thiết kế máy cán thép vằn ø16

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY
----------------------------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD

:

PGS.TS Trần Thiên Phúc

SVTH

:

Trần Đức Tâm

MSSV

:

21303524

LỚP

:

CK13KTK

TP Hồ Chí Minh 06/2019
i


ii


iii


LỜI NÓI ĐẦU
Trong sản xuất cơ khí ở nước ta thì sản xuất sắt thép đóng một vai trò vô cùng
quan trọng. Hơn 70% kim loại sản xuất phải trải qua khâu cán. Ở các quốc gia phát triển
thì khâu này chiếm đến 85%.
Thực tế sản lượng sắt thép ở nước ta còn rất thấp so với các nước trong khu vực và
trên thế giới. Điều đó cho thấy trong những năm tới đây ngành công nghiệp luyện kim và
cán thép ở nước ta sẽ phát triển nhanh hơn nữa.
Bằng những kiến thức của mình và dựa trên tình huống thực tế, em quyết định
chọn đề tài “THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP VẰN Ø16” làm luận văn tốt nghiệp của
mình.
Trên thị trường có rất nhiều loại máy cán như máy cán thép hình, máy cán tấm,
máy cán thép xây dựng, máy cán hai trục, máy cán ba trục, máy cán bốn trục,… tạo ra
nhiều sản phẩm đa dạng phụ thuộc vào từng loại máy. Em chọn máy cán 3 trục có đường
kính trục là Ø260 để cán ra thành phẩm thép vằn Ø16 từ phôi liệu ban đầu 32 × 32 ×
6000 nhằm phục vụ các công trình xây dựng.
Loại máy em thiết kế tương đối gọn, dễ tháo lắp, dễ thao tác và thay thế trục cán
dễ dàng.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong nhà trường, các thầy trong
khoa cơ khí đã tận tình giúp đỡ em trong suốt những năm qua đặc biệt là Thầy hướng dẫn

PGS.TS Trần Thiên Phúc. Sau một thời gian tìm hiểu đề tài, với sự chỉ bảo nhiệt tình của
thầy thì đến nay em đã hoàn thành luận văn theo đúng tiến độ đề ra. Do kiến thức và thời
gian có hạn nên luận văn tốt nghiệp không thể tránh được những sai sót nên em rất mong
sự góp ý và chỉ bảo của quý Thầy/Cô trong bộ môn để luận văn được hoàn thiện hơn.
TP Hồ Chí Minh, Ngày ….. Tháng ….. Năm 2019
Sinh viên thực hiện
Trần Đức Tâm
iv


Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................................... iv
DANH SÁCH HÌNH VẼ ............................................................................................................ viii
Chương 1 ..................................................................................................................................... viii
Chương 2 ..................................................................................................................................... viii
Chương 3 ..................................................................................................................................... viii
Chương 4 ....................................................................................................................................... ix
Chương 5 ....................................................................................................................................... ix
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ......................................................................................................... xi
Chương 1 ....................................................................................................................................... xi
Chương 2 ....................................................................................................................................... xi
Chương 3 ....................................................................................................................................... xi
Chương 4 ....................................................................................................................................... xi
Chương 5 ....................................................................................................................................... xi
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN ......................................................................................................... 1

1.1 Lịch sử phát triển của máy cán thép trên thế giới: ................................................. 1
1.2 Lịch sử phát triển của ngành cán thép ở Việt Nam: ............................................... 1
1.3 Các máy cán thường gặp: ......................................................................................... 2
1.4 Các phương pháp tạo ra thép vằn: ........................................................................... 3

1.4.1 Cán và ép: ...................................................................................................................... 3
1.4.2 Cán 2 trục và cán 3 trục: ............................................................................................ 4
1.4.3 Trục cán: ....................................................................................................................... 6
CHƯƠNG 2 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN .............................................................. 7

2.1 Yêu cầu kĩ thuật: ....................................................................................................... 7
2.2 Nguyên lý hoạt động: ................................................................................................ 7
2.3 Cấu trúc hệ thống: .................................................................................................... 8
2.4 Phương án bố trí mặt bằng: ................................................................................... 10
2.6 Phương án điều khiển: ........................................................................................... 12
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ LỖ HÌNH TRỤC CÁN ..................................................................... 14

3.1 Giới thiệu về hệ thống lỗ hình: .............................................................................. 14
3.1.1 Hệ thống lỗ hình chữ nhật-vuông: ............................................................................ 14
3.1.2 Hệ thống lỗ hình vuông- ovan: .................................................................................. 14
v


3.1.3 Hệ thống lỗ hình thoi- hình vuông: ........................................................................... 15
3.1.4 Hệ thống lỗ hình ovan- hình tròn: … ........................................................................ 15

3.2 Những nguyên tắc phải đảm bảo khi thiết kế lỗ hình trục cán: ........................... 15
3.3 Tính toán thiết kế hệ thống lỗ hình: ...................................................................... 16
3.3.1 Cách bố trí lỗ hình trên trục cán: .............................................................................. 16
3.3.2 Thiết kế lỗ hình trục cán: .......................................................................................... 17
3.3.3 Chọn phương pháp cán: ............................................................................................. 25
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ LỰC HỌC ............................................................... 27

4.1 Tính lực cán: ........................................................................................................... 27
4.1.1 Lực cán P1 cho lỗ hình lần thức nhất: ...................................................................... 29

4.1.2 Lực cán P2 cho lỗ hình lần thức hai: ......................................................................... 30
4.1.3 Lực cán P3 cho lỗ hình lần thức ba: .......................................................................... 31
4.1.4 Lực cán P4 cho lỗ hình lần thức tư:........................................................................... 32
4.1.5 Lực cán P5 cho lỗ hình lần thức thứ năm: ................................................................ 33

4.2 Tính lượng nước giải nhiệt trong quá trình cán: ................................................. 34
4.2.1 Trong lần cán đầu tiên: .............................................................................................. 34
4.2.2 Trong lần cán thứ hai:................................................................................................ 34
4.2.3 Trong lần cán thứ ba: ................................................................................................. 34
4.2.4 Trong lần cán thứ tư: ................................................................................................. 35
4.2.5 Trong lần cán thứ năm:.............................................................................................. 35

4.3 Tính mômen cán và các mômen khác sinh ra khi cán: ........................................ 35
4.3.1 Mômen cán:................................................................................................................ 35
4.3.2 Mômen ma sát: ............................................................................................................ 37
4.3.3 Mômen không tải: ....................................................................................................... 39
4.3.4 Mômen động Mđ .......................................................................................................... 40

4.4 Tính công suất động cơ: ......................................................................................... 41
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM KẾT CẤU CHÍNH CỦA MÁY ................ 44

5.1 Thiết kế hộp giảm tốc: ............................................................................................ 44
5.1.1 Phân phối tỉ số truyền: ............................................................................................... 44
5.1.2 Thiết kế bánh răng:..................................................................................................... 46
5.1.3 Thiết kế trục: ............................................................................................................... 58
5.1.4 Tính chọn ổ đỡ: ........................................................................................................... 71
5.1.5 Cấu tạo của vỏ hộp: .................................................................................................... 76
5.1.6 Bôi trơn hộp giảm tốc: ................................................................................................ 78
vi

5.1.7 Các chi tiết phụ: .......................................................................................................... 79

5.2 Thiết kế hộp phân lực: ............................................................................................ 81
5.2.1 Xác định các thông số của hộp phân lực:.................................................................. 82
5.2.2 Tính toán thiết thiết trục cho hộp phân lực ............................................................... 85
5.2.3 Tính chọn ổ đỡ: ........................................................................................................... 89

5.3 Tính toán thiết kế giá cán:...................................................................................... 90
5.3.1 Trục cán: ..................................................................................................................... 90
5.3.2 Tính toán khung giá cán: ........................................................................................... 94
5.3.3 Tính chọn gối đỡ và ổ đỡ cho trục cán: ................................................................... 101
5.3.4 Cơ cấu điều chỉnh lượng ép : ................................................................................... 104
5.3.5 Lò xo : ........................................................................................................................ 105

5.4 Các chi tiết phụ: .................................................................................................... 106
5.4.1 Khớp nối: ................................................................................................................... 106
5.4.2 Băng tải dẫn hướng : ................................................................................................ 110
5.4.3 Bàn cắt: ..................................................................................................................... 111
CHƯƠNG 6: NĂNG SUẤT VÀ AN TOÀN VẬN HÀNH MÁY ............................................... 112

6.1 Năng suất: ............................................................................................................. 112
6.2 An toàn vận hành máy : ....................................................................................... 112
6.2.1. Yêu cầu về lắp ráp:................................................................................................... 113
6.2.2. Chế độ và dầu bôi trơn máy cán: ............................................................................ 113
6.2.3. An toàn vận hành máy: ........................................................................................... 114
6.2.4. Bảo dưỡng máy: ....................................................................................................... 114

6.3 Kết luận: ................................................................................................................ 115
6.4 Hướng phát triển đề tài: ....................................................................................... 116

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 117

vii


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Chương 1
Hình 1. 1 Hình phối cảnh của máy cán hai trục không đảo chiều ....................................... 3
Hình 1. 2 Cơ cấu mô phỏng ép để tạo thép tròn .................................................................. 3
Hình 1. 3 Dây chuyền cán 2 trục 1 chiều được mô phỏng .................................................. 4
Hình 1. 4 Sơ đồ động máy cán hai trục ............................................................................... 4
Hình 1. 5 Sơ đồ động máy cán 3 trục .................................................................................. 5
Hình 1. 6 Gia công lăn răng cho trục cán thép vằn ngoài thực tế ....................................... 6
Chương 2
Hình 2. 1 Sản phẩm thép vằn Ø16 ....................................................................................... 7
Hình 2. 2 Nguyên liệu thép thanh vuông 32 × 32 mm ....................................................... 7
Hình 2. 3 Sơ đồ quy trình cán .............................................................................................. 8
Hình 2. 4 Sơ đồ động máy cán ba trục ................................................................................ 8
Hình 2. 5 a,b,c Các phương án bố trí mặt bằng ................................................................. 11
Hình 2. 6 Nút nhấn bằng tay và con tắc hành trình thực tế ............................................... 12
Hình 2. 7 Sơ đồ đấu dây .................................................................................................... 13
Chương 3
Hình 3. 1 Minh họa hệ thống lỗ hình................................................................................. 14
Hình 3. 2 a, b Cách bố trí giá lỗ hình trên giá cán ba trục ................................................. 17
Hình 3. 3 Các kích thước cơ bản của thép vằn Ø16 .......................................................... 18
Hình 3. 4 Biểu đồ thể hiện quan hệ giữa hệ số 𝜇 và số lần cán ......................................... 20
Hình 3. 5 Hệ thống các lỗ hình để tao nên thép vằn Ø16 ................................................. 20
Hình 3. 6 Kích thước lỗ hình ô van trước tinh .................................................................. 21
viii

Hình 3. 7 a,b,c Kích thước lỗ hình vuông trước ô van ...................................................... 22
Hình 3. 8 Kích thước lỗ hình ô van trong lần cán đâu ...................................................... 25
Hình 3. 9 Kích thước lỗ hình vuông trong lần cán đâu ..................................................... 25
Hình 3. 10 Phương án di chuyển phôi cán được chọn....................................................... 26
Chương 4
Hình 4. 1 Áp lực từ phôi tác dụng lên trục cán ................................................................. 27
Hình 4. 2 Quan hệ giữa 𝑡𝑐ℎ°, 𝜎𝐵 và % cacbon.................................................................. 28
Hình 4. 3 Mô phỏng các lực tác dụng lên trục cán ............................................................ 29
Chương 5
Hình 5. 1 Biểu đồ mômen trục I ........................................................................................ 60
Hình 5. 2 Truc I được vẽ phác thảo ................................................................................... 61
Hình 5. 3 Biểu đồ mômen trục II ....................................................................................... 62
Hình 5. 4 Truc II được vẽ phác thảo .................................................................................. 64
Hình 5. 5 Biểu đồ mômen trục III ..................................................................................... 65
Hình 5. 6 Truc III được vẽ phác thảo ................................................................................ 66
Hình 5. 7 Các lực tác dựng lên ổ đỡ trục I ........................................................................ 71
Hình 5. 8 Các lực tác dựng lên ổ đỡ trục II ....................................................................... 73
Hình 5. 9 Các lực tác dựng lên ổ đỡ trục III ...................................................................... 75
Hình 5. 10 Nắp cửa thăm mô phỏng .................................................................................. 78
Hình 5. 11 Kích thước bulông vòng .................................................................................. 80
Hình 5. 12 Hình dạng và kích thước nút tháo dầu ren trụ ................................................. 81
Hình 5. 13 Hình dạng và kích thước nút thông hơi ........................................................... 81
Hình 5. 14 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên bánh răng và gối đỡ trục ............................. 86
ix


Hình 5. 15 Thông số của ổ bi hộp phân lực....................................................................... 89
Hình 5. 16 Lực tác dụng lên gối đỡ hộp phân lực ............................................................. 90
Hình 5. 17 a,b Các thông số của trục cán .......................................................................... 92

Hình 5. 18 Hình mô phỏng thân giá cán kiểu hở............................................................... 95
Hình 5. 19 Các kích thước cơ bản của khung giá cán ....................................................... 96
Hình 5. 20 Gối đỡ trục ..................................................................................................... 102
Hình 5. 21 Các thông số bạc lót ...................................................................................... 103
Hình 5. 22 Cấu tạo vít me dưới ....................................................................................... 104
Hình 5. 23 Vị trí Lò xo được đặt trong giá cán ............................................................... 105
Hình 5. 24 Thông số của lò xo ........................................................................................ 106
Hình 5. 25 Cấu tạo nối trục xích...................................................................................... 107
Hình 5. 26 Cấu tạo trục khớp nối vuông ......................................................................... 109
Hình 5. 27 Hình mô phỏng băng tải dẫn hướng .............................................................. 110
Hình 5. 28 Bàn cắt mô phỏng .......................................................................................... 111

x


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Chương 1
Bảng 1. 1 So sánh máy cán hai trục và ba trục .................................................................... 5
Chương 2
Bảng 2. 1 So sánh các phương án bố trí mặt bằng ............................................................ 11
Chương 3
Bảng 3. 1 Các thông số kỹ thuật và thành phần hoá học của mác thép............................. 18
Chương 4
Bảng 4. 1 Tổng hợp các thông số lỗ và lực cán................................................................. 34
Bảng 4. 2 Tổng hợp các thông số momen ......................................................................... 40
Bảng 4. 3 Các thông số động cơ ........................................................................................ 43
Chương 5
Bảng 5. 1 Tổng hợp số liệu hộp giảm tốc .......................................................................... 46
Bảng 5. 2 Chọn vật liệu làm bánh răng và cách nhiệt luyện bộ truyền cấp chậm............. 57
Bảng 5. 3 Thông số hình học: (tính được) ......................................................................... 57

Bảng 5. 4 Thông số động học, động lực học: (tính được) ................................................. 58
Bảng 5. 5 Ứng suất của trục hộp giảm tốc ........................................................................ 58
Bảng 5. 6 Then cho tiết diện trục tính được ...................................................................... 66
Bảng 5. 7 Mômen cản uốn và mômen cản xoắn của các tiết diện..................................... 68
Bảng 5. 8 Biên độ và giá trị trung bình của các ứng suất. ................................................. 68
Bảng 5. 9 Kết quả tính toán với tiết diện ba trục. .............................................................. 69
Bảng 5. 10 Giá trị ứng suất dập và cắt của then tại trên các trục. ..................................... 70
Bảng 5. 11 Thông số ổ bi đỡ trục I .................................................................................... 71
xi


Bảng 5. 12 Thông số ổ bi đỡ trục II................................................................................... 73
Bảng 5. 13 Thông số ổ bi đỡ trục III ................................................................................. 75
Bảng 5. 14 Thông số nắp cửa thăm ................................................................................... 78
Bảng 5. 15 Kích thước của bulông vòng ........................................................................... 80
Bảng 5. 16 Thông số nút tháo dầu ..................................................................................... 80
Bảng 5. 17 Thông số nút thông hơi ................................................................................... 81
Bảng 5. 18 Thông số của then bằng .................................................................................. 87
Bảng 5. 19 Thông số ổ bi đỡ hộp phân lực........................................................................ 89

xii


xiii


Máy cán thép vằn Ø16

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1 Lịch sử phát triển của máy cán thép trên thế giới
Máy cán thép thô sơ được dùng ngựa để kéo và dùng để cán ra các sản phẩm đơn
giản để chế tạo ra gươm, dao, giáo mác, và các cổ xe ngựa,.. Máy cán lúc đầu chỉ có 2
trục quay ngược chiều nhau. Đến năm 1864 máy cán 3 trục đầu tiền ra đời chạy bằng
máy hơi nước cán ra các loại thép tấm, thép hình, đồng tấm và dây đồng. Do nhu cầu
ngày còn phát triển, đặc biệt là ngày công nghiệp đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngành công
nghiệp nhẹ… mà chiếc máy 4 trục ra đời năm 1870. Sau đó là các loại máy cán với giá
cán 6 trục, 12 trục, 20 trục và các loại máy cán đặc biệt khác ra đời để cán các sản phẩm
cán đặc biệt các sản phẩm siêu mỏng và dị hình như máy cán bi, cán chu kì, cán đúc liên
tục.
Hiện nay để cán một sản phẩm theo một quy trình công nghệ người ta kết hợp
nhiều giá cán lại như máy cán thô, máy cán phá, nhóm giá cán thô, nhóm giá cán trung
gian, nhóm giá cán tinh, máy cán tinh, máy cán bán liên tục, máy cán liên tục,…ngoài ra
người ta còn dùng rất nhiều thiết bị khác để tiến hành tự động hóa, cơ khí hóa, tin học
hóa trong sản xuất theo QTCN mới. Các thiết bị này là máy cắt, lò nung, lò nhiệt luyện,
hệ thống con lăn, bàn nâng hạ, máy tinh chỉnh, sàn làm nguội,…tất cả các thiết bị chính
và phụ đó được bố trí sắp đặt trong xưởng cán hay trong khu liên hợp luyện cán thép theo
trình tự công nghệ.
Thế giới có những xưởng cán với chiều dài từ 500m đến 4000m với năng suất rất
cao như khu luyện cán thép ở Bảo Sơn Trung Quốc 6 triệu tấn/năm; khu luyện cán thép
của công ty POSCO Hàn Quốc có năng suất 20 triệu tấn/ năm.
1.2 Lịch sử phát triển của ngành cán thép ở Việt Nam.
Trước năm 1954, các loại thép ở Việt Nam hầu như đều nhập từ Pháp về, sau năm
1954 chúng ta nhập thép từ Liên Xô, Trung Quốc và các nước Đông Âu. Kế hoạch 5 năm
lần thứ nhất (1960-1965) , nhà nước ta đầu tư xây dựng khu gang thép Thái Nguyên với
sự giúp đỡ của Trung Quốc. Năm 1975 , nhà máy luyện cán thép Gia Sàng, Thái Nguyên
1

Máy cán thép vằn Ø16

PGS.TS Trần Thiên Phúc

đi vào hoạt động với năng suất 5 vạn tấn/ năm ( nay là 10 vạn tấn/ năm) . Đến năm 1978
Nhà máy cán thép Lưu Xá, Thái Nguyên có năng suất 12 vạn tấn/ năm đi vào hoạt động.
Cho đến năm 1986 cả nước chỉ đạt khoảng 20 vạn tấn thép cán/ năm.
Sau đổi mới, các xí nghiệp liên doanh cán thép giữa Việt Nam với nước ngoài đã
hình thành như Công ty Thép Việt- Uc VINA USTEEL ở Hải phòng có năng suất 18 vạn
tấn/ năm, Công ty Thép NASTEEL VINA giữa Việt Nam và Singapo ở Thái Nguyên có
năng suất 12 vạn tấn/ năm, Công ty Thép Việt- Nhật ở Vũng Tàu, Công ty thép ống
VINAPIPE liên doanh giữa Việt Nam và Hàn Quốc, Công ty thép Đà Nẵng ,… Tính đến
năm 2005 cả nước ta đã sản xuất khoảng 3.000.000 tấn thép cán. Thép của chúng ta phục
vụ được một phần nhu cầu xây dựng cho đất nước và đã tham gia xuất khẩu.
Trong định hướng phát triển của ngành luyện kim ở nước ta đã dự kiến tổng nhu
cầu thép vào năm 2010 là 6.400.000 tấn, trong đó có 3.500.000 tấn thép tấm, lá và
2.900.000 tấn thép hình và dây.
Để đảm bảo nhu cầu trên, dự kiến xây dựng , phân bổ và phát triển năng lực thiết
bị nhằm cân đối nhu cầu sản phẩm cũng được đề xuất cho từng giai đoạn đến 2015 và
năm 2020, bao gồm các nhà máy cán nóng, cán nguội thép băng liên tục với tổng sản
lượng dự kiến đến năm 2010 tới hơn 4 triệu tấn / năm.
1.3 Các máy cán thường gặp:
Thường sử dụng máy cán có một giá cán. Máy cán được bố trí theo hàng có các
giá cán bố trí thành một hay nhiều hàng ngang, các máy cán được dẫn động chung bằng
một động cơ hoặc dẫn động riêng biệt tùy theo ý đồ công nghệ. Để tiết kiệm diện tích mặt
bằng của xưởng cán, máy cán có thể bố trí theo hình chữ Z. Các máy cán dùng ở nhà máy
cán thép Gia Sàng, khu liên hợp gang thép Thái Nguyên,.. là loại máy cán được bố trí
theo một hàng.

2

Máy cán thép vằn Ø16

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Hình 1. 1 Hình phối cảnh của máy cán hai trục không đảo chiều
1-Thân giá cán; 2- Trục cán; 3- Cơ cấu điều chỉnh lượng ép; 4 –hộp bánh răng
truyền lực; 5- Hộp giảm tốc; 6- Bánh đà; 7- Động cơ; 8- Trục ổ nối; 9- Đế máy
1.4 Các phương pháp tạo ra thép vằn:
1.4.1 Cán và ép
- Ép: Là dùng lực đẩy từ phía sau, lực có thể do xy lanh tạo ra, để ép kim loại đang
nòng chảy qua lỗ hình để tạo ra sản phẩm yêu cầu

Hình 1. 2 Cơ cấu mô phỏng ép để tạo thép tròn
3


Máy cán thép vằn Ø16

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

- Cán: là sản phẩm sẽ đi qua 2 trục cán, hình dạng lỗ cán sau cùng chính là hình
dạng sản phẩm, thành được dẫn động nhờ vào rolo bằng chuyền, băng tải chuyên dụng.

Hình 1. 3 Dây chuyền cán 2 trục 1 chiều được mô phỏng
1.4.2 Cán 2 trục và cán 3 trục: đều có thể tạo ra được thép vằn.
- Cán 2 trục:

Hình 1. 4 Sơ đồ động máy cán hai trục

1- Trục cán; 2-Móng máy; 3,4- Trục khớp nối; 5- Bệ trên giá cán; 6- Bánh răng
chữ V; 7,11- Khớp nối; 8- Khung giá cán; 9- Hộp truyền lực; 10- Hộp giảm tốc; 12Động cơ điện; 13- Bánh đà; 14- Bánh răng chữ V trong hộp giảm tốc.
- Cán 3 trục:

4


Máy cán thép vằn Ø16

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Hình 1. 5 Sơ đồ động máy cán 3 trục
1- Động cơ; 2- Khớp nối trục; 3- Bánh đà, 4- Hộp giảm tốc; 5- Hộp phân lực; 6- Trục
khớp nối; 7- Trục cán; 8- Thân giá cán.
Máy cán này có một giá cán với ba trục cán. Chia làm hai loại: loại có hai trục to
và trục giữa nhỏ dùng để cán tấm, còn loại có 3 trục bằng nhau thì dùng để cán phôi, cán
hình và thường được dùng làm nhiệm vụ cán phá trong dây chuyền công nghệ.
Phôi liệu được cán theo hai hướng. Giữa hai trục trên và dưới có các cơ cấu điều chỉnh
lượng ép cho nên năng suất của máy khá cao. Máy có cấu tạo khá đơn giản, dễ chế tạo và
sửa chữa
Bảng 1. 1 So sánh máy cán hai trục và ba trục
Máy cán 2 trục
Giống nhau

Máy cán 3 trục

Điều có thể tạo ra thép vằn

Số lượng máy

Nhiều

Ít

Chi phí đầu tư

Lớn

Ít

Quy mô

Lớn

Nhỏ và trung

5


Máy cán thép vằn Ø16

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Năng suất

Cao

Năng suất thấp

Khả năng

Cán nhiều thanh cùng một lúc

Cán được ít

Vì áp dụng cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ với khoản đầu tư ít nên ta lựa chọn
phương án cán 3 trục nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu về chất lượng cũng như năng suất
trung bình.
1.4.3 Trục cán:
Là cần thiết để tạo ra thép vằn, trục cán thường được gia công tiện tròn, sau đó lăn răng

Hình 1. 6 Gia công lăn răng cho trục cán thép vằn ngoài thực tế

6


Máy cán thép vằn Ø16

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

CHƯƠNG 2 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN
2.1 Yêu cầu kĩ thuật:
Sản phẩm là thép vằn Ø16 có chiều dài
10 mét phục vụ các công trình xây dựng. Tính
cơ lý của thép vằn thành phẩm phải đảm bảo
về yêu cầu giới hạn chảy, độ bền tức thời, độ
giãn dài, xác định bằng phương pháp kéo thử,
uốn ở trạng thái nguội. Tính chất cơ lý của
từng loại thép và phương pháp thử được quy
định cụ thể theo tiêu chuẩn. Chiều dài ước

tính phôi ra trước khi cắt là: (bảo toàn thể tích)
𝑙=

32×32×6
8×8𝜋

Hình 2. 1 Sản phẩm thép vằn Ø16

≈ 30.55 (𝑚é𝑡)

Nguyên liệu vào là thép thanh vuông kích thước
32 × 32 có chiều dài 6 mét, khối lượng sấp sỉ 48.23
kg/thanh (7850 𝑘𝑔/𝑚3 ) bề mặt nhám, thô được cung cấp
ở dạng thanh, bó lại từng bó, có chiều dài thanh dao động
thừ 6 ÷ 12 mm

Hình 2. 2 Nguyên liệu thép
thanh vuông 𝟑𝟐 × 𝟑𝟐 mm

2.2 Nguyên lý hoạt động:
Sơ đồ qui trình công nghệ chung của một phân xưởng cán:

Đây là sơ đồ qui trình công nghệ đầy đủ cho một dây chuyền công nghệ lớn có khả
năng sản xuất ra nhiều chủng loại sản phẩm với sản lượng từ một đến vài triệu tấn/năm.
Tuỳ theo năng lực sản xuất của từng nhà máy mà sẽ có một qui trình công nghệ cụ
thể riêng

7

Máy cán thép vằn Ø16

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Hình 2. 3 Sơ đồ quy trình cán
2.3 Cấu trúc hệ thống
Máy cán thường gồm có các bộ phận chính sau:

Hình 2. 4 Sơ đồ động
máy cán ba trục

8


Máy cán thép vằn Ø16

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

1. Động cơ:
Ngày xưa, người ta thường dùng sức ngựa, sức người hoặc truyền động bằng máy
hơi nước.
Ngày nay, người ta sử dụng động cơ điện xoay chiều 3 pha vì giá rẻ, dễ mua và
thay thế. Cụ thể ở đây ta chọn động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ (380V).
2. Khớp nối:
Nhằm nối truyền động từ bộ phận này tới bộ phận kia qua đó có tác dụng làm cho
chuyển động được đều đặn hơn và êm hơn.
Giữa động cơ điện và hộp giảm tốc: chọn khớp nối vòng đàn hồi vì có nhiều ưu
điểm như: giảm va đập và chấn động, đề phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây nên
và bù lại độ lệch trục.
Giữa hộp giảm tốc và hộp phân lực: chọn khớp nối trục xích vì số vòng quay của

hộp giảm tốc tương đối nhỏ, mômen xoắn lớn, có sự lệch trục. Việc chế tạo nối trục xích
đơn giản, kích thước khá nhỏ gọn.
Giữa trục ra của hộp phân lực và trục cán: chọn khớp nối vuông vì có cấu tạo đơn
giản, không cần độ chính xác cao, dễ chế tạo do giá thành thấp. Vật liệu chế tạo trục
khớp nối vuông là thép đúc có [𝜎]𝑘 = (5÷8) KG/mm2.
3. Hộp giảm tốc:
Là bộ phận cần thiết trong máy cán. Hộp giảm tốc có nhiều kiểu và nhiều cấp khác
nhau. Phần lớn hộp giảm tốc của máy cán dùng cặp bánh răng chữ V để khử lực dọc trục
và làm kết cấu hộp nhỏ gọn hơn do chúng ta tự chế tạo.
4. Hộp phân lực:
Vì giá cán có 3 trục cán nên sử dụng hộp phân lực gồm 3 bánh răng chữ V để phân
phối mômen xoắn và truyền chuyển động quay cho trục cán. Đường kính vòng lăng của
bánh răng hộp lực gọi là đường kính danh nghĩa của máy cán.

9


Máy cán thép vằn Ø16

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

5. Giá cán:
Bao gồm các bộ phận sau:
- Thân cán
- Trục cán
- Gối đỡ và ổ đỡ trục cán.
- Cơ cấu điều chỉnh lượng ép
- Cơ cấu dẫn hướng
Ở đây, thân giá cán ta dùng kiểu hở. Được cấu tạo từ hai phần: thân và nắp. Nắp
được gắn với thân bằng bulông hay chốt và định vị với nhau bằng các thân giằng.

Vật liệu chế tạo thân giá cán thường là thép 𝐶35 ÷ 𝐶55 có 𝜎𝑏 = 60 𝑁/𝑚𝑚2 và
thường được chế tạo bằng phương pháp đúc hoặc hàn ghép từng tấm kim loại.
2.4 Phương án bố trí mặt bằng
Phương án 1: mặt bằng chữ I

Phương án 2 : mặt bằng chữ U

10


Máy cán thép vằn Ø16

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Phương án 3 : mặt bằng chữ Z

Hình 2. 5 a,b,c Các phương án bố trí mặt bằng
1. Động cơ 2. Hộp giảm tốc 3. Hộp chia momen 4. Trục cán 5. Cụm lò nung và thiết
bị phụ trợ 6. Cụm máy cắt và thiết bị phụ trợ khác 7. Hướng di chuyển của dây chuyền.
Bảng 2. 1 So sánh các phương án bố trí mặt bằng
Phương án 1

Phương án 2

Phương án 3

I

U

Z

Hình
Diện tích

Tiết kiệm

Tốn diện tích

Tốn diện tích

Hướng
cấp liệu

Nguyên liệu và thành
phẩm ra và vào 1 đường

Nguyên liệu vào 1 đường
và thành phẩm ra 1 đường

Nguyên liệu vào 1 đường
và thành phẩm ra 1 đường

11


Máy cán thép vằn Ø16

Ứng dụng

Thích hợp cho cán tấm,
cán hình

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Thích hợp cho cán tấm

Thích hợp cán hình

Chọn phương án bố trí mặt bằng 1
2.6 Phương án điều khiển:

Hình 2. 6 Nút nhấn bằng tay và con tắc hành trình thực tế

12