-ớc - không khí nén là chi tiết của cơ cấu truyền động.
Nhờ cán búa năng l-ợng của hơi n-ớc hoặc không khí nén truyền cho cơ cấu công tác
(đầu tr-ợt với đầu búa hoặc khuôn dập đ-ợc lắp trên đó).
19
ở đầu trên của cán búa là pittông. Cán búa, pittông và đầu tr-ợt ở máy búa dập
đ-ợc lắp ghép với nhau cũng giống nh- ở máy búa rèn (hình 2.1, b).
Cán búa ở máy búa rèn đ-ợc làm từ thép C45, 40Cr, 30CrNiW, 40CrNiW. Cán
búa ở máy búa dập đ-ợc làm từ thép 30Mo, 30CrNiW, 40CrNiW vì chúng làm việc
trong điều kiện hết sức nặng nhọc.
Pittông
Pittông của các máy búa hiện đại đ-ợc lắp với cán búa bằng mối ghép côn có nung
nóng và tán đầu (hình 2.1, b). Vật liệu làm pittông th-ờng là thép C45.
Để bịt kín pittông ng-ời ta sử dụng vòng
găng làm từ thép C20. Mỗi pittông thông
th-ờng đ-ợc lắp ba vòng găng nh- vậy.
Máy búa dập đ-ợc điều khiển bằng bàn
đạp (pêđan) thông qua hệ thống tay gạt làm
dịch chuyển van tr-ợt và van tiết l-u. Việc

điều khiển bằng bàn đạp giải phóng cho đôi
tay của thợ dập, tạo thuận lợi cho thợ dập điều
khiển phôi.
Xilanh, van tr-ợt và van tiết l-u đ-ợc bôi
trơn nhờ hệ thống bôi trơn tập trung đ-ợc vận
hành bởi bơm đ-ợc đặt trên bệ xilanh. Bơm
đ-ợc liên kết với van tr-ợt sao cho sau mỗi
hành trình của van tr-ợt, chất bôi trơn đ-ợc
cung cấp qua ống dẫn vào xilanh. Các khớp
nối điều khiển, bề mặt dẫn h-ớng ở thân máy,
bệ đe và tấm d-ới xilanh đ-ợc bôi trơn bằng
tay.

Hình 2.3 Máy búa dập hơi n-ớc -
không khí nén tác động đơn
Máy búa dập hơi n-ớc - không khí nén là loại thiết bị phổ biến trong các phân
x-ởng dập nóng dùng để sản xuất hàng khối hoặc hàng loạt vật dập bằng cách dập nóng
trong khuôn hở. Máy búa dập thông dụng th-ờng có khối l-ợng bộ phận động 1 10
tấn.
20
Với mức độ ngày càng gia tăng về nhu cầu các chi tiết dập có kích th-ớc lớn cũng
nh- các chi tiết dập từ vật liệu có trở lực biến dạng lớn, trong những năm gần đây ng-ời
ta đã chế tạo máy búa dập có khối l-ợng bộ phận động tới 25 tấn.
Để chế tạo vật dập nhỏ hoặc trung bình, ng-ời ta th-ờng sử dụng máy búa dập tác
động đơn (hình 2.3) có khối l-ợng bộ phận động 0,25

1,0 tấn. Các máy búa này
th-ờng đ-ợc dẫn động nhờ khí nén.
Máy búa đ-ợc điều khiển nhờ van tr-ợt dịch chuyển theo mặt phẳng nằm ngang
d-ới tác dụng của bàn đạp và thanh kéo đ-ợc nối với nó.

2.2 Phần tử truyền tải năng l-ợng
Phần tử truyền tải năng l-ợng (hoặc chất công tác) dùng cho máy búa hơi n-ớc -
không khí nén là hơi n-ớc hoặc không khí nén, trong đó trạng thái của chúng đ-ợc đặc
tr-ng bởi các thông số sau: áp suất p, nhiệt độ T và thể tích riêng V. Khi thiết kế máy
búa hơi n-ớc - không khí nén, áp suất của hơi n-ớc th-ờng đ-ợc lấy bằng 0,7

0,9 MPa
(7 9 atm), áp suất không khí bằng 0,6 0,8 MPa (6 8 atm), nhiệt độ của hơi quá
nhiệt hoặc nhiệt độ nung nóng của không khí không v-ợt quá 300
0
C.
Hơi n-ớc
Trong máy búa có thể sử dụng hơi n-ớc khô bão hoà, hơi ẩm và hơi quá nhiệt.
Tuy nhiên, ng-ời ta th-ờng sử dụng hơi ẩm.
Các quá trình công tác của hơi ẩm (giãn và nén) gần với quá trình đoạn nhiệt do
chúng xảy ra trong thời gian rất ngắn (không có trao đổi nhiệt với môi tr-ờng xung
quanh và bảo toàn entropi không đổi). Các quá trình này đ-ợc đặc tr-ng bằng các
ph-ơng trình gần đúng Xâyne với 1

x > 0,7.
p.V
k
= const (2.1)
trong đó k = 1,035 + 0,1x
x - độ ẩm của hơi ở trạng thái ban đầu.
Qua biểu thức (2.1) có thể kết luận rằng, đối với hơi ẩm số mũ k có trị số nhỏ hơn
1,135. Để đơn giản hoá tính toán nhiệt, ng-ời ta lấy k = 1. Trong tr-ờng hợp đó sai số
tính toán không v-ợt quá 8% và hoàn toàn cho phép trong các tính toán kỹ thuật.
Không khí
21

Máy búa hơi n-ớc - không khí nén có thể làm việc với không khí nén. Muốn vậy
cần phải có trạm khí nén. Sự thay đổi trạng thái của không khí trong các quá trình công
tác đ-ợc xác định bởi đ-ờng đoạn nhiệt với số mũ k = 1,4. Để đơn giản trong tính toán
nhiệt, đôi khi ng-ời ta cũng nhận k = 1.
Việc sử dụng hơi n-ớc hay không khí phản ánh chế độ làm việc của máy búa bởi
các giai đoạn giãn và nén của hơi n-ớc và không khí xảy ra khác nhau.
Nếu ở giai đoạn giãn đầu sử dụng hơi n-ớc khô bão hoà và không khí nóng, trong
đó hơi n-ớc giãn theo quy luật đ-ờng đoạn nhiệt đ-ợc thay bằng đ-ờng cong pV = const,
thì 1 kg hơi n-ớc khô bão hoà sẽ sinh ra công lớn hơn rất nhiều so với công do 1 kg
không khí nén sinh ra [5]. Điều này đ-ợc giải thích là thể tích riêng của hơi n-ớc khô
bão hoà ở trạng thái ban đầu so với thể tích riêng của không khí nén. Ngoài ra, với mức
độ giãn đã cho thì áp suất cuối cùng của hơi n-ớc cao hơn so với áp suất của không khí.
2.3 Giản đồ chỉ thị lý thuyết và chế độ làm việc của máy búa
Công do hơi n-ớc sinh ra trong các buồng trên và d-ới của xilanh kèm theo các
quá trình công tác nhất định, các quá trình này có thể đ-ợc biểu thị một cách gần đúng
nhờ giản đồ chỉ thị lý thuyết.
Giản đồ chỉ thị lý thuyết mang đầy đủ tính trừu t-ợng và đ-ợc xác định trên cơ sở
giả thiết các cửa của van tr-ợt đ-ợc đóng và mở tức thời. Để tiện cho việc khảo sát các
thông số của giản đồ, ng-ời ta thống nhất các ký hiệu sau:
H
m
- hành trình lớn nhất của pittông khi không có vật rèn;
F - diện tích mặt trên của pittông;
F - diện tích mặt d-ới của pittông;
(1 -

)F - diện tích tiết diện cán pittông;
p - áp suất của hơi n-ớc, p = 0,7 0,9 MPa;
p
1

- áp suất của hơi n-ớc đã sử dụng (hơi thải) trong xilanh, p
1
= 1,1p
0

p
0
- áp suất của môi tr-ờng bên ngoài; p
0
= 0,1 MPa;

u
H
m
- chiều cao toàn phần khoảng không có hại d-ới của xilanh (có tính đến thể
tích của rãnh đ-ờng ống dẫn).
Khoảng không có hại d-ới đ-ợc dùng để khử các va đập có thể của pittông lên nắp
d-ới của xilanh. Chiều cao toàn phần của khoảng không có hại d-ới là:



m
,,
u
,
umu
HH


(2.2)

22
trong đó

,
u

H
m
- chiều cao khoảng không có hại d-ới của xilanh;

m
,,
u
H

- chiều cao quy đổi của khoảng không có hại d-ới;

F
V
H
k.u
m

u



(2.3)
Chiều cao toàn phần của khoảng không có hại trên là:

m
,,,
HH
0000


(2.4)
trong đó

m
,
H
0

- chiều cao khoảng không có hại trên của xilanh;
m
,,
H
0

- chiều cao quy dẫn của khoảng không có hại trên;

F
V
H
k.
m

0
0


; (2.5)
V
u.k
và V
o.k
- t-ơng ứng là thể tích của rãnh d-ới và rãnh trên.
Hành trình lắp ráp của đầu tr-ợt H đ-ợc tính từ nắp trên của xilanh đến mặt trên
của pittông khi pittông ở vị trí d-ới cùng và không có vật rèn:
H = H
m
(1 +

0
) (2.6)
Trên hình 2.4 giới thiệu giản đồ chỉ thị lý thuyết và sơ đồ vị trí của van tr-ợt trong
áo van ở các giai đoạn làm việc khác nhau của máy búa.
Khảo sát giản đồ (hình 2.4) đối với buồng d-ới của xilanh trong hành trình lên
trên của bộ phận động. Đoạn

H
m
ký hiệu giai đoạn nạp hơi d-ới. Giai đoạn này phụ
thuộc vào trị số của đoạn ab - ký hiệu khoảng cách tính từ gờ trên của cửa d-ới áo van
đến mép d-ới của van tr-ợt. Đoạn ab trên áo van xác định vị trí d-ới ban đầu của van
tr-ợt. Van tr-ợt cần đ-ợc đặt ở vị trí này khi hiệu chỉnh. Trị số của đoạn ab đ-ợc xác
định bằng cách tính toán. Nếu tăng đoạn này so với trị số tính toán sẽ làm tăng giai đoạn

nạp hơi d-ới. Trong tr-ờng hợp đó bộ phận động sẽ làm tăng động năng lớn hơn so với
tính toán và kết quả là tạo điều kiện để pittông va đập vào nắp xilanh. Vì vậy, để không
xảy ra hiện t-ợng trên thì khi bắt đầu hiệu chỉnh nên đặt van tr-ợt ở vị trí sao cho đoạn
ab trở nên nhỏ hơn so với tính toán.
Hơi mới đ-ợc đ-a vào buồng d-ới của xilanh theo rãnh II (hình 2.1, c) qua cửa
d-ới của áo van. Van tr-ợt đ-ợc liên kết cơ khí với bộ phận động của máy búa nên khi
nâng bộ phận động lên thì van tr-ợt cũng đ-ợc nâng lên. ở thời điểm đầu khi nâng, cửa
áo van đ-ợc mở hoàn toàn (hình 2.4). Theo mức độ chuyển động lên trên van tr-ợt bắt
dầu khép dần cửa và cho đến cuối giai đoạn nạp cửa van đ-ợc đóng hoàn toàn. Tiếp
23
theo, trên đoạn H
m
hơi sẽ giãn theo đ-ờng cong bc t-ơng ứng với quá trình pV = const.
Điểm b trên giản đồ ký hiệu vị trí ngắt hơi d-ới, còn đoạn

H
m
t-ơng ứng với đoạn giãn
hơi d-ới. Đến cuối hành trình lên trên còn lại đoạn (1 - - )H
m
. Trên đoạn này van
tr-ợt mở các cửa d-ới của áo van, l-u thông buồng d-ới xilanh với đ-ờng ống xả qua
rãnh II (hình 2.1, c). áp suất trong buồng d-ới giảm xuống áp suất p
1
trong đ-ờng ống
xả. Đoạn (1 -

-

)H

m
đ-ợc gọi là giai đoạn xả hơi d-ới.
ở buồng trên xilanh trong hành trình đi lên của bộ phận động, đồng thời với công
của hơi d-ới còn có công của hơi trên. ở đầu giai đoạn nâng lên, trên đoạn (1 - ' - ')H
m

xảy ra sự xả hơi trên theo rãnh I (hình 2.1, c) vào đ-ờng ống xả với áp suất p
1
. Điểm b'
là điểm ngừng thải hơi trên, tiếp theo hơi bị nén trên đoạn 'H
m
. Sau điểm c' van tr-ợt
bắt đầu mở các cửa trên của áo van, l-u thông buồng trên xilanh với đ-ờng ống nạp theo
rãnh I, qua đó hơi n-ớc đ-ợc đ-a vào. áp suất hơi n-ớc trên pittông đ-ợc nâng lên đến trị
số áp suất hơi mới và giữ không đổi cho đến cuối hành trình lên trên. Đoạn

'H
m
ở hành
trình lên trên đ-ợc gọi là đoạn nạp sớm của hơi trên. Khi đạt tới vị trí trên cùng của hành
trình, bộ phận động bắt đầu chuyển động xuống nhanh dần.
Khảo sát giản đồ đối với buồng trên của xilanh ở hành trình xuống d-ới của bộ
phận động. Đoạn 'H
m
hiện thời là đoạn nạp hơi trên. Điểm d' là điểm ngừng nạp hơi
trên. Trên đoạn

'H
m
hơi trên sẽ giãn theo đ-ờng cong pV = const.

Tại điểm f' van tr-ợt mở các cửa trên của áo van và l-u thông buồng trên của
xilanh với đ-ờng ống xả. áp suất hơi giảm dần đến p
1
và giữ không đổi trên đoạn xả (1 -

' -

')H
m
.
Khi đạt tới vị trí d-ới sẽ xuất hiện va đập và bộ phận động bắt đầu chuyển động
nhanh lên trên. Chu trình đ-ợc lặp lại. Giản đồ trên hình 2.4 t-ơng ứng với các va đập
liên tiếp nhau theo giả thiết các cửa của van tr-ợt đ-ợc đóng và mở tức thời. Tuy nhiên,
trong thực tế lại không xảy ra nh- vậy.

24

Hình 2.4 Giản đồ chỉ thị lý thuyết và sơ đồ vị trí của van tr-ợt
Giản đồ chỉ thị thực tế nhận đ-ợc khi thử nghiệm máy búa bằng cách ghi lại sự
thay đổi áp suất trong cả hai buồng của xilanh công tác nhờ đồng hồ và cảm biến đo áp
suất lại khác xa so với giản đồ chỉ thị lý thuyết đ-ợc thể hiện trên hình 2.4. Việc xây
dựng giản đồ chỉ thị thực tế sẽ đ-ợc xem xét sau.
25
Phụ thuộc vào đặc điểm phân bố các chu kỳ công tác của hơi n-ớc, máy búa có thể
làm việc trong các chế độ sau:
Chế độ va đập liên tiếp tự động - va
đập đ-ợc thực hiện nhờ chuyển động lên và
xuống của bộ phận động không bị ngắt
quãng bởi các khoảng tạm dừng (hình 2.5,
a). Trong chuyển động lên trên khi đạt tới vị

trí trên cùng của hành trình, đầu tr-ợt nhanh
chóng chuyển động xuống d-ới.
Chế độ va đập đơn nhát với khoảng
tạm dừng ở vị trí trên - các va đập bị ngắt
quãng bởi khoảng tạm dừng t
n
khi bộ phận
động ở vị trí trên cùng (hình 2.5, b). Thời
gian tạm dừng đ-ợc điều chỉnh bằng tay nhờ
thiết bị phân phối. Chế độ va đập đơn nhát
với năng l-ợng cực đại luôn kèm theo thời
gian tạm dừng khi đầu búa ở vị trí d-ới.

Hình 2.5 Các chế độ làm việc của máy
búa
2.4 Cơ cấu phân phối hơi
2.4.1 Cơ cấu phân phối hơi của máy búa rèn
Để nhận đ-ợc các va đập liên tiếp giống nhau khi máy búa làm việc với năng
l-ợng nh- nhau thì trong mỗi va đập các giá trị của giai đoạn nạp, giãn và xả phải giống
nhau đối với cả hơi trên lẫn hơi d-ới. Điều này đạt đ-ợc bằng cách giữ cho chuyển động
của van tr-ợt theo tỷ lệ không đổi đối với chuyển động của đầu tr-ợt, nghĩa là giữ đ-ợc
mối liên hệ động học xác định giữa bộ phận động và van tr-ợt.
Mối liên hệ này đ-ợc thực hiện nhờ cơ cấu phân phối hơi t-ơng ứng. Công dụng
của cơ cấu phân phối hơi là nhằm đảm bảo tính đầy đủ cao nhất của các đoạn công tác
trên giản đồ chỉ thị vì công có ích của máy búa tr-ớc hết đ-ợc xác định bởi tính đầy đủ
của giản đồ trên các đoạn H
m
và 'H
m
.

Để giảm kích th-ớc bao của cơ cấu phân phối hơi cần phải thiết lập đ-ợc tỷ xích
t-ơng ứng giữa hành trình của van tr-ợt và hành trình của đầu búa: m
v
= H
v
/H
m
. Trên
26
thực tế, ng-ời ta sử dụng tỷ xích này với các trị số sau: đối với máy búa rèn m
v
= 1/20
1/25, còn đối với máy búa dập m
v
= 1/40.

Hình 2.6 Sơ đồ kết cấu cơ cấu phân phối hơi của máy búa rèn (a & b) và máy búa
dập (c)
Cơ cấu phân phối hơi cần phải đảm bảo cho máy búa có khả năng làm việc ở cả
chế độ va đập liên tiếp lẫn chế độ va đập đơn nhát có tạm dừng khi đầu búa ở vị trí trên
và vị trí d-ới. Cơ cấu phân phối hơi nh- vậy gọi là cơ cấu phân phối hơi vạn năng. Trong
kết cấu của máy búa rèn ng-ời ta sử dụng một số dạng cơ cấu phân phối hơi (hình 2.6, a,
b). ở chế độ tự động, van tr-ợt dịch chuyển đ-ợc nhờ liên kết động giữa bộ phận động
với van tr-ợt. Liên kết này có kết cấu d-ới dạng tay gạt cong abc (hình 2.6, a). Nhánh ab
của tay gạt (có dạng hình l-ỡi liềm) tiếp xúc với bộ phận động, còn nhánh bc liên kết với
thanh kéo của van tr-ợt. Tay gạt cong abc có kết cấu nh- vậy thể hiện chức năng điều
khiển tự động của nó. Ngoài ra, trên máy búa còn lắp cơ cấu điều chỉnh bằng tay nhờ tay
gạt def.
Hoạt động điều khiển tự động của cơ cấu đ-ợc thực hiện nhờ tay gạt cong lắc qua
lắc lại quanh trục b. Chính trục b lại thuộc tay gạt bgh, trục g đ-ợc giữ cố định. Vị trí

ban đầu của van tr-ợt (đoạn ab trên hình 2.4, a) hoặc độ dài đoạn

H
m
đ-ợc điều chỉnh
nhờ tay gạt bgh. Đầu tr-ợt đ-ợc nâng tới độ cao toàn phần của hành trình H
m
nhờ tay gạt
bgh ở vị trí trên cùng bởi vì tại vị trí này

H
m
có độ lớn cực đại. Khi nhấn tay gạt f thì tay
27
gạt cong không tiếp xúc với bộ phận động và máy búa chuyển sang chế độ điều khiển
bằng tay.
Trong các máy búa rèn hiện đại, ng-ời ta sử dụng cơ cấu có liên kết động cố định
với đầu tr-ợt khi máy búa làm việc ở chế độ va đập bất kỳ (hình 2.6, b).
2.4.2 Cơ cấu phân phối hơi của máy búa dập
Cơ cấu phân phối hơi của máy búa dập có kết cấu hơi khác (hình 2.6, c) so với cơ
cấu phân phối hơi ở máy búa rèn. Điều này đ-ợc hiểu là do trong quá trình rèn, thợ máy
điều khiển thiết bị còn thợ rèn thực hiện công việc rèn. Thợ rèn ra hiệu cho thợ máy điều
khiển các chế độ va đập theo yêu cầu của mình.
Khi làm việc với máy búa dập, thợ dập tự điều khiển máy búa. Do thợ dập phải
dùng tay để điều khiển vật dập nên việc điều khiển máy đ-ợc thực hiện nhờ bàn đạp.

Hình 2.7 Sơ đồ vị trí van tr-ợt trong áo van ở chế độ va đập đơn nhát
1, 4, 5, 6 - đầu búa ở trên; 2, 3 - đầu búa ở d-ới
Trong thời gian tạm dừng và điều khiển vật dập, bộ phận động đ-ợc nâng lên vị trí
trên cùng. Bộ phận động có thể thực hiện chu trình đảo búa. Lúc này bàn đạp đ-ợc tự do

(nhả ra) và trở về vị trí cố định nhờ lò xo đẩy. Van tr-ợt nằm ở vị trí trên cùng, khi đó
các cửa trên của áo van phải đ-ợc mở một chút (hình 2.7, e). Bộ phận động đi xuống và