Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương I. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MÁY CẮT ỐNG TỰ ĐỘNG

Chương I. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MÁY CẮT ỐNG TỰ ĐỘNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê



b) Ống thép nhập khẩu

Ngồi ống thép sản xuất trong nước thì Việt Nam nhập khẩu các loại khác để đáp ứng

nhu cầu trong nước về các sản phẩm ống đúc dùng cho cơ khí chế tạo, dẫn dầu dẫn

khí, các ống có kích cỡ lớn mà trong nước khơng sản xuất được.

+ Ống thép đúc: đường kính từ 21mm đến 700mm hoặc lớn hơn được nhập chủ yếu từ

Trung Quốc, Nga theo các tiêu chuẩn GB/T, GOST, ASTM, API, DIN… phục vụ cho

việc chế tạo đường hơi, dẫn dầu, đóng tàu,…

+ Ống thép hàn cỡ lớn: đường kính từ 273mm trở lên trên 1000mm cũng được nhập

chủ yếu từ Trung Quốc, Nga, Hàn Quốc, Đài Loan. Sản xuất theo công nghệ hàn

thẳng, hoặc hàn xoắn.



14



Trường đại học công nghiệp Hà Nội



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê



Bảng 1.1 Bảng kích thước của ống thép:

Đườn Khối lượng (kg/m)

g

kính Độ dày thành ống (mm)

ngoài

0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.4 1.5 1.7 1.8 2.0 2.3 2.5 2.8 3.0

(mm)



13.8 0.20 0.23 0.26 0.30 0.33 0.36 0.39

1

4

7

0

2

5

7

15.9 0.23 0.27 0.30 0.34 0.38 0.42 0.45 0.53 0.57

2

1

9

7

4

2

9

4

1

19.1 0.20 0.32 0.37 0.41 0.46 0.50 0.55 0.64 0.68

8

6

2

8

3

9

4

4

9

21



0.46 0.51 0.56 0.61 0.71 0.75 0.85 0.90 1.00

0

0

0

0

0

9

8

7

4



22.2 0.32 0.37 0.43 0.48 0.54 0.59 0.64 0.75 0.80

6

9

3

6

0

3

6

1

4

25.4 0.37 0.43 0.49 0.55 0.61 0.68 0.74 0.86 0.92

3

5

6

7

9

0

0

2

2

27

31.8

34



0.59 0.65 0.72 0.78 0.91 0.98 1.10 1.17 1.30

3

8

3

8

7

1

9

3

0

0.62 0.69 0.77 0.85 0.93 1.08 1.15 1.31 1.38 1.53

2

9

6

3

0

3

9

1

6

7

0.74 0.83 0.91 0.99 1.15 1.24 1.40 1.48 1.64 1.88 2.04 2.28 2.445

8

1

3

5

9

0

3

4

6

7

7

6



38.1



0.74 0.83 0.93 1.02 1.11 1.30 1.39 1.57 1.66 1.84 2.12 2.30 2.56 2.748

7

9

2

4

6

0

2

5

6

8

0

0

9



42



0.82 0.92 1.02 1.13 1.23 1.43 1.53 1.73 1.83 2.04 2.34 2.54 2.83 3.037

4

6

8

0

2

5

6

8

9

0

1

0

9



49



0.96 1.08 1.20 1.32 1.43 1.67 1.79 2.03 2.15 2.38 2.73 2.97 3.32 3.555

2

1

1

0

9

6

5

2

0

5

8

2

2



60



1.47 1.61 1.76 2.05 2.20 2.49 2.63 2.92 3.36 3.65 4.08 4.368

2

8

4

6

2

3

8

8

2

0

2



76



2.05 2.23 2.60 2.79 3.16 3.34 3.71 4.26 4.63 5.18 5.552

15



Trường đại học công nghiệp Hà Nội



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê



2

90



8



9



4



4



8



7



9



7



6



2.65 3.09 3.31 3.75 3.97 4.40 5.06 5.50 6.15 6.588

2

2

2

1

0

8

3

0

3



114



3.92 4.19 4.75 5.03 5.59 6.42 6.97 7.81 8.364

1

9

7

5

1

5

9

0



140



5.16 5.84 6.18 6.87 7.89 8.58 9.60 10.28

1

7

9

4

9

2

6

7



I.1.2. Chức năng cơ bản

Máy gia công được các loại phơi có biên dạng ống tròn có đường kính từ

Máy cắt nhanh, cắt được nhiều kích cỡ chiều dài

Trong q trình cắt khơng để lại phoi cắt

I.1.3.Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thép ống:

a) Biến dạng dẻo kim loại:

Dưới tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo các giai đoạn : biến dạng đàn

hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ .Tuỳ theo cấu trúc tinh thể của mỗi kim loại, các giai

đoạn trên có thể xảy ra ở các mức độ khác nhau dưới tác dụng của ngoại lực và tải

trọng

P



Pd



Δdh



Δd



Δl



Hình 1. 1Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại

-Khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn Pđh thì biến dạng kim loại tăng theo đường bậc nhất,

đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi : biến dạng mất đi sau khi khử bỏ tải trọng.

-Khi tải trọng từ Pdh → Pd thì độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, đây là giai đoạn

biến dạng dẻo, kim loại bị biến đổi kích thước, hình dạng sau bỏ tải trọng tác dụng lên

nó .

16



Trường đại học công nghiệp Hà Nội



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê



-Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất thì trong kim loại bắt đầu xuất hiện vết nứt, tại

đó ứng suất tăng nhanh và kích thướt vết nứt tăng lên, cuối cùng kim loại bị phá huỷ .

Đó là giai đoạn phá huỷ : tinh thể kim loại bị đứt rời .

Trong kim loại đơn tinh thể các nguyên tử kim loại sắp xếp theo một trật tự xác định,

mỗi ngun tử ln dao động xung quanh vị trí cân bằng của nó (Hình 2.2- a).







a)







b)















d)



c)



Hình 1. 2 Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể kim loại

Dưới tác dụng của ngoại lực hay cắt kim loại bằng áp lực, mạng tinh thể bị biến dạng .

Khi lực tác dụng nhỏ, ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi,

các nguyên tử kim loại dịch chuyển không quá một thông số mạng , nếu thơi tác dụng

lực thì mạng tinh thể lại trở về trạng thái ban đầu (Hình 2.2-b).

Khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi thì kim loại bị biến

dạng dẻo do trượt và song tinh .

Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn lại

theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt .

Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt, vừa quay đến một vị trí mới đối

xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh. Các nguyên tử kim loại

trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh .

Các lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo

trong kim loại khi lực tác dụng lên nó sinh ra ứng suất lớn hơn giới hạn đàn hồi nhưng

chưa vượt ứng suất phá huỷ hay ứng suất giới hạn bền của vật liệu . Đây là giai đoạn

thứ hai của quá trình cắt kim loại, giai đoạn này xảy ra trước quá trình kim loại bị phá

huỷ hay quá trình kim loại bị cắt đứt .

17



Trường đại học công nghiệp Hà Nội



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê



Trong quá trình biến dạng dẻo kim loại vì ảnh hưởng của các nhân tố như : nhiệt độ

không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều, ma sát

ngoài vv... đều làm cho kim loại sinh ra ứng suất dư , bên trong bất cứ kim loại biến

dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư, sau khi thôi tác dụng ứng suất dư vẫn còn

tồn tại .

b) Sự thay đổi tính chất của thép ống trong q trình gia cơng:

Khi cắt tính chất của thép ống bị thay đổi. Sở dĩ như vậy là trong quá trình cắt biến

dạng dẻo nguội làm cấu trúc tinh thể thay đổi: mật độ khuyết tật tăng lên mạnh mẽ dẫn

tới độ bền kim loại tăng lên, kích thước và hình dạng các hạt kim lọai cũng như hướng

của trục tinh thể thay đổi làm phát sinh ứng suất dư và xuất hiện những mặt trượt kích

thích quá trình hóa già của kim loại.

a)Sự hóa già do biến dạng:

Hệ quả của sự hóa già kim loại là giảm tính dẻo (độ giãn dài tỷ đối giảm) và nâng

cao tính bền của kim lọai (trở lực biến dạng, giới hạn chảy và độ cứng tăng).Sự hóa

già biến dạng xảy ra khơng đồng đều, trước tiên nó làm tăng độ cứng của kim loại tại

các vùng có mật độ các nguyên tử nitơ và các bon cao, chủ yếu là ở mặt trượt, tại đây

đặc biệt có nhiều lệch

Đối với thép các bon thấp, sự hóa già do biến dạng xảy ra mãnh liệt hơn sau khi

biến dạng dẻo nguội; cường độ của nó tỷ lệ thuận với mức độ biến dạng, nhiệt độ môi

trường xung quanh và thời gian.

b)Mặt trượt:

Mặt trượt là những dấu vết vật lý do biến dạng dẻo cục bộ gây ra. Mặt ttrượt xuất hiện

tại vùng gần mép cắt, làm giảm độ nhẵn bóng bề mặt. Sự xuất hiện các mặt trượt có

liên quan đến tính chất cơ học khơng đồng đều của phơi. Sự khơng đồng đều này là do

sự hóa già trong q trình biến dạng gây ra. Trên vùng bề mặt này sau khi cắt có thể

quan sát thấy những phần lồi lõm tương ứng với các mặt trượt.

c)Sự phát sinh hiện tượng ăn mòn:

Trong q trình xảy ra biến dạng dẻo nguội kim loại xảy ra sự hóa bền. Sự hóa bền

cùng với một số hiện tượng khác làm cho khả năng chống ăn mòn của kim loại giảm

đi. Tuy vậy, do những điều kiện không giống nhau, sự thay đổi hình dạng của các phơi

kề nhau sau khi cắt sẽ phát sinh những ứng suất dư tế vi. Những ứng suất dư này khi

có sự ăn mòn sâu và các tinh thể sẽ làm suy yếu liên kết ở biên giới giữa các hạt và có

thể gây ra những mầm giòn tự phát của các sản phẩm kim loại hoặc bán thành phẩm.

c) Nguyên lý biến dạng khi cắt:

Quá trình cắt được chia làm hai giai đoạn:

+ Giai đoạn ép vào kim loại: Lưỡi dao tỳ vào bề mặt kim loại làm xô lệch các thớ

kim loại nhưng chưa làm đứt chúng

+ Giai đoạn cắt : Hai lưỡi dao tiếp tục ép sát vào nhau làm các thớ kim loại bị trượt

và tách khỏi nhau

18



Trường đại học công nghiệp Hà Nội



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê



Để tìm hiểu nguyên lý biến dạng, ta khảo sát nguyên công cắt phôi và cắt chia, nhằm

xác định các thông số cần thiết cho việc tính tốn cơng nghệ .

Trong q trình tách một phần kim loại này ra khỏi phần kim loại khác có thể chia

thành các giai đoạn riêng biệt:



n



n



n



n



n



n



Hình 1. 3- Các giai đoạn của quá trình cắt

Ở giai đoạn đầu của quá trình cắt biến dạng dẻo tập trung ở mép làm việc của lưỡi

cắt sau đó ổ biến dạng bao quanh lưỡi cắt ( H2.4-a)

Giai đoạn hai bắt đầu khi có sự chuyển dịch tương đối giữa phần này với phần kia của

ống (H2.4-b) Ở giai đoạn này nó tạo ra bề mặt phẳng nhẵn, bóng và được san phẳng

bởi lực ma sát F hướng theo bề mặt bên của lưỡi dao

Do sự tiến lại gần nhau của các lưỡi cắt, mức độ biến dạng tăng lên và khi đó tính

dẻo của kim loại bị mất đã bắt đầu giai đoạn 3. Các vết nứt xuất hiện, phát triển và phá

huỷ kim loại cho đến khi kết thúc quá trình tách phần vật liệu này ra khỏi phần vật liệu

khác của tấm (H2.4-c). Sự phá huỷ kim loại xảy ra ở phía trước mép làm việc của lưỡi

dao trong ống, vì vậy các vết nứt gọi là các vết nứt phá vỡ trước.

b)Phương pháp xác định lực cắt:

Tính tốn lực cắt bằng cơng thức thực nghiệm:

Dựa vào kết quả thực nghiệm khi nghiên cứu về cắt gọt ta xây dựng cơng thức tính

tốn lực cắt:

Phương pháp dựa vào lực cắt đơn vị và diện tích tiết diện phoi sắt:

Ta có lực cắt P là lực cắt đơn vị và diện tích phoi sắt như sau:

P=p.q [ N]

19



Trường đại học công nghiệp Hà Nội



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê



Trong đó : p là lực cắt đơn vị ,là hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia cơng.

q là diện tích tiết diện phoi sắt

Theo các nhà nghiên cứu về cắt gọt thì lực cắt đơn vị p có thể biểu diễn gần đúng với

trong mối quan hệ về độ bền σb của vật liệu ( nếu là vật liệu dẻo) hoặc độ cứng HB

của vật liệu (nếu là vật liệu dòn).

Thực tế khi cắt với dao một lưỡi cắt, từ thực nghiệm ta có:

p= (2,5-4.5) σb đối với vật liệu dẻo.

q=(0.5-1.0)HB đối với vật liệu dòn.

Trong đó hệ số nhỏ dùng khi cắt với chiều dày a lớn và ngược lại.

Để thuận tiện cho việc tra cứu khi tính tốn lực cắt, trong sổ tay cắt gọt người ta

thường cho các lực đơn vị duới dạng đồ thị quan hệ: p=f(atb).

Hình vẽ tính tốn lực cắt:



n



f m/s



P

n



fm/s1



a



h



fm/s1



n



n



d



Hình 1. 4 Hình vẽ tính tốn lực cắt

Dựa vào cơng thức thực nghiệm trên ta tính được :

ADCT: p=(2,5÷4,5) σb

Ta có σb=(360÷610) N/mm

Lấy σb= 450N/mm

=> p=(2,5÷4,5)450 N

= 1125÷ 2025N

=>chọn p= 1500 N

20



Trường đại học công nghiệp Hà Nội



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD: Ths. Nguyễn Văn Q



Ta lại có: fms= pµ

Có µ= 0.74

fms= p.µ = 0,74 .1500 = 1110 N

Ta tính lực ma sát tại hai con lăn và chi tiết:

Ta có: f m/s1= P.sinα

Để f m/s1 lớn nhất góc α lớn nhất => α=455

Vậy f ms1 lớn nhất bằng : 1060,7 N

Ta có tam giác nối của hai tâm con lăn và tâm chi tiết ta có được là tam giác vuông

cân.

Do dải ống của chúng ta từ Ø23- Ø42 ta có thể giới hạn đươc khoảng cách d ( khoảng

các điều chỉnh hai con lăn và chiều cao để dao làm việc).

+Với Ø23 ta có: d= 66 mm

Với Ø42 ta có: d= 86 mm

Ta có khoảng thay đổi khoảng cách con lăn : 66 < d < 86

Khoảng cách thay đổi : 46 < h <57



21



Trường đại học công nghiệp Hà Nội



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê



Chương II. TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY CẮT ƠNG TỰ ĐỘNG

II.1. Các phương pháp cắt

II.1.1. Cưa



Hình 2. 1 Cưa

Cưa là một trong những phương pháp linh hoạt và được chấp nhận rộng rãi nhất để cắt

ống. Cưa phù hợp cho sản xuất nhỏ.

Một cưa nguội thường cắt một ống tại một thời điểm, tuy nhiên, nó có thể cắt một bó

ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.

Vấn đề quan trọng nhất trong ứng dụng cưa là dùng đúng lưỡi cưa cho ống được cắt.

Trong tất cả các ứng dụng cưa, số răng cần thiết trên lưỡi dao được xác định dựa trên

số lượng răng tiếp xúc tối đa với các ống trên vòng cung cắt. Số răng q ít tiếp xúc

với ống làm giới hạn tốc độ sản xuất và gây rung động. Số răng quá nhiều tiếp xúc với

ống làm cho phoi cắt bị kẹt vào răng, có thể gây ra hiện tượng vỡ răng, lưỡi dao.

Hai loại máy cưa thường được sử dụng là cưa nguội và cưa lọng.

Về nguyên tắc, cưa nguội cũng giống như tiện và phay. Kim loại được loại bỏ bằng

cách cắt với răng càodương. Thiết kế của lưỡi cưa cho cưa nguội thường là dạng răng

thường, nhưng những răng khác cũng được sử dụng. Trên các ống thành dày, cần vát

mép để loại bỏ phoi. Vùng cắt được làm mát bằng cách bôi trơn với nhũ tương dầu hòa

tan hoặc dầu tổng hợp trực tiếp vào khu vực cắt. Hệ thống chảy tran có thể được sử

dụng để cung cấp một lượng lớn nước làm mát, cần thiết cho các ứng dụng thành ống

dày.

22



Trường đại học công nghiệp Hà Nội



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê



Quá trình cưa nguội đã được dùng cho nhiều loại máy, với các mức độ năng suất khác

nhau. Một đầu cưa đơn cắt một ống trong 1 lần gia cơng, nhưng nó có thể cắt một bó

ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.



Lợi thế của cưa nguội:

- Loại cưa 1 đầu có chi phí tương đối rẻ.

- Cưa nhiều đầu có năng suất cao.

- Có thể cưa ống hình vng, hình chữ nhật, cũng như hình tròn

- Có khả năng cưa cả ống mỏng và dày

- Cưa vật liệu từ thép mềm đến thép không gỉ.

- Đặc biệt cưa một đầu có thể cắt góc và cắt xiên

- Các đầu ống khi cưa có chất lượng hoàn thiện tốt nếu lưỡi cưa sắc –giảm thiểu ba vớ

và biến dạng - Có thể cưa một bó ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.

- Một số cưa có thể cưa 2 ống đường kính ngồi 1,25-in tại một thời điểm.

Nhược điểm của cưa nguội:

- Do toàn bộ vật liệu ở vết cưa bị phay thành mạt phoi nên có thể gây ra trầy xước hay

các vấn đề khác trong q trình đóng gói hoặc các hoạt động tiếp theo.

- Có thể cần làm sạch ống

- Trên cưa nhiều đầu dung sai về độ dài có thể khó duy trì.

- Trên cưa nhiều đầu, thời gian chuyển đổi độ dài phần ống cưa và thay lưỡi dao có thể

lâu, tùy thuộc vào số lượng của cưa đầu sử dụng.

- Cần thường xuyên mài lưỡi khi cắt các vật liệu nhất định do đó có thể làm giảm năng

suất sản xuất. - Khi lưỡi cưa bị mòn, có thể gây ra ba vớ trên đầu ống được cưa

- Ống rất mỏng có thể bị méo

II.1.2. Cưa lọng

Hình 2. 1: Cưa lọng



23



Trường đại học công nghiệp Hà Nội



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương I. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MÁY CẮT ỐNG TỰ ĐỘNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×