Thiết kế máy ép trục khuỷu 100 tấn

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: Công nghệ chế tạo máy
CHUYÊN NGÀNH: Công nghệ chế tạo máy

C
C

R
L
T.
ĐỀ TÀI:

DU

THIẾT KẾ MÁY ÉP TRỤC KHUỶU
100 TẤN

Người hướng dẫn: ThS. LƯU ĐỨC HÒA
Sinh viên thực hiện: TRẦN VIẾT TÌNH
Số thẻ sinh viên: 101120205
Lớp: 12C1B

Đà Nẵng, 5/2017


TÓM TẮT
Tên đề tài:

Thiết kế máy ép trục khuỷu 100 Tấn

Sinh viên thực hiện: Trần Viết Tình
Số thẻ SV: 101120205

Lớp: 12C1B

Nội dung tóm tắt:
Qua thời gian nghiên cứu và tìm hiểu đồ án, em đã nghiên cứu những nội dung sau:

-

Sơ lược về gia cơng áp lực. Các q trình, hiện tượng, định luật xảy ra khi gia
công áp lực. Các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng dẻo kim loại và ảnh hưởng
biến dạng dẻo đến tính chất, tổ chức kim loại. Khái quát về các phương pháp

-

-

gia công áp lực.
Xây dựng sơ đồ động học máy thông qua phân tích các yêu cầu kỹ thuật và
chọn lựa các thành phần chính trong máy như cơ cấu chấp hành, cơ cấu truyền
động, thân máy, trục khuỷu,…
Tính tốn động học và tĩnh học của cơ cấu tay biên-trục khuỷu. Xác định năng
lượng của máy.
Tính tốn và thiết kế các kết cấu của máy như : Biên, ly hợp, phanh, cơ cấu bảo
hiểm, thân máy, bánh đà, trục khuỷu…

C
C

R
L
T.

DU

Cách lắp đặt, kiểm tra máy. Các trường hợp hư hỏng và biện pháp khắc phục.
Bảo quản máy.

Từ các nghiên cứu trên, em đã hoàn thành thiết kế Máy ép trục khuỷu 100 Tấn. Phần báo
cáo gồm 1 bản thuyết minh và 6 bản vẽ A0, 2 bản A1.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

TRẦN VIẾT TÌNH

Số thẻ sinh viên: 101120205

Lớp: 12C1B
Khoa: CƠ KHÍ
Ngành: Cơ khí chế tạo máy
1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế máy ép trục khuỷu 100 Tấn
Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Lực ép danh nghĩa 100 tấn.
Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Cơ sở lý thuyết về gia công áp lực.
- Xây dựng sơ đồ động và tính tốn động học tĩnh học cơ cấu tay biên.
- Tính tốn thiết kế các kết cấu máy ( Biên, ly hợp, phanh, đầu trượt và bộ phận
dẫn hướng, cơ cấu bảo hiểm, thân máy, hệ thống truyền động, bánh đà, trục
khuỷu).
- An toàn vận hành máy.
3. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
- Bản vẽ các cơ cấu chấp hành.
1A0
- Bản vẽ sơ đồ động máy thiết kế.
1A0
- Bản vẽ cơ cấu truyền động.
1A0
- Bản vẽ cơ cấu ly hợp và phanh.
2A1
- Bản vẽ biên và đầu trượt.
1A0
- Bản vẽ lắp chung máy.
2A0

C

C

R
L
T.

DU

5. Họ tên người hướng dẫn:
Lưu Đức Hịa

6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
7. Ngày hồn thành đồ án:

Phần/ Nội dung:
Toàn phần

…15…../…2…./2017…..
…15…../…5…./2017…..
Đà Nẵng, ngày 15 tháng 2 năm
2017
Trưởng Bộ môn……………………….
Người hướng dẫn


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

LỜI NÓI ĐẦU
Trong bối cảnh thế giới, ngành cơ khí chế tạo máy vẫn đang trên đường phát triển
không ngừng. Xu hướng chung là tự động hố trong q trình sản xuất để tạo ra sản

phẩm có chất lượng và năng suất cao. Tuy nhiên bên cạnh đó, các máy cắt kim loại
truyền động bằng cơ khí vẫn được sử dụng rộng rãi phù hợp với sản xuất có qui mơ
trung bình và nhỏ lẻ.
Sau thời gian học tập, thực tập và được nhận đề tài tốt nghiệp THIẾT KẾ MÁY ÉP
TRỤC KHUỶU 100T. Đây là một trong những máy cắt kim loại điển hình có tính
cơng nghệ tương đối cao, gia cơng được nhiều loại sản phẩm và sử dụng tương đối
rộng rãi, nhất là các nhà máy có qui mơ vừa thậm chí ngay cả đối với các nhà máy lớn.
Qua quá trình tìm hiểu phân tích và thiết kế dựa trên nhiều tài liệu khác nhau, em đã
hoàn thành nhiệm vụ được giao dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Lưu Đức
Hịa, các thầy cơ trong khoa cơ khí cũng như bạn bè góp ý để có được thành cơng hơm
nay.
Tuy nhiên trong q trình thiết kế tính tốn vì cịn thiếu kinh nghiệm nên khơng thể
tránh những sai sót, nhầm lẫn, kính mong thầy cơ góp ý để đề tài em được giao hoàn

C
C

R
L
T.

DU

chỉnh cả về phần kết cấu lẫn tính tốn. Em xin chân thành cảm ơn.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2017
Sinh viên thiết kế

Trần Viết Tình

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hòa

Trang: i


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi và được sự hướng dẫn
của Ths. Lưu Đức Hòa. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung
thực và chưa cơng bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Những số liệu trong các
bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập
từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Ngồi ra, trong phần thuyết minh còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số
liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn
gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về nội
dung đồ án của mình. Trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng không liên quan đến những
vi phạm tác quyền, bản quyền do tơi gây ra trong q trình thực hiện (nếu có).

C
C

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2017

R
L
T.

DU

Sinh viên thực hiện

Trần Viết Tình

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hòa

Trang: ii


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ GIA CÔNG ÁP LỰC
1.1 Thực chất, đặc điểm của gia công áp lực. .................................................................2
1.1.1 Thực chất. ...........................................................................................................2
1.1.2 Đặc điểm. ............................................................................................................2
1.2 Khái niệm về biến dạng dẻo kim loại. .......................................................................2
1.2.1 Khái niệm. ...........................................................................................................2
1.2.2 Biến dạng dẻo của kim loại.................................................................................3
1.2.3 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo: ..........................................................4
1.2.4 Các định luật trong gia công: .............................................................................6
1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng kim loại. ...............................7
1.2.6 Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến tính chất và tổ chức kim loại. ............................8

1.3 Các phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ......................................................9
1.3.1 Cán kim loại. .......................................................................................................9
1.3.2 Kéo kim loại. .....................................................................................................12

C
C

R
L
T.

DU

1.3.3 Ép kim loại. .......................................................................................................13
1.3.4 Rèn tự do. ..........................................................................................................15
1.3.5 Dập thể tích .......................................................................................................17
1.3.6 Cơng nghệ dập tấm. ..........................................................................................19
1.4 Giới thiệu về các loại máy ép. .................................................................................20
1.4.1 Định nghĩa và ứng dụng máy ép. ......................................................................20
1.4.2 Các loại máy ép thường dùng ...........................................................................21
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC VÀ TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC,
TĨNH HỌC CƠ CẤU TAY BIÊN TRỤC KHUỶU
2.1 Xây dựng sơ đồ động học máy ép trục khuỷu .........................................................25
2.1.1 Phân tích các yêu cầu kỹ thuật .........................................................................25
2.1.2 Lựa chọn cơ cấu chấp hành ..............................................................................25
2.1.3 Lựa chọn thân máy ...........................................................................................25
2.1.4 Lựa chọn bộ truyền: ..........................................................................................27
2.1.5 Lựa chọn loại trục khuỷu ..................................................................................27
2.2 Tính tốn tĩnh học và động học cơ cấu tay biên – trục khuỷu.................................30
2.2.1 Các số liệu ban đầu. .........................................................................................30

2.2.2 Tính tốn động học cơ cấu tay biên trục khuỷu. ...............................................30
2.3 Tính tốn tĩnh học cơ cấu tay biên - trục khuỷu. .....................................................35
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: iii


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

2.3.1 Trường hợp lý tưởng . .......................................................................................35
2.3.2 Trường hợp thực tế (có tính đến ma sát) ..........................................................37
2.4 Xác định năng lượng của máy và công suất động cơ. .............................................40
2.4.1 Xác định năng lượng máy. ................................................................................40
2.4.2 Sự tiêu tốn năng lượng trong hành trình cơng tác AP. .....................................42
2.4.3 Sự tiêu tốn năng lượng trong hành trình khơng tái Akt . ...................................42
2.4.4 Khái qt về xác định cơng suất động cơ và Momen qn tính bánh đà .........44
2.4.5 Xác định công suất của động cơ. ......................................................................45
2.4.6 Xác định mơmen qn tính của bánh đà. .........................................................46
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU MÁY CHÍNH
3.1 Thiết kế các bộ truyền .............................................................................................48
3.1.1 Phân phối tỉ số truyền. ......................................................................................48
3.1.2 Thiết kế bộ truyền đai. ......................................................................................48
3.1.3 Thiết kế bộ truyền bánh răng. ..........................................................................53
3.2 Thiết kế trục khuỷu ..................................................................................................59
3.2.1 Điều kiện làm việc của trục khuỷu. ...................................................................59
3.2.2 Lựa chọn kết cấu trục khuỷu. ............................................................................59

C

C

R
L
T.

DU

3.2.3 Các số liệu đã có. ..............................................................................................60
3.2.4 Tính gần đúng trục khuỷu. ................................................................................61
3.2.5 Tính chính xác trục. ..........................................................................................66
3.2.6 Thiết kế bộ phận gối đỡ trục khuỷu. .................................................................68
3.3 Thiết kế trục trung gian. ..........................................................................................71
3.3.1 Chọn vật liệu. ....................................................................................................71
3.3.2 Tính sơ bộ đường kính trụ.................................................................................72
3.3.3 Tính tốn trục....................................................................................................72
3.3.4 Tính then trên trục I ..........................................................................................77
3.3.5 Thiết kế bộ phận gối đỡ trục. ............................................................................79
3.4 Thiết kế biên ( thanh truyền ) ..................................................................................80
3.4.1 Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo. .............................................................80
3.4.2 Kết cấu thanh truyền. ........................................................................................80
3.4.3 Xác định sơ bộ đường kính vít me đầu nhỏ và đường kính khớp cầu đầu nhỏ
thanh truyền. ..............................................................................................................81
3.4.4 Tính sức bền tay biên. .......................................................................................83
3.5 Tính tốn bạc lót giữa đầu to thanh truyền và trục khuỷu. ......................................87
3.5.1 Vật liệu làm bạc lót. ..........................................................................................87
3.5.2 Kết cấu bạc lót. .................................................................................................88
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hòa

Trang: iv


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

3.5.3 Tính tốn kiểm nghiệm bạc lót. .........................................................................88
3.6 Thiết kế ly hợp. ........................................................................................................89
3.6.1 Chọn phương án thiết kế ly hợp. .......................................................................89
3.6.2 Kết cấu li hợp và nguyên tắc làm việc. .............................................................90
3.6.3 Tính then quay. .................................................................................................91
3.7 Thiết kế hệ thống phanh. .........................................................................................92
3.7.1 Tác dụng của phanh. .........................................................................................92
3.7.2 Kết cấu phanh. ..................................................................................................92
3.7.3 Nguyên tắc hoạt động. ......................................................................................92
3.7.4 Tính gần đúng lực phanh. .................................................................................93
3.8 Tính tốn thiết kế đầu trượt và bộ phận dẫn hướng ................................................94
3.8.1 Cấu tạo vật liệu và yêu cầu của đầu trượt. .......................................................94
3.8.2 Tính tốn bộ phận dẫn hướng của đầu trượt. ...................................................95
3.9 Thiết kế cơ cấu bảo hiểm. ........................................................................................98
3.9.1 Kết cấu. .............................................................................................................98
3.9.2 Tính chiều dày tại chỗ bị cắt của đĩa. ...............................................................98
3.10 Tính tốn bánh đà ..................................................................................................99

C
C

R
L
T.

DU

3.10.1 Kết cấu và cơng dụng của bánh đà .................................................................99
3.10.2 Tính bánh đà. ..................................................................................................99
3.10.3 Tính sức bền của bánh đà. ............................................................................101
3.11 Thiết kế thân máy. ...............................................................................................101
3.11.1 Phân loại thân máy và lựa chọn kết cấu thân máy. .....................................101
3.11.2 Tính tốn kết cấu thân máy. ..........................................................................102
3.12 Thiết kế hệ thống điều khiển ...............................................................................103
3.13 Thiết kế hệ thống điện .........................................................................................105
3.13.1 Sơ đồ mạch điện. ...........................................................................................105
3.13.2 Nguyên lý làm việc. .......................................................................................105
CHƯƠNG 4: LẮP ĐẶT -VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY
4.1 Hướng dẫn lắp đặt và sử dụng máy. ......................................................................106
4.1.1 Lắp đặt máy ....................................................................................................106
4.1.2 Sử dụng máy. ...................................................................................................106
4.2 Kiểm tra độ chính xác của máy. ............................................................................107
4.3 Một số trường hợp hư hỏng và biện pháp khắc phục. ...........................................107
4.4 Hướng dẫn bảo quản máy. .....................................................................................109
4.5 An toàn cho máy. ...................................................................................................109
4.5.1 Trước khi làm việc. .........................................................................................109
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hòa

Trang: v


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

4.5.2 Trong khi làm việc. .........................................................................................109
KẾT LUẬN CHUNG..................................................................................................114
TÀI LIỆU THAM KHẢO. ........................................... Error! Bookmark not defined.

C
C

R
L
T.

DU

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hòa

Trang: vi


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
BẢNG 2.1 Quan hệ giữa góc quay và qng đường S ……………………………….…32
BẢNG 2.2 Quan hệ giữa  và vận tốc đầu trượt………………………………..….……33
BẢNG 2.3 Quan hệ giữa  và gia tốc đầu trượt………………………………..….…….33
BẢNG 2.4 Quan hệ giữa góc quay và lực tác dụng lên tay biên………………….….….36
BẢNG 2.5 Quan hệ góc quay  và cánh tay đòn momen xoắn. ………………….….…37
BẢNG 2.6 Quan hệ giữa góc quay  và các cánh tay địn………………………………40

BẢNG 3.1 Ứng suất và độ cứng thép C45 vàC35…………………………….…………54
HÌNH 1.1. Biểu đồ tải trọng - biến dạng ……………………………………………….…2
HÌNH 1.2. Sơ đồ biến dạng dẻo trong đơn tinh thể…………………………………….…3
HÌNH 1.3 :Trạng thái ứng suất……………………………………………………………4
HÌNH 1.4 : Sơ đồ trở lực bé nhất………………………………………………………….7
HÌNH 1.5. Sơ đồ q trình cán……………………………………………………………9
HÌNH 1.6.Các sản phẩm cán……………………………………………………………..11
HÌNH 1.7. Sơ đồ cấu tạo máy cán ………………………………………………………12
HÌNH 1.8. Sơ đồ kéo kim loại…………………………………………………………...13
HÌNH 1.9 Sơ đồ nguyên lý ép kim loại. ………………………………………………..14
HÌNH 1.10. Kết cấu khn ép…………………………………………………………..14
HÌNH 1.11. Sản phẩm ép…………………………………………………….…………..15
HÌNH 1.12 Sơ đồ rèn……………………………………………………….…………...15
HÌNH 1.13 Nguyên lý máy búa hơi……………………………………………………..17
HÌNH 1.14. Sơ đồ kết cấu của một bộ khn rèn……………………………………..…18
HÌNH 1.15. Sơ đồ ngun cơng dập vuốt khơng làm mỏng thành……………………...20
HÌNH 1.16 Sơ đồ ngun lý máy ép trục khuỷu………………………………………...22
HÌNH 1.17 Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực………………………………………...…22
HÌNH 1.18. Sơ đồ nguyên lý máy ép ma sát trục vít. …………………………………..24
HÌNH 2-1a Thân máy kiểu 1 trục…………………………………………….…………26

C
C

R
L
T.

DU

HÌNH 2.1b Thân máy kiểu 2 trục…………………………………………………..…26
HÌNH 2.2 Bố trí các bộ truyền. ………………………………………………..…..…27
HÌNH 2.3 Một khuỷu………………………………………………..…………..……28
HÌNH 2.4 Khuỷu lệch tâm…………………………………………………..……….…...…28

HÌNH 2.5 Thơng qua khâu bản lề…………………………………………..……...…28
HÌNH 2.6 Nhờ cơ cấu hình sin………………………………………………..………29
HÌNH 2.7 Sơ đồ động máy thiết kế…………………………………………..….……29
HÌNH 2.8. Phân tích động học cơ cấu tay biên trục khuỷu………………………….31
HÌNH 2.9. Đồ thị S , V , J theo  ……………………………………………….…34
HÌNH 2.10. Sơ đồ phân tích lực cơ cấu tay biên trục khuỷu. ………………………..…35
HÌNH 2.11. Đồ thị cánh tay địn ma sát ……………………………………………....40
HÌNH 2.12. Sự thay đổi năng lượng của máy……………………………………………41
HÌNH 3.1 Bộ truyền đai ……………………………………………………………...…48
HÌNH 3.2. Tiết diện đai thang ……………………………………………………….…50
HÌNH 3.3. Sơ đồ lắp ghép đai……………………………………………………….…53
HÌNH 3.4 Bộ truyền bánh răng…………………………………………………….….53
HÌNH 3.5 Sơ đồ trục khuỷu………………………………………………..……….…59
HÌNH 3.6 Các kích thước trục khuỷu…………………………………………………61
HÌNH 3.7. Sơ đồ phản lực gối đỡ……………………………………………………...61
HÌNH 3.8. Sơ đồ nội lực……………………………………………………………….62
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: vii


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

HÌNH 3.9 Sơ đồ Momen trục khuỷu……………………………………………….…64
HÌNH 3.10. Sơ đồ kích thước trục khuỷu ………………………………………….…..66
HÌNH 3.11 Sơ đồ lực trên trục trung gian………………………………….……….…73
HÌNH 3.12 Sơ đồ Momen trục trung gian……………………………………………..75
HÌNH 3.13. Sơ đồ mối lắp then………………………………………………………...78
HÌNH 3.14. Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên ổ……………………………………...…79
HÌNH 3.15. Kết cấu ổ bi………………………………………………………...…...…80
HÌNH 3.16. Dạng bề mặt ren……………………………………………………...……81
HÌNH 3.17. Kết cấu biên……………………………………………………...……......82
HÌNH 3.18. Sơ đồ tính tay biên…………………………………………………...……83
HÌNH 3.19. Sơ đồ tính đầu lớn của biên………………………………………….……85
HÌNH 3.20. Sơ đồ tính đầu nhỏ của biên………………………………………………86
HÌNH 3.21. Kết cấu bạc lót thanh truyền………………………………………………88
HÌNH 3.22. Ly hợp then quay……………………………………………………….…91
HÌNH 3.23. Phanh đai…………………………………………………………..………92
HÌNH 3.24. Sơ đồ phân tích lực của phanh………………………………….…………93
HÌNH 3.25 Kết cấu đầu trượt và bộ phận dẫn hướng………………………….………95
HÌNH 3.26 Sơ đồ phân tích lực đầu trượt và bộ phận dẫn hướng………………..……96
HÌNH 3.27. Cơ cấu bảo hiểm máy quá tải……………………………………………..98
HÌNH 3.28 Kết cấu thân máy…………………………………………………………102
HÌNH 3.29 Cơ cấu điều khiển ………………………………………………….……104
HÌNH 3.30 Sơ đồ ngun lí mạch điện……………………………………………….105

C
C

R
L
T.

DU

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: viii


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

MỞ ĐẦU
Trong thời đại cơng nghiệp hóa hiện nay, máy ép trục khuỷu là một trong
những máy cắt kim loại điển hình có tính công nghệ tương đối cao, gia công
được nhiều loại sản phẩm và sử dụng tương đối rộng rãi, nhất là các nhà máy có
qui mơ vừa thậm chí ngay cả đối với các nhà máy lớn. Thơng qua q trình
thiết kế máy, em cần phải tham khảo rất nhiều sách, tài liệu về vật liệu, các cơ
cấu chính tạo ra máy,…từ đó giúp củng cố kiến thức đã học và biết cách phải
thiết kế, chế tạo một cái máy là phải làm như thế nào.
Mục tiêu của đề tài là thông qua các tài liệu hướng dẫn chế tạo ra máy ép trục
khuỷu 100 tấn.
Phương pháp nghiên cứu là tham khảo các tài liệu về máy ép, máy dập, sách
thiết kế chi tiết máy, tài liệu về vật liệu, tham khảo hình ảnh các máy đã có, …
từ đó thiết kế ra máy ép trục khuỷu.

C
C

R
L

T.

Trong quá trình thiết kế thì nội dung đề tài gồm 4 chương.
- Chương 1: Cơ sở lý thuyết về gia công áp lực.
- Chương 2: Xây dựng sơ đồ động học và tính tốn động học, tĩnh học cơ

DU

cấu tay biên- trục khuỷu.
- Chương 3: Tính tốn thiết kế các kết cấu máy chính.
- Chương 4: Lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng máy.

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: 1


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ GIA CÔNG ÁP LỰC
1.1 Thực chất, đặc điểm của gia công áp lực.
1.1.1 Thực chất.
- Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp chế tạo sản phẩm dựa vào
nguyên lý biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực làm thay đổi hình
dáng, kích thước kim loại theo ý muốn.
1.1.2 Đặc điểm.
- Kim loại rắn sau gia công không những thay đổi hình dáng kích thước mà cịn
thay đổi cả cơ, lý, hóa tính như: các hạt kim loại mịn chặt hơn, đồng đều hơn, khử

được các khuyết tật (như rổ khí, rổ co), nâng cao cơ tính và tuổi bền chi tiết.
- Có khả năng biến tổ chức hạt của kim loại thành tổ chức thớ uốn, xoắn khác
nhau làm tăng cơ tính của sản phẩm.
- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa cho năng suất cao, giá thành rẻ.
-Tuy nhiên, phương pháp gia công bằng áp lực không gia công được chi tiết
phức tạp; không rèn dập được chi tiết q lớn; khơng gia cơng được kim loại dịn; độ
bong, độ chính xác bề mặt khơng cao.

C
C

R
L
T.

DU

1.2 Khái niệm về biến dạng dẻo kim loại.

1.2.1 Khái niệm.
Kim loại chịu tác dụng của ngoại lực và bắt đầu biến dạng. Quá trình biến dạng
xảy ra theo 3 giai đoạn:
-Biến dạng đàn hồi: là biến dạng khi thơi tác dụng hình dáng vật thể quay lại
trạng thái ban đầu (đoạn oa).
-Biến dạng dẻo: là biến dạng khi thơi tác dụng lực hình dáng vật thể không trở về
như trạng thái ban đầu mà biến thành hình dáng khác(đoạn ab).
-Biến dạng phá hủy: là biến dạng khi ứng suất của lực tác dụng lớn hơn ứng suất
lực gây ra biến dạng dẻo thì kim loại bị phá hủy (đoạn bc).
P

b
c

a

0

L

Hình 1.1. Biểu đồ tải trọng - biến dạng
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hòa

Trang: 2


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

1.2.2 Biến dạng dẻo của kim loại.
a. Biến dạng trong đơn tinh thể.
- Khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi kim loại biến
dạng theo hình thức trượt và song tinh.


Màû
t trỉåü
t







b)

a)

Hình 1.2. Sơ đồ biến dạng dẻo trong đơn tinh thể
+ Theo hình thức trượt: một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần
còn lại theo một mặt phẳng nhất định (hình a). Trên mặt phẳng trượt các nguyên tử
kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúng bằng một số nguyên lần
thông số mạng. Sau khi dịch chuyển các nguyên tử kim loai ở vị trí cân bằng mới.
+ Theo hình thức song tinh: một phần tinh thể kim loại vừa trượt vừa quay đến vị

C
C

R
L
T.

DU

trí mới đối xứng với một phần tinh thể qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh (hình
b).
Theo các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ
yếu gây ra biến dạng dẻo trong kim loại, các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ
nguyên tử cao nhất. Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé nhưng khi có song tinh
sự trượt xảy ra thuận lợi hơn.

b. Biến dạng dẻo trong đa tinh thể.
Biến dạng dẻo trong đa tinh thể kim loại và hợp kim là tập hợp của nhiều đơn
tinh thể (hạt tinh thể), cấu trúc của chúng được gọi là cấu trúc đa tinh thể.
Biến dạng dẻo trong đa tinh thể có hai dạng: biến dạng trong nội bộ hạt và biến
dạng ở vùng tinh giới hạt, sự biến dạng trong nội bộ hạt do hình thức trượt và song
tinh. Đầu tiên sự trượt xảy ra ở các hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính
một góc 45o sau đó đến các mặt khác. Như vậy, biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh
thể xảy ra không đều. Dưới tác dụng của ngoại lực biên giới hạt của các tinh thể bi
biến dạng khi đó các hạt trượt và quay tương đối với nhau. Do sự trượt và quay của
các hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt trượt thuận lợi mới giúp cho biến dạng
trong kim loại tiếp tục phát triển.

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: 3


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

1.2.3 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo:
Giả sử trong vật thể hồn tồn khơng có ứng suất tiếp thì vật thể có ba dạng ứng
suất chính sau:
- Ứng suất đường :

 max 

1
2

- Ứng suất mặt :

 max 

( 1   2 )
2

- Ứng suất khối :

 max 

( max  Tmax )
2

δ1

δ1

δ1

δ3

C
C

R
L
T.

Hình1.3 :Trạng thái ứng suất

δ2

DU

a.Ứng suất đơn.
b.Ứng suất phẳng.
c.Ứng suất khối.
Trong gia cơng áp lực thì thường gặp các trạng thái: Ứng suất khối.
   min
- Khi chịu ứng suất khối:  max  max
2

Khi chịu ứng suất mặt:

 max 

1  2
2

Khi kim loại chịu ứng suất đường: max=


2

Nếu 1 = 2 = 3 thì  = 0 và khơng có biến dạng
Điều kiện biến dạng dẻo: max giớihạn.
Khi kim loại chịu ứng suất đường thì trạng thái biến dạng dẻo là:

1   ch max=

 ch
2

Khi chịu ứng suất mặt thì trạng thái biến dạng dẻo là :  1   2 =  ch
Khi chịu ứng suất khối thì trạng thái biến dạng dẻo là :
 max   min   ch .

Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo.
Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau biến dạng đàn hồi. Thế năng của biến dạng đàn
hồi ở đây:
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hòa

Trang: 4


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

A = A0 + A h

(1.1)

Trong đó:
A0 - thế năng để thay đổi thể tích vật thể.
Ah - thế năng để thay đổi hình dáng vật thể.
Trong trạng thái ứng suất khối,thế năng biến dạng đàn hồi theo định luật Hook xác
định

A= (11+22+33)/3.

(1.2)

Như vậy, biến dạng tương đối theo định luật Hook:
1= 1 [ 1   ( 2   3 )]
E

2= 1 [ 2   ( 1   3 )]

(1.3)

E

3= 1 [ 3   ( 2   1 )]
E

C
C

Theo (1) thế năng toàn bộ của biến dạng được biểu thị:

R
L
.

1
A = [ 1   2   3  2 ( 1. 2   2 . 3   3 . 1 )]
2E

T
U

(1.4)

Lượng tăng tương đối thể tích của vật trong biến dạng đàn hồi bằng tổng biến
dạng trong ba hướng vng góc.
V
1  2
 1   2   3 
(1   2   3 ) (4)
(1.5)
V

D

E

Ở đây  : hệ số Pyacon tính đến vật liệu biến dạng.
E : Mođun đàn hồi của vật liệu.
Thế năng làm thay đổi thể tích bằng:
1 V  1   2   3 1  2

( 1   2   3 )2 (5)
A0 =
2 V

3

6E

(1.6)

Thế năng đế thay đổi hình dạng vật thể:
Ah=A-A0= 1   [( 1   2 ) 2 +( 2   3 ) 2 +( 3   1 ) 2 ]

(1.7)

Vậy thế năng đơn vị để biến hình khi biến dạng đường sẽ là:
1 
2 c2
Ah=

(1.8)

suy ra : ( 1   2 )2  ( 2   3 )2  ( 3   1 ) 2  2 c2  const

(1.9)

6E

6E

Đây gọi là phương trình dẻo.
Khi cán kim loại, tấm kim loại biến dạng ngang khơng đáng kể:
Theo (3) ta có: 2 = [ ( 1   3 )]

(1.10).

Khi biến dạng dẻo khơng tính đến đàn hồi, thể tích vật thể không đổi : vậy v =0

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: 5


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

Theo (1.6) ta có:
1  2
( 1   2   3 ) = 0.
E

1 2  = 0 thì   0 ,5

(1.11)

Theo (1.10) và (1.11) ta có:
2 

1   3

(1.12)

2

Ta có thể viết phương trình dẻo như sau:
3
 ch = 1,15  ch

2

2 3 

(1.13)

Trong trượt song tinh, khi  2   3 , trên mặt phẳng nghiêng, ứng suất pháp bằng
không ứng suất tiếp khi  = 45 0
 3
 max  1

(1.14)

C
C

2

So sánh với (1.13) khi  1   3 .
1
3

R
L
T.

 ph   ch = k = 0,58 ch

DU

(1.15)

k : gọi là hằng số dẻo ở trạng thái ứng suất khối. Phương trình dẻo có thể viết :
 1   3  2k  const = 1,15  ch

(1.16)

Phương trình dẻo (1.16) rất quan trọng để giải các bài tốn gia cơng biến dạng
Tính đến hướng của các ứng suất, phương trình dẻo (1.16) được viết lại:
( 1 )  ( 3 )  2k

(1.17)

1.2.4 Các định luật trong gia công:
a. Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo:
Khi gia công áp lực, nếu trong kim loại xảy ra biến dạng dẻo bao giờ cũng có
một lượng biến dạng đàn hồi kèm theo (được xác định bằng góc đàn hồi, phụ thuộc
vào modun đàn hồi E của vật liệu và chiều dày tấm kim loại).
-Gia công nguội: Kim loại dạng tấm sẽ chịu ảnh hưởng lớn.
-Gia cơng nóng: Kim loại dạng khối, ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi có thể bỏ qua.
Thường để áp dụng khi thiết kế khuôn dập, vật dập phải kể đến lượng biến dạng dư
do biến dạng đàn hồi gây ra.
b. Định luật ứng suất dư:
Khi gia cơng áp lực do nung nóng và làm nguội không đều; lực biến dạng và lực
ma sát,… phân bố không đều làm phát sinh ra ứng suất dư tồn tại cân bằng bên trong
vật thể kim loại. Nếu khơng cân bằng thì sẽ có q trình tích, thốt ứng suất làm cho
vật thể biến dạng ngoài ý muốn để ứng suất dư tồn tại cân bằng.
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: 6


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

c. Định luật thể tích khơng đổi:
Thể tích của vật thể trước khi biến dạng bằng thể tích vật thể sau khi biến dạng
Gọi thể tích vật trước khi gia cơng là V0
Gọi thể tích vật sau khi gia cơng là V.
Vật thể có chiều cao, rộng, dài trước khi gia công là:h0 ,b0 ,l0.
Vật thể có chiều cao, rộng, dài sau khi gia công là: h ; b ; l
Theo điều kiện thể tích khơng đổi ta có : h. b. l = h0 .b0 .l0

h b l
h
b
l
1
ln  ln  ln  0
1   2   3  0
h0
b0
l0
h0 b0 l0
=>
=>
Với δ1, δ2, δ3 là ứng biến chính.
*Nhận xét :
- Khi gia công biến dạng nếu tồn tại cả ba ứng biến chính nghĩa là có sự thay đổi

kích thước cả ba chiều thì đầu của một ứng biến phải trái dấu với hai ứng biến kia và
có giá trị tuyệt đối bằng tổng của hai ứng biến kia.
- Khi có một ứng biến bằng 0 thì hai ứng biến cịn lại phải ngược dấu và có trị số
tuyệt đối bằng nhau.
d. Định luật trở lực bé nhất:
Ta có tỉ lệ:

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.4 Sơ đồ trở lực bé nhất
Khi biến dạng kim loại, một chất điểm bất kì trên vật thể biến dạng sẽ di chuyển
theo hướng có trở lực bé nhất hay di chuyển đến đường viền có chu vi bé nhất.
Áp dụng để thiết kế hình dáng của phơi trước khi gia công.
1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng kim loại.
a. Thành phần và tổ chức kim loại.
Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể và lực liên kết giữa các nguyên tử
khác nhau. Do đó, tính dẻo của chúng khác nhau.
Kim loại ngun chất, một pha cũng có tính dẻo cao hơn và dễ biến dạng hơn
kim loại có cấu tạo hỗn hợp cơ học hoặc hợp chất hóa học.

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: 7


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

b. Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết kim loại khi tăng
nhiệt độ thì tính dẻo tăng. Khi tăng nhiệt độ dao động nhiệt của các nguyên tử tăng
đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng làm cho tổ
chức đồng đều hơn.
c. Ảnh hưởng của ứng suất dư.
Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể vỡ vụn ra xô lệch mạng tăng,
ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh (hiện tượng biến cứng). Khi
nhiệt độ kim loại đạt từ (0,25÷0,35)Tnc (nhiệt độ nóng chảy), ứng suất dư và xơ lệch
mạng giảm làm cho tính dẻo của kim loại phục hồi trở lại( hiện tượng phục hồi). Nếu
nhiệt độ đạt tới 0,4Tnc trong kim loại bắt đầu xuất hiện quá trình kết tinh lại, tổ chức
kim loại sau kết tinh lại hạt đồng đều hơn và lớn hơn, mạng tinh thể hồn thiện hơn do
đó tính dẻo tăng.
d. Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính.
Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo kim loại. Qua
thực nghiệm cho thấy kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khi chịu
ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo. Ứng suất do ma sát ngoài làm

C
C

R
L
T.

DU

thay đổi trạng thái ứng suất chính trong kim loại nên tính dẻo kim loại cũng giảm.
e. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng.
Sau khi rèn dập các hạt kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng từ mọi phía nên
chai cứng hơn, sức chống lại kim loại bị biến dạng sẽ lớn hơn, đồng thời khi nhiệt độ
nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ. Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại thì
các hạt kim loại bị chai cứng chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà tiếp tục biến dạng.
Do đó, ứng suất trong khối kim loại sẽ lớn hạt kim loại bị dịn và có thể bị nứt ra.
1.2.6 Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến tính chất và tổ chức kim loại.
a. Ảnh hưởng tới tổ chức và cơ tính kim loại.
Tốc độ biến dạng càng tăng thì sự vỡ của các hạt càng lớn độ hạt càng giảm do
đó cơ tính càng cao.
Biến dang dẻo giúp khử được các khuyết tật như xốp, rổ khí, rổ co, lỏm co….
Biến dạng dẻo có thể tạo được các thớ uốn xoắn khác nhau làm tăng cơ tinh sản
phẩm.
Tốc độ biến dạng càng lớn thì sự biến cứng càng nhiều.
b. Ảnh hưởng đến lý tính kim loại.
Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện và làm thay đổi từ tính
trong kim loại.

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: 8


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

Biến dạng dẻo gây ra xô lệch mạng, xô lệch vùng tinh giới, làm giảm biên độ
giao động nhiệt của các điên tử.
Các sai lệch tạo ra khi biến dang dẻo làm thay đổi cách bố trí từ trường cơ bản
trong kim loại. Do đó làm thay đổi từ tính, độ thấm từ….
c. Ảnh hưởng tới hóa tính kim loại.
Sau khi biến dạng dẻo năng lượng tự do của kim loại tăng, do đó hoạt tính kim
loại tăng.
1.3 Các phương pháp gia cơng kim loại bằng áp lực
1.3.1 Cán kim loại.
a. Thực chất của quá trình cán.
- Quá trình cán là do kim loại biến dạng giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau
có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi, kết quả làm cho chiều cao phôi giảm, chiều dài
và chiều rộng tăng. Hình dạng của khe hở giữa hai trục cán quyết định hình dáng của
sản phẩm. Q trình phơi chuyển động qua khe hở trục cán là nhờ ma sát giữa hai trục
cán với phơi.
-Cán khơng những thay đổi hình dáng và kích thước phơi mà cịn nâng cao chất
lượng sản phẩm.

C
C

R
L
T.

DU

-Máy cán có hai trục cán đặt song song với nhau quay ngược chiều nhau. Phơi
có chiều dày lớn hơn khe hở giữa hai trục cán, dưới tác dụng của lực ma sát khi kim

loại bị kéo vào giữa hai trục cán, biến dạng tạo ra sản phẩm. Khi cán chiều dày phôi
giảm, chiều dài và chiều rộng phôi tăng.

R

O1



h0

N



T

h

P
A
O2

Hình 1.5. Sơ đồ quá trình cán
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: 9

Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

*Các thông số sau để biểu thị khi cán.
-Tỷ số chiều dài (hoặc tỷ số tiết diện) của phôi trước và sau khi cán gọi là hệ số
kéo dài

 

F
l1
 0
l2
F1

Trong đó:
lo,Fo: chiều dài và diện tích phơi cán
l1,F1: chiều dài và diện tích tiết diện sau khi cán.
- Lượng ép tuyệt đối : h = ( h0 - h1) mm.
- Quan hệ giữa lượng ép và góc ăn : h = D.( 1 - cos) mm.
D-đường kính trục cán
α-góc ăn
- Sự thay đổi chiều dài trước và sau khi cán gọi là lượng giãn dài: l = l1 - l0 .

C
C

- Sự thay đổi chiều rộng trước và sau khi cán gọi là lượng giãn rộng :b = b1 - b0

R

L
T.

- Cán có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội.
Cán nóng có ưu điểm : Tính dẻo của kim loại cao nên dễ biến dạng, năng suất
cao nhưng chất lượng bề mặt kém vì có tồn tại vảy sắt trên mặt phơi khi nung. Vì vậy
cán nóng dùng cán phôi, cán thô, cán tấm dày, cán thép hợp kim.
Cán nguội thì ngược lại chất lượng bề mặt tốt hơn song khó biến dạng nên chỉ
dùng khi cán tinh, cán tấm mỏng, dài hoặc kim loại mềm.

DU

- Điều kiện để kim loại có thể cán được gọi là điều kiện cán vào. Khi kim loại
tiếp xúc với trục cán thì chúng chịu hai lực : Phản lực N và lực ma sát T, nếu hệ số ma
sát giữa hai trục cán và phơi là f thì :
T = N.f
với f = tg
Vì  là góc ma sát nên : T/N = tg = f.
Lực N và T có thể chia thành hai thành phần : Nằm ngang và thẳng đứng :
 N x  N . sin 
 N y  N . cos 

Phản lực N 

Tx  T . cos   N . f . cos 
Ty  T . sin 

Lực masat T 

T=N.tgβ=N.f

Với: N-lực hướng tâm
β-góc masat
f-hệ số masat
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hòa

Trang: 10


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

Vậy điều kiện cán được là β>α.
Nghĩa là hệ số ma sát f phải lớn hơn tang của góc  hoặc góc ma sát lớn hơn góc
ăn.
Khi vật cán đã vào giữa hai trục cán thì góc ăn nhỏ dần đến khi vật cán đã hồn
tồn vào giữa hai trục cán thi góc ăn chỉ còn bằng 1/2. Hiện tượng này gọi là ma sát
thừa.
Để đảm bảo điều kiện cán vào cần tăng hệ số ma sát trên bề mặt trục cán.
*Biện pháp tăng hệ số ma sat trục cán
-Khoét rãnh, hạ nhiệt ở đầu phôi.
-Bôi các chất tăng masat.
-Thay đổi độ hở giữa các trục cán
b. Sản phẩm cán.
Sản phẩm cán rất đa dạng, được phân ra 4 nhóm chính: Dạng hình, dạng tấm,
dạng ống và dạng đặc biệt.

C
C

-Dạng hình : Các sản phẩm được chia ra dạng hình đơn giản (a) gồm có thanh,
thỏi tiết diện trịn, vng, chữ nhật, lục giác, bán nguyệt..... và dạng hình phức tạp (b)
có tiết diện chữ V, U, I, T, Z...

R
L
T.

DU

a. Dạng hình đơn giản

b. Dạng hình phức tạp.
Hình 1.6.Các sản phẩm cán
- Dạng tấm : các sản phẩm dạng tấm được phân loại theo chiều dày của tấm thành :
+ Mỏng : s = 0,2 đến 3,75 mm ; b = 600 đến 2200 mm.
+ Dày : s = 4 đến 60 mm ; b = 600 đến 5000 mm.
L = 4000 đến 12000 mm.
+ Cuộn : s = 0,2 đến 2 mm ; b = 200 đến 1500 mm; l = 4000 đến 60000mm.
- Dạng ống: Các sản phẩm dạng phẩm được phân ra thành hai loại: Ống khơng có
mối hàn và ống có mối hàn.
+ Ống khơng hàn được cán từ phơi thỏi có =5 đến 426 mm , chiều dày
thành ống s=0,5 đến 40 mm.

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hòa

Trang: 11

Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

+ Ống có mối hàn được chế tạo bằng cách cuốn tấm thành ống sau đó cán
để hàn giáp mối với nhau. Loại này có đường kính ngồi đến 720 mm và chiều dày
đến 14 mm
-Dạng hình đặc biệt : Các sản phẩm đặc biệt gồm có các loại có hình dáng đặc biệt
theo yêu cầu riêng như vỏ ô tô và các loại tiết diện thay đổi theo chu kỳ.
c. Sơ đồ máy cán
5

5

4

4
6

3

2

7

1

C
C

Hình 1.7. Sơ đồ cấu tạo máy cán

1. Trục cán
2. Trục các đăng 3. Hộp giảm tốc
4. Khớp nối
5. Bánh đà
6. Hộp giảm tốc
7. Động cơ
- Giá cán: nơi tiến hành cán
Gồm: trục cán, gối đỡ trục cán, thiết bị điều chỉnh khoảng cách giữa trục
cán, than máy, hệ thống dẫn phôi, cơ cấu lật trở phôi….
-Hệ thống truyền động: hộp giảm tốc, khớp nối, trục nối.
-Nguồn năng lượng: động cơ điện.

R
L
T.

DU

d. Phân loại máy cán.
●Theo công dụng.
-Máy cán phá:cán từ thỏi thép đúc gồm máy cán phôi thỏi blumin và máy
phôi tấm slamin.
-Máy cán phôi: đặt sau máy cán phá cung cấp phơi cho máy cán hình và
máy cán khác.
-Máy cán hình cỡ lớn: gồm máy cán ray dầm và máy cán hình cỡ lớn.
-Máy cán hình cỡ trung.
-Máy cán hình cỡ nhỏ.
-Máy cán tấm(cán nóng và cán nguội).
-Máy cán ống.
-Máy cán đặc biệt.

1.3.2 Kéo kim loại.
a. Thực chất, đặc điểm và công dụng.
● Thực chất :
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: 12


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

Kéo sợi là quá trình kéo phơi kim loại qua lỗ khn kéo làm cho tiết diện
ngang của phôi giảm và chiều dài tăng. Hình dáng và kích thước của chi tiết giống lỗ
khn kéo.
● Đặc điểm :
+Kéo sợi có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội.
+ Kéo sợi cho ta sản phẩm có độ chính xác cấp 2 đến 4.
● Công dụng :
+ Kéo sợi dùng để chế tạo các thỏi, ống, sợi bằng thép và kim loại màu.
+ Kéo sợi cịn dùng gia cơng tinh bề mặt ngồi các ống cán có mối hàn và một
số cơng việc khác.
b. Sơ đồ kéo kim loại .
-Khi kéo sợi phôi (1) được kéo qua khn kéo (2) với lỗ hình có tiết diện nhỏ
hơn tiết diện phơi kim loại và biến dạng theo yêu cầu, tạo thành sản phẩm (3). Đối với
kéo ống, khn kéo (2) tạo hình mặt ngồi ống cịn lỗ được sửa đúng đường kính nhờ
lõi (4) đặt ở trong.

C
C

R
L
T. 4

3
U
D P

1

2

1

3

P

2
(a)
1. Phơi

(b)
Hình 1.8. Sơ đồ kéo kim loại
2. Khuôn kéo
3. Sản phẩm

4. Lõi

1.3.3 Ép kim loại.
a. Nguyên lý chung.
Ép là phương pháp chế tạo các sản phẩm kim loại bằng cách đẩy kim loại chứa
trong buồng ép kín hình trụ, dưới tác dụng của chày ép kim loại biến dạng qua lỗ
khn ép có tiết diện giống tiết diện ngang của chi tiết.

Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: 13


Thiết kế máy ép trục khuỷu 100T

3

2

2

1

4
3

4

1

a. Ép thuận
1. Pistông
2. Xi lanh 3. Kim loại

b. Ép nghịch
4. Khuôn kéo
5. Lõi tạo lỗ

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý ép kim loại.
Khi ép thanh, thỏi người ta có thể tiến hành bằng phương pháp ép thuận hoặc ép
nghịch.
+Với ép thuận (a) khi pistông (1) ép, kim loại trong xilanh (2) bị ép qua lỗ hình
của khn ép (4). Chuyển động ra ngồi cùng chiều chuyển động của pistông ép.
+Với ép nghịch (b), khi pistông (1) ép, kim loại trong xilanh (2) bị ép qua lỗ hình
của khn ép (4) chuyển động ra ngồi ngược chiều chuyển động của pistơng ép

C
C

R
L
T.

-Với ép thuận kết cấu đơn giản nhưng lực ép lớn vì ma sát giữa kim loại và
thành xilanh làm tăng lực ép cần thiết đồng thời phần kim loại trong xilanh không thể
ép hết lớn (10 đến 12 %), ép nghịch lực ép thấp hơn, lượng kim loại cịn lại trong

DU

xilanh ít hơn (6 đến 8%), nhưng kết cấu ép phức tạp.

-Sơ đồ hình (c) trình bày nguyên lý ép ống, ở đây lỗ ống được tạo thành nhờ lõi
(5). Phôi ép có lỗ rỗng để đặt lõi (5), khi pistơng (1) ép, kim loại bị đẩy qua khe hở
giữa lỗ hình của khuôn (4) và lõi tạo thành ống.
Hệ số ép



s0
s1

Trong đó: s0, s1 là tiết diện phơi trước và sau khi ép, thông thường  = 8 đến 50.
b. Khuôn ép.
-Về kết cầu khn ép có 3 dạng : Hình cơn (a), hình phễu (b) và hình trụ (c).

a

b

c

Hình 1.10. Kết cấu khn ép
-Khn ép dạng hình cơn có góc ôm thành bên từ 20 đến 300, chiều dài đoạn
hình trụ từ 5 đến 8 mm được sử dụng nhiều vì kết cấu tương đối đơn giản. Kết cấu
hình phễu, kim loại biến dạng đều hơn nhưng gia cơng khó khăn, cịn kết cấu hình trụ
dễ gia cơng nhưng kim loại biến dạng qua khn khó hơn.
Sinh viên: Trần Viết Tình

Hướng dẫn : ThS. Lưu Đức Hịa

Trang: 14