Đồ án thiết kế và chế tạo thành công mô hình ‘‘ Máy uốn thép xây dựng’’

Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

⇒

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, sự phát triển cơ sở hạ tầng ở Việt Nam là rất nhanh chóng, để đáp ứng
được nhu cầu trong xây dựng thì một máy nắn thẳng thép cuộn là một phần không
thể thiếu được. Máy nắn thẳng giúp cho người công nhân tiết kiệm được sức lao
động, tiết kiệm thời gian thi công và nâng cao năng suất làm việc.
Đồ án tổng hợp chế tạo máy thực sự là hành trang để mỗi kỹ sư, công nhân dựa vào
làm cơ sở thiết kế. Đồ án tổng hợp là một phần quan trọng, bắt buộc ở hầu hết các
trường kỹ thuật. Nó được hỗ trợ rất nhiều từ sự phát triển của khoa học kỹ thuật nên
tính công nghệ ngày càng cao. Đối với mỗi sinh viên cơ khí đồ án tổng hợp là một
phần quan trọng giúp sinh viên làm quen với việc giải quyết vấn đề tổng hợp của
công nghệ chế tạo máy đã được học ở trường, vận dụng những lý thuyết được học
vào thực tế, khi làm đồ án này sinh viên phải làm quen với cách sử dụng tài liệu,
cách tra sổ tay cơ khí. Với sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy ĐÀO THANH
HÙNG chúng em đã hoàn thành đồ án thiết kế và chế tạo thành công mô hình ‘‘
Máy uốn thép xây dựng’’. Đồ án này là đồ án đầu tiên của chúng em nên không
tránh khỏi sai sót, em rất mong đuợc sự góp ý từ các thầy cô.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.

Đà Nẵng, tháng 2 năm 2019
Sinh Viên Thực Hiện:
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 1


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

PHẦN I GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM THÉP CUỘN
I. Khái niệm và tính chất
1. Khái niệm
- Thép là hợp kim của sắt và cacbon cùng một số nguyên tố khác như Si, Mn, P, S,
Cr, Ni, Mo, Mg, Cu... hàm lượng cacbon trong thép nhỏ hơn 2,14%.
- Thép cuộn là thép dạng dây, cuộn tròn, bề mặt trơn nhẵn, có đường kính thông
thường

mm,….

- Đặc điểm cơ tính: mềm, dẻo, dễ hàn.

- Hình 1 : thép cuộn
2. Tính chất
- Mác thép thường sử dụng là: CT3, SWRM12
- Giới hạn chảy nhỏ nhất :235 N/mm2
- Giới hạn bền : 400- 510 N/mm2
- Kích thước thép có đường kính D6, D8, D10, …
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 2

Đồ Án Tổng Hợp
GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
- Được cung cấp ở dạng cuộn, trọng lượng khoảng từ 750 – 1300 kg/cuộn

3. Phương pháp tạo thép.
Bước 1:
Đầu tiên thì quặng sắt và các loại nguyên liệu khác được nung nóng
chảy ở nhiệt độ cao, thông thường là 1300 độ C, sau khi thu được hỗn
hợp nóng chảy, sẽ tiến hành tách tạp chất có lẫn trong hỗn hợp để thu
được kim loại nóng chảy.
Bước 2:
Sau khi có được hỗn hợp kim loại nóng chảy, sẽ tiến hành đúc để tạo
ra các loại phôi thanh.
Bước 3:
Phôi thanh được đưa vào các máy cán kéo để ra các sản phẩm sau
thép xây dựng, thép vằn.
II. Ứng dụng
- Thép cuộn được ứng dụng trong xây dựng công nghiệp, dân dụng, cơ khí chế tạo
máy, công cụ, dụng cụ, kết cấu, nhà xưởng, và nhiều công dụng khác.
- Để đáp ứng cho yêu cầu của những mục đích khác nhau của con người nên ta phải
nắn thẳng thép để tiện lợi khi sử dụng
Hình 2: kết cấu thép

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 3

Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 4


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

PHẦN II. GIỚI THIỆU MÁY UỐN THÉP VÀ VIỆC PHẢI NẮN THẲNG
THÉP
I. Vị trí, vai trò
- Ngày nay, ngành xây dựng được coi là một ngành phát triển với tốc độ nhanh.
Hằng ngày, không biết bao nhiêu là công trình được xây dựng lên, để phục vụ nhu
cầu của con người. Để xây cất được một ngôi nhà, một công trình,
chúng ta cần rất nhiều thứ, nhưng có lẻ quan trọng nhất là sắt, nó là một vật liệu
không thể thiếu của ngành xây dựng và nhiều lĩnh vực khác. Máy nắn thẳng thép có
công dụng rất khả thi và đáp ứng hiệu quả cho những mục đích kể đến với giá thành
hợp lý.
II. Máy nắn thẳng
-Máy nắn được dùng để nắn thẳng thép thanh có tiết diện tròn. Để thuận lợi cho việc
chuyển, bảo quản, thông thường phôi thép phục vụ ngành xây dựng với tiết diện nhỏ:

Φ6 ÷Φ10 thường ở dạng cuộn, tuỳ quy mô của nhà sản xuất cuộn thép có khối

lượng từ 750-1300kg. Khi triển khai sản xuất, cấu kiện thép được duỗi thẳng từ
cuộn. Trong khuôn khổ của đề tài ta chỉ nghiên cứu máy nắn thẳng thép xây dựng
dạng cuộn tròn có đường kính từ Φ6 ÷Φ10 (mm).
Nói chung máy nắn có thể chia làm 5 nhóm cơ sở bản sau:
- Máy nắn áp lực kiểu đứng
- Máy nắn kiểu nằm
- Máy nắn điều chỉnh trục trên toàn bộ song song
- Máy nắn duỗi con lăn
- Máy nắn kéo căn

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 5


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

Hình 3 : Một số hình ảnh máy nén thẳng thép ngoài thực tế
+ Một số loại máy nắn thép thông dụng và tính năng sử dụng
Máy nắn áp lực kiểu đứng:

1.

.Ưu điểm: duỗi các loại dầm , thép hình cỡ lớn, thép ống .
.Nhược điểm:
-

Máy có kích thước và trọng lượng lớn, khó di chuyển.

-

Bên cạnh đó giá thành chế tạo máy cao.
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 6


-

Đồ Án Tổng Hợp
Vận hành và sử dụng máy phức tạp.

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

5
4
3
2

1

`
Hình 4: Máy nắn áp lực kiểu đứng.
1.Đế máy. 2.vật rắn. 3. trục nắn. 4. trục khủy 5. bánh truyền.
2.Kiểu nằm :
- Ưu điểm: duỗi các loại dầm , thép hình cỡ lớn , thép ống .

- Nhược điểm:
+ Tượng tự như máy nắn áp lực kiểu đứng, máy cũng có kích thước và

trọng lượng lớn

nên việc di chuyễn máy khó.
+ Giá thành chế tạo cao.
+ Vận hành và bảo quản máy phức tạp đòi hỏi công nhân có kỹ thuật cao.

2
1

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 7


Đồ Án Tổng Hợp
Hình 5 : Máy nắn áp lực kiểu nằm.
1.máy nắn. 2. chi tiết để nắn

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

3.Máy duỗi con lăn:
+ Kiểu điều chỉnh trục trên độc lập :
- Ưu điểm: duỗi các loại thép hình, thép tấm,giá thành chế tạo máy thấp.
- Nhược điểm: rất khó điều chỉnh các con lăn khi chúng nằm hoàn toàn độc lập với
nhau và như vậy chất lượng của sản phẩm bị ảnh hưởng.

3
2

4

1

Hình 6: máy duỗi con lăn kiểu chỉnh trục trên độc lập.
1. thép cuộn . 2. con lăn. 3. trục điều chỉnh. 4. thân máy.
4. Kiểu điều chỉnh trục trên toàn bộ song song :
- Ưu điểm:
+ Duỗi các loại thép tấm dày cỡ trung ,và thép cuộn, giá thành chế tạo máy thấp.
+ Ngược lại với máy duỗi con lăn điều chỉnh trục trên độc lập, kiểu máy này rất dể
điều chỉnh các con lăn.

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 8


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

3
2

4

1

Hình 7 : Máy duỗi con lăn kiểu điều chỉnh trục trên toàn bộ song song.
1.thép cuộn . 2.con lăn. 3. thanh trục. 4.khung quay
5.Máy nắn kéo căng

Hình 8 : Máy nắn kéo căng
- Ưu điểm: + Duỗi các loại thép hình, thép tấm,giá thành chế tạo máy thấp.
+ Nắn thép cuộn trong tổ máy liên hợp
- Nhược điểm:
+ Vận hành và bảo quản máy phức tạp đòi hỏi công nhân có kỹ thuật cao

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 9


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

- Chọn phương pháp duỗi thép cuộn.
Tính chất làm việc đối với thép cuộn là những nơi công trường phục vụ cho công
trình xây dựng là chủ yếu, nên môi trường làm việc của nó rất khác so với các xí
nghiệp hay phân xưởng nào đó.Chúng được duỗi thẳng tại nơi làm việc của công
trường, ở ngoài trời và có thể di chuyển bất cứ lúc nào.
Các phương pháp ở trên điều có ưu và nhược điểm của nó.Nhưng trong đó có
phương pháp duỗi con lăn điều chỉnh trục trên toàn bộ song song là thích hợp cho
thép cuộn. Vậy nên dựa vào các ưu điểm của máy và sự thích nghi của chúng với

môi trường làm việc nên duỗi thép cuộn bằng phương pháp duỗi con lăn điều chỉnh
trục trên toàn bộ song song là thích hợp nhất.
III. Đặc điểm máy
- Chức năng duỗi thẳng thép cuộn trong xây dựng
- Nhẹ nhàng và liên tục cho người sử dụng
- Lõi thép được nắn thẳng tuyệt đối, độ bền cao
- Đầu cốt thép
- Thiết kế khoa học, tiện lợi
- Chi phí thấp, hiệu quả làm việc cao, phù hợp với mọi công trình
- Dễ bảo trì và thay thế chi tiết

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 10


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

IV. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo máy
*Sơ đồ nguyên lý :

Hình 9 : Kết cấu mô hình máy duỗi thép con lăn.
1.động cơ. 2.bánh đai nhỏ. 3.dây đai thang. 4.bánh đai lớn. 5. khung quay.
6.cụn con lăn. 7. trục định hướng.
Cách bố trí con lăn:
Trong trường hợp này bố trí các con lăn đặt xen kẽ , các con lăn cùng 1 dãy đặt trên
cùng 1 thanh dẫn, 2 thanh dẫn đặt đối diện nhau và các con lăn có đường tâm lệch

nhau 1 góc 600.
* Nguyên lý máy:
- Kéo sắt thép từ cuộn tròn
- Sau đó qua bánh dẫn hiệu chỉnh cho thép thẳng rồi theo các con lăn ra ngoài khung
máy

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 11


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NẮN THẲNG THÉP
Quá trình nắn trên máy nắn điểm tựa được lấy làm cơ sở nghiên cứu lý thuyết nắn.
I.
Quan hệ giữa mômen nội lực và ứng suất nắn:
• Giản đồ Huckơ:

Hình 1.3: Giản đồ Huckơ
a - Đối với vật liệu dẻo thực tế; b - đối với vật liệu dẻo lý tưởng
Điểm A ứng với giới hạn tỷ lệ
Điểm B ứng với giới hạn đàn hồi
Điểm C ứng với giới hạn chảy
Điểm D ứng với giới hạn bền
Các giả thiết
- Trước và sau khi biến dạng, tiết diện ngang của vật nắn vẫn vuông góc với đường

tâm của vật nắn (giả thiết Becnuli)
- Trong khi biến dạng, vật nắn chỉ chịu uốn thuần tuý (khoảng cách giữa 2 điểm tựa
hay khoảng cách giữa 2 con lăn cùng phía ký hiệu là t lớn hơn nhiều so với chiều
dày h của vật nắn).
- Không xét tới ảnh hưởng của biến ứng suất (vật nắn là vật liệu đàn hồi dẻo lý
tưởng, giản đồ Huckơ được thay bằng giản đồ đàn hồi dẻo lý tưởng).

Hình 1.4: Quan hệ ứng suất và biến dạng trên các thớ kim loại của vật liệu đàn hồi dẻo lý tưởng
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 12


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

Mômen nội lực (Mnt):
Sơ đồ tính toán mômen nội lực khi uốn vật liệu đàn hồi dẻo lý tưởng của thanh có
tiết diện hình chữ nhật.

Hình 1.5: Sơ đồ tính toán mômen nội lực khi uốn vật liệu đàn hồi dẻo lý tưởng (tiết
diện hình chữ nhật)
h/ 2

σ

zo

σ

h/2

σ

M nl =
2∫
.dF .z +
2∫
s dF .z
∫.dF .z =
−
h/2

0

z0

biểu diễn σ qua:
zn

h/2

z
M nl =2 ∫σ
dz.b.z +2 ∫σ
s.
s dz.b.z
z0

0
z0
h 2 z02 
M nl =
σ
− ÷
sb 
4 3 

(1 - 1)

z0 - Khoảng cách từ tâm đến thớ biến dạng dẻo hoàn toàn
Như vậy mômen nội lực phụ thuộc vào z0.
Nếu mặt ngoài của thanh biến dạng đến ε s (tức là z0 = h/2) thì:
Mnl = σ s .W
W=

4
h

(1- 2)

h/2

∫ z dz
2

0

(1 - 3)

Đối với tiết diện hình chữ nhật:
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 13


Đồ Án Tổng Hợp
M nl =σs

bh
6

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

2

Đối với tiết diện hình tròn:
bh 2
M nl =σs
6

Như vậy mômen nội lực bằng mômen biến dạng đàn hồi Mnl = Mn (1 - 5)
Nếu toàn bộ tiết diện đạt tới trạng thái biến dạng dẻo (nghĩa là: z0 = 0) thì:
Mnl = σ s S

(1 - 6)

Như vậy mô men nội lực bằng mômen biến dạng dẻo.

Giữa Mnl và Mw tồn tại quan hệ:
M
S
e =s =hay M s =
e.M w
Mw W
Ch chữ
Hình dạng
Nhật

Tròn Vuông

Chữ U

Chữ I

Chữ L

Ray

Ống

1,5 1,7
2,0
1,6 1,2 1,8 1,2 1,5 1,4 ÷ 1 1,5 ÷ 1,7 1,3 ÷ 1,6
Hệ số e phụ thuộc vào hình dạng tiết diện và được cho theo bảng sau:

Tỷ số e = S/W

Từ bảng trên ta thấy, đối với thanh có tiết diện tròn, tồn tại quan hệ giữa mômen biến

dạng dẻo và mômen đàn hồi: Ma = 1,7.Mw

(1-7)

Trong trường hợp trên tiết diện vừa có biến dạng dẻo vừa có biến dạng đàn hồi thì:
M nl =σs ( S +W)

(1-8)

Các đại lượng sử dụng:
- Mômen nội lực: Mn
- Mômen biến dạng dẻo: Ms

Ms = σ s S đối với tiết diện hình tròn

- Mômen biến dạng đàn hồi: Mw = σ s W đối với tiết diện hình tròn
d3
S=
6
- Mômen chống uốn dẻo:

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 14


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

Πd
32

3

- Mômen chống uốn đàn hồi:

W=

M
S
e= s = ≈
1, 7
M
W
w
- Hệ số phụ thuộc hình dạng tiết diện:

- Lượng biến dạng tương đối: ε
- Độ cong ban đầu: 1/r0
- Độ cong khi bị uốn: 1/ ρ
II. Quan hệ giữa lượng biến dạng tương đối ( ε ) với độ cong ban đầu (1/r0) và độ
cong khi bị uốn (1/ ρ ).
Khảo sát một vật nắn có độ cong ban đầu là 1/r0, bị uốn về phía ngược lại có độ cong
là 1/ ρ .

Hình 1.6: Sơ đồ tính toán độ cong và biến dạng
Lượng biến dạng tương đối ở thớ cách đường trung hòa một đoạn là z sẽ được tính
như sau:

(ϕ
+
ϕ
) Z (ϕ
+
ϕ
)Z Z ϕ
Z
ε
=
≈
=
+
(r −
z )ϕ r ϕ r ϕ
ρ
z

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

0

(1-9)

Vì Z0<< r0 nên r0ϕ0 = ρϕ1 và:
1

1

εz =z  − ÷
r0 ρ

(1 - 10)
1

1

εz =z  + ÷
r0 ρ
Do đó lượng biến dạng tương đối tỷ lệ thuận với z và
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 15


Đồ Án Tổng Hợp
z=

Từ công thức (10) ta có:

εz
1 1
+
r0 ρ

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

(1-11)

1 1
 + ÷
σ
s
'
Như vậy z0 phụ thuộc vào
E và  r0 ρ 

III. Mômen nắn thẳng
Khảo sát quan hệ giữa biến dạng và ứng suất trên các thớ tiết diện khi uốn và khi
phục hồi. Tiết diện ứng với độ cong ban đầu 1/r 0 là A0A0. Sau đó bị uốn ngược lại về
phía có độ cong 1/p đi đến vị trí A1A1.

Hình 1.7: Quan hệ biến dạng và ứng suất trên các thớ của tiết diện khi uốn phục hồi

Khi cắt bỏ tải trọng thì trong khoảng CB 1 biến dạng đàn hồi về vị trí CB, còn trong
khoảng B1A1 vừa có biến dạng đàn hồi, vừa có biến dạng dẻo. Phần biến dạng đàn
hồi A1A2BB1; phần biến dạng dẻo A3A2B.
Do khoảng cách theo phương nằm ngang của A 2B và A1C (tức BB1) đúng bằng ε s .
Giản đồ ứng suất và giản đồ biến dạng tỷ lệ với nhau nên giản đồ biến
dạng cũng đại diện cho giản đồ ứng suất.
Sau khi bỏ lực đi, theo giả thiết Becnuli thì vị trí A 2BBA2 không tồn tại mà phải trở
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 16


Đồ Án Tổng Hợp
GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
về vị trí A3A3. Lúc đó vật nắn sẽ sinh ra ứng suất nén dư và ứng suất kéo dư (biểu
thị bằng hình BCD).
Mômen ứng suất dư tại điểm C sẽ cân bằng:

M

c
c
=M DBC
A2 A3 D

Theo phương trình ta thấy mômen nội lực khi nắn thẳng bằng mômen của

hình A1A2BC đối với điểm C, đồng thời có trị số mômen bằng mômen của hình
A1A3C đối với điểm C.
Mômen hồi phục được tính như sau:
M

EI
ρ

(8.12)

Từ các phương trình trên ta có mômen nắn M được tính như sau:
• Trường hợp vật nắn bị biến dạng lớn: z0 << h/2
M =M s =σ
s .S

• Trường hợp vật nắn biến dạng nhỏ: z0 ≈ h/2
M =M s =σ
s .S

Với tiết diện hình chữ nhật thì
Với tiết diện hình tròn thì

S=

S=

bh 2
4

d3

6

Tuỳ theo độ cong khác nhau của vật nắn mômen nắn sẽ thay đổi trong phạm vi:
Mn = (1 ÷ 1,5) Mw
Nếu vật cán có độ cong một chiều thì có thể dùng máy nắn kiểu điểm tựa và chỉ cần
uốn một vài lần là xong. Nhưng trong thực tế, độ cong của vật nắn có độ lớn khác
nhau lại cong theo các chiều khác nhau. Vì vậy không thể dùng máy nắn kiểu điểm
tựa mà phải dùng kiểu máy nắn có thể uốn liên tục. Từ việc phân tích các kết cấu và
tính năng của một số loại máy nắn như trên, đề tài đã chọn
phương án sử dụng máy nắn con lăn kiểu đặt chéo cơ bản làm đối tượng để nghiên
cứu và tính toán thiết kế.
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 17


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

IV:Tính toán thiết kế máy nắn thép:
1.Tính toán động cơ điện
* Chọn loại động cơ điện :
Chọn động cơ :
- Chọn loại động cơ điện xoay chiều 1 pha vì có kết cấu đơn giản,giá thành rẽ , dẽ
bảo quản, làm viêc nơi công trường.
1.1. Chọn công suất động cơ :
+) Công suất cần thiết của động cơ:
ta có : η= ηol . ηd

Trong đó :
ηol :hiệu suất của 1 cặp ổ lăn.
η d :hiệu suất của bộ truyền đai
Tra bảng 2.3 [I] trang 19 GTTKCTM. ta có.
ηol=0,995;

ηd=0,96;

⇒ η= 0,995 . 0,96 = 0,9552.

Mômen cán: Mc=2.p. R.∆h = 2.600. 20.2 =7589 N.mm
Với: .p là lực cán lớn nhất
.R là bán kính trục cán
. là lượng Đp tuyệt đối
Mômen ma sát 1:Mms1=p.d.f=600.13.0,005=39 N.mm
Với: .d là đường kính trục cán
.f là hệ số ma sát khi cán
Mômen ma sát 2:Mms2=(Mc+Mms1).0,1=(7589+39).0,1=762,8 N.mm
Mômen không tải M0=5%Mc=0,05.7589=379,45 N.mm

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 18


Đồ Án Tổng Hợp
GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
Mômen động: vì duỗi không đổi chiều nên không có sự tăng tốc và không có sự
giảm tốc.Mđ=0

Vậy mômen tĩnh quy về trên trục động cơ là:
Mtđc=[( Mc+ Mms1+ Mms2+ M0)/i.η ]+Mđ
=[(7589+39+762,8+379,45)/3.0,9552]=3360 N.m
Với : i là tỷ số truyền từ trục đến động cơ
η là hiệu suất toàn máy

Công suất cần thiết của động cơ:
M tđđ .n 3360 .4 80
N= 0,975 = 0,975 =1454 w =1,4 kw

Với
n là số vòng quay trên trục công tác
“Dựa vào sách Tính toán thiết kế chế tạo máy cán thép và các thiết bị trong nhà
máy cán thép-Đỗ Hữu Nhơn; NXB Khoa học kỹ thuật 2001”
+) Công suất được chọn theo điều kiện nhiệt độ đảm bảo cho động cơ làm việc với
nhiệt độ sinh ra không vượt quá mức cho phép.Muốn vậy phải đảm bảo điều kiện
sau : p đm ≥ plv
đc

đc

đc
pđm
:công suất định mức của động cơ.

1.2. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ:
nđb
Chọn nsb phải thõa mãn điều kiện sau :isb= nct

+) số vòng quay công tác trên trục động cơ :
Chọn số vòng quay là từ 450 -600 vòng/phút.
Vậy chọn nct = 480 vòng/phút.
Mặt khác ta có tỉ số truyền là i = 3. (bảng 2.4 của GT;TTHDĐCK tập 1)
+) Số vòng quay sơ bộ của động cơ :
nsb= nct.isb=nct.isb.:
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 19


Đồ Án Tổng Hợp
⇒ nsb= nct.isb=nct.isb=480.3= 1440(vg/ph)

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

1.3. Chọn động cơ:
+) Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện: : Pđc ≥ Pct , nđc ≈ nsb .

Kiểu động cơ

Công suất

DK 52 - 4

(Kw)
1,5

Vận tốc

quay

Cosφ

(Vòng/phút)
1500

0,85

Tk
Tdn

Khối lượng
(kg)

1.4.

1,5

5

Tốc

độ nắn v(m/ph):
Tốc độ nắn thường căn cứ vào lượng năng suất để định đạt, đồng thời xét tới nhiệt
độ và chất lượng của vật nắn.
Nắn nguội thép hình v = 0,8 – 0,2 (m/s)
Nói chung vật nắn càng dày tốc độ nắn càng nhỏ.
2: Tính số vòng quay của khung.
Theo tính toán thực tế ta thấy hầu như chưa có thể tính toán được số vòng quay của

khung.Nhưng có thể chọn hoặc ước lượng cho nó qua thời gian làm việc và kinh
nghiệm trong sản xuất. Để đạt được năng suất cao trong sản xuất và làm việc, số
vòng quay lý tưởng nhất là từ 450-600 v/p.
Khi ta có được số vòng quay cuả động cơ đã tính được ở trên nên số vòng quay của
khung ta có: Khung quay nối với động cơ bằng bánh đai và ăn khớp với trục nên số
vòng quay của khung quay ta dể dàng tính được như sau.
Nk = nđ / i .

i là tỉ số truyền của động cơ và i = 2,5.

Nên Nk = 1500 /2,5 = 600 vòng/phút.
3. Bộ truyền động đai
3.1. Chọn đai: Chọn đai vải cao su vì có sức bên và tính đàn hồi cao, ít chịu ảnh
hưởng của nhiệt độ và độ ẩm
3.2. Xác định đường kính bánh đai:
+ Đường kính bánh đai nhỏ:
D1= (5,2 6,4) =5,8. = 70mm
Với T1 là mômen xoắn của trục động cơ
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 20


Đồ Án Tổng Hợp
+ Vận tốc đai: v = = = 5,5 m/s

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

+ Đường kính bánh đai lớn:

D2 = iđai.D1 = 2,5.70 = 180mm

3.3. Định khoảng cách trục A và chiều dài đai L.
+ Chọn A = 2(D1 + D2) = 500mm
+ Tính L theo A:
L = 2A + (D2 + D1) + = 1300mm
3.4.Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh nhỏ.
α1 = 180 - . 570 = 180 - .57 = 1670
α1 > 1500

Vậy α1 thoả mãn

3.5. Xác định tiết diện đai.
+ Chiều dày đai được chọn theo tỷ số

( theo bảng 5-2/ (2), đối với đai vải cao su).

Vậy:
+ Theo bảng 5-3/ (2), chọn đai vải cao su loại B có chiều dày
+ Lấy ứng suất ban đầu
Theo trị số . Tra bảng 5-5/ (2) ,tìm được
+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng: . Bảng 5-6/ (2).
+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm: . Bảng 5-7/ (2).
+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc: . Bảng 5-8/ (2).
+ Hệ số xét đến sợ bố trí bộ truyền: Cb = 1. Bảng 5-9/ (2).
+ Chiều rộng b của đai:
b ≥ = = 30mm
3.6. Định chiều rộng của bánh đai.
+ Tra bảng 5-10/ (2), ta chọn chiều rộng của bánh đai B = 40mm
3.7. Tính lực căng và lực tác dụng lên trục.

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 21


Đồ Án Tổng Hợp
+ Lực căng: o..b = 1,8.2,5.30 = 135 N

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

+ Lực tác dụng lên trục: R = 3.So.sin = 3.135.sin84o = 403 N
3.4. Chiều dài tối thiểu của đai.
Tính L theo (4.4)[1]

π

L=
2a +
0.5 .(d1 +
d2 ) +
(d 2 −
d1 ) 2 / (
4.a )

π

0.5 . (5 0+
15 0) +
(15 0−

5 0) 2 / (
4.15 0)
=
6 3 .60 6mm
= 2.15 0+

Chon chiều dài đai tiêu chuẩn L = 630 Bảng 4.13[1]
D
150
ut = 2
=
=
3,06
[
D
(
1
−
ξ
)
]
[
50
(
1
−
0
,
02
)

]
1
Tỉ số truyền thực tế:

Tính khoảng cách trục theo chiều dài tiêu chuẩn L = 630mm
2
2
λ+ λ
−
8∆

a=

4

(4.6)[2]

với λ = 630 – 0,5.3,14.(50+150) = 316
d2 −
d 1 150 −
50
∆
=
=
=
100
2
2

316 +

316 2 −
8.100 2
⇒
a=
=
4
114,2 mm

3.5. Tính góc ôm α1.
150−50
d 2 − d1
α1 = 180 - a . 570 = 180 - 114 ,2 .57 = 1310

α1 > 1200

Vậy α1 thoả mãn

3.6.Tính chiều rộng B của bánh đai.
B = ( 1 - 1).t + 2e

(4.17)[2]

=( 1 - 1 ).15 + 2.10 = 20 mm
3.7. Đường kính ngoài của bánh đai.
Da= D1 + 2h 0

(4.18)[2]

3.8. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.
R0 = 780.P1.Kđ/ ( v.Cα.Z ) + Rv

(4.19)[2]

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 22


Đồ Án Tổng Hợp
GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
2
Trong đó Rv = qm.v ( định kì điều chỉnh lực căng)
(4.20)[2]
Với: qm = 0,105 kg/mm

(4.22)[2]

Rv = 0,105.16,572 = 28,82 N
Do đó: R0 = 780.3,68.1,3/( 16,57.0,89.2) + 28,82
= 155,33 N
- Lực tác dụng lên trục:
Rr = 2R0.Z.sin(145/2) = 592,56 N
- Kết quả tra

(4.13)[2]

+ Đai loại

A

+ kích thước tiết diện đai

b = 13 mm

+ Diện tích tiết diện đai

A = 81 mm2

+ Chiều dày đai

Đường kính
Số dây đai
Tiết diện bánh đai

(4.21)[2]

Bánh đai 1
110

h = 8 mm
Bánh đai 2
150

Chiều dài dây đai
630
1
20

4. Thiết kế

con lăn

4.1. Cách bố trí con lăn:
Trong trường hợp này bố trí các con lăn đặt xen kẽ , các con lăn cùng 1 dãy đặt trên
cùng 1 thanh dẫn, 2 thanh dẫn đặt đối diện nhau và các con lăn có đường tâm lệch
nhau 1 góc 600.
4.2. Thiết kế rãnh côn cho con lăn cán:
Rãnh phải hợp lý, độ côn vừa đủ (30) độ ăn mòn theo tính toán
Kích thước và hình dáng con lăn phải chính xác bề mặt nhẵn bóng đạt các tiêu chuẩn
kỹ thuật.
Đảm bảo tính năng kỹ thuật và tính chất cơ lý của sản phẩm, nội lực nhỏ nhất
Năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít, phân bố tải trọng cho động cơ đồng đều
Đảm bảo tuổi bền của con lăn.
Thao tác kỹ thuật dễ dàng, thuận tiện thời gian hay con lăn là lớn nhất.

PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 23


Đồ Án Tổng Hợp

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

4. 3.Thiết kế con lăn:

4.3.1. Mômen nội lực.
- Mômen uốn Ms= σ s .S= σ.= 1,6.102 . = 5760 (Nm)
Với S là momen chống uốn dẻo. Với tiết diện hình tròn thì

S=

d3
6

-Mômen đàn hồi:
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 24


Đồ Án Tổng Hợp

M w = σch W= σ s . = 1.6.102 = 1080 (Nm)

GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

Với W: Mômen chống uốn đàn hồi.
- Mômen nắn: Là momen quay con lăn làm cho vật bị biến dạng được tính theo công
thức:
D i
∑
M n = M s * 2 ri

Trong đó :
∑

i

1 1 1 1 1
=
ri r0 + r2 + r4 + r6 + r8

Với :
- Độ cong ban đầu của con lăn thứ nhất:
ro

=( 10 ÷ 200 )*h=( 10 ÷ 200 )* 0,03 =( 0,3 ÷ 6 )
- Độ cong ban đầu của con lăn thứ nhất 2: r2 =2,5
- Độ cong ban đầu của con lăn thứ nhất 4: r4 =2,6
- Độ cong ban đầu của con lăn thứ nhất 6: r6 =2,8
- Độ cong ban đầu của con lăn thứ nhất 8: r8 =2
i 1 1
1
1 1
∑
=
++++
=
2,14
⇒ ri 2 2,5 2,6 2,8 2
0,6 3
* 2,14 =
0,0 9( KN .m) =
0,9( K .m)
M
⇒ n =0,3* 2

4.3.2. Lực nắn :

Ta có : p 1 =
Với : t = 10 (cm) =

0,1 (m)

: Khoảng cách tâm 2 con lăn

p 1 = = = 1152 (N)
P 2 = = = 2304 (N)
P 3 = = = 4608 (N)
P 4 = = = 4070 (N)
P 5 = = = 3392 (N)
P 6 = = = 2713 (N)
PHẠM DUY PHƯƠNG
VÕ DUY PHONG

Trang 25