thiết kế máy cán tôn

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

LỜI NÓI ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển, dân số ngày càng tăng, các cơ sở sản xuất càng mở
rộng do đó nhu cầu về tấm lợp bao che cho các nhà xưởng, tòa nhà ngày càng tăng đặc
biệt là các tấm lợp bằng tôn. Tấm lợp bằng tôn có các ưu điểm như giảm khối lượng
khung sườn, quá trình bao che đơn giản, nhanh gọn. Đặc biệt loại tôn chín sóng vuông
được sử dụng rộng rãi trong các công trình dân dụng. Để có những sản phẩm tôn có
chất lượng, đạt kích thước như mong muốn thì việc thiết kế một dây chuyền cán tôn là
cần thiết. Và một dây chuyền cán tôn thì hệ thống dẫn động là thành phần cốt lõi của
một dây chuyền.
Được sự gợi ý và hướng dẫn của thầy Đỗ Thế Cần, em đã thực hiện đồ án thiết
kế máy với đề tài “ THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CỦA MÁY CÁN TÔN CHÍN SÓNG
VUÔNG ”. Mặc dù được thầy hướng dẫn tận tình, nhưng do vốn kiến thức còn hạn
hẹp, việc tìm tài liệu khó khăn nên trong quá trình thiết kế sẽ không tránh khỏi sai sót.
Rất mong sự đóng góp của các thầy và các bạn để đề tài được hoàn thiện.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Thế Cần đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài
này.
Đà Nẵng, tháng

năm 2015

Sinh viên thiết kế: Nguyễn Đức Tường

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 1


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN
CHƯƠNG 1

NGUYÊN LÝ VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
1.1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY CÁN TÔN TẠO SÓNG
1.1.1. Yêu cầu chung của máy cán tôn tạo sóng
Máy cán tôn tạo sóng phải làm thay đổi kết cấu kim loại (phôi liệu) từ thép tấm
phẳng thành biên dạng tôn theo ý muốn, có thể là sóng vuông hay sóng ngói.
+ Máy làm việc phải có hiệu quả và năng suất cao nhất, dảm bảo chất lượng tôn
lợp tốt nhất, phế phẩm ít nhất.
+ Các máy cán tôn đều cán theo phương pháp cán nguội do vậy trục cán phải có
độ cứng vững cao, có độ bóng cao.
+ Tạo hình dáng tôn ít gây sai số biên dạng, kích cỡ.
+ Tôn phải có độ bền cơ học chịu được gió mạnh mà không bị hư hỏng, thoát
nước tốt,..
1.1.2. Sơ đồ khối của máy cán tôn

+ thống
Hệ
+ phôi
Cấp

Máng dẫn
Tôn phẳng

Dao cắt
phẳng

Hệ thống
Trục cán

Dao cắt
hình

Xilanh
Thuỷ lực

Động cơ
Thuỷ lực

Xilanh
Thuỷ lực

Băng đỡ
Sản phẩm

Bơm thuỷ
lực

1.1.3. Sơ đồ nguyên lý của máy cán tôn tạo sóng
Nguyên lý hoạt động:
Phôi cuộn được đặt vào trong trục quay nhờ thiết bị cẩu trụ, tấm phôi phẳng
được dẫn qua máng 2, qua dao cắt phẳng đi qua hệ thống trục và con lăn cán. Sau khi
ra khỏi hệ thống trục và con lăn cán thì tôn được tạo sóng theo yêu cầu. Dao cắt hình
làm việc khi nào chiều dài tôn cán bằng chiều dài yêu cầu, quá trình cắt chỉ thực hiện
khi các lô cán dừng chuyển động. Sau đó đưa sản phẩm tôn cán ra băng chứa 9. Dao
phẳng cắt rời tôn ra khỏi cuộn phôi kết thúc một quá trình hoạt động của máy.
Máy được dẫn động bằng một động cơ thường đặt giữa và truyền chuyển động
về hai phía nên kết cấu máy vững nhỏ gọn, tôn cán biến dạng đều tạo chất lượng tốt
cho sản phẩm tôn cán.

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 2


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

9

8
10

7

6

1
5

4

Chú thích:
1. Động cơ
2. Phôi cuộn
3. Băng dẫn phôi
4. Lô kéo bọc cao su
5. Dao cắt phẳng
6. Hệ trục con lăn cán
7. Bộ truyền động

8. Dao cắt hình
9. Băng chứa sản phẩm
10. Tủ điều khiển

3

2

Hình 1.1. Sơ đồ máy cán tôn tạo sóng
1.2. PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CON LĂN
Với mỗi cách chọn bộ truyền, sự bố trí các lô cán sẽ cho các phương án khác
nhau. Cho nên ta cần phải lựa chọn một phương án mang lại hiệu quả kinh tế của máy
thiết kế cao nhất, kết cấu máy đơn giản gọn nhẹ dễ vận hành. Ta có các phương án bố
trí con lăn và trục cán sau:
SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

Phương án 1: Phân bố các sóng tôn đối xứng qua sóng tôn giữa
Với cách bố trí này ta có 21 cặp trục cán và 97 con lăn cán, đặc điểm của
phương án:
+ Lực cán nhỏ, tôn biến dạng đều về hai phía, lực phân bố đều về hai bên.
+ Tôn cán ra có các sóng thẳng nhau, khả năng bị chéo sóng ít, tôn cán không
bị dồn nén, bước sóng tương đối ổn định.

1

A
B
C
D
D

2

A
B
C
D
D
D
D
D
D

3

A
B
C
D
D
D
D
D
D
D

D
D
D

4

A
B
C
D
D
D
D
D
D

D
D

5

A
B
C
D
D
D
D
D
D

D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D

6

A
B
C
D
D
D
D
D
D

D
D

7

8

9

A
B
C
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D

A
B
C
D
D
D
D
D
D

A
B

C
D
D

Hình 1.2. Sơ đồ bố trí con lăn theo đối xứng qua sóng tôn giữa.
Phương án 2: Bố trí đối xứng cán hai sóng ngoài cùng trước
Ở phương án này, ta sử dụng 21 cặp trục và 97 con lăn cán. Việc cán hai sóng
ngoài cùng trước sẽ làm cho tôn bị kéo về hai phía khác nhau nên khi cán các sóng tôn
giữa bị kéo rách.

1

2

3

4

5

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 4

6

7

8

9

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

A

A

B

B

C

C

D

D

D

D

A

A

B

B

C

C

D

D

D

A

A

D

B

B

D

D

C

C

D

D

D

D

D

D

D

D

D

A

A

D

B

D

D

D

D

D

D

B

D

D

C

C

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

B

D

D

D

D

C

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

A

D

D

D

Hình 1.3. Sơ đồ bố trí con lăn theo đối xứng hai sóng ngoài cùng trước.
Phương án 3: Cán hai sóng đầu tiên cùng một lúc
Ở phương án này, ta dùng 21 cặp trục cán và 107 con lăn cán, với cách bố trí
như thế này thì không thuận tiện khi cán tạo sóng vì cùng một lúc tôn bị kéo về hai
phía khác nhau nên khả năng tạo ra phế phẩm cao.

1

2

3

4

5

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 5

6

7

8

9


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

A

A

B

B

C

C

D

D

A

D

D

A

B

D

D

B

C

D

D

C

D

D

D

D

A

D

D

D

D

A

B

D

D

D

D

B

C

D

D

C

D

D

D

D

A

D

D

D

D

A

B

D

D

D

D

B

C

D

D

D

D

C

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

A

D

D

D

D

D

D

B

D

D

D

D

D

D

C

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

Hình 1.4. Sơ đồ bố trí con lăn theo cán hai sóng cùng một lúc
Kết luận: Ta chọn phương án 1 làm phương án bố trí con lăn vì ở phương án
này lực phân bố đều về hai phía, sản phẩm cán ra đạt yêu cầu, không bị chéo, không bị
nhăn, khả năng gây phế phẩm ít.
1.3. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY CÁN TÔN TẠO CHÍN SÓNG
VUÔNG

1.3.1. Máy cán tôn tạo chín sóng vuông
Ở thị trường hiện nay tôn cán đều sử dụng phôi tấm ở dạng cuốn với kích thước
chiều rộng là 1200 (mm). Nên việc chọn biên dạng phải phù hợp để máy cán được loại
phôi trên. Tuy nhiên việc chọn đường biên dạng tôn như thế nào để đảm bảo tôn cán ra
có:
SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 6


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

+ Đủ độ cứng vững.
+ Đảm bảo yêu cầu che nắng che mưa.
+ Cho năng suất cao.
+ Sản phẩm ít bị khuyết tật.
+ Dễ cơ khí hóa và tự động hóa trong quá trình sản xuất.
Tuy nhiên cũng có một số nhược điểm như:
+ Máy cán đắt tiền.
+ Cần nhiều thiết bị phụ như cầu trục để nâng chuyển phôi cuộn,…
+ Cần diện tích lớn do kích thước máy dài.
1.3.2. Thông số biên dạng của tôn chín sóng vuông
Chọn thông số biên dạng tôn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chiều rộng tấm
tôn, kích thước sóng tôn, nhu cầu sử dụng, công dụng tấm lợp,…
Đối với tôn khổ 1200 mm: cán được tôn 9 sóng.
60
20

125
125x6=750

125x8=1000

Hình 1.5. Biên dạng của tôn chín sóng vuông
Sản phẩm tôn sau khi tạo sóng phải thỏa mãn yêu cầu về độ cứng vững, chịu
lực, không có vết nứt tại các vị trí thay đổi tiết diện ( những điểm uốn).
Sản phẩm không bị trầy xước, làm hỏng lớp bảo vệ chống oxi hóa.
Phải đảm bảo yêu cầu sử dụng có tính thẩm mỹ cao.
1.3.3. Dựng hình tạo sóng tôn
Việc chọn sóng tôn dầu tiên để cán là sóng giữa vì nó có những đặc điểm sau:
+ Tránh hiện tượng tôn cán bị chéo đi một góc.
+ Kim loại biến dạng đều hơn.
+ Có khả năng cứng vững cao hơn khi cán các sóng tôn tiếp theo.
+ Lực cán nhỏ.
+ Khả năng phá hỏng thấp.

Các bước dựng hình tạo sóng như sau:
a) Cán lần I:
20
12.5

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 7


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

b) Cán lần II:
20

25

c) Cán lần III:
20

37.5

d) Cán lần IV:
20

45

Hình 1.6. Thành lập biên dạng sóng tôn
1.3.4. Thiết lập biên dạng sóng tôn
Quá trình cán tôn là qua trình cán uốn tôn, nó không làm thay đổi chiều dày
của tôn tại mọi vị trí, tôn phẳng sau khi qua máy cán sẽ nhân được biên dạng theo yêu
cầu, đặc biệt trong quá trình cán uốn thì lớp sơn mạ bảo vệ ít bị phá hỏng tại bất kỳ vị
1
trí nàovà có khả năng giữ nguyên chức năng bảo vệ ban đầu .
Quá trình cán tôn là qua trình cán uốn tôn , nó không làm thay đổi chiều
dày
2
của tôn tại mọi vị trí, tôn phẳng sau khi qua máy cán sẽ nhân được biên dạng theo yêu
cầu, đặc biệt trong quá trình cán uốn thì lớp sơn mạ bảo vệ ít bị phá hỏng tại bất kỳ vị
trí nàovà có khả năng giữ nguyên chức năng bảo vệ ban đầu.
3

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 8

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

Hình 1.7. Lỗ hình tạo sóng tôn
Chú thích:
1: Lô cán trên (cối)
2: Phôi cán
3: Lô cán dưới (chày)
1.3.5. Xác định số lần cán uốn sóng tôn
Từ biên dạng và kích thước của một sóng tôn ta triển khai ra chiều rộng của
phôi cần cho một sóng tôn như sau:

20

28.28

28.28

Hình 1.8. Kích thước 1 sóng tôn
Trải qua các lần cán uốn thì chiều cao biên dạng ngoài của cối không thay đổi.
Khi đó chiều cao của chày tăng lên và chiều sâu lòng cối cũng tăng lên cho tới biên
dạng theo yêu cầu.
d2
d1

D2

D1

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 9

H


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

Hình 1.9. Sơ đồ cán uốn tạo sóng
Trong đó:
d1: Đường kính chày khi uốn lần 1
D1: Đường kính cối khi uốn lần thứ 1
d2: Đường kính chày khi uốn lần 2
D2: Đường kính cối khi uốn lần thứ 2
Tương tự như vậy ta có quá trình uốn lần 3 ,4 tạo được biên dạng theo yêu cầu.

`
B

A

x

C

a
L

Hình 1.10. Sơ đồ tính toán số lần cán

Khi cán tạo sóng qua các bước ta có nhân xét sau:
+ Chiều dài L không thay đổi trong suốt quá trình cán nhưng x giảm a tăng.
+ Ta đặt AB= a: chiều cao của sóng tôn .
AC=x
2x+20: Là khoảng cách gối đỡ bằng B.
Trong tam giác vuông ABC, ta có :
AC2=BC2-AC2
x2 = L2 - a2
SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

2
2
x= L − a

B=2x+20
Mà L=28.28 không đổi nên cho a tăng dần 1÷20 ta lập bảng sau:
[Bảng 1 - 1]
a(mm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

x(mm)

28.2
6
76.5
2
11

28.2
0
76.4
0
12

28.1
2

76.2
4
13

27.9
9
75.9
8
14

27.8
3
75.6
7
15

27.6
3
75.2
6
16

27.4
0
74.8
0
17

27.1
2

74.2
4
18

26.8
1
73.6
3
19

26.45

26.0
5
72.1
0

25.6
0
71.2
0

25.1
1
70.2
2

24.5
7
69.1

4

23.9
7
67.9
4

23.3
1
66.6
2

22.5
9
65.1
8

21.8
1
63.6
2

20.9
0
61.8
0

20.00

B(mm)

a(mm)
x(mm)
B(mm)

72.90
20

60.00

Để trong quá trình cán uốn tôn không bị biến dạng đột ngột, bị rách nứt dẫn đến
tôn bị biến dạng không đồng đều, lớp bảo vệ bị hỏng, ta chọn số lần cán uốn để tạo ra
sóng tôn hoàn chỉnh là 4 lần tương ứng với kích thước của a lần lượt là 5, 10, 15,
20(mm) và số liệu ta chọn như sau:
[Bảng 1 - 2]
a (mm)
B (mm)

5
75.67

10
72.90

15
68.00

20
60.00

1.3.6. Xác định kích thước của con lăn cán

Muốn xác định kích thước của con lăn cán ta phải lựa chọn đường kính danh
nghĩa của các con lăn cán thông qua vận tốc của sản phẩm khi đi qua dây chuyền. Vận
tốc yêu cầu thiết kế là 0,2 m/s, nên ta chọn vận tốc của sản phẩm là V=0,2 m/s.
Nhưng vì đường kính của các con lăn trên trục cán không bằng nhau, do đó khi
tôn đi qua hai trục cán sẽ có vận tốc khác với vận tốc dài của lô cán .Nên xuất hiện
hiên tượng trượt tương đối giữa tôn và lô cán.
Nhờ có ma sát giữa tôn và các con lăn nên khi các con lăn cán của các trục dẫn
động quay thì thì tôn chuyển dộng tịnh tiến đồng thời do có ma sát nên làm quay trục
còn lại. Vì các con lăn cán có đường kính ở các điểm không bằng nhau nên khi thiết
kế hệ con lăn của trục cán, cần chú ý đảm bảo vân tốc dài tại một số vị trí phải bằng

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

nhau để chúng khỏi làm co (giãn), kéo đứt tôn . Vân tốc đó là vận tốc sản phẩm để
thiết kế máy, nên ta chọn vân tốc trung bình của con lăn V=(0,2m/s).
H
Dn
D

1
2

d

x

B
dt
h

Hình 1.11. Kích thước của một cặp lô cán
Chú thích:
1. Lô cán trên (cối).
2. Phôi cán
3. Lô cán dưới (chày).
Máy cán tôn là loại máy cán hình mini, cán tấm dải chiều dày ≤ 1mm nên ta
chọn đường kính danh nghĩa của các con lăn D= d= 120 mm. Để tôn ra khỏi hai trục
cán thì số vòng quay của hai trục khác nhau do đó ta chọn:
+ Đường kính trục để lắp con lăn cán là: φ= 65 (mm)
+ Đường kính cổ trục để lắn ổ đỡ: φ= 45 (mm)
1.3.7. Xác định đường kính các lô cán
+ Ta chọn đường kính danh nghĩa lô trên: Dn=140 (mm)
+ Ta chọn đường kính danh nghĩa lô dưới: dt=100 (mm)
+ Khoảng cách hai trục cán: A = 120(mm)
Qua mỗi lần cán ta tăng chiều cao chày(lô dưới) lên 2a đơn vị, do đó: d 1=dt+2a
(mm)
Tương tự chiều sâu của cối sẽ giảm đi 2a đơn vị: D1=Dt-2a (mm)
Qua các lần cán ta có các số liệu sau :
SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
-

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

Lần cán thứ 1: a = 5 ⇒ D1 = 140 - (2 x 5) = 130 (mm).
⇒ d1 = 100 + (2 x 5) = 110(mm).

-

⇒ D2 = 140- (2 x 10) = 120 (mm).

Lần cán thứ 2: a = 10

⇒ d2 = 100 + (2 x 10) = 120 (mm).
-

⇒ D3 = 140 - (2 x 15) = 110 (mm).

Lần cán thứ 3: a = 15

⇒ d3 = 100 + (2 x 15) = 130 (mm).
-

⇒ D4 = 140 - (2 x 20) = 100 (mm).

Lần cán thứ 4: a = 20

⇒ d4 = 100 + (2 x 20) = 140 (mm).
Theo sơ đồ phương án ta quy định các con lăn như sau:
+ Gọi A: Con lăn cán lần 1.
+ Gọi B: Con lăn cán lần 2.
+ Gọi C: Con lăn cán lần 3.
+ Gọi D: Con lăn cán lần 4.
Từ các kích thước tính toán ta được bản thông số sau:

B

a

20

140
D
65
H

Hình 1.12. Con lăn trên
[Bảng 1 - 3]. Bảng thông số kích thước của con lăn trên
CON LĂN
CÁN
Cán lần 1 (A)
Cán lần 2 (B)

B

H

φ

SL

75.67
72.90

95.67

92.90

130
120

9
9

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 13


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
Cán lần 3(C)
Cán lần 4(D)

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

68
60

88
80

110
100

9
70

h

20

d
100
65

Hình 1.13. Con lăn dưới

[Bảng 1 - 4]. Bảng thông số kích thước của con lăn dưới
CON LĂN CÁN

h

d

SL

Cán lần 1 (A)

95.67

110

9

Cán lần 2 (B)

92.90

Cán lần 3 (C)

88

Cán lần 4 (D)

80

1
A

120

Trục số

130

9
9

140

I

70

B
II

Muốn cán hai sóng tiếp theo kể từ cặp trục thứ 5 người ta sẽ bố trí theo sơ đồ
sau:

A
C
III
2
A
D
3

D
SVTH: Nguyễn ĐứcATường – Lớp 12CDT2
14

IV

A
V


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

Hình 1.13. Sơ đồ con lăn để cán sóng số 2, 3
Chú thích:
A, B, C, D: Là các con lăn cán
I, II, III, IV, V: Các cặp trục cán
1: Hướng phôi đi vào;
2: Bạc cách giữa 2 lô cán;
3: Lô cán.

Trong thực tế để thuận tiện trong việc gia công và lắp ráp các lô cán người ta
chế tạo lô cán tách rời với trục sau đó ghép lại với nhau bằng then. Và khoảng cách hai
lô cán được giữ cố định bằng bạc cách và các lô được định vị trên trục cán bằng hai
bạc chặn có vít khóa ở hai đầu.
1.4. PHƯƠNG ÁN CHỌN BỘ TRUYỀN ĐỘNG
1.4.1. Truyền động cho máy
Thông thường có hai phương án truyền động cho máy cán tôn:
+ Truyền động bằng cơ khí.
+ Truyền động bằng thủy5lực, dầu ép.
a, Truyền động bằng cơ khí
3
1

4

2

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 15

10

9
6

7

8


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

Hình 1.14. Sơ đồ máy cán truyền động bằng cơ khí.
Chú thích:
1. Động cơ điện

6. Các ổ đỡ

2. Khớp nối đĩa, bánh đà

7. Hệ trục con lăn

3. Hộp giảm tốc

8. Các ổ đỡ

4. Khớp nối đĩa

9.Vít điều chỉnh khe hở

5. Hộp phân lưc
a, Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
+ Khả năng tải cao, vận tốc lớn.
b, Nhược điểm:
+ Bộ truyền gây ồn khi làm việc.
+ Mức độ an toàn thấp.
+ Kích thước trọng tải lớn, cồng kềnh.
+ Yêu cầu chế độ bôi trơn bảo dưỡng cao.

+ Khó khăn trong việc điều khiển tự động, đảo chiều chuyển động và chống
quá tải.
b, Truyền động bằng thủy lực, dầu ép

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 16


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

4
2

M

Hình 1.15. Sơ đồ máy cán truyền động bằng thủy lực, dầu ép.
Chú thích:
1. Bể dầu

6. Hộp phân lực

2. Động cơ điện

7. Các ổ đỡ

3. Bơm dầu

8. Hệ trục con lăn

4. Van điều khiển

9. Vít điều chỉnh khe hở

5. Động cơ dầu
a, Ưu điểm:
+ Có khả năng điều khiển vô cấp.
+ Kích thước gọn, trọng lượng và momen quán tính nhỏ.
+ Dễ dàng trong việc điều khiển tự động, đảo chiều chuyển động và chống
quá tải.
+ Bộ truyền làm việc ít gây tiếng ồn,
+ Mức độ an toàn cao.
b, Nhược điểm:
+ Cấu tạo phức tạp, đòi hỏi độ chính xác các bộ phận rất cao.
+ Giá thành sản phẩm cao.
+ Năng suất làm việc phụ thuộc vào chất lượng dầu.
1.4.2. Truyền động cho hộp phân lực
Hộp phân lực thường dùng các cơ cấu truyền động:
+ Truyền động bằng xích.
+ Truyền động bằng trục vít - bánh vít.
a, Truyền động bằng xích
SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN
3

2

3

2
1

1

Hình 1.16. Truyền động bằng xích.
Ưu, nhược điểm của bộ truyền xích:
+ Kích thước nhỏ gọn.
+ Không có khả năng tự hãm.
+ Chế tạo, lắp ghép phức tạp, thường xuyên phải bôi trơn.
+ Khả năng làm việc ở tốc độ cao kém.
+ Dùng truyền chuyển động cho các trục có tỷ số truyền không đổi.
+ Có khả năng truyền được với khoảng cách trục xa.

b, Truyền động bằng trục vít - bánh vít

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

Hình 1.17. Truyền động bằng trục vít – bánh vít.
Ưu, nhược điểm của bộ truyền trục vít – bánh vít:
+ Truyền động êm ít gây tiếng ồn.
+ Khuôn khổ kích thước nhỏ gọn.

+ Khả năng tự hãm cao.
+ Tỷ số truyền lớn.
+ Hiệu suất thấp, sử dụng vật liệu đắt tiền.
+ Có thể thay đổi hướng chuyển động.
1.4.3. Nhận xét và chọn phương án
Dựa vào ưu, nhược điểm của các phương án truyền động chính và mức độ ngày
càng tự động hóa như hiện nay, để đem lại hiệu quả kinh tế cao và khả năng điều khiển
dễ dàng. Ta chọn phương án truyền động chính cho máy là truyền động bằng thủy lực,
dầu ép.
Với hộp phân lực ta chọn cơ cấu truyền động bằng xích vì giá thành thấp hơn so
với bộ truyền trục vít - bánh vít, kích thước nhỏ gọn, phù hợp để truyền động cho các
trục cán với tỷ số truyền không đổi.

1.5. CHỌN CÁC PHẦN TỬ THỦY LỰC
a). Van tràn và van cản
Van tràn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng khi trị số áp suất chất lỏng
vượt quá mức quy định.
Van cản dùng để cản đường dầu về ở đường ra giữ cho trong buồng luôn chứa
dầu.

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

Hình 1.18. Kết cấu van tràn

Hình 1.19. Kết cấu van cản

b). Bộ ổn tốc
Dùng để ổn định tốc độ, giúp cho cơ cấu chuyển động êm, độ chính xác cao,
đảm bảo các thông số nhập vào. Bộ ổn tốc gồm có van giảm áp đặt sau van tiết lưu.

Hình 1.20. Kết cấu bộ ổn tốc
c). Van Solenoid
Dùng để điều khiển chiều quay cho bơm thủy lực và xy lanh thủy lực. Van 4/3
dùng để điều khiển cho bơn thủy lực và van 4/2 điều khiển cho xy lanh thủy lực.

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 20


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN
Hình 1.21. Kết cấu van Solenoid

d). Động cơ dầu và xy lanh thủy lực
Động cơ dầu có nhiệm vụ cung cấp momen xoắn cho cơ cấu chấp hành.
Xy lanh thủy lực có nhiệm vụ tạo lực cắt cho dao cắt hình và dao cắt phẳng.

Hình 1.22. Kết cấu xy lanh thủy lực
e). Bơm thủy lực
Cung cấp lưu lượng dầu cho động cơ thủy lực và xy lanh thủy lực thông qua
các đường ống và các van thủy lực.

Hình 1.23. Kết cấu bơm bánh răng
f). Các thiết bị phụ
Lọc dầu, bể chứa dầu, các đường ống, …

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 21


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN
CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG
2.1. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY VÀ CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN
Tôn cán có biên dạng sóng nhất định nên các con lăn dưới và trên tiếp xúc với
tôn các đường kính khác nhau. Do vậy khi trục cán quay thì vận tốc dài tại các điểm
trên các lô cán sẽ khác nhau, khi cán sẽ có hiện tượng trượt tương đối giữa tôn và các
con lăn cán. Dọc theo biên dạng sóng sẽ có một vị trí mà ở đó không có hiện tượng
trượt, vòng tròn qua điểm này trên lô cán có đường kính d thuộc chày và đường kính D
thuộc cối. Ta dùng đường kính này để tính toán động học cho máy.
Ta chọn đường kính danh nghĩa của chày và cối là d= D= 140 (mm), tốc độ cán
tạo sóng là V=0,2 (m/s)=12(m/ph), như ở phần trên.
Ta có:

Vận tốc góc:
Như vậy sau này khi tính toán bộ truyền xích ta phải lấy trị số vòng quay này để
tính tỷ số truyền.
2.2. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY
2.2.1. Tính áp lực cán
Quá trình cán tôn là quá trình uốn kim loại giữa vùng chày và cối, nên áp lực
cán tác dụng lên trục cán chính là lực uốc kim loại giữa chày và cối, được xác định bởi
công thức sau :
Trong đó :

: Giới hạn bền của vật liệu làm tấm tôn : ≤ 400 (Mpa).
n : Hệ số đặc trưng của ảnh biến cứng : n = 1,5.
S : Chiều dày của phôi tấm. Trong dây chuyền cán tôn này, chiều dày
lớn nhất của tôn là 1 mm, chọn S = 1 (mm).
L : Khoảng cách giữa hai điểm tựa.
B : Chiều rộng vật uốn : B= (2.28,28) + 20 =76,56 (mm).
Để đơn giản trong tính toán ta xem hệ số biến cứng không đổi qua các lần cán
tạo sóng và n = 1,8.
SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 22


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

Theo công thức 2.3, ta được kết quả như bảng sau :
[Bảng 2-1] Áp lực cán
LẦN CÁN
A
B
C
D

L (mm)
75,67
72,90
68
60

B (mm)

76,56
76,56
76,56
76,56

P (N)
607
630
676
766

Để xác định momen và công suất động cơ để làm quay trục ta cần tính trọng
lượng của trục và con lăn theo công thức :
Q = m.g (N)
Trong đó
m : khối lượng của trục và con lăn lắp trên trục (kg)
g : gia tốc trọng trường, g = 9,8 (m/s2)
2.2.2. Tính khối lượng các con lăn trên ( cối)
B

a

20

140
D
65
H

Hình 2.1. Con lăn trên (cối).

[Bảng 2-2]

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 23


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

CON LĂN CÁN

B(mm)

H(mm)

D(mm)

Cán lần 1 (A)

75.67

95.67

150

Cán lần 2 (B)

72.90

92.90

140

Cán lần 3(C)

68

88

130

Cán lần 4(D)

60

80

120

Ta gọi :
- V1 là thể tích bao con lăn gối có đường kính là φ140, chiều cao là H.
- V2 là thể tích phần lỗ lắp vào trục có đường kính là φ65 và chiều cao là H.
- V3 là thể tích phần lòng khuôn lỗ hình thang cân có cạnh lớn là B, cạnh nhỏ là
20 và chiều cao là a.
=> Thể tích của con lăn : V = V1 - (V2 + V3)

(2.4)

Khối lượng con lăn : m = V . γ (kg)
Trong đó :

γ : Khối lượng riêng của thép : γ = 7,85 kg/dm3
H : Chiều rộng con lăn cán

(dm)

a, Tính khối lượng con lăn cối cán uốn lần 1(con lăn A): mA
mA = m1 - (m2 + m3)

(2.5)

Trong đó :
mA : Khối lượng con lăn cối A cần tính
m1 : Khối lượng của phần hình bao có φ140(mm)
m2 : Khối lượng lỗ trục có φ65(mm)
m3 : Khối lượng hình thang
m1 = V1 . γ = πR2 . H . γ = (3,14 . 0,72 . 0,9567) . 7,85 = 11,55 (kg)
m2 = V2 . γ = πR2 . H . γ = (3,14 . 0,3252 . 0,9567) .7,85 = 2,49 (kg)
m3 = V3 . γ =
Trong đó :
Ctb : Chu vi trung bình
B : Đáy lớn
a : Chiều cao
Vậy

mA = m1 - (m2 + m3) = 11,55 - (2,49 + 1,03) = 8,03 (kg)

b, Tính khối lượng con lăn cối cán uốn lần 2 (con lăn B) : mB
SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 24

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: ĐỖ THẾ CẦN

m1 = V1 . γ = πR2 . H . γ = (3,14 . 0,72 . 0,929) . 7,85 = 11,22 (kg)
m2 = V2 . γ = πR2 . H . γ = (3,14 . 0,3252 . 0,929) . 7,85 = 2,42 (kg)
m3 = V3.γ = 0,465 . 0,1 . 5,338 . 7,85 = 1,95(kg)
=> mB = 11,22 - (2,42 + 1,95) = 6,85 (kg)
c, Tính khối lượng con lăn cối cán uốn lần 3 (con lăn C) : mC
m1 = V1 . γ = πR2 . H . γ = (3,14 . 0,72 . 0,88) . 7,85 = 10,62 (kg)
m2 = V2 . γ = πR2 . H . γ = (3,14 . 0,3252 . 0,88) . 7,85 = 2,29 (kg)
m3 = V3.γ = 0,44 . 0,15 . 5,181 . 7,85 = 2.68(kg)
=> mC = 10,62 - (2,29 + 2,68) = 5,65 (kg)
d, Tính khối lượng con lăn cối cán uốn lần 4 (con lăn D) : mD
m1 = V1 . γ = πR2 . H . γ = (3,14 . 0,72 . 0,8) . 7,85 = 9,66 (kg)
m2 = V2 . γ = πR2 . H . γ = (3,14 . 0,3252 . 0,8) . 7,85 = 2,08 (kg)
m3 = V3.γ = 0,4 . 0,2 . 5,024 . 7,85 = 3,16(kg)
=> mD = 9,66 - (2,08 + 3,16) = 4,42 (kg)
2.2.3. Tính khối lượng các con lăn dưới (chày)
h
20

d
100
65

Hình 2.2. Con lăn dưới (chày)

SVTH: Nguyễn Đức Tường – Lớp 12CDT2 25