Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁN

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁN

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2.1: Sơ đồ tính tốn các thơng số cán

Với V1, V2: lần lượt là tốc độ quay của trục cán trên và trục cán dưới

R1, R2: lần lượt là bán kính của trục cán trên và trục cán dưới

H, h: lần lượt là chiều dày của phôi vào và phơi ra

: góc ăn phơi

Theo nhiều thực nghiệm đều cho kết quả là vùng biến dạng thực tế luôn luôn

lớn hơn vùng biến dạng lý thuyết trên bản vẽ bởi vì có sự ảnh hưởng của vùng biến

dạng đến vùng lân cận.



2.2.2 Các thông số vùng biến dạng

: lượng ép tuyệt đối



δ



δh =



h gọi là hệ số lượng ép tỷ đối



η



gọi là hệ số biến dạng theo chiều cao



η



=



∆h

h0



h1

h0



(%)



(<1).



∆b = b1 − b0



∆b lượng dãn rộng tuyệt đối



14



δ



β



δb =



b gọi là lượng dãn rộng tỷ đối

β=



gọi là hệ số biến dạng theo chiều rộng



λ



b1

b0



(%);



(>1).



∆ = l1 − l0



∆l gọi là lượng dãn dài tuyệt đối

δ



∆b

b0



δl =



l gọi là lượng dãn dài tỷ đối

λ=



gọi là hệ số biến dạng theo chiều dài



∆l

l0



l1

( > 1)

l0



Trong đó:

h0, b0, l0 chiều dày (cao), chiều rộng và chiều dài của phôi trước

khi cán

h1, b1, l1 chiều cao, chiều rông và chiều dài của phôi sau một lần

cán.

Cung AB được gọi là cunh ăn hay cung biến dạng mà hình chiếu của nó lên

trục x ký hiệu là lc – độ dài cung ăn

l c = R. sinα +



lc = R.sinα



hay



∆h 2

4



l c = R.∆h



Khi α nhỏ :

lc =



2 R1.R2

.∆h(∆h = ∆h1 + ∆h2 )

R1 + R2



Khi D1≠ D2:



15



Góc tạo bởi đường nối tâm trục cán trên và dưới với đường nối từ tâm trục

cán lên điểm A khi phôi mới tiếp xuc với trục cán là α – góc ăn tự nhiên.

Góc ăn được tính đơn giản như sau:

cos α = 1 −



Trong đó:



∆h

D



∆h – lượng ép

D – đường kính làm việc của trục cán.

α=



α nhỏ (10÷150) lấy



∆h

D



Quan hệ giữa các đại lượng

δh =



h

∆h h0 − h1

=

= 1 − 1 = 1 −η

h0

h0

h0



δb =



∆b b1 − b0 b1

=

= −1 = β −1

b0

b0

b0



δl =



∆l l1 − l0 l1

=

= −1 = λ −1

l0

l0

l0



η .β .λ =



h1 b1 l1 h1.b1.l1 V1

. . =

= =1

h0 b0 l0 h0 .b0 .l0 V0



Mặt trung tính là mặt mà ở đó các phần tử của phơi bị trục cán cuốn vào có

cùng tốc độ với trục cán. Phía trước mặt trung tính gọi là vùng trễ và phía sau mặt

trung tính gọi là vùng vượt trước. Vì vậy các phần tử của phơi ở vùng trễ chậm hơn tốc

độ trục cán, còn ở vùng vượt trước thì nhanh hơn.

Hệ số vượt trước được tính như sau: S = (v1 – vtc)/vtc

S0 =



v x − v0

v

= 1− 0

vx

vx



Hệ số vượt trễ



Trong đó:



v1 – tốc độ phôi ra khỏi trục cán ;

vtc – tốc độ vòng của trục cán ;

16



vx – tốc độ trục cán chiếu xuống trục tọa độ x

Góc tạo bởi đường nối hai tâm trục cán và đường nối từ một tâm trục cán

đến giao điểm của mặt trung tính với cung an gọi là góc trung tính, kí hiệu là . Hệ số

vượt trước có thể tính thơng qua góc trung tính (khơng tính lượng giãn rộng).



S=



R 2

γ

h1



2.3 Hệ số ma sát

Điều kiện ăn phôi tự nhiên là nhờ hệ số ma sát giữa trục cán và phôi. Khi phôi chạm vào

trục cán đang làm việc thì phơi bị trục cán cuốn và biến dạng chúng.



y



Co

F



So



N

N



B



T



x

T



S



Hình 2.2 Sơ đồ lực khi cán

17



Tác dụng lên phơi có lực N (theo định luật Newton), lực tiếp tuyến T, lực F do quá trình

chuyển động phơi đến trục cán cùng với lực qn tính U. Chiếu các lực này xuống trục nằm ngang x và

cân bằng chúng.



T = N tagα + ( U –F) / 2cosα

Để q trình cán xảy ra phải có điều kiện T Nf trong đó f – hệ số ma sát

giữa trục cán và phôi cán.

f ≥ tg α +



(U − P)

2 N cos α



Nếu như vắng mặt lực F và bỏ qua lực qn tính U (vì q nhỏ), lúc đó ta có

điều kiện cán là:

f ≥ tgα



hay



α ≥ϕ



Bảng 2.1 hệ số ma sát f ([6], trang 58)

Trạng thái cán



Cán nóng



Cán nguội



Loại trục cán



Hệ số ma sát f



Trục có gờ, rãnh



0.45÷ 0.62



Trục cán hình



0.36÷ 0.47



Trục cán tấm



0.27÷ 0.36



Trục có độ bóng bình thường



0.09÷0.18



Trục có độ bóng cao



0.03÷0.09



2.4 Sự mất nhiệt khi cán nóng

Từ khi bắt đầu cán cho đến khi ra thành phẩm, nhiệt độ phôi ban đầu sẽ mất

dần đến lúc kết thúc cán. Các yếu tố làm mất nhiệt:

Sự mất nhiệt do mơi trường khơng khí xung quanh.

18



Sự mất nhiệt do chuyển phơi từ lò nung đến máy cán đầu tiên và từ giá

cán náy đến giá cán khác.

Sự mất nhiệt do bức xạ, do đối lưu ra môi trường.

Sự mất nhiệt do phôi truyền qua trục cán và cơ cấu dẫn hướng.

Sự mất nhiệt do dung dịch làm nguội: nước lạnh hay dầu bơi trơn

Tóm lại, q trình cán bị mất nhiệt khơng theo một quy luật nào nhất định

để ta có thể tính tốn một cách chính xác bằng tốn học. Tuy nhiên, ta có thể chọn ra

một số yếu tố cơ bản để tính sự mất nhiệt nói trên.

Ta xem số lần phơi cán qua các giá cán là i, và nhiệt lượng còn lại là Q i, sự

mất nhiệt do bức xạ và đối lưu là : Qbx và Qdl. Qua i lần cán phôi bị biến dạng và sinh

ra một lượng nhiệt là Qbd và mất một lượng nhiệt do truyền cho trục là Qtr.

Sau khi cán qua i lần, nhiệt lượng phơi còn lại: (Q 0 nhiệt lượng ban đầu của

phôi)

Qi= Q0 – Qdl – Qbx + Qbd – Qtr

Giá trị nhiệt lượng này có ý nghĩa trong việc tính tốn nhiệt lượng của phơi

trong q trình vận hành hệ thống.

Tấm thép được chia làm hai loại thép tấm cán nóng và thép tấm cán nguội.

Thép tấm cán nóng thường là loại dày, dày vừa, còn thép tấm cán mỏng và cực mỏng

thì được cán nguội.

Khác với thép hình thép tấm được cán trên các trục không khoét rãnh, mức

độ biến dạng đống đều trên toàn bộ chiều rộng bề mặt tiếp xúc, diện tích tiếp xúc rất

lớn nên lực cán rất lớn. Do đặc điểm lực cán lớn nên sự biến dạng đàn hồi của khung

giá cán và các chi tiết lắp trên giá và truyền động cũng rất lớn làm ảnh hưởng đến độ

chính xác của sản phẩm cán.

Thép tấm cán nóng thường có chiều dày từ 4 60mm. Thép có chiều dày

dưới 1.4mm thường được cán nguội.



19



2.5 Đặc điểm quá trình biến dạng của thép khi cán tấm dày

Khi cán trong các giá cán trục ngang bề rộng của tấm thép lớn hơn nhiều so

với chiều dày. Thường thường chiều rộng ban đầu và chiều dày trung bình của tấm

thép). Trong trường hợp này lượng giãn rộng của thép khơng đáng kể. Khi tính tốn áp

lực của kim loại trên trục cán, yếu tố giãn rộng có thể bỏ qua, nghĩa là sự biến dạng

của kim loại có thể coi như phẳng và đều.

Ở giá cán trục ngang thép biến dạng trong điều kiện ( độ dài cung tiếp

xúc). Ở giá cán thô. Ở giá cán tinh là

Quá trình biến dạng thép trong trục đứng tiến hành trong điều kiện là độ

dải cung tiếp xúc và chiều rộng trung bình của phơi trong trục đứng).

Khi cán trong giá trục đứng lượng giãn rộng ở vùng tiếp giáp với trục phân

bố không đều. Tại vùng tiếp giáp ở đầu và cuối tấm thép khơng có sự giãn rộng.

Lượng giãn rộng tăng dần lên và trên một khoảng cách nhất định kể từ hai đầu tấm đạt

giá trị cực đại( vùng ổn định), miền ngồi là vùng có lượng giãn rộng chưa ổn định.

Khi cán ở giá trục đứng chiều rộng của đầu trước tấm thép nhỏ hơn khoảng cách giữa

hai trục khi đã cán ổn định. Sự biến dạng bổ sung của đầu trước tấm thép được giải

thích dựa vào đặc điểm sự chảy của thép dưới tác dụng biến dạng đàn hồi của giá trong

điều kiện có miền ngồi khơng hồn tồn.

Khi cán những tấm rộng từ phơi tấn hẹp thì ta định mức cắt mép tăng 4-5%

( theo sơ đồ cán dọc) và 2 – 4% ( theo sơ đồ cán ngang)

Để đánh giá hiệu suất sử dụng giá trục đứng người ta căn cứ vào hệ số có

ích

: lượng giãn rơng bổ sung khi cán trong giá cán trục ngang, do sự giãn rộng ở vùng

tiếp giáp khi cán trong giá trục đứng gay nên

lượng ép trong giá trục đứng

Chiều rộng của tấm thép sau khi cán trong giá trục ngang phụ thuộc vào

chiều rộng của phôi trước khi cán trong giá đứng và được xác định:



Trong đó b1: chiều rộng của tấm thép sau khi cán trong trục đứng



20



: lượng giãn rộng tự nhiên của tấm thép có tiết diện vng vắn vá chiều rộng

b1 khi cán ở giá trục ngang

Hệ số có ích của giá trục đứng trong điều kiện có thể xác dịnh theo công

thức thực nghiệm



bo chiều rông ban đầu của phôi

b1 chiều rông của phôi sau khi cán trong trục đứng

b2 chiều rộng của tấm thép sau khi cán trong giá trục ngang

: chiều dài phần đầu và phần cuối phơi cán với lượng ép thay đổi



2.6 Máy cán thép





Máy cán thép là máy cán chuyên dung để cán thép ở trạng thái nóng và trạng

thái nguội. Máy cán thép được chia ra làm nhiều loại: máy cán hình, máy cán

tấm, máy cán ống…Máy cán thép gồm ba bộ phận hợp thành: nguồn năng



lượng, bộ phận truyền dẫn động và giá cán.

• Giá cán: là nơi tiến hành q trình cán bao gồm: trục cán , gối, ổ đỡ trục cán, hệ

thống nâng hạ trục, hệ thống cân bằng trục, than máy, hệ thống dẫn phơi, cơ cấu

lật trở phơi…

• Hệ thống truyền động: là nơi truyền mômen cho trục cán bao gồm hộp giảm





tốc, trục nối, khớp nối, bánh đà, hộp chia lực…

Nguồn năng lượng: là nơi cung cấp năng lượng cho máy, thường dùng các loại

động cơ điện một chiều, xoay chiều hoặc các máy phát điện.



21



Hình 2.3 Sơ đồ máy cán

I- Nguồn động lực; II- Hệ thống truyền động; III- Giá cán



1: Trục cán;2:Nền giá cán;3: Trục truyền;4 Khớp nối trục truyền;5:Thân giá cán

6: Bánh răng chữ V;7:Khớp nối trục;8:Giá cán;9 Hộp phân lực:10:Hộp giảm tốc

11: Khớp nối;12: Động cơ điện

• Cán thép là một trong những ngành gia công kim loại bằng áp lực, đây là phương

pháp gia cơng khơng phoi, tạo hình nhờ khả năng biến dạng dẻo của kim loại mà







khơng cần phải cắt gọt nên tiết kiệm được nhiều kim loại.

Dựa theo số lượng và cách bố trí trục cán ta có các loại sau:

Máy cán hai trục đảo chiều: sau một lần cán thì chiều quay của trục lại được quay



ngược lại. Thường áp dụng khi cán phơi, cán tấm dày.

• Máy cán hai trục không đảo chiều: dung trong cán liên tục hoặc cán tấm mỏng

• Máy cán ba trục: có thể có loại ba trục có đường kính đều bằng nhau hoặc có loại

hai trục bằng nhau còn trục giữa nhỏ hơn.

• Máy cán bốn trục: gồm hai trục nhỏ làm việc còn hai trục lớn dẫn động, được

dung nhiều khi cán tấm nóng hoặc cán nguội.

• Máy cán nhiều trục dung để cán ra tấm mỏng hoặc cực mỏng như máy sáu trục,

12 trục… có thể cán ra thép mỏng đến 0,001mm



22



Hình 2.4 Các loại giá cán

a)Giá cán hai trục; b) Giá cán ba trục; c) Giá cán ba trục Layma; d) Giá cán bốn trục





Máy cán hành tinh: loại này có nhiều trục nhỏ tựa vào hai trục to để làm biến

dạng kim loại. Máy này có thể cán ra sản phẩm rất mỏng từ phơi dày. Ví dụ như

phơi ban đầu có kích thước 50150mm sau khi qua máy cán hành tinh có thể đạt

chiều dày 12mm



Hình 2.5 Sơ đồ máy cán hành tinh

1: Lò nung liên tục; 2: Trục phá cán; 3: Máy dẫn phôi;

23



4: Trục cán hành tinh; 5: Trục tựa; 6: Trục là sản phẩm

Như vậy đối với cán thép nóng có chiều dày 16mm ta có thể chọn máy cán

hai chiều đảo trục hoặc máy cán bốn trục. Trục của giá cán không thiết kế lỗ hình và

rãnh hình nó chỉ là một trục cán trơn.



CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ

Kích thước phơi đầu vào : 150 x 1900 x 1500

Kích thước sản phẩm đầu ra : 20 x 2000 x 2500



24



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×