Đồ án Thiết kế dây chuyền cán tôn sóng ngói

MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................5 PHẦN I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CÁN TÔN SÓNG NGÓI ...............................................................................6 CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU VỀ TÔN SÓNG VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG.............................................................................................................................. GIỚI THIỆU VỀ TÔN SÓNG..................................................................... Khái niệm..................................................................................................... Phân loại...................................................................................................... Các loại biến dạng tôn thường gặp........................................................ Vật liệu chế tạo........................................................................................... NHU CẦU SỬ DỤNG TÔN................................................................... CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CÁN TẠO SÓNG..................... 2.1 LÝ THUYẾT QÚA TRÌNH CÁN KIM LOẠI....................................... Biến dạng dẻo của kim loại khi cán....................................................... Lý thuyết cán............................................................................................... LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH UỐN............................................................... Khái niệm..................................................................................................... Quá trình uốn............................................................................................. Công thức tính lực uốn.............................................................................. 2.3 QUÁ TRÌNH TẠO SÓNG TÔN............................................................ 2.4 SƠ LƯỢC VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CÁN TÔN TẠO SÓNG. Dây chuyền cán.......................................................................................... Dây chuyền cán tôn và nhu cầu sử dụng............................................. PHẦN II:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CÁN TÔN SÓNG NGÓI......................................... CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ... THIẾT LẬP BIẾN DẠNG SÓNG TÔN.................................................... Xác định số sóng và kích thước sóng...................................................... Cơ sở tính toán thiết kế biến dạng sóng tôn.......................................... CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ , PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN. Các phương án bố trí con lăn tạo sóng tôn trên trục cán.................. Chọn phương án truyền động chính cho dây chuyền cán................ Hộp phân lực ............................................................................................ Chọn phương án truyền động cho hệ thống đầu dập tạo sóng ngang.......................................................................... Chọn phương án truyền động tạo lực cắt............................................. Nguyên lý chung về dây chuyền thiết kế.............................................. Sơ đồ động học toàn máy........................................................................ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA CÁC CON LĂN CÁN ....................... Xác định kích thước con lăn cán sóng tôn đầu tiên........................... Xác định kích thước con lăn cán sóng tôn thứ hai có biến dạng thấp xuống....................................................... CHƯƠNG II:THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CHO HỆ THỐNG....................................................................................................... TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA DÂY CHUYỀN.................................... TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC......................................................................... CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC.............................. TÍNH ÁP LỰC CÁN................................................................................... TÍNH CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ....................................................... TÍNH LỰC DẬP CHO HỆ THỐNG ĐẦU DẬP...................................... TÍNH LỰC CẮT ĐỨC TÔN...................................................................... Qúa trình cắt đức vật liệu ...................................................................... Tính lực cắt................................................................................................ Biên dạng dao........................................................................................... CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THỦY LỰC CHO TOÀN BỘ DÂY CHUYỀN CÁN............................................................................................. TÍNH TOÁN THỦY LỰC........................................................................... TÍNH TOÁN XI LANH TRUYỀN LỰC CHO HỆ THỐNG ĐẦU DẬP................................................................................................................ 4.3 TÍNH TOÁN XI LANH TRUYỀN LỰC CHO HỆ THỐNG DAO CẮT............................................................................................................... 4.4 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA CÁC BƠM............................................................................................................. CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT................. GIỚI THIỆU................................................................................................ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ............................................................................ PHẦN III: THIẾT KẾ KẾT CẤU- TÍNH TOÁN SỨC BỀN...... CHƯƠNG I: THIẾT KẾ TRỤC CÁN................................................... GIỚI THIỆU................................................................................................ Vai trò của trục trong dây chuyền cán................................................. Kết cấu trục cán........................................................................................ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ............................................................................... Chọn vật liệu.............................................................................................. Tính sức bền trục..................................................................................... Tính then................................................................................................... Tính toán chọn bộ phận gối đở.............................................................. Chọn chế độ lắp và phương pháp lắp ổ............................................... Bôi trơn ổ lăn............................................................................................ CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÍT................ CHỌN VẬT LIỆU...................................................................................... TÍNH TOÁN SỨC BỀN TRỤC................................................................. Tính sơ bộ trục.......................................................................................... Tính gần đúng trục................................................................................. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn.................................................... Kiểm nghiệm trục khi quá tải đột ngột................................................. Kiểm tra độ võng của trục....................................................................... TÍNH THEN............................................................................................... TÍNH TOÁN CHỌN BỘ PHẬN GỐI ĐỞ................................................ CHỌN KIỂU LẮP Ổ LĂN........................................................................ BÔI TRƠN Ổ LĂN.................................................................................... CHE KÍN Ổ LĂN...................................................................................... PHẦN IV: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG DÂY CHUYỀN CÁN................................................ CHƯƠNG I: LẮP ĐẶT................................................................................... CHƯƠNG II: VẬN HÀNH............................................................................. CHƯƠNG III: BẢO DƯỠNG DÂY CHUYỀN CÁN.................... CHƯƠNG IV: THAY THẾ........................................................................... KẾT LUẬN CHUNG...................................................................................... TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ LỜI NÓI ĐẦU Đất nước đang trong thời kỳ công nghiệp hoá và hiện đại hoá vì thế ngành công nghiệp nói chung và ngành cơ khí nói riêng đóng vai trò quyết định .Trong những năm gần đây nước ta tập trung đầu tư vào lĩnh vực cơ khí nên ngành cơ khí đã có những bước phát triển rõ rệt .Đó là một chủ trương đúng đắn của Đảng và Nhà Nước. Chính điều đó nó không những làm tăng tính hiệu quả về mặt kinh tế ,giải quyết gánh nặng việc làm cho xã hội mà còn tăng tính tự lập ,tự cường ,phát huy sức mạnh nội lực và khả năng sáng tạo. Cùng với sự phát triển của đất nước ,nhu cầu của con người ngày càng phong phú và đa dạng, nhiều công trình ,nhà ở mọc lên một cách nhanh chóng .Do đó nhu cầu sử dụng tấm lợp ngày càng tăng nhanh, đặt biệt là các loại tấm lợp bằng kim loại . Yêu cầu đặt ra đối với các loại tấm lợp ngày càng cao về hình dạng, màu sắt và kích thướt ,trong khi đó nước ta chưa sản xuất được phôi để tạo ra các sản phẩm trên mà phải nhập từ nước ngoài .Để có những sản phảm đến với người tiêu dùng có mẫu mã đẹp,kích thướt như mong muốn và giá thành phù hợp thì việc thiết kế chế tạo ra “dây chuyền cán tôn tạo sóng” là cần thiết Sau một thời gian dài nghiên cứu ,tìm hiểu dược sự giúp đỡ ,gợi ý của các thầy cô trong Khoa và sự tận tình hướng dẫn của thầy Trần Hữu Huế em đã chọn và thực hiện đề tài “ Thiết kế dây chuyền cán tôn sóng ngói” . Đây là một đề tài tương đối phổ biến và có tính khả thi cao và cần thiết .Nếu sự đầu tư đúng hướng và ngày càng mạnh vào lĩnh vực cơ khí của đất nước như hiện nay thì việc thiết kế chế tạo ra một dây chuyền sản xuất như thế hoàn toàn có thể thực hiện được. Mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo nhưng do vốn kiến thức còn hạn chế tài liệu lại khan hiếm, thời gian có hạn và chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế lại phải giải quyết một nhiệm vụ lớn nên đề tài sẻ không tránh khỏi những sai suất Rất mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đề tài dược hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin gởi đến thầy Trần Hữu Huế cùng các thầy cô trong khoa Cơ Khí ,các cán bộ kỷ thuật của công ty điện chiếu sáng Đà Nẵng, xưởng cán tôn tư nhân Mỹ Châu lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất Đà Nẵng ,tháng 5 năm 2002 Sinh viên thiết kế : Đào Thanh Phương PHẦN I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CÁN TÔN SÓNG NGÓI CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ TÔN SÓNG VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG 1.1. GIỚI THIỆU VỀ TÔN SÓNG 1.1.1 . Khái niệm Trong cuộc sống hiện nay, nhu cầu về tấm lợp ngày càng cao. Người ta sản xuất và sử dụng rộng rải , phổ biến nhất là tôn kim loại . Đó là những tấm kim loại được dát mỏng , thường sử dụng với chiều dày từ 0,25mm đến 0,5mm , với chiều rộng từ 0,92m đến 1,22m. Tôn sử dụng nhiều làm tấm lợp , che chắn . Hiện nay tôn phẵng được sản xuất thành từng cuộn là chủ yếu,với khối lượng mổi cuộn khoản 5 tấn , chiều dày và chiều rộng nhất định. Các loại tôn cuộn thường được nhập khẩu từ nước ngoài như : BHP - ÚC, NKK- NHẬT , ANMAO- ĐÀI LOAN, HÀN QUỐC...Và đã có sẳn lớp bảo vệ oxi hóa thường gọi là tôn mạ màu , tôn mạ kẻm , tôn lạnh . Để tăng thêm độ cứng vững và thuận tiện khi sử dụng người ta tạo sóng cho nó và vấn đề tạo sóng là vấn đề cần thiết cho sử dụng . Việc tạo sóng tôn cũng là bước công nghệ quan trọng và liên quan đến nhiều yếu tố. Tùy thuộc yêu cầu sử dụng mà người ta chọn biên dạng sóng mà tạo sóng thẳng hay sóng ngoái. Tôn sóng thẳng có tôn sóng vuông và sóng tròn , loại sóng tròn do trước đây sản xuất theo cỡ nên gây khó khăn trong việc sử dụng . So với các loại tấm lợp ở nước ta thường sử dụng như ngói , nhựa ,mirô xi măng, giấy lợp ... Thì tôn kim loại có nhiều ưu điểm hơn , đặc biệt là loại tôn sóng ( sóng vuông , sóng ngói ) , sản xuất theo công nghệ mới , cán cắt theo yêu cầu sử dụng và được thể hiện - Kích thước gọn nhẹ - Ít hư hỏng , không thấm nước - Kết cấu sàn lợp gọn , nhẹ, tiết kiệm được vật liệu ( thanh xà bằng gỗ hay thép ) - Tuổi thọ cao - Bức xạ nhiệt - Chiều dài tôn theo yêu cầu . Nhờ những ưu điểm trên , cùng với sự phát triển của nền kinh tế mà công nghệ chế tạo tôn được đầu tư phát triển đáp ứng nhu cầu và việc sử dụng tôn ngày càng rộng rải . 1.1.2. Phân loại Việc phân loại tôn có nhiều cách . Có thể dựa vào thành phần vật liệu , công dụng sản phẩm , biên dạng tôn , kích thước màu sắc ... Có thể phân loại sơ bộ như sau : - Thành phần vật liệu có tôn kẻm , tôn nhôm , tôn thép , tôn mạ kẻm , mạ nhôm... - Theo màu sắc - Theo số sóng : 5 sóng , 7 sóng , 9 sóng - Theo công dụng : Loại mái vòm , mái thẳng , tôn lạnh ... - Theo biên dạng : Tôn sóng vuông ,sóng tròn , sóng ngói... - Theo chiều dày : 0,3mm , 0,4mm, 0,45mm... 1.1.3. Các loại biên dạng tôn thường gặp * Loại sóng thẳng + Sóng tròn : + Sóng vuông : * Loại sóng ngói 1.1.4. Vật liệu chế tạo Vật liệu làm tôn là những tấm thép các bon chất lượng trung bình (

400N/mm
) ,được sử dụng rộng rải, sản lượng cao ,dể khai thác , dể chế tạo , giá thành hạ . Loại tôn thép các bon kém bền trong môi trường không khí nước mưa ...Để khắc phục hiện tượng trên người ta thường mạ kẻm , thiếc hoặc sơn màu sau khi đã cán thành tấm. Tôn hợp kim thì bền nhưng giá thành cao Tôn nhôm nhẹ , dẻo , dể cán , uốn , bền trong không khí nhưng giá thành cao và hiệu lực kém . 1.2. NHU CẦU SỬ DỤNG Trước đây do nhu cầu chất lượng cuộc sống thấp , công nghệ chưa phát triển , vấn đề tấm lợp chưa được quan tâm . Cùng với thời gian loại tấm lợp bằng tôn được ra đời , được cải thiện lần , và đã sản xuất ra những loại tấm đã tạo lượn sóng sẳn và có các kích thước nhất định . Nhưng loại này giá thành cao , không thuận lợi cho sử dụng,nên nhu cầu sử dụng còn hạn chế . Ngày nay cùng với sự phát triển chung của khoa học kỷ thuật , sự hội nhập và hợp tác ,đầu tư sản xuất . Nền kinh tế nước ta đã từng bước phát triển , đưa tiến độ khoa học vào thực tế sản xuất , đời sống dần dần được nâng cao . Từ đó nảy sinh nhiều nhu cầu thiết yếu vấn đề xây dựng cơ bản , kết cấu hạ tầng ngày càng nhiều . Do vậy vấn đề sử dụng tấm lợp mà nhất là tôn ngày càng nâng lên . Nó đặt ra một số yêu cầu mới về giá cả màu sắc và mẫu mã.. .Đáp ứng yêu cầu đó các nhà sản suất đã đầu tư nghiên cứu và ra được tôn tấm phẳng quấn thành cuộn với nhiều màu sắc kích thướt ngang cũng như độ dày của tôn . Để tiện lợi đưa vào sử dụng người ta chế tạo ra máy cán tạo sóng từ tôn phẳng và cắt chiều dài theo yêu cầu . Hiện nay tôn sóng được sản suất và bày bán rộng rãi trên thị trường với nhiều màu sắc và chủng loại đa dạng như tôn chịu nhiệt , tôn sóng vuông , tôn sóng tròn , tôn sóng ngói , tôn mái vòm . Tôn sóng có nhiều cỡ sóng ,kích thước chiều ngang từ 0,92m đến 1,22m . Nên việc lựa chọn loại tôn để sử dụng rất dể dàng . Nhìn chung việc lựa , sử dụng loại sóng tôn ( sóng vuông, sóng tròn hay sóng ngói ) nó còn tùy thuộc vào đặc điểm lối kiến trúc của công trình xây dựng. Đa số hiện nay người ta sử dụng tôn sóng thẳng (Sóng vuông , sóng tròn ) và nó phù hợp thẩm mỹ với nhà thông dụng và công nghiệp . Cùng chủng loại tôn nhưng tôn sóng ngói có giá thành cao hơn một ít. Tôn sóng ngói dùng phù hợp với những nhà có kiến trúc hiện đại ( 4 mái, 6 mái ), biệt thự , hoặc các kiểu kiến trúc cổ mà về yêu cầu thẩm mỹ không thể thay bằng tôn sóng thẳng được , nên nhu cầu sử dụng tôn sóng ngói ít hơn . Trong tương lai theo đà phát triển, nhu cầu về thẩm mỹ thì tôn sóng ngói cũng có triển vọng cao . Một đặc điểm nữa của tôn sóng ngói là nó chỉ lợp một chiều nên khi sử dụng lợp các phần chéo thì phải bỏ một phần diện tích tôn . CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ CÁN TẠO SÓNG 2.1. LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI 2.1.1. Biến dạng dẻo của kim loại khi cán 2.1.1.1. Tổng quát: Khi chịu tác dụng của ngoại lực , kim loại sẻ biến dạng theo ba giai đoạn nối tiếp nhau : Biến dạng đàn hồi , biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy . Từ thí nghiệm kéo kim loai người ta có biểu đồ kéo sau: c d b a o - Biến dạng đàn hồi là biến dạng mất đi sau khi khử bỏ tải trọng . Mặt phương trình thể xiết chặt nhất Lúc đầu khi tăng tải trọng độ biến dạng (L tăng tỷ lệ bậc nhất với tải trọng . Ứng với đoạn thẳng oa trên biểu đồ -Biến dạng dẻo là sự biến đổi kích thước sau khi khử bỏ tải trọng Khi tải trọng vượt quá gía trị nhất định ( P) độ biến dạng (Ltăng lên theo tải trọng với tốc độ nhanh hơn . Ở giai đoạn này biến dạng dẻo đi cùng với biến dạng đàn hồi . -Biến dạng phá hủy là sự đứt rời các phần tinh thể kim loại khi biến dạng (khi tải trọng vượt quá tải trọng cho phép ). Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất (điểm c ) trong khi kim loại xuất hiện vết nứt , tại đó ứng xuất tăng nhanh gây biến dạng tập trung , kích thước vết nứt tăng lên và cuối cùng phá hủy kim loại ( điểm d ) . Đó chính là giai đoạn phá hủy . * Biến dạng dẻo là hình thức phổ biến ., gia công áp lực là quá trình lợi dụng giai đoạn biến dạng dẻo để gia công . Biến dạng của kim loại được thực hiện bằng sự trượt và song tinh . Biến dạng dẻo bắt đầu được thực hiện khi mà trong kim loại trạng thái ứng suất được xác định . Trong đó ứng xuất tiếp tác dụng lên mặt trượt đạt đến giá trị giới hạn [
] ( phụ thuộc vào vật liệu ) và có khả năng vượt qua nội lực trên các mặt trượt và trên tinh giới hạn của kim loại . Trong gia công kim loại bằng áp lực tác dụng lên kim loại biến dạng là các lực nén ,kéo ở các trạng thái khác nhau. 2.1.1.2. Trạng thái ứng suất và các phương trình dẻo Giả sử trong vật thể hoàn toàn không có ứng suất tiếp thì vật thể có 3 dạng ứng suất chính sau :

Ứng suất đường : (max = (1/ 2 (1) Ứng suất mặt : (max = ((1- (2 ) / 2 (2) Ứng suất khối : (max = ((max - (max ) / 2 (3) Nếu (1 = (2 = (3 thì ( =0 và không có biến dạng , ứng suất chính để kim loại biến dạng déo là biến dạng chảy (ch * Điều kiện biến dạng dẻo : -Khi kim loại chịu ứng suất đường : ( (1 ( = (ch tức (max = ( ch/ 2 (4) - Khi kim loại chịu ứng suất mặt : ( (1-(2 ( = (ch (5) - Khi kim loại chịu ứng suất khối : ( (max - (min ( = (ch (6) Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau biến dạng đàn hồi , thế năng của biến dạng đàn hồi : A = A0 + Ah Trong đó : A0 - thế năng để thay đổi thể tích vật thể ( trong biến dạng đàn hồi thể tích vật thể tăng lên , tỉ trọng giảm xuống ) Ah - Thế năng để thay đổi hình dáng vật thể . Trạng thái ứng suất khối , thế năng biến dạng đàn hồi theo định luật Húc . Được xác định: A = ( (1(1 + (2(2 + (3(3 ) / 2 (8) Như vậy biến dạng tương đối theo định luật Húc : (1 = 1/ E ( (1 - ( ((1 + (3 )( (2 = 1 / E ( (2 - ( ((1 + (3 )( (9) (3 = 1 / E ( (3 - ( ((2 + (1 )(
Theo (8) thế năng toàn bộ của biến dạng được biểu thị : A=
(10) Lượng tăng tương đối thể tích của vật trong biến dạng đàn hồi bằng tổng biến dạng trong 3 hướng vuông góc :
(11) Trong đó : ( - hệ số Pyacon tính đến vật liệu biến dạng E - mô dun đàn hồi của vật liệu Thế năng để làm thay đổi thể tích bằng :
(12) Thế năng dùng để thay đổi hình dáng vật thể :
(13) Vậy thế năng đơn vị để biến hình khi biến dạng đường sẽ là :
(14) Từ (13) và (14) Ta có :
(15) Đây gọi là phương trình năng lượng biến dạng dẻo Khi các kim loại , biến dạng ngang không đáng kể , nên theo (9) Ta có thể viết :
(16) Khi biến dạng dẻo ( không tính đến đàn hồi ) thể tích của vật không đổi , Vậy (v = 0 . Từ (12) Ta có
Từ đó :