THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP VẰN Ø16

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

 

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP VẰN Ø16

 

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU.. iv

DANH SÁCH HÌNH VẼ.. viii

Chương 1. viii

Chương 2. viii

Chương 3. viii

Chương 4. ix

Chương 5. ix

DANH SÁCH BẢNG BIỂU.. xi

Chương 1. xi

Chương 2. xi

Chương 3. xi

Chương 4. xi

Chương 5. xi

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN.. 1

1.1 Lịch sử phát triển của máy cán thép trên thế giới:1

1.2 Lịch sử phát triển của ngành cán thép ở Việt Nam:1

1.3 Các máy cán thường gặp:2

1.4 Các phương pháp tạo ra thép vằn:3

1.4.1 Cán và ép:3

1.4.2  Cán 2 trục và cán 3 trục:4

1.4.3 Trục cán:6

CHƯƠNG 2 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN.. 7

2.1 Yêu cầu kĩ thuật:7

2.2 Nguyên lý hoạt động:7

2.3 Cấu trúc hệ thống:8

2.4 Phương án bố trí mặt bằng:10

2.6 Phương án điều khiển:12

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ LỖ HÌNH TRỤC CÁN.. 14

3.1 Giới thiệu về hệ thống lỗ hình:14

3.1.1 Hệ thống lỗ hình chữ nhật-vuông:14

3.1.2 Hệ thống lỗ hình vuông- ovan:14

3.1.3 Hệ thống lỗ hình thoi- hình vuông:15

3.1.4 Hệ thống lỗ hình ovan- hình tròn: …... 15

3.2 Những nguyên tắc phải đảm bảo khi thiết kế lỗ hình trục cán:15

3.3 Tính toán thiết kế hệ thống lỗ hình:16

3.3.1 Cách bố trí lỗ hình trên trục cán:16

3.3.2 Thiết kế lỗ hình trục cán: 17

3.3.3 Chọn phương pháp cán:25

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ LỰC HỌC.. 27

4.1 Tính lực cán:27

4.1.1 Lực cán P₁ cho lỗ hình lần thức nhất:29

4.1.2 Lực cán P₂ cho lỗ hình lần thức hai:30

4.1.3 Lực cán P₃ cho lỗ hình lần thức ba:31

4.1.4 Lực cán P₄ cho lỗ hình lần thức tư:32

4.1.5 Lực cán P₅ cho lỗ hình lần thức thứ năm:33

4.2 Tính lượng nước giải nhiệt trong quá trình cán: 34

4.2.1 Trong lần cán đầu tiên:34

4.2.2 Trong lần cán thứ hai:34

4.2.3 Trong lần cán thứ ba:34

4.2.4 Trong lần cán thứ tư:35

4.2.5 Trong lần cán thứ năm:35

4.3 Tính mômen cán và các mômen khác sinh ra khi cán:35

4.3.1  Mômen cán:35

4.3.2 Mômen ma sát:37

4.3.3 Mômen không tải:39

4.3.4 Mômen động M_đ40

4.4 Tính công suất động cơ:41

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM KẾT CẤU CHÍNH CỦA MÁY.. 44

5.1 Thiết kế hộp giảm tốc:44

5.1.1 Phân phối tỉ số truyền:44

5.1.2 Thiết kế bánh răng:46

5.1.3 Thiết kế trục:58

5.1.4 Tính chọn ổ đỡ:71

5.1.5 Cấu tạo của vỏ hộp:76

5.1.6 Bôi trơn hộp giảm tốc:78

5.1.7 Các chi tiết phụ:79

5.2 Thiết kế hộp phân lực:81

5.2.1 Xác định các thông số của hộp phân lực:82

5.2.2 Tính toán thiết thiết trục cho hộp phân lực. 85

5.2.3 Tính chọn ổ đỡ:89

5.3 Tính toán thiết kế giá cán:90

5.3.1 Trục cán:90

5.3.2 Tính toán khung giá cán:94

5.3.3 Tính chọn gối đỡ và ổ đỡ cho trục cán:101

5.3.4 Cơ cấu điều chỉnh lượng ép :104

5.3.5 Lò xo :105

5.4 Các chi tiết phụ:106

5.4.1 Khớp nối:106

5.4.2 Băng tải dẫn hướng :110

5.4.3 Bàn cắt:111

CHƯƠNG 6: NĂNG SUẤT VÀ AN TOÀN VẬN HÀNH MÁY.. 112

6.1 Năng suất:112

6.2 An toàn vận hành máy :112

6.2.1. Yêu cầu về lắp ráp:113

6.2.2. Chế độ và dầu bôi trơn máy cán:113

6.2.3. An toàn vận hành máy:114

6.2.4. Bảo dưỡng máy:114

6.3 Kết luận:115

6.4 Hướng phát triển đề tài:116

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 117

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Chương 1

Hình 1. 1 Hình phối cảnh của máy cán hai trục không đảo chiều. 3

Hình 1. 2 Cơ cấu mô phỏng ép để tạo thép tròn. 3

Hình 1. 3 Dây chuyền cán 2 trục 1 chiều được mô phỏng. 4

Hình 1. 4 Sơ đồ động máy cán hai trục. 4

Hình 1. 5 Sơ đồ động máy cán 3 trục. 5

Hình 1. 6 Gia công lăn răng cho trục cán thép vằn ngoài thực tế. 6

Chương 2

Hình 2. 1 Sản phẩm thép vằn Ø16....................................................................... 7

Hình 2. 2 Nguyên liệu thép thanh vuông  mm.......................................... 7

Hình 2. 3 Sơ đồ quy trình cán.............................................................................. 8

Hình 2. 4 Sơ đồ động máy cán ba trục................................................................. 8

Hình 2. 5 a,b,c Các phương án bố trí mặt bằng................................................... 11

Hình 2. 6 Nút nhấn bằng tay và con tắc hành trình thực tế.................................. 12

Hình 2. 7 Sơ đồ đấu dây.................................................................................... 13

Chương 3

Hình 3. 1 Minh họa hệ thống lỗ hình. 14

Hình 3. 2 a, b Cách bố trí giá lỗ hình trên giá cán ba trục. 17

Hình 3. 3 Các kích thước cơ bản của thép vằn Ø16. 18

Hình 3. 4 Biểu đồ thể hiện quan hệ giữa hệ số  và số lần cán. 20

Hình 3. 5 Hệ thống các lỗ hình để tao nên thép  vằn Ø16. 20

Hình 3. 6 Kích thước lỗ hình ô van trước tinh. 21

Hình 3. 7 a,b,c Kích thước lỗ hình vuông trước ô van. 22

Hình 3. 8 Kích thước lỗ hình ô van trong lần cán đâu. 25

Hình 3. 9 Kích thước lỗ hình vuông trong lần cán đâu. 25

Hình 3. 10 Phương án di chuyển phôi cán được chọn. 26

Chương 4

Hình 4. 1 Áp lực từ phôi tác dụng lên trục cán. 27

Hình 4. 2 Quan hệ giữa và % cacbon. 28

Hình 4. 3 Mô phỏng các lực tác dụng lên trục cán. 29

Chương 5

Hình 5. 1 Biểu đồ mômen trục I60

Hình 5. 2 Truc I được vẽ phác thảo. 61

Hình 5. 3 Biểu đồ mômen trục II62

Hình 5. 4 Truc II được vẽ phác thảo. 64

Hình 5. 5 Biểu đồ mômen trục III65

Hình 5. 6 Truc III được vẽ phác thảo. 66

Hình 5. 7 Các lực tác dựng lên ổ đỡ trục I71

Hình 5. 8 Các lực tác dựng lên ổ đỡ trục II73

Hình 5. 9 Các lực tác dựng lên ổ đỡ trục III75

Hình 5. 10 Nắp cửa thăm mô phỏng. 78

Hình 5. 11 Kích thước bulông vòng. 80

Hình 5. 12 Hình dạng và kích thước nút tháo dầu ren trụ. 81

Hình 5. 13 Hình dạng và kích thước nút thông hơi81

Hình 5. 14 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên bánh răng và gối đỡ trục. 86

Hình 5. 15 Thông số của ổ bi hộp phân lực. 89

Hình 5. 16 Lực tác dụng lên gối đỡ hộp phân lực. 90

Hình 5. 17 a,b Các thông số của trục cán. 92

Hình 5. 18 Hình mô phỏng thân giá cán kiểu hở. 95

Hình 5. 19 Các kích thước cơ bản của khung giá cán. 96

Hình 5. 20 Gối đỡ trục. 102

Hình 5. 21 Các thông số bạc lót103

Hình 5. 22 Cấu tạo vít me dưới104

Hình 5. 23 Vị trí Lò xo được đặt trong giá cán. 105

Hình 5. 24 Thông số của lò xo. 106

Hình 5. 25 Cấu tạo nối trục xích. 107

Hình 5. 26 Cấu tạo trục khớp nối vuông. 109

Hình 5. 27 Hình mô phỏng băng tải dẫn hướng. 110

Hình 5. 28 Bàn cắt mô phỏng. 111

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Chương 1

Bảng 1. 1 So sánh máy cán hai trục và ba trục. 5

Chương 2

Bảng 2. 1 So sánh các phương án bố trí mặt bằng. 11

Chương 3

Bảng 3. 1 Các thông số kỹ thuật và thành phần hoá học của mác thép. 18

Chương 4

Bảng 4. 1 Tổng hợp các thông số lỗ và lực cán. 34

Bảng 4. 2 Tổng hợp các thông số momen. 40

Bảng 4. 3 Các thông số động cơ. 43

Chương 5

Bảng 5. 1 Tổng hợp số liệu hộp giảm tốc. 46

Bảng 5. 2 Chọn vật liệu làm bánh răng và cách nhiệt luyện bộ truyền cấp chậm.. 57

Bảng 5. 3 Thông số hình học: (tính được)57

Bảng 5. 4 Thông số động học, động lực học: (tính được)58

Bảng 5. 5 Ứng suất của trục hộp giảm tốc. 58

Bảng 5. 6 Then cho tiết diện trục tính được. 66

Bảng 5. 7 Mômen cản uốn và mômen cản xoắn của các tiết diện. 68

Bảng 5. 8 Biên độ và giá trị trung bình của các ứng suất.68

Bảng 5. 9 Kết quả tính toán với tiết diện ba trục.69

Bảng 5. 10 Giá trị ứng suất dập và cắt của then tại trên các trục.70

Bảng 5. 11 Thông số ổ bi đỡ trục I71

Bảng 5. 12 Thông số ổ bi đỡ trục II73

Bảng 5. 13 Thông số ổ bi đỡ trục III75

Bảng 5. 14 Thông số nắp cửa thăm.. 78

Bảng 5. 15 Kích thước của bulông vòng. 80

Bảng 5. 16 Thông số nút tháo dầu. 80

Bảng 5. 17 Thông số nút thông hơi81

Bảng 5. 18 Thông số của then bằng. 87

Bảng 5. 19 Thông số ổ bi đỡ hộp phân lực. 89

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1 Lịch sử phát triển của máy cán thép trên thế giới

Máy cán thép thô sơ được dùng ngựa để kéo và dùng để cán ra các sản phẩm đơn giản để chế tạo ra gươm, dao, giáo mác, và các cổ xe ngựa,.. Máy cán lúc đầu chỉ có 2 trục quay ngược chiều nhau. Đến năm 1864 máy cán 3 trục đầu tiền ra đời chạy bằng máy hơi nước cán ra các loại thép tấm, thép hình, đồng tấm và dây đồng. Do nhu cầu ngày còn phát triển, đặc biệt là ngày công nghiệp đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngành công nghiệp nhẹ… mà chiếc máy 4 trục ra đời năm 1870. Sau đó là các loại máy cán với giá cán 6 trục, 12 trục,  20 trục và các loại máy cán đặc biệt khác ra đời để cán các sản phẩm cán đặc biệt các sản phẩm siêu mỏng và dị hình như máy cán bi, cán chu kì, cán đúc liên tục.

Hiện nay để cán một sản phẩm theo một quy trình công nghệ người ta kết hợp nhiều giá cán lại như máy cán thô, máy cán phá, nhóm giá cán thô, nhóm giá cán trung gian, nhóm giá cán tinh, máy cán tinh, máy cán bán liên tục, máy cán liên tục,…ngoài ra người ta còn dùng rất nhiều thiết bị khác để tiến hành tự động hóa, cơ khí hóa, tin học hóa trong sản xuất  theo QTCN mới. Các thiết bị này là máy cắt, lò nung, lò nhiệt luyện, hệ thống con lăn, bàn nâng hạ, máy tinh chỉnh, sàn làm nguội,…tất cả các thiết bị chính và phụ đó được bố trí sắp đặt trong xưởng cán hay trong khu liên hợp luyện cán thép theo trình tự công nghệ.

Thế giới có những xưởng cán với chiều dài từ 500m đến 4000m với năng suất rất cao như khu luyện cán thép ở Bảo Sơn Trung Quốc 6 triệu tấn/năm; khu luyện cán thép của công ty POSCO Hàn Quốc có năng suất 20 triệu tấn/ năm.

1.2 Lịch sử phát triển của ngành cán thép ở Việt Nam.

 Trước năm 1954, các loại thép ở Việt Nam hầu như đều nhập từ Pháp về, sau năm 1954 chúng ta nhập thép từ Liên Xô, Trung Quốc và các nước Đông Âu. Kế hoạch 5 năm lần thứ nhất (1960-1965) , nhà nước ta đầu tư xây dựng khu gang thép Thái Nguyên với sự giúp đỡ của Trung Quốc. Năm 1975 , nhà máy luyện cán thép Gia Sàng, Thái Nguyên

 

đi vào hoạt động với năng suất 5 vạn tấn/ năm ( nay là 10 vạn tấn/ năm) . Đến năm 1978 Nhà máy cán thép Lưu Xá, Thái Nguyên có năng suất 12 vạn tấn/ năm đi vào hoạt động. Cho đến năm 1986 cả nước chỉ đạt khoảng 20 vạn tấn thép cán/ năm.

Sau đổi mới, các xí nghiệp liên doanh  cán thép giữa Việt Nam với nước ngoài đã hình thành như Công ty Thép Việt- Uc VINA USTEEL ở Hải phòng có năng suất 18 vạn tấn/ năm, Công ty Thép  NASTEEL VINA giữa Việt Nam và Singapo ở Thái Nguyên có năng suất 12 vạn tấn/ năm, Công ty Thép Việt- Nhật ở Vũng Tàu, Công ty thép ống VINAPIPE liên doanh giữa Việt Nam và Hàn Quốc, Công ty thép Đà Nẵng ,… Tính đến năm 2005 cả nước ta đã sản xuất khoảng 3.000.000 tấn thép cán. Thép của chúng ta phục vụ được một phần nhu cầu xây dựng cho đất nước và đã tham gia xuất khẩu.

Trong định hướng phát triển của ngành luyện kim ở nước ta đã dự kiến tổng nhu cầu thép vào năm 2010 là 6.400.000 tấn, trong đó có 3.500.000 tấn thép tấm, lá và 2.900.000 tấn thép hình và dây.

Để đảm bảo nhu cầu trên, dự kiến xây dựng , phân bổ và phát triển năng lực thiết bị nhằm cân đối nhu cầu sản phẩm cũng được đề xuất cho từng giai đoạn đến 2015 và năm 2020, bao gồm các nhà máy cán nóng, cán nguội thép băng liên tục với tổng sản lượng dự kiến đến năm 2010 tới hơn 4 triệu tấn / năm.

1.3 Các máy cán thường gặp:

Thường sử dụng máy cán có một giá cán. Máy cán được bố trí theo hàng có các giá cán bố trí thành một hay nhiều hàng ngang, các máy cán được dẫn động chung bằng một động cơ hoặc dẫn động riêng biệt tùy theo ý đồ công nghệ. Để tiết kiệm diện tích mặt bằng của xưởng cán, máy cán có thể bố trí theo hình chữ Z. Các máy cán dùng ở nhà máy cán thép Gia Sàng, khu liên hợp gang thép Thái Nguyên,.. là loại máy cán được bố trí theo một hàng.

Hình 1. 1 Hình phối cảnh của máy cán hai trục không đảo chiều

1-Thân giá cán; 2- Trục cán; 3- Cơ cấu điều chỉnh lượng ép; 4 –hộp bánh răng truyền lực;5- Hộp giảm tốc; 6- Bánh đà; 7- Động cơ; 8- Trục ổ nối; 9- Đế máy

1.4 Các phương pháp tạo ra thép vằn:

1.4.1 Cán và ép

- Ép: Là dùng lực đẩy từ phía sau, lực có thể do xy lanh tạo ra, để ép kim loại đang nòng chảy qua lỗ hình để tạo ra sản phẩm yêu cầu

- Cán: là sản phẩm sẽ đi qua 2 trục cán, hình dạng lỗ cán sau cùng chính là hình dạng sản phẩm,thành được dẫn động nhờ vào rolo bằng chuyền, băng tải chuyên dụng.

Hình 1. 3Dây chuyền cán 2 trục 1 chiều được mô phỏng

1.4.2  Cán 2 trục và cán 3 trục: đều có thể tạo ra được thép vằn.

- Cán 2 trục:

Hình 1. 4Sơ đồ động máy cán hai trục

1- Trục cán; 2-Móng máy; 3,4- Trục khớp nối; 5- Bệ trên giá cán; 6- Bánh răng chữ V; 7,11- Khớp nối; 8- Khung giá cán; 9- Hộp truyền lực; 10- Hộp giảm tốc; 12- Động cơ điện; 13- Bánh đà; 14- Bánh răng chữ V trong hộp giảm tốc.

          - Cán 3 trục:

Hình 1. 5Sơ đồ động máy cán 3 trục

1- Động cơ; 2- Khớp nối trục; 3- Bánh đà, 4- Hộp giảm tốc; 5- Hộp phân lực; 6- Trục khớp nối; 7- Trục cán; 8- Thân giá cán.

Máy cán này có một giá cán với ba trục cán. Chia làm hai loại: loại có hai trục to và trục giữa nhỏ dùng để cán tấm, còn loại có 3 trục bằng nhau thì dùng để cán phôi, cán hình và thường được dùng làm nhiệm vụ cán phá trong dây chuyền công nghệ.

Phôi liệu được cán theo hai hướng. Giữa hai trục trên và dưới có các cơ cấu điều chỉnh lượng ép cho nên năng suất của máy khá cao. Máy có cấu tạo khá đơn giản, dễ chế tạo và sửa chữa

Bảng 1. 1So sánh máy cán hai trục và ba trục

	Máy cán 2 trục	Máy cán 3 trục
Giống nhau	Điều có thể tạo ra thép vằn
Số lượng máy	Nhiều	Ít
Chi phí đầu tư	Lớn	Ít
Quy mô	Lớn	Nhỏ và trung
Năng suất	Cao	Năng suất thấp
Khả năng	Cán nhiều thanh cùng một lúc	Cán được ít

Vì áp dụng cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ với khoản đầu tư ít nên ta lựa chọn phương án cán 3 trục nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu về chất lượng cũng như năng suất trung bình.

1.4.3 Trục cán:

Là cần thiết để tạo ra thép vằn, trục cán thường được gia công tiện tròn, sau đó lăn răng

Hình 1. 6Gia công lăn răng cho trục cán thép vằn ngoài thực tế

CHƯƠNG 2 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

2.1 Yêu cầu kĩ thuật:

Hình 2. 1 Sản phẩm thép vằn Ø16

Sản phẩm là thép vằn Ø16 có chiều dài 10 mét phục vụ các công trình xây dựng. Tính cơ lý của thép vằn thành phẩm phải đảm bảo về yêu cầu giới hạn chảy, độ bền tức thời, độ giãn dài, xác định bằng phương pháp kéo thử, uốn ở trạng thái nguội. Tính chất cơ lý của từng loại thép và phương pháp thử được quy định cụ thể theo tiêu chuẩn. Chiều dài ước tính phôi ra trước khi cắt là: (bảo toàn thể tích)        

Hình 2. 2 Nguyên liệu thép thanh vuông  mm

          Nguyên liệu vào là thép thanh vuông kích thước  có chiều dài 6 mét, khối lượng sấp sỉ 48.23 kg/thanh ( bề mặt nhám, thô được cung cấp ở dạng thanh, bó lại từng bó, có chiều dài thanh dao động thừ  mm

2.2 Nguyên lý hoạt động:

Sơ đồ qui trình công nghệ chung của một phân xưởng cán:

Đây là sơ đồ qui trình công nghệ đầy đủ cho một dây chuyền công nghệ lớn có khả năng sản xuất ra nhiều chủng loại sản phẩm với sản lượng từ một đến vài triệu tấn/năm.

Tuỳ theo năng lực sản xuất của từng nhà máy mà sẽ có một qui trình công nghệ cụ thể riêng

2.3 Cấu trúc hệ thống

Hình 2. 4 Sơ đồ động máy cán ba trục

Máy cán thường gồm có các bộ phận chính sau:

1. Động cơ:

Ngày xưa, người ta thường dùng sức ngựa, sức người hoặc truyền động bằng máy hơi nước.

Ngày nay, người ta sử dụng động cơ điện xoay chiều 3 pha vì giá rẻ, dễ mua và thay thế. Cụ thể ở đây ta chọn động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ (380V).

2. Khớp nối:

Nhằm nối truyền động từ bộ phận này tới bộ phận kia qua đó có tác dụng làm cho chuyển động được đều đặn hơn và êm hơn.

Giữa động cơ điện và hộp giảm tốc: chọn khớp nối vòng đàn hồi vì có nhiều ưu điểm như: giảm va đập và chấn động, đề phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây nên và bù lại độ lệch trục.

Giữa hộp giảm tốc và hộp phân lực: chọn khớp nối trục xích vì số vòng quay của hộp giảm tốc tương đối nhỏ, mômen xoắn lớn, có sự lệch trục. Việc chế tạo nối trục xích đơn giản, kích thước khá nhỏ gọn.

Giữa trục ra của hộp phân lực và trục cán: chọn khớp nối vuông vì có cấu tạo đơn giản, không cần độ chính xác cao, dễ chế tạo do giá thành thấp. Vật liệu chế tạo trục khớp nối vuông là thép đúc có  = (58) KG/mm².

3. Hộp giảm tốc:

Là bộ phận cần thiết trong máy cán. Hộp giảm tốc có nhiều kiểu và nhiều cấp khác nhau. Phần lớn hộp giảm tốc của máy cán dùng cặp bánh răng chữ V để khử lực dọc trục và làm kết cấu hộp nhỏ gọn hơn do chúng ta tự chế tạo.

4. Hộp phân lực:

Vì giá cán có 3 trục cán nên sử dụng hộp phân lực gồm 3 bánh răng chữ V để phân phối mômen xoắn và truyền chuyển động quay cho trục cán. Đường kính vòng lăng của bánh răng hộp lực gọi là đường kính danh nghĩa của máy cán.

5. Giá cán:

Bao gồm các bộ phận sau:

- Thân cán

- Trục cán

- Gối đỡ và ổ đỡ trục cán.

- Cơ cấu điều chỉnh lượng ép

- Cơ cấu dẫn hướng

Ở đây, thân giá cán ta dùng kiểu hở. Được cấu tạo từ hai phần: thân và nắp. Nắp được gắn với thân bằng bulông hay chốt và định vị với nhau bằng các thân giằng.

Vật liệu chế tạo thân giá cán thường là thép  có  và thường được chế tạo bằng phương pháp đúc hoặc hàn ghép từng tấm kim loại.

2.4 Phương án bố trí mặt bằng

Phương án 1: mặt bằng chữ I

Phương án 2 : mặt bằng chữ U

Phương án 3 : mặt bằng chữ Z

Hình 2. 5 a,b,c Các phương án bố trí mặt bằng

1. Động cơ   2. Hộp giảm tốc  3. Hộp chia momen   4.  Trục cán  5. Cụm lò nung và thiết bị phụ trợ   6. Cụm máy cắt và thiết bị phụ trợ khác  7.  Hướng di chuyển của dây chuyền.

Bảng 2. 1 So sánh các phương án bố trí mặt bằng

	Phương án 1	Phương án 2	Phương án 3
Hình	I	U	Z
Diện tích	Tiết kiệm	Tốn diện tích	Tốn diện tích
Hướng cấp liệu	Nguyên liệu và thành phẩm ra và vào 1 đường	Nguyên liệu vào 1 đường và thành phẩm ra 1 đường	Nguyên liệu vào 1 đường và thành phẩm ra 1 đường
Ứng dụng	Thích hợp cho cán tấm, cán hình	Thích hợp cho cán tấm	Thích hợp cán hình

Chọn phương án bố trí mặt bằng 1

2.6 Phương án điều khiển:

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ LỖ HÌNH TRỤC CÁN

3.1 Giới thiệu về hệ thống lỗ hình

Nhằm giảm diện tích thanh thép bằng phương pháp cán, người ta dùng cán lỗ hình có hình dạng khác nhau. Tùy thuộc vào tiết diện, hệ số ép, đường kính trục mà ta sử dụng các lỗ hình khác nhau liên tiếp theo một trật tự nhất định gọi là hệ thống lỗ hình.

Hình 3. 1Minh họa hệ thống lỗ hình

 3.1.1 Hệ thống lỗ hình chữ nhật-vuông:

Ưu điểm:

- Lượng kim loại khoét ở trục ít, có khả năng sử dụng lực ép lớn mà không làm gãy trục

- Lượng ép đồng đều

- Ít tốn năng lượng và giới hạn được sự giãn rộng tự do.

- Tiện lợi cho việc cơ giới hóa khi cán.Phôi ôvan vào lỗ hình tròn khó, hay vặn vật cán trong lỗ hình, phải dùng dẫn hướng nghiêm ngặt, hệ số dãn dài không lớn µ = 1.4

3.1.2 Hệ thống lỗ hình vuông- ovan:

Ưu điểm:

- Khả năng sử dụng hệ số lực ép lớn

- Đảm bảo độ điền đầy lỗ hình, dễ cơ khí hóa

- Vấn đề đưa thanh vuông vào lỗ hình ôvan dễ giải quyết

- Ở lỗ hình ôvan lượng kim loại phải khoét ít đi.

- Khi cán ở các hệ thống lỗ này,các góc của thanh được luân phiên chuyển thành cạnh, do đó lượng ép đều, nhiệt độ giảm đồng đều nên không bị khuyết tật.

Nhược điểm:

- Không có sự ổn định khi cho thanh ôvan vào lỗ hình vuông do đó phải sử dụng các thiết bị dẫn hướng chặt ( siết chặt)

- Biến dạng khồn đều ở lỗ hình ôvan và hình vuông dễ gây nếp gấp kim loại.

- Ở lỗ hình vuông do có dạng nét cắt ở đường chéo nên khi đường kính trục nhỏ dễ đưa đến hiện tượng gãy trục

- Chất lượng bề mặt kim loại kém.

- Không sử dụng cho kim loại có thành phần cacbon cao và thép hợp kim.

3.1.3 Hệ thống lỗ hình thoi- hình vuông:

- Lượng ép thường vào khoảng

- Có khả năng nhận được tiết diện vuông chính xác

- Nhận được bề mặt sản phẩm tốt do sự phá hủy lớp oxit kim loại bao ngoài.

3.1.4 Hệ thống lỗ hình ovan- hình tròn: Hệ thống này dùng để cán thép tròn ở các nhà máy hình cỡ nhỏ, cỡ trung, cán dây, …

Ưu điểm:

Không có góc nhọn, phôi nguội đồng đều đảm bảo chất lượng bề mặt sản phẩm cán, lượng ép đồng đều nên hạn chế được ứng suất dư trong sản phẩm. Ít mòn lỗ hình so với hệ thống hình ôvan – vuông.

Nhược điểm:

Phôi ôvan vào lỗ hình tròn khó, hay vặn vật cán trong lỗ hình, phải dùng dẫn hướng nghiêm ngặt, hệ số dãn dài không lớn µ = 1.4

3.2 Những nguyên tắc phải đảm bảo khi thiết kế lỗ hình trục cán:

..........

CHƯƠNG 6: NĂNG SUẤT VÀ AN TOÀN VẬN HÀNH MÁY

6.1 Năng suất:

- Năng suất máy (A) là một chỉ tiêu kinh tế khá quan trọng vì khi thiết kế máy bao giờ cũng muốn năng suất máy cao hơn. Năng suất máy có cao thì ta mới biết được phương pháp thiết kế máy tối ưu hay chưa. Nếu chưa thích hợp ta cần tìm biện pháp khắc phục, nâng cao năng suất.

Sản phẩm khi tạo thành có chiều dài 30.55 mét với thời gian cán trung bình

Năng suất được tính theo công thức: 

- Thời gian trung bình để cán một thanh:

- Khối lượng 1 thanh cán ra:  (tấn)

Trong đó:

                    là vận tốc cán

                     là khối lượng riêng của thép

⇒

Năng suất máy trong một ngày ( một ngày làm việc 16 giờ)

⇒

Năng suất máy trong một năm ( một năm làm việc 250 ngày)

⇒

Vậy đối với máy thiết kế mỗi năm cán được khoảng  thép.

 6.2 An toàn vận hành máy :

Vấn đề an toàn, vận hành và bảo dưỡng máy đóng một vai trò tương đối quan trọng trong việc đem lại hiệu quả kinh tế và năng suất máy ngày càng cao hơn, tuổi bền của máy được nâng cao.

 Khi máy thiết kế được lắp đặt toàn bộ, chúng ta cần có một cơ chế đảm bảo cho máy vận hành tốt, không xảy ra sự cố, tổn thất dẫn đến việc máy móc bị hư hỏng gây nguy hiểm đến tính mạng của con người.

6.2.1. Yêu cầu về lắp ráp:

Việc lắp ráp máy cán cũng như các máy khác nói chung là phải bảo đảm an toàn tuyệt đối về người và thiết bị. Phải tuân theo qui định, qui phạm lắp ráp máy, theo sự chỉ đạo của cán bộ chuyên môn trực tiếp chỉ huy.

Đối với động cơ, hộp giảm tốc, hộp phân lực và giá cán cần phải đủ độ cứng vững với nền móng khi vận hành. Khi vận hành máy ít rung động, cả hệ thống hoạt động ít ồn.

Trục tâm của các trục dẫn động từ trục cán đến động cơ, đặc biệt là từ trục động cơ đến hộp phân lực phải nằm trên cùng một mặt phẳng.

6.2.2. Chế độ và dầu bôi trơn máy cán:

 Bôi trơn nhằm các mục đích sau: giảm ma sát, chống mài mòn, tăng tuổi thọ của các chi tiết, giảm tiêu hao điện năng, tăng năng suất.

 Máy cán cũng như các máy khác cần có dầu mỡ bôi trơn và chế độ bôi trơn hợp lý để đạt được các mục đích trên.

 Vật liệu bôi trơn cần phải lựa chọn sao cho khi máy làm việc phải luôn luôn hình thành và duy trì một màng dầu mỏng bám vào bề mặt các chi tiết tại những nơi tiếp xúc như ổ trục và ngõng trục, các khớp nối, ổ nối, ….

 Các loại dầu, mỡ bôi trơn thường ở dạng lỏng như dầu khoáng vật, dầu công nghiệp; ở dạng đặc như mỡ công nghiệp, mỡ động thực vật hay ở dạng rắn như parafin, than chì, …

 Khi chọn dầu mỡ bôi trơn cần chú ý tới các tính chất cơ bản sau:

- Độ nhớt  - Nhiệt độ cháy.

- Nhiệt độ đông đặc.

- Tạp chất cơ học.

6.2.3. An toàn vận hành máy:

Khi máy đã hoàn tất việc chế tạo và lắp đặt, chuẩn bị đưa vào vận hành, chúng ta cần phải làm tốt những công việc sau:

- Kiểm tra và bảo quản các cơ cấu an toàn điện của máy trước khi làm việc.  - Kiểm tra các thùng dầu bôi trơn và nước làm mát, nếu thiếu phải bổ sung cho đủ theo yêu cầu.

Trước khi cán phải kiểm tra xem phôi cán có đảm bảo các điều kiện kỹ thuật không.

- Công nhân vận hành máy phải được đào tạo kỹ thuật trước để nắm vững các nguyên lý hoạt động của máy, phải hiểu rõ các cơ cấu an toàn về điện, phải biết điều khiển và điều chỉnh máy để kịp thời xử lý khi xự cố xảy ra gây nguy hiểm trong nhà máy.

- Khi máy lắp ráp xong phải cho máy chạy không tải một thời gian để kiểm tra lại các thiết bị điện, hộp giảm tốc và các chi tiết khác. Đặc biệt là kiểm tra trục cán, trục khớp nối, các bulông lắp ghép,… Chạy không tải làm cho các bạc lót trục được mòn đều với cổ trục để máy sau này làm việc êm và chính xác. Trước khi mở máy chạy thử cần chú ý không để bất kỳ một vật gì rơi và khe hở giữa hai trục cán.

- Trong không gian nhà máy phải bố trí bảng nội qui, qui định về an toàn, các cơ cấu bảo đảm an toàn cho người công nhân làm việc tốt, phải có biện pháp phòng chống cháy nổ hiệu quả.

- Trang bị đầy đủ bảo hộ lao động cho công nhân đúng qui trình của pháp lệnh nhà nước về an toàn lao động.

6.2.4. Bảo dưỡng máy:

Qua một thời gian làm việc, để dảm bảo năng suất cũng như tuổi thọ của máy, đem lại cho máy những điều kiện kỹ thuật tốt nhất để duy trì thời gian làm việc đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn, chúng ta phải có các khoảng thời gian định kỳ dành cho việc bảo dưỡng máy.

Bảo dưỡng máy phải thực hiện các công việc sau:

- Kiểm tra lại các hệ thống mạng điện cung cấp và bảo vệ an toàn cho nhà máy. 

- Điều chỉnh lại khe hở của các lỗ hình nếu cần thiết.

- Kiểm tra lại trục cán, điều chỉnh lại khỏi bị dao động, đảm bảo các điều kiện để trục cán làm việc an toàn.

- Kiểm tra lại các khớp nối, trục truyền, thoả mãn các điều kiện làm việc.

- Kiểm tra dầu mỡ của của các ổ lăn, ổ trượt.

- Điều chỉnh độ rơ của hộp giảm tốc, hộp phân lực và các cơ cấu khác.

- Có chế độ chạy thử máy sau khi bảo dưỡng để kiểm tra các điều kiện làm việc của máy.

6.3 Kết luận

Trải qua thời gian làm việc miệt mài, với sự chỉ bảo tận tình của thầy hướng dẫn, đến nay em đã hoàn thành xong luận văn tốt nghiệp của mình với các nội dung chính gồm:

- Thiết kế công nghệ và lỗ hình trục cán

- Thiết kế động học, động lực học máy

- Tính toán thiết kế các cụm kết cấu máy

- Tính năng suất toàn máy

- An toàn vận hành máy

Với các nội dung trên, do thời gian và tài liệu tham khảo không có nhiều, cộng với kiến thức bản thân có nhiều hạn chế nên chắc chắn sẽ có nhiều sai sót trong bài làm của em. Mong quý thầy cô chỉ bảo góp ý thêm để bản thiết kế này cũng như kiến thức của em được hoàn thiện hơn.

Máy cán thép vằn ba trục mà em tính toán thiết kế là một máy dạng bán tự động, việc hiệu chỉnh cũng như điều khiển bằng tay vẫn được thực hiện thủ công. Máy phù hợp với sản xuất vừa và nhỏ.

Với những nền tảng tính toán trong luận văn này, em hy vọng nó là cơ sở cho việc nghiên cứu cải tiến, tự động hóa, cải tiến kết cấu máy trong tương lai.

6.4 Hướng phát triển đề tài

Trong tương lai để máy hoàn thiện hơn, chúng ta cần nghiên cứu thêm cách để đưa phôi vào máy một cách tự động để quá trình cán thép được diễn ra hoàn toàn tự động và đồng thời nghiên cứu bàn dẫn hướng để di chuyển phôi thép qua lại một cách trơn tru, giúp tăng năng suất, độ chính xác và an toàn cho công nhân hướng đến tự động hóa hoàn toàn.