Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.17 MB, 156 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY LỐC ĐĨA
1.1.GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ CÔNG NGHỆ LỐC ĐĨA :
1.1.1.Quá trình hình thành và phát triển máy lốc đĩa :
Cùng với sự phát triển lớn mạnh của khoa học và công nghệ, nhu cầu sản phẩm
ngày càng nhiều, chất lượng càng cao trong cuộc sống. Từ đó nảy sinh ra nhiều loại
máy móc góp phần sản xuất tạo ra sản phẩm đó.
Trong nghành cơ khí chế tạo; ngoài những công cụ thông dụng như máy bào,
máy phay gia công tạo biên dạng mặt phẳng, mặt bậc; máy tiện tạo biên dạng tròn
xoay,…và còn vô số máy khác nhau với công dụng khác nhau.
Máy lốc đĩa ra đời dựa trên nguyên tắc tạo ra biên dạng cong bất kỳ của một bề
mặt nhờ thực hiện việc chuyển động quay tròn của khuôn lốc, đĩa lốc và chuyển động
tịnh tiến của xy lanh tạo lực ép lớn lên bề mặt những tấm kim loại có bề dày nhất định.
Khi tiến hành lốc tạo biên dạng pít-tông thực hiện việc tịnh tiến từ từ, việc gia công
khó hay không khó tuỳ thuộc vào biên dạng cong cần tạo ra.
1.1.2.Chức năng, nhiệm vụ của máy lốc đĩa :
Máy lốc đĩa là máy chiếm vị trí quan trọng trong nghành đóng tàu biển. Trong
dây chuyền công nghệ nghành đóng tàu máy lốc đĩa có nhiệm vụ tạo ra những biên
dạng cong khi chế tạo vỏ tàu, khung tàu,…
1.1.3.Sản phẩm máy lốc đĩa :
a).Các loại mặt cong đơn giản :
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 3-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
b).Các loại mặt cong conic phức tạp :
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 4-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Các loại sản phẩm lốc tạo ra mặt cong từ đơn giản đến phức tạp. Sản phẩm tạo ra
có kích thước, trọng lượng phù hợp nằm trong giới hạn cho phép mà máy gia công
được. Thông số kích thước được giới hạn như sau :
-
Bề dày chi tiết lốc không được quá 16mm.
-
Bề rộng không quá 1500mm.
-
Ứng suất chảy không quá 4000kg/cm2.
-
Góc lốc của chi tiết không quá 600.
-
Kích thước sản phẩm lốc phải theo dưỡng thiết kế.
-
Thực tế tại nhà máy máy lốc đĩa chỉ lốc thép vỏ tàu (Thép CT3) với bề dày
từ 8 ÷ 12 mm.
1.1.4.Vật liệu gia công :
Vỏ tàu sử dụng thép các bon thường, dạng tấm chủ yếu là thép CT3. Đặc tính của
thép này là có giới hạn đàn hồi và giới hạn chảy thấp, nhưng lại có độ dẻo cao, dể hàn,
…
*/ Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN1765:1975) quy định mác thép loại này ký hiệu là CT,
con số đi kèm theo chỉ độ bền giới hạn.Bảng cơ tính quy định mác thép các bon chất
lượng thường phân nhóm A.
Bảng 1.1
Mác thép
CT31
CT33
CT34
CT38
CT42
CT51
CT61
Giới hạn bền,σ b N/mm2 (MPa)
≥ 310
320 ÷ 420
340 ÷ 440
380 ÷ 490
420 ÷ 540
500 ÷ 640
≥ 600
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
Độ giản dài tương đối, δ %
20
31
29
23
21
17
12
- 5-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Thép các bon thường loại B là thép chỉ quy định về thành phần hóa học. Tiêu chuẩn Việt Nam
(TCVN1765:1975) quy định mác thép loại này ký hiệu là BCT.Bảng cơ tính quy định mác
thép các bon chất lượng thường nhóm B. Bảng 1.2
Bảng 1.2
Mác
thép
BCT31
BCT33
BCT34
BCT38
BCT42
BCT51
BCT61
%C
%M
≤ 0,23
0,06÷0,12
0,09÷0,15
0,14÷0,22
0,18÷0,27
0,28÷0,37
0,38÷0,49
0,25÷0,50
0,25÷0,50
0,30÷0,65
0,40÷0,70
0,50÷0,80
0,50÷0,80
Sôi
0,05
0,07
0,07
0,07
0,07
0,07
%Si
Nửa lặng
0,05÷0,07
0,05÷0,17
0,05÷0,17
0,05÷0,17
0,05÷0,17
0,05÷0,17
Lặng
0,12÷0,30
0,12÷0,30
0,12÷0,30
0,12÷0,30
0,12÷0,30
0,12÷0,30
%S
%P
Không quá
0,06
0,06
0,05
0,04
0,05
0,04
0,05
0,04
0,05
0,04
0,05
0,04
0,05
0,04
*/ Ưu nhược điểm của thép các bon:
- Ưu điểm :
+ Rẻ tiền, dể nấu luyện và không dùng nguyên tố hợp kim đắt tiền.
+ Có cơ tính nhất định, có tính công nghệ tốt như dể đúc, dể hàn, cán,
rèn, dập, kéo sợi và gia công cắt gọt.
- Nhược điểm :
+ Độ bền, giới hạn đàn hồi thấp (không quá 700MPa) khi đem thường
hóa hoặc ủ.
+ Độ thấm tôi thấp, khó có thể tôi thấu 1 chi tiết có đường kính khoảng
15mm.
+ Độ bền và nhất là độ cứng ở nhiệt độ cao rất thấp. Đây là điểm yếu
nhất của thép các bon thường.
+ Độ bền chống mài mòn thấp so với các thép hợp kim.
+ Độ bền chống ăn mòn thấp, dể bị gỉ trong không khí.
1.1.5.Nguyên lý hoạt động của máy lốc đĩa :
1.1.5.1.Sơ đồ nguyên lý :
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 6-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Hình 1.1 sơ đồ nguyên lý máy lốc đĩa
Trong đó : 1. Động cơ điện.
2.Trục truyền động.
3.Hộp giảm tốc.
4.Khuôn lốc.
5.Đĩa lốc.
6.Piston.
7.Xy lanh.
8.Phanh điện từ.
1.1.5.2.Nguyên lý hoạt động máy lốc đĩa :
Động cơ điện (1) quay truyền động qua trục truyền (2) nhờ hộp giảm tốc (3)
giảm tốc trục ra và truyền chuyển động quay cho khuôn lốc (4). Động cơ bơm dầu qua
van và đẩy piston (6) chuyển động tịnh tiến lên xuống trong xy lanh (7).
Khi tiến hành lốc tạo biên dạng cong, chi tiết được đặt trên khuôn lốc 4
(Khuôn lốc không quay được nhờ sự hãm của phanh điện từ 8). Ấn nút điều khiển để
mở van, động cơ dầu bơm dầu qua van và đẩy piston 6 chuyển động tịnh tiến đi xuống
ép vào chi tiết. Trên đầu của piston có gắn đĩa lốc 5, khi tiếp xúc với chi tiết ép biến
dạng chi tiết.
Quá trình ép vào chi tiết phải từ từ, có nghĩa cho piston 6 chuyển động tịnh
tiến với quãng đường dịch chuyển ngắn. Sau khi điều chỉnh chiều dài ép của piston
nhờ một thanh thước thẳng gắn trên xy lanh 7. Khoá van để cố định piston, tiến hành
nhả phanh thắng 8, động cơ quay truyền chuyển động cho khuôn lốc. Khuôn lốc quay
nhờ ma sát truyền chuyển động qua chi tiết làm chi tiết chuyển động tịnh tiến. Nhờ ma
sát giữa chi tiết và đĩa lốc làm cho đĩa lốc quay tròn tại tâm của nó.
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 7-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Quá trình quay khuôn lốc, lực ép của piston lên chi tiết, chi tiết chuyển động
tịnh tiến, đĩa lốc quay tròn đã làm chi tiết biến dạng thành những biên dạng cong. Sự
điều chỉnh hướng tiến của chi tiết và chiều dài sau mỗi lần ép sẽ tạo ra những biên
dạng cong bất kỳ cho sản phẩm lốc.
Tiến hành lốc từ từ từng đường và điều chỉnh dần dần chiều dài ép cho phù
hợp để đạt được mặt cong theo dưỡng thiết kế.
1.2. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC MÁY :
1.2.1. Các chuyển động cần thiết của máy :
- Chuyển động quay tròn của khuôn lốc nhờ ma sát kéo chi tiết chuyển động tịnh
tiến để uốn và lốc tạo biên dạng cong
- Chuyển động tịnh tiến của đầu gắn đĩa lốc tạo lực ép vào chi tiết gây biến dạng
chi tiết.
- Chuyển động quay tròn của đĩa lốc nhờ ma sát giữa đĩa lốc và chi tiết.
1.2.2. Chọn cơ cấu chấp hành :
+. Chuyển động thẳng : Dùng cơ cấu xy lanh – piston, thanh răng - bánh răng, cơ
cấu cam – cần đẩy.
+. Chuyển động quay : Dùng động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc hoặc hộp tốc
độ, dùng xy lanh thuỷ lực truyền chuyển động quay.
+Bộ điều khiển tốc độ : Hộp giảm tốc hoặc hộp tốc độ.
1.2.3. Chọn nguồn truyền động :
+. Chuyển động thẳng : Dùng động cơ dầu, dùng động cơ khí nén, dùng động cơ
điện và dùng cơ cấu truyền động khác để sinh ra chuyển động thẳng.
+. Chuyển động quay : Dùng động cơ điện, dùng động cơ dầu, dùng khí nén,
dùng cơ cấu thanh răng - bánh răng,…
1.2.4.Phương án bố trí sơ đồ kết cấu động học máy lốc đĩa :
1.2.4.1.Phương án 1 : Dùng xy lanh thuỷ lực và hộp giảm tốc :
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 8-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
2
3
T
1
n1
HGT
4
n2
Hình 1.2 : Phương án 1
Chú thích :
1. Động cơ điện
2. Bơm thủy lực
3.Đĩa lốc
4.Khuôn lốc
1.2.4.2.Phương án 2 : Dùng xy lanh khí nén và hộp giảm tốc :
2
3
1
HGT
Hình 1.3 : Phương án 2
Chú thích :
1. Động cơ điện
2. Bơm khí nén
3 Xy lanh khí nén
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 9-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
1.2.4.3.Phương án 3 : Dùng xy lanh thủy lực và hộp tốc độ :
3
2
1
HGT
Hình 1.4 : Phương án 3
Chú thích :
1 . Động cơ điện
2. Bơm thủy lực
3. Xylanh thủy lực
1.2.4.4.Phương án 4 : Dùng thanh răng-bánh răng và hộp giảm tốc :
2
HGT
T
3
1
4
n1
HGT
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
n2
- 10-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Hình 1.5 ; Phương án 4
Chú thích:
1. Động cơ điện
2. hệ thống thanh răng bánh răng
3. Đĩa lốc
4. Khuôn lốc
1.2.5.Phân tích phương án bố trí sơ đồ kết cấu động học máy lốc đĩa :
*/ Vấn đề sử dụng thuỷ lực hay khí nén :
- Hệ thống điều khiển thuỷ lực dùng môi chất dầu để điều khiển. Dầu có độ nhớt
cao, có khả năng đạt áp suất p lớn (p=150 kg/cm 2). Trong khi đó hệ thống khí nén
dùng không khí để truyền động, với độ nhớt thấp nên áp suất thấp. Áp suất nguồn p =
12÷15 kg/cm2 còn áp suất sử dụng chỉ đạt 6÷7 kg/cm 2 .
- Hệ thống thuỷ lực truyền động được công suất cao và lực lớn, dùng trong thiết
kế các máy có trọng tải lớn. Hệ thống khí nén truyền tải thấp, tải trọng nhỏ do đó chỉ
ứng dụng cho cụm thiết bị hoặc dây chuyền thiết bị.
⇒ Lựa chọn phương án dùng thuỷ lực.
*/ Vấn đề sử dụng cơ cấu thanh răng - bánh răng hay xy lanh thuỷ lực để
truyền chuyển động tịnh tiến :
- Dùng xy lanh thuỷ lực có mức điều chỉnh nhỏ, vô cấp và tạo lực lớn.Trong khi
đó cơ cấu thanh răng - bánh răng muốn tạo lực lớn phải tăng kết cấu và động cơ truyền
động có công suất lớn, cơ cấu khó có thể truyền động vô cấp.
- Hệ thống xy lanh thuỷ lực có kết cấu gọn nhẹ và đơn giản hơn so với khi sử
dụng thanh răng - bánh răng.
⇒ Lựa chọn phương án dùng xy lanh thuỷ lực.
*/Vấn đề sử dụng hộp giảm tốc hay hộp tốc độ :
- Thiết kế hộp giảm tốc đơn giản hơn thiết kế hộp tốc độ.
- Kết cấu hộp giảm tốc đơn giản hơn kết cấu hộp tốc độ.
- Việc sử dụng hộp tốc độ để thay đổi số vòng quay ở trục ra (khuôn lốc) là
không cần thiết và có thể làm cho bề mặt chi tiết gia công biến dạng không đều dể sinh
ra ứng suất nguy hiểm.
⇒ Lựa chọn phương án dùng hộp giảm tốc.
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 11-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
*/Nhận xét : Như vậy từ các phân tích trên ta lựa chọn phương án sơ đồ kết cấu
động học tối ưu là sơ đồ 1. Kết cấu sử dụng hệ thống thuỷ lực, truyền chuyển động
thẳng bằng xy lanh. Truyền chuyển động quay khuôn lốc nhờ động cơ điện thông qua
hộp giảm tốc.
1.2.6.Kết luận : Sơ đồ kết cấu động học máy lốc đĩa.
2
3
T
1
n1
HGT
n2
Hình 1.6 Sơ đồ kết cấu động học máy lốc đĩa
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
4
- 12-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
1.3.LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN :
1.3.1.Lý thuyết về thủy lực :
1.3.1.1.Các thông số cơ bản của hệ thống thủy lực :
a). Áp suất : Theo hệ đo lường tiêu chuẩn SI là Pascal (Pa).
1pa
= 1N/m2
= 0,1kG/m2.
1kG/cm2
= 0,1N/mm2 = 10N/cm2
= 105N/m2.
1kG/cm2
= 9,81N/cm2
1bar
= 105N/m2
= 1,02kG/cm2.
1at
= 9,81.104N/m2
Trị số chính xác :
≈ 105N/m2 = 1bar.
b).Vận tốc :
S (m/s; cm/s)
c). Thể tích :
V (m3; lít)
d). Lưu lượng :
Q (m3/phút; lít/phút; m3/vòng; lít/vòng).
e). Lực :
F (N) 1N = 1kg.m/s2.
f). Công suất :
N (W) 1W = 1Nm/s.
g). Tổn thất :
η
- Tổn thất thể tích (ηt): Do dầu chảy qua các khe hở của các phần tử hệ
thống thủy lực gây nên. Tồn tại nhiều nhất ở các cơ cấu biến đổi năng lượng như bơm
dầu, động cơ dầu, xy lanh truyền lực,...
Đối với bơm dầu :
ηtb = Q/Qo.
(Q: Lưu lượng thực tế của bơm; Qo: Lưu lượng danh nghĩa của bơm)
Đối với động cơ dầu :
ηtđ = Qođ/Qđ
(Qođ: Lưu lượng danh nghĩa; Qđ: Lưu lượng thực tế)
Nếu không kể đến lượng dầu rò ở các mối, các van khác thì tổn thất dầu
ép có bơm dầu và động cơ dầu là:
ηt = ηtb.ηtđ
- Tổn thất cơ khí (ηc): Do ma sát giữa các chi tiết có chuyển động tương đối
ở trong động cơ dầu, bơm dầu gây nên.
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 13-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
ηcb = No/N
Đối với bơm dầu :
(No: Công suất danh nghĩa, No=P.Q/60.104 (KW); N: Công suất thực tế được
đo trên trục bơm).
ηcđ = Nđ/Ncđ
Đối với động cơ dầu :
(Nođ: Công suất danh nghĩa, Ncđ=P.Qđ/60.104; Nđ : Công suất cần thiết).
ηc = ηcb.ηcđ
Khi đó :
- Tổn thất áp suất: Là sự giảm áp suất do lực cản trên đường chuyển động
của dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành. Tổn thất này phụ thuộc vào: chiều dài ống dẫn,
độ nhẵn thành ống, độ lớn tiết diện ống dẫn, tốc độ chảy, sự thay đổi tiết diện, sự thay
đổi hướng chuyển động, trọng lượng riêng, độ nhớt.
Nếu po là áp suất của hệ thống, p1 là áp suất ra. Khi đó tổn thất được biểu thị
bằng hiệu suất: ηa = (po-p1)/po = ∆p/po
Hiệu áp ∆p là trị số tổn thất áp suất-tổn thất do lực cản cục bộ gây nên.
∆p = 10ξ .
2g
.v 2 .
l
ρ
l
= 10 − 4.ξ . .v 2 .
d
2g
d
Với: ρ - Khối lượng riêng của dầu, ρ=914
kg/m3.
g - Gia tốc trọng trường, g=9,81
m/s2.
v - Vận tốc trung bình của dầu
(m/s).
d - Đường kính ống dẫn
(m).
ξ - Hệ số tổn thất cục bộ.
l - Chiều dài ống dẫn.
1.3.1.2.Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực:
a). Ưu điểm:
+ Hệ thống truyền động thuỷ lực truyền được công suất cao và lực lớn (nhờ
các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm
sóc, bảo dưỡng).
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 14-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
+ Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, do đó dể thực hiện tự
động hóa theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn.
+ Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau.
+ Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực
cao.
+ Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của
dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh.
+ Dể biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến
của cơ cấu chấp hành.
+ Dể phòng quá tải nhờ van an toàn.
+ Dể theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp nhiều mạch.
+ Tự động hoá đơn giản, phần tử được tiêu chuẩn hóa.
b). Nhược điểm:
+ Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm
hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng.
+ Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén của chất
lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn.
+ Khi mới khởi động nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc
thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi.
1.3.1.3.Yêu cầu đối với dầu thủy lực :
Chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc là độ nhớt, khả năng
chịu nhiệt, độ ổn định tính chất hoá học và tính chất vật lý, tính chống rỉ, tính ăn mòn,
khả năng bôi trơn, tính sủi bọt, nhiệt độ bốc lửa, nhiệt độ đông đặc.
Chất lỏng làm việc phải đảm bảo các yêu cầu:
•
Có khả năng bôi trơn tốt trong khoảng thay đổi lớn nhiệt độ và áp
suất.
•
Độ nhớt ít phụ thuộc vào vật liệu.
•
Có tính trung hoà (tính trơ) với các bề mặt kim loại, hạn chế được
khả năng xâm nhập khí, dể dàng tách khí.
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 15-
Đồ án tốt nghiệp
•
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít và khe hở của các
chi tiết di trượt, nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất, cũng như tổn thất ma sát
ít nhất.
•
Dầu phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hoà tan trong nước và
không khí, dẫn nhiệt tốt; có môđun đàn hồi, hệ số nở nhiệt và khối lượng
riêng nhỏ.
1.3.1.4.Mô tơ thủy lực (bơm dầu, động cơ dầu):
Bơm dầu và động cơ dầu là 2 thiết bị có chức năng khác nhau. Bơm là thiết bị
tạo ra năng lượng, còn động cơ dầu là thiết bị tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên về kết
cấu và phương pháp tính toán giống nhau.
Bơm dầu là cơ cấu biến đổi năng lượng, biến cơ năng thành năng lượng của
dầu. Động cơ dầu là thiết bị dùng để biến năng lượng của dòng chất lỏng thành động
năng quay trên trục động cơ.
1.3.1.4.1.Các đại lượng đặc trưng :
a).Thể tích dầu trải đi 1 vòng (hành trình) :
V = A.h hay V=VZL.z.2
Với :
A - diện tích mặt cắt ngang.
h
- hành trình piston
.
VZL - thể tích khoảng hở giữa hai răng,
Z
- số răng của bánh răng.
b). Áp suất làm việc : p
c). Hiệu suất : η
1.3.1.4.2.Công thức tính toán bơm và động cơ dầu :
a). Lưu lượng Q: là tích số của số vòng quay n và thể tích dầu trong một lần
quay V. Ta có: Qv = n.V
Qv = n.V.ηv.10-3 .
+ Lưu lựong bơm :
+ Động cơ dầu
:
Qv =
n.V
.10 −3
ηv
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 16-
Đồ án tốt nghiệp
Với:
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Qv - lưu lượng (lít/phút),
N - số vòng quay (v/ph),
V - thể tích dầu (cm/vòng),
ηv - hiệu suất (%).
b). Áp suất, momen xoắn, thể tích dầu trong 1 vòng quay :
Theo định luật passcal ta có :
p=
Mx
V
Khi đó áp suất bơm
:
p=
M x .η nm
.10
V
Và áp suất động cơ dầu là
:
p=
M x.
.10
V .η nm
Với : p (bar), Mx (N.m), V (cm/vòng), ηnm (%).
c). Công suất: N = p.Qv
Công suất truyền động bơm :
N=
p.Qv
.10 − 2
6.η t
Công suất động cơ dầu
N=
p.Qv .η t
.10 −2
6
:
Với N (W),(kW); p (bar),(N/m2); Qv (lít/phút),(m3/s).
1.3.1.5.Xy lanh thủy lực:
Xy lanh thủy lực là cơ cấu chấp hành dùng để biến đổi thế năng của dầu thành
cơ năng thực hiện chuyển động thẳng.
Xy lanh phân ra xy lanh thủy lực và xy lanh quay.
*/.Tính toán xy lanh truyền lực:
a).Diện tích A, lực F và áp suất p:
+ Diện tích piston :
A1 =
π .D 2
;
4
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 17-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
π (D 2 − d 2 )
A2 =
4
+ Lực
:
Ft = p.A
+ Áp suất
:
p=
Trong đó:
Ft
A
A - diện tích piston
(cm2);
D - đường kính trong xy lanh
(cm);
d - đường kính cần piston
(cm); p (bar); Ft (kN)
.
- Nếu tính đến tổn thất thể tích ở xy lanh, để tính toán đơn giản ta chọn
*/ áp suất
: p=
Ft
.10 4
A.η
πd 2
.10 2
*/ diện tích piston : A =
4
p(bar) 20 120 160
η(%) 85 90 95
*/ hiệu suất η được lấy theo bảng:
Như vậy piston bắt đầu chuyển động được khi lực:
Ft > Fq + Fa + Fr
Fq-trọng lực; Fa-lực gia tốc; Fr-lực ma sát
b).Quan hệ giữa lưu lượng Q, vận tốc v và diện tích A.
Lưu lượng chảy vào xy lanh : Q = A.V
Tính toán đơn giản
: Q = A.V.10 -1 ;
A=
πD 2
.10 − 2
4
Với D (mm); A (cm2); Q (lít/phút); V (cm/phút).
1.3.1.6.Bể dầu :
*/.Nhiệm vụ :
- Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc cho chu trình khép kín.
- Giải toả nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc.
- Lắng đọng các chất cặn bả trong quá trình làm việc.
- Tách nước.
*/.Tính chọn :
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 18-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
- Đối với bể dầu di chuyển : Thể tích V = 1,5.Qv .
- Đối với bể dầu cố định :
V = (3 ÷5).Qv .
Với V (lít), Q (lít/phút).
1.3.2.Lý thuyết về khí nén :
1.3.2.1.Các thông số cơ bản của hệ thống khí nén:
Thông số kỹ thuật của hệ thống khí nén gần giống như hệ thống thủy lực.
1.3.3.2.Tính toán hệ thống khí nén : (Tương tự như hệ thống thủy lực)
1.3.2.3. Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén :
a). Ưu điểm :
+ Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén
nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ.
+ Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí nên có thể trích chứa
khí nén rất thuận lợi. Vì vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm trích chứa
khí nén.
+ Không khí dùng để nén hầu như có số lượng không giới hạn và có thể thải
ngược lại bầu khí quyển. Sử dụng hệ thống khí sạch sẽ và không gây ô nhiễm.
+ Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động khí nén, bởi vì phần lớn
trong các xí nghiệp đã có sẵn đường ống dẫn khí nén.
+ Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo nên tính nguy
hiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp.
+ Các thành phần vận hành trong hệ thống (cơ cấu dẫn động, van,...) có cấu
tạo đơn giản và giá thành không đắt.
+ Các van khí nén phù hợp một cách lý tưởng đối với các chức năng vận
hành lôgíc, và do đó được sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp và các móc phức
tạp.
a). Nhược điểm :
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 19-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
- Lực để truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp.
- Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi thì vận tốc cũng thay đổi theo, bởi vì
khả năng đàn hồi của khí nén lớn.
- Dòng khí thoát ra ở đường dẫn gây ra tiếng ồn.
1.4.LÝ THUYẾT VỀ UỐN KIM LOẠI
1.4.1.Lý thuyết về uốn kim loại :
1.4.1.1.Định nghĩa và quá trình uốn :
a).Định nghĩa: Uốn là một nguyên công thường
gặp nhất trong dập nguội. Uốn tức là biến phôi phẳng
(tấm), hoặc ống thành những chi tiết có hình cong đều
hay gấp khúc. Khối lượng vật uốn trong nghành chế tạo
máy và dụng cụ không ngừng tăng lên.
Phụ thuộc vào kích thước và hình dáng vật uốn,
dạng phôi ban đầu, đặc tính của quá trình uốn trong
khuôn, uốn có thể tiến hành trên máy ép trục khuỷu
lệch tâm, ma sát hay thủy lực. Ngoài ra còn được uốn
trên các dụng cụ uốn bằng tay và máy chuyên dùng.
b). Đặc điểm quá trình uốn: Là dưới tác dụng ép của
chày và cối, phôi bị biến dạng dẻo từng vùng để tạo
thành hình dáng cần thiết. Quá trình biến dạng cũng
bao gồm quá trình biến dạng đàn hồi và quá trình biến
dạng dẻo.
Trên sơ đồ hình bên trình bày quá trình uốn liên tục
hình chữ V. Đầu tiên chày chỉ tiếp xúc với phôi tại
điểm đầu chày. Trong quá trình chày đi xuống sẽ uốn cong phôi và thu nhỏ dần bán
kính uốn. Cuối cùng phôi bị nén chặt (chỉnh hình) giữa chày và cối, tạo thành dạng
chữ V và có góc uốn nhỏ nhất bằng góc uốn của chày.
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 20-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Vì lực uốn tác dụng chủ yếu ở đầu chày nên quá trình biến dạng dẻo cũng chỉ
xảy ra ở đó là chính. Bởi vậy sau khi khử bỏ lực tác dụng thì vật liệu còn có khả năng
đàn hồi trở lại, biểu hiện ở góc đàn hồi khi uốn.
Vị trí lớp trung hoà được xác định bởi bán kính lớp trung hoà ρ và được xác định:
ρ=
Trong
đó
Btb
r ξ
.S .ξ .( + )
B
S 2
:
Btb - Chiều rộng trung bình của tiết diện
uốn.
B - Chiều rộng của phôi ban đầu.
S - Chiều dày vật liệu.
r – Bán kính uốn phía trong.
ξ - Hệ số biến mỏng.
1.4.1.2.Bán kính uốn lớn nhất và nhỏ nhất cho phép :
Khi uốn, bán kính uốn phía trong được quy định trong một giới hạn nhất định.
Nếu quá lớn vật uốn sẽ không còn khả năng giữ được hình dáng sau khi đưa ra khỏi
khuôn vì chưa đạt đến mức độ biến dạng dẻo. Nếu quá nhỏ có thể làm đứt vật liệu ở
tiết diện uốn. Do đó cần phải xác định bán kính uốn lớn nhất và nhỏ nhất.
a).Bán kính uốn lớn nhất:
Bán kính uốn lớn nhất cho phép được xác định theo công thức:
rmax =
ε .S
2.σ T
Với ε - môđun đàn hồi khi kéo (kG/mm2); σT(σS) - giới hạn chảy của vật liệu
(kG/mm2 ).
b).Bán kính uốn nhỏ nhất:
Bán kính uốn nhỏ nhất cho phép được quy định theo mức độ biến dạng cho
phép ở lớp ngoài cùng và được xác định theo công thức:
rmin =
S 1
( − 1)
2 δ
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 21-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Với δ - độ dãn dài tương đối của vật liệu (%).
Thực tế, bán kính uốn nhỏ nhất cho phép được xác định theo công thức thực
nghiệm đơn giản sau: rmin = K.S , trong đó giá trị K được xác định dưới bảng sau.
*/.Hệ số K để xác định bán kính góc uốn nhỏ nhất cho phép (đối với góc uốn
900).
Bảng 1.3
Vật liệu
CT31
Trạng thái vật liệu
Ủ hoặc ram
Bị biến cứng
Hướng đường uốn
vuông góc
vuông góc
dọc hướng
dọc hướng cán
hướng cán
hướng cán
cán
0,3
0,2
0,5
CT33
-
0,4
0,4
0,8
CT34
0,1
0,5
0,5
1,0
CT38
0,2
0,6
0,6
1,2
CT42
0,3
0,8
1,0
1,5
CT51
0,5
1,0
1,0
1,7
CT61
Thép không gỉ
Đồng
0,7
-
1,3
-
1,3
2,5
2,0
6,5
0
0,3÷0,5
1,0
2,0
0÷0,2
0
0,3÷0,5
0,3÷0,4
0,5
0,5
0,8
0,8
đỏ,M1,M2,M3
Đồng thau
Nhôm
Ghi chú: Khi đường uốn nghiêng một góc 45 0 so với hướng cán, hệ số K được
lấy số trung bình so với khi đường uốn vuông góc và dọc hướng cán.
Nếu mặt cắt có nhiều ba via, hệ số K cần lấy tăng lên 1,5÷2 lần.
Khi góc uốn α = 120÷1500, hệ số K cần được nhân với hệ số 0,8÷1. Khi góc
uốn α ≤ 900 thì nhân với hệ số 1,2÷1,3.
Các giá trị cho trong bảng trên nằm trong bảng 52/trang 110 - tài liệu
[Công nghệ dập nguội].
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 22-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
c).Những yếu tố ảnh hưởng đến trị số bán kính uốn:
1.Cơ tính của vật liệu và trạng thái nhiệt luyện: Qua các trị số cho trong
bảng trên bảng 52/trang 110 - tài liệu [Công nghệ dập nguội] cho ta thấy rõ, nếu vật
liệu có tính dẻo tốt hoặc đã qua ủ mềm thì r min có trị số nhỏ hơn so với khi đã qua biến
dạng - bị biến cứng.
2.Ảnh hưởng của góc uốn: Cùng với một bán kính uốn r như nhau, nếu góc
uốn α càng nhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn.
3.Góc làm bởi đường uốn và hướng cán (thớ kim loại): Vì kim loại chịu kéo
và chịu nén theo phương của thớ kim loại thì tốt hơn nhiều so với khi kéo và nén
vuông góc với thớ kim loại. Cho nên khi đường uốn vuông góc với hướng cán thì r min
cho phép nhỏ hơn so với khi đường uốn dọc theo hướng cán từ 1,5÷2 lần.
4. Ảnh hưởng của tình trạng mặt cắt vật liệu: Khi cắt phôi uốn, trên mặt cắt
có nhiều ba via hoặc nhiều vết đứt thì khi uốn dễ sinh ra ứng lực tập trung và tại những
nơi đó dể sinh ra vết nứt. Bởi vậy cần phải tăng trị số rmin lên 1,5÷2 lần.
1.4.1.3.Tính đàn hồi khi uốn :
Trong quá trình uốn không phải toàn bộ kim loại ở phần cung uốn đều chịu biến
dạng dẻo mà có một phần còn ở biến dạng đàn hồi. Vì vậy khi không còn tác dụng của
chày thì vật uốn không hoàn toàn như hình
dáng của chày và cối uốn. Đó là hiện tượng
đàn hồi sau khi uốn.
Tính đàn hồi được biểu hiện khi uốn với bán
α
S
α+β
r
kính nhỏ (r<10S) bằng góc đàn hồi β. Còn khi
uốn với bán kính lớn (r>10S) thì cần phải tính
đến cả sự thay đổi bán kính cong của vật uốn.
Hình 1.4.9
Góc đàn hồi được xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi dập và góc
của chày cối uốn : β = αo - α.
Mức độ đàn hồi khi uốn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, góc uốn, tỷ số
giữa bán kính uốn với chiều dày vật liệu, kiểu khuôn uốn và hình dáng kết cấu vật uốn.
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 23-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
Góc đàn hồi khi uốn với bán kính nhỏ (r<10S) được xác định dựa trên cơ sở
thực nghiệm và trị số cho trong bảng 53 và 54/trang 112, 113 – tài liệu [Công nghệ
dập nguội].
*/.Bảng 1.4 trình bày các công thức tính toán góc đàn hồi β khi uốn hình chữ V
từ vật liệu thép mềm như sau:
BẢNG 1.4
Góc uốn (độ)
Thép
CT33
CT38
CT42
CT51
30
0
r
− 0,39
S
r
0,69 − 0,23
S
r
1,59 − 1,03
S
r
1,51 − 1,48
S
0,75
0
60
900
1200
r
− 0,80
S
r
0,64 − 0,65
S
r
0,95 − 0,91
S
r
0,81 − 0,76
S
r
− 0,61
S
r
0,434 − 0,36
S
r
0,78 − 0,79
S
r
0,79 − 1,62
S
r
− 1,26
S
r
0,37 − 0,58
S
r
0,46 − 1,36
S
r
0,51 − 1,71
S
0,58
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
0,43
0,36
- 24-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
*/.Bảng 1.5 cho trị số góc đàn hồi khi uốn góc 900 các vật liệu từ thép, kim loại màu
và thép hợp kim :
Bảng 1.5
Chiều dày vật liệu, mm
Đến 0,8
Trên 2
0,8÷2
Góc đàn hồi β (độ)
4
2
0
Vật liệu
r
S
Thép (σb đến 35kG/mm2)
<1
Đồng thau (σb đến 35kG/mm2)
1÷5
5
3
1
Nhôm, kẽm
Thép (σb = 10÷50 kG/mm2)
>5
<1
6
5
4
2
2
0
Đồng thau (σb = 35÷40 kG/mm2)
1÷5
6
3
1
Đồng vàng
>5
<1
8
7
5
4
3
2
Thép (σb > 55 kG/mm2)
1÷5
9
5
3
>5
<1
12
7
1
5
Thép chịu nhiệt
Thép 30 Crôm
1÷5
4
>5
<2
5
2
2÷5
4,5
>5
8
Trị số góc đàn hồi trình bày trong hai bảng trên là đối với uốn 1 góc tự do. Khi
uốn có nhiều góc nối tiếp nhau và khuôn uốn có hiệu chỉnh thì phải qua dập thử để
xác định trị số góc đàn hồi.
Khi uốn với bán kính lớn (R>10S) tính đàn hồi làm thay đổi không chỉ góc uốn
mà cả bán kính uốn.
Sự xác định bán kính của chày uốn được tiến hành theo giản đồ, cách xác định
như sau:
- Từ bảng 1.5 chọn giới hạn chảy của mác thép đã cho. Sau đó xác định tỷ số
giữa bán kính phía trong chi tiết R0 với chiều dày vật liệu S.
- Trên thang bên trái của giản đồ tìm điểm thích ứng với tỷ số đó.
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 25-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
- Trên thang bên phải tìm điểm thích ứng với giới hạn chảy σs của vật liệu
uốn. Nối hai điểm đó lại bằng một đường thẳng. Giao điểm của đường thẳng này với
thang ở giữa cho biết tỷ số giữa bán kính uốn của chày với chiều dày vật liệu. Từ đó dể
dàng tìm ra bán kính uốn của chày.
*/.Bảng giới hạn chảy của các mác thép cacbon khác nhau bảng 1.6:
Bảng 1.6
Thép
CT33
Giới hạn chảy σ s (kG/mm2)
19
CT34
22
CT38
24
CT42
26
CT51
30
CT61
34
Để khử bỏ hiện tượng sai lệch góc uốn do đàn hồi, người ta thường dùng các
biện pháp sau:
-1-Thu nhỏ góc uốn ở chày, cối để bù trừ lại góc đàn hồi β.
-2-Làm lõm phía dưới chày của khuôn uốn, sau khi uốn cần có nguyên công
là phẳng ở giữa.
-3-Vừa kéo vừa uốn, tức là làm tăng ứng suất của vật liệu để đạt đến biến
dạng dẻo, làm giảm tính đàn hồi của vật liệu. Vừa kéo vừa uốn thường dùng khi uốn
với bán kính lớn.
1.4.1.4.Độ chính xác vật uốn :
Độ chính xác khi uốn trong khuôn dập phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau:
+ Hình dạng và kích thước vật uốn.
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 26-
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu
và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc
+ Tính chất cơ học của vật liệu.
+ Chiều dày vật liệu và độ sai lệch theo chiều dày vật liệu.
+ Số lần uốn.
+ Kiểu khuôn uốn và độ chính xác chế tạo khuôn.
+ Sau khi uốn có là phẳng hay không.
+ Độ chính xác của phôi trước khi uốn.
+ Độ chính xác lắp khuôn trên máy.
Độ sai lệch cho phép về góc uốn và kích thước vật uốn được cho trong bảng sau:
*/.Bảng 1.6: Sai lệch cho phép về góc khi uốn (trang 118 – tài liệu [Công nghệ
dập nguội]).
Bảng 1.7
r
S
Vật liệu
Thép mềm, đồng thau mềm : σb ≤ 30 kG/mm .
2
Thép cứng trung bình
: σb = 40 kG/mm2.
Đồng thau cứng
: σb = 35 kG/mm2 .
Thép cứng
: σb = 60 kG/mm2 .
Đến 1
±15’
1÷2
±30’
2÷4
±10
±30’
±1030’
±30
-
±30
±50
*/.Bảng 1.7: Sai lệch cho phép trên kích thước của vật uốn (Trang 119 - [Công
nghệ dập nguội]) bảng 1.8
Bảng 1.8
SVTH : Phan Đăng Quảng – Lớp 09C1A
GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm
- 27-
