Nghiên cứu máy và công nghệ chế tạo tấm thành máng cào skat 82 phục vụ khai thác hầm lò

MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA ........................................................ Error! Bookmark not defined.
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................4
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ...........................................................................6
LỜI NÓI ĐẦU .....................................................................................................................8
CHƢƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC
PROFIL TỪ TẤM KIM LOẠI .......................................................................................... 9
1.1. LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA THÉP HÌNH ĐƢỢC CHẾ TẠO BẰNG CÔNG
NGHỆ UỐN LỐC NGUỘI TỪ PHÔI TẤM ..................................................................... 9
1.1.1 Trong xây dựng, kiến trúc...................................................................................... 9
1.1.2 Trong giao thông, vận tải ..................................................................................... 10
1.1.3 Trong chế tạo máy ............................................................................................... 10
1.1.4 Trong cơng nghiệp dầu khí, khai khống ............................................................ 11
1.2. CÁC DẠNG CƠNG NGHỆ UỐN LỐC ĐIỂN HÌNH ............................................. 12
1.2.1 Cơng nghệ uốn liên tục ( công nghệ uốn lốc dọc) ............................................... 12
1.2.2 Công nghệ uốn ngang (máy 3 trục hoặc 4 trục ).................................................. 15
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ UỐN LỐC TRONG VÀ NGỒI
NƢỚC .............................................................................................................................. 16
1.3.1 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ uốn lốc ngồi nƣớc ......................................... 16
1.3.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ uốn lốc trong nƣớc .......................................... 17
1.4. GIỚI THIỆU SẢN PHẨM UỐN LỐC ĐƢỢC ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH
KHAI THÁC THAN, HẦM LÕ ...................................................................................... 18

CHƢƠNG II: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC
PROFIL TỪ TẤM KIM LOẠI ........................................................................................ 22
2.1. MỘT VÀI DẠNG CÔNG NGHỆ VÀ PHƢƠNG PHÁP UỐN LỐC TỪ PHÔI TẤM
KIM LOẠI........................................................................................................................ 22
2.1.1 Phƣơng pháp uốn trên các máy có bàn quay ....................................................... 22
2.1.2. Phƣơng pháp uốn có kéo..................................................................................... 23

2.1.3 Phƣơng pháp uốn trên máy 3 hoặc 4 trục ............................................................ 24
1


2.1.4. Phƣơng pháp uốn liên tục ................................................................................... 25
2.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC PHÔI TỪ TẤM KIM
LOẠI ................................................................................................................................ 26
2.2.1 Hình dạng con lăn ( lỗ hình ) .............................................................................. 26
2.2.2 Kích thƣớc của phơi tấm kim loại khi uốn .......................................................... 30
2.2.3.Điều kiện nén ăn phôi .......................................................................................... 32
2.3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LỰC, NĂNG LƢỢNG TRONG CÔNG NGHỆ UỐN
LỐC KIM LOẠI............................................................................................................... 35
2.3.1 Lực uốn và monent uốn ....................................................................................... 35
2.3.2 Cơng suất động cơ ............................................................................................... 39

CHƢƠNG III: TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO TẤM THÀNH MÁNG
CÀO SKAT-82 ................................................................................................................. 41
3.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁNG CÀO VÀ TẤM THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 .......... 41
3.2. CÁC THƠNG SỐ HÌNH HỌC CỦA THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 ................. 45
3.3 XÁC ĐỊNH SỐ CẶP CON LĂN CỦA MÁY UốN TẠO HÌNH TẤM THÀNH
MÁNG CÀO SKAT-82 ................................................................................................... 47
3.4 MƠ PHỎNG Q TRÌNH BIẾN DẠNG TẤM THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 51
3.5 XÁC ĐỊNH LỰC ÉP VÀ MÔ MEN XOẮN TRÊN MỖI CẶP ................................ 57

CHƢƠNG IV: THIẾT KẾ MÁY UốN TẤM THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 .... 66
4.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG MÁY UốN................................................ 66
4.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY UốN THÀNH MÁNG CÀO SKAT-82 .... 68
4.3THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG KHUNG GIÁ MÁY UốN THÀNH
MÁNG CÀO SKAT-82 ................................................................................................... 70
4.4 MƠ HÌNH THIẾT KẾ 3D CỦA MÁY ...................................................................... 76

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

2


1


2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng những điều đƣợc nêu ra trong luận văn thạc sỹ kỹ
thuật “Nghiên cứu máy và công nghệ chế tạo tấm thành máng cào SKAT-82 phục
vụ khai thác hầm lị” là hồn tồn đúng. Tất cả kết quả thu đƣợc từ luận văn đều là
từ quá trình nghiên cứu. Mọi tài liệu và sự trợ giúp thực hiện luận văn đều đã đƣợc
ghi rõ nguồn gốc.
Khi viết bản luận văn này, tác giả có tham khảo và thừa kế một số kết quả
nghiên cứu của các tác giả đi trƣớc và sử dụng những thơng tin số liệu từ các tạp
chí, sách báo, mạng internet… theo danh mục tham khảo.
Tác giả cam đoan không có sự sao chép nguyên văn từ bất kỳ luận văn nào
hay nhờ ngƣời khác viết. Tác giả xin hoàn tồn chịu trách nhiệm về cam đoan của
mình và chấp nhận mọi hình thức kỷ luật theo quy định của Trƣờng Đại học Bách
Khoa Hà Nội.
Hà Nội, ngày 1 tháng 06 năm2016
Tác giả

Đào Trung Hiếu

3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ý NGHĨA

KÍ HIỆU

ĐƠN VỊ

L

Chiều rộng phôi ban đầu

mm

S

Chiều dày phôi ban đầu

Mm

Wud

Mô men trở lực uốn dẻo

Nmm

Khoảng cách giữa hai điểm tựa uốn

mm

Bán kính phơi uốn tại tiết diện đang xét.

Mm

Giới hạn đàn hồi

Mpa

D1

Mơ đun biến cứng

Mpa

i

Góc uốn tổng ở lần uốn thứ i

lu

dh

(o )

Hệ số lớp trung hòa uốn
bi

Chiều rộng phần thẳng của hình uốn;

mm

r0i

Các bán kính mặt uốn trong phơi tƣơng ứng với
các vùng của hình uốn;

mm

%

ng

Mơ men tĩnh trên trục động cơ

Mtdc

ndc , nt

,

Nmm

Hệ số truyền hữu ích của động cơ

t

dc

Mức độ biến dạng của lớp kim loại mặt ngồi
phơi

t

Tốc độ quay của động cơ, và tốc độ quay của
trục uốn
Vận tốc góc của động cơ và trục uốn

4

vịng/phút

rad/s


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Bảng kích thước chế tạo của các loại vì chống .................................................... 19
Bảng 3.1 Các hệ số của phương trình Krupkowsky đối với thép......................................... 47
Bảng 3.2 Giá trị lực ép và mô men xoắn lớn nhất tác dụng lên trục nằm ........................... 64

5


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Ứng dụng thép hình uốn trong kết cấu nhà xưởng .......................................9
Hình 1.2. Ứng dụng thép hình uốn trong giao thơng.................................................. 10
Hình 1.3. Khung xe được chế tạo từ thép hình uốn..................................................... 11
Hình 1.4. Một số sản phẩm ứng dụng công nghệ uốn lốc liên tục............................ 13

Hình 1.5. Sơ đồ cơng nghệ uốn hình chữ U ................................................................. 14
Hình 1.6. Sản phẩm có hình dáng phức tạp uốn theo nguyên tắc công nghệ uốn lốc
liên tục................................................................................................................................ 14
Hình 1.7. Máy uốn ngang 3 trục thủy lực..................................................................... 15
Hình 1.8. Mặt cắt thép chống vì lị ................................................................................. 18
Hình 1.9. Hình dạng chung của thép vịm chống vì lị................................................. 19
Hình 1.10 Thép chống lị ................................................................................................. 20
Hình 1.11 Khung giá và con lăn băng tải ..................................................................... 20
Hình 2.1. Sơ đồ của máy uốn profil có bàn quay ......................................................... 23
Hình 2.2. Uốn ống trên máy 3 trục , 4 trục. .................................................................. 25
Hình 2.3. Máy uốn lốc liên tục........................................................................................ 26
Hình 2.4. Các phương pháp thiết kế lỗ hình trục uốn hở............................................ 27
Hình 2.5. Uốn hình lịng máng U ................................................................................... 29
Hình 2.6. Sơ đồ tác dụng lực khi phôi ăn vào trục uốn lốc......................................... 32
Hình 2.7. Điều kiện ăn phơi vào trục uốn (theo A.P. Trecmarơp) ............................. 35
Hình 2.8. Sơ đồ xác định lực uốn (theo Mekkent) ........................................................ 35
Hình 2.9. Sơ đồ xác định moment uốn ........................................................................... 37
Hình 3.1. Máng cào trung chuyển.................................................................................. 42
Hình 3.2. Máng cào lị chợ .............................................................................................. 42
Hình 3.3. Cấu tạo máng cào ........................................................................................... 43
Hình 3.4. Cấu tạo cầu máng cào SKAT-82 ................................................................... 44
Hình 3.5. Các loại thành máng cào. .............................................................................. 44
Hình 3.6. Bản vẽ mặt cắt ngang của sản phẩm thành máng cào loại D ................... 45
Hình 3.7. Đường cong biến dạng của thép ................................................................... 47

6


Hình 3.8. Sự thay đổi hình dạng của phơi qua các lần uốn phần giữa của chi tiết . 48
Hình 3.9. Sự thay đổi hình dạng của phơi khi uốn hai cánh của chi tiết .................. 49

Hình 3.10. Lỗ hình trên trục uốn. ................................................................................... 51
Hình 3.11. Quá trình tối ưu hóa cơng nghệ nhờ mơ phỏng. ....................................... 52
Hình 3.12. Mơ hình hình học được sử dụng để mơ phỏng .......................................... 54
Hình 3.13. Mơ phỏng q trình uốn tấm thành máng cào SKAT82........................... 55
Hình 3.14. Hình ảnh ứng suất của tấm kim loại khi đi qua các con lăn tạo hình .... 56
Hình 3.15. Hình ảnh biến dạng tương đương của tấm kim loại khi đi qua các con
lăn tạo hình........................................................................................................................ 56
Hình 3.16. Hình ảnh chiều dày phơi qua q trình tạo hình. ..................................... 57
Hình 3.17. Kết quả tính tốn lực ép trên trục nằm trong quá trình uốn; Li (i=1,12)
tương ứng là đồ thị lực trong lần uốn thứ i; ................................................................. 59
Hình 3.18. Kết quả tính tốn lực dọc trên trục đứng trong quá trình uốn; Li (i=6,12)
tương ứng là đồ thị lực trong lần uốn thứ i; ................................................................. 61
Hình 3.19. Kết quả tính tốn lực mơ men trên trục nằm trong q trình uốn; Li
(i=1,12) tương ứng là mơ men trong lần uốn thứ i;..................................................... 63
Hình 4.1 Sơ đồ máy uốn chuyển động cơ khí................................................................ 66
Hình 4.2. Truyền động bằng Xích. ................................................................................. 67
Hình 4.3. Hệ thống truyền đơng bằng trục vít bánh vít............................................... 68
Hình 4.4. Sơ đồ máy uốn thành máng cào SKAT-82 ................................................... 69
Hình 4.5. Trục chính máy uốn thành máng cào SKAT82 ............................................ 72
Hình 4.6. Khung giá ......................................................................................................... 73
Hình 4.7. Cơ cấu điều chỉnh khe hở trục....................................................................... 74
Hình 4.8. Vành định vị ..................................................................................................... 74
Hình 4.9. Giá uốn 1 .......................................................................................................... 75
Hình 4.10. Giá uốn 12...................................................................................................... 75
Hình 4.11.Hình chiếu bằng máy uốn tấm thành máng cào SKAT82 ......................... 78
Hình 4.12.Máy uốn tấm thành máng cào SKAT82 ....................................................... 78

7

Hình 4.13. Hệ thống dẫn động Máy uốn thành máng cào SKAT82 ....................Error!
Bookmark not defined.
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển chung của đất nƣớc, ngành cơng nghiệp mỏ nói chung,
ngành cơng nghiệp khai thác than nói riêng đang ngày càng phát triển mạnh mẽ.
Sản lƣợng khai thác ngày càng tăng, trong đó tỉ trọng khai thác than hầm lị tăng
nhanh, dẫn đến nhu cầu về các thiết bị phục vụ khai thác ngày càng cao.
Trong Tập đồn Cơng nghiệp than – Khống sản Việt Nam có hàng chục các
mỏ than hầm lò lớn nhỏ. Sản lƣợng khai thác hầm lò ngày càng tăng dẫn đến nhu
cầu khai thác và mở rộng lị chợ tăng, chính vì vậy việc vận chuyển than khai thác
trong các mỏ than hầm lò tăng mạnh, trong đó có vận tải than bằng máng cào. Hiện
nay tại các cơng ty cơ khí của Tập đồn Cơng nghiệp than – Khống sản Việt Nam
đã làm chủ đƣợc chế tạo máng cào than, tuy nhiên một số bộ phận vẫn phải nhập từ
nƣớc ngoài nhƣ Thành máng cào với giá thành cao và không chủ động đƣợc nguồn
hàng.
Chính vì vậy luận văn “Nghiên cứu máy và cơng nghệ chế tạo tấm thành
máng cào SKAT-82 phục vụ khai thác hầm lị” phần nào giúp làm chủ đƣợc cơng
nghệ chế tạo tấm thành máng cào cũng nhƣ chủ động đƣợc nguồn hàng. Qua đó
giúp nâng cao tính đồng bộ trong sản xuất máng cào SKAT-82 góp phần tăng năng
suất vận tải than phục vụ trong khai thác các mỏ than hầm lị hiện nay.
Việc nghiên cứu máy và cơng nghệ chế tạo tấm thành máng cào SKAT-82
phục vụ khai thác mỏ hầm lò. Với nhiều ƣu điểm vƣợt trội nhƣ giúp làm chủ đƣợc
công nghệ tiết kiệm thời gian vận chuyển, đảm bảo tính đồng bộ hóa, giúp tránh
lãng phí và nâng cao hiệu quả sử dụng của máng cào SKAT82. Qua đó nhằm nâng
cao hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp.
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cô trong
Viện Cơ Khí đại học Bách Khoa Hà Nội và đặc biệt là PGS.TS Phạm Văn Nghệ đã
nhiệt tình giúp đỡ và chỉ bảo để tơi có thể hồn thành luận văn này.

8

Do thời gian và trình độ cịn hạn chế nên luận văn khơng thể tránh đƣợc những
thiếu sót, rất mong đƣợc sự góp ý, phê bình của thầy cơ và đồng nghiệp để luận văn
đƣợc hoàn thiện hơn
CHƢƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC
PROFIL TỪ TẤM KIM LOẠI
1.1. LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA THÉP HÌNH ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG
CÔNG NGHỆ UỐN LỐC NGUỘI TỪ PHÔI TẤM
1.1.1 Trong xây dựng, kiến trúc
Thép hình đƣợc chế tạo bằng cơng nghệ uốn lốc đã có và đƣợc ứng dụng từ
khoảng thế kỷ 18. Ở nƣớc Nga, thép hình uốn lốc mỏng thành đầu tiên đƣợc sử
dụng vào năm 1838 trong cơng trình sửa chữa cải tạo Cung điện Mùa Đơng sau trận
cháy lớn. Cịn nƣớc Mỹ năm 1855 để xây dựng tịa nhà cơng vụ ở New York đã sử
dụng thép hình uốn chữ U với chiều dày từ 1.6 mm đến 3.6 mm liên kết bu lông.
v..v
Ngày nay ứng dụng của thép hình đƣợc chế tạo bằng cơng nghệ uốn lốc nguội
từ phôi tấm trong xây dựng kiến trúc, các loại kết cấu xây dựng công nghiệp và xây
dựng dân dụng, phổ biến nhƣ tấm lợp kim loại, các thanh xà gồ chữ C, U…(hình
1.1).

9


Hình 1.1. Ứng dụng thép hình uốn trong kết cấu nhà xưởng
1.1.2. Trong giao thơng, vận tải
Thép hình đƣợc chế tạo bằng công nghệ uốn lốc đƣợc sử dụng rộng rãi trong
ngành giao thơng nói chung và ngành cơng nghiệp đóng toa xe lửa nói riêng. Các
khung vành xe đƣợc tạo hình từ cơng nghệ uốn lốc. Bên cạnh đó thép hình đƣợc chế
tạo bằng cơng nghệ uốn lốc cịn đƣợc sử dụng làm tấm chắn đƣờng ôtô ( dải phân

cách…) (hình 1.2).

10


Hình 1.2. Ứng dụng thép hình uốn trong giao thơng
1.1.3 Trong chế tạo máy
Cơng nghiệp sản xuất thép uốn hình phát triển mạnh trong Chiến tranh thế giới
lần thứ 2 và những năm kế tiếp. Sự phát triển của công nghiệp sản xuất thép uốn
hình lúc đó liên quan chặt chẽ với sự phát triển của cơng nghiệp quốc phịng và
cơng nghiệp chế tạo máy. Ngày nay thép hình uốn vẫn giữ đƣợc vai trị to lớn trong
cơng nghiệp chế tạo máy. Thép hình uốn trong chế tạo máy có độ chính xác đảm
bảo u cầu sử dụng, thép hình uốn đƣợc chế tạo từ thép phơi uốn nguội có chất
lƣợng bề mặt tốt, điều đó cho phép phun phủ lên chúng các loại chất mà không phải
gia công đặc biệt. Bằng phƣơng pháp uốn hình có thể chế tạo đƣợc các sản phẩm từ
phôi đã đƣợc phun phủ và xử lý bề mặt trƣớc mà không làm hƣ hại bề mặt, chính vì
vậy chúng có thể đƣợc sử dụng để chế tạo các chi tiết, kết cấu máy mà khơng phải
gia cơng cơ khí tiếp theo giúp mang lại hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp (hình
1.3).

Hình 1.3. Khung xe được chế tạo từ thép hình uốn
1.1.4 Trong cơng nghiệp dầu khí, khai khống
Ở Anh trong những năm 70 của thế kỷ XX đã kết thúc đợt đầu xây dựng
đƣờng ống dẫn dầu ở biển Bắc đƣờng kính 900 mm, dài 150 km, ở độ sâu 120 m
đến 150 m, nối liền khu dầu mỏ Comôrat với Aixlen bằng 140 nghìn ống Bimetal

11


với tổng kinh phí 450 triệu Mác. Đến năm 1980 đã hồn thành tiếp 1839 km ống

dẫn khí đƣờng kính 813 đến 914 mm và 1045 km ống dẫn dầu đƣờng kính 762 đến
914 mm.
Ở miền Trung và miền Tây LB Nga đã xây dựng hệ thống đƣờng ống dẫn khí
đƣờng kính 2520 mm, áp suất 75at.
Cách đây khơng lâu, LB Nga, Italia, Pháp, Đức đã khánh thành hệ thống North
Stream dẫn khí đốt của LB Nga vƣợt biển Bantic sang thẳng Đức và tỏa sang các
nƣớc khác ở Tây Âu. Mới đây một thỏa thuận giữa các nƣớc này đã đƣợc ký kết,
giải quyết ổn thỏa vấn đề góp vốn xây dựng tuyến đƣờng ống dẫn khí đốt sang
Trung và Nam Âu mang tên South Stream. Đó là tuyến đƣờng ống dẫn khí đốt thứ
hai cung ứng trực tiếp cho EU mà khốn phải quá cảnh sang nƣớc nào. South Stream
xuất phát từ LB Nga đi ngầm dƣới biển Đen sang Bungari rồi chia thành hai ngả:
Một ngả dẫn đến Italia và Hy Lạp, ngả kia sang Romani, Serbia, Hungary, Slovenia
và Áo.
LB Nga vừa khành thành hệ thống đƣờng ống dẫn dầu thứ hai từ Đơng Serbia
đến Thái Bình Dƣơng (ESPRO) với mục tiêu tăng gấp đôi lƣợng dầu thơ xuất khẩu
vào thị trƣờng Châu Á – Thái Bình Dƣơng lên 50 triệu tấn/năm để mở rộng thị
trƣờng xuất khẩu đối tác truyền thống là Châu Âu.
Hệ thống đƣờng ống thứ hai dài 4200 km, bắt đầu từ các mở dầu phía Tây hồ
Baikail và chạy đến cảng Kozmino ở Thái Bình Dƣơng, gần với biên giới Đơng Bắc
Trung Quốc. Từ đây dầu của LB Nga đƣợc vận chuyển sang thị trƣờng Trung Quốc,
Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc, Philippines, Singapore, Đài Loan.
Trong năm 2011 LB Nga đã cùng Triều Tiên và Hàn Quốc đàm phán về việc
xây dựng hệ thống đƣờng ống dẫn dầu, khí từ LB Nga qua Triều Tiên đến Hàn
Quốc. Nếu tuyến đƣờng ống này đƣợc hồn thành, Triều Tiên sẽ có thu nhập đáng
kể từ nguồn phí trung chuyển hàng năm mà theo ƣớc tính của tờ Chosun Ilbo có thể
vào khoảng 150 triệu USD.
Nhật Bản hiện nay có gần 150 nghìn km ống dẫn khí đƣờng kính 600 mm, đã
xây dựng xong đƣờng ống dẫn dầu đƣờng kính 1220 mm ở độ sâu 450 m. Angiêri

12

có hệ thống đƣờng ống dẫn dầu nối liền với Italia ở độ sâu 2700 m dƣới mặt nƣớc
biển.
Ở Việt Nam trong những năm gần đây cơng nghiệp dầu khí đang phát triển
mạnh, đặc biệt từ khi nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất đi vào sản xuất. Điều đó địi
hỏi phải sớm hình thành hệ thống đƣờng ống dẫn dầu khí trong nƣớc và dẫn tới các
cảng biển để tạo điều kiện mở rộng thơng thƣơng dầu khí, góp phần đẩy mạnh sự
nghiệp Cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc
1.2. CÁC DẠNG CƠNG NGHỆ UỐN LỐC ĐIỂN HÌNH
1.2.1 Công nghệ uốn liên tục ( công nghệ uốn lốc dọc)
Công nghệ uốn liên tục hay công nghệ uốn lốc dọc có thể tạo nên khe hở giữa
2 mép biên phơi dọc theo trục đối xứng của hình uốn. Các tấm Profin có hình dạng
và kích thƣớc đã đƣợc tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn nhà nƣớc có thể đƣợc chế tạo
bằng phƣơng pháp uốn trong khuôn vạn năng hoặc trên các máy uốn tấm ( máy sấn)
hoặc trên các máy uốn tấm có dầm quay hoặc trên các máy uốn lốc Profil. Tiết diện
ngang của các tấm profil có rất nhiều loại khác nhau (hình 1.4).

Hình 1.4. Một số sản phẩm ứng dụng công nghệ uốn lốc liên tục
Việc chế tạo các tấm profin theo phƣơng pháp nào tùy thuộc vào hình dạng,
kích thƣớc chiều dày vật liệu và loạt sản phẩm của nó. Trong sản xuất nhỏ các tấm

13


profil có kích thƣớc lớn và trung bình đƣợc chế tạo theo phƣơng pháp uốn lần lƣợt
các phần tử trên các máy uốn tấm ( máy sấn ) hoặc trên máy uốn tấm có cơng dụng
đặc biệt. Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối ( chẳng hạn nhƣ sản xuất ô tô
du lịch ). Các tấm profil mỏng có kích thƣớc nhỏ đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp
uốn lốc trên máy uốn profil. Các loại tấm profil bao gồm các loại tấm uốn hình, các

tấm uốn sóng ( tấm lợp) và các loại profil có cơng dụng đặc biệt đƣợc chế tạo từ
những phơi cuộn có chiều dày từ 0,5÷ 0,8mm và chiều rộng từ 30÷1500mm. Các
loại vật liệu này thƣờng là thép các bon và thép hợp kim thấp. Việc sử dụng các tấm
Profil loại này thay cho các loại thép hình uốn nóng đã đem lại hiệu quả cao.

Hình 1.5. Sơ đồ cơng nghệ uốn hình chữ U
Cơng nghệ uốn lốc liên tục có thể tạo ra các sản phẩm dạng tấm có hình dạng
profil phức tạp và có khả năng chế tạo sản phẩm có chiều dài nhƣ ý muốn.
Nguyên tắc của công nghệ uốn lốc liên tục là phải uốn từ trong ra ngoài, các
góc lớn đƣợc chia nhỏ ra uốn từ nhiều góc nhỏ (hình 1.5, hình 1.6).

14


Hình 1.5. Sản phẩm có hình dáng phức tạp uốn theo nguyên tắc công nghệ uốn lốc
liên tục
1.2.2 Công nghệ uốn ngang (máy 3 trục hoặc 4 trục )
Công nghệ uốn ngang hay còn gọi là uốn trên máy ba trục hoặc bốn trục đƣợc
sử dụng chủ yếu để sản xuất các loại ống hàn có chiều dài hạn chế từ một hoặc hai
phơi tấm ( 6÷12m). Năng suất của các máy uốn ba trục hoặc bốn trục không cao.
Các máy uốn ba trục hoặc bốn trục thƣờng đƣợc sử dụng trong các nhà máy cơ khí
nhƣ máy tạo phơi cho các sản phẩm cơ khí vì tính gọn nhẹ của máy và năng suất
phù hợp.
Trên máy uốn ba trục, trục uốn trên có đƣờng kính lớn hơn hai trục uốn dƣới
khoảng 1,5 lần. Việc điều chỉnh vị trí trục uốn trên căn cứ vào đƣờng kính ống
thành phẩm. Đƣờng kính trục uốn trên giới hạn đƣờng kính nhỏ nhất của ống thành
phẩm. Phôi tấm đƣợc uốn trên ba trục uốn một vài lần rồi mới nhận đƣợc dạng hình
trụ mong muốn (hình 1.7).

15

Tuy nhiên, bằng phƣơng pháp uốn trên máy uốn ba trục thực tế không cho
phép thu nhận đƣợc ống hàn có hình trụ ổn định, chất lƣợng cao, bởi vì các vùng
mép biên phơi bằng ½ khoảng cách giữa hai trục uốn dƣới vẫn phẳng. Phƣơng pháp
uốn trên máy uốn bốn trục, nhờ khả năng điều chỉnh đƣợc khoảng cách giữa hai trục
phụ bên so với trục uốn trên nên ống hàn đảm bảo ổn định hơn và chính xác hơn.

Hình 1.7. Máy uốn ngang 3 trục thủy lực

Đặc điểm của máy 3 trục và 4 trục là sau khi uốn cần lấy phơi ra. Có rất nhiều
phƣơng pháp lấy phôi nhƣng chủ yếu là nâng trục và rút phôi.
Máy uốn 3 trục và 4 trục có thể có nhiều động cơ:
+ Động cơ chính dẫn động trục chính;
+ Động cơ tháo ổ;
+ Động cơ điều chỉnh khoảng cách trục.
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ UỐN LỐC TRONG VÀ NGỒI
NƯỚC
1.3.1 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ uốn lốc ngồi nước
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp và dân dụng, đặc biệt ngành
công nghiệp xây dựng, chế tạo máy, cơng nghiệp đóng toa xe lửa nói riêng đã đòi
hỏi phát triển các phƣơng pháp sản xuất thép hình uốn. Để đáp ứng đƣợc nhu cầu

16


phát triển trong lĩnh vực thép hình uốn, đầu thế kỷ 20 phƣơng pháp uốn trên máy ép
đƣợc thay thế bằng phƣơng pháp uốn liên tục trên các máy uốn dạng trục. Hệ máy
uốn thép hình mới có năng suất cao hơn, chất lƣợng sản phẩm tốt hơn và giá thành
lại rẻ hơn. Ở nhiều nƣớc đã xây dựng và đƣa vào sản xuất các máy uốn liên tục với

phôi ban đầu là tấm hoặc băng kim loại. Năm 1910 Mỹ là quốc gia đầu tiên xây
dựng các dây chuyền uốn thép hình có năng suất cao đáp ứng đƣợc các yêu cầu
trên, còn ở châu Âu, các dây chuyền uốn hình tƣơng tự đƣợc xây lắp muộn hơn. Ở
các nƣớc có nên cơng nghiệp phát triển nhƣ Liên bang Nga, Anh, Hungary, Ba Lan,
Phaps v..v đều có những nhà máy dây chuyền sản xuất thép uốn hình trong các nhà
máy cơ khí. Đó thƣờng là các dây chuyền chun sản xuất thép uốn hình cỡ vừa và
nhỏ làm phơi cho các dây chuyền cơng nghệ chính.
Ngày nay với ứng dụng của khoa học cơng nghệ Các phƣơng pháp tính tốn
và thiết kế các loại máy uốn hình là khá đa dạng và phức tạp: tính tốn giải tích, mơ
phỏng, công thức kinh nghiệm, quy hoạch thực nghiệm,…
Trên thế giới có rất nhiều tác giả đã nghiên cứu về cơng nghệ uốn hình và các
thơng số đặc trƣng của cơng nghệ uốn hình: góc uốn, biến mỏng, lực uốn, mơmen
uốn,…các sai hỏng trong quá trình uốn cũng đƣợc xem xét đề cập tới.
Bằng các công cụ mô phỏng đã cho phép tính tốn kỹ lƣỡng, chi tiết hơn so
với phƣơng pháp tính tốn giải tích trƣớc đây, kết quả nhận đƣợc cũng phù hợp với
các kết quả thực nghiệm. Do đó tiết kiệm thời gian tính tốn cũng nhƣ tối ƣu hóa
biên dạng trục uốn, khi uốn các hình có biên dạng phức tạp.
1.3.2 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ uốn lốc trong nước
Ở Việt Nam trong những năm gần đây cơng nghiệp dầu khí đang phát triển
mạnh, đặc biệt từ khi nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất đi vào sản xuất. Điều đó địi
hỏi phải sớm hình thành hệ thống đƣờng ống dẫn dầu khí trong nƣớc và dẫn tới các
cảng biển để tạo điều kiện mở rộng thơng thƣơng dầu khí, góp phần đẩy mạnh sự
nghiệp Cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc. Ngồi ra, hầu hết các ngành công
nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải đều là các nguồn tiêu thụ thép hình từ cơng
nghệ uốn lốc.

17


Tại Việt Nam chính phủ đã có các định hƣớng phát triển sản xuất thép uốn

hình bằng cơng nghệ lốc:
+ Nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị, phát triển các xƣởng sản xuất thép uốn
hình và ống hàn, từng bƣớc cải tạo nâng cấp chúng;
+ Mở rộng quy mô sản xuất thép uốn hình và ống hàn cho các ngành kinh tế
quốc dân. Kích thƣớc sản phẩm khoảng : s= 0,1÷ 14mm ; b= 30÷2000mm và giới
hạn bền tới 750Mpa;
+ Tổ chức dây chuyền sản xuất thử nghiệm quy mơ nhỏ năng suất đến
200÷250 nghìn tấn/năm, với chủng loại sản phẩm năng động từ phơi dày 0,3÷4mm
và rộng 25÷1500mm;
+ Xây dựng dây chuyền chuyên sản xuất từng chủng loại thép uốn hình và
ống hàn hồn chỉnh nhƣ các chi tiết máy, tấm chắn đƣờng ô tô ( dải phân cách ),
uốnh tản nhiệt, các loại kết cấu xây dựng công nghiệp và xây dựng dân dụng, các
loại ống hàn …;
+ Tiếp tục tổ chức sản xuất các loại thép uốn hình và ống hàn kích thƣớc vừa
và nhỏ với chiều dày đến 3mm ở các nhà máy chế tạo máy và sản xuất ô tô để đáp
ứng tại chỗ các loại thép hình uốn cần thiết;
+ Chuyên sâu mở rộng chun mơn hóa và hợp tác hóa các xí nghiệp suản
xuất hình uốn nhằm phục vụ nhu cầu chung của các nƣớc trong khu vực và thế giới;
+ Xây dựng các q trình cơng nghệ và kỹ thuật uốn mới;
+ Áp dụng các sáng kiến và cải tiến kỹ thuật trong các dây chuyền uốn hình
nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng chúng trong nền kinh tế quốc dân.
Yêu cầu mới đặt ra là cần phải có phƣơng pháp nghiên cứu tính tốn hợ

í

cho cơng nghệ uốn các biên dạng phức tạp để theo kịp sự phát triển của các ngành
cơng nghiệp và ngồi nƣớc.
1.4. GIỚI THIỆU SẢN PHẨM UỐN LỐC ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH
KHAI THÁC THAN, HẦM LỊ
Ngành cơng nghiệp khai thác than, hầm lị của Việt Nam là một trong những

ngành công nghiệp quan trọng của đất nƣớc. Ngành khai thác than nói chung cũng

18


là một bộ phận của ngành cơng nghiệp nặng. Chính vì vậy trong ngành khai thác
than, hầm lị sử dụng rất nhiều máy móc thiết bị cơ khí. Các thiết bị cơ khí sử dụng
trong ngành khai thác than, hầm lị tuy có một số đặc thù riêng (các thiết bị phải
phịng nổ khi lắp đặt dƣới lị…), nhƣng nói chung cũng tƣơng tự nhƣ các kết cấu
thiết bị cơ khí của các ngành khác. Do đó việc ứng dụng công nghệ uốn lốc kim loại
đƣợc sử dụng khá phổ biến trong các thiết bị máy móc của ngành mỏ.
Thép chống vì lị SVP là một trong những thiết bị vơ cùng quan trọng, thép
chống vì nó có tác dụng giữ chắc các vịm lị. Giúp nâng cao an tồn trong các
đƣờng lò, và thuận tiện trong việc khai thác lị chợ. Thép chống vì lị đƣợc uốn nóng
theo tiêu chuẩn (hình 1.8, hình 1.9).

Hình 1.8. Mặt cắt thép chống vì lị
Thép SVP-17: Dùng làm vì chống cho các đƣờng lị có diện tích sử dụng
dƣới 7m2.
Thép SVP-22: Dùng làm vì chống cho các đƣờng lị có điện tích sử dụng từ
7m2 đến 10m2.
Thép SVP-27: Dùng làm vì chống cho các đƣờng lị có diện tích sử dụng từ
trên 10m2 đến 15m2.
Thép SVP-33: Dùng làm vì chống cho các đƣờng lị có diện tích sử dụng từ
trên 15m2 đến 20m2.
Sau đó các cơng ty cơ khí thuộc tập đồn TKV nhƣ Cơng ty cơ khí Mạo KhêTKV,sẽ sử dụng máy uốn lốc để tạo thành hình dáng theo tiêu chuẩn của thép chống
vì lị

19

Hình 1.6. Hình dạng chung của thép vịm chống vì lị
Các vì chống đƣợc chế tạo theo tiêu chuẩn với các kích thƣớc trong ( bảng 1)
Bảng1.1 Bảng kích thước chế tạo của các loại vì chống
Số
r
a
α0
α1
A
h
L
hiệu (mm) (mm) (độ)
( độ) (mm) (mm) (mm)
vì
chống
SVP.1 1450 150 102°22' 115°00' 2450 670 3000

Mã hiệu
thép

SVP.2

1650

150

102°22' 113°12' 2750

740

3350

SVP-17

SVP.3

1650

150

82°00'

92°36'

2390

510

2750

SVP-22

SVP.4

2110

150

82°00'

90°06'

2990

620

3400

SVP-22

SVP.5

2320

150

96°38'

103°36' 3650

890

4300

SVP-27

SVP.6

2620

150

96°38'

102°42' 4090

980

4800

SVP-27

SVP.7

2740

150

71°28'

77°50'

3440

610

3800

SVP-27

SVP.8

3050

250

78°57'

88°13'

4190

970

4730

SVP-33

20

SVP-17


Hình 1.7. Thép chống lị
Băng tải là một thiết bị vô cùng quan trọng trong ngành khai thác than hầm lò,
băng tải giúp vận chuyển than từ trong lò chợ ra các nhà sàng tuyển. Con lăn băng
tải là thiết bị điển hình sử dụng cơng nghệ uốn lốc kim loại. Vỏ con lăn băng tải
đƣợc tạo ra từ uốn lốc thép tấm thành thép trịn. Bên cạnh đó các tai giá đỡ con lăn
cũng đƣợc tạo hình từ cơng nghệ uốn lốc (hình 1.10, hình 1.11).

Hình 1.8. Khung giá và con lăn băng tải
Ngồi ra cịn có rất nhiều các thiết bị máy móc có ứng dụng cơng nghệ uốn lốc
hình, tuy nhiên trong khn khổ luận văn chỉ nêu một số thiết bị tiêu biểu, đặc trƣng
trong khai thác mỏ than hầm lò.

21


KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
Thông qua chƣơng 1 cho ta thấy đƣợc:
Việc ứng dụng công nghệ uốn lốc kim loại từ thép phôi tấm đƣợc sử dụng
rộng rãi và đều khắp trên tất cả các lĩnh vực nhƣ Công nghiệp, giao thông vận tải,…
cũng nhƣ trong đời sống.
Công việc nghiên cứu và phát triển công nghệ uốn lốc từ thép phôi tấm vẫn
không ngừng đƣợc đầu tƣ để nâng cao chất lƣợng sản phẩm cũng nhƣ cho ra đời
nhiều loại sản phẩm mới đa dạng hơn.
Trong ngành khai thác nói chung và ngành khai thác mỏ than hầm lị nói riêng
việc ứng dụng cơng nghệ uốn lốc thép hình từ phơi tấm trong các thiết cơ khí rất
phổ biến, chính vì vậy thông qua luân văn này tiếp tục nghiên cứu cơng nghệ tạo
hình từ thép tấm cụ thể là : “ Nghiên cứu máy và công nghệ chế tạo tấm thành
máng cào SKAT-82 phục vụ khai thác hầm lò”.

22


CHƢƠNG II: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ UỐN LỐC
PROFIL TỪ TẤM KIM LOẠI
2.1. MỘT VÀI DẠNG CÔNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG PHÁP UỐN LỐC TỪ PHÔI
TẤM KIM LOẠI

Uốn lốc từ phôi tấm kim lại là một trong những phƣơng pháp gia công kim
loại bằng áp lực làm biến dạng phơi dạng tấm thành các sản phẩm hình uốn: góc,
hình chữ U, hình chữ C, hình chữ Z, tấm múi … và ống hàn : trụ; vuông; chữ
nhật… So với quá trình uốn hình, uốn ống thì quá trình uốn đòi hỏi mức tiêu hao
năng lƣợng thấp hơn, vốn đầu tƣ thiết bị nhỏ hơn. Đó là ƣu điểm nổi bật nhất của
các q trình uốn.
Phụ thuộc vào kích thƣớc của phơi và sản phẩm uốn, mục đích sử dụng và
các khâu gia cơng tiếp theo mà q trình uốn có thể đƣợc thực hiện theo những
phƣơng pháp khác nhau. Mỗi phƣơng pháp đó đều có những ƣu điểm và nhƣợc
điểm riêng. Các phƣơng pháp uốn có thể đƣợc phân loại thành nhóm theo các đặc
điểm chính nhƣ sau:
+ Theo nhiệt độ uốn của phơi: uốn nóng và uốn nguội;
+ Theo đặc điểm của quá trình uốn: uốn đơn chiếc, uốn liên tục;
+ Theo phƣơng pháp uốn: uốn trên máy uốn 3 trục hoặc 4 trục, uốn trên máy
ép, uốn trên máy uốn liên tục, uốn dọc hoặc uốn xoắn;
+ Theo phƣơng pháp hàn: lị hình phễu, lị liên tục, hàn điện một chiều, hàn
điện xoay chiều, hàn điện trở, hàn cảm ứng, hàn cao tần, hàn siêu âm, hàn hồ quang
dƣới bột trợ dung, hàn điện tử, hàn laze, hàn plasma…
2.1.1 Phương pháp uốn trên các máy có bàn quay
Các phơi tấm profil có thành mỏng thƣờng đƣợc uốn trên các máy chuyên
dùng làm việc theo nguyên lý cuộn phôi. Sơ đồ kết cấu của máy uốn profin để uốn
các chi tiết viền nẹp các cửa của ô tơ đƣợc chỉ ra trên hình 2.1:

23