Giáo trình Thiết bị cán

117 trang hapham 1210

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Thiết bị cán", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_thiet_bi_can.pdf

Nội dung text: Giáo trình Thiết bị cán

Lêi nãi ®Çu S¶n phÈm c¸n ®−îc sö dông kh¾p mäi n¬i, tõ c¸c ngµnh c«ng nghiÖp chÕ t¹o «t«, xe löa, m¸y cµy, xe t¨ng, chÕ t¹o m¸y bay, tªn löa, trong chÕ t¹o tµu thñy ®Õn c¸c ngµnh c«ng nghiÖp x©y dùng d©n dông, x©y dùng cÇu ®−êng, x©y dùng d©n dông, ph¸t thanh truyÒn h×nh v.v v× vËy mµ ngµnh c¸n thÐp ®−îc chó ý vµ ph¸t triÓn m¹nh trªn thÕ giíi. Trong ®Þnh h−íng ph¸t triÓn cña ngµnh luyÖn kim ë n−íc ta ®· dù kiÕn tæng nhu cÇu thÐp vµo n¨m 2010 lµ 6.400.000 tÊn, trong ®ã cã 3.500.000 tÊn thÐp tÊm, l¸ vµ 2.900.000 tÊn thÐp h×nh vµ d©y. §Ó ®¶m b¶o nhu cÇu nªu trªn, dù kiÕn x©y dùng, ph©n bæ vµ ph¸t triÓn n¨ng lùc thiÕt bÞ nh»m c©n ®èi nhu cÇu s¶n phÈm còng ®−îc ®Ò xuÊt cho tõng giai ®o¹n ®Õn 2005 vµ 2010, bao gåm c¸c nhµ m¸y c¸n nãng, c¸n nguéi thÐp b¨ng liªn tôc víi tæng s¶n l−îng dù kiÕn ®Õn 2010 tíi h¬n 4 triÖu tÊn/n¨m. HiÖn nay, c¸c xÝ nghiÖp liªn doanh c¸n thÐp gi÷a ViÖt nam vµ n−íc ngoµi ®· h×nh thµnh nh− C«ng ty thÐp ViÖt - Uc VINAUSTEEL ë H¶i phßng cã n¨ng suÊt 18 v¹n tÊn / n¨m, C«ng ty thÐp NASTEELVINA gi÷a ViÖt nam vµ Singapo ë Th¸i nguyªn cã n¨ng suÊt 12 v¹n tÊn / n¨m, C«ng ty thÐp ViÖt - NhËt ë Vòng tµu, C«ng ty thÐp èng VINAPIPE liªn doanh gi÷a ViÖt nam vµ Hµn quèc, C«ng ty thÐp §µ n½ng v.v TÝnh ®Õn n¨m 2005 c¶ n−íc ta ®· s¶n xuÊt kho¶ng 3.000.000 tÊn thÐp c¸n. §Ó ®¸p øng cho viÖc ®µo t¹o c¸c c¸n bé kü thuËt chuyªn ngµnh luyÖn c¸n thÐp t¹i khu vùc MiÒn trung, Chóng t«i biªn so¹n gi¸o tr×nh ThiÕt bÞ c¸n bao gåm 3 ch−¬ng: Ch−¬ng 1 giíi thiÖu vÒ m¸y c¸n vµ lÞch sö ph¸t triÓn cña m¸y c¸n thÐp trªn thÕ giíi vµ t¹i ViÖt nam gióp b¹n ®äc hiÓu ®−îc sù ra ®êi vµ qu¸ tr×nh ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña ngµnh c¸n thÐp. Ch−¬ng 2 tr×nh bµy vÒ c¸c lo¹i m¸y c¸n vµ c¸c thiÕt bÞ phô trî trong c¸c d©y chuyÒn c¸n ph¸, c¸n ph«i, c¸n h×nh cì lín, cì trung, cì nhá. Ch−¬ng nµy cßn tr×nh bµy vÒ c¸c lo¹i m¸y c¸n tÊm, c¸n èng vµ mét sè m¸y c¸n ®Æc biÖt. Ch−¬ng 3 ®i s©u vµo viÖc tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¸y c¸n, bao gåm viÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt trªn gi¸ c¸n, hÖ thèng truyÒn ®éng cña m¸y c¸n. Gi¸o tr×nh cßn ®i s©u vµo viÖc tÝnh to¸n vµ nghiÖm bÒn c¸c thiÕt bÞ phô nh− bµn n©ng h¹, m¸y dÉn h−íng, m¸y lËt thÐp, c¸c lo¹i m¸y c¾t ph«i vµ s¶n phÈm c¸n v.v §©y lµ gi¸o tr×nh dïng ®Ó gi¶ng d¹y cho sinh viªn ngµnh c¬ khÝ luyÖn c¸n thÐp vµ còng rÊt bæ Ých ®èi víi c¸c c¸n bé kü thuËt chuyªn ngµnh ®Ó tham kh¶o. Trong qu¸ tr×nh biªn so¹n gi¸o tr×nh nµy chóng t«i ®· nhËn ®−îc sù gióp ®ì, gãp ý cña c¸c b¹n ®ång nghiÖp t¹i Tr−êng §HBK Hµ néi vµ Tr−êng §HBK §µ n½ng. Gi¸o tr×nh ch¾c ch¾n vÉn cßn nhiÒu thiÕu sãt b¹n ®äc gãp ý kiÕn ®Ó gi¸o tr×nh hoµn thiÖn h¬n trong lÇn biªn so¹n sau. Chóng t«i xin ch©n thµnh c¸m ¬n !
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Ch−¬ng 1 M¸y c¸n vµ lÞch sö ph¸t triÓn cña m¸y c¸n thÐp 1.1. LÞch sö ph¸t triÓn cña m¸y c¸n thÐp 1.1.1. LÞch sö ph¸t triÓn m¸y c¸n thÐp trªn thÕ giíi M¸y c¸n thÐp th« s¬ ®−îc dïng ngùa ®Ó kÐo vµ dïng ®Ó c¸n ra c¸c s¶n phÈm ®¬n gi¶n ®Ó chÕ t¹o ra g−¬m, dao, gi¸o m¸c, c¸c cç xe ngùa v.v M¸y c¸n lóc ®Çu chØ cã 2 trôc quay ng−îc chiÒu nhau. §Õn n¨m 1864 m¸y c¸n 3 trôc ®Çu tiªn ra ®êi ch¹y b»ng m¸y h¬i n−íc c¸n ra c¸c lo¹i thÐp tÊm, thÐp h×nh, ®ång tÊm vµ d©y ®ång. Do nhu cÇu ngµy cµng ph¸t triÓn, ®Æc biÖt lµ ngµnh ®ãng tµu, chÕ t¹o xe löa, ngµnh c«ng nghiÖp nhÑ mµ chiÕc m¸y c¸n 4 trôc ra ®êi n¨m 1870. Sau ®ã lµ c¸c lo¹i m¸y c¸n víi gi¸ c¸n 6 trôc, 12 trôc, 20 trôc vµ c¸c lo¹i m¸y c¸n ®Æc biÖt kh¸c ra ®êi ®Ó c¸n c¸c s¶n phÈm siªu máng vµ dÞ h×nh nh− m¸y c¸n bi, c¸n chu kú, c¸n ®óc liªn tôc. HiÖn nay, ®Ó c¸n mét s¶n phÈm theo mét quy tr×nh c«ng nghÖ, ng−êi ta kÕt hîp nhiÒu gi¸ c¸n l¹i nh− m¸y c¸n th«, m¸y c¸n ph¸, nhãm gi¸ c¸n th«, nhãm gi¸ c¸n trung gian, nhãm gi¸ c¸n tinh, m¸y c¸n tinh, m¸y c¸n b¸n liªn tôc, m¸y c¸n liªn tôc v.v ngoµi ra ng−êi ta cßn dïng rÊt nhiÒu thiÕt bÞ kh¸c ®Ó tiÕn hµnh tù ®éng ho¸, c¬ khÝ ho¸, tin häc ho¸ trong s¶n xuÊt theo QTCN míi. C¸c thiÕt bÞ nµy lµ m¸y c¾t, lß nung, lß nhiÖt luyÖn, hÖ thèng con l¨n, bµn n©ng h¹, m¸y tinh chØnh, sµn lµm nguéi v.v tÊt c· c¸c thiÕt bÞ chÝnh vµ phô ®ã ®−îc bè trÝ s¾p ®Æt trong x−ëng c¸n hay trong khu liªn hîp luyÖn c¸n thÐp theo tr×nh tù c«ng nghÖ. ThÕ giíi cã nh÷ng x−ëng c¸n víi chiÒu dµi tõ 500 m ®Õn 4.000 m víi n¨ng suÊt rÊt cao nh− khu luyÖn c¸n thÐp B¶o s¬n Trung quèc 6 triÖu tÊn/ n¨m; khu luyÖn c¸n thÐp cña c«ng ty POSCO Hµn quèc cã n¨ng suÊt 20 triÖu tÊn / n¨m. 1.1.2. LÞch sö ph¸t triÓn cña ngµnh c¸n thÐp ViÖt nam Tr−íc n¨m 1954, c¸c lo¹i thÐp ë ViÖt nam hÇu nh− nhËp tõ Ph¸p vÒ, sau 1954 chóng ta nhËp thÐp tõ Liªn x«, Trung quèc vµ c¸c n−íc §«ng ©u. KÕ ho¹ch 5 n¨m lÇn thø nhÊt (1960 - 1965), nhµ n−íc ta ®Çu t− x©y dùng khu gang thÐp Th¸i nguyªn víi sù gióp ®ì cña Trung quèc. N¨m 1975, nhµ m¸y luyÖn c¸n thÐp Gia sµng, Th¸i nguyªn ®i vµo ho¹t ®éng víi n¨ng suÊt 5 v¹n tÊn n¨m (nay lµ 10 v¹n T/N) víi sù gióp ®ì cña CHDC §øc. MiÒn nam sau ngµy gi¶i phãng cã c¸c nhµ m¸y c¸n thÐp h×nh cì nhá nh− Vicasa, Vikimc« (víi n¨ng suÊt kho¶ng 5 v¹n tÊn / n¨m. §Õn n¨m 1978 Nhµ m¸y c¸n thÐp L−u x¸, Th¸i nguyªn cã n¨ng suÊt 12 v¹n tÊn / n¨m ®i vµo ho¹t ®éng. Cho ®Õn n¨m 1986 c¶ n−íc chØ ®¹t kho¶ng 20 v¹n tÊn thÐp c¸n / n¨m. Sau ®æi míi, c¸c xÝ nghiÖp liªn doanh c¸n thÐp gi÷a ViÖt nam vµ n−íc ngoµi ®· h×nh thµnh nh− C«ng ty thÐp ViÖt - Uc VINAUSTEEL ë H¶i phßng cã n¨ng suÊt 18 v¹n tÊn / n¨m, C«ng ty thÐp NASTEELVINA gi÷a ViÖt nam vµ Singapo ë Th¸i nguyªn cã n¨ng suÊt 12 v¹n tÊn / n¨m, C«ng ty thÐp ViÖt - NhËt ë Vòng tµu, C«ng ty Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 1
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n thÐp èng VINAPIPE liªn doanh gi÷a ViÖt nam vµ Hµn quèc, C«ng ty thÐp §µ n½ng v.v TÝnh ®Õn n¨m 2005 c¶ n−íc ta ®· s¶n xuÊt kho¶ng 3.000.000 tÊn thÐp c¸n. ThÐp cña chóng ta phôc vô ®−îc mét phÇn nhu cÇu x©y dùng cho ®Êt n−íc vµ ®· tham gia xuÊt khÈu. Trong ®Þnh h−íng ph¸t triÓn cña ngµnh luyÖn kim ë n−íc ta ®· dù kiÕn tæng nhu cÇu thÐp vµo n¨m 2010 lµ 6.400.000 tÊn, trong ®ã cã 3.500.000 tÊn thÐp tÊm, l¸ vµ 2.900.000 tÊn thÐp h×nh vµ d©y. §Ó ®¶m b¶o nhu cÇu nªu trªn, dù kiÕn x©y dùng, ph©n bæ vµ ph¸t triÓn n¨ng lùc thiÕt bÞ nh»m c©n ®èi nhu cÇu s¶n phÈm còng ®−îc ®Ò xuÊt cho tõng giai ®o¹n ®Õn 2005 vµ 2010, bao gåm c¸c nhµ m¸y c¸n nãng, c¸n nguéi thÐp b¨ng liªn tôc víi tæng s¶n l−îng dù kiÕn ®Õn 2010 tíi h¬n 4 triÖu tÊn/n¨m. 1.2. Kh¸i niÖm vÒ s¶n phÈm c¸n S¶n phÈm c¸n ®−îc sö dông kh¾p mäi n¬i, tõ c¸c ngµnh c«ng nghiÖp chÕ t¹o «t«, xe löa, m¸y cµy, xe t¨ng, trong c«ng nghiÖp chÕ t¹o m¸y bay, tªn löa, trong chÕ t¹o tµu thñy ®Õn c¸c ngµnh c«ng nghiÖp x©y dùng d©n dông, x©y dùng cÇu ®−êng, ph¸t thanh truyÒn h×nh, trong c«ng nghiÖp d©n dông v.v v× vËy mµ ngµnh c¸n ®−îc chó ý vµ ph¸t triÓn m¹nh trªn thÕ giíi. VËt liÖu ®−îc dïng phæ biÕn trong c«ng nghiÖp c¸n lµ thÐp vµ c¸c kim lo¹i mµu nh− vµng, b¹c, ®ång, nh«m, ch×, kÏm, niken v.v ®Ó x©y nªn nh÷ng giµn khoan trªn biÓn, ®Ó lµm cèt thÐp cèt pha cho nh÷ng ng«i nhµ cao chäc trêi, ®Ó chÕ t¹o nh÷ng ®−êng d©y c¸p quang, nh÷ng ®−êng d©y ®iÖn vµ ®iÖn tho¹i nèi tõ miÒn quª nµy ®Õn miÒn quª kh¸c; thÐp ®−êng ray lµm nªn nh÷ng ®−êng xe löa, thÐp l¸ tr¸ng thiÕc dïng ®Ó lµm hép ®ùng hoa qu¶ vµ ®ùng thùc phÈm . Nh«m tÊm, thÐp tÊm kh«ng gØ dïng ®Ó chÕ t¹o xoong, ch¶o, nåi, dïng trong trang trÝ néi thÊt v.v S¶n phÈm c¸n cã nhiÒu chñng lo¹i kh¸c nhau nh− thÐp h×nh, thÐp tÊm, thÐp «ng vµ c¸c lo¹i s¶n phÈm cã h×nh d¸ng ®Æc biÖt nh− c¸c lo¹i ren, c¸c lo¹i bi, b¸nh r¨ng, b¸nh xe löa ThÐp tÊm ®−îc øng dông nhiÒu trong c¸c ngµnh chÕ t¹o tµu thuû, « t«, m¸y kÐo, chÕ t¹o m¸y bay, trong ngµy d©n dông. Chóng ®−îc chia thµnh 3 nhãm: - ThÐp tÊm dµy: S = 4 ÷ 60 mm; B = 600 ÷ 5.000 mm; L = 4000 ÷ 12.000 mm - ThÐp tÊm máng: S = 0,2 ÷ 4 mm; B = 600 ÷ 2.200 mm. - ThÐp tÊm rÊt máng (thÐp l¸ cuén): S = 0,001 ÷ 0,2 mm; B = 200 ÷ 1.500 mm; L = 4000 ÷ 60.000 mm. ThÐp èng ®−îc sö dông nhiÒu trong c¸c ngµng c«ng nghiÖp dÇu khÝ, thuû lîi, x©y dùng Chóng ®−îc chia thµnh 2 nhãm: - èng kh«ng hµn: lµ lo¹i èng ®−îc c¸n ra tõ ph«i thái ban ®Çu cã ®−êng kÝnh φ = 200 ÷ 350 mm; chiÒu dµi L = 2.000 ÷ 4.000 mm. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 2
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n - èng c¸n cã hµn: ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸ch cuèn tÊm thµnh èng sau ®ã c¸n ®Ó hµn gi¸p mèi víi nhau. Lo¹i nµy ®−êng kÝnh ®¹t ®Õn 4.000 ÷ 8.000 mm; chiÒu dµy ®¹t ®Õn 14 mm. ThÐp h×nh cã rÊt nhiÒu chñng lo¹i, cã s¶n phÈm víi tiÕt diÖn ®¬n gi¶n còng cã s¶n phÈm víi tiÕt diÔn rÊt phøc t¹p: H.1.1. Mét sè lo¹i s¶n phÈm c¸n h×nh 1.3. Kh¸i niÖm vÒ m¸y c¸n vµ m¸y c¸n thÐp 1.3.1. Kh¸i niÖm vÒ m¸y c¸n Ngµy x−a, con ng−êi ®· biÕt dïng nh÷ng vËt b»ng gæ hoÆc ®¸ cã d¹ng h×nh trô trßn ®Ó nghiÒn bét, Ðp mÝa, Ðp c¸c lo¹i dÇu v.v Nh÷ng vËt h×nh trßn xoay dÇn ®−îc thay b»ng ®ång, nh«m råi ®Õn b»ng gang, thÐp vµ ®−îc chÕ t¹o thµnh nh÷ng trôc c¸n ®−îc l¾p trªn nh÷ng khung gi¸ c¸n ®Ó t¹o thµnh nh÷ng m¸y c¸n tõ th« s¬ ®Õn hiÖn ®¹i. Ban ®Çu trôc c¸n ®−îc quay b»ng søc ng−êi råi ®Õn tr©u bß sau ®ã ®−îc m¸y c¸n ®−îc dÉn ®éng b»ng m¸y h¬i n−íc råi ®Õn c¸c ®éng c¬ ®iÖn cã c«ng suÊt 5.000 ÷ 7.800 kw. Ngµy nay, m¸y c¸n nÆng ®Õn hµng tr¨m tÊn, trôc c¸n cã ®−êng kÝnh ®Õn 2.000 mm vµ m¸y c¸n hoµn toµn ®−îc ®iÒu khiÓn tù ®éng vµ lµm viÖc theo ch−¬ng tr×nh. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 3
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n 1.3.2. M¸y c¸n thÐp M¸y c¸n thÐp lµ m¸y c¸n chuyªn dïng ®Ó c¸n thÐp ë tr¹ng th¸i nãng hoÆc ë tr¹ng th¸i nguéi. M¸y c¸n thÐp ®−îc chia ra nhiÒu lo¹i, m¸y c¸n ra thÐp h×nh gäi lµ m¸y c¸n h×nh, m¸y c¸n ra thÐp tÊm gäi lµ m¸y c¸n tÊm, cßn m¸y c¸n èng chuyªn dïng ®Ó c¸n ra c¸c lo¹i èng v.v M¸y c¸n gåm 3 bé phËn hîp thµnh: nguån n¨ng l−îng, bé phËn truyÒn dÉn ®éng vµ gi¸ c¸n. a/ Gi¸ c¸n: lµ n¬i tiÕn hµnh qu¸ tr×nh c¸n bao gåm: c¸c trôc c¸n, gèi, æ ®ì trôc c¸n, hÖ thèng n©ng h¹ trôc, hÖ thèng c©n b»ng trôc,th©n m¸y, hÖ thèng dÉn ph«i, c¬ cÊu lËt trë ph«i b/ HÖ thèng truyÒn ®éng: lµ n¬i truyÒn m«men cho trôc c¸n, bao gåm hép gi¶m tèc, khíp nèi, trôc nèi, b¸nh ®µ, hép ph©n lùc. c/ Nguån n¨ng l−îng: lµ n¬i cung cÊp n¨ng l−îng cho m¸y, th−êng dïng c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vµ xoay chiÒu hoÆc c¸c m¸y ph¸t ®iÖn. H.1.2. S¬ ®å m¸y c¸n I- nguån ®éng lùc; II- HÖ thèng truyÒn ®éng; III- Gi¸ c¸n 1: Trôc c¸n; 2: NÒn gi¸ c¸n; 3: Trôc truyÒn; 4: Khíp nèi trôc truyÒn; 5: Th©n gi¸ c¸n; 6: B¸nh r¨ng ch÷ V; 7: Khíp nèi trôc; 8:Gi¸ c¸n; 9: Hép ph©n lùc; 10: Hép gi¶m tèc; 11: Khíp nèi; 12: §éng c¬ ®iÖn C¸n thÐp lµ mét trong nh÷ng ngµnh gia c«ng kim lo¹i b»ng ¸p lùc, ®©y lµ mét ph−¬ng ph¸p gia c«ng kh«ng phoi, t¹o h×nh nhê kh¶ n¨ng biÕn d¹ng dÎo cña kim lo¹i mµ kh«ng cÇn ph¶i c¾t gät nªn tiÕt kiÖm ®−îc nhiÒu kim lo¹i. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 4
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Ch−¬ng 2 Ph©n lo¹i m¸y c¸n vµ thiÕt bÞ c¸n 2.1. ph©n lo¹i m¸y c¸n C¸c lo¹i m¸y c¸n ®−îc ph©n lo¹i theo c«ng dông, theo sè l−îng vµ ph−¬ng ph¸p bè trÝ trôc c¸n, theo vÞ trÝ trôc c¸n. 1.2.1. Ph©n lo¹i theo c¸ch bè trÝ gi¸ c¸n 1 M¸y cã mét gi¸ c¸n (m¸y c¸n ®¬n a): lo¹i nµy chñ yÕu lµ m¸y c¸n ph«i thái Blumin hoÆc m¸y c¸n ph«i 2 hoÆc 3 trôc. 2 M¸y c¸n bè trÝ mét hµng (b) ®−îc bè trÝ nhiÒu lç h×nh h¬n. a/ b/ 3 M¸y c¸n b¸n liªn tôc (H.2.1): nhãm gi¸ c¸n th« ®−îc bè trÝ liªn tôc, nhãm gi¸ c¸n tinh ®−îc bè trÝ theo hµng. Lo¹i nµy th«ng dông khi c¸n thÐp h×nh cì nhá. H×nh 2.1. MÆt b»ng bè trÝ m¸y c¸n liªn tôc vµ c¸n vßng 1. §éng c¬ ®iÖn; 2. Hép gi¶m tèc; 3. Hép b¸nh r¨ng truyÒn lùc; Gi¸ c¸n; a/ Nhãm gi¸ c¸n th« liªn tôc; b/ Nhãm gi¸ c¸n tinh bè trÝ theo hµng 4 M¸y c¸n liªn tôc (H.2.2): c¸c gi¸ c¸n ®−îc bè trÝ liªn tôc, mçi gi¸ chØ thùc hiÖn mét lÇn c¸n. §©y lµ lo¹i m¸y cã hiÖu suÊt rÊt cao vµ ngµy cµng ®−îc sö dông réng r·i. Bé truyÒn ®éng cña m¸y cã thÓ tËp trung, tõng nhãm hay riªng lÎ. Trong m¸y c¸n liªn tôc ph¶i lu«n lu«n ®¶m b¶o mèi quan hÖ: F1.v1 = F2.v2 = F3.v3 = F4.v4 = Fn.vn; trong ®ã F vµ v lµ tiÕt diÖn cña vËt c¸n vµ vËn tèc c¸n cña c¸c gi¸ c¸n t−¬ng øng. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 5
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n H.2.2. M¸y c¸n h×nh liªn tôc φ400 2.1.2. Ph©n lo¹i theo sè l−îng vµ sù bè trÝ trôc c¸n 1 M¸y c¸n 2 trôc ®¶o chiÒu: sau mét lÇn c¸n th× chiÒu quay cña trôc l¹i ®−îc quay ng−îc l¹i. Lo¹i nµy th−êng dïng khi c¸n ph¸, c¸n ph«i, c¸n tÊm dµy. 2 M¸y c¸n 2 trôc kh«ng ®¶o chiÒu: dïng trong c¸n liªn tôc, c¸n tÊm máng. 3 M¸y c¸n 3 trôc: cã lo¹i 3 trôc c¸n cã ®−êng kÝnh b»ng nhau vµ lo¹i 3 trôc th× 2 trôc b»ng nhau cßn trôc gi÷a nhá h¬n gäi lµ m¸y c¸n Layma. 4 M¸y c¸n 4 trôc: gåm 2 trôc nhá lµm viÖc vµ 2 trôc lín dÉn ®éng ®−îc dïng nhiÒu khi c¸n tÊm nãng vµ nguéi. H.2.3. C¸c lo¹i gi¸ c¸n a: Gi¸ c¸n 2 trôc; b: gi¸ c¸n 3 trôc; c: Gi¸ c¸n 3 trôc lauta; d: Gi¸ c¸n 4 trôc 5 M¸y c¸n nhiÒu trôc: Dïng ®Ó c¸n ra c¸c lo¹i tÊm máng vµ cùc máng. M¸y cã 6 trôc, 12 trôc, 20 trôc v.v cã nh÷ng m¸y ®−êng kÝnh c«ng t¸c nhá ®Õn 3,5 mm ®Ó c¸n ra thÐp máng ®Õn 0,001 mm. 6 M¸y ®óc c¸n ph«i thái vµ tÊm liªn tôc: §©y lµ lo¹i m¸y ®óc c¸n hiÖn ®¹i, hiÖn nay ®−îc dïng rÊt nhiÒu trªn thÕ giíi còng nh− ë ViÖt nam dïng ®Ó chÕ t¹o ph«i cho thÐp h×nh ch÷ I, ch÷ U cã chiÒu dµy th©n ban ®Çu tõ 50 ÷ 90 mm, thÐp trßn cã φ = (50 ÷ 150) mm, ph«i tÊm cho m¸y c¸n tÊm cã chiÒu dµy tõ (50 ÷ 90) mm vµ chiÒu réng tõ (600 ÷ 1.500) mm, ph«i thái cã tiÕt diÖn (80 x 80) ÷ (150 x 150) mm. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 6
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n H.2.4. a/ Gi¸ c¸n 6 trôc; b/ M¸y ®óc c¸n ph«i thái; c/ Gi¸ c¸n thÐp b¨ng máng liªn tôc 7 M¸y c¸n hµnh tinh: Lo¹i nµy cã nhiÒu trôc nhá tùa vµo 2 trôc to ®Ó lµm biÕn d¹ng kim lo¹i. M¸y nµy cã c«ng dông lµ c¸n ra thµnh phÈm cã chiÒu dµy rÊt máng tõ ph«i dµy; Mçi mét cÆp trôc nhá sau mçi lÇn quay lµm chiÒu dµy vËt c¸n máng h¬n mét tý. VËt c¸n ®i qua nhiÒu cÆp trôc nhá th× chiÒu dµy máng ®i rÊt nhiÒu. Ph«i ban ®Çu cã kÝch th−íc dµy S = 50 ÷ 125 mm, sau khi qua m¸y c¸n hµnh tinh th× chiÒu dµy s¶n phÈm cã thÓ ®¹t tíi 1 ÷ 2 mm. H.2.5. S¬ ®å m¸y c¸n hµnh tinh 1: Lß nung liªn tôc; 2: Trôc c¸n ph¸ (chñ ®éng); 3: M¸y dÉn ph«i (dÉn h−íng); 4: Trôc c¸n hµnh tinh; 5: Trôc tùa; 6: Trôc lµ s¶n phÈm. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 7
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n 8 M¸y c¸n v¹n n¨ng: lo¹i nµy trôc c¸n võa bè trÝ th¼ng ®øng võa n»m ngang. M¸y dïng khi c¸n dÇm ch÷ I, m¸y c¸n ph«i tÊm 9 M¸y c¸n trôc nghiªng: dïng khi c¸n èng kh«ng hµn vµ m¸y Ðp ®Òu èng 2.1.3. Ph©n lo¹i theo c«ng dông §©y lµ c¸ch ph©n lo¹i dùa vµo môc ®Ých sö dông m¸y, vµo s¶n phÈm cña m¸y vµ vµo c«ng viÖc vµ QTCN mµ m¸y ®¶m nhiÖm ®Ó gäi tªn vµ ph©n lo¹i. a/ M¸y c¸n ph¸: dïng ®Ó c¸n ph¸ tõ thái thÐp ®óc gåm cã m¸y c¸n ph«i thái Blumin vµ m¸y c¸n ph«i tÊm Slabin. M¸y c¸n ph¸ cã thÓ dïng lo¹i gi¸ c¸n 3 trôc cã ®−êng kÝnh D = 500 ÷ 850 mm dÉn ®éng b»ng ®éng c¬ xoay chiÒu, cã khi b»ng ®éng c¬ mét chiÒu. M¸y c¸n ph¸ 2 trôc ®¶o chiÒu th× ph¶i dÉn ®éng b»ng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vµ cã ®−êng kÝnh D = 950 ÷ 1400 mm. b/ M¸y c¸n ph«i: ®Æt sau m¸y c¸n ph¸ vµ cung cÊp ph«i cho m¸y c¸n h×nh vµ m¸y c¸n kh¸c. §©y lµ lo¹i m¸y c¸n 2 trôc ®¶o chiÒu vµ lo¹i m¸y c¸n 3 trôc dïng ®Ó s¶n xuÊt ra ph«i c¸n (th−êng lµ ph«i thái cã tiÕt diÖn vu«ng, ph«i tÊm cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt vµ ph«i tiÕt diÖn trßn) H.2.6. M¸y c¸n ph«i thái φ950 1. Khíp nèi ®Üa; 2. Hép ph©n lùc; 3. trôc khíp nèi; 4. C¬ cÊu nÐn trôc; 5. R·nh trôc c¸n; 6. Khung gi¸ c¸n; 7. trôc c¸n; 8. Lç h×nh trôc c¸n B¶ng 2.1. C¸c lo¹i m¸y c¸n ph¸ vµ c¸n ph«i Tªn m¸y c¸n §−êng kÝnh trôc G thái KÝch th−íc s¶n phÈm S¶n l−îng (mm) ®óc (tÊn) (mm) tÊn/n¨m M¸y c¸n ph¸ 2 750÷1.200 1,2÷16 (120x120)÷(450x450) 60.000 ®Õn trôc ®¶o chiÒu (75÷250)÷(500÷1.500) 350.000 Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 8
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Trôc ngang M¸y c¸n ph«i 1.100÷1.500 tÊm Trôc ®øng 6,5÷32 (65÷300) x (700÷2.000) > 250.000 680÷940 M¸y c¸n ph«i 3 (38 x 38) ÷ (160 x 160) trôc 500÷800 < 1,5 vµ ph«i cho c¸c m¸y c¸n 20.000 ®Õn tÊm máng. 40.000 Nhãm 1: (200 x 200)÷(300 x 300) Ph«i thái M¸y c¸n ph«i 600÷850 60.000 ®Õn liªn tôc Nhãm 2: 1,2 ÷ 16 (55 x 55)÷(200 x 200) 350.000 450÷450 (7÷30) x 150 Ph«i tÊm: 250.000 c/ M¸y c¸n h×nh: lµ lo¹i m¸y c¸n chuyªn dïng ®Ó c¸n ra c¸c lo¹i thÐp h×nh ë tr¹ng th¸i nãng. Trªn m¸y c¸n h×nh, c¸c trôc c¸n ®−îc tiÖn khoÐt bá ®i mét phÇn kim lo¹i ®Ó cã nh÷ng r·nh t¹o h×nh ®Æc biÖt theo thiÕt kÕ. M¸y c¸n h×nh cã thÓ bè trÝ mét gi¸ c¸n hoÆc nhiÒu gi¸ c¸n, c¸c gi¸ c¸n cã thÓ c¸n ®−îc nhiÒu lÇn nh−ng cã khi mçi gi¸ c¸n chØ c¸n ®−îc mét lÇn tuú theo c«ng dông cña m¸y vµ phô thuéc vµo QTCN s¶n xuÊt cña s¶n phÈm. H.2.7. M¸y c¸n h×nh φ800 dÉn ®éng chung bè trÝ theo hµng Gi¸ c¸n cã thÓ lµ gi¸ 2 trôc hoÆc 3 trôc. §éng c¬ lµ lo¹i ®éng c¬ mét chiÒu hoÆc xoay chiÒu, nã phô thuéc nhiÒu vµo viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é c¸n vµ trong qu¸ tr×nh c¸n cã t¨ng tèc hoÆc cã gi¶m tèc. Trong x−ëng c¸n h×nh, c¸c gi¸ c¸n ®Çu vµ gi÷a cã thÓ c¸n nhiÒu lÇn, nh−ng ë gi¸ c¸n tinh cuèi cïng chØ nªn c¸n mét lÇn, cã nh− vËy s¶n phÈm míi chÝnh x¸c vµ ®Ñp. H.2.8. Gi¸ c¸n tinh 2 trôc φ800 Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 9
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n M¸y c¸n h×nh chia ra 3 lo¹i: m¸y c¸n h×nh cì lín, cì võa vµ cì nhá. 1 M¸y c¸n h×nh cì lín: M¸y c¸n h×nh cì lín gåm cã m¸y c¸n ray-dÇm vµ m¸y c¸n h×nh cì lín. §©y lµ nh÷ng m¸y c¸n h×nh cã ®−êng kÝnh trôc c¸n φ ≥ 500 mm. X−ëng c¸n h×nh cì lín hoÆc nhµ m¸y c¸n thÐp h×nh ®−îc gäi lµ cì lín khi gi¸ c¸n tinh cuèi cïng trong x−ëng c¸n ph¶i cã trôc c¸n lín h¬n hoÆc b»ng 500 mm. Kho¶ng c¸ch nµy lµ kho¶ng c¸ch ®−êng t©m cña 2 trôc b¸nh r¨ng ph©n lùc, cßn trªn thùc tÕ trôc c¸n cã ®−êng kÝnh tõ 480 ÷530 mm. Víi ®−êng kÝnh ban ®Çu lµ 530 mm , trôc c¸n vÉn quay tèt nhê trôc c¸c ®¨ng n©ng lªn ®−îc mét gãc (8 ÷12)0. Khi trôc mßn cã thÓ tiÖn l¹i lç h×nh, sau 6 ®Õn 8 lÇn tiÖn l¹i trôc c¸n nhá dÇn vµ chØ cßn 480 mm mµ vÉn quay tèt v× trôc nèi ®−îc h¹ xuèng mét gãc (8 ÷ 12)0. Khi trôc c¸n nhá h¬n 480 mm th× ph¶i thay trôc míi. M¸y c¸n h×nh cì lín cã ®−êng kÝnh φ(750 ÷950) mm chuyªn c¸n thÐp ®−êng ray vµ c¸c lo¹i dÇm chÞu lùc th× gäi lµ m¸y c¸n ray dÇm. C¸c lo¹i s¶n phÈm thÐp h×nh cì lín ®a sè ®−îc s¶n xuÊt ra trªn m¸y c¸n h×nh cì lín, cßn l¹i mét sè Ýt ®−îc s¶n xuÊt trªn m¸y c¸n ray-dÇm. C¸c lo¹i s¶n phÈm thÐp h×nh cì lín còng bao gåm c¸c lo¹i thÐp ray, thÐp ch÷ I, ch÷ U, thÐp ch÷ T, ch÷ L, thÐp gãc, thÐp vu«ng, trßn v.v C¸c lo¹i s¶n phÈm nµy cã kÝch th−íc tiÕt diÖn vµ träng l−îng theo chiÒu dµi ®−îc s¶n xuÊt trªn m¸y c¸n h×nh cì lín 650 vµ 550 tr×nh bµy trong B¶ng 2.1: B¶ng 2.1: Mét sè s¶n phÈm cña m¸y c¸n h×nh cì lín 650 vµ 550 Lo¹i KÝch th−íc s¶n phÈm m¸y ThÐp ThÐp vu«ng a ThÐp Ray Ch÷ Ch÷ I Ch÷ U ThÐp gãc c¸n trßn (mm) b¶n (kg/m) T (mm) φ (mm) (mm) (mm) 650 70÷220 70x70÷220x220 350 24÷33 220 N016÷N030 N016÷N030 90x90 ÷ 220x220 550 50÷150 50x50÷150x150 300 24 150 N010÷N020 N010÷N020 75x75÷ 150x150 §èi víi m¸y c¸n h×nh 750 vµ lín h¬n th× s¶n phÈm trªn cã kÝch th−íc lín h¬n. Trong c¸c nhµ m¸y c¸n thÐp hiÖn ®¹i, m¸y c¸n h×nh cì lín cã ®−êng kÝnh trôc c¸n tinh tõ 500 ÷ 750 mm vµ cã khi lín h¬n th−êng ®−îc bè trÝ theo kiÓu hµng vµ ®−îc chia ra 2 nhãm: nhãm c¸n th« vµ nhãm c¸n tinh. Nhãm gi¸ c¸n th«: Gåm mét gi¸ c¸n 2 trôc ®¶o chiÒu cã ®−êng kÝnh trôc D = 800 mm ®Æt ë hµng thø nhÊt vµ 1 gi¸ c¸n th« 3 trôc ®Æt ë hµng thø 2. VËt liÖu ban ®Çu cña m¸y c¸n cã khi lµ thái ®óc còng cã khi lµ ph«i. C¸c gi¸ c¸n th« cã nhiÖm vô c¸n th« c¸c dÇm ch÷ I, U, T vµ c¸c lo¹i h×nh cì lín kh¸c. Riªng ®èi víi m¸y c¸n th« 2 trôc ®¶o chiÒu nµy cã vèn ®Çu t− c¬ b¶n vµ tæng chi phÝ lín h¬n so víi gi¸ c¸n th« 3 trôc. Gi¸ c¸n th« ®¶o chiÒu nµy cho phÐp thay Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 10
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n ®æi l−îng Ðp theo s¬ ®å riªng ®éc lËp vµ cho ta mét kh¶ n¨ng víi l−îng Ðp lín v× vËy mµ sè lÇn c¸n ®−îc gi¶m ®i. Nhãm gi¸ c¸n tinh: Gåm 2 gi¸ c¸n trong ®ã cã 1 gi¸ c¸n 3 trôc vµ mét gi¸ c¸n 2 trôc. Gi¸ c¸n 2 trôc cã ®−êng kÝnh trôc 650 mm. Gi¸ c¸n 2 trôc nµy dïng ®Ó c¸n tinh l¹i lÇn cuèi cïng cho s¶n phÈm. Sö dông gi¸ c¸n tinh 2 trôc cã −u ®iÓm: §é cøng v÷ng lín, ®iÒu chØnh trôc nhanh vµ chÝnh x¸c b¶o ®¶m chÊt l−îng s¶n phÈm v.v Trôc c¸n cña gi¸ c¸n tinh 2 trôc quay ®−îc nhê mét ®éng c¬ riªng biÖt truyÒn ®éng qua trôc b¸nh r¨ng ch÷ V vµ trôc khíp nèi v¹n n¨ng. Gi÷a gi¸ c¸n 2 trôc vµ 3 trôc ng−êi ta ®Æt dù phßng mét thiÕt bÞ truyÒn ®éng b»ng khíp nèi v¹n n¨ng ®Ó khi cã mét sù cè nµo ®ã x¶y ra víi mét trôc nèi nµo cña hÖ thèng th× trôc nèi dù phßng sÏ lµm viÖc. Nh− vËy tÊt c· c¸c trôc c¸n cña 2 gi¸ c¸n ®ã vÉn lµm viÖc b×nh th−êng b»ng mét ®éng c¬ ®iÖn kh¸c. §èi víi c¸c lo¹i m¸y c¸n h×nh cì lín nãi riªng vµ c¸n h×nh hiÖn ®¹i ngµy nay th× c¸c trôc c¸n cã sè vßng quay thay ®æi t−¬ng ®èi réng v× cã mét ®éng c¬ ®iÖn cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é trong mét kho¶ng réng vµ chÝnh x¸c. Ngoµi ra m¸y cßn cã mét hÖ thèng ®−êng con l¨n chuyÓn dÞch ph«i hoµn toµn tù ®éng cã m¸y ®¶o lËt ph«i, c¬ cÊu dÞch chuyÓn, bµn n©ng thuû lùc vµ c¸c c¬ cÊu c¬ khÝ hiÖn ®¹i kh¸c. §a sè c¸c m¸y c¸n h×nh cì lín lo¹i (650 ÷ 750) mm ®−îc ®Æt trong c¸c nhµ m¸y c¸n thÐp cã m¸y c¸n Ray-DÇm cì lín. Bè trÝ nh− vËy cã thÓ s¶n xuÊt ®−îc tÊt c¶ c¸c lo¹i thÐp h×nh cì lín cã kÝch th−íc kh¸c nhau. C¸c lo¹i m¸y c¸n h×nh hiÖn ®¹i dïng ®Ó c¸n c¸c thÐp h×nh cì lín cã ch©n réng, nã kh¸c víi m¸y c¸n v¹n n¨ng ë gi¸ c¸n tinh cuèi cïng lµ lo¹i gi¸ c¸n tinh 2 trôc. H.2.9. MÆt b»ng m¸y c¸n h×nh cì lín 650 1. Ph«i thái hoÆc thái ®óc; 2. Sµn chøa ph«i c¸n; 3. M¸y ®Èy ph«i vµo lß nung; 4. Lß nung liªn tôc; 5. Hè chøa v¶y s¾t; 6. Gi¸ c¸n ph¸ 2 trôc; 7. Gian ®éng c¬ ®iÖn; 8. M¸y c−a ®Üa; 9. M¸y cuén, dËp, Ðp phÕ liÖu; 10. Gi¸ c¸n th« 3 trôc 650; 14. M¸y c−a ®Üa; 15. Sµn xÕp s¶n phÈm; 16. M¸y n¾n th¼ng; 17. Sµn nguéi; BÖ chøa s¶n phÈm; 19. Cçu trôc M¸y c¸n h×nh cì lín th−êng ®−îc bè trÝ hµng, ®«i khi bè trÝ theo h×nh ch÷ Z (cßn gäi lµ bµn cê). Sù ph©n chia c¸c lo¹i m¸y c¸n h×nh còng phô thuéc vµo quy −íc cña tõng n−íc. ë ViÖt Nam th× sù ph©n chia nh− sau: m¸y c¸n h×nh cì lín 500 cã nghÜa lµ m¸y c¸n h×nh cì lín Êy cã gi¸ c¸n tinh cuèi cïng lµ gi¸ 500. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 11
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n 2 M¸y c¸n h×nh cì trung S¶n phÈm cña m¸y c¸n h×nh cì trung phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè. Mét m¸y kh«ng chØ c¸n ra mét lo¹i s¶n phÈm nhÊt ®Þnh mµ c¸n ra nhiÒu lo¹i kh¸c nhau. Trªn c¸c m¸y c¸n bè trÝ theo kiÓu bµn cê (ch÷ Z) c¸n ®−îc nhiÒu lo¹i s¶n phÈm h¬n khi c¸n trªn m¸y c¸n h×nh bè trÝ theo hµng. B¶ng 2.2 cho biÕt kÝch th−íc vµ c¸c th«ng sè kü thuËt cña c¸c lo¹i s¶n phÈm m¸y c¸n h×nh cì trung. B¶ng 2.2. M¸y c¸n h×nh trung b×nh vµ c¸c s¶n phÈm cña chóng M¸y c¸n C¸c kÝch th−íc cña thÐp h×nh (mm) Trßn Vu«ng DÑt Gãc Ch÷ U Ch÷ I Ray Ch÷ T φ(mm) a(mm) B(mm) (mm) H(mm) H(mm) (kg/m) H(mm) M¸y c¸n 40 40 x 40 50 x 50 80 100 450 ÷ ÷ 200 ÷ ÷ ÷ 350 vµ < 500 mm. H.2.10. M¸y c¸n h×nh trung b×nh 450 bè trÝ liªn tôc 1. Ph«i tõ sµn nguéi cña m¸y c¸n ph«i; 2. Sµn chøa ph«i c¸n; 3. Lß nung t¨ng nhiÖt; 4. Mèi hµn tiÕp mèi di ®éng; 5. Bµn c©n; 6. Lß nung; 7. HÖ thèng con l¨n dÉn; 8. M¸y c¾t ®Çu ph«i; 9. Nhãm gi¸ c¸n th«; 10. M¸y c¾t bay; 11. Nhãm gi¸ c¸n tinh; 12. M¸y c¾t; 13. M¸y cuén s¶n phÈm; 14. M¸y lËt thÐp; 15. M¸y xÕp thÐp; 16. M¸y bã thÐp; 17. Sµn l¨n dÉn s¶n phÈm; 18. Sµn lµm nguéi; 19. M¸y n¾n th¼ng; 20. M¸y c¾t ®Üa; 21. M¸y di chuyÓn s¶n phÈm Thùc tÕ th× ng−îc l¹i c¸n liªn tôc truyÒn ®éng tËp thÓ khã nhËn ®−îc s¶n phÈm cã h×nh d¹ng phøc t¹p. Nh− vËy: Khi t¹o ra mét mèi quan hÖ hîp lý gi÷a tèc ®é quay cña trôc vµ l−îng kÐo trong mçi lç h×nh (V× vËt c¸n bÞ c¨ng hoÆc chïng gi÷a c¸c gi¸ c¸n). S¶n phÈm cµng cã h×nh d¸ng phøc t¹p th× khã kh¨n ®ã cµng lín. Sù kh¸c nhau vÒ ®éng häc trong nh÷ng phÇn kh¸c nhau cña lç h×nh sÏ sinh ra øng Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 12
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n suÊt. TrÞ sè øng suÊt nµy cã thÓ v−ît qu¸ giíi h¹n bÒn lµm ph¸ vì c¸c tæ chøc cña kim lo¹i dÉn ®Õn phÕ phÈm vµ g©y ra khuyÕt tËt. L−îng Ðp kh«ng ®ång ®Òu trªn toµn bé s¶n phÈm vµ mèi quan hÖ kh«ng ®¶m b¶o quan hÖ hîp lý gi÷a tèc ®é quay cña trôc c¸n vµ l−îng kÐo trong mçi lç h×nh sÏ dÉn ®Õn lµm sai h×nh d¸ng vµ kÝch th−íc s¶n phÈm. Tõ nh÷ng nguyªn nh©n trªn, khi c¸n s¶n phÈm cã h×nh d¸ng phøc t¹p ng−êi ta ch−a dïng m¸y c¸n liªn tôc. Thùc tÕ quy tr×nh c«ng nghÖ cã hiÖu qu¶ nhÊt lµ dïng m¸y c¸n bè trÝ kiÓu ch÷ Z (cßn gäi lµ bµn cê). Dïng m¸y nµy c¸n ®−îc thÐp h×nh trung b×nh cã tiÕt diÖn phøc t¹p cã ®é chÝnh x¸c cao ®óng yªu cÇu kü thuËt, mÆt kh¸c m¸y mãc bè trÝ hîp lý c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸ cao. H×nh 2.11 cho ta s¬ ®å bè trÝ c¸c m¸y c¸n h×nh kiÓu ch÷ Z ThiÕt bÞ vËn chuyÓn ThiÕt bÞ vËn chuyÓn H×nh 2.11a. S¬ ®å bè trÝ c¸c m¸y c¸n h×nh kiÓu ch÷ Z ThiÕt bÞ vËn chuyÓn ThiÕt bÞ vËn chuyÓn H×nh 2.11b- S¬ ®å bè trÝ m¸y c¸n h×nh ch÷ Z 3 d·y bè trÝ nghiªng. H×nh 2.11c. KiÓu ch÷ Z cã nhãm gi¸ c¸n tinh bè trÝ bµn cê. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 13
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Sè gi¸ c¸n th« nhiÒu hay Ýt phô thuéc vµo kÝch th−íc cña thái ®óc hoÆc ph«i ban ®Çu, cßn sè gi¸ c¸n tinh th× tõ 3 - 5 gi¸ nã phô thuéc vµo kÝch th−íc cña s¶n phÈm c¸n ra. §−êng kÝnh trôc c¸n th−êng tõ (350 ÷ 450) mm. Mét sè nhµ m¸y c¸n cò vÉn cßn kiÓu m¸y c¸n bè trÝ hµng ( mét hµng, hai hµng). MÆt b»ng bè trÝ thiÕt bÞ cña m¸y c¸n h×nh cì trung b×nh φ350 bè trÝ theo hµng H.2.12. M¸y c¸n h×nh trung b×nh 350 bè trÝ theo hµng 1, 2, 3, 4: Nhãm gi¸ c¸n th« 450; 5, 6, 7: Nhãm gi¸ c¸n gi÷a 400; 8, 9, 10: Gi¸ c¸n 300; 11: Gi¸ c¸n tinh 300; 12: Hép truyÒn lùc; 13: Hép gi¶m tèc; 14: §éng c¬ M¸y c¸n h×nh 350 c¸n ra c¸c lo¹i thÐp trßn cã ®−êng kÝnh (20 ÷ 75) mm, thÐp vu«ng cã c¹nh a = (18 x 18) ÷ (65 x 65) mm, thÐp lôc l¨ng cã ®−êng kÝnh ngo¹i tiÕp tõ (20 ÷ 68) mm, thÐp b¶n cã chiÒu réng tõ (40 ÷ 120) mm vµ dµy tõ (5 ÷ 40) mm, thÐp gãc cã c¹nh (45 x 45) mm ®Õn (90 x 90) mm, thÐp ch÷ I cao 100 mm vµ ch÷ U cã chiÒu cao tõ (50 ÷ 100) mm. ngoµi ra m¸y cßn s¶n xuÊt nhiÒu lo¹i thÐp h×nh ®¬n gi¶n vµ phøc t¹p kh¸c. Ph«i cho m¸y c¸n h×nh 350 cã tiÕt diÖn ngang tõ (100 x 100) ®Õn (170 x 170) mm, dµi 6.000 mm vµ cã träng l−îng tõ (450 ÷ 1.350) kg. 3 M¸y c¸n h×nh cì nhá M¸y c¸n h×nh cì nhá (bao gåm c¶ m¸y c¸n d©y thÐp) th−êng ®−îc bè trÝ c¸n vßng, b¸n liªn tôc hay liªn tôc, ®©y lµ c¸c m¸y c¸n h×nh cã ®−êng kÝnh trôc c¸n tõ 250 mm ®Õn < 350 mm. nÕu ®−êng kÝnh trôc < 250 th× ®−îc gäi lµ m¸y c¸n Mini. Träng l−îng vµ kÝch th−íc thÐp h×nh cì nhá phô thuéc vµo tiÕt diÖn cña s¶n phÈm vµ n¬i sö dông theo yªu cÇu cña kü thuËt. C¸c lo¹i s¶n phÈm nµy ®−îc c¾t ra tõng ®o¹n vµ bã l¹i thµnh bã cã träng l−îng kho¶ng (100 ÷ 150) kg. C¸c lo¹i d©y thÐp th× cuén thµnh tõng bã cã ®−êng kÝnh cuén bªn trong lµ (500 ÷ 700) mm, träng l−îng tõ (80 ÷ 200) kg. §èi víi c¸c m¸y c¸n d©y liªn tôc th× träng l−îng cuén ®¹t tíi (250 ÷ 350) kg. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 14
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n C¸c lo¹i thÐp b¶n (dÑt) ®−îc cuén thµnh tõng bã cã h×nh bÇu dôc ®Ó kh«ng l¨n vµ cÈu dÓ dµng cã c¹nh dµi tõ b = (1200 ÷ 2500) mm. Träng l−îng cuén tõ (25 ÷ 125) kg. ChiÒu dµi tæng céng cña thÐp b ®−îc cuén phô thuéc vµo kiÓu m¸y vµ kÝch th−íc cña ph«i. VËt liÖu ban ®Çu lµ ph«i cã kÝch th−íc kh¸c nhau tuú theo kiÓu m¸y vµ kÝch th−íc cña s¶n phÈm. Nh÷ng lo¹i ph«i th−êng gÆp trªn m¸y c¸n nµy lµ (40 x 40) ÷ (80 x 80) mm, dµi 9 m. Tuú thuéc vµo lß nung cã ph«i dµi 1.500 mm vµ tiÕt diÖn lµ (200 x 200) mm ®Ó c¸n ra c¸c lo¹i s¶n phÈm lín vµ dµi h¬n b×nh th−êng. S¶n phÈm thÐp h×nh cì nhá cã 2 yªu cÇu c¬ b¶n sau ®©y: - C¸c s¶n phÈm c¸n thÐp h×nh cì nhá ph¶i cã dung sai bÐ nhÊt, môc ®Ých lµ tiÕt kiÓm kim lo¹i. - C¸c s¶n phÈm c¸n ph¶i cã ®é sai lÖch gièng nhau vµ nhá nhÊt theo kÝch th−íc tiÕt diÖn trªn toµn bé chiÒu dµi vËt c¸n, ®iÒu Êy cã ý nghÜa rÊt lín khi gia c«ng c¾t gät kim lo¹i tiÕp theo, ®Æc biÖt lµ thÐp trßn v× nã th−êng dïng ®Ó chÕ t¹o bulon, ®inh t¸n, vÝt v.v trªn c¸c m¸y tù ®éng. NÕu kh«ng ®¶m b¶o ®−îc yªu cÇu trªn th× tr−íc khi ®−a vµo m¸y tiÖn tù ®éng ph¶i qua b−íc gia c«ng s¬ bé. D©y thÐp, nÕu sai lÖch kÝch th−íc cµng bÐ th× khi kÐo nguéi d©y thÐp tiÕp theo cµng Ýt lÇn kÐo. Muèn ®¹t ®−îc dung sai bÐ nhÊt th× kÕt cÊu cña m¸y ®−îc ph¶i ®−îc g¸ l¾p bÒn v÷ng, lç h×nh trôc c¸n chÝnh x¸c vµ ®iÒu chØnh trôc còng ph¶i chÝnh x¸c. Mét sè thÐp h×nh trßn bÐ ®−îc s¶n xuÊt ra d−íi d¹ng thÐp cuén (d©y thÐp). NÕu träng l−îng c¸c cuén cµng lín th× n¨ng suÊt cµng cao. N¨ng suÊt thÐp cuén cµng cao khi toµn bé qu¸ tr×nh c¸n ®Òu ®−îc c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸ víi tèc ®é c¸n lín, ®¶m b¶o sù chªnh lÖch gi÷a nhiÖt ®é ®Çu vµ cuèi cña vËt c¸n lµ nhá nhÊt. B¶ng 2.3. M¸y c¸n h×nh cì nhá vµ c¸c s¶n phÈm cña chóng M¸y c¸n C¸c kÝch th−íc cña thÐp h×nh (mm) Trßn Vu«ng DÑt Gãc Ch÷ U Ch÷ I Ray Ch÷ T φ(mm) a(mm) B(mm) (mm) H(mm) H(mm) (kg/m) H(mm) M¸y c¸n 16 ÷ 16 x 16 ÷ 20 x 20 ÷ 50 ÷ 60 300 60 60 x 60 100 60 x 60 65 M¸y c¸n 8 ÷ 8 x 8 ÷ 20 x 20 ÷ 30 250 30 30 x 30 60 40 x 40 C¸c lo¹i m¸y c¸n h×nh cì nhá hiÖn ®¹i cã thÓ chia lµm 3 nhãm chÝnh sau: M¸y c¸n h×nh: Trªn c¸c lo¹i m¸y c¸n h×nh lo¹i nµy ng−êi ta tiÕn hµnh c¸n c¸c lo¹i s¶n phÈm cã h×nh d¸ng ®¬n gi¶n vµ phøc t¹p ë d¹ng thanh hoÆc cuén. M¸y c¸n thÐp b¶n (thÐp dÑt): C¸c s¶n phÈm cña lo¹i m¸y c¸n nµy lµ thÐp b¶n ë d¹ng thanh hoÆc cuén. C¸c lo¹i m¸y c¸n nµy th−êng ®−îc chuyªn m«n ho¸ Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 15
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n nh−: m¸y chuyªn c¸n thÐp b¶n lµm nhÝp « t«, lµm lß xo, m¸y c¸n b¨ng thÐp tõng cuén v.v M¸y c¸n thÐp d©y: Lµ nh÷ng m¸y bè trÝ hµng, m¸y c¸n d©y thÐp b¸n liªn tôc vµ liªn tôc chuyªn s¶n xuÊt d©y thÐp cã ®−êng kÝnh nhá tõ (5 ÷ 9)mm ë d¹ng cuén. HiÖn nay trong c¸n h×nh cì nhá ng−êi ta dïng nhiÒu kiÓu m¸y cã sè gi¸ c¸n bè trÝ liªn tôc (gäi lµ m¸y c¸n h×nh liªn tôc) hoÆc m¸y b¸n liªn tôc bè trÝ theo h×nh ch÷ Z nghÜa lµ gi¸ c¸n th« th× bè trÝ c¸n liªn tôc cßn c¸c gi¸ c¸n tinh th× bè trÝ hµng hoÆc bµn cê. M¸y c¸n liªn hîp còng ®−îc sö dông nhiÒu trong thêi gian gÇn ®©y ®Ó c¸n d©y thÐp vµ thÐp b¶n hÑp Do tÝnh chÊt c«ng nghÖ vµ yªu cÇu cña s¶n phÈm nªn kh«ng thÓ hoÆc khã dïng m¸y c¸n liªn tôc cã cïng mét chÕ ®é tèc ®é. Chóng ta cã thÓ nghiªn cøu tíi c¸c d¹ng bè trÝ m¸y c¸n cì nhá b¸n liªn tôc hay liªn tôc th−êng sau: M¸y c¸n h×nh cì nhá b¸n liªn tôc: C¸c m¸y trong nhãm gi¸ c¸n th« bè trÝ liªn tôc cßn nhãm gi¸ c¸n tinh th× c¸n chu kú hoÆc c¸n vßng cã khi tæ hîp vßng vµ chu kú (h×nh 2.13): C¸n liªn tôc C¸n chu kú C¸n vßng H.2.13. S¬ ®å bè trÝ c¸c gi¸ c¸n b¸n liªn tôc theo th« - chu kú - vßng C¸c m¸y trong nhãm gi¸ c¸n th« ®−îc bè trÝ liªn tôc, nhãm gi¸ c¸n tinh võa bè trÝ liªn tôc võa bè trÝ vßng (xem H×nh 2.14): Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 16
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Nhãm m¸y c¸n th« liªn tôc Nhãm c¸n tinh liªn tôc Nhãm c¸n tinh bè trÝ vßng H.2.15. S¬ ®å bè trÝ c¸c gi¸ c¸n b¸n liªn tôc theo kiÓu gi¸ c¸n th« liªn tôc, gi¸ c¸n tinh liªn tôc - vßng Chó ý: - C¸c gi¸ c¸n ®Çu (ë nhãm gi¸ c¸n th«) trong m¸y c¸n b¸n liªn tôc cã nhiÖm vô gi¶m kÝch th−íc tiÕt diÖn cña ph«i mµ kh«ng cã sù thay ®æi h×nh d¸ng. V× vËy c¸c m¸y nµy bè trÝ liªn tôc vµ ®−îc truyÒn ®éng chung. - c¸c m¸y nµy ®Òu c¸n ph«i cã tiÕt diÖn (45 x 45) ÷ (75 x 75) mm víi chiÒu dµi 9 ÷ 12 m. V× trªn nhãm c¸n tinh cã thao t¸c b»ng tay cho nªn thao t¸c b»ng tay cho nªn tèc ®é c¸n trªn c¸c gi¸ cuèi cïng kh«ng v−ît qu¸ (8 ÷ 15) mm/s. ChÝnh ®©y lµ nh−îc ®iÓm cña m¸y c¸n b¸n liªn tôc, ®Æc biÖt lµ khi c¸n s¶n phÈm thÐp h×nh cì nhá lµm cho n¨ng suÊt gi¶m. ë nh÷ng gi¸ c¸n tinh cuèi cïng ng−êi ta dïng m¸ng vßng dÉn vËt c¸n ¨n vµo trôc thay søc ng−êi. - V× nhiÖt ®é ë ®Çu vµ cuèi vËt c¸n cã sù chªnh lÖch kh¸ lín cho nªn dÉn ®Õn kÝch th−íc tiÕt diÖn theo chiÒu dµi sÏ kh¸c nhau, dung sai sÏ kh¸c nhau theo tiÕt diÖn v× kim lo¹i co do nhiÖt kh¸c nhau. VËt c¸n cµng lín, cµng dµi th× thêi gian n»m trªn nÒn x−ëng cµng l©u do ®ã dung sai theo tiÕt diÖn cµng kh¸c nhau. H×nh 2.15. lµ mét kiÓu bè trÝ hîp lý cña m¸y c¸n h×nh b¸n liªn tôc: 1 2 3 4 Nhãm m¸y c¸n th« liªn tôc 1. M¸y ®Èy ph«i vµo lß 2. M¸y ®Èy ph«i ra lß 3. Lß nung; 4. M¸y c¾t 5. Sµn lµm nguéi 5 H.2.15. S¬ ®å bè trÝ c¸c gi¸ c¸n b¸n liªn tôc theo kiÓu gi¸ c¸n th« liªn tôc, gi¸ c¸n tinh vßng - liªn tôc Nhãm c¸n tinh liªn tôc - §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm ®ã, ng−êi ta bè trÝ trªn m¸y b¸n liªn tôc nhãm c¸n vßng vµ nhãm c¸n tinh ë sau nhãm c¸n th«. Nh÷ng m¸y c¸n nµy th× nhãm gi¸ Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 17
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n c¸n tinh liªn tôc chØ c¸n ra nh÷ng s¶n phÈm thÐp h×nh ®¬n gi¶n mµ th«i. Nh÷ng s¶n phÈm thÐp h×nh phøc t¹p ph¶i c¸n ë nhãm c¸n vßng. Ngoµi ra m¸y cã thÓ bè trÝ theo bËc thang ë nhãm gi¸ c¸n tinh, m¸y nµy dïng ®Ó c¸n thÐp trßn cã ®−êng kÝnh φ = 6 ÷ 35 mm: Nhãm m¸y c¸n th« liªn tôc H.2.16. S¬ ®å bè trÝ c¸c gi¸ c¸n b¸n liªn tôc theo kiÓu gi¸ c¸n th« liªn tôc, gi¸ c¸n tinh bËc thang Sµn lµm nguéi M¸y c¸n h×nh liªn tôc: C¸c m¸y c¸n h×nh cì nhá liªn tôc th−êng bè trÝ c¸c gi¸ c¸n nh− sau: ngoµi c¸c gi¸ c¸n cã trôc c¸n bè trÝ n»m ngang ra cßn cã nh÷ng gi¸ c¸n ®øng ®Ó Ðp kim lo¹i ë 2 bªn cho ®óng kÝch th−íc v× khi c¸n vËt c¸n kh«ng ®−îc lËt trë. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 H.2.17. S¬ ®å bè trÝ c¸c gi¸ c¸n cña m¸y c¸n h×nh liªn tôc Theo s¬ ®å 2.17. th× cã 13 gi¸ c¸n: 3 gi¸ c¸n (8, 10, 12) cã trôc bè trÝ th¼ng ®øng, cßn c¸c gi¸ kh¸c cã trôc bè trÝ n»m ngang. Trõ 5 gi¸ c¸n (2 ÷ 6) ®−îc truyÒn ®éng chung cßn c¸c gi¸ kh¸c ®Òu ®−îc truyÒn ®éng riªng biÖt ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é quay ®−îc dÓ dµng. M¸y c¸n nµy chñ yÕu c¸n c¸c lo¹i thÐp trßn tõ φ (13 ÷ 18) mm, thÐp b¶n cã chiÒu réng (50 ÷ 127) mm. Tèc ®é lín nhÊt cña vËt khi nã ®i ra khái gi¸ c¸n cuèi cïng lµ 9 m/s, 10 m/s, 20 m/s, lo¹i m¸y hiÖn ®¹i tèc ®é cã thÓ ®¹t ®Õn v = 50 m/s. Qu¸ tr×nh c¸n tõ ®Çu ®Õn kÕt thóc hoµn toµn tù ®éng ho¸. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c gi¸ c¸n trong m¸y c¸n liªn tôc phô thuéc chñ yÕu vµo thao t¸c cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ vµ khi söa ch÷a. Trong m¸y c¸n liªn tôc lu«n cã c¸c gi¸ c¸n cã trôc ®−îc bè trÝ th¼ng ®øng ®Ó Ðp 2 bªn kim lo¹i. V× vËt c¸n kh«ng lËt trë ®−îc khi c¸n trong m¸y c¸n cã gi¸ bè trÝ Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 18
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n theo hµng vµ cã trôc th¼ng ®øng nªn mét lÇn chØ c¸n ®−îc mét vËt c¸n mµ th«i (m¸y cã trôc c¸n ngang th× cã thÓ c¸n nhiÒu vËt cïng mét lóc theo nh÷ng lç h×nh kh¸c nhau). VËt c¸n tõ gi¸ nµy sang gi¸ kh¸c hoµn toµn tù ®éng. Tèc ®é c¸n ®¹t cao nªn n¨ng suÊt t¨ng cao h¬n (20 ÷ 30)% so víi m¸y b¸n liªn tôc, ë m¸y c¸n d©y liªn tôc hiÖn ®¹i tèc ®é c¸n ®¹t tíi (40 ÷ 45) mm /s hoÆc tíi ≥ 60 m/s. S¬ ®å c¸n thÐp trßn trªn m¸y c¸n h×nh trung b×nh vµ nhá ®−îc thÓ hiÖn qua h×nh sau: H.2.18. S¬ ®å c¸n thÐp trßn trªn m¸y c¸n h×nh cì trung vµ cì nhá 1. Ph«i thÐp; 2. Trôc c¸n ®Æt n»m ngang; 3. Trôc c¸n ®Æt th¼ng ®øng; 4. Trôc c¸n cã lç h×nh ®Æt n»m ngang; 5. Trôc c¸n cã lç h×nh ®Æt th¼ng ®øng; 6. Lç h×nh trôc c¸n; 7. S¶n phÈm c¸n. d/ M¸y c¸n tÊm M¸y c¸n tÊm cã nhiÖm vô c¸n thÐp vµ c¸c kim lo¹i kh¸c ë tr¹ng th¸i nãng vµ ë tr¹ng th¸i nguéi. S¶n phÈm cña m¸y c¸n tÊm nãng cã chiÒu dµy tõ 1,5 mm ®Õn 60 mm. M¸y c¸n tÊm nguéi c¸n ra c¸c tÊm vµ b¨ng kim lo¹i máng vµ cùc máng tõ 0,007 mm ®Õn 1,25 mm. Th−êng dïng c¸c lo¹i m¸y c¸n 4 trôc, 6 trôc, 12 trôc ®Ó c¸n tÊm. M¸y c¸n cµng nhiÒu trôc th× cã thÓ c¸n ®−îc c¸c tÊm cµng máng vµ cµng chÝnh x¸c. Trôc c¸n tÊm lu«n cã d¹ng h×nh trô trßn xoay vµ ®ßi hái cã ®é chÝnh x¸c, ®é ®ång ®Òu bÒ mÆt, ®é bãng cao. Khi c¸n tÊm lùc c¸n rÊt lín, nhÊt lµ khi c¸n nguéi. S¶n phÈm tÊm lu«n cã h×nh ch÷ nhËt vµ cã chiÒu dµi nh− v« tËn cho nªn s¶n phÈm cña chóng th−êng ë d¹ng cuén ®Ó dÓ vËn chuyÓn. M¸y c¸n tÊm cã ®Æc ®iÓm lµ dïng gi¸ c¸n nhiÒu trôc ®Ó c¸n. §Çu tiªn ng−êi ta c¸n tÊm b»ng m¸y c¸n Laota, sau ®ã dïng m¸y c¸n 4 trôc råi ®Õn m¸y c¸n 6 trôc, 12 trôc, 20 trôc tuy nhiªn chØ cã 2 trôc lµm viÖc, t¹i 2 trôc nµy kim lo¹i trùc tiÕp biÕn d¹ng. Th−êng th× 2 trôc lµm viÖc ®−îc dÉn ®éng, c¸c trôc cßn l¹i lµ trôc tùa, cµng nhiÒu trôc tùa th× ®é dµy cña s¶n phÈm cµng chÝnh x¸c. theo quy ®Þnh ng−êi ta gäi m¸y theo ®−êng kÝnh trôc lµm viÖc tr−íc råi ®Õn trôc tùa. VÝ dô: m¸y c¸n 4 trôc 500/1.200 x 2.500, cã nghÜa lµ m¸y c¸n cã trôc tùa φ = 1.200 mm; L = 2.500 mm vµ Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 19
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n trôc lµm viÖc cã φ = 500 mm. H.2.30. M¸y c¸n tÊm nguéi 1. Trôc cuén; 2. C÷ ®ì cuén; 3. Tang nh·; 4. Con l¨n kÑp; 5. Trôc lµm viÖc; 6. Tang cuén, nh¶ khi c¸n; 7. KÑp thñy lùc; 8. Trôc Ðp b¨ng kim lo¹i M¸y c¸n tÊm th−êng dïng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu v× sau mçi lÇn c¸n m¸y l¹i ®−îc ®¶o chiÒu ®Ó c¸n qua c¸n l¹i cho ®Õn lóc ra s¶n phÈm. NÕu bè trÝ liªn tôc th× ®éng c¬ vÉn lµ lo¹i mét chiÒu. M¸y c¸n tÊm cã lo¹i chØ bè trÝ mét gi¸ c¸n gièng nh− m¸y c¸n thÐp h×nh, ngoµi ra m¸y m¸y còng ®−îc bè trÝ theo hµng hay liªn tôc. HiÖn nay do ®Çu t− vµo mét m¸y c¸n tÊm rÊt ®¾t tiÒn nªn n−íc ta vÉn ph¶i nhËp 100% thÐp tÊm tõ n−íc ngoµi. H.2.29. Nhãm gi¸ c¸n tinh thÐp tÊm nãng 4 trôc 500/1300/2200 1. C¸c con l¨n vËn chuyÓn; 2. Bµn tiÕp nhËn; 3. Bé phËn th¸o dì cuén thÐp; 4. Con l¨n dÉn b¨ng thÐp; 5. Bµn Ðp dÉn b¨ng thÐp; 6. Gi¸ c¸n; 7. M¸y c¾t bay; 8. Con l¨n c¨ng tr−íc sau; 9. Tang cuén thÐp; 10. Bé phËn vËn chuyÓn s¶n phÈm. HiÖn nay m¸y c¸n tÊm th−êng ®−îc ph©n lo¹i theo c«ng dông: M¸y c¸n tÊm nãng vµ m¸y c¸n tÊm nguéi. M¸y c¸n tÊm nãng dµy vµ võa c¸n ra c¸c s¶n phÈm dµy tõ (25 ÷ 60) mm vµ dµy võa tõ (4 ÷ 〈 25) mm. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 20
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n M¸y c¸n tÊm nguéi ®−îc c¸n ë tr¹ng th¸i nguéi, khi c¸n kim lo¹i cÇn ®−îc b«i tr¬n tèt ®Ó bÒ mÆt trôc c¸n bãng ®Ñp vµ kh«ng bÞ biÕn d¹ng trong khi c¸n v× khi c¸n nguéi ma s¸t lín vµ tèn nhiÒu n¨ng l−îng. Khi ph©n lo¹i theo sù bè trÝ trôc c¸n th× cã m¸y c¸n mét gi¸; m¸y c¸n bè trÝ hµng, m¸y c¸n bè trÝ b¸n liªn tôc vµ liªn tôc; theo sù bè trÝ trôc c¸n liªn tôc th× cã m¸y c¸n tÊm nãng liªn tôc vµ m¸y c¸n tÊm nguéi liªn tôc. c. M¸y c¸n èng n Kh¸i niÖm: Trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp, c¸c lo¹i èng thÐp ®−îc sö dông rÊt nhiÒu víi nh÷ng lo¹i èng cã ®−êng kÝnh rÊt bÐ (d = 0,5 mm) ®Õn nh÷ng èng cã ®−êng kÝnh rÊt lín trong c¸c ngµnh dÇu khÝ lªn ®Õn vµi mÐt. C¸c lo¹i èng nµy cã lo¹i lµ èng hµn vµ cã lo¹i èng kh«ng hµn. §èi víi c¸c lo¹i èng nhá (d = 0,5 ÷ 20 mm) th× dïng m¸y kÐo èng ë tr¹ng th¸i nguéi kh«ng cã lâi tùa, cßn ®èi víi lo¹i to h¬n th× dïng m¸y kÐo cã lâi tùa. H.2.31. S¬ ®å kÐo èng a/ KÐo kh«ng dïng trôc tùa; b/ KÐo cã trôc tùa 1. Ph«i èng; 2. Khu«n kÐo èng; 3. BÖ g¸ l¾p khu«n khu«n kÐo; 4. Lâi tùa §èi víi èng hµn, cã thÓ c¸n vµ t¹o h×nh ë tr¹ng th¸i nãng nÕu èng to vµ cã thµnh èng dµy, c¸c lo¹i èng nhá vµ máng nªn c¸n vµ t¹o h×nh ë tr¹ng th¸i nguéi. Do vèn ®Çu t− lín nªn ë ViÖt nam ch−a cã c¸c m¸y c¸n èng kh«ng hµn mµ chØ cã mét sè nhµ m¸y c¸n èng hµn, nh−ng víi quy m« rÊt nhá, chñ yÕu lµ c¸n èng thÐp kh«ng gØ, èng dÉn n−íc nh−c«ng ty liªn doanh èng thÐp VINAPIPE (H¶i phßng) hoÆc c«ng ty c¸n èng §µi nam thuéc C«ng ty Hßa ph¸t. C¸c lo¹i èng hµn cña VN cã chiÒu dµy lín nhÊt lµ 5 mm, ®−êng kÝnh èng lín nhÊt (125 ÷ 140) mm. §a sè c¸c s¶n phÈm nµy dïng lµm èng dÉn n−íc, g−êng , khung tñ trong bÖnh viÖn, bµn ghÕ v.v o §Æc ®iÓm: Khã kh¨n nhÊt khi c¸n èng kh«ng hµn lµ viÖc t¹o lç ban ®Çu cho ph«i c¸n. Ph«i c¸n ban ®Çu lµ mét khèi thÐp ®Æc trßn xoay cã ®−êng kÝnh tõ 200 ®Õn 350 mm, dµi tõ 2.000 ®Õn 4.000 mm vµ ®ang nung ®á ®Õn (1.100 ÷ 1.200)0C. C¸c trôc c¸n cã d¹ng h×nh tang trèng quay ng−îc chiÒu nhau vµ nghiªng ®i mét gãc (8 ÷ 12)0. Ph«i c¸n võa chuyÓn ®éng quay võa chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn vµ ®−îc gäi lµ ph−¬ng ph¸p c¸n nghiªng. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 21
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Lâi tùa cã g¾n ®Çu tùa còng chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn ®Ó t¹o lç cho ph«i c¸n; d−íi ¸p lùc rÊt lín, lç ®−îc t¹o h×nh mµ kh«ng cã tý phoi nµo. Sau khi c¸n t¹o lç xong, ph«i c¸n ®−îc tiÕp tôc c¸n èng cã trôc tùa ®Ó t¨ng gi¶m ®−êng kÝnh cho thµnh s¶n phÈm. NÕu cÇn c¸c èng cã ®−êng kÝnh nhá h¬n 20 mm th× sÏ kÐo nguéi èng cho ®¹t ®Õn s¶n phÈm mong muèn. H.2.32. a/ S¬ ®å c¸n nghiªng; b/ M¸y c¸n nghiªng t¹o ph«i èng kh«ng hµn 1. Trôc c¸n; 2. Ph«i thÐp c¸n èng; 3. Trôc vµ lâi tùa H.2.33. S¬ ®å c¸n gi¶m ®−êng kÝnh èng kh«ng hµn M¸y c¸n èng hµn cã ph«i ban ®Çu lµ c¸c lo¹i thÐp tÊm, thÐp b¶n vµ thÐp b¨ng. ThÐp tÊm vµ thÐp b¨ng ®−îc t¹o h×nh trßn liªn tôc trªn m¸y c¸n uèn t¹o h×nh bëi c¸c khu«n c¸n Ðp cã c¸c kÝch th−íc kh¸c nhau. Khi èng t¹o xong h×nh trßn, h×nh vu«ng, h×nh ch÷ nhËt th× còng lµ lóc c¸c m¸y hµn ®iÓm, hµn tiÕp xóc hµn kÝn èng l¹i ®Ó ra s¶n phÈm. Tïy theo chiÒu dµy vµ kÝch cì èng mµ t¹o h×nh ë tr¹ng th¸i nãng hay nguéi. C«ng nghÖ c¸n ®−îc thùc hiÖn nhê m¸y c¸n èng b»ng ph−¬ng ph¸p hµn hµn ®iÖn tiÕp xóc, hµn hå quang v.v Ngµy nay s¶n phÈm èng hµn cã ®−êng kÝnh rÊt lín φ = (4.000 ÷ 8.000) mm. C«ng nghÖ c¸n èng hµn ®¬n gi¶n vµ ®Çu t− Ýt nªn ®−îc sö dông nhiÒu. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 22
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n H.2.34. a/ S¬ ®å hµn èng tù ®éng; b/ S¬ ®å biÕn d¹ng cña b¨ng thÐp khi c¸n uèn t¹o èng 1. B¨ng thÐp c¸n èng hµn; 2. ThiÕt bÞ lµm s¹ch 2 bªn mÐp; 3, 4. C¸c cÆp con l¨n uèn trßn thÐp; 5. M¸y hµn èng tù ®éng p Ph©n lo¹i vµ bè trÝ m¸y c¸n èng: trong m¸y c¸n èng kh«ng hµn cã m¸y c¸n èng liªn tôc, m¸y c¸n èng khø håi (sau mét hµnh tr×nh th× qu¸ tr×nh c¸n l¹i ®−îc lÆp l¹i nh− ban ®Çu), m¸y c¸n èng tù ®éng, m¸y c¸n t¨ng kÝnh, gi¶m kÝnh v.v M¸y c¸n èng hµn cã m¸y c¸n èng hµn trong lß, m¸y c¸n èng hµn b»ng hå quang, m¸y c¸n èng hµn tiÕp xóc vµ m¸y c¸n èng hµn b»ng ph−¬ng ph¸p hµn ®iÓm. ViÖc bè trÝ m¸y trong x−ëng c¸n còng nh− c¸c lo¹i m¸y c¸n kh¸c. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 23
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n H.2.35. HÖ thèng c¸n èng hµn tù ®éng 1. Bé phËn th¸o dì cuén thÐp tÊm; 2. M¸y lµ ph¼ng; 3. M¸y c¾t ®Çu ®u«i; 4. M¸y c¾t mÐp; 5. M¸y mµi mÐp; 6. ThiÕt bÞ phun lµm s¹ch bÒ mÆt; 7. M¸y ®¸nh bãng chuèt c¹nh bªn; 8. M¸y dÉn b¨ng thÐp; 9. M¸y uèn t¹o èng; 10. M¸y hµn tiÕp xóc; 11. M¸y c−a ph©n ®o¹n èng. d. M¸y c¸n h×nh ®Æc biÖt B¸nh xe ®iÖn, b¸nh xe löa hoÆc vµnh b¸nh xe lµ nh÷ng s¶n phÈm c¸n võa to võa trßn, nÆng tõ (300 ÷ 500) kg l¹i cã tiÕt diÖn rÊt phøc t¹p. NhiÒu s¶n phÈm c¸n kh¸c cã tiÕt diÖn thay ®æi theo chu kú cña mét chiÒu dµi gäi lµ thÐp chu kú; cã lo¹i s¶n phÈm h×nh cÇu ®ã lµ c¸c lo¹i bi, c¸c lo¹i ren v.v H.2.36. C¸c nguyªn c«ng chÕ t¹o b¸nh xe löa 1. Thái ®óc; 2. C¾t ®o¹n; 3, 4, 5, 6, 7 RÌn Ðp t¹o ph«i; 8. T¹o lç; 9, 10, 11, 12 C¸n t¹o h×nh vµ ®Þnh h×nh b¸nh xe löa Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 24
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Nguyªn lý c¸n bi lµ c¸n ngang cã nghÜa lµ vËt c¸n võa chuyÓn ®éng quay võa chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn ®Ó ¨n vµo lç h×nh k¸c víi c¸n däc khi c¸n h×nh vµ c¸n tÊm. H.2.37. S¬ ®å vµ nguyªn lý m¸y c¸n bi 1. Bé phËn trôc vÝt nÐn; 2. Trôc c¸n bi; 3. Trôc truyÒn ®éng; 4. Hép ph©n lùc; 5. Hép gi¶m tèc; 6. §éng c¬ ®iÖn; 7. Ph«i thÐp c¸n bi. C¸n b¸nh xe löa vµ vµnh b¸nh xe löa cã nhiÒu c«ng ®o¹n h¬n, ®ã lµ sù kÕt hîp c¸c ph−¬ng ph¸p gia c«ng kim lo¹i b»ng ¸p lùc nh− rÌn, Ðp, c¸n ë ®©y nguyªn lý c¸n vµ ph−¬ng ph¸p c¸n rÊt ®Æc biÖt. H.2.38. S¬ ®å ®éng m¸y c¸n b¸nh xe löa 1. Trôc c¸n nghiªng; 2. Trôc c¸n th¼ng; 3. Trôc c¸n th¼ng Ðp bªn; 4. PÝston; 5. Bµn Ðp; 6. Xi lanh; 7. Xilanh gi¸ c¸n; 8, 9. Xi lanh ®iÒu chØnh trôc; 10, 11. Xi lanh Ðp mÆt trôc c¸n; 13. Hép gi¶m tèc; 16. Trôc dÉn ®éng c¸n chÝnh; 17. §éng c¬ dÉn ®éng trôc c¸n nghiªng Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 25
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n H. 2. 38. s¬ ®å c¸n b¸nh xe löa H. 2.39. S¬ ®å c¸n vµnh b¸nh xe löa 1. Trôc c¸n Ðp vµnh ngoµi; 2, 3, 6, 7. Trôc 1. Trôc c¸n Ðp vµnh trong; 2. trôc c¸n Ðp Tú Ðp ®Þnh h−íng; 4, 5. Trôc c¸n Ðp vµnh vµnh ngoµi; 3, 4. Trôc c¸n Ðp mÆt vµnh b¸nh Trong b¸nh xe löa; 8. B¸nh xe löa xe; 5. Trôc ®Þnh h−íng e. M¸y ®óc c¸n liªn tôc do kü thuËt ngµy cµn ph¸t triÓn, ®Æc biÖt lµ ngµnh ph¸t dÉn ®iÖn vµ kü thuËt ®iÖn, ngµnh chÕ t¹o chÕ t¹o d©y c¸p dïng trong cÇu trôc vµ m¸y n©ng chuyÓn cho nªn ngµy nay ngµnh c¸n kÐo d©y thÐp, d©y ®ång vµ d©y nh«m trªn thÕ giíi ph¸t triÓn rÊt m¹nh. NÕu dïng ph−¬ng ph¸p cò th× ph¶i c¸n tõ ph«i ®óc thái cã tiÕt diÖn lín tõ (100 x 100) ®Õn (250 x 250) mm ®Ó c¸n ra thÐp trßn cã D = 5 ÷ 14 mm, sau ®ã míi dïng ph−¬ng ph¸p kÐo ®Ó kÐo thÐp xuèng d = 0,1 ÷ 2 mm. §Ó gi¶m tiªu hao nhiªn liÖu, chi phÝ ®Çu t−, t¨ng n¨ng suÊt c¸n, gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm, ng−êi ta sö dông m¸y c¸n ®óc liªn tôc ®Ó t¹o ra ph«i cã kÝch th−íc d = 7 ÷ 14 mm. Ngµy nay c«ng nghÖ c¸n ®óc liªn tôc ph¸t triÓn v« cïng m¹nh mÏ vµ phæ biÕn. Ng−êi ta cã thÓ c¸n ®óc ra c¸c s¶n phÈm thÐp ch÷ I, ch÷ U, thÐp trßn cã d = (50 ÷ 150) mm, ph«i tÊm cho m¸y c¸n tÊm cã chiÒu dµy (50 ÷ 90) mm, chiÒu réng (600 ÷ 1.500) mm, ph«i thái cã tiÕt diÖn (80 x 80) ÷ (150 x 150) mm, nh−ng th«ng dông nhÊt lµ lo¹i ph«i (100 x 100) mm vµ (120 x 120) mm. Ngµy nay nhiÒu n−íc ph¸t triÓn trªn thÕ giíi s¶n xuÊt ph«i chñ yÕu b»ng c¸c m¸y c¸n ®óc liªn tôc. T¹i ViÖt nam, tõ nh÷ng n¨m 1990 ®· tù thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c m¸y c¸n ®óc liªn tôc ®Ó t¹o ph«i nh«m, ®ång nh− C«ng ty c¬ ®iÖn TrÇn phó Hµ néi ®Ó c¸n ra c¸c ph«i nh«m φ8 ë d¹ng cuén; ph«i ®ång φ7 vµ φ14. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 26
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n H.2.40. S¬ ®å m¸y c¸n ®óc ph«i thái vµ ph«i tÊm liªn tôc 1. Gµu rãt kim lo¹i láng; 2. BÓ chøa vµ ®iÒu tiÕt kim lo¹i khi ®óc; 3. Thïng kÕt tinh vµ bé phËn lµm nguéi klo¹i b»ng n−íc; 4. HÖ thèng lµm nguéi b»ng n−íc lÇn 2; 5. con l¨n dÉn; 6. Thái ®óc liªn tuc; 7. Con l¨n ®ì; 8. C¸c con l¨n Ðp c¸n vµ dÉn h−íng; 9. M¸y c¾t ph©n ®o¹n ph«i Trong c«ng cuéc ®æi míi vµ mì cöa, hiÖn nay ë n−íc ta ®· vµ ®ang nhËp c¸c thiÕt bÞ c¸n ®óc liªn tôc cña Thôy sü, ¢n ®é. T¹i nhµ m¸y thÐp Biªn hßa (§ång nai), Nhµ bÌ (TP. Hå ChÝ Minh), L−u x¸ (Th¸i nguyªn), C«ng ty thÐp §µ n»ng TP. §µ n½ng) chóng ta ®· trang bÞ m¸y c¸n ®óc 2 dßng, 4 dßng ®Ó s¶n xuÊt ph«i thÐp c¸n cã kÝch cì (100 x 100) ®Õn (120 x 120) mm ®−îc nÊu tõ c¸c lß ®iÖn hå quang. H.2.41. S¬ ®å m¸y ®óc c¸n 3 dßng Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 27
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Ch−¬ng 3 TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¸y c¸n 3.1. C¬ së lý thuyÕt vµ nh÷ng ®¹i l−îng ®Æc tr−ng c¬ b¶n vÒ c¸n kim lo¹i 3.1.1. C¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho qu¸ tr×nh c¸n a- Vïng biÕn d¹ng Quan s¸t m« h×nh c¸n víi hai trôc c¸n cã t©m O1 vµ O2 quay ng−îc chiÒu nhau víi c¸c tèc ®é V1 vµ V2. B¸n kÝnh trôc c¸n lµ R1 vµ R2, c¸c ®iÓm tiÕp xóc gi÷a ph«i c¸n víi trôc lµ A1B1B2A2, gãc ë t©m ch¾n c¸c cung A1B1 vµ B2A2 lµ α1 vµ α2. E Víi c¸c ký hiÖu nh− trªn, ta cã c¸c V1 γ kh¸i niÖm vÒ th«ng sè h×nh häc cña O1 vïng biÕn d¹ng khi c¸n nh− sau: R1 A1 α1 K - A1B1B2A2: vïng biÕn d¹ng h×nh häc ∆h C B - A1B1nB2A2m: vïng biÕn d¹ng thùc H 1 h m n tÕ. ∆h α2 B2 - m, n: biÕn d¹ng ngoµi vïng biÕn A2 R2 d¹ng h×nh häc. O2 - α1, α2: c¸c gãc ¨n. V2 - A1B1, A2B2: c¸c cung tiÕp xóc. lx - l : h×nh chiÕu cung tiÕp xóc lªn ∆b/2 x ph−¬ng n»m ngang. - H, h: chiÒu cao vËt c¸n tr−íc vµ sau khi c¸n. B b - B, b: chiÒu réng vËt c¸n tr−íc vµ sau khi c¸n. ∆b/2 - L, l: chiÒu dµi vËt c¸n tr−íc vµ sau H×nh 3.1- S¬ ®å c¸n gi÷a hai trôc. khi c¸n. b- C¸c th«ng sè ®Æc tr−ng cho vïng biÕn d¹ng - Gãc ¨n kim lo¹i α (®é; rad): Gãc ch¾n bëi cung A1B1 vµ cung B2A2 gäi lµ gãc ¨n kim lo¹i. Trôc c¸n kh¸c nhau, vËt c¸n kh¸c nhau th× α còng kh¸c nhau. - ChiÒu dµi vïng biÕn d¹ng l (mm): Cung A1B1 vµ cung B2A2 gäi lµ cung tiÕp xóc hay ®−îc gäi lµ chiÒu dµi vïng biÕn d¹ng. - Góc trung hòa γ: góc COB là góc trung hòa. Tại tiết diện CD của góc trung hòa vËn tốc của trục cán bằng vận tốc của kim loại. - Lượng ép tuyệt đối ∆h: Đây là hiệu số chiều cao trước và sau khi cán: Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 28
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n H - h = ∆h (mm). - Lượng ép tương đối ε%: là tỷ số giữa lượng ép tuyệt đối với chiều cao ban đầu của kim loại nhân với 100%: ∆h ε% = 100% h - Lượng ép tổng ∑∆h: Trong cán hình người ta hay dùng tổng lượng ép tuyệt đối: ∑∆h = ∆h1 + ∆h2 + ∆h3 + + ∆hn Trong cán tấm hay dùng tổng lượng ép tương đối ∑∆h%: ∆h + ∆h + + ∆h ∑∆h = 1 2 n .100% h1 - Lượng giãn rộng ∆b: là hiệu số giữa chiều rộng của vật cán sau và trước khi cán: b - B = ∆b (mm) - Hệ số giãn dài khi cán: là tỷ số chiều dài sau và trước khi cán: l h µ = 2 = 1 l1 h 2 Tæng biÕn d¹ng cã thÓ ®−îc biÓu hiÖn qua tæng hÖ sè gi·n dµi: F0 F0 F1 F2 Fn−1 ∑µ = = = = = µ1.µ2 .µ3 µn = n.µtb Fn F1 F2 F3 Fn trong ®ã F0, Fn - diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña ph«i vµ s¶n phÈm c¸n. Sè lÇn c¸n cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: lg ∑µ lg F − lg F n = = 0 n lgµtb lgµtb Nh− vËy, biÕt ®−îc diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña ph«i vµ s¶n phÈm c¸n, biÕt ®−îc hÖ sè gi·n dµi trung b×nh, ta cã thÓ tÝnh ®−îc sè lÇn c¸n theo c. Quan hệ giữa các thông số trong vùng biến dạng - Lượng giãn rộng tuyệt đối: ∆h = D(1 - cosα); víi D: ®−êng kÝnh lµm viÖc cña trôc c¸n. ∆h - Góc ăn: α = (rad) R - Chiều dài cung tiếp xúc: ltx = R.∆h (mm) ∆h ⎛ ∆h ⎞ - Lượng giãn rộng tuyệt đối: ∆b = 1,15. ⎜ R.∆h − ⎟ (mm) 2H ⎝ 2f ⎠ Trong đó f = (1,05 - 0,0005t) - là hệ số ma sát; t - là nhiệt độ cán (0C). Trong thực nghiệm hay dùng công thức sau: ∆b = k.∆h (mm) Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 29
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n k = (0,35 ÷ 0,48) đối với cán thép hình. k = (0,1 ÷ 0,15) đối với cán thép tấm. d. Điều kiện vật cán ăn vào trục cán §Ó ®¬n gi¶n cho viÖc nghiªn cøu ®iÒu kiÖn trôc ¨n vËt c¸n, chóng ta gi¶ thiÕt r»ng qu¸ tr×nh c¸n lµ ®èi xøng (trong thùc tÕ Ýt gÆp), gi¶ thiÕt trªn mét gi¸ c¸n cã hai trôc víi t©m lµ O1 vµ O2 ®èi xøng qua mÆt ph¼ng, x-x t¹i mét thêi ®iÓm t nµo ®ã ph«i c¸n tÞnh tiÕn ®Õn tiÕp gi¸p víi hai bÒ mÆt trôc t¹i A vµ B (lùc chuyÓn ®éng lµ v« cïng bÐ). V1 V1 a) O1 b) O1 R1 α Px1 A α1 A Tx1 Tx Px x P1 T1 x T P T 2 2 P Tx2 B Px2 α2 R2 O2 O2 V2 V2 H×nh 3.2- S¬ ®å ®iÒu kiÖn trôc ¨n vËt c¸n Trong khi hai trôc ®ang quay víi c¸c tèc ®é lµ V1, V2 (®· gi¶ thiÕt V1 = V2), b¸n kÝnh cña hai trôc lµ R1 vµ R2 (R1 = R2). T¹i hai ®iÓm A vµ B qua hai ®−êng th¼ng h−íng t©m O1 vµ O2 (ta cã AO1 = BO2) hai ®−êng nµy lµm víi ®−êng th¼ng O1O2 nh÷ng gãc α1 vµ α2 (α1 = α2) ta gäi lµ gãc ¨n. T¹i thêi ®iÓm mµ vËt c¸n tiÕp xóc víi hai trôc c¸n, trôc c¸n sÏ t¸c dông lªn vËt c¸n c¸c lùc P1 vµ P2 (P1 = P2), ®ång thêi víi chuyÓn ®éng tiÕp xóc trªn bÒ mÆt vËt c¸n xuÊt hiÖn hai lùc ma s¸t tiÕp xóc T1 vµ T2 cã chiÒu theo chiÒu chuyÓn ®éng ®i vµo cña vËt c¸n (T1 = T2). Ta ®· gi¶ thiÕt qu¸ tr×nh c¸n lµ ®èi xøng cho nªn c¸c ngo¹i lùc t¸c ®éng lªn vËt c¸n vÝ dô nh− lùc ®Èy, lùc kÐo c¨ng lµ kh«ng cã, ®ång thêi lùc qu¸n tÝnh do b¶n th©n träng l−îng cña vËt c¸n t¹o ra ta bá qua. Víi c¸c lùc P1, P2, T1 vµ T2 khi chiÕu lªn ph−¬ng x-x lµ ph−¬ng chuyÓn ®éng cña vËt c¸n, chóng ta dÔ dµng nhËn thÊy r»ng: nÕu nh− T1 + T2 ≥ Px1 + Px2 hoÆc lµ Tx1 + Tx2 ≥ Px1 + Px2 th× vËt c¸n ®i tù nhiªn vµo khe hë gi÷a hai trôc c¸n, nghÜa lµ chóng ta cã ®iÒu kiÖn trôc c¸n ¨n kim lo¹i tù nhiªn. Tx1 = T1.cosα1 ; Tx2 = T2.cosα2 Px1 = P1.cosα1 ; Px2 = P2.cosα2 Theo biÓu thøc trªn th×: Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 30
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n T1 = f.P1 ; T2 = f.P2 (f: hÖ sè bÒ mÆt tiÕp xóc) Theo gi¶ thiÕt, qu¸ tr×nh c¸n lµ ®èi xøng nªn ta cã: f.P1.cosα1 ≥ P1.sinα1 Suy ra, f ≥ tgα1 hoÆc tgβ ≥ tgα1 V× vËy, β ≥ α1 Tõ biÓu thøc trªn ta kÕt luËn: Víi qu¸ tr×nh c¸n ®èi xøng, ®Ó trôc c¸n ¨n ®−îc kim lo¹i mét c¸ch tù nhiªn, t¹i thêi ®iÓm tiÕp xóc ®Çu tiªn th× gãc ma s¸t β > gãc ¨n α. Sau thêi ®iÓm trôc ¨n vËt c¸n, qu¸ tr×nh c¸n ®−îc tiÕp tôc cho ®Õn khi c¸n hÕt chiÒu dµi cña vËt c¸n. Trong thêi gian ®ã, ta coi qu¸ tr×nh c¸n lµ æn ®Þnh. Ta biÕt r»ng, sau thêi ®iÓm ¨n ban ®Çu th× vËt c¸n vµ trôc c¸n h×nh thµnh mét bÒ mÆt tiÕp xóc, do sù h×nh thµnh bÒ mÆt tiÕp xóc mµ ®iÓm ®Æt lùc ®−îc di chuyÓn vµ thay ®æi. Gi¶ thiÕt lùc ®¬n vÞ ph©n bè ®Òu trªn bÒ mÆt tiÕp xóc (lµ cung ch¾n gãc ë t©m α1 (α2)). Trong tr−êng hîp nµy, nÕu nh− ta vÉn kh¶o s¸t nh− t¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu ¨n th× tõ biÓu thøc (1.5) ta thay gãc ¨n α1 b»ng gãc α1/2: α α α α f.P cos 1 ≥ P sin 1 Suy ra f ≥ tg 1 hoÆc tgβ ≥ tg 1 1 2 1 2 2 2 α Do ®ã, β ≥ 1 hay 2β ≥ α 2 1 Tõ biÓu thøc trªn ta rót ra kÕt luËn: Khi qu¸ tr×nh c¸n ®· æn ®Þnh th× ta cã thÓ gi¶m ®−îc ma s¸t trªn bÒ mÆt tiÕp xóc, hoÆc t¨ng ®−îc gãc ¨n ban ®Çu tøc lµ t¨ng ®−îc l−îng Ðp. Trong thùc tÕ, nÕu c¸c ®iÒu kiÖn vÒ c«ng suÊt ®éng c¬, ®é bÒn cña trôc c¸n vµ c¸c ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ kh¸c cho phÐp th× ng−êi ta t¨ng ma s¸t b»ng c¸ch hµn vÕt hoÆc ®ôc r·nh trªn bÒ mÆt trôc c¸n ®Ó t¨ng ®−îc l−îng Ðp cho mét lÇn c¸n. ®. C¸ch tÝnh sè lÇn c¸n Trong c¸n h×nh sè lÇn c¸n cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: lg ∑µ lg F − lg F n = = 0 n lgµtb lgµtb Trong ®ã: F0, Fn lµ tiÕt diÖn cña ph«i ban ®Çu vµ s¶n phÈm. µtb lµ hÖ sè gi·n dµi trung b×nh §èi víi c¸n thÐp tÊm cã thÓ tÝnh sè lÇn c¸n theo c«ng thøc: ∑ ∆h ∑ ∆h ∆h tb = → n = n ∆h tb ∑∆h lµ tæng l−îng Ðp cña tÊt c¶ c¸c lÇn c¸n (mm) ∆htb lµ l−îng Ðp trung b×nh cho mét lÇn c¸n (mm) Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 31
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n B¶ng 3.1. HÖ sè gi·n dµi trung b×nh µtb cã mét sè s¶n phÈm c¸n Lo¹i s¶n phÈm Lo¹i lç h×nh µtb Cã tiÕt diÖn ngang ®¬n gi¶n (trßn, C¸n tinh 1,10 ÷ 1,15 vu«ng, dÑt, ch÷ nhËt, tam gi¸c v.v Ch÷ nhËt - vu«ng 1,15 ÷ 1,30 Thoi -thoi 1,25 ÷ 1,60 BÇu dôc - vu«ng 1,20 ÷ 1,80 Cã tiÕt diÖn ngang phøc t¹p (ray xe C¸n tinh 1,10 ÷ 1,20 löa, dÇm ch÷ U, I, T ) C¸n th« 1,30 ÷ 1,40 3.1.2. Lùc c¸n, m«men c¸n vµ c«ng suÊt ®éng c¬ a. Lùc c¸n ¸p lùc cña kim lo¹i lªn trôc c¸n lµ nguyªn nh©n chÝnh t¹o ra tr¹ng th¸i øng suÊt trong vïng biÕn d¹ng, ®Æc ®iÓm biÕn d¹ng cña trôc c¸n. ¸p lùc tõ phÝa trôc c¸n lªn kim lo¹i cã sù t−¬ng t¸c víi v−ît tr−íc, sù d·n réng, ®iÒu kiÖn ¨n kim lo¹i. Tõ ®iÒu kiÖn vµ c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ta cã thÓ tÝnh ®−îc ¸p lùc cña kim lo¹i lªn trôc c¸n vµ qua ®ã x¸c ®Þnh ®−îc m«men c¸n, c«ng suÊt c¸n, c«ng suÊt ®éng c¬ vµ tiªu hao n¨ng l−îng trong qu¸ tr×nh c¸n. TrÞ sè vµ sù ph©n bè ¸p lùc trªn cung tiÕp xóc cña vïng biÕn d¹ng cã ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn møc ®é mßn trôc c¸n vµ do ®ã ¶nh h−ëng ®Õn thêi gian lµm viÖc cña trôc. TrÞ sè m«men vµ c«ng suÊt c¸n lµ c¸c th«ng sè cÇn thiÕt ®Ó tÝnh c¸c kÝch th−íc gi¸ c¸n vµ c¸c chi tiÕt m¸y c¸n. TrÞ sè m«men kh«ng chØ phô thuéc vµo ¸p lùc mµ cßn phô thuéc vµo ®iÓm ®Æt lùc tæng hîp trªn cung tiÕp xóc. X¸c ®Þnh ®−îc ¸p lùc trung b×nh chóng ta cã thÓ tÝnh ®−îc lùc c¸n P: P = Ptb.F trong ®ã, F: diÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc B + b F = b .l = R∆h tb x 2 trong ®ã, B: chiÒu réng ph«i c¸n; b: chiÒu réng vËt c¸n; lx: chiÒu dµi cung tiÕp xóc R: b¸n kÝnh trôc c¸n; ∆h: l−îng Ðp tuyÖt ®èi; Trong thùc tÕ, khi tÝnh ¸p lùc c¸n ng−êi ta th−êng dïng mét sè biÓu thøc thùc nghiÖm. Thùc chÊt c¸c biÓu thøc nµy cña mét sè t¸c gi¶ khi nghiªn cøu chØ xÐt mét sè c¸c yÕu tè chñ yÕu ¶nh h−ëng ®Õn ¸p lùc c¸n, kÕt qu¶ nhËn ®−îc tho¶ m·n ®Ó tÝnh to¸n c«ng nghÖ. c TÝnh ¸p lùc c¸n theo c«ng thøc £kelun - cho kÕt qu¶ tho¶ m·n ®iÒu kiÖn c¸n h×nh ë tr¹ng th¸i nãng khi t > 8000C, víi thÐp Cacbon vµ thÐp Cr«m. Ptb = (K + η.U)(1 + m) trong ®ã, K: trë kh¸ng cña vËt liÖu (giíi h¹n ch¶y ë nhiÖt ®é c¸n), KG/mm2 Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 32
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n η: ®é nhít (sÖt) cña vËt liÖu c¸n, KG/s/mm2 U: tèc ®é biÕn d¹ng trung b×nh, 1/s m: hÖ sè tÝnh ®Õn sù t¨ng trë kh¸ng biÕn d¹ng do ma s¸t tiÕp xóc. - Trªn c¬ së ph©n tÝch c¸c sè liÖu thùc nghiÖm, £kelun ®−a ra biÓu thøc tÝnh trÞ sè K: K = (14 - 0,01T)(1,4 + C + Mn + 0,3Cr) trong ®ã, T: nhiÖt ®é c¸n, 0C; C: Hµm l−îng c¸cbon trong vËt liÖu c¸n, (%) Mn: Hµm l−îng Mangan trong vËt liÖu c¸n, (%) Cr: Hµm l−îng Cr«m trong vËt liÖu c¸n, (%) - §é nhít (sÖt) η cña vËt liÖu c¸n ®−îc tÝnh theo biÓu thøc: η = 0,01(14 - 0,01t)Cv víi, Cv lµ mét ®¹i l−îng phô thuéc vµo tèc ®é quay cña trôc c¸n, x¸c ®Þnh theo sè liÖu ë b¶ng 3.2. B¶ng 3.2 V (m/s) < 6 6 ÷ 10 10 ÷ 15 15 ÷ 20 Cv 1 0,8 0,65 0,6 - HÖ sè m (¶nh h−ëng cña ma s¸t) tÝnh theo biÓu thøc: 1,6.f ∆hR −1,2∆h m = H + h víi, f lµ hÖ sè ma s¸t ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: Trôc thÐp: f = 1,05 - 0,0005t Trôc gang: f = 0,8(1,05 - 0,0005t) - Tèc ®é biÕn d¹ng trung b×nh U tÝnh theo biÓu thøc: ∆h U = 2V R (1/s); Trong ®ã V - Tèc ®é c¸n (m/s). H + h d TÝnh ¸p lùc c¸n theo c«ng thøc Shunberge Trªn c¬ së cña biÓu thøc £kelun, b»ng c¸ch ph©n tÝch to¸n häc c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ë mét sè m¸y c¸n c«ng nghiÖp, Shunberge ®−a ra biÓu thøc sau: ⎡ 2 ⎤ ⎛ n.l x ⎞ µ.l ⎛ µl ⎞ PTB = 0,011()Tch − Tc ⎜a + 0,001. ⎟⎢0,315 + 1+ ⎜0,315. ⎟ ⎥ ⎜ h ⎟⎢ h h ⎥ ⎝ TB ⎠⎣ ⎝ ⎠ ⎦ Trong ®ã, Tch: nhiÖt ®é ch¶y cña vËt liÖu nh©n víi hÖ sè 0,95. Tc: nhiÖt ®é c¸n; n: sè vßng quay cña trôc c¸n, vg/ph a: hÖ sè xÐt ®Õn thµnh phÇn ho¸ häc cña vËt c¸n (a = K), KG/mm2 µ: hÖ sè gi·n dµi; lx = R∆h ; hTB = (H + h)/2 Nh−îc ®iÓm cña biÓu thøc nµy lµ thø nguyªn cña c¸c sè h¹ng kh«ng phï hîp víi thø nguyªn cña c¸c kÕt qu¶, cã nghÜa lµ biÓu thøc thùc nghiÖm kh«ng cã ý nghÜa vÒ mÆt vËt lý. Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 33
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n e TÝnh ¸p lùc c¸n trung b×nh theo c«ng thøc Gheley Theo Gheley cã thÓ tÝnh ¸p lùc trung b×nh khi c¸n nguéi vµ nãng víi trôc c¸n ph¼ng theo c«ng thøc: ⎛ µ.l ⎞ PTB = K f ⎜1+ C Vc ⎟ ⎝ h ⎠ trong ®ã, Kf: trë kh¸ng biÕn d¹ng trung b×nh, Kf = 1,15σS Vc: tèc ®é c¸n, m/s C: hÖ sè thùc nghiÖm phô thuéc vµo tû sè lx/hTB x¸c ®Þnh theo h×nh 3.3 C 18 16 14 12 H×nh 3.3- Sù phô thuéc cña hÖ sè 10 C (hÖ sè thùc nghiÖm cña Gheley 8 l l C = ϕ( x )) vµo tû sè x . 6 hTB hTB 4 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 l /h x TB f Tính áp lực trung bình theo Bagunôp: Để dể thiết kế và tính toán, Ba gunốp đưa ra công thức thực nghiệm như sau: 2 2 Ptb = P0.Kf (N/mm ; Kg/mm ) Trong ®ã P0 lµ ¸p lùc riªng cã lîi T (T + 75) Khi T > T - 5750C th×: P = ch c .σ (N/mm2; Kg/mm2) c ch 0 1.500 b 0 0 Khi nhiÖt ®é c¸n nhá h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y trõ ®i 575 C (Tc < Tch - 575 C) 2 ⎛ Tch − Tc ⎞ 2 2 th×: P0 = ⎜ ⎟ .σb (N/mm ; Kg/mm ) ⎝ 1000 ⎠ 0 Trong ®ã: Tch lµ nhiÖt ®é nãng ch¶y cña thÐp (0 C) 0 Tc lµ nhiÖt ®é tõng lÇn c¸n thÐp (0 C) σb lµ giíi h¹n bÒn cña thÐp theo nhiÖt ®é c¸n (x¸c ®Þnh theo ®å thÞ 3.4) Kf lµ hÖ sè tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng cña trë kh¸ng h×nh thøc bªn ngoµi, ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau: 00C ) 100 2 90 1500 ⎛ 2 R∆h ⎞ σb K = 1+ f ⎜ −1⎟ Tch f kg/mm 80 1400 ⎜ ⎟ ( h1 + h 2 b ⎝ ⎠ σ 70 1300 Trong ®ã: f- hÖ sè ma s¸t gi÷a bÒ mÆt 60 1200 trôc c¸n vµ kim lo¹i (b¶ng 3.3) 50 h1, h2 – chiÒu dµy cña kim 40 lo¹i tr−íc vµ sau khi c¸n. 30 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 %C H.3.4. Quan hÖ gi÷a Tch, σb vµ% cacbon Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 34
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n B¶ng 3.3 HÖ sè ma s¸t khi c¸n Tr¹ng th¸i c¸n Lo¹i trôc c¸n HÖ sè ma s¸t f C¸n nãng Trôc cã gê, r·nh 0,45 ÷ 0,62 Trôc c¸n h×nh 0,36 ÷ 0,46 Trôc c¸n tÊm 0,27 ÷ 0,36 C¸n nguéi Trôc cã ®é bãng b×nh th−êng 0,09 ÷ 0,18 Trôc cã ®é bãng cao 0,03 ÷ 0,09 Thay c¸c gi¸ trÞ vµo ta cã: 0 Khi Tc > (Tch – 575) C: ⎛ T − ()T + 75 ⎞ ⎡ ⎛ 2 R.∆h ⎞⎤ P = σ ch c . 1+ f ⎜ −1⎟ 2 2 tb b ⎜ ⎟ ⎢ ⎜ ⎟⎥ (N/mm ; kG/mm ) ⎝ 1500 ⎠ ⎣⎢ ⎝ h1 + h 2 ⎠⎦⎥ 0 Khi Tc < (Tch – 575) C: 2 ⎛ T − T ⎞ ⎡ ⎛ 2 R.∆h ⎞⎤ P = σ ch c . 1+ f ⎜ −1⎟ 2 2 tb b ⎜ ⎟ ⎢ ⎜ ⎟⎥ (N/mm ; kG/mm ) ⎝ 1000 ⎠ ⎣⎢ ⎝ h1 + h 2 ⎠⎦⎥ g TÝnh ¸p lùc c¸n trung b×nh theo Karolev: ⎡ δ−1 ⎤ 2 2k ⎢⎛ 1 ⎞ ⎛ ε ⎞⎥ 2 2 Ptb = ⎜ ⎟ − ⎜1− ⎟ (N/mm ; kG/mm ) ε.δ ⎢⎝1− ε ⎠ ⎝ 2 ⎠⎥ ⎣ ⎦ Trong ®ã: 2k = 1,15σch (σch – giíi h¹n ch¶y cña kim lo¹i) ε - l−îng Ðp t−¬ng ®èi 2f.l 2f.l f.l ⎛ 2 − ε ⎞ δ = hoÆc δ = = ⎜ ⎟ ∆h ∆h h tb ⎝ 2 ⎠ h1 - chiÒu cao cña lÇn c¸n ®Çu; l - chiÒu dµi cung tiÕp xóc h + h h chiÒu cao trung b×nh h = 1 2 tb tb 2 P e m −1 tb = 2k m Trong ®ã: e – sè N¬be, e = 2,71828 2f ∆h.R m = ; 2k = 1,15σch h1 + h 2 h TÝnh ¸p lùc c¸n trung b×nh theo KhiLa: ⎡ ⎛ h ⎞ R ⎛ h ⎞⎤ P = 2k⎢1,08 +1,79⎜1− 2 ⎟.f. −1,02⎜1− 2 ⎟⎥ tb ⎜ h ⎟ h ⎜ h ⎟ ⎣⎢ ⎝ 1 ⎠ 2 ⎝ 1 ⎠⎦⎥ Trong ®ã: 2k = 1,15σch Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 35
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n 0 H.3.5. a. §å thÞ quan hÖ gi÷a Ptb/2k; l/htb vµ hÖ sè ma s¸t f; b. Sù phô thuéc cña σb cña kim lo¹i vµo T ; c. Quan hÖ gi÷a σch; tèc ®é biÕn d¹ng U vµ nhiÖt ®é T cña thÐp c¸cbon; d. Quan hÖ gi÷a giíi h¹n bÒn σb tèc ®é biÕn d¹ng u vµ nhiÖt ®é cña thÐp hîp kim khi ε = 30%. i TÝnh ¸p lùc c¸n trung b×nh theo Talicov vµ Kondrachev: Dïng khi c¸n tÊm kim lo¹i mµu nh− ®ång, kÏm, niken v.v 2 Ptb = C.1,15σch (N/mm ) Trong ®ã: C - ®¹i l−îng phô thuéc vµo l−îng Ðp t−¬ng ®èi ε vµ δ. §¹i l−îng C ®−îc tra theo gi¶n ®å 3.4. δ - ®¹i l−îng cã liªn quan ®Õn hÖ sè ma s¸t f, chiÒu dµi cung tiÕp xóc ltx vµ l−îng Ðp tuyÖt ®èi ∆h qua biÓu thøc: δ = 2.ltx.f/∆h Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 36
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n 2 σ (kg/mm2) σch (kg/mm ) ch 90 90 4 3 9 70 70 8 2 7 1 50 50 6 5 30 30 10 10 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 ε% ε% H.3.4. §å thÞ quan hÖ gi÷a giíi h¹n ch¶y vµl−îng Ðp tuyÖt ®èi cña 1 sè kim lo¹i mµu 1. §ång b¹ch; 2. HK ®ång Nozibo; 3. Niken; 4. §ång lß xo; 5. §ngf nguyªn chÊt; 6. §ång t«mpac; 7. §ång thau LCuZn68; 8. §ång thau LCuZn62; 9. §ång thau LCuZn64-2 b. C«ng lµm kim lo¹i biÕn d¹ng Theo Pavlov th× c«ng thøc tÝnh to¸n c«ng lµm kim lo¹i biÕn d¹ng t−¬ng ®èi chÝnh x¸c lµ: ⎛ H ⎞ A = Ptb .V.ln⎜ ⎟ ⎝ h ⎠ trong ®ã, Ptb: ¸p lùc trung b×nh (®¬n vÞ) cña kim lo¹i lªn trôc c¸n; V: thÓ tÝch cña kim lo¹i; H, h: chiÒu cao kim lo¹i tr−íc vµ sau khi c¸n; c. C«ng suÊt vµ m«men khi c¸n A C«ng suÊt khi c¸n ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: W = t Trong ®ã, t: thêi gian lµm kim lo¹i biÕn d¹ng (s) C«ng suÊt ®éng c¬ cña thiÕt bÞ c¸n ®−îc tÝnh to¸n trªn c¬ së lý thuyÕt hoÆc theo sè liÖu thùc tÕ cña sù tiªu hao n¨ng l−îng ®¬n vÞ theo s¶n phÈm c¸n. Trªn c¬ së tÝnh to¸n, ng−êi ta th−êng dïng c¸ch x¸c ®Þnh c«ng suÊt theo m«men c¸n: V N = M . c r trong ®ã, V: tèc ®é quay cña trôc c¸n; r: b¸n kÝnh trôc c¸n Mc = Mms + Mbd Mms: m«men ma s¸t gåm m«men ma s¸t do lùc c¸n sinh trªn cæ trôc c¸n (Mms1) vµ m«men ma s¸t t¹i c¸c chi tiÕt quay (Mms2). M«men ma s¸t ®−îc tÝnh: Mms = Mms1 + Mms2 Trong ®ã: Mms1 = f.P.d víi, f: hÖ sè ma s¸t trªn cæ trôc c¸n P: lùc c¸n (N, KG); d: ®−êng kÝnh cæ trôc (mm) Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 37
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n HÖ sè ma s¸t æ ®ì (f) Lo¹i æ ®ì trôc c¸n HÖ sè ma s¸t f æ ®ì ma s¸t láng 0,003 ÷ 0,0005 æ ®ì ma s¸t n÷a láng 0,006 ÷ 0,01 æ bi 0,003 ÷ 0,008 æ tr−ît b»ng thÐp 0,04 ÷ 0,1 æ tr−ît b»ng sø 0,005 ÷ 0,01 Mms2 = (0,08 ÷ 0,12)(M0 + Mms1) M«men kh«ng t¶i M0 sinh ra ®Ó th¾ng träng l−îng cña c¸c chi tiÕt quay khi m¸y ch¹y kh«ng t¶i. M«men kh«ng t¶i th−êng b»ng 3 ÷ 6% m«men c¸n: M0 = (3 ÷ 6)% Mc M«men ®éng Md = 0 khi c¸n kh«ng cã sù t¨ng gi¶m tèc ®é. M«men c¸n ®−îc x¸c ®Þnh kh¸c nhau theo nh÷ng tr−êng hîp c¸n kh¸c nhau: 1 §èi víi tr−êng hîp c¸n ®¬n gi¶n, trôc c¸n cã cïng ®−êng kÝnh vµ quay víi cïng mét tèc ®é: Mbd = 2.P.a víi, a: tay ®ßn, cã thÓ lùa chän a trong ph¹m vi: a = (0,3 ÷ 0,55)lx Cã thÓ tham kh¶o theo sè liÖu: Khi c¸n nãng: a = (0,45 ÷ 0,5)lx Khi c¸n nguéi: a = (0,35 ÷ 0,45)lx lx = R∆h 2 Trong tr−êng hîp c¸n cã lùc kÐo tr−íc vµ sau vËt c¸n th× m«men biÕn d¹ng cã thÓ tÝnh theo biÓu thøc: Mbd = 2.P.a + (Qn - Qh).r víi Qn, Qh lµ trÞ sè lùc kÐo tr−íc vµ sau vËt c¸n. 3 Trong tr−êng hîp c¸n trªn m¸y c¸n chØ mét trôc ®−îc dÉn ®éng, lóc ®ã m«men ë trôc trªn b»ng kh«ng, m«men chØ ®−îc truyÒn qua trôc d−íi: Mbd = P.a2 Trong ®ã: a = (0,35÷0,45)ltx. 4 Khi c¸n trong 2 trôc c¸n kh¸c nhau vÒ ®−¬ng kÝnh, lóc ®ã m«men c¸n ph©n bè kh«ng ®Òu gi÷a 2 trôc c¸n lóc ®ã: M1 = P.a1; M2 = P.a2 Trong thùc tÕ sù chªnh lÖch ®−êng kÝnh cña 2 trôc c¸n kh«ng lín (5÷6%), do ®ã cã thÓ cho a1 ≈ a2 lóc ®ã: Mbd = 2P.a Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 38
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n a M 1 M P β P β1 H H ltx h1 h1 β2 P P M M a a2 2 H×nh 3.5- H−íng ¸p lùc c¸n H×nh 3.6- H−íng ¸p lùc c¸n trong trong qu¸ tr×nh c¸n ®¬n gi¶n qu¸ tr×nh c¸n trôc d−íi dÉn ®éng r.sinα r M a1 P r r αr h β h αR β R R P R.sinαR M a2 H×nh 3.7- S¬ ®å h−íng lùc c¸n khi ®−êng kÝnh trôc kh¸c nhau §Ó cã thÓ tÝnh ®−îc c«ng suÊt trªn trôc ®éng c¬ cña m¸y c¸n, chóng ta cÇn ph¶i x¸c ®Þnh c«ng suÊt tiªu hao trªn hÖ thèng truyÒn lùc tõ trôc ®éng c¬ ®Õn m¸y c¸n (trôc c¸n). Th«ng th−êng ta x¸c ®Þnh c«ng suÊt tæn hao nµy theo mét hÖ sè h÷u N + N Ých η. VËy, c«ng suÊt c¸n ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: N = bd ms c η Khi tÝnh to¸n c«ng thøc truyÒn ®éng chÝnh cña m¸y c¸n th× ngoµi c«ng suÊt c¸n vµ c«ng suÊt tæn hao trªn hÖ thèng truyÒn lùc cßn ph¶i tÝnh ®Õn c«ng suÊt kh«ng t¶i cña ®éng c¬. NÕu nh− trong qu¸ tr×nh c¸n cã ®iÒu chØnh tèc ®é hoÆc kh«ng th× còng ph¶i tÝnh ®Õn m«men ®éng. M®c = Mt ± M® trong ®ã, Mt: m«men ®éng c¬ khi phô t¶i kh«ng ®æi (Mbd + Mms + M0) M0: m«men kh«ng t¶i cña ®éng c¬; M®: m«men ®éng DÊu (-) khi gi¶m tèc ®é vµ dÊu (+) khi t¨ng tèc ®é TÝnh to¸n c«ng suÊt ®éng c¬ N®c = Mt®c.ω®c (kw) Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 39
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Trong ®ã: Mt®c - M«men tÜnh trªn trôc ®éng c¬: M + M M = c ms1 tdc η.i Mc - m«men c¸n; η= η1 . η2 . η3 - hÖ sè truyÒn ®éng h÷u Ých cña m¸y th−êng lÊy b»ng 0,85 ÷ 0,93. η1 = 0,93 ÷ 0,95 - hÖ sè truyÒn ®éng h÷u Ých cña hép gi¶m tèc η2 = 0,92 ÷ 0,95 - hÖ sè truyÒn ®éng h÷u Ých cña hép b¸nh r¨ng ch÷ V. η3 = 0,99 - hÖ sè truyÒn ®éng h÷u Ých cña trôc khíp nèi. n ω i - TØ sè truyÒn tõ ®éng c¬ ®Õn trôc c¸n: i = dc = dc n t ωt ndc, nt - tèc ®é quay cña ®éng c¬ vµ trôc c¸n (vg/ph) ωdc, ωt - vËn tèc gãc cña ®éng c¬ vµ trôc c¸n (1/s) sau khi tÝnh ®−îc N®c th× tra b¶ng vµ chän ®éng c¬ cÇn thiÕt cho m¸y c¸n theo ®iÒu kiÖn: N®c ≤ [N] (kw) [N] c«ng suÊt cho phÐp thùc tÕ cña ®éng c¬, kw. Sau khi tÝnh to¸n m«men cho mét lÇn c¸n, ®iÒu tr−íc tiªn lµ chän ®éng c¬, x©y dùng ®å thÞ m«men tÜnh cho phÐp ta tÝnh ®−îc c«ng suÊt ®éng c¬ khi ®· kiÓm tra ®Çy ®ñ vÒ qu¸ t¶i vµ ®èt nãng ®éng c¬. Khi kiÓm tra vÒ sù qu¸ t¶i cho phÐp cña ®éng c¬ th× m«men ®Þnh møc cña M ®éng c¬ ®−îc tÝnh nh− sau: M ≥ max dm k trong ®ã, Mmax: m«men cùc ®¹i tÝnh theo ®å thÞ m«men tÜnh k: hÖ sè qu¸ t¶i cña ®éng c¬ Víi ®éng c¬ kh«ng ®¶o chiÒu: k = 2 Víi ®éng c¬ ®¶o chiÒu: k = 2,5 ÷ 3 Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 40
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN 3.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRÊN GIÁ CÁN Sau khi nghiên cứu về lực cán, mômen cán, công và công suất cán, người ta phải tính toán chính xác các kích thước hình học, chọn vật liệu chế tạo các chi tiết cấu thành nên giá cán như trục cán, thân giá cán, gối, ổ trục, cơ cấu nén trục v.v để đảm bảo vừa kinh tế, vừa tối ưu, vừa đảm bảo độ bền cho phép máy làm việc tốt. 3.2.1. Trục cán a. khái niệm Trục cán là chi tiết trực tiếp làm biến dạng kim loại để tạo ra các sản phẩm kim loại có hình dạng và kích thước theo yêu cầu. trục cán phôi, thép hình, thép tấm nóng thường được chế tạo bằng thép hợp kim chất lượng cao như 40CrNi, 50CrNi, 40Cr, 60CrNi hoặc được chế tạo từ gang cầu. trục cán nguội thép tấm thường chế tạo từ các loại thép 90CrSi, 90Cr2, 90Cr2MoV, 65CrNiMo, 90Cr2W, 45CrMoNi và gang biến trắng . Độ cứng bề mặt trục cán từ (52 ÷ 64)HRC, bên trong phải có độ bền uốn tốt và chịu được va đập mạnh. Trục cán khi cán nóng không bị giãn nở vì nhiệt, trục cán nguội phải có tính đàn hồi dẻo tốt, bề mặt trục bóng đẹp v.v Trục cán làm bằng sứ cũng phải có những tính chất trên. Các loại trục cán thường dùng là: trục cán thép hình, trục cán thép tấm, trục cán thép ống; ngoài ra còn có các loại trục cán chuyên dùng như trục cán ren, trục cán bi, trục cán phôi rèn, trục cán bánh xe lửa v.v Trục cán tấm dùng để cán nóng thép tấm dày, dày vừa, mỏng; cán nguội thép tấm cực mỏng và cán giấy kim loại. H.3.8. Trục cán tấm a. Loại có cổ trục để lắp bạc lót; b. Loại có cổ trục để lắp bi và ổ bi; c. Loại có độ côn để lắp ổ ma sát lỏng Trục cán hình với bề mặt bị khoét rãnh dùng để cán các loại thép hình tròn, vuông, thép góc, thép chữ I, chữ U, chữ H, thép ray xe lửa, thép định hình v.v Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 41
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN H.3.9. Trục cán thép hình Trục cán ống cũng có nhiệm vụ như trục cán hình. Ngoài cán thép ra trục cán còn tham gia cán hình, cán tấm và cán ống kim loại màu như đồng, nhôm, kẽm, niken b. Cấu tạo hình học và các kích thước cơ bản của trục cán Lấy kích thước đường kính trục cán D làm chuẩn, các kích thước khác có quan hệ với D như sau: n Chiều dài bề mặt làm việc của trục cán L được tính theo tỷ lệ sau: - Đối với giá cán 2 và 3 trục: L/D = (2,2 ÷ 2,7) cho máy cán phá L/D = (1,6 ÷ 2,5) cho máy cán hình, cán ống L/D = (2,2 ÷ 2,8) cho máy cán tấm - Đối với giá cán 4 trục và nhiều trục: L/D = (3 ÷ 5) cho trục làm việc L/D = (1,5 ÷ 2,5) cho trục tựa - Đối với các máy cán tấm mỏng, băng thép mỏng và giấy kim loại D có thể lấy theo kinh nghiệm sau: D = 2.000.hmin hmin là chiều dày nhỏ nhất của sản phẩm (mm). o Đường kính cổ trục d được tính như sau: d = (0,55 ÷ 0,65)D (mm) cho trục cán hình d = (0,70 ÷ 0,75)D (mm) cho trục cán tấm Chú ý: Đối với các ổ lăn dùng vòng bi thì d phải lấy bằng đường kính trong của vòng bi đã chọn có dung sai lắp ghép dương để lắp chặt với vòng bi. Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 42
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN H.3.10. Trục làm việc và trục tựa trong máy cán tấm 4 trục p Các kích thước khác của trục: - Chiều dài cổ trục: l = d (mm); có khi lấy l = (1,0 ÷ 1,4)d - Bán kính lượn cổ trục r: r = 0,1d; - Khoảng cách từ tâm cổ trục tới mép ngoài mặt trục làm việc: l d c = = (mm) 2 2 - Khoảng cách tâm của điểm đặt 2 phản lực P1, P2 hoặc 2 lực P/2 khi trục cán bị lực cán P tác dụng. - l1 (mm) là chiều dài phần nối của trục cán với trục khớp nối; - d1 (mm) là đường kính ngỗng trục: d1 = (0,65 ÷ 0,75)d b r 0,32 0,32 d1 D d l1 L c P/2 P/2 l a H.3.11. Các kích thước của trục cán tấm c. Khả năng chịu lực của trục cán Khả năng chịu lực cho phép tối đa của trục cán được tính như sau: - Lực tác dụng lên bề mặt trục cán: 0,4D3 P = .[σ ] (MN; T) b u a − 2 - Lực tác dụng lên cổ trục cán: Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 43
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN 0,1d 3 P = .[σ ] (MN; T) c c − r u Trong đó: [σu ] là giới hạn bền uốn của vật liệu làm trục cán 2 [σu ] = 70 N/mm đối với trục làm bằng gang; 2 [σu ] = 120 N/mm đối với trục làm bằng thép; Các kích thước và đại lượng còn lại xem hình 3.11 H.3.12. Bố trí trục cán hình φ170 trên máy cán 3 trục thủ công d. Nghiệm bền trục cán n Nghiệm bền trục cán tấm - Tại thân trục: Tại đây chỉ chịu uốn, vì vậy chỉ nghiệm bền theo điều kiện uốn: M u P(a − b / 2) σu = = 3 ≤ []σu Wu 0,4D - Tại cổ trục và đẩu trục nối: Khi cán trục cán bị võng với độ võng f so với đường tâm trục ban đầu. Nếu cán với lực cán quá mức cho phép, nghĩa là trục cán bị quá tải và độ võng f lớn hơn độ võng cho phép [f] thì trục H.3.13. Lực tác dụng lên trục cán và cán dể bị gãy. biểu đồ mômen uốn khi cán thép tấm Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 44
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN Độ võng của trục cán được tính theo công thức: F = f1 + f2 ≤ [f] (mm) Trong đó: [f] = (0,05 ÷ 0,3) mm khi cán nguội [f] = (0,3 ÷ 1,0) mm khi cán nóng. P ⎡ ⎛ J ⎞⎤ 3 2 3 3 ⎜ 1 ⎟ f1 = ⎢8a − 4ab + b + 64c ⎜ −1⎟⎥ (mm) 384EJ1 ⎣ ⎝ J 2 ⎠⎦ P ⎡ b ⎛ D 2 ⎞⎤ f a − + 2c⎜ −1⎟ (mm) 2 2 ⎢ ⎜ 2 ⎟⎥ πGD ⎣ 2 ⎝ d ⎠⎦ Trong đó: E là môdun đàn hồi của vật liệu làm trục cán, E = 2.104 kG/mm2 3 G là môdun trượt, G ≈ E = 7.500kG / mm 2 ; 8 J1 và J2 là mômen quán tính ở thân và cổ trục: πD 4 πd 4 J = ; J = 1 64 2 64 Chú ý: Trong trường hợp vật liệu làm trục cán đều là những thép hợp kim 4 2 2 tốt và chất lượng cao thì: E = 2,15.10 kG/mm ; G = 8.200 kG/mm ; f2 ≈ (0,1 ÷ 0,4)f1. Sau khi tính các kết quả của f1 và f2 rồi tính f nếu thỏa mãn điều kiện trên thì trục làm việc tốt. Ngoài ra có thể tính trước được độ võng trục trong cán tấm và cán nguội, chủ động thiết kế tạo ra biên dạng trục có hình lồi hoặc lõm để triệt tiêu độ võng trục cán làm cho sản phẩm tấm có kích thước chính xác. o Nghiệm bền trục cán hình Khi làm việc, tại các lỗ hình khác nhau lực tác dụng lên trục cán khác nhau, vì vậy cần thiết phải xác định được tại lỗ hình nào có lực tác dụng lớn nhất (giả sử trên hình 14 tại lỗ hình thứ nhất). Khi ấy thân trục cán bị uốn, cổ trục cán vừa chịu uốn vừa chịu xoắn, tại đầu nối trục thì chịu uốn thuần túy. Lúc này phải tính toán các bộ phận của trục theo điều kiện bền uốn, xoắn, tương đương v.v để xác định được trục có làm việc được hay không. - Tại thân trục cán: Thân trục chỉ chịu uốn nên phải kiểm tra độ bền uốn: M u P.x(1− x / a) σu = = 3 ≤ []σu Wu 0,1D Mu là mômen uốn do lực cán gây ra; Wu là mômen chống uốn của trục; - Tại cổ trục cán: Tại đây cổ trục vừa chịu uốn vừa chịu xoắn nên nghiệm bền theo giới hạn tương đương σtđ: Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 45
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN 2 2 σ td = 3τx + σu ≤ [σtd ] đối với trục bằng thép 2 2 σtd = 0,375σu + 0,625 4τx + σu ≤ [σtd ] đối với trục bằng gang. Trong đó: M u P.l 2 σu = = 3 (kG/mm ) Wu 0,4d M x M x 2 τ x = = 3 (kG/mm ) Wx 0,2d 2 [σtd ] = (35÷40) (kG/mm ) đối với gang; 2 [σtd ] = (45÷50) (kG/mm ) đối với thép; Mx = 1,4Mc theo kinh nghiệm Các thông số khác xem hình 3.14 H.3.14. Lực tác dụng lên trục cán và biểu đồ mômen uốn khi cán thép hình - Tại đầu nối trục cán: Tại đây chỉ chịu xoắn thuần túy cho nên nghiệm bền theo τx: M x 1,4M c τ x = = 3 ≤ [τx ] Wx 0,2d1 H.3.15. Biểu đồ lực và mômen uốn của trục cán phôi φ1150 P1 =1000 T; P2 =1700 T; ; P3 =800 T; ; P4 =600 T; ; P5 =550 T; F1 = 350x350; F2 = cán phẳng; F3 = 300x300; F4 = 250x250; F5 = 200x200 Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 46
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN 3.2.2. Gối đỡ và ổ đỡ trục cán a/ Gối đỡ trục cán Gối đỡ trục cán là bộ phận đặt ở 2 bên thân giá cán để lắp ổ đỡ 2 đầu trục cán. Gối đỡ trục thường làm bằng gang xám, có khi làm bằng thép đúc thông thường. Gối đỡ trục thường làm bằng 2 nửa trên và nửa dưới ghép lại, có khi gối đỡ được đúc liền. Trong quá trình làm việc, trục cán dưới của các giá cán 2 trục; trục cán giữa của các giá cán 3 trục thường cố định cho nên gối đỡ dưới và giữa của chúng được đặt trực tiếp vào thân giá cán. Gối đỡ trên được lắp đặt vào thân giá cán và được nâng lên nhờ cơ cấu đối trọng, cơ cấu thủy lực hoặc cơ cấu lò xo nâng trục. H.3.16. Gối đỡ trục của máy cán 2 trục D = 200 1. Bulông; 2. Gối đỡ trục; 3. Bạclót; 4. Lỗ chốt định vị b/ Ổ đỡ trục cán Đây là chi tiết được lắp vào hai cổ trục cán và tất cã lại được lắp vào gối đỡ trục. Khi trục cán làm việc, ổ đỡ trục là nơi chứa chất bôi trơn cho trục cán và đỡ trục cán qua cổ trục, khi ấy ổ đỡ trục sẽ chịu một áp lực rất lớn và còn bị nóng do ma sát sinh ra giữa bạc lót và cổ trục. Nếu ổ đỡ trục không chịu được tải trọng do lực cán sinh ra thì chẳng những không cán được sản phẩm mà còn xảy ra nhiều sự cố cho máy cán. Trong cán thép người ta thường dùng 3 loại ổ đỡ chính: ổ đỡ ma sát lỏng, ổ lăn và ổ trượt. H.3.17. Gối đỡ trục và bạc lót 1. Gối đõtrục; 2. Bạc lót trục Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 47
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN Khi làm việc, ổ đỡ là nơi chịu tác dụng của các lực đặt trên trục và định vị vị trí xác định cho trục cán trong máy và quay quanh một trục tâm đã định để cán chính xác ra các kích thước sản phẩm khác nhau. H.3.18. Gối đỡ trục cán và bạc lót trục trên máy cán 1150 và 1300 đảo chiều 1. Gối đỡ trên; 2, 4. Bạc tectôlit; 3. Bộ phận dẫn nước làm nguội; 5. Gối đỡ trục; 6. Tấm đệm; 7. Bulông; 8. Hộp đựng dầu bôi trơn; 9. Bộ phận bôi trơn trục trên; 10. Bộ phận bôi trơn trụcdưới; 11. Thanh giằng máy; 12. Xà ngang. n Ổ đỡ ma sát lỏng: Ổ đỡ ma sát lỏng được dùng nhiều trong các máy cán tấm 2 trục, 4 trục, 6 trục và nhiều trục. Khi làm việc nó chịu được một tải trọng vô cùng lớn, truyền động êm. Thời gian sử dụng của loại ổ đỡ này thường từ 20 đến 25 năm. Ở Việt nam chưa sản xuất được loại ổ trượt ma sát lỏng. Khi máy cán làm việc, cổ trục luôn luôn được bôi trơn bởi một lớp dầu mỏng và luôn được ngâm trong một màng dầu cực mỏng đó. Trục cán luôn được đệm một lớp dầu mỏng vì vậy trục không trực tiếp tiếp xúc với bạc trục và ổ trục nên tuổi thọ được tăng lên đáng kể. dầu bôi trơn được thay thế theo định kỳ. Loại ổ này được chế tạo theo tiêu chuẩn. H.3.19. Sơ đồ bôi trơn trong ổ ma sát Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 48
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN H.3.20. Cấu tạo của ổ ma sát lỏng 1. Bạc lót bácbit 83; 2. Máng dầu; 3. Trục cán; 4. Thân giá cán; 5. Ngỗng trục; 6. Gờ rãnh ổ trục; 7. Vòng chắn dầu; 8. Ốp chắn dầu; 9, 11. Nắp chặn; 10. Vòng giữa. o Ổ lăn Trong các máy cán tấm, một số máy cán hình cỡ lớn và cán phôi thường dùng các loại ổ lăn là các loại vòng bị và ổ bi để đỡ trục cán. Ổ bi dùng trong máy cán thường dùng ổ bi đũa. Các loại ổ bi có kiểu đỡ chặn một phía, 2 phía và có bố trí một, hai, ba, bốn lớp bi đũa. Các loại ổ bi đũa được chế tạo theo tiêu chuẩn và bán rộng rãi trên thị trường Điều đáng lưu ý là phải dựa vào đường kính của ổ bi trong mà thiết kế tính toán đường kính cổ trục cán. H.3.21. a/ Các loại vòng bi dùng trong máy cán; b/ Vòng bi đũa đỡ trục con lăn trên máy cán phôi p Ổ trượt Ổ trượt còn gọi là bạc lót trục là loại ổ được dùng nhiều, đặc biệt là trong máy cán hình. Vì ổ trượt chịu va đập tốt, làm việc trong môi trường nước và các môi trường ăn mòn khác, giá thành rẻ, chế tạo và lắp ráp dể dàng cho nên hay được Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 49
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN dùng. Bề mặt ổ trượt luôn tiếp xúc với cổ trục cán vì thế ổ phải làm bằng vật liệu có hệ số ma sát thấp như đồng thanh, bacbít 82, 83, bakêlit , ngoài ra có thể dùng cả gổ bột để làm bạc lót trục cán. Bạc lót có thể được làm tròn kín liền hoặc bằng hai nửa ghép lại. Loại 2 nửa ghép lại dể chế tạo, giá thành rẻ và dể tháo lắp nên được dùng nhiều. Các kích thước như sau: - Chiều dày S = (0,035 ÷ 0,05)d + 2,5 (mm); - d - đường kính cổ trục cán; - Chiều dài L = l (chiều dài cổ trục cán) (mm) - Chiều rộng gờ bạc b = 1,5.S (mm); - Chiều cao gờ bạc h = 0,6.S (mm); - Đường kính trong: d1 = d (mm); - Đường kính ngoài: dn = d + 2S (mm) - Đường kính gờ: dg = dn + 2h (mm); Bạc lót được nghiệm bền theo điều kiện: Pmax≤ [P] Trong đó: Pmax là áp lực lớn nhất tác dụng lên bạc lót trục (N/mm2). [P] là áp lực cho phép của vật liệu làm bạc lót trục (N/mm2). Đối với bacbít (82-89): [P] = 25 (N/mm2). Đối với đồng thau: [P] = 20 (N/mm2). Đối với hợp kim ACM: [P] = 20 (N/mm2). Đối với bakêlit, gổ nghiến [P] = (18 ÷ 20) (N/mm2). H.3.22. Bạc lót trong trục khớp nối vạn năng Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 50
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN 3.2.3. Vít nén và cơ cấu điều chỉnh lượng ép a/ Khái niệm Để làm giảm chiều dày của vật cán, người ta thường dùng 2 vít nén điều chỉnh lượng ép. Hai vít nén này được lắp đặt vào 2 thanh ngang trên của giá cán. Ở một số giá cán 3 trục người ta còn bố trí vít nén ở 2 thanh ngang dưới. Nhiệm vụ chính của vít nén là điều chỉnh lượng ép theo thiết kế đẫ tính toán. Vít nén điều chỉnh lên xuống phải rất dể dàng, một đầu tỳ vào gối đỡ trục trên qua cốc an toàn, đầu kia được nối với bánh vít dẫn động quay bằng động cơ điện hay bằng sức người. H.3.23. Sơ đồ cơ cấu điều chỉnh lượng ép trục vít me bằng động cơ điện 1, 3. Khớp nối đĩa; 2, 9, 10. Động cơ; 4, 5. Bánh vít trục vít; 6. Vít me điều chỉnh lượng ép; 7. Then; 8. Hộp giảm tốc; 11. Trục cân bằng thủy lực cho 2 bên Hình 3.23. trình bày một kiểu dẫn động chung cho 2 trục vít me bằng 2 động cơ (cũng có loại mỗi trục vít me được truyền động bằng một động cơ riêng biệt). Nguyên lý hoạt động như sau: động cơ điện 2 truyền chuyển động quay cho trục vít bánh vít 4 nhờ có khớp nối đĩa 3 và 1. Bánh vít trục vít quay làm cho 2 vít me điều chỉnh lượng ép 6 quay và lên xuống được dể dàng vì nó được ghép lỏng với bánh vít. Vít nén đứng vững được trên máy cán là nhờ có cã một hệ thống cơ cấu điều chỉnh lượng ép gá lắp và bắt chặt vào thân giá cán. Nếu 1 trong 2 động cơ có sự cố hoặc bị cháy thì động cơ còn lại vẫn làm việc được và dẫn động chung cho cả 2 vít me. Điều chỉnh lượng ép bằng tay thường dùng trên máy cán nhỏ và năng suất thấp, đặc biệt là các máy cán dùng trong phòng thí nghiệm. Khi đó đầu trục vít không có cấu tạo hình then hoa nữa mà có dạng hình vuông hoặc hình lục lăng để dể dàng dùng clê chuyên dùng điều chỉnh lượng ép. Vật liệu làm vítme thường là thép 40Cr, 40CrNi, 55Mn, 65Mn v.v Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 51
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN H.3.24. Thiết bị điều chỉnh lượng ép của máy cán tấm 2800 1. Bánh vít, 2. trục vít; 3. Thân giá cán; 4. Vít me điều chỉnh lượng ép M560x12; 5. đai ốc đồng; 6. Tấm đệm; 7. Bulông b/ Cấu tạo và các kích thước hình học của vít ép Vít ép chia ra làm 3 đoạn, đoạn đầu dùng để lắp ráp với bánh vít, đoạn cuối áp chặt vào cốc an toàn và tỳ vào gối trục, đoạn giữa có ren và được lắp với đai ốc bằng đồng để điều chỉnh lượng ép. Ren dùng trong vít ép và đai ốc thường là loại ren hình thang đỡ chặn một phía, để chống rơ, lỏng khi làm việc. B Dtb = (0,55 ÷ 0,62)d (mm); B-B tb D d1, d0 là đường kính chân ren và đỉnh ren. R d dtb là đường kính trung bình của vítme. B L d1, d0 lấy theo dtb và bước ren chọn theo L4 L3 2 L1 tiêu chuẩn. L Khi ấy các kích thước của mũ ốc H.3.25. Các kích thước của trục vítme được tính: Vítme: L = (6 ÷ 8)d = (4 ÷ 5)D; L1, L2, L3, L4 D = (1,5 ÷ 1,8)d (mm); lấy theo thực tế; d là đường kính cổ trục cán; tb D là đường kính ngoài của đai ốc; H là chiều H = (0,95 ÷ 1,1)D (mm) cao của đai ốc Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 52
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN Vật liệu làm đai ốc thường là đồng thau hoặc đồng thanh, đai ốc này được bắt chặt vào thân máy bởi các bulông vừa đỡ vừa chống xoay. Có thể tính đường kính trung bình của vít ép bằng công thức: P D tb = (mm) π(σk ) P = Pc/2, Pc là lực cán σk là giới hạn bền kéo của trục vít c/ Nghiệm bền trục vítme Khi làm việc vít ép chịu nén, vì vậy nghiệm bền theo độ bền nén 4Q σ = ≤ [σ ] (kG/mm2) n πd 2 u Trong đó Q là áp lực tác dụng lên vít nén, Q = Pc/2 d là đường kính chân ren vít nén. H.3.26. Kích thước trục vítme và đai ốc máy cán hình 650 3.2.4. Khung giá cán 1. trục vítme; 2. Đai ốc a/ Khái niệm Khung giá cán (thân giá cán) là một chi tiết lớn nhất, tất cả các chi tiết như trục cán, gối, ổ đỡ trục, cơ cấu điều chỉnh lượng ép, cơ cấu dẫn hướng, cơ cấu cân bằng trục v.v đều được lắp đặt trên khung giá này. Trong quá trình làm việc, lực cán tác dụng lên trục cán và truyền vào thân giá cán rồi truyền xuống móng máy, vì vậy thân giá cán đòi hỏi phải có độ bền cao, ít bị biến dạng, độ cứng vững lớn. Có những khung giá cán nặng tới hàng trăm tấn. Khung giá cán được chia thành 2 loại: kiểu kín và kiểu hở, vật liệu chế tạo 2 khung thường là thép đúc C35 ÷ C55, có [σb] = 60 (N/mm ). Khung được chế tạo bằng phương pháp đúc hoặc bằng cách hàn ghép từng tấm kim loại vào thành khung đối với loại máy cán nhỏ. b/ Nghiệm bền khung giá cán n Nghiệm bền khung giá cán kiểu kín Khi làm việc, dưới tác dụng của lực cán P ở các góc khung xuất hiện các mômen siêu tĩnh M0, thanh ngang có mômen M1. Dưới tác dụng của lực cán và các Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 53
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN mômen, các thanh ngang của giá cán chịu uốn và các thanh đứng của khung giá cán chịu kéo. H.3.27. Khung giá cán kiểukíndùng cho máy cán tấm4trục - Nghiệm bền thanh ngang theo điều kiện uốn: m u 2 2 σu = ≤ [σu ] (kG/mm ; N/mm ) Wu Pl Pl 1 M = M − M = 1 − 1 . ; u 1 0 4 8 l .I 1+ 2 1 l1.I 2 2 b1a1 I xx Wu = = ; 4 Yxx Trong đó: [σu] là giới hạn bền uốn cho phép của thanh ngang; đối với thép 2 2 hợp kim tốt thì [σu] =(14÷15) kG/mm , đối với thép thường [σu] = (12÷13) kG/mm I1, I2 là mômen quán tính của thanh ngang và thanh đứng. a b3 a b3 I = 1 1 ; I = 2 2 . 1 12 2 12 l1, l2 là chiều dài của thanh ngang và thanh đứng của khung giá cán. a1, a2, b1, b2 là các cạnh của tiết diện ngang và đứng của khung giá cán. Ixx và Yxx là mômen quán tính và trọng tâm tại tiết diện (x-x) Sau khi tính toán các đại lượng trên, người ta kiểm tra được thanh ngang giá cán làm việc tốt, đủ điều kiện bền. Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 54
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN - Nghiệm bền thanh đứng theo độ bền kéo 2P M 0 2 2 σk = + ≤ [σk ] (kG/mm ; N/mm ) 2F2 Wu Trong đó: 2 F2 = a2.b2 (mm ) là diện tích mặt cắt ngang của thanh đứng. 2 b 2a 2 W = ; thường lấy [σu] =(8÷12) kG/mm . u 4 Giống như thanh ngang khi nghiệm bền thấy thỏa mãn điều kiện là được và có kết luận thanh đứng đủ bền. H.3.28. Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên khung giá cán kiểu kín o Nghiệm bền khung giá cán kiểu hở Thân giá cán kiểu hở được dùng nhiều trong các nhà máy cán thép hình khi sản phẩm không cần độ chính xác cao vì nó dể chế tạo, lắp ráp. Nghiệm bền khung giá cán kiểu hở nói chung giống kiểu kín chỉ khác là khi cán, dưới tác dụng của lực cán P thì 2 thanh đứng của máy cán bị uốn cong vào bên trong. Lúc này xuất hiện 2 lực T chống uốn cho 2 thanh đứng. Độ lớn của lực T phụ thuộc vào khe hở ∆ giữa mặt phẳng thanh đứng và gối đỡ trên máy cán. yl3 ∆j 1 − 1 T = 8 c (T; kN) ⎛ 2 j ⎞ ⎜ 1 ⎟ c⎜l1 + .c ⎟ ⎝ 3 j2 ⎠ Khi đó mômen uốn có độ lớn: M0 = T.C (T.m; kN.m) Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 55
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN H.3.29. Lực và mômen tác dụng lên khung giá cán kiểu hở khi cán c/ Tính độ võng của khung giá cán Khi cán, khung giá cán bị võng, vì vậy phải tính độ võng của khung giá cán và nghiệm bền theo độ võng cho phép. Lúc này nghiệm bền kéo thanh đứng được tính theo công thức: P 2 T.C σ k = + ≤ []σ k F2 W2 F2 là diện tích mặt cắt ngang thanh đứng. W2 là mômen chống uốn thanh đứng. n Tính độ võng thanh ngang khung giá cán Độ võng f = f1 + f2 + f3 ≤ [f] (mm) [f] = (0,3 ÷ 0,5) (mm) khi cán nguội. [f] = (0,5 ÷ 1,0) (mm) khi cán nóng. 2 P.l2 P.l1 l1 1,2P.l1 f1 = (mm); f 2 = − M 0 . (mm); f3 = (mm). 2EF2 6 4EI1 2GF1 Trong đó: E = 2.103 N/mm2 = 2.104 kG/mm2 là môđun đàn hồi của vật liệu. G = (3/8)E = 0,75.105 N/mm2 = 7.500 kG/mm2 là môđun trượt. P = Pmax là lực cán lớn nhất. Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 56
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN o Tính độ võng của thanh đứng 2 l2 f 0 = M 0 . ≤ [f 0 ] (mm) 8EI 2 Pl l2 1 f = 1 2 . ≤ []f 0 64EI l I 0 2 1+ 2 1 l1I 2 [f0] = (0,3 ÷ 0,5) mm cho cán nguội; [f0] = (0,5 ÷ 1,0) mm cho cán nóng. H.3.30. Biểu đồ mômen và độ võng khung giá cán kiểu kín do lực cán P và M0 gây ra 3.2.5. Kiểm tra mômen lật của máy và tính đường kính bulon nền Khi vật cán bắt đầu ăn vào trục, thì ở giá cán xuất hiện một lực quán tính I rất lớn có phương và chiều ngược với hướng cán. Lực quán tính I sinh ra một mômen có xu hướng làm giá cán bị lật ra khỏi đế giá cán, mômen đó gọi là mômen lật Ml: M I = c (R là bán kính trục cán). R M M = I.a = c .a (kG.m; T.m) l R a là khoảng cách từ đế máy tới đường cán. Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 57
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN Để chống lại mômen lật người ta phải bắt 4 bulông nền và phải tính đường kính bulông để đủ bền. Khi có Ml thì 4 bulông nền phải chịu một lực kéo là Q và được tính theo công thức: M G Q = l − (KN; T) b 2 Trong đó: b là khoảng cách tâm hai bulông trên giá cán. G là toàn bộ trọng lượng giá cán. Q = 4 Qb Qb là lực kéo tác dụng lên một bulông. Thường thì người ta lấy Qb cao hơn lý thuyết để đảm bảo an toàn. Q Q = ()1,2 ÷1,4 . b n H.3.37. Sơ đồ tính mômen lật n là số lương bulông n = 4. 1. Khung giá cán; 2. Vật cán; 3. Trục cán; 4. Đế máy; 5. Bulông nền Như vậy, khi kiểm tra đường kính bulông cần nghiệm bền theo công thức: 4Q σ = b ≤ []σ . k πd 2 k Tính đường kính bulông nền theo công thức: 4Q d ≥ b (mm). πσk Chú ý:- Mômen lật còn sinh ra khi mômen dẫn động phân bố không đều trên các trục cán. Giả sử Ml > M2 thì: Ml = M1 – M2. - Khi có lực kéo căng trước và lực kéo căng sau thì: Ml = (T0 – T1).a (giả sử T0 > T1) - Khi M1 = 0 hoặc M2 = 0 thì M1 ≥ Mc, nhưng vì a > R rất nhiều cho nên: M1 > Mc. Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 58
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN 3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY CÁN 3.3.1. Trục khớp nối và ổ nối trục cán a/ Nhiệm vụ của trục khớp nối và ổ nối trục cán Trục khớp nối và ổ nối trục cán làm nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ hộp phân lực tới trục cán để trục cán quay và ép kim loại, làm kim loại bị biến dạng. Các loại khớp nối thường dùng trong máy cán là: trục khớp nối vuông; trục khớp nối hoa mai; trục khớp nối vạn năng và trục khớp nối cácđăng (chỉ dùng cho máy cán thí nghiệm nhỏ, máy cán mini tự chế tạo. Được sử dụng nhiều nhất là trục khớp nối vạn năng và hoa mai. Khi làm việc trục khớp nối chịu va đập, chịu uốn và chịu xoắn, vì vậy cần thiết phải thiết kế, tính toán nghiệm bền để trục khớp nối làm việc tốt. b/ Trục khớp nối vạn năng n Cấu tạo và nguyên lý làm việc Khớp nối vạn năng được dùng nhiều trong các máy cán tấm nóng, nguội và cán hình cỡ lớn. Nhờ có khớp nối vạn năng cầu mà có thể truyền mômen xoắn từ hộp phân lực tới các trục cán với góc nghiêng α. Góc nghiêng này được nâng lên hay hạ xuống từ 00 đến 100. H.3.31. a/ Sơ đồ truyền động trục khớp nối vạn năng trong máy cán 1. Trục cán; 2. Trục khớp nối vạn năng; 3. hộp phân lực; 4. Động cơ điện b, c/ Trụckhớp nốivạnnăng khi làm việc Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 59
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN Các thông số cơ bản lớn nhất như sau: hmax = 1.500 mm; Lmax = 12.000 mm; Gmax = 40 T; Vật liệu chế tạo trục khớp nối: thép đúc, thép 40Cr, 40CrNi o Nghiệm bền và tính toán - Nghiệm bền đầu khớp nối vạn năng về phía trục cán. Khi trục nối truyền mômen xoắn tới trục cán thì tại đầu nối xuất hiện một lực P. Lực này tác dụng lên hai má đồng, chiều hướng ra 2 phía và tác dụng vào bề mặt của đầu trục nối, dưới tác dụng của lực P đầu trục nối chịu uốn và chịu xoắn. H.3.32. Cấu tạo trục khớp nối vạn năng trong máy cán tấm nóng 1500 1. Trục cán; 2. Trục khớp nối vạn năng; 3. Giá đỡ trục nối; 4. Má nối trục vạn năng; 5. Má đồng (hai bên); 6. Chốt nối; 7. Bạclót giá đỡ trụcnối; 8. Các đường ống dẫn dầu bôi trơn Tại mặt cắt A-A Đầu trục chịu uốn và xoắn vì vậy nghiệm bền theo công thức: 2 2 σ td = 3τx + σu ≤ [σtd ] M u 1,43M x .X 2 σ u = = 2 2 .h . Wu 3b1 + 6b1b 2 + 2b 2 6()3b1 + 4b 2 M x M x τx = = 2 ≤ []τx . Wx η()b1 + b 2 .h Trong đó: X là khoảng cách từ mặt cắt A-A tới tâm đặt lực P. Mx = P.a (a là khoảng cách đặt 2 lực P). B là chiều rộng của đầu trục nối. b1, b2, h là các kích thước chuyển đổi từ tiết diện hình vành khăn sang hình thang cân. η là hệ số phụ thuộc vào b1, b2, h : b + b Khi 1 2 = (2 ÷ 6) thì η = (0,25 ÷ 0,3). h Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 60
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN Sau khi tính toán xong so sánh với [σtd] của thép rồi kết luận trục khớp nối vạn năng về phía trục cán có đủ bền hay không. H.3.33. Sơ đồ nghiệm bền trục khớp nối vạn năng về phía trục cán Tại tiết diện B-B Tại đây chỉ chịu xoắn thuần túy, vì vậy nghiệm bền theo Mx M τ = x ≤ []τ x 0,2d 3 x - Nghiệm bền trục khớp nối vạn năng về phía hộp phân lực: Từ hình 3.34 ta thấy, khi Mx truyền từ hộp bánh răng chữ V đến trục nối và khi Mx được tiếp tục truyền đến trục cán thì ở 2 má nối của trục nối xuất hiện một lực P1. Lực P1 đặt lệch với trọng tâm tại mặt cắt A-A của má nối một đoạn l, má nối có chiều dày S, tại A-A đầu trục nối chịu uốn và chịu xoắn, vì vậy nghiệm bền theo độ bền tương đương. H.3.34. Sơ đồ phân bố lực và mômen của đầu trục khớp nối về phía hộp phân lực Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 61
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN Tại mặt cắt A-A 2 2 σ td = 3τx + σu ≤ [σtd ] M x .X M P .X 2f 6M .X Trong đó: σ = u = 1 = 0 = x . u W W ()b − c S2 2f ()b − c S2 u u 0 0 . 0 0 0 2 6 P1.l M x l M x .l τx = = . = 2 Wx Wx 2f 0 ηf 0 ()b0 − c0 .S M x Mu = P1.X; Mx = P1.l; η = (0,25 ÷ 0,3); P1 = 2f 0 Tại mặt cắt B-B: Ở đây chỉ chịu xoắn thuần túy, vì vậy nghiệm bền theo xoắn: M x M x 2P1.f 0 τ x = = 2 = 2 ≤ []τx . Wx η.b0 .S ηb0 .S Tại mặt cắt C-C: Tại đây chỉ chịu xoắn thuần túy, vì vậy chỉ nghiệm bền theo điều kiện xoắn: M τ = x ≤ []τ . x 0,2d 3 x c/ Trục khớp nối vuông và hoa mai n Cấu tạo và nguyên lý làm việc Trục khớp nối vuông và hoa mai thường dùng nhiều trong các loại máy cán tấm, hình cũ cỡ nhỏ, trong các máy cán tự chế phi tiêu chuẩn, các máy cán trong phòng thí nghiệm Trục khớp nối loại này có 2 chi tiết chính là ống nối và trục nối. 2 Trục khớp nối hoa mai hay được làm bằng gang GX28-48 có [σk] = 2,8 kG/mm , trục 2 khớp nối vuông được làm bằng thép đúc có [σk] = (5 ÷ 8) kG/mm . 4 1 2 3 A A A-A H.3.35. Trục khớp nối hoa mai 1. Bánh răng chữ V; 2. Ống nối hoa mai; 3. Trục nối hoa mai; 4. Trục cán Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 62
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN 1 2 3 4 5 H.3.36. Trục khớp nối vuông 1. Bánh răng của hộp phân lực; 2. Khớp nối vuông; 3. Vòng đệm; 4. Trục nối vuông; 5. Trục cán o nghiệm bền và tính toán - Ống nối Khi làm việc ống nối vừa chịu xoắn vừa chịu kéo, vì vậy khiểm tra theo σtd 2 2 σ td = 3τ x + σ k ≤ [σ td ] k.M .D k.M .D τ = x n = x n . x W 0,2()D3 − d 3 P 4M σ = v = x . k F πR()D 2 − d 2 Trong đó: k là hệ số tải trọng động đối với máy cán k = 2 ÷ 3. Mx = Mc/2 (Mc là mômen cán) Dn là đường kính ngoài của ống nối. d là đường kính trong của ống nối (đường kính của đường tròn ngoại tiếp hình vuông phía trong ống nối) Pv là lực vòng Pv = Mx/R. R là khoảng cách từ điểm đặt lực vòng đến tâm của tiết diện ống nối. π F là diện tích tiết diện ống nối, F = (D 2 − d 2 ). 4 - Trục nối: Trục nối chỉ chịu xoắn thuần túy, vì vậy nghiệm bền theo xoắn: M x M c M c M c τ x = = = 3 3 = 3 3 ≤ []τx . Wx 2Wx 2.0,2()D − d 0,4(D − d ) Với trục khớp nối vuông: 3 Wx = 0,208D (D là đường kính ngoại tiếp hình vuông) Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 63
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN 3.3.2. Hộp phân lực và hộp giảm tốc trong máy cán a/ Khái niệm Hộp phân lực dùng để phân phối mômen xoắn và truyền chuyển động quay cho trục cán thông qua các trục truyền. Tất cả các hộp phân lực được truyền động từ động cơ qua hộp giảm tốc đến bánh răng dưới (trừ trường hợp các máy cán tấm trung bình và các loại máy cán hình 3 trục thì mômen xoắn được dẫn động đến bánh răng giữa). Đường kính ban đầu của bánh răng trong hộp phân lực phụ thuộc vào đường kính trục cán và khoảng cách lớn nhất giữa chúng khi cán. Vì rằng chiều cao nâng của trục cán trên trong quá trình cán thay đổi cho nên đường kính bánh răng phân lực phải được chọn theo điều kiện góc nâng của trục truyền trên không được vượt quá (8 ÷ 10)0. Trong thực tế, người ta xác định tỷ số quan hệ giữa đường kính đỉnh răng của bánh răng phân lực d0, đường kính ngoài của trục cán mới Dmax, đường kính trục cán mòn giới hạn Dmin (trong khoảng mòn cho phép) và chiều cao nâng lớn nhất của trục cán h: • Đối với các loại máy cán phôi 2 trục: D + D h d = max min + . 0 2 8 ÷10 • Đối với các máy cán còn lại, khoảng cách giữa các trục cán không lớn: D + D d = max min . 0 2 Trong hộp phân lực thường sử dụng các loại bánh răng chữ V không có hoặc có rãnh ở giữa bởi vì: - Các bánh răng phân lực làm việc với vận tốc vòng rất lớn 5 ÷ 20 (m/s). - Sử dụng bánh răng nghiêng chữ V có thể chịu tải lớn. - Bánh răng chữ V có rãnh ở giữa ít được dùng vì rãnh ở giữa làm giảm chiều rộng có ích của bánh răng vì thế sẽ làm giảm khả năng truyền mômen xoắn. Tuy nhiên bánh răng chữ V có rãnh ở giữa đơn giản và dể gia công hơn. Góc nghiêng của bánh răng chữ V theo chiều trục của bánh răng là β ≈ 300; góc áp lực α = 200. Trong hộp phân lực, tỷ số truyền I = 1, vì vậy đường kính đỉnh răng d0 sẽ bằng khoảng cách giữa 2 tâm trục bánh răng A. Số răng của bánh răng chữ V thường z = 18 ÷ 29. không cho phép lấy lớn hơn vì sẽ làm giảm modul và làm giảm độ bền uốn của bánh răng. Để tăng khả năng chịu mài mòn của bánh răng, người ta thường tôi bề mặt bằng ngọn lửa Axêtylen. Chiều rộng của bánh răng phân lực có 3 dạng: dạng hẹp khi tỷ số B/A = 1,6; dạng vừa B/A = 2,0; dạng lớn B/A = 2,4. Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 64
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN Vật liệu chế tạo bánh răng phân lực thường dùng thép C45, 40CrNi với độ cứng tôi bề mặt 450÷570 HB. Tính chất cơ học các loại thép trên như sau: giới hạn 2 2 bền σb = (60÷80) (kG/mm ); giới hạn chảy σch = 32 (kG/mm ); độ giãn dài tương đối δ ≥ 15%. b/ Tính toán bánh răng ăn khớp Các thông số cơ bản của bánh răng phân lực (Khoảng cách giữa 2 tâm A hoặc là đường kính đỉnh răng d0, môđun, số răng, chiều rộng bánh răng) được chọn theo dạng máy cán, đường kính trục cán, chiều cao nâng của chúng và mômen xoắn truyền động. Sau đó thực hiện việc tính toán độ bền bề mặt tiếp xúc của bánh răng truyền động. Mômen tính toán được xác định bằng mômen xoắn cực đại của hệ bánh răng ăn khớp với hệ số tính toán k: Mtt = Mx.k Trong đó Mx là mômen xoắn cực đại mà bộ truyền bánh răng truyền động. k là hệ số tính toán: k = k1.k2.k3. Ở đây: k1 là hệ số chiều rộng bánh răng; Khi b/d0 = 1,5; 2,0; 2,4 thì k1 = 1,4; 1,55; 1,65. k2 là hệ số tập trung, được xác định k2 = 1 + 0,1.i. k3 là hệ số chất lượng gia công; nếu độ chính xác gia công bánh răng đạt cấp 2 thì k3 = 1,2; nếu đạt cấp 3 thì k3 = 1,4. Như vậy, đối với hộp phân lực với tỷ số truyền i = 1, độ chính xác gia công đạt cấp 2 và khi B/A = 2 thì hệ số tính toán k = 1,55.1,1.1,2 ≈ 2. Ứng suất trượt trên bề mặt tiếp xúc của các răng của bánh răng phân lực (khi góc áp lực α = 200, góc nghiêng của răng β ≈ 300 và độ hở cạnh răng ε ≈ 1,35) được xác định theo công thức: 3 80 M (i +1) 2 τ = tt . (N/mm ) A b i Ứng suất uốn ở chân răng của bánh răng phân lực với số răng là z và môđun m: 0,45M .ψ σ = tt (N/mm2). u ξ.m 2 .z.b Trong đó: ψ là hệ số tập trung ứng suất tại chân răng; đối với răng trụ ψ = 1,5, đối với răng côn ψ = 1,6, bánh răng ngón hoặc đĩa ψ = 1,8. ξ là hệ số hình dạng răng, nếu z = 18 ÷ 29 thì ξ = 0,1 ÷ 0,11; nếu z = 30 ÷ 50 thì ξ = 0,11 ÷ 0,13; nếu z > 50 thì ξ = 0,14 ÷ 0,15 (dành cho hộp số). Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 65
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN Kiểm tra ứng suất trong các bánh răng của hộp số: (bánh răng chữ V với rãnh thoát dao ở giữa) được thực hiện bằng các công thức giống như trong hộp phân lực. Tuy nhiên cần chú ý rằng cũng có trường hợp các bánh răng trong các hộp số không phải là bánh răng chữ V mà là bánh răng nghiêng một phía và góc nghiêng rất bé (β = 806’34’’); ngoài ra độ hở cạnh răng lại lớn (ε = 1,5 ÷ 1,6). Trong trường hợp đó ứng suất trượt và ứng suất uốn đối với hộp tốc độ được tính theo các công thức sau: 3 90 M ()i +1 2 τ = tt . (N/mm ). A b i 0,5M .ψ σ = tt (N/mm2). u ξ.m 2 .z.b Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo bánh răng có độ cứng 200-350 HB: • Ứng suất trượt trên lớp bề mặt răng: 2 [τ] = 0,2(σb + σch) + 30 (N/mm ). • Ứng suất uốn tại tiết diện nguy hiểm ở chân răng khi làm việc hai chiều: 2 [σ] = 0,12(σb + σch) + 25 (N/mm ). • Ứng suất uốn tại tiết diện nguy hiểm ở chân răng khi làm việc một chiều: 2 [σ] = 0,17(σb + σch) + 35 (N/mm ). Đối với các loại thép chế tạo bánh răng trong hộp tốc độ có tính chất cơ học 2 2 sau: giới hạn bền σb ≈ 75 (kG/mm ); giới hạn chảy σch = 45 (kG/mm ); độ giãn dài tương đối δ ≥ 15%. Ứng suất cho phép của chúng là:[τ] = 25 (kG/mm2). [σ] = 20 (kG/mm2). Giữa đường kính đỉnh răng d0, môđun mặt đầu ms và số răng z có mối quan hệ sau: d0 = msz. Đối với hộp phân lực: d0 = A vì vậy: d0 = A = msz. m Khoảng cách giữa các tâm A khi m = được tính như sau: s cosβ • Đối với hộp tốc độ: d + d z + z m z + z A = 1 2 = m 1 2 = . 1 2 2 s 2 2 cosβ • Đối với hộp phân lực: z A = m .z = m. . s cosβ Đối với hộp tốc độ góc nghiêng rất bé (β = 806’34’’); vì vậy cos806’34’’= z1 + z 2 0,99; tổng số răng z1 + z2 = 99 hoặc lấy bằng 198 từ đó tỷ số luôn luôn là cosβ con số chẳn (100, 200). Đối với hộp phân lực thì β ≈ 300 . Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 66
Giáo trình: THIẾT BỊ CÁN c/ Nghiệm bền trục bánh răng Các bánh răng trong hộp phân lực truyền tải những mômen xoắn rất lớn, chúng được truyền dẫn thông qua ngỗng trục. Kích thước của ngỗng trục sẽ xác định khả năng bền của chúng, trong trường hợp sử dụng ổ bi côn để đỡ các cổ trục thì kích thước của ngỗng trục lấy bằng đường kính trong của ổ bi đó. Ở 2 đầu của trục bánh răng phân lực lắp với khớp nối trục truyền. Lực tác dụng lên các răng của bánh răng chữ V (khi nghiệm bền ngỗng trục không tính đến không tính đến hệ số tập trung k). Góc áp lực ở mặt đầu của bánh răng: 0 tgα tg20 0,36397 0 tgα = = = ≈ 0,421.→ αT = 23 . T cosβ cos300 0,866 Lực tác dụng lên răng tại tiết diện mặt đầu: M k PT = 2,17 d 0 Ở đây: Mk là mômen xoắn của được truyền động bởi cặp bánh răng. 0 Đây là lực tạo với mặt phẳng ngang một góc αT = 23 , làm cho ngõng trục bánh răng bị uốn. Trên mỗi một ngỗng trục có một lực tác dụng: P R = T . 2 Ứng suất uốn lớn nhất sẽ ở tại tiết diện I-I giữa ngỗng trục và thân răng: M σ = u . u 0,1d 3 l Trong đó: M = R.c ≈ R. . Như vậy ta có: u 2 M k .l σ u ≈ 5,43 3 . d 0d Ở đây l và d là chiều dài và đường kính ngỗng trục bánh răng. Không những chịu ứng suất uốn mà ngỗng trục còn chịu ứng suất xoắn: M τ = x . x 0,2d 3 Trong đó: Mx = 2Mk là mômen xoắn lớn nhất truyền cho ngỗng trục từ hộp số (hoặc động cơ điện). Ứng suất tổng hợp tại ngỗng trục sẽ là: 2 2 σ = σu + 3τx . Ứng suất cho phép của ngỗng trục bánh răng được chế tạo từ thép C40 hoặc 40Cr có thể lấy: [σ] ≈ 13 ÷ 15 kG/mm2. Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 67