(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.09 MB, 89 trang )

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

MÁY UỐN ĐAI THÉP XÂY DỰNG

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

ThS. NGUYỄN ĐẮC LỰC
CAO XUÂN HUY

Đà Nẵng, 2019

TÓM TẮT

D

U

T-

LR

C

C

Tên đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng.
Sinh viên thực hiện: Cao Xuân Huy
MSSV: 101140232
Lớp: 14c1va
Nội dung tóm tắt
1. Xuất phát từ yêu cầu thực tế: người lao động cần đạt năng suất cao trong xây dựng.
Do vậy em nhận nhiệm vụ thiết kế máy uốn đai thép xây dựng. Trong quá trình thiết
kế em đã tham khảo một số máy bẻ đai trong thực tế và một số tài liệu có liên quan.
2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:
+ Cơ sở lý thuyết về quá trình duỗi, uốn và cắt.
+ thiết kế máy uốn đai thép xây dựng.
3. Kết quả đạt được:
+ phần lý thuyết
- Giới thiệu về máy duỗi, máy uốn và cắt thép dây tự động.
- Cơ chế duỗi thẳng, cụm uốn và cắt thép dây tự động.
+ phần thiết kế máy
- Phân tích lựa chọn phương án thiết kế.
- Thiết kế sơ đồ động.
- Thiết kế và tính toán cho các kết cấu chính của máy.
- Thiết kế các cụm kết cấu khác.

i

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM
Đợc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: CAO XUÂN HUY
Số thẻ sinh viên: 101140232
Lớp: 14C1VA
Khoa: Cơ khí
1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Ngành: Công nghệ chế tạo máy

D

U

T-

LR

C

C

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:
Số liệu ban đầu : Thép d = 6-:-8 mm

Năng suất :
3000 đai/ca
Các số liệu khác : Tham khảo thực tế
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- u cầu kỹ tḥt của máy: nguyên liệu, sản phẩm, yêu cầu kỹ thuật
- Phân tích lựa chọn phương án hợp lý.
- Xây dựng sơ đờ đợng của máy.
- Tính tốn và lựa chọn các thơng số kỹ tḥt chủ yếu.
- Tính tốn thiết kế kết cấu và sức bền.
5. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý/sơ đồ động của máy (1A0)
- Bản vẽ kết cấu chung của toàn máy (1A0)
- Bản vẽ các cụm chi tiết chính (cụm d̃i thẳng, cụm uốn và cắt...) (2-3A0)
- Bản vẽ cụm đo chiều dài thép dây (1A0)
- Bản vẽ sơ đồ điều khiễn và sơ đồ mạch điện (2A0)
Tổng cộng : 6-7 bản vẽ A0
6. Họ tên người hướng dẫn:
ThS.Nguyễn Đắc Lực

Phần/ Nội dung:
Tồn bợ

7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
29/02/2019
8. Ngày hồn thành đồ án:
25/05/2019
Đà Nẵng, ngày
Trưởng Bộ môn……………………….

tháng

Người hướng dẫn

ii

năm 2019

MỤC LỤC
TÓM TẮT .............................................................................................................................. i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG ................................................................................. vi
LỜI NĨI ĐẦU .................................................................................................................... viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY DUỖI, UỐN VÀ CẮT ĐAI THÉP ....................... 1
1.1 Tình hình sử dụng thép trong nước và trên thế giới .................................................... 1
1.1.1 Tình hình sử dụng thép trên thế giới ..................................................................... 1
1.1.2 Tình hình sử dụng thép trong nước ....................................................................... 1
1.1.3 Thép xây dựng. ...................................................................................................... 3
1.2 Thực trạng máy duỗi, uốn và cắt đai thép trên thế giới và trong nước ........................ 4
1.2.1 Thực trạng máy duỗi uốn và cắt đai thép trên thế giới.......................................... 4
1.2.2 Thực trạng máy duỗi, uốn và cắt đai thép tại Việt Nam ....................................... 5

C

1.2.3 Các loại đai thép ................................................................................................... 7
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG KIM LOẠI ........... 8

C

2.1 Lý thuyết quá trình biến dạng dẻo của kim loại .......................................................... 8

LR

2.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại ............................. 9
2.1.2 Trạng thái ứng suất và phương trình déo ............................................................ 10

T-

2.1.3 Biến dạng dẻo kim loại trong trạng thái nguội .................................................... 13
2.1.4 Biến dạng dẻo và phá hủy ................................................................................... 13

U

2.2 Khái niệm uốn ............................................................................................................ 14

D

2.2.1 Định nghĩa ........................................................................................................... 14
2.2.2 Quá trình uốn ....................................................................................................... 15
2.2.3 Tính đàn hời khi uốn ........................................................................................... 15
2.2.4 Bán kính uốn nhỏ nhất và lớn nhất...................................................................... 16
2.2.5 Cơng thức tính lực uốn ........................................................................................ 16
2.3 Cắt bằng áp lực lưỡi cắt ............................................................................................. 17
CHƯƠNG 3. CÁC THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ UỐN DUỖI VÀ CẮT THÉP .............. 19
3.1 Các phương pháp duỗi thép ....................................................................................... 19
3.1.1 Duỗi thép thủ công (bằng tay) ............................................................................. 19
3.1.2 Duỗi thép bằng máy ............................................................................................ 19
3.2 Các phương pháp uốn thép ........................................................................................ 24
3.2.1 Phương pháp uốn bằng tay .................................................................................. 24
3.2.2 Phương pháp uốn bằng động cơ .......................................................................... 24

3.3 Các phương pháp cắt thép.......................................................................................... 25

iii

3.3.1 Phương pháp cắt thủ công ................................................................................... 25
3.3.2 Cắt bằng hờ quang điện hoặc ngọn lửa khí hàn .................................................. 26
3.3.3 Cắt trên máy cắt có lưỡi dao chuyển đợng tính tiến ............................................ 27
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MÁY DUỖI, UỐN VÀ CẮT ĐAI XÂY DỰNG ....................... 35
4.1 Các yêu cầu với máy duỗi, uốn và cắt đai ................................................................. 35
4.1.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng......................................................................... 35
4.1.2 Khẳ năng làm việc ............................................................................................... 35
4.1.3 Đợ tin cây ............................................................................................................ 35
4.1.4 An tồn trong sử dụng ......................................................................................... 35
4.2 Phân tích và lựa chọn phương án ............................................................................... 35
4.2.1 Phương án 1......................................................................................................... 35
4.2.2 Phương án 2......................................................................................................... 36
4.3 Nguyên lý hoạt động của máy ................................................................................... 36

C

4.4 Xây dựng bản vẽ nguyên lý ....................................................................................... 37

C

4.5 Tính toán các cơ cấu chính của máy .......................................................................... 37
4.5.1 Cơ cấu duỗi ......................................................................................................... 37

LR

4.5.2 Cơ cấu uốn thép................................................................................................... 40
4.5.3 Cơ cấu cắt thép .................................................................................................... 41

T-

4.5.4 Tính chọn đợng cơ cho cơ cấu uốn và cắt ........................................................... 42

U

4.6 Sơ đờ đợng tồn máy ................................................................................................. 43
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN SỨC BỀN, THIẾT KẾ KẾT CẤU TỒN MÁY ................... 43

D

5.1 Thiết kế bợ trùn đai cho cụm duỗi ......................................................................... 43
5.1.1 Chọn loại đai ....................................................................................................... 44
5.1.2 Định đường kính bánh đai ................................................................................... 44
5.1.3 Chọn sơ bợ khoảng cách trục .............................................................................. 44
5.1.4 Định chính xác chiều dài đai và L và khoảng cách trục A .................................. 45
5.1.5 Kiểm nghiệm góc ơm .......................................................................................... 45
5.1.6 Xác định số đai cần thiết ..................................................................................... 45
5.1.7 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai .......................................................... 46
5.1.8 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục............................................ 47
5.2 Thiết kế bộ truyền cho cơ cấu uốn và cơ cấu cắt ....................................................... 47
5.2.1 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu uốn và cắt ...................................................................... 47
5.2.2 Bộ truyền đai qua trục trung gian ........................................................................ 47
5.2.3 Tính bợ trùn đai từ trục trung gian qua trục cắt ............................................... 51
5.2.4 Tính chọn bợ trùn xích cho trục uốn ............................................................... 54
iv

5.3 Tính sức bền trục quay cụm d̃i ............................................................................... 57
5.4 Tính sức bền trục trung gian của cụm cơ cấu uốn và duỗi ........................................ 61
5.5 Thiết kế gối đỡ ổ trục ................................................................................................. 65
5.6 Tính tốn sức bền then trên trục ................................................................................ 66
5.7 Cơ cấu điều khiển quá trính uốn và quá trình cắt ...................................................... 66
5.7.1 Ly hợp ................................................................................................................. 66
5.7.2 Ly hợp vấu........................................................................................................... 67
CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ................................................................ 69
6.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ............................................................................ 70
6.2 Các phần tử và thiết bị điều khiển ............................................................................. 70
6.2.1 Mạch Arduino UNO ............................................................................................ 70
6.2.2 ATMEGA328P-AU ............................................................................................ 71
6.2.3 Cảm biến (Encoder) ............................................................................................ 72

C

6.2.4 Rơle ..................................................................................................................... 73

C

6.3 Thiết kế mạch điều khiển và mạch điện..................................................................... 75
6.3.1 Mạch điều khiển .................................................................................................. 75

LR

6.3.2 Sơ đờ mạch điện .................................................................................................. 76
CHƯƠNG 7. AN TỒN SỬ DỤNG .................................................................................. 76

T-

7.1 Quy trình vận hành .................................................................................................... 77

U

7.1.1 Kiểm tra cụm duỗi ............................................................................................... 77
7.1.2 Kiểm tra cụm uốn và căt ..................................................................................... 77

D

7.1.3 Hệ thống điều khiển điện .................................................................................... 77
7.2 Quy trình bảo dưỡng .................................................................................................. 78
7.2.1 Cụm d̃i ............................................................................................................. 78
7.2.2 Cụm uốn và cắt .................................................................................................... 78
7.2.3 Hệ thống điều khiển điện .................................................................................... 78
KẾT LUẬN ......................................................................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 80

v

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG
Hình 1.1: Sản phẩm thép.
Hình 1.2: Tình hình sản xuất thép năm 2017.
Bảng 1-1 Các loại mác thép theo tiêu chuẩn Nga và Việt Nam.
Bảng 1-2 Thơng số Mác thép tại Việt Nam.
Hình 1.3: Máy duỗi, cắt thép sản xuất tại Trung Quốc..
Bảng 1-3 Thông số kỹ thuật cảu máy bẻ đai thép GT4
Hình 1.4:Máy uốn sắt TOYO Nhật Bản.
Hình 1.5: Cơng nhân đang kéo thép từ máy d̃i.

Hình 1.6: Cơng nhân cắt thép bằng máy cắt bằng tay.
Hình 1.7: Máy bẻ đai thép TD08.
Hình 1.8: đai hình chữ nhật và đai hình vuông.

LR

C

C

Hình 2.1: Sơ đờ biến dạng trong đơn tinh thể.
Hình 2.2: Các dạng ứng śt chính.
Hình 2.3: Mối quan hệ giữa tính chất cơ học và mức độ biến dạng.
Hình 2.4: Sơ đờ biển đờ tải trọng – biến dạng điển hình của kim loại.
Hình 2.5: Biến dạng của phơi trước và sau khi uốn.

D

U

T-

Hình 2.6: Tính đàn hồi khi uốn.
Hình 2.7: Các giai đoạn cắt kim loại.
Bảng 3.1: Một số loại máy duỗi (nắn) thép thông dụng và tính năng sử dụng.
Hình 3.1: Nguyên lý làm việc của con lăn.
Hình 3.1: Khung quay.
Hình 3.2: Cơ cấu truyền lực để uốn thép bằng tay.
Hình 3.3: Máy uốn bán tự đợng.
Hình 3.4: Máy uốn ống điện thủy lực Diamond – Japan.

Hình 3.5: Kéo cắt sắt.
Hình 3.6: Cắt sắt bằng máy cắt tay.
Hình 3.7: Sơ đờ cắt bằng khí.
Hình 3.8: Sơ đờ cơ cấu tay quay con trượt.
Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hình sin.
Hình 3.10: Nguyên lý cắt dao thẳng song song.
Hình 3.11: Sơ đồ thời kỳ cặp.
Hình 3.12: Sơ đồ thời kỳ cắt.
Hình 3.13: Nguyên lý cắt thép tấm dao nghiêng.
Hình 3.14: Hình dạng lưỡi cắt.
vi

Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý máy cắt đĩa.
Hình 4.1: Sơ đờ ngun lý.
Hình 4.2: Hành trình bánh lệch tâm.
Hình 4.3: Sơ đờ đợng tồn máy.
Hình 5.1: Kích thước đai.
Hình 5.2: Kích thước chủ yếu của rảnh đai.
Hình 5.3: Sơ đờ ngun lý cơ cấu uốn và cắt.
Hình 5.4: Tiết diện đai B.
Hình 5.5: Kích thước chủ yếu của rảnh đai.
Hình 5.6: Tiết diện đai B.
Hình 5.7: Kích thước chủ yếu của rảnh đai.
Hình 5.8: Cấu tạo xích ống con lăn.

C

Hình 5.9: Phân bố lực trên cụm d̃i.
Hình 5.10: Biễu đờ momen uốn và momen xoắc.

Hình 5.11: Phân bố lực trên trục trung gian.

LR

C

Hình 5.12: Biễu đờ momen uốn và momen xoắn.
Hình 5.13: Phân bố lực trên ổ lăn.
Hình 5.14: Ly hợp vấu.

T-

Hình 6.1: Sơ đờ ngun lý hoạt đợng.

D

U

Hình 6.2: Mạch Arduino UNO.
Hình 6.3: Sơ đờ chân Atmega328.
Hình 6.4: Encoder.
Hình 6.5: Cấu tạo bên trong của Encoder.
Hình 6.6: Sơ đờ chân Rơle 4 kênh.
Hình 6.7: Modun Rơle 4 kênh.
Hình 6.8: Sơ đờ hoạt đợng uốn đai thép.
Hình 6.9: Sơ đờ mạch điểu khiển.
Hình 6.10: Sơ đờ mạch điện điều khiển.

vii

LỜI NĨI ĐẦU
Ngành chế tạo máy đóng mợt vai trị quan trọng trong cơng c̣c cơng nghiệp hố
và hiện đại hoá đất nước hiện nay, với nhiệm vụ chính là thiết kế, chế tạo những các
thiết bị, phương tiện máy móc phục vụ cho sản xuất và trong sinh hoạt. Để làm được
điều này người kỹ sư cần có kiến thức đủ sâu và rợng để có thể phân tích, đề xuất
những phương án nhằm giải quyết tốt những vấn đề trong thiết kế cũng như chế tạo.
Từ những thực tế là sinh viên của ngành Công nghệ chế tạo máy sau 5 năm học,
em đã tích lũy được một số kiến thức về thiết kế và chế tạo máy. Để củng cố và bổ
sung thêm những kiến thức đã học và để áp dụng những kiến thức đó vào thực tế em
đã được nhận và thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế máy uốn đai thép xây
dựng”.
Trong đờ án tốt nghiệp này em vừa tính tốn về lý thuyết, cũng gặp khơng ít khó

LR

C

C

khăn. Trong suốt quá trình làm đồ án, nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Đắc
Lực và sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy trong khoa cho nên em đã hoàn thành tốt đề
tài. Em xin chân thành!
Đồ án tốt nghiệp này là bước ngoặt cuối cùng để em trở thành những kỹ sư thực
thụ. Đây cũng chính là cơ hội cuối cùng để em thể hiện khả năng của mình ở trường.

D

U

T-

Em đã cố gắng hết sức mình để hoàn thành tốt đề tài này. Tuy nhiên, trong quá trình
làm đờ án thì khơng thể khơng có những sai sót, kính mong các thầy tận tình chỉ bảo
để giúp em sửa chữa những khuyết điểm, những khúc mắc cịn tờn tại và có thêm kinh
nghiệm thực tiễn để sau khi ra trường em làm việc được tốt hơn.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 2 năm 2019
Sinh viên thực hiện:
Cao Xuân Huy

viii

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY DUỖI, UỐN VÀ CẮT ĐAI THÉP
1.1 Tình hình sử dụng thép trong nước và trên thế giới
1.1.1 Tình hình sử dụng thép trên thế giới
Ngày nay thép là vật liệu không thể thiếu đối với con người, chúng ta có thể dễ
dàng tìm thấy chúng khắp mọi nơi, trên các thiết bị ô tô, xe máy, tàu thủy, nhà cửa hay
đồ dùng gia đình… Thép cịn đóng góp trong sự tiến hóa của loài người. Có thể nói

T-

LR

C

C

tầm quan trọng của sắt thếp đối với con người là rất lớn.

D

U

Hình 1.1 Sản phẩm thép.
Theo số liệu báo cáo của 66 nước gửi tới Hiệp hội Thép Thế giới
(Worldsteel), sản lượng thép thô đã đạt 1,691 tỷ tấn trong năm 2017, so với mức 1,606
tỷ tấn của năm 2016, thì sản lượng thép thơ trên tồn cầu đã tăng 5,3%.
Khi đề cập đến ngành sản xuất thép, Trung Quốc là nước giữ vị thế vượt trội so
với các nước khác trên thế giới. Theo tổ chức Thép thế giới, nước này chiếm 49% trong
số 1,691 tấn thép được sản xuất trên toàn cầu trong năm 2017. Trung Quốc cùng với liên
minh châu Âu, Nhật Bản, Ấn Độ và Mỹ là 5 nhà sản xuất thép hàng đầu thế giới.
Mỹ là nước nhập khẩu thép lớn nhất thế giới với tổng giá trị thép nhập khẩu của
nước này trong năm 2018 đạt trên 30 tỷ USD.
1.1.2 Tình hình sử dụng thép trong nước
Trong báo cáo mới nhất của Cục Quản lý giá (Bợ Tài chính) vừa cơng bố, sản
lượng tiêu thụ thép năm 2017 đạt 9,12 triệu tấn, tăng 14% so với năm 2016. Trong
năm, giá thép xây dựng cũng có nhiều biến động cùng với sự tăng giảm của thị trường
thép thế giới.

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

1

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Hình 1.2: Tình hình sản xuất thép năm 2017.
Theo số liệu của VSA, trong tháng 9/2017, sản xuất thép của các doanh nghiệp

LR

C

C

thép trong nước đạt 836.624 tấn, tăng 19,4% so với cùng kỳ 2016 và tăng 18,13% so
với tháng trước. Tính chung 9 tháng của năm 2017, tổng lượng thép sản xuất đạt
15,425 triệu tấn, tăng 24,2 % so với cùng kỳ 2016. Trong đó, sản lượng thép xây dựng
trong 9 tháng đã đạt 6,809 triệu tấn, tăng 14,3%; Ống thép đạt 1,626 triệu tấn, tăng
19,7%; Tôn mạ kim loại đạt 3,333 triệu tấn, tăng 40,3%; Thép cán nguội đạt 2,867

D

U

T-

triệu tấn, tăng 5,2% so với cùng kỳ năm 2016.
Tháng 9/2017, tổng lượng thép tiêu thụ trong nước đạt 740.565 tấn, giảm 6,5%
so với tháng trước, nhưng tăng so với cùng kỳ 2016 là 16,5%.
Tính chung 9 tháng của năm 2017, tổng lượng thép tiêu thụ trong nước đã đạt
gần 12,922 triệu tấn, tăng 20,5% so với cùng kỳ năm 2016. Trong đó, lượng tiêu thụ
thép xây dựng đạt 6,722 triệu tấn, tăng 15,9%; Ống thép đạt 1,611 triệu tấn, tăng
18,9%; Tôn mạ đạt 2,58 triệu tấn, tăng 26,6%; Thép cán nguội đạt 1,46 triệu tấn, giảm
4,6% so với cùng kỳ 2016. Theo số liệu thống kê sơ bộ từ TCHQ Việt Nam, tháng

9/2017 xuất khẩu sắt thép đạt 450,5 nghìn tấn sắt thép, kim ngạch 294 triệu USD, tăng
2,4% về lượng và tăng 6,9% về trị giá so với tháng 8, nâng lượng thép xuất khẩu 9
tháng 2017 lên 3,3 triệu tấn, trị giá 2,1 tỷ USD, tăng 31,6% về lượng và tăng 51,1% về
trị giá so với cùng kỳ 2016.
Sắt thép của Việt Nam xuất khẩu chủ yếu sang các nước Đông Nam Á, chiếm thị phần
lớn 58,1% tổng lượng thép xuất khẩu trên 1,9 triệu tấn, trị giá 1,15 tỷ USD.

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

2

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

1.1.3 Thép xây dựng.
Theo phạm vi sử dụng thép cacbon có hai loại: thép cacbon thường và thép
cacbon chất lượng tốt. Thép cacbon thường ở dạng qua cán nóng (tấm, cây, thanh, thép
hình…) chủ yếu để dùng trong cây dựng.
Theo TCVN 1765 : 1975 thép cacbon thường được chia thành 3 loại A, B, C.
Thép cacbon thường loại A là loại thép chỉ quy định về cơ tính. Tiêu chuẩn Việt Nam
(TCVN 1765: 1975) quy định mác thép loại này ký hiệu là CT, con số đi cùng chỉ độ
bền giới hạn. Ví dụ, Thép CT31 là Thép có độ giới hạn bền tối thiểu là 310 N/mm2.
Thép cac bon thường loại A có các loại mác theo bảng 1-1
Bảng 1-1 Các loại mác thép theo tiêu chuẩn Nga và Việt Nam.
Mác thép (số hiệu)

Độ giản dài tương đối

Giớ hạn bền 𝜎, N/mm2

Nga

Việt Nam

CT0

CT31

≥ 310

20

CT1

CT33

320 – 420

31

CT2

CT34

340 – 440

29

CT3

CT38

380 – 490

23

CT4

CT42

CT5

CT51

CT6

CT61

LR

C

C

𝛿, %

21

500 – 640

17

600

12

U

T-

420 – 540

D

Thép cacbon loại B là thép chỉ quy định về thành phần hóa học.
Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1765:1975) quy định mác thép loại này ký hiệu là
BTC, con số kèm theo vẫn chỉ độ bền giới hạn như thép cacbon thường loại A, còn
thành phần hóa học quy định như bảng 1-2.
Bảng 1-2 Thơng số Mác thép tại Việt Nam
Mác thép (số hiệu)

Hàm lượng nguyên tố

Nga

Việt Nam

C,%

Mn,%

S
không P
không
lớn hơn,% lớn hơn,%

BTC31

0,23

-

0,06

0,07

CT1

BTC33

0,06 – 0,12

0,25 – 0,5

0,05

0,04

CT2

BTC34

0,09 – 0,15

0,25 – 0,5

0,05

0,04

0,14 – 0,22

0,3 – 0,65

0,05

0,04

0,18 – 0,27

0,4 – 0,7

0,05

0,04

CT0

CT3
CT4

BTC38
BTC42

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

3

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Thép cacbon thường loại C là thép quy định cả về cơ tính và thành phần hóa
học, loại thép này có cơ tính như thép cacbon thường loại A và có thành phần hóa học
như thép cacbon thường loại B. Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1765: 1975) quy định
mác thép loại này ký hiệu là CTC con số đi kèm chỉ giới hạn quy định như bảng 1-1 và
có thành phần hóa học quy định như bảng 1-2.
1.2 Thực trạng máy duỗi, uốn và cắt đai thép trên thế giới và trong nước
1.2.1 Thực trạng máy duỗi uốn và cắt đai thép trên thế giới
Hiện nay trên thế giới thép được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp
và trong xây dựng trang trí nợi thất với nhiều chủng loại thép khác nhau có đường kính
cũng rất đa dạng, nhận thấy được tầm quan trọng của sắt thép chính vì vậy việc chế tạo
máy duỗi, cắt phù hợp, tăng năng suất với nhu cầu rất cần thiết. Trên thế giới hiện nay
máy duỗi, cắt rất đa dạng nhỏ gọn, từ bằng tay cho đến các máy lớn sử dụng động cơ

LR

C

C

thủy lực rời đến NC hay CNC có thể d̃i, cắt và uốn với nhiều bán kính khác nhau
với đợ chính xác và năng suất cao.
Máy duỗi, cắt, uốn tự dộng thủy lực điều khiển bằng động cơ servo có đợ chính
xác cao, kích thước sắt tương đối lớn máy được sử dụng dợng cơ thủy lực vì vậy tạo ra
lực cắt tác dụng lên sắt đờng đều ít sinh ra khuyết tật trong khi cắt, duỗi, điều khiển

D

U

T-

máy tướng đối đơn giản sử dụng bằng bàn đạp chân, máy cắt máy d̃i có sử dụng
hành trình vì vậy nên sắt được duỗi cắt theo các chiều dài khác nhau. Nhưng máy cắt,
d̃i này hồn tồn tự đợng, và bán tự đợng người cơng nhân chỉ việc cấp phơi.

Hình 1.3: Máy duỗi, cắt thép sản xuất tại Trung Quốc.
Bảng 1-3 Thông số kỹ thuật cảu máy bẻ đai thép GT4

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

4

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Hydralic GT4-14
(Max, Model)

Hydralic GT4-14
(Regular, Model)

Hydralic GT4-14C
(Update, Model)

Đường kính

Φ4 – Φ14mm

Φ4 – Φ14mm

Φ4 – Φ14mm

Tốc độ làm việc

30 – 50m/min

28 – 45m/min

50 – 65m/mm

Chiều dài cắt

800 – 9000mm

800 – 9000mm

1000- 8600mm

Sai số cắt

+ 10mm

+ 10mm

+ 10mm

Động cơ kéo

3kw – 4p

3kw – 4p

4kw – 4p

Động cơ ép tốc

7,5kw – 4p

7,5kw – 4p

7,5kw – 4p

Động cơ cắt

3kw – 4p

3kw – 4p

4kw – 4p

Tổng trọng lượng

3800Kg

3500Kg

4200Kg

D

U

T-

LR

C

C

Thơng số

Hình 1.4:Máy uốn sắt TOYO Nhật Bản.

1.2.2 Thực trạng máy duỗi, uốn và cắt đai thép tại Việt Nam
trên thị trường đã có nhiều máy duỗi, cắt và ẻ đai sắt hiện đại và cho năng suất cao.
Tuy nhiên tình hình sản xuất thực tại vẫn phổ biến nhiều hình thức sản x́t thủ cơng
máy bẻ bán tự đợng hay chỉ giải quyết một khâu uốn, duỗi hay cắt. Các khâu này hoạt
động độc lập với nhau nên tiêu tốn nhiều thời gian và nhân công. Việc tiêu tốn nhiều
thời gian sẽ ảnh hưởng tới tiến độ thi công các cơng trình.

SVTH: Cao Xn Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

5

C

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

D

U

T-

LR

C

Hình 1.5: Cơng nhân đang kéo thép từ máy duỗi.

Hình 1.6: Công nhân cắt thép bằng máy cắt bằng tay.
Hiện nay nước ta cũng có một số công ty sản xuất máy uống như Cơ Sở Chế
Tạo Thiết Bị Máy Công Nghiệp Thùy Dương tại An Thuận Bình Dương. Đã nghiên
cứu và chế tạo máy thành công máy bẻ đai thép tự động TD08, Được thiết kế bằng các
vi mạch kết hợp cùng hệ thống thủy lực nên máy bẻ đai thép TD08 hoàn toàn chạy
bằng tự động, các thao tác đơn giản cho người vận hành. Từ quá trình thép cuộn qua
dàn lô nắn thẳng tự động tới bộ phận bẻ và cắt đai đã được lập trình sẵn cho nên giúp
cho các nhà thầu giảm thiểu tối đa được mức nhân công và tiến độ cũng như hiệu quả
của cơng việc cho cơng trình.

SVTH: Cao Xn Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

6

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Đặc điểm chung của máy: Máy bẻ đai thép TD08 được thiết kế chuyên dụng
cho bẻ đai thép thuộc ngành kết cấu thép xây dựng có đường kính từ (Φ6 – Φ8)mm bẻ
được đai thép đai vuông và đai hình chữ nhật, kích thước đai từ (100 × 100) mm

C

đến (800 × 800) mm dễ dàng sử dụng phù hợp với trình đợ của các người thợ tại các
cơng trường.

LR

C

Hình 1.7: Máy bẻ đai thép TD08.
Dàn lô nắn thẳng: Đư máy bẻ được coi như mang một bước cải tiến vượt trội
bỏi tính năng sử dụng đơn giản thay thế dễ dàng và đặc biệt có độ bền cao

U

T-

Một số máy khác như máy bẻ đai tự động do Công ty TNHH Hờng Phúc Lâm
có trụ sở tại Q̣n Bình Thạnh, TP. HCM, máy có khả năng bẻ nắng uốn được đai
thép có kích thước cạnh dàu nhất đến 800 mm đường kính Φ8 mm. Máy bẻ đai sắt
thép tự động do Công ty cổ phần máy xây dựng Phúc Long sản x́t, thao tác hồn

D

tồn tự đợng do lập trình sẵn trên màn hình.
1.2.3 Các loại đai thép
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại đai về hình dáng và kích thước cỡ như
là đai hình vuông, đai hình chữ nhật, đai tam giác, đai chữ C… Tuy nhiên phổ biến
vẫn lầ đai hình hình vuông, đai hình chữ nhật, các kích thước đai phụ thuộc vào dầm
và khoảng cách đầu đai đến góc giáp là 50.

Hình 1.8: đai hình chữ nhật và đai hình vng.

SVTH: Cao Xn Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

7

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG KIM LOẠI
2.1 Lý thuyết quá trình biến dạng dẻo của kim loại
Như chúng ta đã biết dưới tác dụng của ngoại lực, kim loại biến dạng theo các
gian đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy. Tùy theo từng cấu
trúc tinh thể của mỗi loại các giai đoạn trên có thể xảy ra với các mức độ khác nhau:
dưới đây sẽ khảo sát cơ chế biến dạng trong đơn tinh thể kim loại trên cơ sở đó nghiên

D

U

T-

LR

C

C

cứu biến dạng dẻo của các kim loại hợp kim.
Trong đó tinh thể kim loại, các nguyên tử sắp xếp theo một trật tự xác định, mỗi
nguyên tử ln ln dao đợng xung quanh vị trí cân bằng của nó.

Hình 2.1: Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể.
+ Biến dạng đàn hồi: dưới tác dụng của ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng.

Khi ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn dàn hồi của nguyên
tử kim loại dịch chuyển không vượt quá 1 thông số mạng (b), nếu thôi tác dụng
lực, mạng tinh thể trở về trạng thái ban đầu.
+ Biến dạng dẻo: Khi ứng suất sing ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi,
kim loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh.

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

8

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Theo hính thức trượt, mợt phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần
cịn lại theo mợt mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này được gọi là mặt (c). 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 thơi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái ban đầu.
Theo hình thức song tinh, mợt phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến 1 vị trí mới
đối xứng cới phần còn lại qua 1 mặt phẳng gọi là mặt song tinh (d). 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 đợ ngun 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.

C

C

Biến dạng dẻo 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 dạn ở vùng tinh
giới hạt. Sự biến dạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh. Đầu tiên sự trượt xảy ra ở

LR

cá hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng śt chính 1 góc bằng hoặc xấp xỉ 45°, sau
đó mới đến các hạt khác. Như vậy biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra

D

U

T-

không đồng thời và không đồng đều. Dưới tác dụng của ngoiaj lực, biên giới hạt của
các hạt tinh thể cũng bị biến dạng, khi đó các hạt lại xuất hiện các mặt trượt tương đối
với nhau. Do sự trượt và quay của cá hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt trượt
thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển.
2.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại
Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng dẻo cả kim loại dưới tác dụng của
ngoại lực mà khơng bị phá hủy. Tính dẻo của kim loại phụ thược vào hàng loạt các
nhân tố khác nhau: thành phần và tổ chức của kim loại, nhiệt độ, trạng thái ứng suất
chính, ứng suất dư, ma sát ngoài, lực quán tính, tốc đợ biến dạng…
2.1.1.1 Ảnh hưởng của thành phần và tổ chức kim loại
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, Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc
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.
2.1.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

9

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Tính dẻo của kim loại phụ thược rất lớn vào nhiệt đợ, hầu hết kim loại khi tăng
nhiệt đợ tính dẻo tăng. Khi nhiệt độ tăng dao dộng nhiệt của các nguyê tử tăng, đồng
thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng làm cho tổ chức
động đều hơn. Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thường tồn 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℃ thì độ dẻo tăng chậm nhưng từ 100 - 400℃ đợ dẻo giảm nhanh, đợ giịn tăng
(đới cới thép hợp kim độ dẻo giảm đến 600℃), quá nhiệt độ này thì độ dẻo tăng nhanh,
ở nhiệt độ rèn nếu hàm lượng cacbon trong thép càng cao thì sức chống biến dạng
càng lớn.
2.1.1.3 Ảnh hưởng của ứng suất dư
Khi kim loại bị biến nhiều, các hạt tinh thể bị vở vụn, xô lệch mạng tăng nhanh,

C

ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mảnh (hiện tượng biến cứng). Khi
nhiệt độ kim loại đạt từ 0,24 – 0,30 Tnc (nhiệt đợ nóng chảy) ứng śt dư xơ lệch mạng

giảm làm cho tính dẻo kim loại phục hời trở lại (hiện tượng phục hồi). Nếu nhiệt độ

LR

C

trung bình đạt tới 0,4Tnc trong kim lọa bắt đầu xuất hiện quá trính kết tinh lại, tổ chức
kim loại sau kết tinh lại có hạt đờng đều và lớn hơn, mạng tinh thể hồn thiện hơn nên
đợ dẻo tăng.

D

U

T-

2.1.1.4 Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng
Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đén 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 củng giảm.
2.1.1.5 Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng
Sau khi rèn dập, các kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng moi 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 nư cũ. Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc đợ kết tinh lại thì các ạt
kim loại bị chai chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp túc biến dạng, do đó ứng
suất trong khối kim loại sẽ lớn, hạt kim loại bị giịn và có thể bị nứt.
Nếu lấy 2 kối 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 bứa lớn hơn nhưng độ biến
dạng tiings cộng trên máy ép lớn hơn.

2.1.2 Trạng thái ứng suất và phương trình déo
Giả sử trong vật thể hồn tồn khơng ứng śt tiếp thì vật thể có 3 dạng ứng
śt chính sau:

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

10

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Hình 2.2: Các dạng ứng suất chính.
- Ứng suất đường : 𝜏max = 𝜎1/2

(1.1)

- Ứng suất mặt : 𝜏max = (𝜎1 - 𝜎2)/2

(1.2)

- Ứng suất khối : 𝜏max = (𝜎max -𝜏max)

(1.3)

Nếu 𝜎1 = 𝜎2= 𝜎3 thì 𝜏 = 0 và khơng có biến dạng. Ứng śt chính kim loại biến
dạng dẻo là biến dạng chảy 𝜎ch.
Khi kim loại chịu ứng suất đường:
| 𝜎1| = 𝜎ch tức 𝜏max = 𝜎ch/2

C

(1.4)

| 𝜎max – 𝜎min| = 𝜎max

LR

| 𝜎1 – 𝜎2| = 𝜎ch
Khi kim loại chịu ứng suất khối:

(1.5)

C

Khi kim loại chịu ứng suất mặt:

(1.6)

D

U

T-

Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo.
Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau khi biến dạng đàn hồi. Thế năng của biến dạng
đàn hồi.
A = A0 + Ah (1.7)

Trong đó:
A0: thế năng để thay đổi thể tích vật thể (tring biến dạng đàn hời thể tích
của vật thể tằn lên, tỉ trọng giảm xuống).
Ah: thế năng để thay đổi hình dáng vật thể.
Trạng thái ứng suất khối, thế năng biến dạng đàn hồi theo định luật Húc được
xác định:
A = (𝜎1𝜀 1 + 𝜎2𝜀 2 + 𝜎3𝜀 3)/2
(1.8)
Như vậy biến dạng tương đối theo định luật Húc:
1

𝜀 1 = [𝜀 2 –𝜇(𝜎2 + 𝜎3)]

(1.9)

𝜀 2 = [𝜀 2 –𝜇(𝜎1 + 𝜎3)]

(1.10)

𝜀 3 = [𝜀 2 –𝜇(𝜎1 + 𝜎2)]

(1.11)

𝐸
1
𝐸
1
𝐸

Theo (1.8) thế năng của tồn bợ của biến dạng được biểu thị:

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

11

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

A=

1
2𝐸

[𝜎12 + 𝜎22 + 𝜎32 -2 𝜇(𝜎1 𝜎2 + 𝜎2 𝜎3 + 𝜎1 𝜎3)]

Lượng tăng tương đối để thể tích của vật trong biến dạng đàn hồi bằng tống
biến dạng trong 3 hướng cùng góc:
∆𝐹
𝐹

1−2𝜇

= 𝜀1 + 𝜀2 + 𝜀3 =

𝐸

(𝜎1 + 𝜎2 + 𝜎3)

(1.12)

E: là mô đun đàn hồi của vật liệu.
Thế năng để làm thay đổi thể tích.
A0 =

∆𝐹 (𝜎1 + 𝜎2 + 𝜎3)
2𝐹

3

=

1−2𝜇
6𝐸

(𝜎1 + 𝜎2 + 𝜎3)

(1.13)

Thế năng dùng để thay đổi hình dáng vật thể:
Ah = A – A0 =

1+ 𝜇
6𝐸

[(𝜎1 - 𝜎2)2 +( 𝜎2 – 𝜎3)2 +( 𝜎3 - 𝜎1)2] (1.14)

Vậy thế năng đơn vị để biến hình khi biến dạng đường sẽ là:
A0 =

1+ 𝜇

. 2 𝜎0

6𝐸

(1.15)

C

Từ (1.14) và (1.15) ta có:

LR

C

(𝜎2 - 𝜎2)2 + (𝜎2 – 𝜎3)2 + (𝜎3 – 𝜎1)2 = 2𝜎0 = const
Đây gọi là phương trình năng lượng biến dạng dẻo.
Khi các kim loại biến dạng ngang không đáng kể nên theo (1.9) ta có thể viết:

T-

𝜎2 = 𝜇(𝜎1 + 𝜎3)
Khi biến dạng dẻo (khơng tính đến đàn hời) thể tích của vật khơng đổi
Vậy ∆V = 0

U

1−2𝜇

Từ (1.12) ta có:

6𝐸

(𝜎1 + 𝜎2 + 𝜎3) = 0

D

Từ đó: 1 - 2 𝜇 = 0, vậy 𝜇 = 9,5
Từ (1.15) và (1.16) ta có: 𝜎2 =

(1.16)
𝜎1 + 𝜎3
2

(1.17)

Vậy phương trình dẻo có thể viết:
𝜎1 – 𝜎3 =

2
√3

𝜎0 = 0,58 𝜎0

(1.18)

Trong khi trượt tinh khi 𝜎1 = -𝜎3 thì trên mặt nghiêng ứng suất pháp bằng 0,
ứng suất tiếp khi α = 450.

𝜏max =

𝜎1 + 𝜎3

(1.19)

2

So sánh nó với (1.20) khi (𝜎1 = -𝜎3)
𝜏max =

𝜎0
√3

= k = 0,58𝜎0

(1.20)

Vậy ứng suất tiếp lớn nhất là: k = 0,58𝜎0 gọi là hằng số dẻo.
Ở trạng thái ứng suất khối phương trình dẻo có thể viết:
𝜎1 - 𝜎3 = 2k = const

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

12

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

2k =

2
√3

𝜎 0 = 1,156

Phương trình dẻo (1.18) rất quan trọng để giải các bài tốn trong gia cơng kim
loại bằng áp lực.
Tính théo hướng của các áp suất, phương trình dỏe (1.18) chính xác nhất là
được viết
±𝜎1 – (±𝜎3) = 2k
2.1.3 Biến dạng dẻo kim loại trong trạng thái nguội
Thực tế cho thấy với sự gia tăng mức độ biến dạng ng̣i thì tính dẻo của kim
loại sẽ giảm và trở nên gión khó biến dạng.
Hình vẽ dưới đây trình bày đường cog về mối quan hệ giữa các tính chất cơ học

D

U

T-

LR

C

C

của thép và mức dộ biến dạng rất rỏ ràng nếu biến dạng vượt quá 80% thì kim loại hầu
như mất hết tính dẻo.

Hình 2.3: Mối quan hệ giữa tính chất cơ học và mức độ biến dạng.
2.1.4 Biến dạng dẻo và phá hủy
Biến dạng dẻo và phá hủy được xác định khi thí nghiệm kéo từ từ theo chiều
trục mợt mẫu kim loại trịn dài ta được biểu đồ tải trọng – biến dạng.

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

13

LR

C

C

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

T-

Hình 2.4: Sơ đồ biển đồ tải trọng – biến dạng điển hình của kim loại.
- Khi tải trọng đặt vào nhỏ F < Fdh thì khi bỏ tải trọng mẫu trở lại kích thước

D

U

ban đầu gọi là biến dạng đàn hồi.
- Khi tải trọng đặt vào lớn F > Fdh, biến dạng tăng nhanh theo tải trộng, khi bỏ
tải trọng biến dạng khơng mất đi mà cẫn cịn lại mợt phần. Biến dạng này được gọi là
biến dạng dẻo.
- Nếu tiếp tục tăng tải trọng đến giá trị cao nhất Fb, lúc đó trong kim loại xảy ra
biến dạng cục bộ (hình thành điểm thấp), tải trọng tác dụng giảm mà biến dạng vẫn
tăng (cổ thắt hẹp lại) dẫn đến đứt và phá hủy ở điểm C.
2.2 Khái niệm uốn
2.2.1 Định nghĩa
Uốn là q trình gia cơng kim loại bằng áp lực làm cho phơi hay mợt phần của
phơi có dạng cong hay gấp khúc, phơi có thể là tấm, dài, thanh định hình và được uốn
ở trạng thái nguội hoặc trạng thái nóng. Trong q trình uốn phơi được biến dạng dẻo
từng phần 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.

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

14

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

2.2.2 Q trình uốn
Q trình uốn bao gờm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Uốn làm thay đổi
hướng thớ của kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước.

Trong q trình uốn, kim loại phía gốc uốn bị co lại theo hướng dọc thớ và
đồng thời bị giãn ra theo hướng ngang, cịn phần phía ngồi góc uốn bị giãn ra bởi lực
kéo. Giữa lớp co ngắn và giãn dài là lớp trung hịa khơng bị ảnh hưởng bởi lực kéo nó
vẫn ở trạng thái ban đầu. Ta sử dụng lớp trung hịa để tính sức bền của vật liệu khi
uốn.
Khi uốn những dải dài dễ xảy ra hiện tượng chiều dài ở tiết diện ngang bị sai
lệch về hình dạng lớp tring hịa bị lệch về phía bán kính nhỏ.
Khi uốn những dải rợng cũng xảy ra hiện tượng biến dạng mỏng vật liệu nhưng
khơng có sai lệch về tiêt diện ngang, vì trở kháng của vật liệu có cùng chiều rợng lớn

D

U

T-

LR

C

C

sẽ chống lại biến dạng theo hướng ngang.
Khi uốn phơi có bán kính nhỏ thì lượng biến dạng lớn và ngược lại.

Hình 2.5: Biến dạng của phơi trước và sau khi uốn.
2.2.3 Tính đàn hồi khi uốn
Trong q trình uốn khơng phải tồn bợ kim loại phần cung uốn đều chịu biến
dạng dẻo mà có mợt phần cịn lại chịu biến dạng đàn hời. Vì vậy khi khơng cịn lực tác
dụng lên phơi thì vật ướn có trở về hình dạng ban đầu.

SVTH: Cao Xuân Huy

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

15

Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Hình 2.6: Tính đàn hồi khi uốn.
Góc đàn hời được xác định bởi hiệu số góc uốn tính tốn thiết kế và góc uốn khi
thực hiện q trình uốn. Mức đợ đàn hời khi uốn phụ tḥc vào tính chất của vật liệu
góc uốn tỉ số giữa bán kính uốn với chiều dày vật liệu.

LR

C

C

2.2.4 Bán kính uốn nhỏ nhất và lớn nhất
Nếu quá nhỏ sẽ làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn, nếu q lớn vật uốn sẽ khơng
có khẳ năng giữ được hình dáng sau khi đưa ra khỏi khn (rtrong ≥ rmin).
 .s
Bán kính uốn lớn nhất: rmax 
(cơng nghệ dập ng̣i)
2. T

T-

rngồi ≥ rtrong + s

D

U

 = 2,15.105 N.mm2: modun đàn hồi của vật liệu.
S: Chiều dày vật uốn.
𝜎T: Giới hạn chảy của vật liệu.
- Bán kính uốn nhỏ nhất:
1 s
rmin    1

2

𝛿: Đợ dãn dài tương đối của vật liệu (%)
Theo thực nghiệm rmin = k.s
K: Hệ số phụ tḥc vào góc uốn α.
2.2.5 Cơng thức tính lực uốn
Lực uốn bao gờm lực uốn tự do và lực uốn phẳng vật liệu. Trị số lực và lực
phẳng thường lớn hơn nhiều so với lực tự do.
- Lực uốn tự do được xác định theo công thức
P=

𝐵1. 𝑠 2 .𝛿𝑏.𝑛

SVTH: Cao Xuân Huy

𝑙

= B1.s. 𝛿𝑏 .k1

(N)

GVHD:ThS. Nguyễn Đắc Lực

16

(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về