Thiết kế máy uốn ống

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG

Người hướng dẫn: ThS. BÙI TRƯƠNG VỸ
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THÀNH VƯƠNG

Đà Nẵng, 2019


TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: Thiết kế máy uốn ống
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương
Số thẻ SV: 101150058
Lớp: 15C1A
Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau:
Số Trang:
81 trang
Số bản vẽ:
7 A0
1. Nhu cầu thực tế của đề tài:
Trong đời sống hằng ngày sản phẩm ống được sử dụng rất rộng rãi cho các
ngành, các phương tiện trong thực tế.
Đó là nhu cầu rất cần thiết khơng thể thiếu được. Nó chiếm một tỷ trọng đáng kể
trong nhiều lĩnh vực.

Với việc sử dụng ống rất đa dạng cho các ngành theo từng công việc khác nhau
do đó ống dẫn sẽ khơng thể thiếu được trong đời sống sinh hoạt và trên tất cả các lĩnh
vực.
2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:
Đi sâu vào tính tốn và thiết kể các cơ cấu cũng như bộ phận chính của máy uốn
ống như: thiết kế các cơ cấu cơ khí, tính tốn hệ thống thủy lực…
3. Nội dung đề tài đã thực hiện:
• Phần lý thuyết: Nêu lên được tính cấp thiết của đề tài, t ổng quan về các loại
máy uốn, lựa chọn phương án thiết kế từ đó đưa ra nguyên lý làm việc của máy. Tính
tốn động học và động lực học của máy để tính tốn và thiết kế các cơ cấu, bộ phận
của máy.
• Cơ sở để tính tốn thiết kế máy: Tính tốn theo thơng số lớn nhất của sản
phẩm:
+Kích thước phơi: Ống trịn đường kính ngồi
Ø 25÷ Ø 100 mm
+Chiều dày thành ống lớn nhất uốn được
Smax= 10mm
+ Chiều dài phơi thép lớn nhất
Lmax= 6000mm
• Tính tốn thiết kế:
- Thiết kế bộ truyền xích.
- Thiết kế trục.
- Thiết kế gối đỡ trục.
- Tính chọn các phần tử trong hệ thống thủy lực.
4. Kết quả đã đạt được:
Sau 03 tháng nhận đề tài tốt nghiệp, về cơ bản nhiệm vụ được giao em đã cố gắng
hoàn thành tốt, tuy nhiên sẽ vẫn cịn thiếu sót. Vì vậy để đồ án của em được hoàn thiện
hơn em xin thầy giáo viên hướng dẫn, giáo viên duyệt và hội đồng bảo vệ xem xét và
góp ý để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

C
C

R
L
T.

DU

Em xin chân thành cảm ơn!


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

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: NGUYỄN THÀNH VƯƠNG… Số thẻ sinh viên: 101150058..…...
Lớp: 15C1A… Khoa: Cơ khí..................... Ngành: Cơng nghệ chế tạo máy...............
1. Tên đề tài đồ án: THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
+Vật liệu CT31-CT38
+Kích thước phơi: Ống trịn đường kính ngồi
+Chiều dày thành ống lớn nhất uốn được
+ Chiều dài phôi thép lớn nhất

Ø 25÷ Ø 100 mm
Smax= 10mm
Lmax= 6000mm

+ Góc uốn lớn nhất
+ Các số liệu tham khảo thực tế.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:

αmax =180°

C
C

R
L
T.

DU

A. Phần cơ sở lý thuyết:
+ Giới thiệu về nhu cầu, công nghệ và thiết bị sản xuất.
+ Các loại máy uốn thép và phương pháp thiết kế.
B. Phần thiết kế và tính tốn
+ Thiết lập sơ đồ động của máy.
+ Tính tốn động lực học và động học toàn máy.

C. Hướng dẫn sử dụng, an toàn và bảo dưỡng máy
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
+ Bản vẽ phương án thiết kế máy

1 A0
+ Bản vẽ sơ đồ động của máy
+ Bản vẽ tổng thể máy
+ Bản vẽ cụm uốn

1 A0
2 A0
2 A0

+ Bản vẽ hệ thống điều khiển thủy lực
6. Họ tên người hướng dẫn: Bùi Trương Vỹ
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
02/09/2019

1 A0

8. Ngày hồn thành đồ án:

02/12/2019

Trưởng Bộ mơn ……………………..

Đà Nẵng, ngày
tháng năm 2019
Người hướng dẫn

ThS. Bùi Trương Vỹ


LỜI NĨI ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, ngành cơ khí nói chung và ngành cơ khí chế tạo máy
nói riêng là một trong những ngành quan trọng, có tính then chốt và cũng là nền tảng
để đưa đất nước ta trở thành một nước công nghiệp hiện đại. Để đáp ứng nhu cầu
khoa học kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng thì người kỹ sư cơ khí là rất
cần thiết đối với một nước công nghiệp phát triển.
Hiện nay, nhu cầu về ống là rất cần thiết để phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác
nhau trong cuộc sống và trong lao động như: ngành y tế, hà ng tiêu dùng, thuỷ lợi,
đóng thuyền, xây dựng... Việc lắp đặt hay tạo hình các ống có thể sẽ gặp rất nhiều
khó khăn vì phải uốn lượn với những góc độ khác nhau, hay dùng rất nhiều ống nối
chữ T, nối 90 0 để có thể đưa chất chuyển tải đến nơi cần thiết nói c hung, cịn trong

C
C

lĩnh vực đóng tàu biển thì các đường ống lắp đặt trên tàu nếu chỉ dùng các ống nối
chữ T, nối 90 0 thì sẽ khơng đáp ứng được vì các đường ống trên tàu nối với nhau bỡi

R
L
T.

góc độ.

Trước thực trạng đó để đáp ứng nhu cầu sử dụng của xã hội nói chu ng và ngành

DU

đóng tàu nói riêng, với sự nhất trí cho phép của khoa cơ khí và thầy giáo hướng dẫn
em xin thiết kế máy uốn ống làm đề tài tốt nghiệp.

Em hy vọng với đề tài này sẽ giúp em kiểm tra lại kiến thức đã học được và
trang bị thêm kiến thức để làm nền tảng cho em sau này.
Đây là lần đầu tiên em thiết kế đề tài có kiến thức tổng hợp khá rộng. Trong
thời gian thiết kế em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học vào nhiệm vụ thiết
kế của mình. Tuy đã rất cố gắng nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn c hế nên
trong quá trình làm đồ án có nhiều sai sót, kính mong sự chỉ dẫn thêm của các quý
thầy cô, bạn bè.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Th.S Bùi Trương Vỹ
và quý thầy cô đã tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án này.

i


CAM ĐOAN

Với sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và tham khảo các tài liệu em đã
hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình và xin cam kết rằng:
− Các số liệu, cơng thức trích dẫn đều từ các tài liệu tham khảo đáng tin cậy.
− Tuân thủ các quy định của nhà trường đề ra về cách thức trình bày đồ án.
− Nội dung các phần trong đồ án được giáo viên hướng dẫn cụ thể và kiểm tra
thường xun.
− Khơng trích dẫn, sao chép từ các nguồn tài liệu khi chưa được sự đồng ý cũng
như các tài liệu vi phạm pháp luật.

C
C

R
L
T.

DU

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thành Vương

ii


MỤC LỤC

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .................................................................. iii
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ................................................................ iv
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................... i
CAM ĐOAN ..................................................................................................... ii
MỤC LỤC ....................................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH ........................................................ vi
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................... 1

C
C

CHƯƠNG I: LỊCH SỬ RA ĐỜI, PHÁT TRIỂN CỦA MÁY UỐN ỐNG VÀ

R
L
T.

CÁC THÔNG SỐ PHÔI ỐNG ......................................................................... 2

1.1. Lịch sử phát triển và hình thành của máy uốn ống: .......................................................2

DU

1.1.1. Lịch sử phát triển của ống: .........................................................................................2
1.1.2. Các nước sản xuất sản phẩm thép dạng ống:............................................................3
1.1.3. Lịch sử phát triển của máy cán, uốn ống: ................................................................3
1.2. Các thông số phôi ống: .......................................................................................................4
1.2.1. Một số loại ống inox đang sử dụng trên thị trường:.................................................4
1.2.2. Ống mạ kẽm:..................................................................................................................5

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CÁC SẢN PHẨM UỐN ỐNG, CÔNG NGHỆ
VÀ CÁC NGUYÊN LÝ UỐN ỐNG.................................................................. 7
2.1. Giới thiệu về các sản phẩm của máy uốn ống, phạm vi ứng dụng và các máy uốn
ống hiện có:.................................................................................................................................7
2.1.1. Sản phẩm dùng trong cơng nghiệp: ...........................................................................7
2.1.2. Sản phẩm dùng trong sinh hoạt: ................................................................................7
2.1.3. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm ống uốn: ..................................................................9
2.1.4. Các máy uốn ống hiện có: ...............................................................................................9
2.2. Kỹ thuật uốn: ....................................................................................................................11
2.3. Ngun lí uốn ống: ............................................................................................................20
2.3.1 Sơ đồ mơ tả các quy trình uốn ống: ..............................................................................20
2.3.2.Công nghệ uốn ống: ....................................................................................................20
iii


PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ......................................................... 26
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY ...................................... 28
1.1.Lựa chọn các thành phần của hệ dẫn động. .........................................................................28
1.1.1. Phân tích các yêu cầu của quá trình uốn .................................................................28

1.1.2. Lựa chọn các kết cấu máy hợp lý .............................................................................28
1.1.3. Các bộ phận của máy uốn ống..................................................................................34
1.2.Sơ đồ động: ..........................................................................................................................34
1.2.1. Sơ đồ động của máy uốn ống.......................................................................................34
1.2.2. Nguyên lý hoạt động của máy uốn ống ....................................................................37

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU ................ 39
2.1. Tính tốn lực uốn cong ống..............................................................................................39
2.2. Thiết kế bộ truyền xích .......................................................................................................46

C
C

2.2.1. Chọn loại xích ..............................................................................................................46

R
L
T.

2.2.2. Định số răng đĩa xích ...................................................................................................47
2.3. Thiết kế trục ........................................................................................................................49

DU

2.3.1. Tính gần đúng trục .......................................................................................................49
2.3.2. Tính chính xác trục ......................................................................................................51
2.3.3. Tính then ......................................................................................................................52
2.3.4. Thiết kế gối đỡ trục......................................................................................................53
2.4. Tính đường kính piston kéo má động .................................................................................54
2.5. Tính cơng suất bơm dầu và cơng suất động cơ điện ...........................................................55

2.5.1. Tính tốn các tổn thất áp suất trong hệ thống ..............................................................55
2.5.2. Tính các tổn thất thể tích trong hệ thống ...............................................................57
2.5.3. Tính và chọn các thơng số của bơm ............................................................................58
2.5.4. Tính cơng suất động cơ điện .....................................................................................61
2.6. Tính chọn các phần tử thủy lực khác ..................................................................................61
2.6.1. Tính chọn xi lanh kéo về ...........................................................................................61
2.6.2. Tính đường kính xi lanh kẹp má động.....................................................................62

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ......... 64
3.1 Giới thiệu các phần tử thủy lực trong máy ..........................................................................65
3.1.1. Van an toàn ................................................................................................................65
3.1.2. Van giảm áp................................................................................................................67
3.1.3. Van cản .......................................................................................................................68
iv


3.1.4. Van tiết lưu .................................................................................................................68
3.1.5. Van điều khiển ...........................................................................................................69
3.1.6. Bộ ổn tốc .....................................................................................................................70
3.1.7. Chọn lọc dầu cho hệ thống ........................................................................................71
3.2. Tính tốn ống dẫn dầu ........................................................................................................74
3.2.1. u cầu đối với ống dẫn ............................................................................................74
3.2.2. Xác định đường kính ống dẫn ..................................................................................74
3.3. Tính tốn thiết kế bể chứa dầu............................................................................................75
3.3.1. Thiết kế bình chứa dầu..............................................................................................75
3.3.2. Bảo dưỡng bình chứa dầu thủy lực..........................................................................77

CHƯƠNG IV : AN TỒN VÀ SỬ DỤNG MÁY............................................ 78
4.1. An tồn lao động khi sử dụng máy .....................................................................................78

C
C

4.1.1. Đối với người sử dụng .................................................................................................78
4.1.2. Đối với máy .................................................................................................................78

R
L
T.

4.2. Hướng dẫn sử dụng.............................................................................................................78
4.3. Bôi trơn máy .......................................................................................................................79

DU

4.4. Bảo dưỡng máy...................................................................................................................79

KẾT LUẬN..................................................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 81

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Bảng thông số inox ............................................................................................... 4
Bảng 1.2: Bảng thông số mạ kẽm ..................................................................................... …5
Bảng 2.1. Các giá trị tổn thất của áp suất .............................................................................. ..56

Bảng 3.1. Các đặc tính của dầu .......................................................................................... 73

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 ống trịn ................................................................................................................. 4
Hình 2.1 Một số sản phẩm ống ............................................................................................. 7
Hình 2.2: Các sản phẩm ống uốn tại công ty Sông Thu .................................................. 8

C
C

Hình 2.3. Máy uốn ống 1 trục Elip E-1A-O-51-12T ........................................................ 9

R
L
T.

Hình 2.4. Máy uốn ống 3 trục Elip E-3A-O-76-3T ......................................................... 10
Hình 2.5. Máy uốn ống CNC Elip E-50-2A-1S ............................................................... 11

DU

Hình 2.6. Biến dạng của phơi trước và sau khi uốn......................................................... 13
Hình 2.7. Phơi ống sau khi uốn ......................................................................................... 14
Hình 2.8. Biểu đồ ứng suất của ống khi chịu uốn ............................................................ 14
Hình 2.9. Sơ đồ biểu đồ tải trọng - biến dạng điển hình của kim loại.......................... 16
Hình 2.10. Tính đàn hồi khi uốn ........................................................................................ 17
Hình 2.11. Uốn bằng phương pháp quay kết hợp với kéo và có dùng chày................. 21
Hình 2.12. Máy uốn kiểu quay kết hợp với kéo có dùng chày uốn ............................ 22
Hình 2.13. Mơ hình uốn kiểu ép đùn ................................................................................. 22
Hình 2.14. Sơ đồ lực quá trình uốn................................................................................... 23
Hình 2.15. Bộ phận máy uốn ép đùn ................................................................................. 23
Hình 2.16. Mơ hình uốn trên các máy có bản quay ........................................................ 24

Hình 2.17. Sơ đồ lực quá trình uốn................................................................................... 24
Hình 2.18. Mơ hình uốn kiểu trục lăn................................................................................ 25
Hình 2.19. Sơ đồ lực quá trình uốn.................................................................................... 25
Hình 1.1. Sơ đồ động phương án truyền động dùng bánh răng..................................... 29
Hình 1.2: Sơ đồ động phương án truyền động dùng bộ truyền đai ................................ 30
Hình 1.3. Sơ đồ động máy uốn dùng hệ 1 xi lanh thủy lực kết hợp bộ truyền xích .... 30
Hình 1.4. Sơ đồ động máy uốn dùng hệ 2 xi lanh thủy lực kết hợp bộ truyền xích .... 31
Hình 1.5. Má kẹp.................................................................................................................. 32
vi


Hình 1.6. Sơ đồ máy chỉ dùng một xi lanh ....................................................................... 32
Hình 1.7. Sơ đồ máy dùng 2 xi lanh .................................................................................. 33
Hình 1.8. Sơ đồ động máy uốn ống ................................................................................... 35
Hình 1.9. Sơ đồ động má động máy uốn........................................................................... 36
Hình 1.10. Sơ đồ thủy lực ................................................................................................... 36
Hình 1.11. Sơ đồ uốn ........................................................................................................... 38
Hình 2.1. Quá trình kẹp ....................................................................................................... 40
Hình 2.2. Quá trình uốn....................................................................................................... 40
Hình 2.3. Sơ đồ lực quá trình uốn ...................................................................................... 41
Hình 2.4. Kích thước của phơi ống .................................................................................... 42
Hình 2.5. Sơ đồ lực tính tốn lực kéo má động ................................................................ 44
Hình 2.6. Cấu tạo xích ống con lăn.................................................................................... 47
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí xích kéo ......................................................................................... 48

C
C

Hình 2.8. Biểu đồ mơ men .................................................................................................. 50
Hình 2.9. Sơ đồ chọn ổ ........................................................................................................ 53

R
L
T.

Hình 2.10. Sơ đồ phân tích lực piston kéo........................................................................ 55
Hình 2.11. Sơ đồ ngun lí bơm bánh rang ...................................................................... 60

DU

Hinh 2.12. Dầu trong các răng của bơm ............................................................................ 60
Hình 2.13. Sơ đồ phân tích lực piston kéo về................................................................... 61
Hình 2.14. Sơ đồ phân tích lực piston kẹp........................................................................ 62
Hình 3.1. Kết cấu ngun lý van an tồn .......................................................................... 65
Hình 3.2. Kết cấu nguyên lý van giảm áp ......................................................................... 67
Hình 3.3. Kết cấu nguyên lý van cản................................................................................. 68
Hình 3.4. Van tiết lưu thay đổi được lưu lượng................................................................ 69
Hình 3.5. Van đảo chiều 3/2 .............................................................................................. 69
Hình 3.6. Tín hiệu tác động vào van.................................................................................. 69
Hinh 3.7. Kí hiệu van đảo chiều 3/2 .................................................................................. 69
Hình 3.8. Kí hiệu van đảo chiều 4/3 .................................................................................. 70
Hình 3.9. Kết cấu bộ ổn tốc ................................................................................................ 70
Hình 3.10. Kí hiệu bộ ổn tốc............................................................................................... 71
Hình 3.11. Kết cấu bộ lọc lưới............................................................................................ 71
Hình 3.12. Kết cấu bộ lọc cao áp ...................................................................................... 72
Hình 3.13. Sơ đồ bể chứa dầu............................................................................................. 75

vii

Thiết kế máy uốn ống

PHẦN I

C
C

R
L
.
T
CƠ SỞ
LÝ THUYẾT
U
D

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

1


Thiết kế máy uốn ống

CHƯƠNG I
LỊCH SỬ RA ĐỜI, PHÁT TRIỂN CỦA MÁY UỐN ỐNG VÀ
CÁC THÔNG SỐ PHÔI ỐNG
1.1. Lịch sử phát triển và hình thành của máy uốn ống:
1.1.1. Lịch sử phát triển của ống:

Lịch sử của việc sản xuất ống được bắt đầu từ việc sử dụng những khúc gỗ rỗng
để cung cấp nước cho các thành phố thời trung cổ. Việc sử dụng những ống gang ở
Anh và Pháp trở nên phổ biến vào đầu thế kỉ XIX
Những ống thép đúc đầu tiên được tìm thấy ở Philadelphia vào năm 1817 và ở

C
C

New York vào năm 1832. Sự phân phối khí cho các đèn khí đảo được tìm thấy đầu

R
L
T.

tiên ở Anh, người ta đã sử dụng thép tấm cuộn qua con xúc xắc tạo thành ống và hàn
mép lại với nhau.

DU

Vào năm 1887 đường ống đầu tiên được làm từ thép Bethkhem ở Mỹ. Ống thép
có đường hàn đã được sản xuất thử vào giữa thế kỉ 19 b ằng nhiều phương tiện khác
nhau, quy trình Mannesmanm đã được phát triển ở Đức vào năm 1815 và hoạt động
có hiệu quả thương mại ở Anh vào năm 1887.
Ống thép không hàn được sản xuất lần đầu tiên thành công ở Mỹ vào năm 1895.
Vào đầu thế kỉ 20 ống thép không hàn đã được chấp nhận rộng rãi khi cách mạng
công nghiệp được tiến hành với ngành ô tô, ngành tái lọc dầu, hệ thống các ống dẫn,
các giếng dầu, các lò hơi phát điện kiểu cổ.
Vào lúc này ống hàn không đạt được độ tin cậy bằng ống hàn điện.
Sự phát triển của các phương pháp sản xuất ống, cùng với sự phát triển của ngành
thép đã tạo ra được những sản phẩm có khả năng chịu được những điều kiện khắc

nghiệt của môi trường như là: nhiệt độ, hóa chất, áp suất và các tác dụng của áp lực
và dải nhiệt thay đổi. Ống thép đã được sử dụng một cách tin cậy trong các ngành
công nghiệp quan trọng; các đường ống từ Alaska đến các nhà máy điện nguyên tử.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

2


Thiết kế máy uốn ống

1.1.2. Các nước sản xuất sản phẩm thép dạng ống:
Vào năm 1886, ba nhà sản xuất hàng đầu các sản phẩm thép dạng ống là Liên Xô
(20 triệu tấn). Cộng đồng kinh tế Châu Âu (13,1 triệu tấn) và Nhật Bản (10,5 triệu tấn).
Việc sản xuất các sản phẩm thép dạng ống sẽ duy trì được ở mức độ trên là phụ
thuộc rất nhiều vào các yếu tố kinh tế của thế giới như là ngành khai thác dầu, xây
lắp các nhà máy điện, công nghiệp sản xuất ơtơ. Ví dụ như, ở những vùng kinh tế có
giá dầu thấp do vậy ít có nhu cầu khoan thêm các giếng dầu. Kết quả là nhu cầu sản
xuất ống thép cho ngành khoan giếng dầu sẽ giảm xuống.
Một ví dụ tương tự là sản xuất ống thép trong các ngành cơng nghiệp. Tổng sản
lượng trên tồn thế giới là sự tổng hợp các ảnh hưởng từ các khu vực kinh tế địa
phương ở từng nước trên toàn thế giới.

C
C

1.1.3. Lịch sử phát triển của máy cán, uốn ống:

R
L
T.

Từ xưa con người đã biết sử dụng những vật thể tròn xoay bằng đá hoặc bằng gỗ
để nghiền bột làm bánh, nghiền mía làm đường, ép các loại dầu lạc, hướng dương...

DU

Những vật thể tròn xoay này dần được thay thế bằng kim loại như: nhôm, thép, đồng
thau và từ việc cán bằng tay được thay thế bằng các trục cán để dễ dàng tháo lắp trên
các máy có gá trục cán, thế là từ đó các máy cán ra đời, qua thời gian phát triển thì
nó ngày càng được hồn thiện dần ví dụ như ban đầu các trục cán còn dẫn động bằng
sức người, nhưng khi sản xuất đòi hỏi năng xuất cao hơn nên máy ngày càng to hơn
thì con người khơng thể dẫn động được các trục cán này và do đó ta lại dẫn động
bằng sức trâu, bị, ngựa...Vì vậy ngày nay người ta vẫn dùng công suất động cơ là mã
lực (sức ngựa).
Năm 1771 máy hơi nước ra đời lúc này máy cán nói chung được chuyển sang
dùng động cơ hơi nước. Năm 1864 chiếc máy cán 3 trục đầu tiên được ra đời vì vậy
sản phẩm cán, uốn được phong phú hơn trước có cả thép tấm, thép hình, đồng tấm,
đồng dây. Do kỹ thuật ngày càng phát triển, do nhu cầu vật liệu thép tấm phục vụ
cho cơng nghiệp đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngành công nghiệp nhẹ...mà chiếc máy cán
4 trục đầu tiên ra đời vào năm 1870. Sau đó là chiếc máy cán 6 trục,12 trục, 20 trục
và dựa trên nguyên lý của máy cán thì máy uốn được ra đời và trong các loại máy
này có máy uốn ống.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

3

Thiết kế máy uốn ống

Từ khi điện ra đời thì máy uốn được dẫn động bằng động cơ điện, đến nay có
những máy uốn có cơng suất động cơ điện lên đến 7800 (KW).
Ngày nay do sự hoàn thiện và tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật cho
nên các máy cán, máy uốn được điều khiển hoàn toàn tự động hoặc bán tự động làm
việc theo chương trình điều khiển.
1.2. Các thông số phôi ống:
1.2.1. Một số loại ống inox đang sử dụng trên thị trường:
Ống tròn:

Chiều dày ống:

S = 0,54 mm.

Đường kính ống:  = 9,7150 mm.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.1 ống trịn
Bảng 1.1: Bảng thơng số ống inox

Hạng

Class

Ống đúc inox 304

Đường
kính
ngồi

Chiều
Tr/lượng
dài

Outside
Wall
Length
diameter thickness
Tiêu
chuẩn



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Chiều
dày

2

3

6
6

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

Unit
weigt
kg/m
0,113
0,135

4


Thiết kế máy uốn ống

Ống hàn inox 304



4

6

0,155



6
6

0,175



5
6



8

6

0,214



10

6
6

0,233

6
6

0,390
0,542



6
6



6

0,693



6
6

C
C

0,767

6
6

0,915







Ống hàn inox 201




R
L
.

T
U


D

0,159

0,251
0,466
0,618

0,841
1,132

1.2.2. Ống mạ kẽm:
Bảng 1.2: Bảng thông số ống mạ kẽm

Hạng

Đ.kính trong
danh nghĩa

Class

Nominal size

Đường
kính ngồi

Chiều
dày

Outside

Wall

diameter

thickness

Chiều
dài
Length

Tr/lượng
Unit
weigt

Số cây/bó

Trọng
lượng bó

Pes/bundle

A
(mm)

B(inch)

Tiêu chuẩn

Hạng

15

2-Jan

 21.2

1.9

6

0.914

168

921

Class

20

4-Mar

 26.65

2.1

6

1.284

113

871

BS-A1

25

1

 33.5

2.3

6

1.787

80

858

32

1/1/2004

 42.2

2.3

6

2.26

61

827

40

1/1/2002

 48.1

2.5

6

2.83

52

883

50

2

 59.9

2.6

6

3.693

37

820

65

2/1/2002

 75.6

2.9

6

5.228

27

847

80

3

 88.3

2.9

6

6.138

24

884

100

4

 113.45

3.2

6

8.763

16

841

15

2-Jan

 21.2

2

6

0.947

168

955

(khng
vạch)

Hạng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

kg/m

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

Kg/bundle

5


Thiết kế máy uốn ống
/class

20

4-Mar

 26.65

2.3

6

1.381

113

936

BS-L

25

1

 33.5

2.6

6

1.981

80

951

(vạch

32

1/1/2004

 42.2

2.6

6

2.54

61

930

nđu)

40

1/1/2002

 48.1

2.9

6

3.23

52

1.008

50

2

 59.9

2.9

6

4.08

37

906

65

2/1/2002

 75.6

3.2

6

5.71

27

925

80

3

 88.3

3.2

6

6.72

24

968

100

4

 113.45

3.6

6

9.75

16

936

15

2-Jan

 21.4

2.6

6

1.21

168

1.22

Hạng

20

4-Mar

 26.9

2.6

6

1.56

113

1.058

/class

25

1

 33.8

3.2

6

2.41

80

1.157

BS-M

32

1/1/2004

 42.5

3.2

6

3.1

61

1.135

(vạch

40

1/1/2002

 48.4

3.2

6

3.57

52

1.114

xanh)

50

2

 60.3

3.6

6

5.03

37

1.117

65

2/1/2002

 76.0

3.6

6

6.43

27

1.042

80

3

 88.8

8.37

24

1.205

100

4

 114.1

12.2

16

1.171

R
L
T.

C
C

4

6

4.5

6

DU

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

6


Thiết kế máy uốn ống

CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU CÁC SẢN PHẨM UỐN ỐNG, CÔNG NGHỆ
VÀ CÁC NGUYÊN LÝ UỐN ỐNG
2.1. Giới thiệu về các sản phẩm của máy uốn ống, phạm vi ứng dụng và các máy

uốn ống hiện có:
2.1.1. Sản phẩm dùng trong công nghiệp:
Trong sản xuất hiện nay các sản phẩm ống được ứng dụng rất rộng rãi dùng để
dẫn nhiên liệu phục vụ sản xuất như dẫn dầu, dẫn khí...được ứng dụng trong rất
nhiều ngành như đóng tàu, sản xuất sữa, sản xuất bia...

C
C

Trong ngành giao thông vận tải hiện nay thì ngành vận tải đường ống cũng đóng

R
L
T.

vai trị rất quan trọng dẫn dầu, dẫn khí, dẫn khống sản...góp phần tiết kiệm chi phí
trong vận chuyển và sản xuất.

DU

2.1.2. Sản phẩm dùng trong sinh hoạt:

Trong sinh hoạt sản phẩm ống cũng được ứng dụng rộng rãi nhưng địi hỏi tính
thẩm mỹ cao nên chủ yếu dùng vật liệu inox, thép không gỉ. Các sản phẩm như: lan
can, bàn ghế...
Một số hình ảnh minh hoạ:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

7


Thiết kế máy uốn ống

C
C

R
L
T.

Hình 2.1: Một số sản phẩm ống

DU

Hình 2.2: Các sản phấm ống uốn tại cơng ty Sông Thu
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

8


Thiết kế máy uốn ống

2.1.3. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm ống uốn:
Trong cuộc sống hiện nay thì sản phẩm của ống uốn được ứng dụng cực kỳ rộng
rãi cả trong sinh hoạt lẫn trong công nghiệp. Đặc biệt là trong cơng nghiệp thì sản

phẩm ống uốn giữ một vai trị quan trọng vì nó được dùng để dẫn nhiên liệu cả khí
lẫn lỏng từ nơi sản xuất đến nơi sử dụng, đã có những đường ống dẫn nhiên liệu
xun quốc gia. Nó cịn được coi như cầu nối giữa các khu công nghiệp, giữa nguồn
nhiên liệu với các nhà máy. Sản phẩm ống uốn không thể thiếu trong công nghiệp
tàu thủy, các ngành sản xuất nhiên liệu...Trong sinh hoạt thì sản phẩm ống uốn được
ứng dụng rộng rãi ví dụ làm lan can, bàn ghế, dùng làm đường ống dẫn nước phục vụ
sinh hoạt, là đường ống dẫn nhiên liệu khí đốt...
2.1.4. Các máy uốn ống hiện có:
- Máy uốn ống 1 trục Elip E-1A-O-51-12T ( Elip Vn )

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.3. Máy uốn ống 1 trục Elip E-1A-O-51-12T
Thơng số kỹ thuật:
Đường kính uốn giới hạn

Ø4 -> Ø51 mm

Độ dày ống uốn

2 -> 3,5 mm

Góc uốn tối thiểu

5 độ

Góc uốn tối đa

180 độ

Tốc độ uốn

4 -> 6 vịng uốn/ phút

Cơng suất động cơ

3 Kw

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

9


Thiết kế máy uốn ống

Trọng lượng máy

260 Kg

Kích thước máy

930 x 680 x 850 mm

-Máy uốn ống 3 trục ElipE-3A-O-76-3T( Elip Vn)

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.4. Máy uốn ống 3 trục Elip E-3A-O-76-3T
Thơng số kỹ thuật:
Đường kính ống uốn

16, 19, 22, 25, 32, 38, 51, 63, 76 mm

Độ dày ống uốn

0.5 -> 2mm

Công suất động cơ

1,5 Kw

Trọng lượng máy

1600 Kg

Kích thước máy

800 x 500 x 900 mm

Đường kính uốn cong tối đa

76 mm

Góc uốn tối đa

360 độ

Góc uốn tối thiểu

0 độ

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

10


Thiết kế máy uốn ống

- Máy uốn ống CNC Elip E-50-2A-1S( Elip Vn)

Hình 2.5. Máy uốn ống CNC Elip E-50-2A-1S
Thơng số kỹ thuật:

Khả năng uốn tối đa

Ø50x3 mm

Bán kính uốn tối đa

R 250

Theo đường kính ống

Góc uốn tối đa

190 độ

DU

Độ dài phôi cần cấp tối đa
Tốc độ uốn
Tốc độ quay

C
C

R
L
T.

Bán kính uốn nhỏ nhất

3000 mm

Max 85 độ/giây
Max 200 độ/giây

Tốc độ cấp phôi

Max 1000 mm/giây

Phương thức uốn

Uốn thủy lực

Công suất động cơ

5.5 Kw

Áp lực dầu tối đa

12 Mpa

Trọng lượng máy

2500 Kg

Kích thước máy

5000x1300x1500 mm

2.2. Kỹ thuật uốn:
a/ Khái niệm uốn:

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội. Uốn là
q trình gia cơng kim loại bằng áp lực làm cho phơi hay một phần của phơi có dạng
phẳng (tấm), dây, thanh định hình hay ống thành những chi tiết có hình cong đều hay
gấp khúc. Phơi được uốn ở trạng thái nguội hoặc trạng thái nóng.
b/ Đặc điểm:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

11


Thiết kế máy uốn ống

Đặc điểm của quá trình uốn là dưới tác dụng của chày và cối, phôi được biến
dạng dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết.
Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng đàn hồi xảy ra ở hai mặt khác
nhau của phôi uốn.
Vật liệu uốn trong ngành chế tạo máy và dụng cụ không ngừng tăng lên về số
lượng, chất lượng cũng như kiểu dáng.
c/ Q trình uốn
Phụ thuộc vào kích thước và hình dáng vật uốn, dạng phơi ban đầu, đặc tính của
q trình uốn trong khn; uốn có thể tiến hành trên máy ép trục khuỷu lệch tâm, ma
sát hay thủy lực. Đơi khi có thể tiến hành uốn trên các dụng cụ uốn bằng tay hoặc trên
các máy uốn chuyên dùng.
Quá trình uốn bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo.
+ Biến dạng đàn hồi: Là biến dạng bị mất đi khi bỏ tải trọng tác dụng, nó xảy ra

C

C

khi tải trọng nhỏ hơn một giá trị xác định gọi là giới hạn đàn hồi.

R
L
T.

Dưới tác dụng của ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng. Khi ứng suấ t sinh ra
trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi của các nguyên tử kim loại dịch chuyển
không vượt quá 1 thông số mạng, nếu thôi tác dụng lực thì mạng tinh thể trở về trạng
thái ban đầu.

DU

+ Biến dạng dẻo: Là biến dạng vẫn tồn tại khi bỏ tải trọng tác dụng, nó xảy ra
khi tải trọng lớn hơn giới hạn đàn hồi.
− Khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi, kim loại bị biến
dạng dẻo do trượt và song tinh.
− Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần
còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt. Trên mặt trượt,
các nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúng bằng số
nguyên lần thông số mạng, sau khi dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cân
bằng mới, bởi vậy sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái ban đầu.
− Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến 1 vị trí
mới đối xứng với phần cịn lại qua 1 mặt phẳng gọi là mặt song tinh. Các nguyên tử
kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh.
Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra
biến dạng dẻo trong kim loại, các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao
nhất. Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé, nhưng khi có song tinh trượt sẽ xảy ra

thuận lợi hơn.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

12


Thiết kế máy uốn ống

− Biến dạng dẻo của đa tinh thể: kim loại và hợp kim là tập hợp của nhiều đơn
tinh thể (hạt tinh thể), cấu trúc chung của chúng được gọi là cấu trúc đa tinh thể. Trong
đa tinh thể biến dạng dẻo có 2 dạng: biến dạng trong nội bộ hạt và biến dạng ở vùng
tinh giới hạt. Sự biến dạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh. Đầu tiên sự trượt xảy
ra ở các hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính 1 góc bằng hoặc xấp xỉ 450,
sau đó mới đến các hạt khác. Như vậy biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra
không đồng thời và không đồng đều. Dưới tác dụng của ngoại lực, biên giới hạt của
các tinh thể cũng bị biến dạng, khi đó các hạt trượt và quay tương đối với nhau. Do sự
trượt và quay của các hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt trượt thuận lợi mới giúp
cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển.
Uốn làm thay đổi hướng thớ của kim loại, làm cong phơi và thu nhỏ dần kích
thước.
Trong q trình uốn, kim loại phía góc uốn bị co lại the o hướng dọc thớ và đồng

C
C

thời bị giãn ra theo hướng ngang, cịn phần phía ngồi góc uốn bị giãn ra bởi lực kéo.

R
L
T.

Giữa lớp co ngắn và giãn dài là lớp trung hồ khơng bị ảnh hưởng bởi lực kéo nó vẫn
ở trạng thái ban đầu. Ta sử dụng lớp trung hồ để tính sức bền của vật liệu khi uốn.
Khi uốn những dải dài dễ xảy ra hiện tượng chiều dày ở tiết diện ngang bị sai

DU

lệch về hình dạng lớp trung hịa bị lệch về phía bán kính nhỏ.
Khi uốn những dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến dạng mỏng vật liệu nhưng
khơng có sai lệch về tiết diện ngang, vì trở kháng của vật liệu có cùng chiều rộng lớn
sẽ chống lại biến dạng theo hướng ngang.
Khi uốn phơi có bán kính nhỏ thì lượng biến dạng lớn và ngược lại.

Hình 2.6. Biến dạng của phơi trước và sau khi uốn
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

13


Thiết kế máy uốn ống

Hình 2.7. Phơi ống sau khi uốn

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.8. Biểu đồ ứng suất của ống khi chịu uốn
• Các yếu tố ảnh hưởng của uốn đến tính dẻo và biến dạng của kim loạ i
Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể, lực liên kết giữa các nguyên tử
khác nhau chẳng hạn đồng, nhôm dẻo hơn sắt. Đối với các hợp kim, kiểu mạng thường
phức tạp, xô lệch mạng lớn, một số nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức cản trở sự
biến dạng do đó tính dẻo giảm. Thơng thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

14


Thiết kế máy uốn ống

nhiều pha các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt làm tăng xô lệch mạng cũng
làm giảm tính dẻo của kim loại.
a) Ảnh hưởng của nhiệt độ
Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết kim loại khi tăng
nhiệt độ tính dẻo tăng. Khi nhiệt độ tăng dao động nhiệt của các nguyên tử tăng, đồng
thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng làm cho tổ chức
đồng đều hơn. Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thường t ồn tại ở pha kém dẻo,

khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thì hình thành pha có độ dẻo cao. Khi nung thép từ 20
 100 0C thì độ dẻo tăng chậm nhưng từ 100  400 0 C độ dẻo giảm nhanh, độ giòn tăng
(đối với thép hợp kim độ dẻo giảm đến 600 0C), quá nhiệt độ này thì độ dẻo tăng
nhanh, ở nhiệt độ rèn nếu hàm lượng cacbon trong thép càng cao th ì sức chống biến
dạng càng lớn.
b) Ảnh hưởng của ứng suất dư

C
C

Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xơ lệch mạng tăng,

R
L
T.

ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh (hiện tượng biến cứng). Khi
nhiệt độ kim loại đạt từ (0,25  0,30) Tnc (nhiệt độ nóng chảy) ứng suất dư và xơ lệch
mạng giảm làm cho tính dẻo kim loại phục hồi trở lại (hiện tượng phục hồi). Nếu nhiệt

DU

độ nung đạt tới 0,4Tnc trong kim loại bắt đầu xuất hiện quá trình kết tinh lại, tổ chức
kim loại sau kết tinh lại có hạt đồng đều và lớn hơn, mạng tinh thể hoàn thiện hơn nên
độ dẻo tăng.
c) Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính
Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo của kim loại
chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khối chịu ứng suất nén mặt, nén đường
hoặc chịu ứng suất nén kéo. Ứng suất dư, ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suất
chính trong kim loại nên tính dẻo của kim loại cũng giảm.

d) Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng
Sau khi rèn dập, các kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng mọi phía nên chai
cứng hơn, sức chống lại sự biến dạng kim loại sẽ lớn hơn, đồng thời khi nhiệt độ nguội
dần sẽ kết tinh lại như cũ. Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại t hì các
hạt kim loại bị chai chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến dạng, do đó
ứng suất trong khối kim loại sẽ lớn, hạt kim loại bị dòn và có thể bị nứt.
Nếu lấy 2 khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồi rèn trên
máy búa và máy ép, ta thấy tốc độ biến dạng trên máy búa lớn hơn nhưng độ biến dạng
tổng cộng trên máy ép lớn hơn.
e) Biến dạng dẻo và phá hủy
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Vương

Hướn g dẫn: ThS. Bùi Trương Vỹ

15