THIẾT KẾ MÁY CÁN UỐN TOLE 5 SÓNG CẢI TIẾN
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CÁN UỐN TOLE 5 SÓNG, thuyết minh THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT , quy trình sản xuất , bản vẽ nguyên lý MÁY CÁN UỐN TOLE 5 SÓNG, bản vẽ THIẾT KẾ MÁY CÁN UỐN TOLE 5 SÓNG, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY
MỞ ĐẦU
Ngày nay tole là loại vật tư rất quan trọng trong dân dụng, công nghiệp. Nó được dùng làm tấm lợp bao che cho các công trình xây dựng như nhà ở, nhà xưởng, kho tàng, lán trại …. Với tấm lợp bằng kim loại (tole) còn có ưu điểm làm giảm khối lượng khung sườn đáng kể, thời gian sử dụng lâu dài, tính thẩm mỹ cao.
Trong khi đó nước ta có trên 80 triệu dân với một nền kinh tế dang trên đà phát triển, do vậy nhu cầu về tấm lợp trong xây dựng và công nghiệp rất cao, đặc biệt là tấm lợp bằng kim loại (tole). Nhưng do máy móc, thiết bị dùng để sản xuất tấm lợp bằng kim loại hầu như chúng ta đều phải nhập từ nước ngoài như: Nhật Bản, Đài Loan… với giá thành rất cao. Cho nên thiết kế máy cán-uốn tole tự động tạo sóng là điều hết sức cần thiết và có ý nghĩa thiết thực.
Xuất phát từ những suy nghĩ phải góp phần cho việc phát triển công nghiệp nước nhà, hạ giá thành thiết bị và tạo một mặt hàng công nghiệp, em đã được thầy Minh giao cho nhiệm vụ “THIẾT KẾ MÁY CÁN-UỐN TOLE TỰ ĐỘNG 5 SÓNG”.
Nội dung bao gồm các phần sau :
- Giới thiệu các tấm lợp bằng kim loại (tole).
- Các loại máy cán-uốn tôn tạo sóng.
- Công nghệ cán-uốn tole tạo sóng.
- Cơ sở của quá trình cán-uốn kim loại.
- Phân tích và chọn phương án thiết kế máy.
- Tính toán thiết kế máy.
- Kết luận chung.
CHƯƠNG I : CÁC LOẠI TOLE VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG TẤM LỢP
- : GIỚI THIỆU VỀ TẤM LỢP
Trong cuộc sống nhu cầu sử dụng tấm lợp của con người ngày càng cao do đó đòi hỏi các tấm lợp phải đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng của con người. Trước đây hầu hết các tấm lợp được làm từ đất sét (ngói), phêroximăng, nhựa PVC… những loại này có nhiều nhược điểm nên bây giờ ít đươc sử dụng. Trong đó các loại tấm lợp bằng kim loại (tole) ngày càng dược sử dụng nhiều vì thế nó ưu điểm sau :
+ Độ bền của tấm lợp bằng kim loại cao hơn so với tấm lợp bằng phêroximăng , đất sét, nhựa PVC…
+ Thời gian sử dụng lâu hơn, khả năng chống chịu lại tác hai môi trường cao hơn.
+ Gọn nhẹ, có tính thẩm mỹ cao.
+ Khó hư hỏng, khó thấm nước.
+ Kết cấu sườn lợp gọn nhẹ, tiết kiệm được kết cấu khung sườn nhà.
- : Phân loại tole
Tole có chiều dày từ 0.1- 1,5mm, chiều rộng từ 143-147mm, để tạo điều kiện cho việc vận chuyển phôi liệu dễ dàng, các nhà máy cán thép sản suất ra các tấm kim loại và cuộn lại thành cuộn lớn, với khối lượng 1 cuộn gần 5 tấn có chiều dày và chiều rộng nhất định. Các loại tole này thường được nhập từ nước ngoài như BHP của Australia, POMINI của Italia, SMS của Đức, VAI của Áo, NKK và KAWASAKI của Nhật, ANMAO của Đài Loan, Trung Quốc, Công ty tole Phương Nam khu công nghiệp Biên Hòa Đồng Nai…Các cuộn thép này đã có sẵn lớp bảo vệ lợp, người ta phải tạo sóng cho tole, tùy theo nhu cầu người sử dụng tạo ra sóng cho tole là sóng thẳng, sóng tròn hay sóng ngói.
Các loại tole có sóng thường dùng là :
+ Tole sóng vuông.
+ Tole sóng tròn.
+ Tole sóng ngói.
Các loại tole này thường có 5 sóng, 7 sóng, 9 sóng. Làm mái thẳng, mái vòm, chiều dày thường 0.2, 0.28, 0.35, 0.4, 0.5, 0.75 (mm).
a/ Tole sóng vuông :
c/ Tole sóng tròn :
1.1.2 : Vật liệu dùng làm tole:
Có rất nhiều loại vật liệu khác nhau:
+ Loại bằng nhôm : Loại này rất đắc tiền, nhưng có ưu điểm là nhẹ, dẻo dễ cán, bền trong môi trường tư nhiên. Nhược điểm là chịu lực kém nên cũng ít sử dụng
+ Loại bằng thiết, kẽm : Loại này bền cao, có tính dẽo tốt nhưng giá thành cao.
+ Loại bằng thép : Sử dụng thép carbon chất lượng trung bình với µ‑b≤ 400Mpa.
Loại này kém bền trong môi trường không khí, dễ bị oxi hóa… Để khắc phục hiện tượng trên, người ta thường mạ kẽm hoặc sơn tĩnh diện các cuộn phôi tấm.
- : CÁC LOẠI MÁY CÁN TOLE TẠO SÓNG
Cho đến nay hầu hết các loại máy cán tole sử dụng ở nước ta đều là nhập ngoại, giá thành rất cao, trong khi đó đất nước ta còn khó khăn về kinh tế, do đó để đáp ứng nhu cầu về tấm lợp cho người sử dụng với giá thành rẻ hơn so với các tấm lợp nhập ngoại, mà độ bền vẫn tương tự nhau.
Hiện nay nước ta đã có một vài cơ sở tiến hành sản xuất ra các loại máy cán tole tạo sóng với giá thành thấp hơn nhiều so với máy nhập ngoại. Do vậy sản phẩm tole cán có giá thành hợp lý, đáp ứng được thị yếu của nhu cầu người sử dụng, sản phẩm tiêu thụ ngày càng nhiều hơn, rộng rãi hơn.
Việc sản xuất ra các máy cán-uốn tole rẽ tiền, trang bị cho các khu vực còn thỏa mãn được điều kiện vận chuyển. Vì có những công trình xây dựng yêu cầu có những tấm lợp với chiều dài lớn, việc vận chuyển xa sẽ có nhiều khó khăn. Tole phẳng được sản xuất sẵn, có chiều dài tới 1200 mét, khối lượng gần 5 tấn, được cuộn lại thành cuộn có đường kính < 1.2 mét nên dễ vận chuyển. Và hiện nay nước ta có vài đơn vị sản xuất máy để cung cấp cho thị trường, tại Đà Nẵng có cơ sở sản xuất : công ty điện chiếu sáng Đà Nẳng. Các đơn vị này sản xuất máy cán với giá chỉ bằng 1/3 so với giá nhấp ngoại. Hơn thế nữa trong thời gian gần đây các công ty chế tạo máy cán tole còn sản xuất ra máy cán tole hai tầng với năng xuất cao.
- THÔNG SỐ CÁC LOẠI MÁY CÁN TOLE THƯỜNG DÙNG
1.3.1 : Đối với tole sóng vuông :
+ Tole khổ 914mm tạo tole 5 sóng
Diện tích hữu dụng là : 125*4 = 500 (mm)
+ Tole khổ 1200mm tạo 7 sóng
Diện tích hữu dụng là : 125*6 = 750 (mm)
+ Biên dạng, các thông số tole sóng vuông như sau :
1.3.2 : Đối với sóng ngói :
+ Tole khổ 914mm tạo tole 5 sóng
Diện tích hữu dụng là : 194*4 = 760 (mm)
+Tole khổ 1200mm tạo 6 sóng
Diện tích hữu dụng là : 190*5 = 950 (mm)
+Biên dạng, các thông số tole sóng ngói như sau
1.3.3 : Đối với sóng tole tròn:
+ Chiều dài hiệu dụng : 74*10 = 740 (mm)
1.3.4 : Đối với tole vòng :
Loại tole này được cán lại vòng sau khi đã cán tạo sóng, quá trình tạo vòng là do các khía được tạo trên hai lô cán. Bán kính vòng được thay đổi bởi hai lô cán đầu ra.
+ Tole khổ 914mm tạo tole 7 sóng
Diện tích hữu dụng là : 125*6 = 750 (mm)
+ Tole 1200mm tạo 9 sóng
Diện tích hữu dụng là : 125*8 = 1000 (mm)
1.4: QUAN SÁT BỀ MẶT CỦA CÁC TẤM LỢP BẰNG KIM LOẠI
1.4.1: Vật liệu và độ bền
Trước đây các tấm lợp mà sử dụng trong nước ta đều từ nước ngoài đa số là của Mỹ, vật liệu làm chúng thường bằng nhôm, thiết, thép dẻo. Nên các tấm lợp này có độ bền rất cao, chịu tác động của môi trường tốt, thời gian sử dụng rất lâu dài. Đa số các tấm lợp này đều có dạng sóng tròn, sóng vuông chiều dài thường là 2.4, 3, 3.5 (m) và chiều rộng thường là 0.8, 1, 1.2 (m).
Trong thời gian này thì trên thị trường xuất hiện nhiều loại tấm lợp khác nhau cũng được nhập từ nhiều nước như Nhật Bản, Đài Loan, Liên Xô ….với nhiều loại, hình dáng, kích cỡ, màu sắc. Nhưng vật liệu chế tạo các tấm này không còn tốt như ngày xưa, vì giá thành vật liệu đắt. Nên người ta thường dùng thép có độ cứng cao hơn và được mạ lớp kẽm hay sơn phủ bảo vệ, do vậy mà độ bền cũng không thua kém gì so với tấm lợp làm bằng vật liệu tốt.
Vì điều kiện khí hậu của nước ta có độ ẩm cao, chịu mưa có hàm lượng axit nên các tấm lợp bằng kim loại thường được dùng bị oxi hóa bởi môi trường, nên bị hư hỏng chủ yếu là sét, rỉ.
1.4.2 : Tìm hiểu thị trường của sử dụng tấm lợp:
Hầu hết các tấm lợp sử dụng ngày nay đều làm bằng kim loại (thép), phổ biến là các tấm lợp có dạng sóng vuông, sóng tròn hay sóng ngói. Trong khi đó công trình xây dựng ngày càng nhiều, yêu cầu về độ che cao, độ thẩm mỹ, độ bền cao. Nên tấm lợp bằng kim loại có thể đáp ứng được nhu cầu đó, nhưng các tấm lợp nhập ngoại thì có giá thành cao nên hầu hết các tấm lợp đều do ta chế tạo mà giá thành lại rẻ hơn nhiều, nên đáp ứng được mọi yêu cầu của tầng lớp con người.
1.4.3 : Quan sát bề mặt các tấm tole trước và sau cán :
*/ Trước khi cán :
Kim loại trước khi cán mềm hơn, không bị trầy xướt, nứt tế vi. Ta quan sát trên kính hiển vi và nhìn được hình dạng của chúng như sau :
Tấm sơn phủ Tấm mạ kẽM
Hình 1.3 : Hình dáng kim loại trước khi cán.
*/ Sau khi cán :
Kim loại bị biến cứng, bề mặt bị trầy xướt, xuất hiện vết nứt tế vi, đôi khi tấm lợp còn bị rách, đứt. Ta quan sát trên kính hiển vi thấy hình dạng của chúng như sau :
Tấm sơn phủ Tấm mạ kẽm
Hình 1.3 : Hình dáng kim loại sau khi cán
CHƯƠNG II : CÔNG NGHỆ CÁN TOLE TẠO SÓNG
2.1 : YÊU CẦU CHUNG CỦA MÁY CÁN TOLE TẠO SÓNG :
Máy cán tole tạo sóng phải làm thay đổi kết cấu kim loại (phôi liệu) từ thép tấm thẳng thành biên dạng tole theo ý muốn.
+ Máy làm việc phải cho hiệu quả và năng xuất cao nhất, đảm bảo chất lượng tấm lợp là tốt nhất , phế phẩm là thấp nhất.
+ Các máy cán tole đều cán tole theo phương pháp cán nguội do vậy trục cán phải có độ cứng vững cao, độ bóng cao.
+ Số sóng trên 1 tấm tole thường là :
- Tole 5 sóng
- Tole 7 sóng
- Tole 9 sóng
+ Tạo hình dáng tole ít gây sai số biên dạng kích cỡ.
+ Tấm lợp phục vụ cho nhu cầu che nắng, che mưa, trang trí…nên yêu cầu tấm lợp về mùa nắng phải chịu được nhiệt độ do mặt trời chiếu vào. Về mùa mưa thì phải giải quyết vấn đề thoát nước, tránh thấm nước. Tole phải có độ bền thích hợp để tránh trường hợp gió mạnh làm hư hỏng rách, đứt…
2.2 : SƠ ĐỒ MÁY CÁN TOLE TẠO SÓNG :
Để tạo hình dáng sóng tole theo yêu cầu, thì ta có nhiều cách bố trí sơ đồ máy để cán. Nhưng tùy theo từng trường hợp cụ thể mà ta có cách bố trí sao cho hợp lý nhất, kinh tế nhất. Thông thường một máy cán tole có sơ đồ hoạt dộng như sau :
CỤM 1: PHÔI CUỘN
CỤM 2: TẤM DẪN HƯỚNG
CỤM 3: LÔ KÉO BỘC CAO SU
CỤM 4: HỆ TRỤC CON LĂN CÁN
CỤM 5: DAO CẮT ĐỊNH HÌNH
CỤM 6:BĂNG CHỨA SẢN PHẨM
Nguyên lý hoạt động:
Phôi cuộn 1 được đặt vào trục nhờ thiết bị cầu trục,tấm phô phẳng được dẫn qua tấm dẫn 2 qua dao cắt 3 đi vào hệ thống trục và con lăn cán.Hệ thống trục gồm 11 trục cán tương ứng với 11 trục chứa các con lăn.Sau khi khỏi hệ thống trục và con lăn cán thì tole đã được sóng như yêu cầu.Dao cắt hình làm việc khi tấm tole đạt chiều dài như yêu cầu.Quá trình cắt chỉ thực hiện khi các lô cán dừng hoạt động .Sau đó tole cán xong chuyển qua băng 6.Dao cắt rời khỏi cuộn phôi kết thúc 1 quá trình hoạt động của máy.
2.3 : CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÔI CHO MÁY.
Để cung cấp phôi cho máy cán, có thể cấp phôi bằng tay, bằng máy. Tùy theo yêu cầu công việc, năng xuất mà ta chọn phương pháp cấp phôi hợp lý.
Phôi sử dụng cho máy cán tole thường có 2 dạng sau :
- Phôi dạng tấm : loại này ít sử dụng vì khi cần cấp liên tục thì phải lắp thiết bị lắp tự dộng và yêu cầu chiều dài tole cố định. Nhưng khi yêu cầu tole cán kích cở lớn, dài thì gây khó khăn cho việc bố trí phân xưởng nên loại này không có hiệu quả kinh tế.
- Phôi dạng cuộn : Phôi loại này phù hợp cho tole cán vì ít chiếm diện tích nhà xưởng, phôi có thể cấp liên tục với chiều dài tùy ý. Nhưng vì cuộn nên khối lượng lớn yêu cầu nhà xưởng phải bố trí thiết bị nâng chuyển.
Qua đó ta thấy phôi sử dụng cho máy cán tole dưới dạng cuộn là hợp lý hơn.
2.4 : QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI
+ Cán nguội là hình thức gia công kim loại dưới nhiệt độ kết tinh lại, tức là gia công kim loại ở nhiệt độ thường (Tcan < Tktl). Sản phẩm của cán nguội có chiều dày từ 0.08-1.0 mm. Thậm với kim loại màu còn cho độ mỏng thấp 0.007-1.0mm và có cơ tính cao,chất lượng bề mặt và độ chính xác cao.
+ So với cán nóng, cán nguội có đặc điểm sau:
- Quy trình công nghệ của cán nguội phức tạp hơn nhiều, nó bao gồm nhiều công đoạn từ khâu chuẩn bị phôi cho tới điều chỉnh và cần nhiều thiết bị phức tạp khác.
- Do trở kháng biến dạng của kim loại ở trạng tahi1 nguội lớn hơn nên tiêu hao năng lượng lớn (áp lực F, mômen cán M, công xuất động cơ P).
- Ma sát giữa vật cán và trục cán lớn nên bề mặt trục mau mòn, do vậy trục phải có cơ tính đặc biệt, chịu mòn cao.
- Khả năng ép kim loại thấp do đó năng xuất thấp.
- Cán nguội làm cho hạt kim loại bị vỡ vụn, mạng tinh thể bị xô lệch làm cơ tính kim loại tăng (biến cứng). Tùy theo mức độ tăng biến cứng từng loại vật liệu mà mỗi kim loại chỉ có thể làm giảm chiều dày đến một mức độ nhất định. Nếu ta tiếp tục cán thì sẽ sinh ra rạn nứt, vỡ, rách tấm cán. Để khắc phục tình trạng này ta tiến hành ủ trung gian nhằm hồi phục cơ tính ban đầu. Tuy nhiên phải trong một chiều dày nhất định mà nhà máy có thể cán được.
- Khi cán ứng xuất sinh ra phải nhỏ hơn nhiều so với giới hạn bền cho phép của vật liệu trục.
- Để đạt được chất lượng và cơ tính của tấm cán nguội cao thì yêu cầu công nghệ phải được tiến hành với qui trình chặt chẽ, thiết bi phải tốt , vận hành máy có độ chính xác cao, rung động là ít nhất.
- Sản phẩm sau khi cán nguội có cơ tính, lý tính tăng lên là vì khi cán nguội cơ tính, lý tính kim loại bị thay đổi, tổ chức kim loại đầu tiên biến dạng có dạng hạt nghĩa là kim loại đang có tính đẳng hướng ( mọi tính chất theo mọi phương là như nhau). Nhưng sau khi bị biến dạng các hạt tinh thể bị vở vụn, kéo dài ra theo phương cán và có dạng thớ, sợi kim loại có tính dị hướng ( tính chật kim loại theo các hướng khác nhau thì khác nhau).
a) b)
Hình 2.3 : Sự thay đổi cấu trúc kim loại trước (a) và sau (b) biến dạng khi cá
- Khi cán nguội số lượng khuyết tật trong cấu trúc tinh thể tăng, tỷ trọng của
thép giảm đi, từ những yếu tố trên dẫn đến việc tăng độ bền (Sb), độ cứng (HB), còn độ dẻo (S%) giảm đi.
Hình 2.4 : Sự phụ thuộc của cơ tính vào độ biến dạng.
Máy cán tole tạo sóng làm việc theo nguyên tắc cán nguội, do đó khi cán thì phải trải qua nhiều bước nhất định. Mổi bước làm thay đổi một lượng nhất định, và cuối cùng sẽ tạo ra hình dáng của sản phẩm. Do vậy các máy cán tole hiện nay bố trí nhiều trục cán và mỗi trục cán làm biến dạng một lượng nhất định để tạo thành sóng tole theo yêu cầu.
2.5 : BIẾN DANG CỦA KIM LOẠI KHI CÁN
Bất kỳ một kim loại nào đều có một độ cứng nhất định, khi chịu tác dụng của ngoại lực thì sảy ra hiện tượng biến dạng bao gồm : Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy ta có đồ thị biểu diễn như sau :
Từ đồ thị kéo ta thấy rằng :
+ Khi tải trọng đặt vào nhỏ :P < Pp thì độ biến dạng 1 tỷ lệ bậc nhất với tải trọng. Khi bỏ qua tải trọng thì sự biến dạng mất đi, sự biến dạng như vậy gọi là biến dạng đàn hồi hay biến dạng tỷ lệ.
+ Khi tải trọng đặt vào lớn cụ thể là P > Pc thì dộ biến dạng 1 tăng nhanh theo tải trọng, khi bỏ tải trọng thì mẫu không trở về đường cũ mà song song với đoạn OP nên cuối cùng mẫu sẽ bị dài thêm một đoạn. Như vậy ngoài phần biến dạng dàn hồi còn có phần biến dạng dư hay còn gọi là biến dạng dẻo. Với biểu
*TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2004.
2. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy tập 1, 2 NXB Giáo dục, 1998.
3. Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2003.
4. Nguyễn Hữu Lộc, Độ tin cậy trong thiết kế kỹ thuật , NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2002.
