KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ – MÔ PHỎNG MÁY UỐN ỐNG 3 TRỤC

Khóa luận tốt nghiệp nghành cơ khí là một môn học mà bất cứ sinh viên nghành cơ khí nào cũng phải trải qua để tổng hợp toàn bộ kiến thức đã được học trong suốt quá trình theo học tại trường cũng như những kỹ năng thực tế đã được học hỏi từ quá trình thực hành trong nhà trường và thực tập doanh nghiệp.

Ngày nay, các sản phẩm của sắt thép uốn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề và lĩnh vực, bao gồm trong công nghiệp khai thác, vận chuyển chất lỏng – nhiên liệu, trong xây dựng, thiết kế nội thất và gia dụng... Nhận thấy rõ nhu cầu, lợi thế, tầm quan trọng cũng như giá trị kinh tế mà nó mang lại, nên việc đẩy mạnh phát triển các máy móc uốn là rất cần thiết. Do đó, đề tài Tính Toán – Thiết Kế

–   Mô Phỏng Máy Uốn Ống 3 Trục được nhóm chúng em lựa chọn nhằm trình bày, giải thích và đưa ra phương án thiết kế máy tối ưu cho việc chế tạo máy uốn ống đáp ứng những nhu cầu cần thiết nêu trên.

Kết cấu của phần bài làm được chia làm 3 phần cơ bản:

•  Phần A: Lý Thuyết Chung (Chương 1 – Chương 3)
•  Phần B: Tính Toán và Thiết Kế (Chương 4 – Chương 11)
•  Phần C: Tổng Kết (Chương 12 – Chương 13)

Đề tài Tính Toán – Thiết Kế – Mô Phỏng Máy Uốn Ống 3 Trục được nhóm chúng em thực hiện một cách nghiêm túc và cẩn thận với sự nổ lực và cố gắng hết khả năng. Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đề tài này, nhóm chúng em cũng không thể trách khỏi những sai sót. Do đó, nhóm chúng em rất mong nhận được sự nhận xét – góp ý quý báu, tận tình của Quý thầy cô và ý kiến đóng góp của các bạn để phần bài làm của chúng em thêm hoàn thiện hơn.

Cuối cùng, nhóm em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo của Quý thầy cô đã giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của Thầy Diệp Bảo Trí đã giúp đỡ nhóm em hoàn thành tốt đề tài này.

 

Nhóm thực hiện

LỜI CẢM ƠN

 Sau hơn 6 tháng thực hiện khóa luận tốt nghiệp này, cuối cùng thì nhóm chúng em cũng đã hoàn thiện xong đề tài Tính Toán – Thiết Kế – Mô Phỏng Máy Uốn Ống 3 Trục.

Phần bài làm của chúng em không thể nào hoàn thiện tốt nếu không có sự tạo điều kiện của Khoa Cơ Khí, cũng không thể không nhắc tới sự giúp đỡ của các Thầy Cô trong khoa – những người đã trực tiếp hoặc gián tiếp giúp đỡ chúng em trong quá trình thực hiện bài làm. Bên cạnh đó, chúng em cũng không quên cảm ơn các Thầy Cô đã truyền dạy kiến thức cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường, vốn kiến thức quý báu mà các Thầy Cô đã truyền dạy là nền tảng cơ bản để chúng em hoàn thành phần bài làm của mình.

Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới Thầy Diệp Bảo Trí – người đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho chúng em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Ngoài ra, chúng em cũng xin chân thành cảm ơn bạn bè, người thân và gia đình đã luôn động viên, khích lệ và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện để chúng em có thể hoàn thành bài làm của mình một cách tốt nhất.

MỤC LỤC

 

Nhiệm vụ đồ án Lời nóiđầu

Lời cảm ơn

Đánh giá của giảng viên hướng dẫn Đánh giá của giảng viên phản biện Mục lục

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ

Trang

 

 

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG........................................................ 1

1.1.    Tình hình và xu hướng phát triển kỹ thuật sản xuất thép uốn....................... 1

1.1.1.    Tầm quan trọng của sắt thép........................................................................... 1

1.1.2.    Tình hình phát triển kỹ thuật sản xuất thép uốn.......................................... 2

1.1.3.    Xu hướng phát triển kỹ thuật sản xuất thépuốn.......................................... 3

1.1.4.    Ưu thế kinh tế - kỹ thuật trong sản xuất thép uốn....................................... 3

1.2.    Giới thiệu về các sản phẩm từ thép uốn.............................................................. 4

1.2.1.    Các sản phẩm thép uốn dùng trong côngnghiệp.......................................... 4

1.2.2.    Các sản phẩm thép uốn dùng trong sinh hoạt............................................... 6

1.3.    Tình hình sử dụng máy uốn thép hiện tại............................................................ 8

1.4.    Các thông số phôi thép......................................................................................... 11

CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ UỐN VÀ THIẾT BỊ UỐN............................................. 13

2.1.    Công nghệ uốn....................................................................................................... 13

2.1.1.    Khái niệm uốn................................................................................................. 13

2.1.2.    Quá trình biến dạng kim loại........................................................................ 14

2.1.3.    Lớp trung hòa.................................................................................................. 14

2.1.4.    Góc vát............................................................................................................. 17

2.1.5.    Chiều dài phôi................................................................................................. 17

2.1.6.    Bán kính uốn cho phép.................................................................................. 20

2.1.7.    Hiện tượng đàn hồi sau khi uốn.................................................................... 23

2.2.    Thiết bị uốn............................................................................................................. 24

2.2.1.    Uốn theo kiểu ép đùn vào ống...................................................................... 24

2.2.2.    Uốn theo kiểu kéo theo.................................................................................. 26

2.2.3.    Uốn bằng các trục lăn.................................................................................... 27

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ....................................................................... 30

3.1.    Các yêu cầu đối với máy cần thiết kế............................................................... 30

3.1.1.    Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng.................................................................. 30

3.1.2.    Khả năng làm việc.......................................................................................... 30

3.1.3.    Độ tin cậy......................................................................................................... 30

3.1.4.    An toàn trong sử dụng.................................................................................... 30

3.1.5.    Tính công nghệ và tính kinh tế..................................................................... 30

3.2.    Các phương án truyền động................................................................................ 31

3.2.1.    Phương án 1..................................................................................................... 31

3.2.2.    Phương án 2..................................................................................................... 32

3.3.    Các phương án truyền lực................................................................................... 33

3.3.1.    Phương án 1..................................................................................................... 33

3.3.2.    Phương án 2..................................................................................................... 34

3.4.    Lựa chọn phương án thiết kế.............................................................................. 34

CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT MÁY........................... 35

4.1.    Sơ đồ động học của máy....................................................................................... 35

4.2.    Các thông số ban đầu của phôi........................................................................... 35

4.2.1.    Phôi ống tròn................................................................................................... 35

4.3.    Tính toán lực uốn.................................................................................................. 36

4.3.1.    Tính toán lực uốn tạo hình............................................................................ 36

4.3.2.    Tính lực tác dụng lên hai puly uốn.............................................................. 39

4.4.    Tính toán tốc độ quay của trục dẫn................................................................... 40

4.5.    Xác định công suất dẫn động máy, chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

................................................................................................................................ 40

4.5.1.    Xác định công suất dẫn động máy............................................................... 40

4.5.2.    Phân phối tỉ số truyền sơ bộ.......................................................................... 41

4.5.3.    Chọn động cơ.................................................................................................. 41

4.5.4.    Phân phối lại tỉ số truyền............................................................................... 44

4.6.    Tính toán các thông số trên các trục................................................................ 44

4.6.1.    Tốc độ quay trên các trục công tác.............................................................. 44

4.6.2.    Công suất trên các trục.................................................................................. 44

4.6.3.    Mômen xoắn trên các trục............................................................................. 44

4.7.    Bán kính uốn của máy.......................................................................................... 45

4.7.1.    Bán kính uốn lớn nhất của máy.................................................................... 45

4.7.2.    Bán kính uốn nhỏ nhất của máy................................................................... 46

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG NGOÀI............................... 48

5.1.    Chọn vật liệu.......................................................................................................... 48

5.2.    Xác định ứng suất cho phép................................................................................ 48

5.2.1.    Đối với bánh chủ động................................................................................... 48

5.2.2.    Đối với 2 bánh răng bị động.......................................................................... 50

5.3.    Ứng suất quá tải cho phép................................................................................... 51

5.4.    Xác định khoảng cách trục................................................................................. 52

5.4.1.    Khoảng cách trục............................................................................................ 52

5.4.2.    Xác định môđun.............................................................................................. 52

5.5.    Xác định thông số bộ truyền............................................................................... 52

5.5.1.    Xác định số răng............................................................................................. 52

5.5.2.    Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng ngoài.............. 53

5.6.    Kiểm nghiệm độ bền............................................................................................. 54

5.6.1.    Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc......................................................... 54

5.6.2.    Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn................................................................. 55

CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC............................................................ 57

6.1.    Chọn vật liệu.......................................................................................................... 57

6.2.    Tính toán thiết kế trục về độ bền....................................................................... 57

6.2.1.    Tính toán kích thước đường kính sơ bộ của trục....................................... 57

6.2.2.    Tính gần đúng chiều dài trục........................................................................ 58

6.2.3.    Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền........................................................... 58

6.2.4.    Xác định phương trình cân bằng lực và đường kính các đoạn trục......... 58

6.3.    Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi....................................................................... 65

6.3.1.    Trục I................................................................................................................ 66

6.3.2.    Trục II............................................................................................................... 66

6.3.3.    Trục III.............................................................................................................. 68

6.3.4.    Trục IV............................................................................................................. 68

CHƯƠNG 7. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THEN VÀ Ổ LĂN....................................... 70

7.1.    Tính toán thiết kế then......................................................................................... 70

7.1.1.    Then trên trục I................................................................................................ 70

7.1.2.    Then trên trục II.............................................................................................. 71

7.1.3.    Then trên trục III............................................................................................. 73

7.1.4.    Then trên trục IV............................................................................................. 73

7.2.    Tính toán thiết kế ổ lăn........................................................................................ 74

7.2.1.    Đối với trục II.................................................................................................. 74

7.2.2.    Đối với trục III................................................................................................. 78

7.2.3.    Đối với trục IV................................................................................................. 78

CHƯƠNG 8. BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP............................................... 83

8.1.    Bôi trơn.................................................................................................................... 83

8.2.    Dung sai lắp ghép.................................................................................................. 83

8.2.1.    Dung sai lắp ghép bánh răng......................................................................... 83

8.2.2.    Dung sai lắp ghép ổ lăn.................................................................................. 84

8.2.3.    Dung sai lắp ghép then................................................................................... 85

8.2.4.    Dung sai lắp ghép puly uốn và các đệm puly............................................. 85

CHƯƠNG 9. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC................................................ 86

9.1.    Sơ đồ hệ thống thủy lực........................................................................................ 86

9.2.    Chọn các phần tử thủy lực................................................................................... 87

9.2.1.    Van tràn và an toàn......................................................................................... 87

9.2.2.    Van tiết lưu...................................................................................................... 89

9.2.3.    Van cản............................................................................................................. 89

9.2.4.    Van điều khiển................................................................................................ 90

9.2.5.    Chọn lọc dầu cho hệ thống............................................................................ 90

9.2.6.    Chọn dầu cho hệ thống.................................................................................. 92

9.2.7.    Tính chọn bình chứa dầu............................................................................... 93

9.3.    Thiết kế xylanhnâng............................................................................................ 96

9.4.    Tính toán tổn thất áp suất trong hệ thống....................................................... 98

9.4.1.    Tổn thất dọc đường......................................................................................... 98

9.4.2.    Tổn thất qua các van...................................................................................... 99

9.5.    Xác định lưu lượng, chọn bơm dầu, động cơ bơm......................................... 100

9.5.1.    Xác định lưu lượng....................................................................................... 100

9.5.2.    Chọn bơm dầu............................................................................................... 100

9.5.3.    Chọn động cơ................................................................................................ 102

9.6.    Tính toán đường kính ống dẫn.......................................................................... 102

CHƯƠNG 10. XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỦY LỰC VÀ THIẾT KẾ MẠCHĐIỆN ĐIỀU KHIỂN............................................................................................................................................ 104

10.1.     Mô hình thủy lực và nguyên lý làm việc...................................................... 104

10.2.     Thiết kế mạch động lực................................................................................... 105

10.3.     Thiết kế mạch điện điều khiển....................................................................... 106

CHƯƠNG 11. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CÁC DẠNG CHI TIẾT  ĐIỂN HÌNH............................................................................................................................................ 107

11.1.     Chi tiết dạng hộp............................................................................................... 107

11.1.1.    Đặc điểm, yêu cầu, vật liệu và phôi......................................................... 107

11.1.2.    Quy trình gia công chế tạo chi tiêt mặt bích xylanh.............................. 108

11.2.     Chi tiết dạng trục.............................................................................................. 120

11.2.1.    Đặc điểm, yêu cầu, vật liệu và phôi......................................................... 120

11.2.2.    Quy trình công nghệ gia công chi tiết trục dưới..................................... 122

CHƯƠNG 12. YÊU CẦU LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY. 131 12.1. Yêu cầu về lắp đặt máy.................................................................................................................. 131

12.2.     Yêu cầu về vận hành máy................................................................................ 131

12.3.     Yêu cầu về bảo dưỡng máy............................................................................. 131

CHƯƠNG 13. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT.................................................................. 133

13.1.     Kết luận............................................................................................................... 133

13.2.     Đề xuất ý kiến.................................................................................................... 137

Tài liệu tham khảo.......................................................................................................... 139

 

 

DANH SÁCH BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ

 

Bảng 1.1. Bảng quy chuẩn trọng lượng ống tròn theo TCVN 2056 – 77.................... 12

Bảng 2.1. Hệ số x để uốn góc 900 (thép 10 – 20)........................................................... 16

Bảng 2.2. Hệ số x xác định vị trí lớp trung hòa.............................................................. 17

Bảng 2.3. Góc vát