MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN... 5

DANH MỤC CÁC HÌNH... 11

MỞ ĐẦU... 13

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY DẬP XÉ LƯỚI CAO TỐC CÓ CHIỀU DÀY TỐI ĐA 8 mm    .15

1.1. Giới thiệu về các sản phẩm lưới thép: 15

1.2. Nguyên lý tạo lưới thép tấm. 16

1.2.1. Định nghĩa: 16

1.2.2. Thông số hình học lưới: 16

1.2.3. Cơ sở tạo hình lưới: 17

1.2.4. Ứng dụng của sản phẩm trong thực tế: 18

1.3. Giới thiệu về máy dập xé lưới: 19

1.3.1. Một số loại máy dập xé lưới trên thế giới: 19

1.3.2. Các thông số cơ bản của máy dập xé lưới: 22

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ TĨNH HỌC CỦA MÁY... 23

2.1. Chọn dạng truyền dẫn cho máy: 23

2.2. Tính động học: 25

2.3. Tính toán tĩnh học của máy: 30

2.3.1. Tính lực công nghệ của máy: 30

2.3.2. Lực tác dụng lên trục khuỷu: 30

2.3.3. Tính momen: 33

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY... 36

3.1. Tính năng lượng của máy dập: 36

3.1.1. Sự tiêu tốn năng lượng: 36

3.1.2. Sự tiêu tốn năng lượng trong hành trình công tác: 39

3.1.3. Sự tiêu tốn năng lượng trong hành trình không tải: 42

3.1.4. Hiệu suất của máy ép: 43

3.2. Xác định công suất động cơ và phân phối tỷ số truyền: 45

3.2.1. Tính công suất động cơ: 45

3.2.2. Chọn động cơ: 46

3.2.3. Phân phối tỉ số truyền: 48

3.2.4. Tính các thong số trên trục: 48

CHƯƠNG IV:.TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ. 51

4.1 Tính toán thiết kế bộ truyến đai 1. 51

4.1.2 Chọn loại đai và tiết diện đai: 51

4.1.3 Xác định các thông số bộ truyền: 52

4.1.4 Xác định số đai 54

4.1.5 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục : 55

4.1.6 Bảng thông số bộ truyền đai: 57

4.2. Tính toán thiết kế bộ truyến đai 2. 58

4.2.1 Chọn loại đai và tiết diện đai: 58

4.2.2 Xác định các thông số bộ truyền: 59

4.2.3 Xác định số đai 61

4.2.4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục : 62

4.2.5 Các thông số bộ truyền đai: 64

4.3. Tính bộ truyền bánh răng. 65

4.3.1. Tính bộ truyền bánh răng dẫn động lớn: 65

4.3.2. Tính bộ truyền bánh răng dẫn động  nhỏ: 70

4.4. Bộ truyền bánh răng giữa 2 trục kéo phôi: 70

CHƯƠNG V..TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC TRỤC  VÀ THÂN MÁY KẾ.. 72

5.1 Tính toán thiết kế cụm trục I: 72

5.1.1 Chọn vật liệu chế tạo trục : 72

5.1.2 Xác định đường kính trục sơ bộ : 72

5.1.3. Xác định lực và vị trí chiều các lực tác dụng. 73

5.1.4  Chọn và kiểm nghiệm then: 77

5.1.5  Chọn và kiểm nghiệm ổ trượt trên trục I: 81

5.2  Tính toán thiết kế cụm trục II : 84

5.2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục : 84

5.2.2 Xác định đường kính trục sơ bộ : 84

5.2.3. Xác định lực và vị trí chiều các lực tác dụng. 84

5.2.4 Chọn và kiểm nghiệm then: 89

5.2.5 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn trục II: 93

5.3 Tính toán thiết kế cụm trục III : 95

5.3.1 Chọn vật liệu chế tạo trục : 95

5.3.2 Xác định đường kính trục sơ bộ : 96

5.3.3. Xác định lực và vị trí chiều các lực tác dụng. 96

5.3.4. Chọn và kiểm nghiệm then: 100

5.3.5. Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn trục III: 103

5.4. Tính toán và thiết kế trục khuỷu: 106

5.4.1. Chọn kiểu và vật liệu chế tạo trục khuỷu: 106

5.4.2. Tính toán sơ bộ kích thước trục khuỷu: 106

5.4.3. Kiểm nghiệm độ bền của trục khuỷu: 107

5.5. Tính toán thiết kế thân máy: 109

CHƯƠNG VI. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LI HỢP, PHANH VÀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN... 117

6.1.  LY HỢP. 117

6.1.2. Phân Loại 117

6.1.3. Yêu Cầu. 129

6.1.4.Cách phân bố y hợp. 129

6.1.5. Phân tích kết cấu và chọn phương án ly hợp. 130

6.1.6. Ưu nhược điểm của bộ ly hợp ma sát điều khiển bằng khí nén: 130

6.2. Phanh. 132

6.2.1. Công dụng. 132

6.2.2. Phân loại phanh. 132

6.2.3. Cấu tạo của phanh. 133

6.2.4. Tính phanh. 135

6.3. Tính toán hệ thống khí nén. 137

6.3.1 Sơ đồ nguyên lý. 138

6.3.2. Tính toán phần kẹp phôi: 139

6.3.3. Tính toán khí nén cho li hợp và phanh. 142

6.3.4. Hệ thống khí nén nâng đầu trượt của máy: 144

6.3.4.1. Tính toán hệ thống nâng đầu trượt: 144

6.4. Phương pháp bôi trơn: 147

PHỤ LỤC... 148

KẾT LUẬN... 149

TÀI LIỆU THAM KHẢO... 150

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian 5 năm học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, được sự hướng dẫn và chỉ bảo của các thầy cô giáo của trường và đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Gia Công Áp Lực chúng em đã hoàn thành chương trình đạo tạo kĩ sư cơ khi và đồ án tốt nghiệp và đạt được những kết quả mong muốn.

Nhận dịp hoàn thành đồ án tốt nghiệp tại bộ môn Gia Công Áp Lực, em xin chân thành cám ơn tất cả các thầy cô Bộ môn Gia công áp lực, Viện Cơ Khí và Trường đã giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em hoàn thành chương trình đào tạo tại trường.

Chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy : ThS……………. đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp.

Chúng em xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo phản biện đã đọc luận văn và đóng góp cho em những ý kiến quý báu và bổ ích.

Hà nội, ngày … tháng … năm 20….

Sinh viên thực hiện

1/ …………………..

2/ ………………….

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU VỀ MÁY DẬP XÉ LƯỚI CAO TỐC CÓ CHIỀU DÀY TỐI ĐA 8 mm

1.1 Giới thiệu về các sản phẩm lưới thép:

Lưới thép tấm là một trong những dạng lưới có mặt trên thị trường hiện nay, được sử dụng trong các ngành công nghiệp và hiện nay còn được sử dụng ngày càng phổ biến trong cả ngành dân dụng do tính ưu việt của nó: có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ nhưng lại có độ bền rất cao, đa dạng về mẫu mã, tính thẩm mỹ cao đáp ứng được rất nhiều tiêu trí khắt khe nhất của đơn vị sử dụng, và đặc biệt có khả năng tự động hóa quá trình sản xuất lưới chính vì thế giá thành cũng là một ưu điểm của lưới thép tấm.

1.2. Nguyên lý tạo lưới thép tấm.

1.2.1. Định nghĩa:

Lưới thép tấm (Expanded metal) là một công nghệ tạo lưới bằng cách tác dụng lực ép để làm kéo dãn phôi tấm ban đầu thành dạng lưới, các mắt lưới được liên kết với nhau bởi hàng loạt các thanh kim loại là phần kim loại chưa bị cắt đứt.

Lưới tạo thành bền hơn, trọng lượng nhẹ hơn và cứng hơn hơn so với các kim loại cơ bản ban đầu. Mắt lưới thông thường được hình thành có dạng kim cương.

1.2.3. Cơ sở tạo hình lưới:

Thép tấm hoặc thép cuộn được cắt bằng lưỡi dao trên có biên dạng như mắt lưới thép và dao dưới phẳng

Thép cắt đứt và kéo giãn ở phần mắt lưới, giữa các mắt lưới được liên kết lại với nhau bằng phần thép không bị cắt đứt.

Quá trình xe lưới là qua trình liên tục, nó không làm thay đổi chiều dày của phôi, phôi phẳng sau khi gia công tạo lưới sẽ nhân được biên dạng theo yêu cầu, đặc biệt trong quá trình gia công thì lớp sơn mạ bảo vệ ít bị phá hỏng tại bất kỳ vị trí nào và có khả năng giữ nguyên chức năng bảo vệ ban đầu.

1.3. Giới thiệu về máy dập xé lưới:

1.3.1. Một số loại máy dập xé lưới trên thế giới:

Trên thế giới có máy dập xé lưới đã xuất hiện từ cách đây khoảng 20 năm với nhiều kiểu dáng công suất khác nhau. Cấu tạo của máy cũng rất đa dạng, khác nhau cơ bản về cách thức liên động của chuyển động của đầu trượt với cơ cấu cấp phôi của máy và cơ cấu dịch dao ngang. Dưới đây la một số hình ảnh về các loại máy dập xé lưới trên thế giới:

Máy xé lưới được thiết kế trong đồ án này được điều khiển bằng PLC, độ an toàn độ chính xác và năng suất cao, có khả năng gia công đước lưới thép với kích thước chiều dài hàng trăm mét, với hình dạng mắt lưới đa dạng, chiều rộng tấm lưới tối đa 1500mm, chiều dày tối đa là 8mm.

1.3.2. Các thông số cơ bản của máy dập xé lưới:

- Lực ép danh nghĩa: 120 tấn

- Hành trình đầu trượt: 100mm

- Tốc độ tối đa của đầu trượt: 200 nhát/phút

Chiều rộng của lưới théptối đa: 1500mm

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ TĨNH HỌC CỦA MÁY

2.1. Chọn dạng truyền dẫn cho máy:

Máy dập xé lưới chọn có cơ cấu truyền dẫn là dạng chuyển động phụ thuộc vào độ lệch tâm của trục khuỷu nên có hành trình cố định.

* Bố trí các bộ truyền của máy:

- Nguyên lý hoạt động: Năng lượng được cấp từ động cơ servo 1, truyền dẫn qua bộ truyền đai 2, đến ly hợp 3, qua bộ truyền đai số 4 tới trục nhỏ 5, tại trục nhỏ 5 được truyền sang 2 cặp bánh răng 6 và 7, tới hai trục lệch tâm 9 và 10 kết hợp với chêm để tạo ra chuyển động lên xuông theo phương thẳng đứng của ụ dao trên 11, từ một đầu của trục lệch tâm 9 năng lượng được dẫn qua bộ truyền xích 12 tới cặp bánh răng số 13, tạo thành chuyển động lắc của thanh 14 (dịch dao ngang), ở phía còn lại năng lượng tiếp tục được dẫn qua trục các đăng 15,

2.2. Tính động học:

Máy dập xé lưới thuộc loại máy dập trục khuỷu, sử dụng kết cấu trục khuỷu lệch tâm, không sử dụng cơ cấu tay biên so với cơ cấu trục khuỷu tay biên thông thường, nên quá trình tính toán động học sẽ đơn giản hơn so với máy trục khuỷu thông thường.

* Phân tích cơ cấu:

Ta có: Smx = 2.R = 100 mm

=> R = 50 mm

- Công thức tính hành trình của đầu trượt là :

S_α = R – Rcosα = 50(1-cosα)

Trong đó:

S_α: là hành trình của đầu trượt tại vị trí góc quay α của trục khuỷu.

α : Góc hợp bởi trục khuỷu so với phương thẳng đứng.

- Gia tốc :

Đạm hàm vận tốc V_α

J_α = dV_α/dt = dS_α²/dt

=> Jα= ω².Rcosα

2.3. Tính toán tĩnh học của máy:

2.3.1. Tính lực công nghệ của máy:

Tính lực công nghệ đối với thép dầy 8mm, tính toán đối với nguyên công cắt rời tấm thép với khổ thép 1500mm, đối với loại mắt lưới XG.

Đối với thép dầy 8mm lực cắt trong một mắt lưới thép là: P = 6,8 ÷ 8,0 T

=> Lực công nghệ cắt rời hoàn toàn tấm lưới thép rộng 1500m là: Pcot = Px15 = 102 ÷ 120 T

2.3.2. Lực tác dụng lên trục khuỷu:

Hành trình máy là hành trình cứng phụ thuộc vào độ lệch tâm của trục khuỷu, đồng thời dùng chêm để có thể thay đổi hành trình xuống dao cho từng loại lưới khác nhau. Do vậy lực tác dụng lên trục khuỷu có giá trị lớn nhất bằng lực công nghệ của máy tác động lên đầu trượt.

P_D = 120T

Trong máy sử dụng 2 trục khuỷu lệch tâm, được bố trí cân xứng 2 bên, với chêm do vậy thành phần lực ngang sinh ra tác động lên dẫn hướng của máy sẽ được triệt tiêu hoàn toàn.

* Xét tính tự hãm của chêm trong kết cấu đầu trượt:

Trong quá trình làm việc của máy, chêm của máy chịu lực tác động có xu hướng bị đẩy trượt trên bề mặt ngang, nhưng vì có tính tự hãm nên nó không bị trượt ra ngoài, không tác dụng lên trục ren điều chỉnh vị trí của chêm.

Ở đây phản lực N có thế được phân thành 2 phản lực, đó là W và P. Cũng tương tự như vậy, lực ma sát F ở mặt nghiêng của chêm được phân thành 2 phản lực F’ và F.sinα . Muốn có tự hãm cần đảm bảo điều kiện cân bằng sau đây:

F + F’ ≥ P

Đó là điều kiện tự hãm của chêm khi có ma sát ở cả 2 bề mặt nghiêng và ngang.

Tùy thuộc vào quá trình bôi trơn khi làm việc của chêm mà ta chọn:

f = tgφ=0,1 thì φ=5⁰43'

f = tgφ=0,15 thì φ=8⁰43'

Khi đó điều kiện tự hãm của chêm (có ma sát ở cả 2 bề mặt)sẽ là:

α < 11⁰ khi (f=0.1)

α < 17⁰ khi (f=0.15)

Chêm được thiết kế ở đây có góc α=5^o hoàn toàn thỏa mãn điều kiện tự hãm.

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY

3.1. Tính năng lượng của máy dập:

3.1.1. Sự tiêu tốn năng lượng:

Sự tiêu tốn năng lượng tức thời của máy trong 1 chu trình được biểu diễn qua đồ thị.

: Góc làm việc khi có tải.

Bình thường khi máy làm việc chạy đều, mức làm việc ban đầu của máy là U_B. Nếu ấn bàn đạp để đóng li hợp, năng lượng giảm tới trị số Ul tại b. Phần năng lượng tiêu tốn dùng để khởi động các phần bị dẫn của bộ li hợp và biến thành công ma sát giữa các đĩa ma sát. Khi chọn đúng hệ thống dẫn động tốc độ bánh đà sẽ tăng dần và mức năng lượng của máy sẽ sẽ đạt tới trị số ban đầu của U_b một cách nhanh chóng tại điểm c.

Cường độ làm việc của máy ép trong chế độ làm việc dập nhát một được đánh giá bằng hệ số sử dụng số hành trình P:  

P = n/n₀

Trong đó:

n   : Là số hành trình kép trong 1 phút đầu trượt.

n_o : Là số hành trình danh nghĩa trong một phút của đầu trượt,  n₀=200 lần/phút.

Thông thường hệ số sử dụng số hành trình của một số máy từ 0.1÷0.9,chọn P=0,8. Còn thời gian để biến dạng vật dập chỉ bằng 1 phần thời gian 1 chu trình động học .

Tỉ số  : t_p/t_ch = p_u

Gọi là hệ số sử dụng hành trình. Hệ số này rất khác nhau với các loại máy.

Năng lượng chung trong thời gian 1chu trình có thể chia ra thành năng lượng để thắng trở lực có ích trong hành trình công tác, năng lượng tiêu tốn trong hành trình không tải A_kt và công để đóng mở li hợp.

A_ch = A_p +A_kt +A_th

Trong đó:

A_p   : Năng lượng để thắng trở lực có ích khi công tác.

A_KT  : Năng lượng tiêu tốn trong hành trình không tải.

A_LH  : Năng lượng để đóng mở li hợp.

3.1.3. Sự tiêu tốn năng lượng trong hành trình không tải:

Mô men xoắn tác dụng lên trục khuỷu trong hành trình không tải không lớn lắm nhưng thời gian tác dụng của mô men đó lại đáng kể. Vì vậy công tiêu hao trong hành trình không tải chiếm tới 50% tổng năng lượng yêu cầu. Tác dụng của trọng lực và lực quán tính gây ra momen cản đủ lớn, momen đó được tăng lên nếu hiệu suất của bộ truyền đai thang và bộ truyền bánh răng càng thấp. Tính toán chính xác mômen và công của hành trình không tải tốn nhiều thời gian, kết quả đó cũng không luôn luôn đúng do lực tác dụng và hệ số ma sát không ổn định. Theo bảng công thức thực nghiệm trang 42 TL1 ta chọn:

A_kt = 0,35.A_g = 0,35.4464 = 1562,4 kNmm

Khi làm việc với chế độ hành trình đơn nhát ta cần xác định sự tiêu tốn năng lượng để đóng li hợp A_lh đối với li hợp ma sát thông thường không thể thắng sự trượt để tăng tốc những phần bị dẫn của bộ li hợp có thể lấy bằng :

A_lh = (1,0 ÷1,15 )0,011.I_trlh.n_lh (N.m)

Trong đó:

I_trlh : Mômen quán tính chuyển về trục đặt li hợp của các phần bị dẫn (KGms²)

n_lh : Số vòng quay của trục li hợp trong một phút.

Hệ số (1,0 ÷1,15) tính đến trở lực quay của các phần bị dẫn. Đối với truyền động phức tạp hơn (máy ép lực lớn ,máy rèn ngang) cần tăng hệ số này lên. Đối với li hợp cứng, công A_lh có thể lấy giảm đi 2 lần so với công thức trên.

3.1.4. Hiệu suất của máy ép:

Những đại lượng chủ yếu cần xác định khi tính toán năng lượng là công suất động cơ và mô men quán tính của bánh đà.

Trong thời gian làm việc 1 phần năng lượng được cung cấp từ động cơ và 1 phần  lớn từ bánh đà. Bánh đà giải phóng năng lượng của nó đồng thời cũng giảm số vòng quay từ 15  ÷20 % so với số vòng quay ban đầu.

Sự giảm số vòng quay của bánh đà được giới hạn bởi hệ số trượt cho phép của động cơ không đồng bộ và hệ số trượt đó được xác định tương ứng với đường dặc tính cơ của động cơ.

Khi chọn công suất động cơ và mô men quán tính của bánh đà cần chú ý:

- Độ bền vững của hệ truyền động .

- Độ nóng cho phép của động cơ với hệ số trượt đã cho

- Sự tiêu hao năng lượng tối thiểu

- Hệ số sử dụng cao nhất

Do tính chất tải trọng thay đổi, tính toán công suất thường theo phương pháp những đại lượng tương đương(công suất, dòng điện, momen). Tuy vậy để đơn giản cho tính toán người ta tính cho công suất trung bình và nhân thêm hệ số an toàn K=(1,2÷1,6). Hệ số lớn nhất dùng trong trường hợp động cơ bị đốt nóng nhiều khi có tải trọng lớn (dòng điện trong roto không tỷ lệ với momen tác dụng )

Trong 1 vài loại máy ép dập nóng, rèn ngang người ta dùng động cơ dạng AC có hệ số trượt cao S  = (0,3 ÷0,35), để cho bánh đà đỡ to và quá nặng. Tuy thế cũng không nên dùng loại động cơ này cho các máy có số hành trình lớn hơn 40 trong 1 phút vì kích thước động cơ cồng kềnh.

3.2. Xác định công suất động cơ và phân phối tỷ số truyền:

3.2.1. Tính công suất động cơ:

3.2.1.1. Xác định thời gian của 1 chu trình:

t_ctr = 60/n_n.p

Trong đó:

n_n:  Số hành trình kép danh nghĩa trong 1 phút của đầu trượt, n =200 lần/phút.

p:  Hệ số sử dụng số hành trình, chọn p = 0,8.

=> t_ctr = 60/200.0,8 = 0,375

3.2.1.2.Xác định công suất động cơ theo chu trình

* Đối với động  cơ lồng sóc:

Nls = k.A_chtr/1000.t A_chtr

Trong đó:

K: Là hệ số an toàn, phụ thuộc vào hệ số trượt động danh nghĩa của động cơ. Theo trang 52 sách TBDTH (với p x n_n = 160)

A_chtr = (10420.8+1562.4+3124.8) = 520858272

Thay số ta được: Nls =60,432 (KW)

3.2.3. Phân phối tỉ số truyền:

Tỉ số truyền của hệ: