Nghiên cứu thiết kế dây chuyền nắn thẳng tole bán tự động

TÓM TẮT
Nhu cầu sử dụng thép trong các ngành công nghiệp cơ khí ngày càng tăng để đáp
ứng cho sự phát triển nhanh chóng của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa,
phục vụ cho các công trình công cộng và dân dụng. Ngoài việc đầu tư cải tiến các
dây chuyền sản xuất đạt năng suất và chất lượng sản phẩm tốt hơn, thì việc tận dụng
hiệu năng sử dụng các sản phẩm thép bị lỗi cũng rất cần thiết, khi đang tồn tại thực
trạng có nhiều ống thép bị lỗi (có vết nứt dọc trục) và không đảm bảo yêu cầu chức
năng sử dụng nhưng có thể được xử lý thành thép tấm. Xuất phát từ nhu cầu đó,
nhằm tránh lãng phí nguồn nguyên vật liệu, nhóm sinh viên chúng em dưới sự
hướng dẫn của Ths.Trần Quốc Hùng đã “Nghiên cứu thiết kế dây chuyền nắn
thẳng tole bán tự động”.
Nội dung chính của đồ án:
- Tìm hiểu dây chuyền nắn thẳng bán tự động từ thép ống đã xẻ rãnh.
- Đưa ra phương án thiết kế.
- Tính toán thiết kế trong từng khâu (xẻ ống - banh ống - nắn thẳng).
Nội dung của đồ án đã trình bày được đặc tính, nguyên lý kết cấu, vận hành của
dây chuyền nắn thẳng tole bán tự động từ thép ống. Nguyên lý hoạt động của dây
chuyền đơn giản, kết cấu thuận tiện dễ sử dụng, đảm bảo tính an toàn, năng suất phù
hợp với yêu cầu thực tế.
Qua thời gian làm đề tài, nhóm sinh viên chúng em có cơ hội hệ thống, tổng kết
lại những kiến thức đã học để ứng dụng vào việc tính toán thiết kế; ngoài ra còn
giúp chúng em nắm vững hơn những yêu cầu cần thiết trong việc thiết kế một dây
chuyền bán tự động về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất trong điều kiện và quy
mô cụ thể.
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện đồ án mặc dù nhóm sinh viên chúng em đã
cố gắng tìm kiếm tài liệu nhưng do nguồn tài liệu liên quan khá hạn chế và vốn kiến
thức còn hạn hẹp, nên đã gặp không ít khó khăn. Vì vậy trong nội dung tính toán
chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của
các Thầy Cô để chúng em có thể rút kinh nghiệm và hoàn thiện kiến thức hơn nữa.
Nhóm sinh viên thực hiện

1


MỤC LỤC
Trang bìa phụ

Trang

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

2


DANH SÁCH BẢNG

3


Bảng 6.1. Tính toán sơ bộ giá thành.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.
1.1. Giới thiệu chung về đề tài.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa;
nhu cầu sử dụng các nguồn nguyên vật liệu ngày càng tăng để phục vụ cho đa dạng
các ngành nghề và các lĩnh vực trong đời sống.
Việt Nam nằm trong nhóm các nước đang phát triển và có tiềm năng lớn trong
việc phát triển mạnh mẽ các ngành công nghiệp trọng điểm, để phục vụ cho nhu cầu
đời sống ngày càng cao của mọi người, mà trong đó ngành công nghiệp cơ khí đóng
vai trò chủ yếu trong việc tạo ra các sản phẩm.
Ở một khía cạnh khác thì ngành công nghiệp tạo phôi lại đóng một vai trò chủ

chốt, là khâu cơ bản đầu tiên trong quy trình sản xuất cơ khí. Hơn nữa, một số
4


phương pháp tạo phôi như cán, kéo, cắt...kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra
các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công nghiệp khác như: công nghiệp hàng
không, công nghiệp điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông
nghiệp...
Thép hầu như được sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp kể trên, với
nhiều chủng loại khác nhau như thép xây dựng, thép chế tạo, thép cán, thép ống,…
được sử dụng trong từng lĩnh vực theo công dụng và mục đích cụ thể.
Thép ống được ứng dụng trong cuộc sống như xây lắp các hệ thống dẫn nước
trên các tòa nhà cao tầng, hệ thống thông gió, lắp ghép các khung nhà thép tiền chế,
giàn chịu lực, hệ thống cọc siêu âm trong kết cấu nền móng, các hệ thống chiếu
sáng đô thị và một số những ứng dụng khác trong các nhà máy cơ khí.
Được ứng dụng rộng rãi như vậy nên nhu cầu sử dụng thép ống trong các công
trình công cộng và dân dụng là rất lớn. Tuy vậy có một thực tế rằng có không ít các
thép ống trên thị trường nói chung và ở CÔNG TY CỔ PHẦN HÙNG LONG nói
riêng bị lỗi (có vết nứt dọc theo chiều dài ống) và không đủ tiêu chuẩn sử dụng để
phục vụ cho những mục đích nêu trên. Do vậy rất cần tìm ra hướng giải quyết để
tránh tình trạng lãng phí nguồn vật liệu, tận dụng khả năng sử dụng vật liệu và đảm
bảo tính kinh tế một cách có hiệu quả nhất.
Xuất phát từ thực trạng này công ty CỔ PHẦN HÙNG LONG cơ sở Tp. Hồ Chí
Minh tại quận 12 có nhu cầu thiết kế dây chuyền nắn thẳng tole từ thép ống, thay
đổi hình dáng của các ống thép bị lỗi thành những tấm thép thẳng.
Qua quá trình tìm hiểu và đi khảo sát thực tế tình hình ở Công ty nhóm sinh viên
chúng em nhận thấy đây là một nhu cầu rất cần thiết, cần gấp rút thực hiện thiết kế
một dây chuyền nắn thẳng thép bán tự động, qua đó giải quyết được vấn đề đưa ra,
tận dụng tối ưu nhất khả năng sử dụng của các ống thép bị lỗi.

5


Hình 1.1. Phôi ống.
Xuất phát từ yêu cầu đặt ra, nhóm sinh viên chúng em đã trao đổi trực tiếp với
người đại diện bên phía công ty, từ đó xác định dây chuyền nắn thẳng tole sẽ được
chia ra làm ba công đoạn chính :
• Xẻ ống: Ống được xẻ dọc theo đường nứt cho hết chiều dài.
• Banh ống: Sau khi sẻ ống được chuyển qua công đoạn tiếp theo, ống sẽ được banh
rộng dần ra.
• Nắn thẳng: Sau khi banh ống được đưa tới dàn nắn thẳng, đây cũng là sản phẩm
cuối cùng ta được là thép tấm.
1.2. Nhu cầu sử dụng thép tấm.
1.2.1. Trong ngành điện.
Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là thép trong stato của máy
bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng làm các cánh quạt cỡ lớn, các thép
tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lưu đèn ống, máy biến
thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện đường...

6


1.2.2. Trong xây dựng.
Các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ các tấm thép tấm dày
cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau có thể bằng mối hàn, bulông
hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững. Rỏ ràng nhất là thép tấm được
sử dụng làm tấm lợp…
1.2.3. Trong ngành cơ khí.
Thép tấm được sử dụng trong các thân máy của các máy cắt kim loại, vỏ hộp
giảm tốc bằng kết cấu hàn, khung, sườn xe, máy,...

1.2.4. Trong ngành cơ khí ôtô.
Việc sử dụng thép tấm không thể thiếu được. Nó được sử dung làm khung, sườn,
gầm ôtô, lót sàn ôtô, che kín thùng xe, và các bộ phận che chắn khác.
1.2.5.Trong chế biến thực phẩm.
Thép tấm được sử dung rộng rãi không kém, nó được dùng để chế tạo các thùng
chứa, bể chứa, hộp đóng gói,...
1.2.6. Trong các ngành nghề khác.
Thép tấm dùng để chế tạo ra các thùng đồ dùng dân dụng phục vụ đời sống hay
trong nghành hàng không thép tấm được dùng để che chắn, làm cửa máy bay, nắp
đậy thân máy bay, tên lửa,...
1.3. Tính cấp thiết của đề tài.
Từ thực trạng của công ty CỔ PHẦN HÙNG LONG, ta thấy nhu cầu giải quyết
và tận dụng những mặt hàng ống bị lỗi là rất cần thiết. Những ống thép lỗi nếu để ở
ngoài trời như vậy quá lâu, tiếp xúc thường xuyên với các điều kiện môi trường như
nắng nóng hoặc mưa gió sẽ dễ làm cho bề mặt ống bị ăn mòn, đặc biệt ở các vết nứt
thì mức độ hư hại vật liệu còn lớn hơn. Tiến hành xử lí càng sớm thì càng giữ được
cơ tính của thép đồng thời còn dễ dàng xử lí bề mặt hơn khi đã nắn thành sản phẩm
thép tấm. Bên cạnh đó việc xử lí các ống thép lỗi cũng góp phần thông thoáng khu
vực chứa vật liệu, tiện cho việc vệ sinh thường xuyên hơn, bảo đảm môi trường làm
việc an toàn và trong sạch hơn, tạo sự thoải mái cho các công nhân làm việc.
Trên thực tế không chỉ có công ty CỔ PHẦN HÙNG LONG có tình trạng như
vậy mà còn nhiều công ty khác nữa. Vì vậy việc nghiên cứu và chế tạo dây truyền
nắn thẳng tole từ thép ống là rất cấp bách và cần mau chóng xúc tiến thực hiện.
1.4. Mục tiêu và giới hạn của đề tài luận văn.
1.4.1. Mục tiêu của đề tài.
Với các điều đã nói ở trên thì mục tiêu của đồ án lần này là thiết kế phục hồi dây
chuyền bán tự động uốn thẳng tole từ thép ống Ø 300x6000 nhằm tạo tiền đề cho
khả năng cạnh tranh với các dây chuyền khác.
7

1.4.2. Giới hạn đề tài.
- Do thời gian thực hiện đề tài tương đối ngắn, vốn kiến thức cỏn hạn chế, các
kết quả tính toán trong bài báo cáo trên nhóm sinh viên chúng em thực hiện dựa vào
công thức trong các giáo trình hướng dẫn, và có thể sẽ tồn tại những thiếu sót nên
chắc hẳn sẽ có sai số trong quá trình thực hiện gia công thực tế.
Vì vậy đề tài chúng êm được giới hạn như sau:
-

Nghiên cứu qui trình gia công sản phẩm.
Nghiên cứu và lựa chọn phương án thiết kế.
Tính toán công suất động cơ.
Thiết kế hệ thống truyền động.
Thiết kế hệ thống thủy lực.
Không thiết kế hệ thống cấp phôi
- Bên cạnh đó việc tính toán của chúng em chỉ thực hiện trên lý thuyết hướng
dẫn, chưa qua quá trình thực hiện, thử nghiệm, kiểm tra thực tế nên chưa nắm vững
được các nguy cơ có thể xảy ra trong quá trình vận hành máy. Ví dụ như quá trình
đẩy ống vào máy banh rãnh xẻ có khớp vào khối hình V trong máy hay không, vận
tốc banh ống đã tối ưu hay chưa, quá trình nắn thẳng rung động của máy có lớn hay
không, đảm bảo độ cứng vững để máy làm việc trong thời gian dài hay không…
- Đồng thời các bộ phận của máy trong dây chuyền có kích thước tương đối lớn
so với các chi tiết thực tế mà chúng em được trực tiếp gia công trong quá trình thực
tập ở xưởng. Bên cạnh đó chúng em cũng chưa có nhiều thời gian tìm hiểu giá cả
thực tế của các bộ phận chi tiết gia công sẵn cũng như các chi tiết cần gia công trên
thị trường nên việc xác định khoảng giá thành thực tế của dây chuyền cũng là một
khó khăn của đề tài.
- Với những nội dung đã nêu ở trên chúng em rất mong nhận được sự góp ý,
nhận xét của quý Thầy Cô, giúp chúng em rút ra thêm được nhiều bài học thực tế
quý báu từ kinh nghiệm của quý Thầy Cô, góp phần giúp chúng em có thêm sự tự

tin để chuẩn bị hành trang bước vào con đường đời còn nhiều chông gai, thử thách
phía trước.
1.4.3.Phân công nhiệm vụ.
Căn cứ vào khối lượng công việc của đề tài nhiệm vụ và tránh nhiệm được phân
công phù hợp tới từng cá nhân như sau:
1. Nguyễn Trần Tiến: Thiết kế vào tính toán máy xẻ ống.
2. Nguyễn Tuấn Anh : Thiết kế và tính toán máy banh ống.
3. Hoàng Trọng Nghĩa, Nguyễn Công Duân: Tính toán và thiết kế máy nắn ống.
Tất cả các thành viên cùng làm chung và thống nhất với nhau từng kết cấu thiết
kế chi tiết.

8


CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CỤM XẺ ỐNG.
2.1. Yêu cầu.
Ống cần xẻ tối đa có Ø 300 mm dài 6000 mm bề dày lớn nhất là 10 mm.
Xẻ dọc hết chiều dài, đoạn nứt ngưng cắt chỉ cắt những đoạn không nứt xẻ tiếp.
2.2. Phương án thiết kế.
2.2.1. Phương án 1: Cắt plasma.
Máy cắt plasma sử dụng nguyên lý hoạt động của khí plasma để thực hiện quá
trình cắt kim loại. Nguyên lý cắt plasma dựa vào nhiệt độ rất cao và tốc độ chuyển
động lớn của khí từ miệng phun của đầu cắt plasma để làm nóng chảy và thổi kim
loại khỏi rãnh cắt.
2.2.2. Phương án 2: Cắt gió đá.
Cắt gió đá là một quá trình kim loại được cắt đứt bằng các phản ứng hóa học của
oxy với oxide sắt ở nhiệt độ cao. Nhiệt độ cần thiết được duy trì bằng ngọn lửa thu
được từ quá trình đốt cháy của gas và oxy.
2.2.3. Lựa chọn phương án thiết kế.
So sánh khi cắt plasma và cắt gió đá, cắt plasma có nhiều ưu điểm hơn hẳn:

- Chất lượng vết cắt tốt hơn, xỉ hình thành trong quá trình cắt ít hơn.
- Tốc độ khi cắt plasma nhanh hơn hẳn do đó vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ hơn,
cần ít thời gian xử lý sau khi cắt, khiến năng suất cắt cao hơn.
- Chi phí cắt trên mỗi chi tiết thấp hơn nhiều bởi vì tốc độ cắt nhanh hơn cho
phép tăng số chi tiết hoàn thiện trong một thời gian nhất định.
- Lợi nhuận cao hơn. Mặc dù giá thành ban đầu là cao hơn nhưng sử dụng lâu
dài cắt bằng plasma cho năng suất và hiệu quả tốt hơn.
- Dễ sử dụng hơn. Thiết lập và duy trì ngọn lửa oxy-gas cần thời gian, còn cắt
plasma chỉ cần chạy máy khí nén và điều chỉnh dòng cắt.
- Tính linh hoạt cao hơn. Plasma có thể cắt bất kỳ vật liệu dẫn điện nào, ngoài ra
còn cắt được các kim loại gỉ hoặc kim loại được sơn phủ, phù hợp với điều kiện
thực tế là các ống thép đã bị gỉ ở công ty.
- Sử dụng an toàn hơn. Cắt plasma hoạt động với khí nén, không sử dụng khí đốt
dễ cháy nổ.
=> Chọn phương án 1.

9


2.2.4.Công nghệ cắt Plasma.
Cắt plasma sử dụng không khí:
Không khí được sử dụng phổ biến nhất trong cắt plasma, nó cung cấp tốc độ cắt,
và chất lượng cắt tốt với thép cacbon, thép không gỉ và nhôm. Giá thành thấp là một
lợi thế khi sử dụng không khí. Tuy nhiên trước khi được sử dụng không khí phải
được làm sạch, loại bỏ bụi bẩn, hơi nước. Khi sử dụng không khí cần phải chọn hệ
thống khí nén, lọc thích hợp với yêu cầu cắt.
Một trong các vấn đề của cắt plasma sử dụng không khí là ảnh hưởng của nó lên
mối hàn đường cắt plasma. Đường cắt thường có các vùng bị ni tơ hóa, oxy hóa.
Điều này ảnh hưởng đến mối hàn. Nó được giải quyết tốt khi sử dụng dây hàn có
chứa chất khử nito, oxy. Với các ưu điểm tốc độ cắt tốt, xỉ ít, tuổi thọ của các thiết

bị tiêu hao trung bình. Không khí là một lựa chọn tốt nhất cho cắt plasma trong các
xưởng nhỏ.
Cắt plasma sử dụng khí Oxy:
Đây là lựa chọn hàng đầu trong các nhà máy khi cắt các tấm thép Carbon vì
chúng mang lại chất lượng mối cắt tốt nhât, tốc độ cắt nhanh nhất. Oxy sẽ tương tác
với thép carbon giảm nhiệt độ nóng chảy do tạo ra oxit tạo đường cắt min hơn do
kích thước hạt nóng chảy nhỏ. Nhược điểm của cắt plasma sử dụng oxy đó là giá
thành của khí sử dụng cao, cũng như tuổi thọ thiết bị tiêu hao thấp. Tuy nhiên thực
tế người ta thường sử dụng khí nito khi bắt đầu hồ quang plasma do đó sẽ cải thiện
được tuổi thọ của thiết bị tiêu hao ngang bằng với cắt plasma sử dụng không khí.
Chi phí cho khí oxy và thiết bị tiêu hao cao, nhưng cắt plasma sử dụng khí oxy bù
lại với năng xuất cao và chất lượng mối cắt tốt.
Cắt plasma sử dụng khí ni tơ :
Phương pháp được sử dụng phổ biến trong quá khứ và nó vẫn là lựa chọn tốt
nhất khi cắt nhôm hoặc thép không gỉ do chất lượng đường cắt và tuổi thọ thiết bị
tiêu hao. Tuy nhiên với tấm nhôm hoặc thép không gỉ dày trên 0.5 inch thì nên
chuyển sang sử dụng hỗn hợp khí argon + hidro.
Bình thường không khí được sử dụng làm khí bảo vệ. Nếu sử dụng CO2 có thể
cải thiện phẩn nào chất lượng cũng như tốc độ cắt. Nước cũng được sử dụng với cắt
plasma nito. Nước đảm bảm đường cắt nhẵn bóng khi cắt nhôm, thép không gỉ. Khi
sử dụng với nước cắt plasma nito thường sử dụng bàn cắt nước.
Cắt plasma sử dụng Argon- Hidro:

10


Khi cắt nhôm và thép không gỉ dày trên 0.5inch hỗn hợp khí 35% Hidro,65%
argon thường được sử dụng. Hỗn hợp khí cung cấp nhiệt độ cắt plasma cao nhất
(với hệ thống plasma 1000Amp có kèm phun nước sử dụng khí argon-hidro có thể
cắt thép không gỉ dày đến 15cm). Cắt plasma sử dụng argon-hidro cung cấp đường

cắt cực kì min với thép không rỉ, Nito thường được chọn là khí bảo vệ trong trường
hợp này. Yếu điểm của hệ thống như này đó là chi phí cho thiết bị và chi phí vận
hành.
Bảng 2.1.Bảng so sánh chất lượng cắt
Plasma
Gas/Shield

Thép Carbon

Thép không
gỉ

Air / Air

Chất lượng
cắt/tốc độ cắt
tốt. Kinh tế
Chất lượng
cắt/tốc độ cắt
tốt nhất. Rất ít
xỉ
Chất lượng
cắt bình
thường ít xỉ.
Tuổi thọ thiết
bị cao
Chất lượng
cắt bình
thường ít xỉ.
Tuổi thọ thiết

bị cao nhất
Chất lượng
cắt bình
thường ít xỉ.
Tuổi thọ thiết
bị cao nhất
Không nên
dùng

Chất lượng
cắt/tốc độ cắt
tốt. Kinh tế
Không nên
dùng

Chất
lượng
cắt/tốc độ cắt
tốt. Kinh tế
Không
nên
dùng

Chất lượng cắt
xuất sắc. Tuổi
thọ thiết bị
cao

Chất
lượng

cắt xuất sắc.
Tuổi thọ thiết
bị cao

Oxygen
(O2) / Air
Nitrogen
(N2) / CO2

Nitrogen
(N2) / Air

Nitrogen
(N2) / H20

Argon
Hydrogen / N2

Nhôm

Chất lượng cắt Chất
lượng
tốt. Tuổi thọ
cắt tốt. Tuổi
thiết bị cao
thọ thiết bị
cao
Chất lượng cắt
xuất sắc. Tuổi
thọ thiết bị

cao

Chất
lượng
cắt xuất sắc.
Tuổi thọ thiết
bị cao

Xuất sắc đối
với tấm cắt
dày hơn 1/2
inch

Xuất sắc đối
với tấm cắt
dày hơn 1/2
inch

11


Qua đó ta có thể chọn được dung khí Oxy/Air để cắt Plasma sẽ đem lại chất
lượng tốt nhât cho nhiều vật liệu và có tính kinh tế hơn.
2.3. Cơ cấu xẻ ống.
Ống được đưa lên giá đỡ và được xoay sao cho đường nứt trùng khớp với mỏ cắt
của rùa cắt plasma. Sau đó rùa cắt sẽ được điều chỉnh bằng tay di chuyển dọc ống
trên thanh ray cho đến hết chiều dài ống.
2.3.1. Giá đỡ.

1.Khung đỡ;

Hình 2.1. giá đỡ.
2. Cụm con lăn đỡ ống;

3. Khung đỡ xe rùa;

Giá đỡ chịu tải trọng của phôi, con lăn, máy cắt, khung đỡ máy cắt vì vậy chân
giá đỡ chủ yếu chịu lực nén do tải trọng sinh ra:
Khối lượng phôi lớn nhất Ø 300 dài tối đa 10mm dài 6000mm
12


mphôi= thể tích.khối lượng riêng= 429 kg.
mmáy cắt= 12,5 kg.
mcon lăn= thể tích.khối lượng riêng.8 = 160 kg (8 con lăn).
mkhung đỡ = thể tích.khối lượng riêng = 130 kg.
Tổng khối lượng m = mphôi + mmáy cắt + mcon lăn + mkhung đỡ = 731,5 kg.
Lực tác dụng lên chân gái đỡ P = m.g = 731,5.10 = 7315 (N).
Theo [5] để đảm bảo an toàn trong thực tế người ta thường sử dụng một giá trị
ứng suất nhỏ hơn ứng suất nguy hiểm gọi là ứng suất cho phép,

σ
σ  = 0
n

σ0

ứng suất nguy hiểm,

σ 0 = σ ch = 360Mpa

n > 1 : hệ số an toàn, n = 4

σ max =

Với

Nz

Nz
F

≤ σ  = 90Mpa

= P = 7315 N, suy ra F ≥ 82 mm2.

Vì chỉ chịu lực nén ta chọn tiết diện vuông thép đặc 30x30mm.
2.3.2. Rùa cắt Plasma Huawei CG1-30K.
Sử dụng Rùa cắt Plasma Huawei CG1-30K:

13
Hình 2.2. Rùa cắt plasma CG1-30K.


Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật rùa cắt plasma Huawei CG1-30K.
Thông số chi tiết

ĐVT

CG1-30K

Nguồn điện vào

V/Hz

AC220/50

Chiều dày cắt

mm

tùy theo nhu cầu cắt

Tốc độ cắt

mm/phút

50~4500

Đường kính cắt

mm

200~2000

Khối lượng

kg

12.5

Kích thước máy (DxRxC)

mm

470x230x240

Rùa cắt Plasma Huawei CG1-30K được đặt trên khung đỡ xe rùa và được di
chuyển bằng tay.
2.3.3. Máy xẻ ống.
Để đáp ứng nhu cầu do công ty đặt ra, phôi cần được xẻ dọc và cắt ngắn. Để xẻ
dọc thì ta cho máy cắt tự động chạy theo đường ray có sẵn đặt trên máy cắt. Còn đối
với việc cắt ngắn ống, ta cho ống quay tròn còn máy đứng yên tại chỗ.

14


Hình 2.3. Máy xẻ ống.

15

.Hình 2.4.Biểu đồ tương quan tốc độ cắt và bề dày vật liệu.


Đối với phôi cần gia công có dạng ống, làm từ thép và có bề dày lớn nhất là
10mm. Dựa vào biểu đồ tương quan giữa tốc độ cắt và bề dày vật liệu ta thấy: tại
điểm (9,5) mm có tốc độ cắt là 1 m/ph, vậy có thể thấy được tại điểm 10mm ta sẽ có
tốc độ cắt khoản 0,95 m/ph.
Với đường kính ống tối đa là , ta có chu vi của ống là
Suy ra, vận tốc vòng của ống cần quay là:

S = 0,942 (m); t = 0,95 (m/ph)
-

Chọn động cơ :

Khối lượng lượng tối đa của ống là M = 430 (kg), với hệ số ma sát lăn
Khối lượng tác dụng lên con lăn là: = P
Chọn động cơ có công suất
Chọn động cơ giảm tốc có công suất P = 0.1 (kw) với tỷ số truyền 1/1500 và số
vòng quay
Tỷ số truyền:
-

Trục dẫn
Sơ đồ truyền động:

Hình 2.5. Sơ đồ truyền động.
Chọn công suất cho phép [P] = 0.19 (kw)
 Pc= 12.7 (mm)
16


Chọn khoảng cách trục sơ bộ:
Chọn số răng sơ bộ của đĩa xích dẫn theo công thức:

Chọn số mắt xích theo công thức:

Chọn X=106 ( mắt xích)
Chọn lại khoảng cách trục:

 , chọn a = 500 mm
Và để bộ truyền làm việc bình thường nên giảm a một đoạn
Do đó, ta có khoảng cách trục tính toán là 500 (mm)
Đường kính đĩa xích:
Vì bánh dẫn và bánh bị dẫn có kích thước giống nhau nên ta chỉ cần tính cho 1
bánh:
Đường kính vòng chia:
Đường kính vòng đỉnh răng:
Đường kính vòng đáy:
Đường kính vành đĩa:

Bán kính đáy:
Bán kính profin răng :
17


Bán kính góc lượn:
hiều rộng răng đĩa:
( chọn B =5)

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM MÁY BANH ỐNG.
3.1. Cơ sở lý thuyết.
3.1.1. Mô tả quá trình banh ống.
- Banh ống là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực nhằm tạo cho phôi
hoặc một phần của phôi có dạng thẳng từ phôi có dạng ống tròn và được banh ở
trạng thái nguội hoặc nóng. Trong quá trình banh phôi bị biến dạng dẻo từng phần
để tạo thành hình dáng cần thiết. Hay nói cách khác: đây là 1 nguyên công biến phôi
có dạng ống thành phôi tấm có dạng thẳng.
- Banh kim loại có dạng ống được thực hiện do biến dạng đàn hồi xảy ra khác
nhau ở hai mặt của phôi.

3.1.2. Quá trình banh ống.
- Quá trình banh bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dạng dẻo. Banh ống
làm thay đổi hướng thớ kim loại, làm thẳng phôi và tăng dần kích thước.
- Trong quá trình banh, kim loại phía trong phía góc banh bị giãn ra ở hướng
dọc, đồng thời bị nén ở hướng ngang. Còn phần kim loại phía ngoài góc banh bị nén
18


lại bởi lực ép. Giữa các lớp co ngắn và dãn dài là lớp kim loại không bị ảnh hưởng
bởi lực kéo và nén khi banh và tại đây vẫn giữ được trạng thái ban đầu của kim loại
và đây gọi là lớp trung hòa. Sử dụng lớp trung hòa này để tính toán sức bền của vật
liệu khi banh.
Hình 3.1. Biến dạng của phôi thép sau và trước khi banh.
- Trong quá trình banh kim loại tấm độ cong của phần phôi bị biến dạng sẽ giảm
L
β

α

ϕ

R

đi và tại vùng biến dạng sẽ xảy ra quá trình biến dạng khác nhau ở 2 phía của phôi:
các lớp kim loại ở phía mặt ngoài góc banh thì bị nén, còn các lớp bên trong thì bị
kéo. Khi tăng bán kính thì biến dạng dẻo sẽ bao trùm toàn bộ chiều dày phôi.
- Sau khi banh kim loại tấm hình dạng và kích thước tiết diện ngang của phôi tại
vùng banh bị thay đổi. Sự thay đổi tiết diện ngang của phôi sẽ càng lớn khi bán kính
banh ra càng lớn.
- Mô tả quá trình banh ống:

Ống sau khi xẻ rãnh suốt theo chiều dọc ống sẽ được xylanh thủy lực đẩy tới vào
cơ cấu banh ống.
Rãnh xẻ sẽ di chuyển vào khối hình V trong cơ cấu, chịu tác dụng lực của cơ cấu
vitme - đai ốc đã điều chỉnh sẵn ống sẽ dần được banh rộng đườnh kính nhờ vào
quá trình biến dạng dẻo kim loại.
Tốc độ banh ống bằng với tốc độ đẩy của xylanh thủy lực.

19


Hình 3.2. Ống trước và sau khi banh.
3.1.3. Quá trình biến dạng dẻo của kim loại.
3.1.3.1. Biến dạng của kim loại.
- Banh thép hay dập tạo hình đều được tạo ra từ biến dạng dẻo của kim loại để
tạo ra hình dạng kích thước mong muốn ban đầu, để tạo nên hình dạng này ta cần có
khuôn tạo hình. Khuôn tạo hình được tạo thành từ hai thành phần là: cối và chày.
- Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy là 3 quá trình nối tiếp nhau xảy ra
trong kim loại và phần lớn tác dụng của tải trọng gây ra. Dưới tác dụng của tải trọng
xảy ra 3 quá trình: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy.
- Lúc đầu khi tăng tải trọng độ biến dạng Δl tăng theo tỉ lệ bậc nhất với nó, gọi là
biến dạng đàn hồi lúc này kim loại có thể trở về vị trí ban đầu.
- Khi tải trọng vượt quá giá trị nhất định độ biến dạng Δl tăng rất nhanh khi thôi
tác dụng tải trọng thì kim loại vẫn bị biến dạng nhưng không lớn lắm được gọi là
biến dạng dẻo i.
- Khi tải trọng đạt đến giá trị max thì lúc này xuất hiện các vết nứt tế vi và làm
ứng suất tập trung càng cao hơn dẫn đến các vết nứt càng tăng và to dần, kim loại bị
tách rời và bị phá hủy hiện tượng đó gọi là biến dạng phá hủy.
- Khi banh thép ta chú ý vào các biểu đồ sau vì đối với mỗi vật liệu thì chịu tác
dụng một lực phù hợp để không làm phá hủy vật liệu đó:
- Khi banh thép ta chú ý đến biểu đồ σ - ε:

Với:
Trong đó:
P: Tải trọng
F0: Diện tích tiết diện ban đầu
20


Ε: Độ giãn tương đối
Δl: Độ giãn dài khi kéo
L0: Độ dài ban đầu
E: Mô đun đàn hồi của vật liệu, N/mm2

Hình 3.3. Biểu đồ σ – ε.
3.1.3.2. Biến dạng đàn hồi.
- Là biến dạng bị mất đi ngay sau khi bỏ tải trọng, nếu giá trị của tải trọng đặt
vào P ≤ PA ở trên biểu đồ thì khi tải trọng đặt vào mẫu bị kéo dài ra nhưng khi bỏ tải
trọng thì nó trở về trạng thái ban đầu.

P

b

Pb
Pa
Pp

a
p

l

21


Hình 3.4. Biểu đồ quan hệ giữa lực và biến dạng.
3.1.3.3. Biến dạng dẻo.
Là biến dạng vẫn còn lại sau khi bỏ tải trọng, khi ta đặt tải trọng P > P A thì kim
loại sẽ bị biến dạng nhưng khi ta bỏ tải trọng này thì kim loại vẫn giữ nguyên hình
dáng mới bị biến dạng chứ không trở về hình dáng ban đầu được.
3.1.3.4. Phá huỷ.
Là sự đứt rời giữa các phần tử của tinh thể khi biến dạng. Khi ta đặt tải trọng P >
Pc thì mạng tinh thể của kim loại bị xô lệch, vỡ vụn phá hủy mạng tinh thể của kim
loại.
3.2. Tính toán thiết kế.
3.2.1. Tính toán phôi.
3.2.1.1. Xác định vị trí lớp trung hòa.
- Vị trí của lớp trung hòa được xác định bởi bán kính lớp trung hòa ρ. Trong quá
trình banh bề mặt lớp kim loại phía trong và phía ngoài của phôi bị biến dạng kéo
và nén và ở giữa các lớp này là lớp trung hòa hầu như không bị biến dạng và để tính
toán phôi ta tiến hành xác định vị trí lớp trung hòa và tính toán phôi tại đây.
- Bán kính lớp trung hòa có thể được xác định theo công thức:
Trong đó:
Btb là chiều rộng trung bình của lớp tiết diện.
B là chiều rộng của phôi ( mm )
S là chiều dày vật liệu ( mm )
R là bán kính banh phía trong ( mm )
Ξ là hệ số biến mỏng.
Tỷ số Gọi là hệ số biến rộng.
S1 là chiều dày vật liệu sau khi banh.
- Trong thực tế bán kính lớp trung hòa có thể xác định theo công thức gần đúng.

- Trong đó:
R là bán kính banh phía trong.
X là hệ số xác định khoảng cách lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong

22


3.2.1.2. Bán kính banh nhỏ nhất.
- Khi banh, nếu bán kính banh phía trong quá nhỏ sẽ làm đứt vật liệu ở tiết diện
banh
- Bán kính banh nhỏ nhất được xác định theo công thức:
- Theo thực nghiệm ta có:
Rmin = K.S
Với:

K là hệ số phụ thuộc góc nhấn α.

3.2.1.3. Công thức tính lực banh.
Lực banh làm biến dạng dẻo kim loại.
Ở đây:
Trong đó:

+ B là chiều rộng tấm phôi : B = 1000 (mm).

+ S là bề dày tấm phôi :

S = 10 (mm).

+ Là giới hạn bền của vật liệu: 610 (N/mm2)
+ K1 là hệ số uốn tự do phụ thuộc vào vật liệu và tỷ số l/S: K 1 = 0,05 ÷ 0,7 lấy K

= 0,05
+ l là khoảng cách giữa hai điểm tiếp xúc: l = 900 mm.
÷

+ n là hệ số biến dạng dẻo của kim loại: n=1,6 1,8 ta chọn n=1,7
Vậy:
305 (kn)
3.2.1.4. Tính đàn hồi khi banh.
- Trong quá trình banh không phải toàn bộ kim loại phần cung banh đều chịu
biến dạng dẻo mà có một phần còn lại ở biến dạng đàn hồi. Vì vậy khi không còn
lực tác dụng của các trục banh thì vật hoàn toàn như hình dáng kích thước đã lựa
chọn ban đầu đó là hiện tượng đàn hồi sau khi banh.

23


Hình 3.5. Độ đàn hồi khi banh của phôi.
- Tính toán đàn hồi được biểu hiện khi banh với bán 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:
- Góc đàn hồi được xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật banh sau khi dập và góc
banh theo tính toán.
- Thông thường β bằng khoảng 100.
- Mức độ đàn hồi khi banh phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, góc banh, tỷ số
giữa bán kính banh với chiều dày vật liệu, hình dáng kết cấu khi banh.

3.2.2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thủy lực.

A. Cơ cấu tạo năng lượng: bơm dầu, bộ lọc…
B. Phần tử nhận tín hiệu: các loại nút ấn…

C. Phần tử xử lý: van áp suất, van điều khiển từ xa…
D. Phần tử điều khiển: van đảo chiều…
E. Cơ cấu chấp hành: xylanh, động cơ dầu.
24


3.2.2.1. Tính toán xylanh thủy lực.
- Xác định giá trị phụ tải đặt lên xylanh và tính toán lực cần thiết để thắng phụ
tải trong cả hai chiều chuyển động.
- Chọn kết cấu của xylanh.
- Chọn áp suất làm việc của xylanh.
- Tính diện tích làm việc của piston theo áp suất làm việc và phụ tải.
- Tính đường kính trong xylanh D và cần piston d. Lấy d

≈

(0,5

÷

0,7)D.

- Xác định khoảng chạy của xylanh. Nên chọn L < 15D.
- Tính lưu lượng cần thiết theo giá trị vận tốc.
- Kiểm tra sức bền và ổn định của xylanh.
3.2.2.1.1. Xác định giá trị phụ tải đặt lên xylanh.
Công thức tính trọng lượng thép ống
Trọng lượng (kg) = (OD – W) * W * 0.003141 * Tỷ trọng * L
OD: đường kính ngoài của ống thép (mm)
ID: đường kính trong của ống thép (mm)

W: Độ dày của ống thép (mm)
Tỷ trọng: Thép ống đúc Carbon : 7,85 g/cm3
L: chiều dài ống (m)
=> Trọng lượng = (300 – 10) * 10 * 0,003141 * 7,85 * 6 = 429 (kg)

25