tính toán thiết kế máy cuốn tole dùng motor thủy lực

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.49 MB, 66 trang )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CUỐN
TOLE DÙNG MOTOR THỦY LỰC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Võ Thành Bắc

Trần Tấn Khiêm (MSSV: 1110378)
Ngành: Cơ khí chế tạo máy – Khóa 37

Tháng 5/2015

Phiếu nhận xét

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày.......tháng......năm 2015

.............................

i
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Phiếu nhận xét

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

Cần Thơ, ngày.......tháng......năm 2015

.............................

ii
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Phiếu nhận xét

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

1. Họ và tên sinh viên: Trần Tấn Khiêm
Ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy

MSSV: 1110378
Khóa: 37

2. Tên đề tài: “Tính toán thiết kế máy cuốn tole dùng motor thủy lực”.
3. Thời gian thực hiện: học kỳ II , năm học 2014 – 2015.
4. Cán bộ hướng dẫn: Th.S Võ Thành Bắc
5. Địa điểm thực hiện:
- Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ.
6. Mục tiêu của đề tài: Tính toán thiết kế máy cuốn tole dùng motor thủy lực
7. Nội dung chính và giới hạn của đề tài: Tìm hiểu về máy cuốn tole 3 trục. Thiết kế
hệ thống truyền động thủy lực, hệ thống trục cuốn, ổ đỡ, khung máy để cán được tole
dày 12 mm đường kính tối thiểu: 600 mm. Chiểu dài 2,5 m.
8. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài:
-Tài liệu tham khảo.
9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 500.000 VNĐ

Bộ môn

Cán bộ hướng dẫn

Sinh viên

Võ Thành Bắc

Trần Tấn Khiêm

iv

SVTH: Trần Tấn Khiêm

Lời cảm ơn

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài em gặp phải không ít khó khăn do hạn
chế về kiến thức và kinh nghiệm. Để vượt qua tất cả, bên cạnh những nổ lực cá nhân
là rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ, động viên từ phía thầy cô, gia đình và bạn bè.
Thật hạnh phúc và may mắn khi được làm luận văn tốt nghiệp dưới sự hướng
dẫn của Th.S Võ Thành Bắc.
Lời cảm ơn đầu tiên, em xin gởi đến Th.S Võ Thành Bắc là giáo viên hướng
dẫn chính. Thầy đã dành nhiều thời gian, công sức và luôn giúp em có được định
hướng đúng đắn trong suốt tiến trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Thầy luôn chia
sẽ cho em rất nhiều kinh nghiệm quý báo trong học tập và cả công việc sau này, em
chân thành gởi đến thầy lời cảm ơn sâu sắc nhất.
Em cũng đặc biệt biết ơn thầy Phạm Ngọc Long là giáo viên cố vấn cho em
trong suốt khóa học, Thầy đã ân cần, tiếp sức và truyền cảm hứng cho em vượt qua
những khó khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống và định hướng, khơi dậy sự
nỗ lực, tự tin cố gắng không ngừng và không nản lòng trước mọi hoàn cảnh, em xin
gởi đến thầy lời cảm ơn chân thành.
Em cũng xin gởi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong Khoa Công Nghệ đặc
biệt là thầy Mai Vĩnh Phúc đã giúp đỡ em rất nhiều, định hướng cách làm và gợi ý
các tài liệu liên quan, em xin chân thành cảm ơn.
Em cũng đặc biệt cảm ơn đến gia đình, bạn bè gần xa đã không ngừng khuyến
khích, động viên, ủng hộ tinh thần và vật chất để em thực hiện hoàn thành bài luận
văn tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn.

Sinh viên thực hiện đề tài

Trần Tấn Khiêm

v
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Tóm tắt

TÓM TẮT
Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ hiện có trên
thế giới và trong nước đồng thời vận dụng kiến thức đã học với tham khảo sách ở thư
viện khoa, trung tâm học liệu cũng như những tư liệu có liên quan, tài liệu trên internet
để thực hiện đề tài. Nội dung chính và giới hạn của đề tài: Tìm hiểu về máy cuốn tole
03 trục. Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực, hệ thống trục cuốn, ổ đỡ, khung máy
để cán được tole dày 12 mm đường kính tối thiểu 600 mm, chiều dài 2,5 m. Trong
những năm gần đây nước ta đẩy mạnh phát triển những ngành công nghiệp để phục
vụ cho công cuộc Công nghiệp hóa và Hiện đại hóa nên có rất nhiều nhà máy, xí
nghiệp mọc lên nên nhu cầu sử dụng các sản phẩm có dạng ống trụ rỗng như ống dẫn,
bồn chứa, ống khói, ống trao đổi nhiệt, ống dẫn,...là rất lớn.
Tính toán, thiết kế, mô phỏng máy cuốn tole dùng motor thủy lực. Mặc dù hiện nay
vẫn có nhiều máy cuốn tole nhưng chủ yếu nhập từ nước ngoài với giá cao, hay tồn
tại ở những chỗ sản xuất nhỏ lẻ, vì thế việc chế tạo ra máy cuốn ống hiện này rất cần
thiết để giải quyết các nhu cầu về giá cả và quy mô cũng như phù hợp về đối tượng
sử dụng là người Việt Nam.

vi
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Mục lục

MỤC LỤC
Trang
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN.............................................................. i
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1............................................................. ii
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2............................................................ iii
PHIẾU ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP.................................................................................iv
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................. v
TÓM TẮT.................................................................................................................. vi
MỤC LỤC................................................................................................................ vii
MỤC LỤC BẢNG BIỂU............................................................................................ x
MỤC LỤC HÌNH..................................................................................................... xii
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI.............................................1
1.1. Tầm quan trọng ............................................................................................... 1
1.2. Sơ đồ động ...................................................................................................... 1
1.3. Sơ lược về cơ chế hoạt động ........................................................................... 2
1.4. Nội dung nghiên cứu chính của đề tài ............................................................. 2
1.5. Giới hạn của đề tài .......................................................................................... 2
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CỦA MÁY CUỐN TOLE........ 3
2.1.Tính toán lực, moment cần thiết để tạo hình sản phẩm theo yêu cầu ............... 3
2.2. Tính toán công suất động cơ cho máy cuốn .................................................... 4
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRỤC CUỐN LỰA CHỌN Ổ BI TRÊN
INVENTOR................................................................................................................ 6
3.1. Tính toán, thiết kế trục cuốn............................................................................ 6
3.1.1. Tính toán, thiết kế trục cuốn trên .............................................................. 6
3.1.1.1. Công dụng và nguyên lý của trục cuốn trên........................................ 6
3.1.1.2. Tính toán và thiết kế trục cuốn trên bằng Inventor ............................. 6
a. Trường hợp trục chịu tải trọng phân bố .................................................... 7
b. Trường hợp trục chịu tải trọng tập chung ............................................... 15
3.1.2. Tính toán thiết kế trục cuốn dưới ............................................................ 23

3.1.2.1. Công dụng và nguyên lý của trục cuốn dưới .................................... 23
3.1.2.2. Tính toán và thiết kế trục cuốn dưới bằng Inventor .......................... 23
3.2. Chọn ổ bi cho các cổ trục .............................................................................. 33
vii
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Mục lục

3.2.1. Chọn ổ bi cho cổ trục có đường kính 190 (mm). .................................... 33
3.2.2. Chọn ổ bi cho cổ trục có đường kính 120 (mm). .................................... 35
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CỦA MÁY CUỐN TRÊN
INVENTOR.............................................................................................................. 37
4.1. Các thông số của bộ truyền ........................................................................... 37
4.1.1. Tỉ số truyền ............................................................................................. 37
4.1.2. Khoảng cách trục .................................................................................... 37
4.1.3. Công suất trục ......................................................................................... 37
4.1.4. Số vòng quay .......................................................................................... 37
4.2. Tính toán bộ truyền trên Inventor.................................................................. 38
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC TRONG MÁY
CUỐN TOLE............................................................................................................ 43
5.1. Sơ đồ và nguyên lý mạch thủy lực ................................................................ 43
5.1.1. Sơ đồ mạch thủy lực ............................................................................... 43
5.1.2. Sơ đồ mạch điện điều khiển mạch thủy lực ............................................ 44
5.1.3. Nguyên lý hoạt động của mạch thủy lực ................................................. 44
5.1.3.1. Vị trí làm việc của xi lanh................................................................. 44
5.1.3.2. Phương cách thực hiện điều khiển bộ phận công tác ........................ 44
5.1.3.3. Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình ................................... 45
5.2. Bơm thủy lực và động cơ thủy lực ................................................................ 45
5.3. Xi lanh thủy lực............................................................................................. 46

5.3.1.Tính toán piston dẫn hướng cho trục trên ................................................. 46
5.3.2. Tính toán piston dẫn hướng cho trục dưới .............................................. 47
5.3.3. Thông số của các xi lanh......................................................................... 47
5.3.3.1. Thông số xi lanh dẫn hướng cho trục trên ........................................ 47
5.3.3.2. Thông số xi lanh dẫn hướng cho trục dưới ....................................... 48
5.3.3.3. Thông số xi lanh mở đầu trục ........................................................... 48
5.4. Van thủy lực .................................................................................................. 48
5.4.1. Van an toàn ............................................................................................. 49
5.4.2. Van tiết lưu ............................................................................................. 49
5.4.3. Van phân phối ......................................................................................... 49
5.5. Các thiết bị phụ ............................................................................................. 49
5.5.1. Thùng dầu ............................................................................................... 49
5.5.2. Thiết bị làm mát ...................................................................................... 49
viii
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Mục lục

5.5.3. Bộ lọc dầu ............................................................................................... 49
5.5.4. Ống dẫn .................................................................................................. 50
5.5.5. Đầu nối ................................................................................................... 50
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................... 51
6.1 Kết luận .......................................................................................................... 51
6.2 Kiến nghị........................................................................................................ 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................52

ix
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Mục lục

MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 2.1 Thành phần hóa học và cơ tính của mác thép C25 ..................................... 3
Bảng 3.1 Vật liệu (Material) ...................................................................................... 6
Bảng 3.2 Đặc tính (Calculation Properties) ............................................................... 7
Bảng 3.3 Tải trọng (Loads) ....................................................................................... 7
Bảng 3.4 Gối tựa (Supports) ...................................................................................... 7
Bảng 3.5 Kết quả (Results)........................................................................................ 8
Bảng 3.6 Tải trọng (Loads) ..................................................................................... 15
Bảng 3.7 Gối tựa (Supports) .................................................................................... 15
Bảng 3.8 Kết quả (Results)...................................................................................... 16
Bảng 3.9 Vật liệu (Material) .................................................................................... 23
Bảng 3.10 Đặc tính (Calculation Properties) ........................................................... 24
Bảng 3.11 Tải trọng (Loads) ................................................................................... 24
Bảng 3.12 Gối tựa (Supports) .................................................................................. 24
Bảng 3.13 Kết quả (Results) .................................................................................... 25
Bảng 3.14 Tải trọng (Loads) ................................................................................... 33
Bảng 3.15 Vòng bi (Bearing) .................................................................................. 33
Bảng 3.16 Tính toán tuổi thọ vòng bi (Bearing Life Calculation) ........................... 34
Bảng 3.17 Bôi trơn (Lubrication) ............................................................................ 34
Bảng 3.18 Kết quả (Results) .................................................................................... 34
Bảng 3.19 Tải trọng (Loads) ................................................................................... 35
Bảng 3.20 Vòng bi (Bearing) .................................................................................. 35
Bảng 3.21 Tính toán tuổi thọ vòng bi (Bearing Life Calculation) ........................... 36
Bảng 3.22 Bôi trơn (Lubrication) ............................................................................ 36
Bảng 3.23 Kết quả (Results) .................................................................................... 36
Bảng 4.1 Thông số chung (Common Parameters) ................................................... 38

Bảng 4.2 Bánh răng (Gears) .................................................................................... 38
Bảng 4.3 Tải trọng (Loads) ..................................................................................... 40
Bảng 4.4 Vật liệu (Material) .................................................................................... 40
x
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Mục lục

Bảng 4.5 Yếu tố tải trọng phụ (Factors of Additional Load) ................................... 40
Bảng 4.6 Yếu tố tiếp xúc (Factors for Contact) ....................................................... 41
Bảng 4.7 Yếu tố uốn cong (Factors for Bending) .................................................... 41
Bảng 4.8 Kết quả (Results)...................................................................................... 42
Bảng 5.1 Thông số xi lanh dẫn hướng cho trục trên ................................................ 47
Bảng 5.2 Thông số xi lanh dẫn hướng cho trục dưới ............................................... 48
Bảng 5.3 Thông số xi lanh mở đầu trục ................................................................... 48

xi
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Mục lục

MỤC LỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1 Sơ đồ động máy cuốn tole 3 trục. ............................................................... 1
Hình 1.2 Cơ chế hoạt động của các trục trên máy cuốn tole ...................................... 2
Hình 3.1 Hình dạng trục và đặc tính tải trọng............................................................ 8
Hình 3.2 Biểu đồ lực cắt của trục .............................................................................. 8
Hình 3.3 Biểu đồ lực cắt của trục theo mặt phẳng YZ ............................................... 9

Hình 3.4 Biểu đồ moment uốn của trục ..................................................................... 9
Hình 3.5 Biểu đồ moment uốn của trục theo mặt phẳng YZ ................................... 10
Hình 3.6 Biểu đồ góc xoay của trục ........................................................................ 10
Hình 3.7 Biểu đồ góc xoay của trục theo mặt phẳng YZ ......................................... 11
Hình 3.8 Biểu đồ độ võng của trục .......................................................................... 11
Hình 3.9 Biểu đồ độ võng của trục theo mặt phẳng YZ .......................................... 12
Hình 3.10 Biểu đồ ứng suất uốn của trục ................................................................ 12
Hình 3.11 Biểu đồ ứng suất uốn của trục theo mặt phẳng YZ ................................. 13
Hình 3.12 Biểu đồ ứng suất cắt của trục .................................................................. 13
Hình 3.13 Biểu đồ ứng suất cắt của trục theo mặt phẳng YZ .................................. 14
Hình 3.14 Biểu đồ ứng suất tương ứng của trục ...................................................... 14
Hình 3.15 Biểu đồ thể hiện đường kính lý tưởng của trục ....................................... 15
Hình 3.16 Hình dáng trục và đặc tính tải trọng........................................................ 16
Hình 3.17 Biểu đồ lực cắt của trục .......................................................................... 16
Hình 3.18 Biểu đồ lực cắt của trục theo mặt YZ ..................................................... 17
Hình 3.19 Biểu đồ moment uốn của trục ................................................................. 17
Hình 3.20 Biểu đồ moment uốn theo mặt phẳng YZ ............................................... 18
Hình 3.21 Biểu đồ góc xoay của trục ...................................................................... 18
Hình 3.22 Biểu đồ góc xoay của trục theo mặt phẳng YZ ....................................... 19
Hình 3.23 Biểu đồ độ võng của trục ........................................................................ 19
Hình 3.24 Biểu đồ độ võng của trục theo mặt phẳng YZ ........................................ 20
Hình 3.25 Biểu đồ ứng suất uốn của trục ................................................................ 20
Hình 3.26 Biểu đồ ứng suất uốn của trục theo mặt phẳng YZ ................................. 21
xii
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Mục lục

Hình 3.27 Biểu đồ ứng suất cắt của trục .................................................................. 21

Hình 3.28 Biểu đồ ứng suất cắt của trục theo mặt phẳng YZ .................................. 22
Hình 3.29 Biểu đồ ứng suất tương ứng của trục ...................................................... 22
Hình 3.30 Biểu đồ đường kính lý tưởng của trục .................................................... 23
Hình 3.31 Hình dáng và đặc tính tải trọng của trục ................................................. 25
Hình 3.32 Biểu đồ lực cắt của trục .......................................................................... 25
Hình 3.33 Biểu đồ lực cắt của trục theo mặt phẳng YZ ........................................... 26
Hình 3.34 Biểu đồ moment uốn của trục ................................................................. 26
Hình 3.35 Biểu đồ moment uốn của trục theo mặt phẳng YZ ................................. 27
Hình 3.36 Biểu đồ góc xoay của trục ...................................................................... 27
Hình 3.37 Biểu đồ góc xoay của trục theo mặt phẳng YZ ....................................... 28
Hình 3.38 Biểu đồ độ võng của trục ........................................................................ 28
Hình 3.39 Biểu đồ độ võng của trục theo mặt phẳng YZ ........................................ 29
Hình 3.40 Biểu đồ ứng suất uốn của trục ................................................................ 29
Hình 3.41 Biểu đồ ứng suất uốn của trục theo mặt phẳng YZ ................................. 30
Hình 3.42 Biểu đồ ứng suất cắt của trục .................................................................. 30
Hình 3.43 Biểu đồ ứng suất cắt của trục theo mặt phẳng YZ .................................. 31
Hình 3.44 Biểu đồ ứng suất xoắn của trục ............................................................... 31
Hình 3.45 Biểu đồ ứng suất tương ứng của trục ...................................................... 32
Hình 3.46 Biểu đồ đường kính lý tưởng của trục .................................................... 32
Hình 4.1 Hình dạng và kí hiệu thông số bánh răng.................................................. 39
Hình 5.1 Sơ đồ mạch thủy lực ................................................................................. 43
Hình 5.2 Sơ đồ mạch điện điều khiển mạch thủy lực .............................................. 44

xiii
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương I: Giới thiệu tổng quan về đề tài

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Máy cuốn tole 3 trục là loại máy dùng để cuốn tole phẳng thành tole có hình ống trụ
với đường kính và chiều dày tole nhất định. Các sản phẩm được dùng trong công
nghiệp, nhà máy, hệ thống bồn chứa, bình hơi, ống dẫn...

1.1. Tầm quan trọng
Ngày nay, khi chúng ta đi đến bất cứ đâu cũng dễ dàng nhìn thấy các sản phẩm
ống trụ rỗng, tuy nhiên để được các sản phẩm có kích thước lớn và dày cũng đồng
nghĩa với việc chế tạo rất khó khăn. Vì lý do trên, hiệu quả kinh tế của máy mang lại
cho nhà sản xuất các sản phẩm theo đơn đặt hàng sẽ rất lớn và nhanh chóng thu hồi
nguồn vốn đầu tư vào máy cuốn.
1.2. Sơ đồ động

Hình 1.1 Sơ đồ động máy cuốn tole 3 trục.
1
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương I: Giới thiệu tổng quan về đề tài

1.3. Sơ lược về cơ chế hoạt động
Máy cuốn tole hoạt động tạo ra sản phẩm dựa vào sự dịch chuyển tương đối
của 3 trục, trục trên dịch chuyển lên xuống để tạo lực cuốn, hai trục còn lại truyền
động để dịch chuyển vùng tole cần cuốn và mở rộng khẩu độ phù hợp với đường kính
ống cần cuốn xem hình 1.2.

Hình 1.2 Cơ chế hoạt động của các trục trên máy cuốn tole
1.4. Nội dung nghiên cứu chính của đề tài
Tính toán, thiết kế, mô phỏng máy cuốn tole dùng motor thủy lực. Nội dung

chính của đề tài gồm: thuyết minh, bản vẽ và mô phỏng máy bằng phần mềm Inventor
và phần mềm Automation studio.
Các nội dung chính của thuyết minh:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài.
Chương 2: Tính toán dữ liệu đầu vào của máy cuốn tole
Chương 3: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor
Chương 4: Tính toán, thiết kế bộ truyền của máy cuốn trên Inventor.
Chương 5: Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực trong máy cuốn tole.
Chương 6: Kết luận và kiến nghị.
1.5. Giới hạn của đề tài
Chỉ tính toán, thiết kế, mô phỏng mà không chế tạo.

2
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương II: Tính toán dữ liệu đầu vào của máy cuốn tole

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CỦA MÁY CUỐN TOLE
2.1.Tính toán lực, moment cần thiết để tạo hình sản phẩm theo yêu cầu
Yêu cầu vật liệu, vật liệu chọn để làm ống thuộc vào nhóm thép kết cấu, đây
là nhóm thép cacbon chất lượng tốt, lượng P, S thấp hơn. Cụ thể: S ≤ 0,04%, P ≤
0,035% và được quy định cả về thành phần hóa học và cơ tính. Theo TCVN 1766-75
nhóm thép này được kí hiệu bằng chữ C từ C8 đến C85, nhưng để đảm bảo độ bền
theo yêu cầu khi cuốn ta chỉ chọn lượng cacbon có C ≤ 0,3% tức là từ C25 trở về.
Để đảm bảo tối ưu công suất của máy nên ta chọn cơ tính của thép C25 để thực
hiện tính toán.
Thành phần hóa học và cơ tính của mác thép C25 theo TCVN 1766-75.

Bảng 2.1 Thành phần hóa học và cơ tính của mác thép C25
Mác thép

C (%)

Mn,
(%)

σb,
MPa

σch,
MPa

ᵟ5,
(%)

ψ (%)

HB

C25

0,22-0,3

0,5-0,8

640

280

23

50

170

Yêu cầu đầu đề cán được tole dày 12 (mm) đường kính tối thiểu: 600 (mm).
Chiều dài 2500 (mm).
Moment chống uốn:
Wx 

Jx
2bh3 bh 2 2500.122



 6.104 ( N .mm)
h / 2 12h
6
6

(2.1)

Xét điều kiện bền:
bh 2
bh 2
 M xm ax /    M x max   
6
6

(2.2)

Trong đó:
M x max 

Pl
4

(2.3)

Theo yêu cầu chuyển vị nên
M x max   

bh 2
6

(2.4)

3
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương II: Tính toán dữ liệu đầu vào của máy cuốn tole

P

4Wx  b 
l



4.6.104.460
 276.103 ( N )
400

(2.5)

Tải trọng phân bố trên trục là:
q

P
 110400 ( N m)
2,5

(2.6)

2.2. Tính toán công suất động cơ cho máy cuốn
Hai trục dưới được dẫn động bởi một động cơ, động cơ này là loại động cơ
thủy lực xoay chiều. Tính công suất động cơ là phải tính theo số lần cán có lực cán
lớn nhất.
Ta có vận tốc dài yêu cầu là: Vd = 30 (m/phút)
Số vòng quay trục trên là:
Vd
30

 30,8 (vòng/phút)
 d 0,31

(2.7)

Vd
30

 34,1 (vòng/phút)
 d 0, 28

(2.8)

Fms  P.k  31 0,057  1,767 (T)
k: hệ số ma sát lăn của hai bề mặt
P: Lực cuốn (Tấn)
Moment cuốn

(2.9)

ntt 

Số vòng quay trục dưới là:
ntd 

Lực ma sát:

Mc 

Fms  d 1, 767  0, 28

 0, 25 (Tm)
2
2

(2.10)

Moment ma sát một (Mms1) do lực cuốn sinh ra tại cổ trục
M ms1  Pdf ’  31 0,12  0,05  0,186 (Tm)

P là lực cuốn
d đường kính lắp ổ
f là hệ số ma sát của ổ
Moment ma sát hai (Mms2) sinh ra ở các chi tiết quay
M ms 2  (M c  M ms1 )  0,1  (0, 25  0,186)  0,1  0,044 (Tm)
Moment không tải
M o  5%M c  0,05  0, 25  0,0125 (Tm)
Moment tĩnh quy về trên trục động cơ
M tdc 

(2.11)

(2.12)
(2.13)

M c  M ms1  M ms 2  M o 0, 25  0,186  0, 044  0, 0125

 0, 05 (Tm) (2.14)
i.
10  0,9

i là tỷ số truyền động từ động cơ đến trục cán
 là hệ số truyền động hữu ích của máy

4
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương II: Tính toán dữ liệu đầu vào của máy cuốn tole

Tính công suất động cơ
Nt 

M tdc  ntd 0, 05  34,1

 17,5 (kW)
0, 0975
0, 0975

(2.15)

Động cơ được chọn bao giờ cũng tính tới hệ số an toàn và quá tải (K), như vậy
động cơ mới không bị cháy và không bị hư hỏng hệ số k thường lấy là k  (1, 2 1,5) .
Ở đây ta chọn k = 1,25 khi đó công suất động cơ được chọn sẽ là:
N  17,5 1, 25  21,875 (kW)

(2.16)

Vì không có loại động cơ có công suất lẻ, cho nên ta chọn động cơ theo tiêu
chuẩn có sản xuất và bán ở thị trường. Đây là loại động cơ thủy lực nghĩa là hoạt
động nhờ bơm thủy lực nên việc chọn động cơ phù hợp sẽ phụ thuộc rất nhiều vào
bơm thủy lực, để đáp ứng đủ công suất làm việc cũng như số vòng quay của động cơ
và ứng dụng tải trọng, ta chọn theo tiêu chuẩn do của Công Ty TNHH Thương MạiDV Kỹ Thuật Quốc Tế Việt Hàn sản xuất là KAWASAKI- DOOSAN PUMP
Thông số kĩ thuật của bơm thủy lực

Kí hiệu:
T5V140-(K3V140)
Lưu lượng lớn nhất:
140x2 cc/rev
Áp suất:
31.4 Mpa (320 kg/cm2)
Áp suất cực đại:
34.3 Mpa (350 kg/cm2)
Tốc độ cực đại:
2000 rpm
Moment xoắn cực đại: 902 Nm (92kgm)
Trọng lượng:
160 kg
Ứng dụng tải trọng:
29 – 37 tấn

5
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRỤC CUỐN LỰA CHỌN Ổ BI TRÊN
INVENTOR

3.1. Tính toán, thiết kế trục cuốn
Trục cuốn là bộ phận không thể thiếu trong máy cuốn tole, nó có nhiệm vụ đặc
biệt quan trọng đó là định vị và nâng tole đồng thời tạo áp lực giữ 3 trục một cách

đều đặn để tạo ra sản phẩm như mong muốn từ tole phẳng có bề dầy xác định.
Từ dữ liệu đầu vào ta có tải trọng phân bố trên trục là:
q  110400 ( N m)

(3.1)

3.1.1. Tính toán, thiết kế trục cuốn trên
3.1.1.1. Công dụng và nguyên lý của trục cuốn trên
Trục cuốn trên được hệ thống thủy lực truyền lực tạo áp cùng 2 trục dưới làm
biến dạng vùng tole tiếp xúc với trục. Khi sản phẩm được hoàn thành trục trên sẽ
nâng một đầu lên để lấy sản phẩm hoàn thành ra ngoài.
3.1.1.2. Tính toán và thiết kế trục cuốn trên bằng Inventor
Bảng 3.1 Vật liệu (Material)
Vật liệu (Material)

Thép(steel)

Mô đun đàn hồi (Modulus of Elasticity)

E

206000 MPa

Mô đun độ cứng (Modulus of Rigidity)

G

80000 MPa

Khối lượng riêng (Density)

ρ

7860 kg/m3

6
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor

Bảng 3.2 Đặc tính (Calculation Properties)
Tổng quát
(Include)
Yes

Khối lượng riêng (Density)

ρ

7860
kg/m3

Yes

Hệ số chuyển vị (Shear Displacement Ratio)

β

1,188 ul

Số phân chia (Number of Divisions)

1000 ul

Kiểu ứng suất tương đương (Mode of reduced stress)

HMH

a. Trường hợp trục chịu tải trọng phân bố
Bảng 3.3 Tải trọng (Loads)

Stt
(Ind
ex)

Tải trọng liên tục
(Continuous Load)

Điểm
đặt
(Locati
on)

Y
1342
mm
1
3842
mm

X Size

110,
4
N/m
m

110,
4
N/m
m

Độ võng (Deflection)

Lengt
h

Y

2500
mm

504,282
µm
535,578
µm

X

Góc
xoay
(Deflec
tion
Angle)

Size

Direct
ion

504,282
µm

180o

0,08o

535,578
µm

180o

0,08o

Bảng 3.4 Gối tựa (Supports)
Phản lực (Reaction
Force)

Stt

(Ind
ex)

Ty
pe

Loca
tion

1

Fre
e

990
mm

2

Fix
ed

4353 145734
mm ,943 N

Y
149010
,583 N

X

Size

Góc
xoay
(Defle
Direc
ction
tion
Angle)

Độ võng (Deflection)
Ty
pe

Y

149010 Us
0,002
,583 N er
µm
145734 Us 0,133
,943 N er µm

X Size
0,002
µm

180o

0,09o

0,133
µm

180o

0,11o

7
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor

Bảng 3.5 Kết quả (Results)
Độ dài (Length)
Khối lượng (Mass)
Ứng suất uốn cực đại (Maximal Bending Stress)
Ứng suất cắt cực đại (Maximal Shear Stress)
Ứng suất xoắn cực đại (Maximal Torsional Stress)
Ứng suất kéo cực đại (Maximal Tension Stress)
Ứng suất tương đương cực đại (Maximal Reduced Stress)
Độ võng (Maximal Deflection)
Góc xoắn (Angle of Twist)

L
4385,000 mm
Mass
1366,4 kg

σB
47,205 MPa
τS
12,870 MPa
τ
0,000 MPa
σT
0,000 MPa
σred
47,205 MPa
fmax 1647,601 µm
φ
0o

(Preview) xem hình 3.1.

Hình 3.1 Hình dạng trục và đặc tính tải trọng
Lực cắt (Shear Force) xem hình 3.2.

Hình 3.2 Biểu đồ lực cắt của trục
8
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor

Lực cắt theo mặt YZ (Shear Force, YZ Plane) xem hình 3.3.

Hình 3.3 Biểu đồ lực cắt của trục theo mặt phẳng YZ
Lực cắt theo mặt XZ (Shear Force, XZ Plane) không tồn tại.

Moment uốn (Bending Moment) xem hình 3.4.

Hình 3.4 Biểu đồ moment uốn của trục

9
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor

Moment uốn theo mặt YZ (Bending Moment, YZ Plane) xem hình 3.5.

Hình 3.5 Biểu đồ moment uốn của trục theo mặt phẳng YZ
Moment uốn theo mặt XZ (Bending Moment, XZ Plane) không tồn tại.
Góc xoay (Deflection Angle) xem hình 3.6.

Hình 3.6 Biểu đồ góc xoay của trục

10
SVTH: Trần Tấn Khiêm

Chương III: Tính toán, thiết kế trục cuốn lựa chọn ổ bi trên Inventor

Góc xoay theo mặt YZ (Deflection Angle, YZ Plane) xem hình 3.7.

Hình 3.7 Biểu đồ góc xoay của trục theo mặt phẳng YZ
Góc xoay theo mặt XZ (Deflection Angle, XZ Plane) không tồn tại.
Độ võng (Deflection) xem hình 3.8.

Hình 3.8 Biểu đồ độ võng của trục

11
SVTH: Trần Tấn Khiêm

tính toán thiết kế máy cuốn tole dùng motor thủy lực

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về