Thiết kế máy cưa thép hình
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.84 MB, 109 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MÁY CƯA THÉP HÌNH
Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
TS. TÀO QUANG BẢNG
TRẦN PHÚC NGỤ
Đà Nẵng, 2017
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
MỞ ĐẦU
1. Mục đích của đề tài
Thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài được giao.
2. Mục tiêu đề tài
1. Thiết kế máy cưa các loại thép hình phục vụ cho sản xuất
2. Thiết lập chương trình chạy tự động cho máy cưa.
3. Giảm được sức lao động của công nhân.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đồ án được cụ thể vào việc tính tốn lắp đặt máy.
Phạm vi nghiên cứu chỉ tập trung tính tốn cho các nhà máy, xí nghiệp cơ khí cần sử
C
C
dụng thiết bị cắt.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
R
L
T.
Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
5. Chọn tên đề tài
U
D
" Thiết kế máy cưa thép hình "
6. Cấu trúc đồ án
Đồ án được chia thành phần mở đầu và 7 chương.
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
1
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
PHẦN A:
Chƣơng 1 :
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CÁC LOẠI THÉP ĐỊNH HÌNH VÀ ỨNG DỤNG
Đất nước ta đang trên con đường cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Các nhà máy, các
xí nghiệp, nhà xưởng được xây dựng ở khắp các tỉnh thành. Ngoài các vật liệu cơ bản
như gạch đá, cát xỏi, xi măng thì cịn sử dụng các vật liệu kim loại. Các thanh kim loại
được lắp rắp với nhau tạo thành các khung sườn vững chắc, các đường ống vận chuyển
nước, các loại khí cho tồn bộ nhà máy ( hình 1.1 )…Bên cạnh đó việc sử dụng các kết
cấu thép, đường ống kim loại có tuổi thọ cao, dễ mở
rộng và lắp đặt các thiết bị phụ trợ. Vì thế nhu cầu các loại thép hình rất lớn.
C
C
R
L
T.
U
D
Hình 1.1 Kếu cấu thép nhà máy lọc dầu Dung Quất
1.1 Nhu cầu các loại thép định hình
- Các loại thép dạng thanh được sử dụng nhiều trong các cơng trình xây dựng. Các thanh
thép được hàn, lắp ghép với nhau để tạo thành khung, dầm, giá đỡ …trong các cơng trình xây
dựng, nhà thép tiền chế, các chân đế của các loại máy móc… (hình 1.2 và 1.3)
Hình 1.2 Các loại khung dầm thép của nhà thép tiền chế
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
2
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
Thép V dài
Thép V ngắn
C
C
R
L
T.
U
D
Hình 1.3 Mái một nhà xưởng sử dụng các loại thép định hình.
- Các loại thép hình dạng ống được kết nối lại với nhau tạo thành một hệ thống vận
chuyển nước, hóa chất,các loại khí ( hình 1.4 , 1.5 và 1.6)… đi khắp nhà máy. Do yêu
cầu lắp đặt một số đoạn ống cần phải gia công:cắt bớt, khoan bắt van, nozzle, uốn…
Hình 1.4 Ống được cắt thành các đoạn ống rồi nói lại với nhau
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
3
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
C
C
Hình 1.5 Hệ thống ống dẫn khí
R
L
T.
U
D
Hình 1.6 Hệ thống ống dẫn tại nhà máy nhiệt điện
1.2 Các loại thép định hình
1.2.1 Phân loại.
Theo hình dạng mặt cắt ngang ta có các loại thép định hình sau :
+ Thép chữ L, V : dùng trong ngành chế tạo máy, kết cấu nhà xưởng, cơ khí,
xây dựng, cơng trình điện, dân dụng ( hình 1.7)…
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
4
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
Hình 1.7 Thép chữ L, V
+ Thép chữ I , H : Dùng trong cơng trình xây dựng cầu đường, xây dựng nhà
xưởng, kết cấu nhà tiền chế, ngành cơ khí, (hình 1.8)…
C
C
R
L
T.
U
D
Hình 1.8 Thép chữ I, H
+ Thép chữ U , C, Z : Dùng trong các cơng trình xây dựng nhà xưởng ( hình
1.9)…
Hình 1.9 Thép chữ C,Z
+ Thép thanh đặc: Dùng để chế tạo các chi tiết máy, bulong,đai ốc(hình 1.10)…
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
5
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
Hình 1.10 Thép thanh đặc .
+ Dạng ống : Dùng để vận chuyển nước , khí gas, hóa chất , khí áp suất cao, khí
hóa lỏng với các loại ống trịn, kết cấu dầm, đỡ với các loại ống dạng hộp(hình 1.11 và
1.12)…
C
C
R
L
T.
U
D
Hình 1.11 Các loại ống trịn
Hình 1.12 Các loại ống dạng định hình
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
6
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
1.2.2 Các mác thép định hình thơng dụng
A/ Thép hình dạng thanh.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học thép hình dạng thanh thơng dụng
Tiêu Chuẩn
Standard
TCVN
1765 - 85
(1765 - 85 )
Mác thép
Grade
Thành phần hóa học (%)
Chemical Compo ition
C.
JIS G3106
1995
Mn
P
(max)
S (max)
CT33
0.06 - 0.12 0.12 - 0.30 0.25 - 0.50
0.04
0.045
CT34
0.09 - 0.15 0.12 - 0.30 0.25 - 0.50
0.04
0.045
CT38
0.14 - 0.22 0.12 - 0.30 0.40 - 0.65
0.04
0.045
CT42
0.18 - 0.27 0.12 - 0.30 0.40 - 0.70
0.04
0.045
CT51
0.28 - 0.37 0.15 - 0.35 0.50 - 0.80
0.04
0.045
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.04
0.04
SS 330
JIS 3101
1995
Si
SS 400
SS 490
C
C
R
L
T.
0.20 max
U
D
0.55 max
1.60 max
SS 540
0.30 max
1.60 max
SM400 A
0.23 max
-
SM400 B
0.20 max
0.35
0.60-1.40
0.035 0.035
SM490 A
0.20 max
0.55
1.6 max
0.035 0.035
SM490 B
0.18 max
0.55
1.6 max
0.035 0.035
SM490 YA 0.20 max
0.55
1.6 max
0.035 0.035
SM490 YB 0.20 max
0.55
1.6 max
0.035 0.035
2.5xC min 0.035 0.035
CT2
0.09 - 0.15 0.12 - 0.30 0.25 - 0.50 0.045 0.045
ΓOCT
CT3
0.14 - 0.22 0.12 - 0.30 0.40 - 0.60 0.045 0.045
380 - 71
CT4
0.18 - 0.27 0.12 - 0.30 0.40 - 0.70 0.045 0.045
CT5
0.29 - 0.37 0.15 - 0.35 0.50 - 0.80 0.045 0.045
A36
ASTM 1997
BS 4360
0.26 max
0.40 max
1.60 max
0.04
0.05
A572 Gr42 0.21 max
0.40 max
1.35 max
0.04
0.05
A572 Gr50 0.23 max
0.40 max
1.35 max
0.04
0.05
40B
0.20max
0.50max
1.50max
0.050 0.050
40C
0.18max
0.50max
1.50max
0.050 0.050
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
7
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
43A
0.25max
0.50max
1.6max
0.050 0.050
43B
0.21max
0.50max
1.5max
0.050 0.050
43C
0.18max
0.50max
1.5max
0.050 0.050
50A
0.23max
0.50max
1.6max
0.050 0.050
50B
0.20max
0.50max
1.50max
0.050 0.050
50C
0.20max
0.50max
1.50max
0.050 0.050
RST37-2
0.17max
-
-
0.050 0.050
ST44-2
0.21max
-
-
0.050 0.050
Q235A
0.14 - 0.22
0.30 max
0.30 -0.65
0.045
Q235B
0.12 - 0.20
0.30 max
0.30 -0.70
0.045 0.045
Q235C
0.18 max
0.30 max
0.35 -0.80
0.04
Q235D
0.17 max
0.30 max
0.35 -0.80
0.035 0.035
Q345
0.20 max
0.55 max
1.00 -1.60
0.045 0.045
1986
DIN 17100
GB700 - 88
GB/T1591 - 94
C
C
0.05
0.04
R
L
T.
Trong đó:
U
D
- TCVN : Tiêu chuẩn quốc gia của Việt Nam.
- JIS : Tiêu chuẩn công nghiệp của Nhật Bản.
- ΓOCT : Tiêu chuẩn quốc gia của Nga.
- ASTM: Tiêu chuẩn của hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Hoa Kỳ.
- DIN : Tiêu chuẩn quốc gia của Đức.
- BS : Tiêu chuẩn quốc gia của Anh.
- GB : Tiêu chuẩn quốc gia của của Trung Quốc.
- C : Nguyên tố Cacbon.
- Si : Nguyên tố Silic.
- Mn : Nguyên tố Mangan.
- P,S : Nguyên tố photpho và lưu huỳnh
Bảng 1.2 Cơ tính của vật liệu chế tạo thép dạng thanh thông dụng
Tiêu chuẩn
Mác thép
Độ bền cơ lý
Mechanical Properties
Giới hạn bền
(MPa)
Độ giãn dài
(%)
230 min
340 ÷ 440
32 min
250 min
380 ÷ 490
26 min
Standard
Grade
Giới hạn chảy
(MPa)
TCVN
CT 33
240 min
1651 - 85
(1765 - 85 )
CT 34
CT 38
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
8
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
CT 42
270 min
420 ÷ 540
24 min
CT 51
290 min
510 ÷ 640
20 min
SS 330
235 min
330 ÷ 430
25 min
SS 400
235 min
400 ÷ 510
21 min
SS 490
275 min
490 ÷ 610
19 min
SS 540
390 min
540 min
16 min
SM400 A
235 min
400 ÷ 510
23 min
SM400 B
235 min
400 ÷ 510
23 min
SM490 A
315 min
490 ÷ 610
22 min
SM490 B
315 min
490 ÷ 610
22 min
SM490 YA
355 min
490 ÷ 610
19 min
SM490 YB
355 min
490 ÷ 610
19 min
CT2
196 min
ΓOCT
CT3
225 min
380 - 89
CT4
JIS 3101
1995
JIS G3106
1995
26 min
373 ÷ 461
22 min
412 ÷ 510
20 min
265 min
490 ÷ 608
16 min
250
400 ÷ 550
20 min
A572 Gr42
290
415 min
20 min
A572 Gr50
345
450 min
18 min
40B
245
340 ÷ 550
22
40C
245
340 ÷ 550
22
43A
265
430 ÷ 580
20
43B
265
430 ÷ 580
20
43C
265
430 ÷ 580
20
50A
345
490 ÷ 640
18
50B
345
490 ÷ 640
18
50C
345
490 ÷ 640
18
RST37-2
225
340 ÷ 470
26
ST44-2
265
410 ÷ 540
22
Q235A
225 min
375 min
21 min
Q235B
225 min
375 min
21 min
Q235C
225 min
375 min
21 min
Q235D
225 min
375 min
21 min
Q345
325 min
470 min
21 min
A 36
BS 4360
1986
DIN 17100
GB700 - 88
R
L
.
T
U
D
CT5
ASTM 1997
C
C
334 ÷ 412
GB/T1591 - 94
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
245 min
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
9
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
B/ Thép hình dạng ống .
+Theo tiêu chuẩn : JIS G 3444-2006 ( ống thép Cacbon kết cấu)
Bàng 1.3 Mác ống thép theo JIS G 3444-2006
CHEMICAL COMPOSITION
C
Si
Mn
STANDARD Max% Max%
MECHANICAL PROPERTIES
P
S
Yield
Strength
Max% Max%
MPa
Max%
Elongation
Tensile
min
Strength
MPa
No.12 test No.5 test
STK 290
-
-
-
0.050 0.050
-
290
30
25
STK 400
0.25
-
-
0.040 0.040
235
400
23
18
STK 490
0.18
0.55
1.50
0.040 0.040
315
490
23
18
STK 500
0.24
0.35
0.30-1.30 0.040 0.040
355
500
15
19
STK 540
0.23
0.55
390
540
20
16
1.50
0.040 0.040
C
C
+Theo tiêu chuẩn Anh : BS EN 10219-2006
Bàng 1.4 Mac ống thép theo BS EN 10219-2006
R
L
.
CHEMICAL COMPOSITION
C
Si
S235JRH
0.17
-
S275 J0H
0.20
S275 J2H
T
U
D
Mn
P
S
Nb
MECHANICAL PROPERTIES
CEV
Yield
Strength
STANDARD Max% Max% Max% Max% Max% Max% Max%
MPa
Tensile Elongation
Strength
min
MPa
< 40 mm
1.40
0.040 0.040 0.009
0.35
235
360-510
24
-
1.50
0.035 0.035 0.009
0.40
275
410-560
20
0.20
-
1.50
0.030 0.030
0.40
275
410-560
20
S355 J0H
0.22
0.55
1.60
0.035 0.035 0.009
0.45
355
470-630
20
S355 J2H
0.22
0.55
1.60
0.030 0.030
0.45
355
470-630
20
-
-
+Theo tiêu chuẩn ASTM A500/A 500M - 07
Bàng 1.5 Mac ống thép theo ASTM A500/A 500M - 07
CHEMICAL COMPOSITION
MECHANICAL PROPERTIES
Yield
Tensile
Elongation
C
Si
Mn
P
S
Strength
Strength
min
STANDARD
Max%
Max%
Max%
Max%
Max%
MPa
MPa
2in (50.8 mm)
Grade A
0.26
-
-
0.035
0.035
230
310
25
Grade B
0.26
-
-
0.035
0.035
290
400
23
Grade C
0.23
-
1.35
0.035
0.035
315
425
21
Grade D
0.23
-
1.35
0.035
0.035
250
400
23
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
10
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
1.3 Các sản phẩm thép định hình theo tiêu chuẩn.
Các loại thép hình sản xuất ra ngoài tuân theo các tiêu chuẩn về tính chất cũng
như cơ tính thì chúng cịn được sản xuất theo các kích thước xác định.
Bảng1.6 Tiêu chuẩn TIS/JIS - TIS1227 : 1996 / JIS G3192 : 1990(thép V,L)
Kích thƣớc tiêu
chuẩn(mm.)
AxB
25x25
30x30
40x40
45x45
50x50
60x60
65x65
70x70
75x75
80x80
90x90
100x100
120x120
130x130
Diện
tích
Trong
lƣợng
t
r1
r2
cm2
(kg/m)
3
4
2
1.427
5
3.5
2.4
3
4
5
Momen quán tính (cm4)
Max Max Max Min
Modun
chống
uốn
(cm3)
Zx
Zy
0.48
0.45
0.45
0.9
0.48
0.71
0.71
1.1
0.59
0.66
0.66
Ix
Iy
ix
iy
1.12
1.26
0.332
0.9
2.26
1.77
1.89
0.52
2
1.727
1.36
2.26
0.59
5
2.4
2.78
2.18
3.41
3
4.5
2
2.336
1.83
5.6
4
6
2.4
3.08
2.42
7.09
4
6.5
3
3.492
2.74
10.3
5
6.5
3
4.302
3
7
2.4
2.96
4
6.5
3
4
6.5
U
D
3.38
5
0.92
1.1
C
C
0.57
1.04
1.04
1.46
1.6
0.79
1.21
1.21
1.85
1.5
0.78
1.55
1.55
2.7
1.7
0.88
2
2
12.5
3.29
1.7
0.87
2.46
2.46
2.33
10.8
2.88
1.9
0.99
1.86
1.86
3.892
3.06
14.4
3.76
1.9
0.98
2.49
2.49
3
4.692
3.68
25.4
6.62
2.3
1.19
3.66
3.66
6.5
3
5.802
4.55
31.2
8.09
2.3
1.18
4.52
4.52
5
8.5
3
6.367
5
40.1
10.5
2.5
1.28
5.35
5.35
6
8.5
4
7.527
5.91
46.6
12.2
2.5
1.27
6.26
6.26
8
8.5
6
9.761
7.66
58.3
15.3
2.4
1.25
7.96
7.96
6
8.5
4
8.127
6.38
58.9
15.3
2.7
1.37
7.33
7.33
6
8.5
4
8.727
6.85
73.2
19
2.9
1.48
8.47
8.47
9
8.5
6
12.69
9.96
102
26.7
2.8
1.45
12.1
12.1
12
8.5
6
16.56
13
129
34.5
2.8
1.44
15.7
15.7
6
8.5
4
9.327
7.32
89.6
23.2
3.1
1.58
9.7
9.7
6
10
5
10.55
8.28
128
33.4
3.5
1.78
12.3
12.3
7
10
5
12.22
9.59
148
38.3
3.5
1.77
14.2
14.2
13
10
7
21.71
17
248
65.3
3.4
1.73
24.8
24.8
7
10
5
13.62
10.7
205
53.2
3.9
1.98
17.7
17.7
10
10
7
19
14.9
278
72
3.8
1.95
24.4
24.4
12
12
4.8
22.7
17.8
328
85.7
3.8
1.94
29.1
29.1
8
12
5
18.76
14.7
410
106
4.7
2.38
29.5
29.5
9
12
6
22.74
17.9
583
150
5.1
2.57
38.7
38.7
12
12
8.5
29.76
23.4
743
192
5
2.54
49.9
49.9
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
R
L
T.
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
11
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
Kích thƣớc tiêu
chuẩn(mm.)
AxB
150x150
175x175
250x250
Diện
tích
Trong
lƣợng
t
r1
r2
cm2
(kg/m)
15
12
8.5
36.75
12
14
7
15
14
19
Momen quán tính (cm4)
Max Max Max Min
Modun
chống
uốn
(cm3)
Zx
Zy
2.53
61.5
615
5.8
2.96
68.1
68.1
365
5.8
2.92
82.6
82.6
1,370
451
5.7
2.91
103
103
31.8
1,860
480
6.8
3.44
91.8
91.8
50.21
39.4
2,260
589
6.8
3.42
114
114
12
57.75
45.3
3,470
891
7.8
3.92
150
150
24
12
119.4
93.7
11,000
2,860
9.6
4.9
388
388
24
18
162.6
128
14,400
3,790
9.4
4.83
519
519
Ix
Iy
ix
iy
28.8
902
234
5
34.77
27.3
1,180
304
10
42.74
33.6
1,410
14
10
53.38
41.9
12
15
11
40.52
15
15
11
15
17
25
35
C
C
R
L
T.
Bảng1.7 Tiêu chuẩn ASTM A500/A 500M - 07 (thép V,L)
U
D
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
12
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
Bảng1.8 AS 1074:1989 ( Tiêu chuẩn của Australian ) (thép dạng ống)
DIMENSIONS OF STEEL TUBES - LIGHT
Outside Diameter
Nominal
Side
Min
Max
Wall
Thickness
Calculated Weight
Plain Ends
Threads&Coupling
Threads
per
Number
of piece
mm
in
mm
mm
mm
kg/m
kg/m
25.4 mm.
per Bundle
DN 15
1/2
21.0
21.4
2.0
0.947
0.956
14
169
DN 20
3/4
26.4
26.9
2.3
1.38
1.39
14
127
DN 25
1
33.2
33.8
2.6
1.98
2.00
11
91
DN 32
1 1/4
41.9
42.5
2.6
2.54
2.57
11
61
DN 40
1 1/2
47.8
48.4
2.9
3.23
3.27
11
44
DN 50
2
59.6
60.2
2.9
4.08
4.15
11
37
DN 65
2 1/2
75.2
76.0
3.2
5.71
5.83
11
24
DN 80
3
87.9
88.7
3.2
6.72
6.89
11
19
DN 100
4
113.0
113.9
3.6
9.75
10.00
11
14
C
C
DIMENSIONS OF STEEL TUBES - MEDIUM
Outside Diameter
Nominal
Side
Min
Max
Wall
Thickness
R
L
T.
Calculated Weight
Plain Ends
Threads&Coupling
Threads
per
Number
of piece
kg/m
kg/m
25.4 mm.
per Bundle
1.21
1.22
14
169
mm
in
mm.
mm.
mm.
DN 15
1/2
21.1
21.7
2.6
DN 20
3/4
26.6
27.2
2.6
1.56
1.57
14
127
DN 25
1
33.4
34.2
3.2
2.41
2.43
11
91
DN 32
1 1/4
42.1
42.9
3.2
3.10
3.13
11
61
DN 40
1 1/2
48.0
48.8
3.2
3.57
3.61
11
44
DN 50
2
59.8
60.8
3.6
5.03
5.10
11
37
DN 65
2 1/2
75.4
76.6
3.6
6.43
6.55
11
24
DN 80
3
88.1
89.5
4.0
8.37
8.54
11
19
DN 100
4
113.1
114.9
4.5
12.20
12.50
11
14
DN 125
5
138.7
140.6
5.0
16.60
17.10
11
7
DN 150
6
164.1
166.1
5.0
19.70
20.30
11
7
U
D
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
13
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
DIMENSIONS OF STEEL TUBES - HEAVY
Outside Diameter
Nominal
Side
Min
Max
Wall
Thickness
Calculated Weight
Plain Ends
Threads&Coupling
Threads
per
Number
of piece
mm
in
mm.
mm.
mm.
kg/m
kg/m
25.4 mm.
per Bundle
DN 15
1/2
21.1
21.7
3.2
1.44
1.45
14
169
DN 20
3/4
26.6
27.2
3.2
1.87
1.88
14
127
DN 25
1
33.4
34.2
4.0
2.94
2.96
11
91
DN 32
1 1/4
42.1
42.9
4.0
3.8
3.83
11
61
DN 40
1 1/2
48.0
48.8
4.0
4.38
4.42
11
44
DN 50
2
59.8
60.8
4.5
6.19
6.26
11
37
DN 65
2 1/2
75.4
76.6
4.5
7.93
8.05
11
24
DN 80
3
88.1
89.5
5.0
10.30
10.50
11
19
DN 100
4
113.3
114.9
5.4
14.50
14.80
11
14
DN 125
5
138.7
140.6
5.4
17.90
18.40
11
7
DN 150
6
164.1
166.1
5.4
21.30
21.90
11
7
C
C
R
L
T.
Bảng1.9 Tiêu chuẩn BS EN 10219-2006 (Châu âu & Anh) (thép dạng ống)
U
D
Class Light Black & Galvanized Steel Pipe
Nominal
Designation
Side
of
DN
Thread
Outside Diameter
Min
Max
mm.
mm.
Wall
Thickness
mm.
Calculated Weight
Plain Ends
Threads&
Coupling
kg/m
kg/m
Number
of piece
per Bundle
15
1/2
21
21.4
2
0.947
0.956
169
20
3/4
26.4
26.9
2.3
1.38
1.39
127
25
1
33.2
33.8
2.6
1.98
2
91
32
1 1/4
41.9
42.5
2.6
2.54
2.57
61
40
1 1/2
47.8
48.4
2.9
3.23
3.27
44
50
2
59.6
60.2
2.9
4.08
4.15
37
65
2 1/2
75.2
76
3.2
5.71
5.83
24
80
3
87.9
88.7
3.2
6.72
6.89
19
100
4
113
113.9
3.6
9.75
10
14
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
14
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
Class Medium Black & Galvanized Steel Pipe
15
1/2
21.1
21.7
2.6
1.21
1.22
169
20
3/4
26.6
27.2
2.6
1.56
1.57
127
25
1
33.4
34.2
3.2
2.41
2.43
91
32
1 1/4
42.1
42.9
3.2
3.1
3.13
61
40
1 1/2
48
48.8
3.2
3.57
3.61
44
50
2
59.8
60.8
3.6
5.03
5.1
37
65
2 1/2
75.4
76.6
3.6
6.43
6.55
24
80
3
88.1
89.5
4
8.37
8.54
19
100
4
113.1
114.9
4.5
12.2
12.5
14
125
5
138.7
140.6
5
16.6
17.1
7
150
6
164.1
166.1
5
19.7
20.3
7
1.44
1.45
169
1.87
1.88
127
2.94
2.96
91
4
3.8
3.83
61
4
4.38
4.42
44
4.5
6.19
6.26
37
Class Heavy Black & Galvanized Steel Pipe
C
C
15
1/2
21.1
21.7
3.2
20
3/4
26.6
27.2
3.2
25
1
33.4
34.2
32
1 1/4
42.1
42.9
40
1 1/2
48
48.8
50
2
59.8
60.8
65
2 1/2
75.4
76.6
4.5
7.93
8.05
24
80
3
88.1
89.5
5
10.3
10.5
19
100
4
113.3
114.9
5.4
14.5
14.8
14
125
5
138.7
140.6
5.4
17.9
18.4
7
150
6
164.1
166.1
5.4
21.3
21.9
7
U
D
R
L
T.
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
4
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
15
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
Chƣơng 2 :
CÁC PHƢƠNG PHÁP CẮT KIM LOẠI
Các loại thép hình chủ yếu có các hình dạng mặt cắt ngang sau (Hình 2.1)
C
C
R
L
T.
U
D
Hinh 2.1 Các dạng hình học chủ yếu của thép
a) Thép tấm ; b) Thép góc (chữ V);
c,d,đ,e,g) Các loại thép chữ U và I ; h) Các loại ống .
Các thép hình sau khi nhập về có thể sử dụng ngay hoặc tùy vào nhu cầu sử dụng
ta sẽ tiến hành gia cơng cắt thép hình ra thành các hình dạng,kích thước phù hợp..
Các phương pháp cắt thép hình thường dung (hình 2.2):
Hình 2.2 Các phương pháp cắt kim loại thông dụng
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
16
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
2.1 Các phƣơng pháp cắt kim loại cắt bằng nhiệt
2.1.1 Cắt kim loại bằng khí.
Bản chất của q trình cắt kim loại bằng khí là đốt cháy kim loại bằng ngọn lữa
của khí cháy( C2H2, CH4…) cháy trong ozy kỹ thuật .
1. Dòng oxy cắt 2. Dòng hỗn hợp khi cháy
C
C
3. Ngọn lửa nung nóng 4. Rảnh cắt 5. Phơi cắt
R
L
T.
Hình 2.3 Sơ đồ cắt bằng khí
Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt được nung nóng đến nhiệt độ cháy nhờ nhiệt
của ngọn lửa nung, sau đó cho dịng ơxy thổi qua, kim loại bị ơxy hóa mãnh liệt (bị
đốt cháy) tạo thành ôxýt. Sản phẩm cháy bị nung chảy và bị dịng ơxy thổi khỏi mép
cắt. Tiếp theo, do phản ứng cháy của kim loại toả nhiệt mạnh, lớp kim loại tiếp theo
U
D
bị nung nóng nhanh và tiếp tục bị đốt cháy tạo thành rãnh cắt( hình 2.3).
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo mở
1.ống dẫn C2H2 2. Ông dẫn khí oxy 3. Van điều chỉnh dịng C2H2
4. Van điều chỉnh dòng oxy nung 5. Van điều chỉnh dòng oxy cắt
6. ống dẫn hỗn hợp khí khi cháy 7. ống dẫn oxy cắt
Khí axêtylen được dẫn vào ống (1) đi qua van (3), cịn ơxy được dẫn vào ống (2),
sau đó phân làm hai nhánh, một dịng đi qua van (4) và tới miệng phun hút khí
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
17
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
axêtylen và hịa trộn tạo ra hỗn hợp cháy để nhận được ngọn lửa nung nóng, một
dịng đi qua van (5) tới đầu mỏ phun để tạo ra dịng ơxy cắt (hình 2.4).
*Điều kiện để cắt được bằng khí:
- Nhiệt độ chảy của kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại đó.
- Nhiệt độ nóng chảy của oxit kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim
loại đó.
- Nhiệt tỏa ra khi kim loại cháy phải đủ lớn để đảm bảo sự cắt được liên tục. -- Oxit kim loại nóng chảy phải có độ nóng chảy lỗng tốt.
- Độ dẫn nhiệt của kim loại khơng q cao.
Do các yêu cầu trên nên cắt oxy-gas thường được sử dụng với thép hợp thấp và
trung bình, thép rèn. Các thép cacbon cao hoặc hợp kim khác thường không sử dụng
phương pháp này.
*Đặc điểm cắt bằng khí cháy:
+Ưu điểm:
- Thiết bị đơn giản,dễ vận hành.
- Có thể cắt được các loại thép hình có chiều dày lớn
- Năng suất khá cao.
- Dễ dàng tự động hóa với các máy cắt CNC
C
C
R
L
T.
U
D
+Nhược điểm:
- Chỉ có thể cắt được kim loại thỏa mãn điều kiện cắt
- Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn nên sau khi cắt chi tiết dễ bị cong vênh,biến
dạng,đặc biệt khi cắt các tấm dài.
2.1.2 Cắt kim loại bằng Plasma.
Cắt plasma là phương pháp cắt thực hiện bởi sự nung nóng chảy cục bộ kim loại
bằng dịng plasma đồng thời loại bỏ kim loại ra khỏi rãnh cắt. Quy trình cắt plasma
cơ bản như sau: điện cực được đặt bên trong ống của mỏ cắt, đầu mỏ cắt có ống nhỏ
giới hạn hồ quang. Hồ quang plasma được dẫn qua lỗ có tiết diện nhỏ để thu hẹp lại
thành tia để tác động vào vị trí yêu cầu. Tia hồ quang plasma này đủ nhiệt độ và tốc
độ để làm chảy kim loại (hình 2.5).
Nhiệt độ của plasma phụ thuộc vào khí đưa vào vùng trạng thái plasma, các khí này
có tính chất khác nhau và có điện thế ion hoá khác nhau .
Hiện nay, chúng ta dùng các khí sau:
- Khí Hydo – plasma hydro đạt nhiệt độ 8 000K
- Khí nito – plasma nito đạt nhiệt độ 7 500K
- Khí argon – plasma argon đạt nhiệt độ 15 000K
- Khí heli – plasma heli đạt nhiệt độ 20 000K
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
18
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý cắt bằng Plasma
*Hồ quang plasma:
- Hồ quang plasma gián tiếp: hồ quang được tạo ra bên trong mỏ cắt bởi hai điện
cực được bố trí trong mỏ cắt, thường dùng cho vật liệu hoặc chi tiết không dẫn điện,
C
C
R
L
T.
chiều dày chi tiết mỏng.
-Hồ quang trực tiếp: khi này điện cực catod được bố trí bên trong mỏ cắt còn
điện cực anod là vật liệu cần cắt nên phương pháp này chỉ dùng cho các vật liệu kim
loại dẫn điện tốt.
Khi cắt plasma cần đảm bảo cho sự cháy ổn định của plasma do vậy cần đảm bảo
tốc độ, lưu lượng dịng khí phải ổn định.
U
D
*Ưu điểm:
- Cắt bằng plasma có thể cắt được tất cả các vật liệu kim loại như: thép
Cacbon, thép khơng gỉ, nhơm….
- Có thể cắt được vật liệu dày đến 6” ( 1”=25.4mm).
- Tốc độ cắt cao, vết cắt nhỏ, phẳng và chính xác.
- Rất hiệu quả khi cần cắt các chi tiết có hình dạng cong hay u cầu góc cạnh.
- Thiết bị đơn giản và an tồn.
- Có khả năng tự động hóa cao.
*Nhược điểm:
- Điện cực cắt, vịi phun thường xuyên phải thay thế làm tăng giá thành sản xuất.
- Đầu tư thiết bị đắt ,chi phí cao.
- Khơng cắt được cái vật liệu không dẫn điện.
- Chỉ cắt được thép hình bề dày khơng lớn lắm,
2.1.3 Cắt kim loại bằng tia Laser.
Nguyên lý cơ bản của quá trình cắt bằng tia laser có thể được tóm tắt như sau:
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
19
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
C
C
Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý cắt bằng tia laser.
trung lên bề mặt chi tiết gia cơng nhờ hệ thống thấu kính.Chùm tia này đốt nóng vật
liệu và tạo nên một vùng vật liệu nóng chảy cục bộ, thường có đường kính nhỏ hơn
0,5mm.Phần vật liệu nóng chảy bị đẩy ra khỏi vùng gia cơng bởi một dịng khí có áp
R
L
T.
U
D
lực cao, đồng trục với chùm tia laser. Đối với một số loại vật liệu thì dịng khí này làm
tăng tốc q trình cắt bởi tác động hóa học và lý học (hình 2.6).
- Vùng vật liệu bị nóng chảy cục bộ được di chuyển dọc theo bề mặt chi tiết theo
một quỹ đạo và sinh ra vết cắt. Chuyển động này được thực hiện bằng cách di chuyển
chùm tia laser hội tụ nhờ hệ thống gương CNC hoặc chuyển động cơ khí tấm vật liệu
theo hai phương X-Y trên bàn máy CNC. Cũng có máy thiết kế cả hai loại chuyển
động này, khi đó chùm tia laser được di chuyển theo một phương và chi tiết gia công
được di chuyển theo phương cịn lại. Các hệ thống tự động hóa hồn tồn cho phép cắt
được các hình dáng 3D
*Ưu điểm:
- Có thể cắt tất cả các vật liệu kim loại và phi kim .
- Rãnh cắt đẹp,sắc cạnh, độ chính xác cao,mép cắt sạch đẹp,không cần gia công
phụ thêm.
- Năng suất cao,dễ dàng cơ khí hóa và tự động hóa.
- Vùng ảnh hưởng biến dạng nhiệt nhỏ,biến dạng nhiệt ít .
- Khơng gây ra tiếng ồn,điều khiện lao động tốt…
* Nhược điểm :
- Chiều dày cắt hạn chế 10 ÷ 20 mm
- Đầu tư trang thiết bị đắt.
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
20
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
2.2 Phƣơng pháp cắt kim loại bằng lực.
2.2.1 Cắt kim loại bằng áp lực lưỡi cắt.
Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng áp lực lưỡi cắt là sự biến dạng dẻo sau
đó đến phá huỷ kim loại. Q trình cắt đứt vật liệu chia thành 3 giai đoạn liên tục:
+ Giai đoạn 1: Biến dạng dẻo tập trung ở mép của dao cắt (hình 2.7a). Ứng suất
tập trung làm phát sinh dòng chảy kim loại tạo thành vùng kim loại bị chèn ép bao
h
h2
quanh lưỡi cắt, sự chèn ép cục bộ đó sẽ phát triển đến khi tồn bộ chiều dày của kim
loại đạt đến ứng suất dư để làm xuất hiện đường trượt.
z
a
C
C
z
z
R
L
T.
b
c
Hình 2.7 Các giai đoạn của quá trình cắt bằng lực.
U
D
+ Giai đoạn 2: Lực cắt tăng lên bắt đầu có sự dịch chuyển tương đối giữa phần này
với phần kia của tấm (hình 2.7b). Ở giai đoạn này tạo ra bề mặt nhẵn sáng bóng và
được san phẳng bởi lực ma sát F hướng dọc theo bề mặt bên của lưỡi dao. những
đường trượt này tạo ra đường dẻo hẹp hình bình hành, do đó biến dạng dẻo kèm theo
uốn và kéo các thớ kim loại cho đến khi bắt đầu xuất hiện các vết nứt. Theo kinh
nghiệm giai đoạn này dao cắt ăn sâu h2 = 20 đến 80% chiều dày h của phôi tùy thuộc
vào cơ tính của vật liệu và chiều dày của tấm, vật liệu càng dẽo thì h càng lớn.
+ Giai đoạn 3: Dao tiếp tục đi xuống, mưc độ biến dạng tăng lên và khi đó tính
dẽo của kim loại bị mất bắt đầu giai đoạn 3. Các vết nứt xuất hiện, phát triển va phá
hủy kim loại cho đến khi kết thuc quá trình tách vật liệu (hình 2.7c). Sự phá hủy kim
loại xẩy ra trước mép làm việc của lưỡi dao trong tấm, vì thế các vết nứt được gọi là
các vết nứt phá vở trước.
Tùy thuộc vào khe hở giửa các lưỡi cắt Z và độ lún sâu của lưỡi dao vào chiều dày
tấm h tại thời điểm bắt đầu phá hủy, các vết nứt vở xuất phát từ các mép làm việc của
lưỡi dao trên và dưới có thể song song với nhau (hình 2.8a) hoặc gặp nhau (hình 2.8b).
Khi các vết nứt ở mép làm việc của các lưỡi cắt gặp nhau thì trị số khe hở Z là tối ưu
vì khi đó chất lương mặt cắt là tốt nhất, mặt cắt phẳng và nhẵn.
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
21
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
h
Z <
Z=
täúi
täúi
Hình 2.8 Sơ đồ phân bố các vết nứt tại mép cắt
Trị số khe hở tối ưu được xác định nếu biết được giá trị của h và :
Ztối ưu = (h – h2)tg .
Theo kinh nghiệm của hãng ERFURT khi cắt trên máy cắt tấm dao nghiêng
Ztối ưu = 1/30 h.
Phương pháp mày thường áp dụng căt các vật liệu dạng tấm với chiều dày khơng
q lơn.Có các loại máy cắt thép tấm dưới áp lực lưỡi cắt như máy cắt dao thẳng song
C
C
song, máy cắt dao nghiêng, máy cắt dao đĩa,...
Các loại vật liệu kim loại ở dạng ống và dạng dịnh hình thi phương pháp này
khơng hiệu quả,để dẫn tới biến dạng hoặc không thể cắt được.
R
L
T.
2.2.2 Gia cơng cắt gọt.
a) Tìm hiểu chung.
Gia cơng kim loại bằng cắt gọt là một phương pháp gia công kim loại rất phổ
U
D
biến trong ngành cơ khí chế tạo máy.
Quá trình cắt kim loại là quá trình con người sử dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ lớp
kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt được những yêu cầu cho trước về hình dáng, kích
thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công.
Lớp kim loại thừa trên chi tiết cần hớt bỏ đi gọi là lượng dư gia công cơ.
Lớp kim loại đã bị cắt bỏ khỏi chi tiết gọi là phoi cắt.
b) Phân loại :
Bề mặt gia công trên chi tiết rất đa dạng, vì vậy phải có nhiều phương pháp cắt
gọt để thoả mãn những yêu cầu đa dạng đó.
Xuất phát từ mục đích nghiên cứu, sử dụng khác nhau, có nhiều cách phân loại
các phương pháp gia cơng:
Xuất phát từ ngun lý tạo hình bề mặt ta phân ra phương pháp gia cơng chép
hình, phương pháp gia cơng định hình,phương pháp gia cơng bao hình.
Xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật của chi tiết gia công ta có gia cơng thơ, gia cơng
bán tinh, gia cơng tinh và gia cơng bóng. Phổ biến hơn cả là phân loại theo máy gia
công. Theo cách phân loại này ta có: Gia cơng trên máy tiện, gia cơng trên máy phay,
gia công trên máy bào, gia công trên máy khoan, gia công trên máy mài...
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
22
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
Ngồi ra cịn căn cứ vào bề mặt gia công ta phân ra: gia cơng mặt phẳng, gia
cơng mặt trụ ngồi, gia cơng lỗ, gia cơng rãnh...
c) Đặc điểm :
- Có thể gia công được tất cả các loại phôi liệu vật liệu kim loại.
- Có thể gia cơng theo u cầu kỹ thuật đề ra.
- Đầu tư nhiều loại máy: máy phay,máy mài,mày tiện…
- Hầu hết để gia công các chi tiết máy khơng lớn lắm,các chi tiết lớn thì phải có
máy chuyên dùng hoặc máy lớn.
- Để cắt các loại ống hoặc cắt loại phôi liệu kim loại hiệu quả không cao đặc biệt
là các phôi lớn.
2.3 Phƣơng pháp cắt kim loại bằng mài mòn
2.3.1 Cắt kim loại bằng đá mài.
Là phương pháp cắt kim loại sử dụng khá phổ biến,Phương pháp này kết hợp
giữa lực cắt và ma sát sinh ra giữa đá và phôi để cắt vật liệu kim loại.
Đá mài đóng vai trị như vơ số lưỡi cắt,chuyển động cắt là chuyển động quay tròn
của đá.Các loại máy mài (hình 2.9 a,b) và các loại bánh mài cắt (hình 2.9 c).
C
C
R
L
T.
U
D
a)
b)
c)
Hình 2.9 Máy cắt đá mài và bánh đá
a) Máy mài cắt bằng bánh cắt cầm tay.
b) Máy mài cắt bằng bánh đá.
c) Các loại bánh mài cắt.
Khi cắt bánh đá chuyển động rất nhanh, hàng nghìn vịng phút và khi cắt phoi
kim loại văng téo rất nhiều nên kém an tồn. Bên cạnh đó đá mịn rất nhanh và rất
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
23
Đề tài: Thiết kế máy cưa thép hình
dễ vỡ, phải thay thường xuyên. Phương pháp được sủ dụng với các phôi kim loại
nhỏ,độ cứng không cao.
2.3.2 Cắt kim loại bằng cưa.
Cưa là phương pháp cắt bằng mài mòn, lưỡi cưa chuyển động tạo ra vận tốc cắt,
cắt và mài mòn ma sát lớp kim loại để cắt.
*Phân loại : theo dạng chuyển động của lưỡi cưa ta có thể thể chia như sau
- Chuyển động của lưỡi cưa là chuyển định tình tiến khứ hồi,phương pháp cưa
thủ cơng ,cưa tay (hình 2.10 và 2.11).
C
C
R
L
T.
Hình 2.10 Cưa sọc và lưỡi cưa sọc
U
D
Hình 2.11 Cưa tay
-
Chuyển động của lưỡi cưa là chuyển động quay vịng thường sử dụng máy (
hình 2.12,hình 2.13 và hình 2.14) .
Hình 2. 12 Máy cưa đĩa và đĩa cưa
Sinh viên thực hiên: Trần Phúc Ngụ
Hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng
24
