Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, nƣớc ta đang đẩy mạnh hiện đại hóa công nghiệp hóa, hiện đại hóa để
đƣa đất nƣớc ta sánh vai với các nƣớc trong khu vực và trên thế giới. Muốn vậy thì các
ngành công nghiệp phải không ngừng đẩy mạnh sản xuất, mở rộng nhà máy, xí
nghiệp, cải tiến trang thiết bị để nâng cao chất lƣợng sản phẩm, nhờ chính sách đó đã
đƣa đất nƣớc ta phát triển nhanh chóng trong đó có một phần đáng kể đến là lĩnh vực
sản xuất phôi thép.
Để đáp ứng nhu cầu thực tế của ngƣời tiêu dung và nền kinh tế, ngành sản xuất
phôi thép, thiết bị cơ khí cho ra đời những loại máy không ngừng về số lƣợng mà còn
về chất lƣợng tốt.
Với yêu cầu thực tế hằng năm rất lớn, để tạo ra đƣợc sản phẩm phôi thép nhất thiết
phải có thiết bị, máy móc chuyên dùng, đảm bảo yêu cầu sản xuất, yêu cầu công nghệ
và môi trƣờng, đó chính là nhiệm vụ của ngành cơ khí.

C
C

R
L
.
T

Trong khoảng thời gian em học tại trƣờng Đại Học Bách Khoa Đại Học Đà Nẵng,
đƣợc sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, em đã tiếp thu một phần nào

U
D

kiến thức mà thầy cô truyền thụ. Trƣớc khi ra trƣờng, chúng em cần phải trải qua một

đợt tìm hiểu thực tế và kiểm tra khả năng nắm bắt, sáng tạo của sinh viên. Do đó thực
tập tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp là một công việc rất cần thiết. Nhiệm vụ của em
là thiết kế MÁY CẮT THÉP TẤM BẰNG THỦY LỰC là một thiết bị có tính quyết
định đối với toàn bộ dây chuyền sản xuất.
Tuy nhiên, do kiến thức và khả năng có hạn nên em không tránh khỏi những thiếu
sót, em kính mong thầy cô thông cảm và chỉ bảo cho em nhiều hơn. Em xin gửi lời
cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo PGS.TS. Đinh Minh
Diệm đã hết sức tận tình chỉ bảo cho em để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.

1


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM BẰNG
THỦY LỰC

Người hướng dẫn: PGS.TS ĐINH MINH DIỆM
Sinh viên thực hiện: TRẦN PHÚC CHIẾN

Đà Nẵng, 2020


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM
TRONG CÔNG NGHIỆP
Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con ngƣời càng đƣợc nâng cao thì nền kinh
tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó. Trong đó ngành công nghiệp,
mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra 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 phƣơng pháp
tạo phôi nhƣ cán, kéo, cắt...kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sản phẩm,
vật dụng cho các ngành công nghiệp khác nhƣ: Công nghiệp hàng không, công nghiệp
điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp...
Thép tấm hầu nhƣ đƣợc sử dụng rất nhiều trong các nghành công nghiệp kể trên.
Thép tấm đƣợc tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục
cán quay ngƣợc chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban

C
C

R
L
.
T

đầu. Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng
tấm hay ta còn gọi là thép tấm.

U
D

Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại
nó có các ƣu điểm và nhƣợc điểm khác nhau. Cán ở trạng thái nóng cho ta những sản
phẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, còn ở trạng thái nguội cho ra sản phẩm mỏng và
cực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm. Các sản phẩm thép tấm đƣợc phân loại
theo độ dày của tấm thép:
+ Thép tấm mỏng:
Chiều dày: S = 0,2  3,75 mm.
Chiều rộng: b = 600  2.200 mm.
+Thép tấm dày :
S = 4  60 mm; b = 600  5.000 mm.
L = 4.000  12.000 mm.
S = 0,2  2 mm; b = 200  1.500 mm.
L = 4.000  60.000 mm.
Từ sự phân loại đó ta có các dạng phôi của thép tấm khác nhau nhƣ: dạng phôi
tấm hay dạng phôi cuộn, phôi dải.
Hình dạng và kích thƣớt của phôi tấm tạo ra trong quá trình cán đƣợc tiêu chuẩn
hoá, do đó việc sử dụng thép tấm để tạo ra các sản phẩm nhƣ: thùng, sàn xe ôtô,
khung, sƣờn xe máy, các thiết bị nghành điện, các kết câu trong nghành xây dựng nhƣ
cầu, nhà cửa, hoặc sử dụng trong chính nghành cơ khí chế tạo, nghành tàu thuyền ...
+ Thép tấm dải :

2


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

phải qua quá quá trình cắt thép tấm ra các kích thƣớt và hình dạng khác nhau phù hợp
với yêu cầu của từng nghành, từng công việc cụ thể:
- Trong nghành điện: Thép tấm đƣợc dùng để tạo ra các sản phẩm nhƣ là thép
trong stato của máy bơm nƣớc hay quạt điện, thép tấm đƣợc dùng làm các cánh quạt

cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lƣu đèn
ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó đƣợc dùng làm các cột điện
đƣờng...

C
C

R
L
.
T

Các lá thép

U
D

Tủ điện
Vỏ máy biến thế
Hình 1.1. Sản phẩm thép tấm trong nghành điện

- Trong xây dựng: các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu đƣợc tạo thành từ các
tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm đƣợc dùng để liên kết với nhau có thể bằng
mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững. Rõ ràng nhất thép
tấm đƣợc sử dụng làm tấm lợp…

3


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.2. Sản phẩm thép tấm trong xây dựng

- Trong nghành cơ khí: Thép tấm đƣợc sử dụng trong các thân máy của các máy
cắt kim loại, vỏ hộp giảm tốc bằng kết cấu hàn, khung, sƣờn xe, máy,...

Đường ống thủy điện.

Vỏ máy ép bemco.

Hình 1.3. Sản phẩm thép tấm trong cơ khí.
4


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

- Trong nghành cơ khí
ôtô: Việc sử dụng thép tấm
không thể thiếu đƣợc. Nó

đƣợc sử dung làm khung,
sƣờn, gầm ôtô, lót sàn ôtô,
che kín thùng xe, và các bộ
phận che chắn khác.
- Trong chế biến thực
phẩm: Thép tấm đƣợc sử
dung rộng rãi không kém, nó
đƣợc dùng để chế tạo các
thùng chứa, bể chứa, hộp
đóng gói,...
Hình 1.4. Vỏ ôtô được làm từ thép tấm

C
C

Trong các nghành 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 đƣợc dùng để che chắn,
làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa,...
Với nhu cầu sử dụng thép tấm rộng lớn nhƣ vậy, cần thiết phải có những máy cắt

R
L
.
T

U
D

thép tấm với năng suất cao, với độ chính xác cao, đƣợc điều khiển tự động hoặc bán tự
động đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói riêng

cũng nhƣ nền kinh tế nói chung, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hóa
đất nƣớc.

5


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT KIM LOẠI
Cắt kim loại là phƣơng pháp gia công bằng áp lực bằng cách dùng ngoại lực tác
dụng lên kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội, làm cho kim loại đạt quá giới hạn đàn
hồi, kết quả làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại mà không phá hủy tính liên
tục và độ bền của chúng. Cắt kim loại là chia phôi ra thành tấm, dải, mảnh,… theo
biên dạng đã đƣợc định sẵn. Quá trình cắt xảy ra từ biên dạng đàn hồi khi có lực cắt
tác dụng, sau đó biến dạng dẻo cùng với sự tăng lực tác dụng và các vết nứt xuất hiện
và gặp nhau theo hƣớng cắt và tách rời tấm phôi.
2.1. QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI
2.1.1. Giai đoạn biến dạng đàn hồi
Lúc này chày mới chạm đến vật liệu, uốn cong và bắt đầu nén vào lỗ cối. Ở giai
đoạn này ứng suất trong vật liệu ở dƣới giới hạn đàn hồi.

C
C

R
L
.
T

2.1.2. Giai đoạn biến dạng dẻo
Chày tiếp tục nén xuống, vật liệu vƣợt qua giới hạn đàn hồi chuyển sang biến dạng
dẻo. Lúc này phần vật liệu ở mép chày và cối bị lún sâu vào và có sự chuyển dịch
tƣơng đối với nhau.

U
D

2.1.3. Giai đoạn cắt đứt
Chày tiếp tục ép vật liệu vào trong lỗ cối, ở các mép cắt của chày và cối bắt đầu
xuất hiện các vết nứt. Các vết nứt này phát triển nhanh và cắt đứt vật liệu theo vòng
làm việc của chày và cối.
Trị số lún sâu của chày vào trong vật liệu cho đến khi cắt đứt, phụ thuộc vào tính
chất vật liệu và bao gồm từ :
(0,25 0,6)S
Khi chày tiếp tục đi xuống sẽ đẩy vật cắt qua lòng cối và rơi xuống dƣới.
Nhƣ vậy, quá trình cắt đứt vật liệu cắt qua lòng cối là quá trình làm xuất hiện các
vết nứt ở mép chày và cối. Trạng thái và hình dáng các vết nứt quyết định chất lƣợng
mặt cắt và phụ thuộc vào mép sắc của chày, cối, khe hở giữa chày và cối.
2.2. KHE HỞ GIỮA CHÀY VÀ CỐI
Khe hở giữa chày và cối là hiệu số giữa kích thƣớc làm việc của cối và chày. Trị
số khe hở khi cắt có ảnh hƣởng đến chất lƣợng mặt cắt, độ chính xác vật cắt, lực cắt và
độ bền của chày, cối.

6


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

- Nếu khe hở hợp lý ( chọn đúng trị số ) thì các vết nứt xuất hiện từ mép chày và

cối sẽ gặp nhau theo đƣờng thẳng. Quan sát mặt cắt thấy ở phần dƣới cùng có
một dải sáng, phần trên xù xì hơn (Hình 2.1.a)
- Nếu khe hở quá nhỏ sẽ làm cho các vết nứt không trùng nhau. Quan sát mặt cắt
thấy có hai dải sáng ở trên và dƣới, phần ở giữa xù xì lớn theo hình răng cƣa
(Hình 2.1.b).
- Nếu khe hở quá lớn cũng làm cho các vết nứt từ mép chày và cối không trùng
nhau. Một phần vật liệu bị vuốt dài lên phía trên tạo thành ba via ( Hình 2.1.c).

C
C

b)

a)

c)

R
L
.
T

Hình 2.1. Mặt cắt sản phẩm cắt hình

a)
b)
c)

Khi khe hở hợp lý

U
D

Khi khe hở quá nhỏ
Khi khe hở quá lớn

2.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP CẮT THÉP
Để thực hiện công việc cắt vật liệu, trong thực tế có nhiều phƣơng pháp, công nghệ
khác nhau nhƣ: Phƣơng pháp cắt thủ công, cắt bằng ngọn lửa hàn khí, cắt bằng chùm
tia laser, plasma hay các phƣơng pháp dập tấm (dập cắt và đột lổ), cắt bằng máy cắt
thép tấm,... Tùy theo hình dạng, kích thƣớc vật liệu cũng nhƣ qui mô sản suất mà ta có
thể áp dụng phƣơng pháp cắt khác nhau cho hợp lý.
2.3.1. Phƣơng pháp cắt thủ công
Cắt thép bằng các phƣơng pháp thủ công có nhiều cách, chẳng hạn nhƣ phƣơng
pháp chặt bằng ve, tốn nhiều thời gian, các vết cắt không đƣợc thẳng và sản phẩm tạo
ra không đảm bảo yêu cầu về độ chính xác. Phƣơng pháp này chỉ áp dụng cho những
phân xƣởng thủ công, cắt các thép tấm có chiều dày bé và tiết diện nhỏ.
Máy cắt thép thủ công: gồm hai lƣỡi cắt và một cơ cấu cánh tay đòn và đòn bẩy để
tạo lực cho lƣỡi cắt. Máy này cũng chỉ áp dụng cắt những tấm thép có chiều dày và
diện tích bé, chủ yếu dùng trong các xƣởng sản xuất vừa và nhỏ.

7


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

2.3.2. Phƣơng pháp cắt bằng áp lực lƣỡi cắt
Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng áp lực lƣỡi cắt là sự biến dạng dẻo sau
đó đến phá huỷ kim loại. Quá trình cắt đứt vật liệu chia thành 3 giai đoạn liên tục:
+ Giai đoạn 1: Biến dạng dẻo tập trung ở mép của dao cắt (hình 3.5a). Ứng suất

tập trung làm phát sinh dòng chảy kim loại tạo thành vùng kim loại bị chèn ép bao

h

h2

quanh lƣỡi cắt, sự chèn ép cục bộ đó sẽ phát triển đến khi toàn bộ chiều dày của kim
loại đạt đến ứng suất dƣ để làm xuất hiện đƣờng trƣợt.



z

a

z

z

C
C

b
Hình 2.2. Các giai đoạn của quá trình cắt.

R
L
.
T

c

+ Giai đoạn 2: Lực cắt tăng lên bắt đầu có sự dịch chuyển tƣơng đối giữa phần này
với phần kia của tấm (hình 3.5b). Ở giai đoạn này tạo ra bề mặt nhẵn sáng bóng và

U
D

đƣợc san phẳng bởi lực ma sát F hƣớng dọc theo bề mặt bên của lƣỡi dao. những
đƣờng trƣợt này tạo ra đƣờng dẻo hẹp hình bình hành, do đó biến dạng dẻo kèm theo
uốn và kéo các thớ kim loại cho đến khi bắt đầu xuất hiện các vết nứt. Theo kinh
nghiệm giai đoạn này dao cắt ăn sâu h2 = 20 đến 80% chiều dày h của phôi tùy thuộc
vào cơ tính của vật liệu và chiều dày của tấm, vật liệu càng dẽo thì h càng lớn.
+ Giai đoạn 3: Dao tiếp tục đi xuống, mƣc độ biến dạng tăng lên và khi đó tính
dẽo của kim loại bị mất bắt đầu giai đoạn 3. Các vết nứt xuất hiện, phát triển va phá
hủy kim loại cho đến khi kết thuc quá trình tách vật liệu (hình 3.4c). Sự phá hủy kim
loại xẩy ra trƣớc mép làm việc của lƣỡi dao trong tấm, vì thế các vết nứt đƣợc gọi là
các vết nứt phá vở trƣớc.
Tùy thuộc vào khe hở giửa các lƣỡi cắt Z và độ lún sâu của lƣỡi dao vào chiều dày
tấm h tại thời điểm bắt đầu phá hủy, các vết nứt vở xuất phát từ các mép làm việc của
lƣỡi dao trên và dƣới có thể song song với nhau (hình 3.6a) hoặc gặp nhau (hình 3.6b).
Khi các vết nứt ở mép làm việc của các lƣỡi cắt gặp nhau thì trị số khe hở Z là tối ƣu
vì khi đó chất lƣơng mặt cắt là tốt nhất, mặt cắt phẳng và nhẵn.

8


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực





h

Z
Z=Z

täúi æu

täúi æu

a
b
Hình 2.3. Sơ đồ phân bố các vết nứt tại mép cắt

C
C

Trị số khe hở tối ƣu đƣợc xác định nếu biết đƣợc giá trị của h và  :
Ztối ƣu = (h – h2)tg  .
Theo kinh nghiệm của hãng ERFURT khi cắt trên máy cắt tấm dao nghiêng
Ztối ƣu = 1/30 h.
Có các loại máy cắt thép tấm dƣới áp lực lƣỡi cắt nhƣ máy cắt dao thẳng song

R
L
.
T

U
D

song, máy cắt dao nghiêng, máy cắt dao đĩa,...
Phƣơng pháp cắt thép tấm bằng áp lực lƣỡi cắt có ƣu điểm : có năng suất cao, có
thể tạo lực cắt bằng các phƣơng pháp khác nhau, giá thành rẻ, dễ tiến hành cơ khí hoá
và tự động hoá, phƣơng pháp này phù hợp với ngành cơ khí nƣớc ta hiện nay.
Để hiểu thêm về phƣơng pháp này ta sẽ phân tích các loại kết cấu máy và dao để
chọn phƣơng án sử dụng cho máy cắt thép tấm dƣới áp lực lƣỡi cắt.
2.3.2.1. Máy cắt dao thẳng song song
2.3.2.1.1. Công dụng và các thông số cơ bản
+ Công dụng: Máy cắt dao thẳng song song dùng để cắt các loại phôi và sản phẩm
có tiết diện vuông, chữ nhật, tròn... máy thƣờng đặt sau máy cán phôi, cán phá, cán
hình cỡ lớn có tiết diện sản phẩm là đơn giản. Máy có nhiệm vụ cắt bỏ phần đầu, phần
đuôi vật cán và dùng để cắt phân đoạn vật cán theo kích thƣớc qui định. Khi làm việc
mặt phẳng chuyển động của dao không đổi.

9


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực
1
2

6

7

3





H

h

S

L

8
5

4

Hình 2.4. Nguyên lý cắt dao thẳng song song
1. Bàn kẹp
2. Bàn trượt trên
3. Cữ cắt
4. Bàn trượt dưới

5. Con lăn dẫn động.
6. Phôi thép
7. Lưỡi dao trên
8. Lưỡi dao dưới

C

C

R
L
.
T

+ Các thông số cơ bản của máy theo trên hình 3.6:

U
D

H (mm): Chiều cao vận hành dao
L (mm): Chiều dài sản phẩm
S (mm): Chiều cao lƣỡi cắt
 (mm): Chiều dày lƣỡi cắt .

S

  2.5  3

h (mm): Chiều dày vật cắt
b (mm): Chiều rộng vật cắt
 (mm): Độ trùng dao,  = (10  20) mm
l (mm): Chiều dài lƣỡi cắt
l = (3  4 ) b cho các máy có p = (60  260 ) tấn
l = (2  2.5) b cho các máy có p = (1000  1600 ) tấn
Góc cắt 90°, bốn góc đều cắt đƣợc.
Vật liệu làm bàn trƣợt: Thép CT61
Vật liệu làm dao

: Thép 6CrNiMo, 5Cr2Wsi, 55CrNiW, 55CrNi2V.
Theo kết cấu của máy, ngƣời ta phân ra làm hai loại: Loại có dao trên di động và
loại có dao dƣới di động.
2.3.2.1.2. Phương pháp xác định lực cắt

10


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Ngày nay các máy cắt đƣợc chế tạo theo tiêu chuẩn. Khi thiết kế máy mới ta tính lực
cắt sao cho máy làm việc đảm bảo an toàn và không xảy ra các sự cố đáng tiếc. Dù
dùng loại máy cắt nào thì quá trình cắt cũng chia ra làm ba giai đoạn đó là :
-Giai đoạn cặp
-Giai đoạn cắt
-Giai đoạn đứt
*. Giai đoạn cặp:

T

h

P

a

kim loại, lúc này lực cắt của dao từ từ

c

Đây là giai đoạn mà lƣỡi dao ăn vào

Z1/2

Q

P

T

Z1/2

tăng lên (Pcặp tăng từ P0→Pmax). Để đặc
trƣng cho độ nhanh chậm của quá trình
này ngƣời ta đƣa ra thông số tỷ số chiều

C
C

sâu cắt tƣơng đối 1:

Hình 2.5 Sơ đồ giai đoạn cặp

1 =

Z1
h

R
L

.
T

(2.1)

U
D

L

Z2/2

Q

h

P

a

P

Z2/2

Trong đó :
Z1: chiều sâu kim loại đƣợc cắt
h : chiều dày vật cắt
*. Giai đoạn cắt:
Đây là giai đoạn mà lực cắt giảm
dần xuống theo tiết diện của vật cắt.

P giảm dần từ Pmax → Pmin.

Hình 2.6. Sơ đồ giai đoạn cắt cắt

*. Giai đoạn đứt:
Đây là giai đoạn kim loại tự đứt. Để đặc trƣng cho độ nhanh chậm của giai đoạn
đứt, ngƣời ta đƣa ra khái niệm độ sâu đứt tƣơng đối 2 và đƣợc đặc trƣng bởi tỷ số
sau:
2 =

Z2
h

( 2.2)
11


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Trong đó:
Z2: là chiều sâu kim loại ở cuối hành trình cắt để sang giai đoạn tự đứt.
h: là chiều dày ban đầu của vật cắt.
Qua thực tế và thí nghiệm, ngƣời ta thấy rằng lực cắt lớn nhất Pmax là ở cuối giai
đoạn cặp và đầu giai đoạn cắt và Pmax đƣợc tính theo công thức sau:
Pmax=  max .F  k1. b .F (N)

(2.3)

Trong đó:
k1 =

 max
b

= 0,6  0,7

k1 = 0,7 đối với thép mềm; k1 = 0,6 đối với thép cứng.
F (mm2): diện tích tiết diện đƣợc cắt, F = F1 = h1.b
B (mm) : chiều rộng vật cắt
h1 (mm): chiều dày còn lại: h1 = h - z1 = h (1- 1)
Thay các giá trị trên vào ( 3.3 ), ta có:

R
L
.
T

C
C

Pmax =k1.k2.k3.  b .b.h1   1 

(N)

( 2.4)
(2.5)

Trong đó:
k2: Hệ số kể đến sự tăng lực khi dao bị cùn.

U
D

k2 = (1,1  1,2 ) cho cắt nóng và k2 = (1,15  1,25 ) cho cắt nguội.
k3: Hệ số xét đến ảnh hƣởng về khe hở của hai lƣỡi dao.
k3 = (1,15  1,25 ) cho cắt nóng và k3 = (1,2  1,3 ) cho cắt nguội.
Trị số  1 ,  2 tra trong bảng quan hệ giữa vật liệu cắt với  1 ,  2 (Bảng 8.1 [8]).
Khi dao ăn vào kim loại thì phôi có chiều hƣớng dịch xuống hƣớng, khi ấy từ các
cạnh của dao sinh ra một lực trƣợt T, lực trƣợt T do dao dịch xuống dƣới sinh ra một
momen có trị số Mt = P.a (Hình 3.8 ).
Lực T và P có hƣớng ngƣợc chiều nhau và có tƣơng quan độ lớn:
T = ( 0,15  0,25 ) P (N)
Để giảm lực trƣợt T và cắt sản phẩm cho chính xác, ngƣời ta dùng lực kẹp Q để
giữ vật cắt. Khi ấy :
T = ( 0,1  0,15) P (N)
Q = ( 0,03  0,05)P (N)
2.3.2.2. Máy cắt bằng lƣỡi dao đĩa
Quá trình cắt kim loại tấm dày trên máy cắt dao đĩa đƣợc thực hiện bằng những
đĩa dao quay tròn, đĩa dao trên và đĩa dao dƣới đƣợc quay ngƣợc chiều nhau cùng một
tốc độ góc (  ), vật liệu cắt đƣợc chuyển dịch nhờ lực ma sát giữa kim loại và dao đĩa.
12


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Vị trí và kích thƣớc đĩa dao đƣợc xác định phụ thuộc vào chiều dày vật liệu cắt. Công
việc cắt đƣợc thực hiện lấy dấu bằng tay hay đồ gá chuyên dùng. Khi cắt dọc tôn tấm
năng suất máy dao đĩa lớn hơn năng suất máy dao nghiêng nhƣng có nhƣợc điểm là
dao thƣờng bị uốn cong và thƣờng phải uốn lại. Để khắc phục hiện tƣợng này ngƣời ta
thƣờng đặt lệch trục đĩa dao trên so với dao dƣới một đoạn e không lớn lắm.

Máy cắt đĩa áp dụng cắt mép, dãi hẹp cắt dọc theo chiều dài tấm thẳng vô hạn.
Máy cắt này dùng để cắt viền và cắt mép những băng thép có chiều rộng lớn, cắt
những tấm thép có kích thƣớc nhất định theo tiêu chuẩn khi xuất xƣởng. Để cắt đƣợc
thẳng và không bị ba via ngƣời ta làm dao có lƣỡi hình tròn theo chiều của bán kính.
Máy cắt đĩa thƣờng có hai loại: loại một cặp đĩa và loại nhiều cặp đĩa:
2.3.2.2.1. Sơ đồ nguyên lý
Nguyên lý của quá trình cắt bằng lƣỡi dao đĩa là nhờ vào hai đĩa quay tròn ngƣợc
chiều nhau với cùng một tốc độ quay, còn vật liệu cắt ( phôi ) đƣợc chuyển dịch nhờ
ma sát giữa kim loại và dao. Vị trí và kích thƣớc của đĩa xác định theo chiều dày của
vật liệu cần cắt.

C
C

R
L
.
T



U
D
D

a)

b)
Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý máy cắt đĩa

a) Loại một cặp đĩa cắt; b) Loại nhiều cặp đĩa cắt.

2.3.2.2.2. Đặc điểm kỹ thuật
+ Máy có độ trùng dao  =(1  3)mm, khi chiều dày h tăng thì  giảm. Khi cắt thép
tấm có chiều dày h>10mm thì khe hở biên y = (0,05  0,08).h, khi h < 0,2mm thì y =0.
+ H (mm): là chiều dày đĩa cắt, H =(0,06  0,12 )D.
+ D (mm) : Đƣờng kính đĩa cắt.
- Khi chiều dày H < 3mm thì D =60H.
- Khi H= (3  10)mm thì D = (40  50)H.
- Khi H > 10mm thì D =30 H
13


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Vật liệu làm dao là các loại thép hợp kim: 5CrWSi, 9CrSi, 6CrNiMo, 55CrNiW.
Dao có độ cứng HRC =60  64, góc cắt của dao là 90 0 .
2.3.2.2.3. Xác định khoảng cách tâm trục A của hai dao đĩa, góc nghiêng  và
đường kính D của dao
- Xác định khoảng cách tâm A (mm):
Từ thực nghiệm và tính toán ngƣời ta đã tính đƣợc :
A = 2Rcos

h
 h (mm)
R

(2.6)

C

C

(2.7)

Trong đó:
R (mm): bán kính của đĩa dao .
h (mm) : chiều dày cắt.
 (mm): độ trùng dao.

- Xác định góc nghiêng  :



0 

 
1



2 
h

R
L
.
T

- Xác định đƣờng kính dao:

D  2R 

U
D

h
2
 2 (h  )
1  cos 0  0

 0 : Góc ăn giữa kim loại và đĩa, thƣờng:

D có thể lấy theo kinh nghiệm,

(mm)

(2.8)

 0 =(8o  12o).

D=(50  100)h (mm).

2.3.2.3. Máy cắt kiểu chấn động
Dùng cắt tấm có dạng đƣờng thẳng hoặc đƣờng cong bất kỳ theo dấu. Loại này có
hai lƣỡi dao tạo thành một góc  = (21  300) số lần lƣỡi cắt lên xuống: 8501300 lần
/phút.
2.3.2.4. Máy cắt thép tấm dao nghiêng
Để giảm lực trong quá trình cắt của máy cắt dao song song, ngƣời ta dùng máy cắt
thép tấm lƣởi dao đƣợc đặt nghiêng một góc . Khác với máy cắt dao song song, máy
này có lƣởi cắt chỉ một phần xác định có trị số phụ thuộc vào góc nghiêng không đổi.

Do đó trên một chiều dài hành trình lƣởi dao trên khi dao ăn sâu vào kim loại, lực cắt
không thay đổi và không phụ thuộc vào chiều rộng tấm thép. Lực này nhỏ hơn rất
nhiều so với lực cắt yêu cầu khi cắt cùng tấm vật liệu đó trên máy cắt dao song song.

14


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực
v

L



4

3




2

h

H


2



Z



3

1

b

1
Hình 2.8. Nguyên lý cắt thép tấm dao nghiêng
1. Dao dưới.
2. Phôi.

3.Dao trên.
4. Rảnh trượt.

Loại máy này lƣỡi dao dƣới nằm ngang, lƣỡi dao trên nghiêng một góc  = 2  6o,

C
C

lực cắt không lớn lắm, cắt đƣợc các tấm dày, cắt đƣợc các đƣờng cong, đƣờng cắt
không thẳng và nhẵn.
Khi cắt dao tiếp xúc dần với vật cắt từ trái sang phải, lực cắt thực hiện không đồng
thời trên toàn chiều rộng cắt B. Do lực cắt giảm nên có thể cắt đƣợc những tấm thép
dày hơn 60 mm.

Các thông số của lƣỡi dao trên:

 - Góc trƣớc.

R
L
.
T

U
D



p

 - Góc sau = 1,5  3

0



 - Góc cắt = 65  680
 - Góc sắc =   

90°



Tổng tiêu hao khi cắt phụ thuộc vào lực cắt, chiều



dày cắt và góc nghiêng  của dao.
Hình 2.9. Hình dạng lưỡi cắt

Lực cắt:

Pmax  k1 .k 2 .k3 . b

3/ 2   2
. 2 .h 2 N 
2tg

(2.9)

 2 : độ sâu tƣơng đối của vật cắt:

Bảng 8.1 [8].

k1: Hệ số phụ thuộc độ cứng vật liệu:

k1= 0,70,75=  max /  b .

k2 : Hệ số xét đến ảnh hƣởng của độ mòn dao: k2 = 1,2  1,3
k3: Hệ số xét đến ảnh hƣởng về khe hở của hai lƣỡi dao.
k3 = (1,15  1,25 ) cho cắt nóng và k3 = (1,2  1,3 ) cho cắt nguội.
h và  b là chiều day và giới hạn bền của vật cắt.
15

Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

2.3.3. Phƣơng pháp cắt bằng nhiệt
2.3.3.1. Cắt bằng hồ quang điện hoặc ngọn lửa khí
Cắt đứt bằng hồ quang điện: là quá trình nóng chảy hoặc cắt đứt kim loại bằng
nhiệt lƣợng hoặc hồ quang điện, điện cực hồ quang có thể là than hoặc kim loại.
Phƣơng pháp này không kinh tế, khó thuận tiện khi chiều dày tấm thép lớn, đƣờng cắt
không đều.
Cắt bằng khí là phƣơng pháp cắt sử dụng nhiệt của ngọn lửa sinh ra khi đốt cháy
khí cháy trong dòng oxy để nung kim loại tạo thành các oxit và thổi chúng ra khỏi mép
cắt tạo thành rãnh cắt.
O2

O2 + C2H2

4
3

C
C

1. Phôi cắt.
2. Rảnh cắt.
3. Hỗn hợp khí cắt.
4. Dòng Oxy cắt.

R
L
.

T

2
1

U
D

h

Hình 2.10. Sơ đồ cắt kim loại bằng khí

Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt đƣợc nung nóng đến nhiệt độ cháy nhờ nhiệt
độ của ngọn lửa nung, sau đó cho dòng oxy thổi qua, kim loại bị oxy hoá mãnh liệt tạo
thành oxit. Sản phẩm cháy bị nung chảy và đƣợc dòng oxy thổi khỏi mép cắt, tiếp theo
do phản ứng cháy của kim loại toả nhiệt mạnh, lớp kim loại tiếp theo bị nung nóng
nhanh và tiếp tục bị đốt cháy tạo thành rãnh cắt .
Để cắt bằng khí, kim loại cắt phải thoả mãn một số yêu cầu sau :
+ Nhiệt độ cháy của kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy.
+ Nhiệt độ nóng chảy của oxit kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim
loại.
+ Nhiệt toả ra khi kim loại cháy phải đủ lớn để nung mép cắt tốt đảm bảo quá
trình cắt không bị gián đoạn .
+ Oxit kim loại nóng chảy phải loãng tốt, dễ tách khỏi mép cắt.
+ Độ dẫn nhiệt của kim loại không quá cao, tránh sự toả nhiệt nhanh dẫn đến mép
cắt bị nung nóng kém, làm gián đoạn quá trình cắt.
16


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Thép các bon có nhiệt cháy 1350°C, nhiệt độ nóng chảy trên 1500°C, nhiệt cháy
đạt tới 70% lƣợng nhiệt cần để nung nóng nên rất thuận lợi khi cắt bằng khí. Thép
cacbon cao do nhiệt độ chảy thấp nên khó cắt hơn, khi cắt thƣờng nung nóng trƣớc tới
300°- 600°C. Thép hợp kim crôm hoặc hợp kim niken do khi cháy tạo thành oxit crôm
nhiệt độ chảy tới 2000°C phải dùng thuốc cắt mới cắt đƣợc..., mặt khác để đảm bảo
chất lƣợng phôi, nâng cao năng suất và hạ giá thành cắt cần phải chọn các chế độ cắt
hợp lý khác nhau nhƣ áp suất khí cắt, lƣợng tiêu hao khí cắt, tốc độ cắt, khoảng cách
cần khống chế từ mỏ cắt tới vật cắt do đó việc dùng phƣơng pháp này để cắt thép tấm
không mang lại hiệu quả kinh tế cao cũng nhƣ năng suất thấp, khó chuyển sang tự
động hoá.
2.3.3.2. Cắt bằng chùm tia laser
Trong những năm gần đây ngƣời ta đã bắt đầu sử dụng laser để cắt tất cả các vật
liệu với bất kỳ độ cứng nào.
Nguyên lý chung về cắt bằng laser là một phƣơng pháp tạo rãnh cắt hoặc lỗ nhờ
vào nguồn nhiệt bức xạ rất lớn của laser làm vật liệu vùng cắt cháy lỏng và bốc hơi đi
ra ngoài.
Nguồn bức xạ laser (1) tạo ra chùm tia laser (2) đi thẳng hoặc đổi hƣớng nhờ
gƣơng phẳng (3) và đƣợc hội tụ nhờ thấu kính hội tụ có tiêu cự f trong (4). Nguồn
năng lƣợng laser tập trung trên một diện tích rất nhỏ với mật độ dòng nhiệt tạo vùng
tiếp xúc bề mặt rất cao làm vật liệu (5) nóng chảy và bốc hơi tạo thành rãnh cắt hoặc lỗ
khoan.
Cắt bằng chùm tia laser có nguồn nhiệt tập trung với một mật độ nhiệt cao, vì vậy
nó có thể cắt tất cả các loại vật liệu và hợp kim của nó. Rãnh cắt hẹp, sắc cạnh và độ
chính xác cao, ngoài ra nó còn có thể cắt theo đƣờng thẳng hay đƣờng cong và có thể
cắt theo các hƣớng khác nhau nhờ quá trình cắt không tiếp xúc.

C
C

R
L
.
T

U
D

1

2

3

1. Nguồn lazer.
2. Chùm tia lazer
3. Gương dẫn hướng.
4. Thấu kính hội tụ.

4

h

d

Hình 2.11. Sơ đồ cắt kim loại bằng chùm tia laser
17


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Cắt thép bằng chùm tia laser cho năng suất cao, có thể cơ khí koá và tự động hoá
dễ dàng nhƣng phƣơng pháp này có những hạn chế là chiều dày tấm cắt nhỏ hơn 20
mm , thiết bị tạo tia laser cũng nhƣ các thiết bị điều khiển chƣơng trình số CNC có giá
thành cao.
2.3.3.3. Cắt bằng chùm tia plasma
Để tạo nên dòng các ion ngƣời ta sử dụng sự phóng điện với khoảng cách lớn giữa
hai điện cực. Hồ quang sẽ cháy trong một rảnh trụ kín cách điện với điện cực và đầu
mỏ phun , đồng thời nó đƣợc làm nguội mảnh liệt và bị ép bởi áp lực của dòng khí nén
(khí trơ). Nhờ có hệ thống nhƣ vậy mà nhiệt độ có thể tăng lên 10.000 20.000oC.

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 2.12. Sơ đồ nguyên lý cắt bằng plasma.
a/ Sơ đồ nguyên lý máy cắt bằng plasma ;
b/ Sơ đồ cấu tạo đầu cắt plasma (9)
1- Van nước làm mát, 2 - Bình chứa khí để vận chuyển bột kim loại,3,6 - van giảm áp,
4 - Thiết bị chuyển tải bột kim loại đắp, 5- Bình chứa khí ổn định , 7- Van, 8- Thiết bị kích thích hồ
quang, 9- Đầu cắt hoặc đầu phun, 10, 11, 12 các công tắc, 13 nguồn điện.

18

Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Hình 2.13. Sơ đồ cắt bằng plasma trong thực tế.

C
C

2.3.4. Kết luận
Ở trên là một số công nghệ (phƣơng án) cắt thép tấm đƣợc sử dung hiện nay.

R
L
.
T

Thông qua ƣu, khuyết điểm đánh giá các phƣơng án ta có nhận xét nhƣ sau:
- Phƣơng pháp cắt bằng cặp dao song song thì mép cắt đẹp, thời gian mỗi nhát cắt

U
D

nhanh nhƣng lực cắt quá lớn, hơn nữa để cắt thép tấm có chiều dày hmax = 20mm, lúc
này lực cắt sẽ rất lớn nên yêu cầu về độ bền của dao cũng nhƣ thân máy cao, rung
động mạnh, vì vậy ta không sử dụng phƣơng pháp này để thiết kế.
- Phƣơng pháp cắt bằng cặp dao đĩa, phƣơng pháp này tuy lực cắt nhỏ nhƣng tốc
độ cắt chậm hơn, năng suất thấp khi cắt thép tấm có chiều dày lớn, do đó phƣơng pháp
này không hiệu quả.
- Phƣơng pháp cắt bằng dao có lƣỡi nghiêng: Phƣơng pháp này tuy mép cắt không

đƣợc thẳng và đẹp nhƣng lực cắt cần thiết không yêu cầu lớn, có thể cắt theo những
đƣờng cắt cong, do đó không yêu cầu kết cấu máy phải cồng kềnh, máy ít rung động
đến xung quanh, do vậy ta dùng phƣơng án lƣỡi dao cắt nghiêng để thiết kế máy.

19


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

CHƢƠNG 3
PHÂN TÍCH PHƢƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Một kết cấu đƣợc xem là có tính công nghệ khi nó thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật
đã đƣợc đặt ra khi thiết kế, đồng thời đƣợc chế tạo với chi phí ít nhất về lao động,
phƣơng tiện và thời gian. Nói cách khác, một chi tiết máy có tính công nghệ nghĩa là
một mặt phải thoả mãn các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc, độ tin cậy, mặt khác
trong điều kiện sản xuất sẵn có phải dễ chế tạo, ít tốn nguyên vật liệu và thời gian.
Tính công nghệ của chi tiết máy và bộ phận máy là một trong những yếu tố quan
trọng nhất nhằm đảm bảo máy móc và thiết bị có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật tối ƣu.
Nhƣ vậy để chọn đƣợc một phƣơng án máy hợp lý cần thoả mãn những yêu cầu
chủ yếu về tính công nghệ nhƣ sau:
+ Máy và chi tiết máy có hình dạng và kết cấu hợp lý theo quan điểm công nghệ
chế tạo và lắp ráp.
+ Vật liệu chế tạo chi tiết máy đƣợc chọn hợp lý, đảm bảo các yêu cầu liên qua đến
công dụng và điều kiện sử dụng máy.
+ Có thể sử dụng các phƣơng pháp công nghệ phù hợp để đơn giản hoá quá trình
chế tạo từ khâu chuẩn bị phôi đến gia công chế tạo - kiểm tra, lắp ráp và nghiệm thu
sản phẩm.
+ Máy và chi tiết máy có khối lƣợng và kích thƣớc nhỏ gọn.
+ Giá thành và chi phí cho sử dụng là thấp nhất ...

3.1.1. Sơ đồ nguyên lý toàn máy

C
C

R
L
.
T

U
D
4

vd
5

3

1

h

F

vp

7

8

L
2

vsp

n1
9

n2

n2

6

Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của toàn máy
1. Phôi thép tấm.
5. Dao trên.
2. Con lăn.
6. Dao dưới.
3. Cử chặn.
7. Sản phẩm.
4. Bộ phận kẹp phôi.
8. Bộ phận đỡ sản phẩm.
9. Lô cán phôi vào.
20


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

3.1.2. Nguyên lý hoạt động toàn máy
Phôi thép tấm (1) đƣợc bộ phận cấp phôi (gồm lô cán (9) chuyển động quay với
tốc độ n1 và các con lăn đở (2)) đƣa vào với tốc độ VP, cho đến khi đầu kia chạm vào
cử chặn (3) hoặc đã đƣợc lập trình sẵn với độ dài L của sản phẩm đã đƣợc định trƣớc.
Lúc này theo chƣơng trình đã định sẵn, bộ phận cấp phôi (2) ngừng chuyển động, bộ
phận kẹp phôi (4) hoạt động kẹp chặt phôi (1) với lực kẹp F. Sau khi phôi đã đƣợc kẹp
chặt thì đầu dao trên (5) chuyển động đi xuống với vận tốc Vd phối hợp với đầu dao
dƣới (6) đứng yên thực hiện quá trình cắt. Sau khi thực hiện xong quá trình cắt, đầu
dao trên (5) đi lên, tiếp đó là bộ phận kẹp phôi (4) nhả phôi và lúc này bộ phận cấp
phôi (2) lại tiếp tục hoạt động đẩy phôi vào, thực hiện lại chu trình. Sản phẩm (7) sau
khi cắt đƣợc bộ phận đỡ sản phẩm (8) ( là một hệ thống băng tải quay với tốc độ n2)
đƣa đi với tốc độ VSP. Những sản phẩm này sẽ đƣợc công nhân sắp xếp, đóng gói hoặc
đƣợc đƣa qua khâu tiếp theo của dây chuyền sản xuất. Tất cả mọi hoạt động đều đƣợc
thực hiện một cách tự động theo chƣơng trình đã đƣợc viết sẵn.

C
C

3.2. PHÂN TÍCH CHỌN PHƢƠNG ÁN, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY
3.2.1. Một số phƣơng án khả thi, ƣu và nhƣợc điểm
Chuyển động tịnh tiến của dao trên có thể nhờ vào chuyển động của các cơ cấu
sau:

R
L
.
T

U
D

+ Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trƣợt
+ Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu hình sin.
+ Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực hoặc khí nén .
Muốn cắt đƣợc thép tấm có chiều dày khá lớn amax = 20mm và chiều rộng Bmax =
3000mm, vật liệu phôi thép tấm là thép CT38 thì ta cần phải xác lập một sơ đồ động
thích hợp cho máy để đảm bảo đƣợc tính công nghệ cũng nhƣ tính kinh tế.
3.2.1.1. Chuyển động tịnh tiến bằng cơ cấu tay quay con trƣợt

v

Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý cơ cấu tay quay con trượt

21


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Cơ cấu này có tác dụng biến chuyển động quay của tay quay thành chuyển động
tịnh tiến của con trƣợt. Cơ cấu này có nguyên lý đơn giản, chuyển động không phức
tạp, tạo đƣợc lực lớn, độ cứng vững cao, dễ chế tạo. Khi tay quay quay làm cho đầu
trƣợt chuyển động cắt đi xuống hoặc đi lên.
3.2.1.2. Cơ cấu hình sin

c

n

C
C

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hình sin

R
L
.
T

Khi tay quay quay tròn làm cho con trƣợt tịnh tiến lên xuống trong ống, làm cho
cần C tịnh tiến qua lại. Cơ cấu này có hành trình chuyển động tịnh tiến lớn nhƣng kết
cấu cồng kềnh, đòi hỏi không gian làm việc của cơ cấu lớn, tạo lực không lớn, cơ cấu

U
D

kém vững do đó hiệu suất của nó kém.

3.2.1.3. Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực
Hiện nay trong ngành cơ khí chế tạo máy việc truyền động bằng lực của dầu ép
đƣợc dùng phổ biến, đặc biệt đối với các máy cắt kim loại nhƣ máy tổ hợp, máy điều
khiển theo chƣơng trình, máy gia công kim loại bằng áp lực nhƣ máy dập, máy ép,
máy cắt thép tấm ...
Âæåìng dáöu vaìo
Âæåìng dáöu ra

Van phán phäúi.

Dao
Vd

Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực

22


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

* Hoạt động: đầu ép đƣợc các nguồn cung cấp dầu từ bể đƣa qua các phần tử điều
khiển lƣu lƣợng, áp suất rồi đến van phân phối. Từ van phân phối dầu sẽ đƣợc đƣa vào
buồng trái hoặc buồng phải của hai xi lanh tạo chuyển động tịnh tiến của cần piston,
tạo lực cắt cho dao.
* Ưu điểm:
+ Thực hiện đƣợc truyền động vô cấp cho chuyển động của đầu dao, đảm bảo chế
độ cắt thích hợp nhất. Tạo đƣợc lực cắt lớn và công suất cắt lớn.
+ Dễ dàng đảo chiều chuyển động, chống quá tải, các chi tiết, các cơ cấu đã đƣợc
tiêu chuẩn hoá.
+ Dễ dàng thay đổi hành trình chuyển động của đầu dao.
+ Dễ điều khiển theo chƣơng trình, tự động hoá quá trình làm việc.
* Nhược điểm:
+ Tuy trong thực tế coi dầu nhƣ chất lỏng không đàn hồi, điều này giúp đơn giản
việc tính toán và thiết kế nhƣng thực chất dầu vẫn có tính đàn hồi do có các chất
khí hoà tan trong dầu, điều này làm cho việc đảm bảo sự làm việc ổn định, sự

C
C

R
L
.
T

chuyển động êm nhẹ cho các cơ cấu dầu ép khó khăn.
+ Trong quá trình biến đổi năng lƣợng, năng lƣợng đàn hồi của dầu hoàn toàn biến
thành nhiệt năng, thông qua dầu và các thiết bị truyền về bể mà không thực hiện

U
D

một công có ích nào cả. Hơn nữa sự cản nhiệt này còn làm cho độ nhớt của dầu bị
thay đổi, làm tăng khả bị rò dầu, chắn dầu khó khăn ...
+ Giá thành lắp đặt hệ thống thuỷ lực khá đắt tiền, phức tạp đòi hỏi phải chế tạo
chính xác.
3.2.1.4. Kết luận
Qua ba phƣơng pháp tạo chuyển động tịnh tiến để tạo lực cắt cho dao ta thấy
phƣơng pháp nào cũng có những ƣu điểm riêng. Tuy nhiên xét về tính năng kỹ thuật,
công nghệ, khả năng tự động và làm giảm nhẹ công việc của công nhân thì cơ cấu tịnh
tiến bằng hệ thống thuỷ lực dầu ép phù hợp nhất khi cắt các loại thép cacbon, thép
thƣờng với kích thƣớc phôi lớn.

23


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

3.2.2. Sơ đồ nguyên lý máy và nguyên tắc làm việc
3.2.2.1. Sơ đồ nguyên lý máy
8

7

6

5

A

B

4
P

T

9

10
3

11

2
12

1

C
C

14

13

R
L
.
T

Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực bộ phận cắt bộ phận cắt
1.Lọc thô; 2.Van an toàn; 3.Bơm dầu; 4.Van tiết lưu; 5.Van phân phối;
6.Đường ống; 7.Buồng trên xi lanh; 8.Pit tong; 9.Ắc quy dầu;
10.Đồng hồ đo áp suất; 11.Van một chiều; 12.Bộ lọc tinh; 13.Động cơ; 14. Bể dầu.

U
D

3.2.2.2. Nguyên lý làm việc
Khi động cơ bơm quay, bơm hút dầu từ bể qua bộ lọc (1), qua các thiết bị nhƣ bộ
lọc (12), van an toàn (2), bộ ắc quy dầu (9) đến van tiết lƣu (4), nhờ van này ta hiệu
chỉnh đƣợc lƣu lƣợng qua nó để vào xilanh, do đó làm thay đổi đƣợc vận tốc của
piston theo yêu cầu. Sau khi dầu qua van tiết lƣu thì qua van phân phối (5) để vào
buồng trên hoặc buồng dƣới của xilanh để thực hiện chuyển động đi xuống cắt thép
hoặc chuyển động chạy không quay về.
3.2.3. Xác định các thông số máy
3.2.3.1 Xác định chiều dài lƣỡi dao, hành trình vận hành
a. Tính sơ bộ chiều dài lƣỡi dao
Theo kinh nghiệm chiều dài của lƣỡi dao L:
L = b + ( 50  150 ) (mm)
Trong đó: b - chiều rộng lớn nhất của tấm thép đem cắt: bmax= 3000(mm).
Do đó:
L = 3000 + 80 = 3080 (mm)

24