Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I.pdf

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MÁY NẮN CÁNH DẦM THÉP
HÌNH CHỮ I
Người hướng dẫn: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY
Sinh viên thực hiện: TRẦN HUY ĐẮC
Đà Nẵng, 2018

D
U
T
-
L
R
C
C
i
CAM ĐOAN
Tên đề tài : Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I
GVHD : PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY
Sinh viên thực hiện : Trần Huy Đắc
MSSV: 101139007 LỚP: 13C1VA
Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp này là công trình do
chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào
đã đƣợc công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm
nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Trần Huy Đắc

D
U
T
-
L
R
C
C
ii
MỤC LỤC
CAM ĐOAN.....................................................................................................................i
MỤC LỤC.......................................................................................................................ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH..............................................................................................iv
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY VÀ KỸ THUẬT CÁN UỐN THÉP TẤM
1.1 Giới thiệu sản phẩm dầm thép sử dụng phƣơng pháp hàn ghép ...............................2
1.2.Một số máy nắn dầm đang có trên thị trƣờng............................................................4
1.3 Biến dạng của kim loại..............................................................................................5
1.3.1 Biến dạng đàn hồi...................................................................................................5
1.3.2 Biến dạng dẻo.........................................................................................................5
1.3.3 Biến dạng phá hủy..................................................................................................5
1.4 Biến dạng dẻo của kim loại. ......................................................................................5
1.4.1 Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể……………………………………………. ......5
1.4.2 Biến dạng dẻo trong đa tinh thể..............................................................................7
1.4.3 Những yếu tố ảnh hƣởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại.........................7
1.4.4 Ảnh hƣởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại....................9
1.5 Trạng thái ứng suất và phƣơng trình dẻo.................................................................10
1.6 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực.....................................12
1.6.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo.........................................12
1.6.2 Định luật ứng suất dƣ. ..........................................................................................12
1.6.3 Định luật thể tích không đổi. ................................................................................13
1.6.4 Định luật trở lực bé nhất.......................................................................................13
1.6.5 Định luật đồng dạng. ............................................................................................13
1.7 Các phƣơng pháp gia công biến dạng .....................................................................14
1.7.1 Cán kim loại..........................................................................................................14
1.7.2 Kéo kim loại .........................................................................................................15
1.7.3 Ép kim loại............................................................................................................16
1.7.4 Rèn tự do ..............................................................................................................16
1.7.5 Dập tấm.................................................................................................................17

D
U
T
-
L
R
C
C
iii
1.7.6 Dập thể tích...........................................................................................................18
CHƢƠNG 2:TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN C ỦA MÁY
2.1 Lựa chọn phƣơng án chuyển động. ........................................................................20
2.2 Phân tích lựa chọn phƣơng án truyền động cho hai trục bên ..................................21
2.3 Phân tích lựa chọn phƣơng án truyền động cho trục quay......................................23
2.4 Sơ đồ đông học toàn máy ........................................................................................26
2.5 Tính toán động học máy..........................................................................................27
2.5.1 Tính toán vận tốc quay của các trục .....................................................................27
2.5.2 Tính chọn vận tốc tịnh tiến của các trục...............................................................28
2.6 Tính toán thông số động lực học. ............................................................................28
2.6.1 Tính toán lực nắn và momen quay trục I..............................................................28
2.6.2 Tính toán chọn công suất động cơ chính..............................................................30
2.6.2 Tính toán chọn công suất động cơ trục tịnh tiến ..................................................31
2.7 Tính toán lực uốn và mô men quay trục I. ..............................................................32
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU CƠ KHÍ.......................................................33
3.1 Thiết kế hộp giảm tốc..............................................................................................33
3.2 Thiết kế bộ truyền đai thang....................................................................................35
3.3 Thiết kế bộ truyền cấp nhanh. .................................................................................39
3.4 Thiết kế bộ truyền cấp chậm. ..................................................................................45
3.5 Thiết kế trục và then hộp tốc độ. .............................................................................52
3.6: Cấu tạo vỏ hộp .......................................................................................................66
3.7 Bôi trơn hộp giảm tốc.............................................................................................67
3.8: Thiết kế bộ truyền bánh răng cho trục chuyển động tính tiến................................67
3.9 Thiết kế trục uốn chủ động I....................................................................................74
3.10 Thiết kế bộ truyền vít me.......................................................................................75
3.11 Tính chọn khớp nối và nối trục. ............................................................................79
KẾT LUẬN ...................................................................................................................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 82

D
U
T
-
L
R
C
C
iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình1.1: Một số sản phẩm dầm thép đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp cán.
Hình 1.2:Quy trình sản xuất dầm thép
Hình 1.3:Máy nắn thẳng cánh dầm JZJ-800
Hình 1.4: Tổ hợp máy ráp – hàn – nắn
Hình 1.5: Biểu đồ quan hệ giữa lực và biến dạng.
Hình 1.6: Sơ đồ biến dạng dẻo của trƣợt và song tinh
Hình 1.7: Trạng thái ứng suất Hình 1.8 Sơ đồ cán kim loại.
Hình 1.9: Sơ đô nguyên lý kéo kim loại
Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý ép kim loại.
Hình 1.11: Sơ đồ rèn tự do.
Hình 1.12: Sơ đồ uốn
Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý dập thể tích
Hình 2.1:Phƣơng án 2 trục nhỏ tình tiến
Hình 2.2: Phƣơng án trục quay chuyển động tịnh tiến
Hình 2.3: Sơ đồ trục nắn tịnh tiến bằng xi lanh thủy lực
Hình 2.4: Sơ đồ trục nắn tịnh tiến bằng cơ cấu vít me đai ốc
Hình 2.5 : Sơ đồ mạch thủy lực.
Hình 2.6: Sơ đồ bố trí động cơ.
Hình 2.7: Sơ đồ động học toàn máy
Hình 2.8: Sơ đồ vận tốc và số vòng quay
Hình 2.9: Sơ đồ vận tốc tịnh tiến trục nắn
Hình 2.10: Sơ đồ tính lực
Hình 3.1: Sơ đồ hộp giảm tốc
Hình 3.2: Kích thƣớc của bánh đai
Hình 3.3: Sơ đồ hộp giảm tốc
Hình 3.4: Sơ đồ phân tích lực.
Hình 3.5: Biểu đồ momen trục I

D
U
T
-
L
R
C
C
v
Hình 3.6: Biểu đồ momen trục II
Hình 3.7: Biểu đồ momen trục III
Hình 3.8: Sơ đồ bố trị gối đỡ trục I
Hình 3.9: Sơ đồ bố trị gối đỡ trục II
Hình 3.10: Sơ đồ bố trị gối đỡ trục III
Hình 3.1: Sơ đồ bố trí then
Hình 3.12: Kết cấu trục quay
Hình 3.13: Kết cấu bộ truyền vítme – đai ốc
Hình 3.14: Kết cấu nối trục

D
U
T
-
L
R
C
C
Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I
SVTH: Trần Huy Đắc GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời hiện đại ngày nay nhu cầu về việc sử dụng các loại dầm thép ngày
càng phổ biến đối với các ngành công nghiệp nhƣ: Xây dựng, cầu đƣờng, khai thác
khoáng sản… là những ngành có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.
Để chế tạo ra các loại dầm thép không chỉ có phƣơng pháp cán mà còn có
những phƣơng pháp khác nhau nhƣ phƣơng pháp hàn ghép. Tuy nhiên các phƣơng
pháp cán chỉ thích hợp với việc sản xuất các dầm thép cỡ nhỏ, còn đối với các dầm
thép có kích thƣớc lớn phƣơng pháp hàn ghép tỏ ra có nhiều tính năng vƣợt trội hơn so
với các phƣơng pháp khác và nó đáp ứng đƣợc nhu cầu về việc sản xuất. Hiện nay các
sản phẩm dầm thép chữ H, chữ I đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp,
xây dựng và vận chuyển.
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại trƣờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng, em
đƣợc giao đề tài: “Thiết kế máy nắn dầm thép” làm đồ án tốt nghiệp. Máy nắn dầm
là một thiết bị quan trọng trong một nhà máy cơ khí với nhiều sản phẩm đa dạng.
Bằng những kiến thức đã học cùng với quá trình tìm hiểu máy tại các công ty
trong thời gian thực tập tốt nghiệp, cùng với sự hƣớng dẫn tận tình của thầy PGS.TS
Trần Xuân Tùy và các thầy trong khoa Cơ khí, em đã hoàn thành nhiệm vụ đƣợc
giao. Tuy nhiên, do thời gian có hạn đồng thời vốn kiến thức còn nhiều hạn chế nên
việc tính toán thiết kế máy không tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong đƣợc các
thầy góp ý và sửa chữa để em ngày một hoàn thiện hơn trong quá trình thiết kế sau
này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hƣớng dẫn cùng các thầy cô trong khoa đã
giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên thực hiện:
Trần Huy Đắc

D
U
T
-
L
R
C
C
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY VÀ KỸ THUẬT CÁN UỐN
THÉP TẤM
1.1. Giới thiệu về sản phẩm.
Sự ra đời của các ngành công nghiệp sản xuất chung mà đặc biệt là ngành công
nghiệp thép đã góp phần rất lớn vào sự phát triển của loài ngƣời. Nhận biết đƣợc tầm
quan trọng của ngành xây dựng, hầu hết các quốc gia đều dành nhiều chính sách ƣu
đãi để phát triển ngành này.
Trong quá trình thi công xây dựng ngƣời ta phải chế tạo các chi tiết với độ chính
xác cao và trong đó có các loại dầm thép cỡ lớn. Các loại dầm thép chữ U, chữ I có thể
đƣợc sản suất bằng phƣơng pháp cán nóng hoặc phƣơng pháp hàn ghép. Đối với
phƣơng pháp cán nóng thì nhận đƣợc sản phẩm có chất lƣợng tốt, mặc dù vậy các sản
phẩm cán bị hạn chế về mặt kích thƣớc. Bằng phƣơng pháp hàn ghép thì có thể thu
đƣợc các chi tiết có kích thƣớc lớn hơn, nhƣng độ bền không cao bằng các chi tiết
cán, do ảnh hƣởng nhiệt của mối hàn.
Hình 1.1 Một số sản phẩm dầm thép được chế tạo bằng phương pháp cán.

D
U
T
-
L
R
C
C
Để chế tạo ra các sản phẩm thép chữ I cỡ lớn bằng phƣơng pháp cán, ngƣời ta tiến
hành cán ở trạng thái nóng, nhiệt độ thép lúc đó đạt từ 1050°C đến 1150°C. Ở nhiệt
độ này giới hạn chảy của thép giảm xuống rõ rệt khiến cho việc tạo hình đƣợc dẽ dàng
hơn. Để cán thép chữ I cần đƣợc tiến hành theo nhiều lần cán. Trong mỗi lần cán kích
thƣớc lỗ hình đƣợc thay đổi, phôi sau khi biến dạng qua các hình dạng trung gian thì
đạt đƣợc kích thƣớc và hình dạng theo mong muốn thiết kế.
Ngày nay với sự phát triển của loại ngƣời, nhu cầu xây dựng cũng từ đó mà tăng
cao. Các công trình kỹ thuật đƣợc xây dựng ngày càng nhiều, phát triển thêm về cả
mặt số lƣợng, chất lƣợng và kích thƣớc. Trong xây dựng thì kết cấu khung, dầm thép
đƣợc sử dụng khá phổ biến do giảm đƣợc trọng lƣợng nhƣng vẫn đảm bảo đƣợc độ an
toàn, độ bền, độ thẩm m cũng nhƣ giá cả.
Với sự phát triển của khoa học công nghệ thì công nghệ hàn cũng có đƣợc sự tiến
bộ phát triển vƣợt bậc, chính vì vậy công nghệ hàn ghép để chế tạo các dầm cỡ lớn
đƣợc sử dụng ngày càng phổ biến và rộng rãi hơn. Các dầm thép đƣợc chế tạo qua các
công đoạn chính là cắt phôi, hàn đính, hàn đƣờng, nắn.
Trong công cuộc hiện đại xây dựng hóa đất nƣớc thì việc sử dụng các loại dầm cỡ
lớn là một trong những yêu cầu quan trọng. Các sản phẩm thép dầm cỡ lớn đƣợc sử
dụng phổ biến trong ngành giao thông vận tải, dầu khí, hàng không, an ninh quốc
phòng…
Hiện nay ở Việt Nam đã có các công ty sản xuất áp dụng phƣơng pháp này
vào trong thực tiễn sản xuất. Các công ty ở Việt Nam nhập khẩu về và phân phối
Đồng thời các tài liệu tính toán thiết kế cho máy hàn, nắn dầm tự động trong nƣớc còn
hạn chế, khan hiếm do đó việc nghiên cứu tính toán thiết kế chế tạo máy là hết
sức quan trọng. Bởi vậy trong nghiên cứu này nhóm nghiên cứu quyết định
thực hiện đề tài: Thiết kế máy nắn dầm thép chữ I”

D
U
T
-
L
R
C
C
Hình 1.2 Quy trình sản xuất dầm thép
1.2. Một số loại máy nắn dầm đang có trên thị trƣờng.
Hình 1.3Máy nắn thẳng cánh dầm JZJ-800
Hình 1.4 Tổ hợp máy ráp – hàn – nắn

D
U
T
-
L
R
C
C
1.3Biến dạng của kim loại
Dƣới tác dụng của ngoại lực vật thể bị biến dạng theo các giai đoạn: Biến dạng
đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ.
1.3.1 Biến dạng đàn hồi
Biến dạng đàn hồi: là biến dạng sau khi thôi lực tác dụng, vật trở về hình dáng
ban đầu. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là tuyến tính tuân theo định luật Hooke.
Trên đồ thị là đoạn OA.
1.3.2 Biến dạng dẻo
Biến dạng dẻo là biến dạng sau khi thôi lực tác dụng không bị mất đi, nó tƣơng
ứng với giai đoạn chảy của kim loại. Biến dạng dẻo xảy ra khi ứng suất của lực tác
dụng lớn hơn giới hạn đàn hồi. Đó là đoạn AB.
1.3.2 Biến dạng phá hủy
Biến dạng phá huỷ: Khi ứng suất của lực tác dụng lớn hơn độ bền của kim loại
thì kim loại bị phá huỷ (điểm D).
Hình 1.5 Biểu đồ quan hệ giữa lực và biến dạng.
1.4 Biến dạng dẻo của kim loại.
1.4.1 Biến dạng dẻo trong đơn tin thể.
Trong đơn tinh thể kim loại, các nguyên tử sắp xếp theo một trật tự xác định,
mỗi nguyên tử luôn dao động xung quanh một vị trí cân bằng của nó (a).

D
U
T
-
L
R
C
C
Biến dạng đàn hồi: dƣới tác dụng của ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng.
Khi ứng suất sinh ra trong kim loại chƣa vƣợt quá giới hạn đàn hồi, các nguyên tử kim
loại dịch chuyển không quá một thông số mạng (b), nếu thôi tác dụng lực, mạng tinh
thể lại trở về trạng thái ban đầu.
Biến dạng dẻo: khi ứng suất sinh ra trong kim loại vƣợt quá giới hạn đàn hồi,
kim loại bị biến dạng dẻo do trƣợt và song tinh.
Theo hình thức trƣợt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần
còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trƣợt (c). Trên mặt
trƣợt, các nguyên tử kim loại dịch chuyển tƣơng đối với nhau một khoảng đúng bằng
số nguyênlần thông số mạng, sau dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cân bằng
mới, bởi vậy sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái ban đầu.
Hình 1.6 Sơ đồ biến dạng dẻo của trƣợt và song tinh
Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trƣợt vừa quay đến một vị trí
mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh (d). Các
nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến mặt
song tinh.
Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trƣợt là hình thức chủ yếu
gây ra biến dạng dẻo trong kim loại, các mặt trƣợt là các mặt phẳng có mật độ nguyên
tử cao nhất. Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé, nhƣng khi có song tinh trƣợt sẽ
xẩy ra thuận lợi hơn.

D
U
T
-
L
R
C
C
1.4.2 Biến dạng dẻo trong đa tinh thể
Biến dạng dẻo xảy ra trong nội bộ hạt và biến dạng ở vùng tinh giới hạt, sự biến
dạng trong nội bộ hạt do trƣợt và song tinh. Đầu tiên sự trƣợt xảy ra ở các hạt có mặt
trƣợt tạo với hƣớng của ứng suất chính một góc bằng hoặc xấp xỉ 45o
sau đó mới đến
các mặt khác.
Nhƣ vậy, biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra không đông thời và
không đều. Dƣới tác dụng của ngoại lực biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến
dạng, khi đó các hạt trƣợt và quay tƣơng đối với nhau, do sự trƣợt và quay của các hạt
trong các hạt lại xuất hiện các mặt thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp
tục phát triển.
1.4.3 Những yếu tố ảnh hƣởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại.
a. Ứng suất chính
Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hƣởng đến tính dẻo của kim loại. Qua thực
nghiệm ngƣời ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khi
chịu ứng suất nén mặt, nén đƣờng hoặc chịu ứng suất kéo. Ứng suất dƣ, ma sát ngoài
làm thay đổi trạng thái ứng suất chính trong kim loại nên tính dẻo của kim loại cũng
giảm.
b. Ứng suất dƣ.
Ứng suất dƣ chính là nội lực tồn tại trong kim loại sau mỗi quá trình gia công
bất kỳ sự tồn tại của ứng suất dƣ bên trong vật thể biến dạng sẽ làm cho tính dẻo của
vật kém đi. Ứng suất dƣ lớn có thể làm cho vật thể biến dạng hoặc phá hủy. Thông
thƣờng ứng suất dƣ trong kim loại bao giờ cũng cân bằng, ngh a là tổng giá trị ứng
suất kéo phải bằng tổng gia trị ứng suất nén.
Khi vật thể chịu ứng suất do ngoại lực tác động (σo) nếu kể đến ảnh hƣởng của
ứng suất dƣ thì tổng ứng suất (σ) tác dụng bên trong vật thể sẽ khác nhau.
 Ở vùng có ứng suất dƣ kéo:
σ = σo + σd
 Ở vùng có ứng suất dƣ nén:
σ = σo - σd
Do sự phân bố không đồng đều nhƣ vậy nên làm cho các vùng tinh thể sẽ biến
dạng không đều, khả năng biến dạng sẽ kém đi và chất lƣợng gia công không đều.

D
U
T
-
L
R
C
C
Ứng suất dƣ làm giảm tính dẻo, độ bền, độ dai va đập và làm giảm khả năng
chịu đựng của vật thể. Do đó để tăng khả năng biến dạng cũng nhƣ để đảm bảo ứng
suất dƣ có giá trị thấp và phân bố đồng đều trong nhiều trƣờng hợp trƣớc hoắc sau gia
công áp lực ngƣời ta đem ủ kim loại ( ủ kết tinh hoặc ủ hoàn toàn).
c. Ảnh hƣởng của thành phần hóa học và tổ chức kim loại.
 Ảnh hƣởng của thành phần hóa học.
Thành phần hóa học hợp kim quyết định bởi nguyên tố cơ bản, nguyên tố hợp
kim và tạp chất.
Nguyên tố cơ bản: nguyên tố cơ bản tạo nên các tổ chức cơ sở, do đó ảnh
hƣởng quyết định đến tính dẻo và khả năng biến dạng dẻo của kim loại và hợp kim.
Nguyên tố hợp kim: khi hợp kim hóa , nguyên tố hợp kim có thể tạo với kim
loại cơ sở những liên kết kim loại. Các liên kết kim loại này thƣờng có tổ chức tinh thể
phức tạp lam cho kim loại và hợp kim rất cứng và giòn. Các nguyên tố hợp kim còn
làm xô lệch mạng, làm cản trở quá trình trƣợt, làm kim loại có tính dẻo thấp. Thƣờng
thì lƣợng các nguyên tố hợp kim càng nhiều thì ảnh hƣởng đến độ cứng, độ bền và tính
dẻo của kim loại càng lớn.
Nguyên tố tạp chất: tạp chất trong kim loại ảnh hƣởng lớn đến tính dẻo. trong
kim loại có nhiều tạp chất ( vd: S, P, O, N, H…) đều làm giảm mạnh tính dẻo của kim
loại. Tạp chất dễ chảy thƣờng tập trung ở vùng tinh giới hạt làm rối loạn mạng tinh thể
do đó lam tính dẻo kim loại kém đi.
 Ảnh hƣởng của tổ chức kim loai.
Mật độ kim loại, kích thƣớc hạt với sự đồng đều của kích thƣớc hạt ảnh hƣởng
đến tính dẻo của kim loại. Tổ chức hạt càng nhiều pha, mạng tinh thể càng phức tạp
tính dẻo càng kém. Tổ chức kim loại càng nhỏ mịn và đồng đều thì độ dẻo tăng, độ
bền tăng.
d. Ảnh hƣởng của nhiệt độ.
Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ hầu hết các kim loại khi
tăng nhiệt độ tính dẻo tăng.
Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tử tăng đồng thời xô lệch
mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử làm cho tổ chức đồng đều hơn.

D
U
T
-
L
R
C
C
Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thƣờng, tồn tại ở các pha kém dẻo, khi ở nhiệt
độ cao chuyển biến thù hình thành pha có độ dẻo cao.
e. Ảnh hƣởng của tốc độ biến dạng.
Sau khi rèn, dập các hạt kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng của mọi phía nên
chai cứng hơn, đồng thời khi kim loại nguội dần sẽ kết tinh lại nhƣ cũ.
Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại thì các hạt kim loại bị chai
chƣa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến dạng, do đó ứng suất trong khối
kim loại sẽ lớn, hạt kim loại giòn và có thể bị nứt.
Nếu lấy hai khối kim loại nhƣ nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồi rèn trên
máy búa và máy ép ta thấy mức độ biến dạng trên máy búa lớn hơn, nhƣng độ biến
dạng tổng cộng trên máy ép lớn hơn.
1.4.4 Ảnh hƣởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại.
a. Ảnh hƣởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và cơ tính kim loại.
Biến dạng dẻo có ảnh hƣởng lớn đến tổ chức và cơ tính kim loại. Tùy thuộc vào
nhiệt độ, tốc độ biến dạng, trạng thái kim loại trƣớc khi gia công mà sau khi biến dạng
tổ chức và cơ tính thu đƣợc cũng khác nhau.
Biến dạng dẻo có thể biến tổ chức hạt thành dạng thớ, có thể tạo đƣợc các thớ
uốn xoắn khác nhau làm tăng cơ tính kim loại.
Tốc độ biến dạng cũng ảnh hƣởng đến cơ tính sản phẩm. Nếu tốc độ biến dạng
càng lớn thì độ biến cứng càng nhiều, sự không đồng đều của biến cứng càng nghiêm
trọng, sự phân bố thớ không đều đặn do đó cơ tính kém. Đối với phôi có tổ chức thớ
nhờ biến dạng dẻo làm tang cơ tính sản phẩm cao hơn.
Tóm lại sau khi biến dạng dẻo thƣờng xảy ra hiện tƣợng biến cứng làm độ bền,
độ cứng của kim loại tăng lên và làm giảm độ dẻo, độ dai, giảm khả năng cống mài
mòn, gây khó tăng cho quá trình gia công cắt gọt. Mặt khác biến dạng dẻo làm thay
đổi tổ chức ban đầu của kim loại, biến tổ chức hạt thành dạng thớ hoặc thay đổi hƣớng
thớ.
b. Ảnh hƣởng của biến dạng dẻo đến lý tính kim loại.
Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện và làm thay đổi từ trƣờng
trong kim loại.

D
U
T
-
L
R
C
C
  



c. Ảnh hƣởng của biến dạng dẻo đến hóa tính kim loại.
Sau khi biến dạng dẻo năng lƣợng tự do của kim lọai tăng do đó hoạt tính hóa
học của kim loại tăng lên.
1.5 Trạng thái ứng suất và phƣơng 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 đƣờng:
2
1
max

  .
 Ứng suất mặt:
2
2
1
max




 .
 Ứng suất khối:
2
max
max
max




 .
Nếu 1
 = 2
 = 3
 thì  = 0 và không có biến dạng. Ứng suất chính để kim loại biến
dạng dẻo là giới hạn chảy ch
 .
Điều kiện biến dạng dẻo.
 Khi kim loại chịu ứng suất đƣờng:
2
max
1
ch
ch



 


 Khi kim loại chịu ứng suất mặt: ch


 
 2
1
 Khi kim loại chịu ứng suất khối: ch


 
 min
max .
Các phƣơng trình trên gọi là phƣơng trình dẻo.
Hình 1.7 Trạng thái ứng suất
Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau khi biến dạng đàn hồi. Thế năng của biến dạng
đàn hồi ở đây Ao, thế năng để thay đổi thể tích của vật thể. Trong trạng thái ứng suất
khối, thế năng của biên dạng đàn hồi theo định luật Húc đƣợc xác định.
 
3
3
3
2
2
1
1 




 




D
U
T
-
L
R
C
C
Nhƣ vậy, biến dạng tƣơng đối theo định luật Hooke:
 
 
3
2
1
1
1 



 

 E
 
 
3
1
2
E
1
2 



 


 
 
2
1
3
E
1
3 



 


Theo trên thế năng toàn bộ của biến dạng đƣợc biểu thị:
 
 
3
1
3
2
2
1
3
2
1 2
2
1









 





E
A
Lƣợng tăng tƣơng đối thể tích của vật trong biến dạng đàn hồi bằng tổng biến dạng
trong 3 hƣớng vuông góc.
 
3
2
1
3
2
1
2
1






 







E
V
V
Ở đây:  _hệ số pyacon tính đến vật liệu biến dạng.
E_Môđun đàn hồi của vật liệu.
Thế năng làm thay đổi thể tích bằng:
 2
3
2
1
3
2
1
0
6
2
1
3
2
1















E
V
V
A
Thế năng để thay đổi vật thể:
     
 
2
3
1
2
3
2
2
2
1
0
6
1
















E
A
A
Ah
Vậy thế năng đơn vị để biến hình khi biến dạng đƣờng sẽ là:
2
2
6
1
c
h
E
A 



       const
c 






2
2
3
1
2
3
2
2
2
1 2






Đây gọi là phƣơng trình năng lƣợng của biến dạng dẻo.
Khi các kim loại tấm biến dạng ngang không đáng kể nên  
3
1
2 


 

Khi biến dạng dẻo ( không tính đến biến dạng đàn hồi ) thể tích của vật thể
không đổi
Vậy 0

V
  
3
2
1
2
1







E
= 0
Từ đó: 0
2
1 
 

D
U
T
-
L
R
C
C
Vậy 5
,
0


  
3
1
2
2
1


 

Vậy phƣơng trình dẻo có thể viết:
ch
ch 


 15
,
1
3
2
3
1 


Trong trƣợt tinh khi 3
1 
 
 trên mặt nghiêng ứng suất pháp bằng 0.
Ứng suất tiếp khi α = 45˚
2
2
1
max





So sánh với phƣơng trình dẻo khi 3
1 
 

ch
ch
K 

 58
,
0
3
max 


Vậy ứng suất tiếp lớn nhất là:
ch
K 
58
,
0
 : gọi là hằng số dẻo.
Ở trạng thái ứng suất khối phƣơng trình dẻo có thể viết:
ch
const
K 

 15
,
1
2
3
1 



1.6 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực.
1.6.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo.
"Khi biến dạng dẻo của kim loại xảy ra đồng thời đă có biến dạng đàn hồi tồn
tại". Quan hệ giữa chúng qua định luật Hooke. Khi biến dạng kích thƣớc của kim loại
so vớikích thƣớc sau khi thôi tác dụng lực khác nhau, nên kích thƣớc của chi tiết sau
khi gia công xong khác với kích thƣớc của lỗ hình trong khuôn (vì có đàn hồi).
1.6.2 Định luật ứng suất dƣ.
"Bên trong bất cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dƣ cân
bằng với nhau . Trong quá t nh biến dạng dẻo kim lọai do nhiệt độ không đều, tổ
chứckim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều v.v... làm cho kim loại sinh
ra ứngsuất dƣ, chung cân bằng với nhau.
Sau khi thôi lực tác dụng, ứng suất dƣ này vẫn cn tồn tại. Khi phân tích trạng
thái ứng suất chính cần phải tính đến ứng suất dƣ.

D
U
T
-
L
R
C
C
1.6.3 Định luật thể tích không đổi.
Thể tích của vật thể trƣớc và sau khi cán không đổi. Định luật này có ý ngh a
thực tiễn nó cho biết chiều dài sau khi biến dạng dƣới tác dụng của ngoại lực.
Xét một vật thể có kích thƣớc trƣớc biến dạng và sau khi biến dạng là:
L0, b0, h0, L1, b1, h1.
Ta có: L0b0h0 = L1b1h1.
Từ đây: 0
ln
ln
ln
0
1
0
1
0
1



h
h
b
b
L
L
.
Ký hiệu: 1
0
1
ln 

L
L
; 2
0
1
ln 

b
b
; 3
0
1
ln 

h
h
.
 0
3
2
1 

 

 .
Trên là phƣơng trình điều kiện thể tích không đổi.
Khi tồn tại bằng ứng biến chính đầu của ứng biến phải trái
dấu với hai ứng biến kia và có trị số bằng tổng hai ứng biến kia.
1.6.4 Định luật trở lực bé nhất.
"Trong quá trình biến dạng, các chất điểm của vật thể sẽ di
chuyển theo hƣớng nào có trở lực bé nhất". Khi ma sát ngoài trên
các hƣớng của mặt tiếp xúc đều nhau thì một chất điểm nào đó
trong vật thể biến dạng sẽ di chuyển theo hƣớng có pháp tuyến nhỏ nhất. Khi lƣợng
biến dạng càng lớn tiết diện sẽ chuyển dần sang hình tròn làm cho chu vi của vật nhỏ
nhất. H1.4
1.6.5 Định luật đồng dạng.
Trong điều kiện biến dạng đồng dạng, hai vật thể có hình dạng hình học đồng
dạng nhau. Nhƣng kích thƣớc giống nhau sẽ có áp lực đơn vị biến dạng nhƣ nhau.
Nếu gọi a1, b1, c1, F1, v1, là kích thƣớc, diện tích và thể tích của vật thể 1; a2, b2,
c2, F2, v2, là kích thƣớc, diện tích và thể tích của vật thể 2.
Gọi P1, P2, A1, A2, là lực và công biến dạng tác dụng lên vật thể 1 và 2.
.
2
1
2
1
2
1
n
c
c
b
b
a
a



2
2
1
n
F
F
 ; 3
2
1
n
v
v


D
U
T
-
L
R
C
C
Theo định luật đồng dạng thì:
2
2
1
n
P
P
 ; 3
2
1
A
n
A

Định luật này rất quan trọng cho phép ta thử mẫu có kích thƣớc nhỏ để xác định
các ảnh hƣởng của biến dạng đến tổ chức cơ tính của kim loại.
1.7 Các phƣơng pháp gia công biến dạng
1.7.1 Cán kim loại
a. Thực chất
Cán là cho phôi đi qua khe hở giữa hai trục cán quay ngƣợc chiều nhau, làm
cho phôi bị biến dạng dẻo ở khe hở, kết quả là chiều dày của phôi giảm xuống, chiều
dài tăng lên rất nhiều. Hình dạng mặt cắt của phôi cũng thay đổi theo mặt cắt của khe
hở giữa hai trục cán
Hình 1.8 Sơ đồ cán kim loại.
b. Sản phẩm cán.
Sản phẩm sản xuất bằng phƣơng pháp cán đƣợc dùng trong mọi ngành công
nghiệp (cơ khí, xây dựng, giao thông vận tải…). Tùy theo hình dánh sản phẩm cán có
thể chia thành bốn nhóm chủ yếu: hình, tấm, ống, đặc biệt.
Sản phẩm cán hình: đƣợc chia thành hai nhóm:
 Nhóm thông dụng có prôfin đơn giản (tròn, vuông, hình chữ nhật, lục giác, chữ
U, chữ T,…)
 Nhóm đặc biệt có prôfin phức tạp, dùng cho những mục đích nhất định (đƣờng
ray, các dạng đặc biệt dùng trong ôtô, máy kéo, trong ngành xây dựng…)
Sản phẩm cán tấm: đƣợc chia thành hai nhóm theo chiều dày:

D
U
T
-
L
R
C
C
 Tấm dày có chiều dày trên 4mm.
 Tấm mỏng có chiều dày dƣới 4mm
Sản phẩm cán ống: chia thành loại không có mối hàn và loại có mối hàn.
Sản phẩm cán đặc biệt: gồm có các loại bánh xe, bánh răng, bi, vật cán có prôfin
chu kỳ …
1.7.2 Kéo kim loại.
a. Thực chất:
Kéo kim loại là quá trình kéo phôi qua lỗ khuôn kéo làm cho tiết diện ngang
của phôi giảm và chiều dài tăng. Hình dáng và kích thƣớc giống lỗ khuôn kéo.
b. Đặc điểm.
Bằng phƣơng pháp kéo, ngƣời ta có thể chế tạo đƣợc các dây, ống và các thanh
định hình có đƣờng kính rất nhỏ (Φ = 0,065mm).
Kéo sợi có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội.
Phƣơng pháp này đảm bảo độ chính xác cao, độ nhẵn bề mặt tốt và nâng cao độ
bền của vật liệu.
Các kim loại và hợp kim màu, thép cacbon và thép hợp kim đều có thể có đƣợc
bằng phƣơng pháp nguội.
Kéo sợi còn dùng gia công tinh bền mặt ngoài ống cán có mối hàn và một số công
việc khác.
1- Phôi 2- Khuôn kéo 3- sản phẩm
Hình 1.9 Sơ đô nguyên lý kéo kim loại

D
U
T
-
L
R
C
C
1.7.3 Ép kim loại
a. Thực chất.
Ép là phƣơng pháp chế tạo các sản phẩm kim loại bằng cách đẩy kim loại chứa
trong buồng ép kín hình trụ, dƣới tác dụng của chày ép kim loại biến dạng qua lỗ
khuôn ép có tiết diện giống tiết diện ngang của chi tiết.
1- Piston 2- Xilanh 3- Kim loại 4- Khuôn ép
Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý ép kim loại.
b. Đặc diểm và ứng dụng
Ép là phƣơng pháp sản xuất các thanh thỏi có tiết diện định hình có năng suất
cao, độ chính xác và độ nhẵn bề mặt cao, trong quá trình ép, kim loại chủ yếu chịu ứng
suất nén nên tính dẻo tăng, do đó có thể ép đƣợc các sản phẩm có tiết diện ngang phức
tạp.
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp là kết cấu ép phức tạp, khuôn ép yêu cầu chống
mòn cao.
Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng rộng rãi để để chế tạo các thỏi kim loại màu
có đƣờng kính từ 5÷200 mm, các ống có đƣờng kính ngoài đến 800 mm, chiều dày từ
1,5÷8 mm và một số prôfin khác.
1.7.4 Rèn tự do
a. Thực chất
Rèn tự do là phƣơng pháp gia công kim loại bằng áp lực ở nhiệt độ cao, dùng
áp lực ( bằng tay hoặc máy) làm biến dạng phôi kim loại để đƣợc hình dáng và kích
thƣớc sản phẩm theo yêu cầu.
Trong quá trình biến dạng kim loại không bị khống chế bởi những bề mặt nào
khác ngoài mặt đỡ ( mặt đe) và diện tích tiếp xúc trực tiếp của dụng cụ gia công (đầu
búa).

D
U
T
-
L
R
C
C
b. Đặc điểm.
 Rèn tự do có độ chính xác về kích thƣớc và độ bóng bề mặt thấp, năng suất lao
động và hiệu quả kinh tế không cao. Thƣờng chỉ gia công những chi tiết đơn
giản hay những bề mặt không quá phức tạp.
 Rèn tự do yêu cầu lƣợng dƣ gia công, dung sai chế tạo, thời gian phục vụ lớn.
 Chất lƣợng toàn bộ của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào trình độ tay nghề của
công nhân.
 Hao phí kim loại lớn
 Thiết bị rèn tự do đơn giản, có thể rèn tay hoặc máy.
 Rèn tự do có thể rèn đƣợc những vật nhỏ từ vài gam đến những vật lớn
hàng trăm cân. Rèn tự do thích hợp với dạng sản suất đơn chiếc hay loại nhỏ.
1- Búa 2- Phôi 3- Đe
Hình 1.11 Sơ đồ rèn tự do.
1.7.5 Dập tấm.
a. Thực chất
Dập tấm là một trong những phƣơng pháp tiên tiến của gia công áp lực để chế
tạo sản phẩm từ vật liệu tấm, thép bản hoặc dài cuộn.
Dập tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, song chủ yếu gia công ở
trạng thái nguội vì vậy còn gọi là dập nguội.
Dập tấm đƣợc dùng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp, đặc biệt trong
công nghiệp chế tạo ôtô, máy bay, tàu thủy, chế tạo thiết bị điện, các đồ dân dụng.

D
U
T
-
L
R
C
C
Hình 1.12 Sơ đồ uốn
b. Đặc điểm.
 Độ chính xác và chất lƣợng sản phẩm cao: dập tấm cho ta khả năng lắp lẫn cao,
độ bền, độ bóng của sản phẩm cao.
 Khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao.
 Năng suất cao.
1.7.6 Dập thể tích
a. Thực chất.
Dập thể tích (còn gọi là rèn khuôn) là phƣơng pháp gia công áp lực trong đó
kim loại đƣợc gia công biến dạng trong không gian hạn chế của lòng khuôn.
Trong khi dập, nửa khuôn trên và nửa khuôn dƣới đƣợc bắt chặt với đe trên và
đe dƣới của thiết bị. Phần kim loại thừa chảy vào rãnh tạo thành bavia của vật rèn.
1- Khuôn rèn 2- Rãnh chứa ba-via 3- Khuôn dƣới
4- Chuôi đuôi én 5- Lòng khuôn 6- Cửa ba-via
Hình 1.13 Sơ đồ nguyên lý dập thể tích

D
U
T
-
L
R
C
C
b. Đặc điểm.
 Độ chính xác vả chất lƣợng vật rèn cao
 Chế tạo đƣợc những chi tiết phức tạp
 Năng suất cao.
 Dễ cơ khí hóa và tự động hóa

D
U
T
-
L
R
C
C
CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ CÁC THÔNG SỐ
CƠ BẢN CỦA MÁY
2.1 Lựa chọn phƣơng án chuyển động.
 Phương án 1:Hai trục trên di chuyển thẳng đứng, trục dưới quay.
Hình 2.1 Phƣơng án 2 trục nhỏ tình tiến
+ Ƣu điểm: Chế tạo cơ cấu di chuyển đơn giản
+ Nhƣợc điểm: Khó khăn khi uốn các dầm có kích thƣớc bản bụng nhỏ
Phương án 2:Hai trục bên đứng yên, trục dưới vừa chuyển động quay vừa chuyển
động tịnh tiến.
+ Ƣu điểm: Có thể uốn những dầm có kích thƣớc bản bụng nhỏ.
+ Nhƣợc điểm: Chế tạo có cấu quay và tịnh tiến phức tạp.
 Kết luận: Chọn phƣơng án 1 nhằm thuận lợi cho việc chế tạo, vận hành cũng nhƣ bảo
dƣỡng. Năng suất cao, độ tin cậy lớn.

D
U
T
-
L
R
C
C
Hình 2.2 Phƣơng án trục quay chuyển động tịnh tiến
2.2 Phân tích lựa chọn cơ cấu di chuyển tịnh tiến hai trục bên:
Phương án 1: Dùng thuỷ lực.
Ta có thể dùng xilanh thủy lực để tạo chuyển động tịnh tiến cho các trục bên.
Sơ đồ nguyên lý nhƣ sau:
Hình 2.3 Sơ đồ trục nắn tịnh tiến bằng xi lanh thủy lực

D
U
T
-
L
R
C
C
- Nguyên lý hoạt động:
Khi ta đóng điện cho động cơ bơm dầu hoạt động dầu sẽ đƣợc bơm lên hệ
thống. Khi van đảo chiều ơ vị trí giữa thì dầu sẽ chảy qua van an toàn về bể. Khi van
an toàn ở vị trí bên trái thì xilanh đƣợc cung cấp dầu chuyển động đi lên đẩy trục uốn
đi lên uốn phôi. Khi van đảo chiều ỏ vị trí bên phải thì dầu sẽ đƣợc ép lên phía trên
làm cho xilanh đi xuống manh theo trục uốn đi xuống. Nếu muốn dùng ta chỉ việc cho
van đảo chiều về vị trí giữa là xilanh dừng lại ở bất kì vị trí nào mong muốn.
- Ƣu điểm : Truyền động dể dàng , kết cấu đơn giản.
- Nhƣợc điểm : Do tính nén đƣợc của dầu nên có thể làm piston không ổn định và
làm sai số khi nắn
 Phương án 2 : Dùng bộ truyền trục vít-bánh vít và cơ cấu vít me- đai ốc.
Đây là hệ thống truyền động bằng cơ khí đƣợc sử dụng khá nhiều trong các lại
máy gia công thép đạc biệt là các máy công cụ.
Hình 2.4 Sơ đồ trục nắn tịnh tiến bằng cơ cấu vít me đai ốc
- Nguyên lý hoạt động :
Khi ta muốn các trục chuyển động thì ta khởi nhấn nút cho động cơ dẫn động
hoạt động. Động cơ quay làm cho bánh răng nhỏ nối với trục động cơ quay , tạo
chuyển động cho bánh răng lớn quay. Bánh răng lớn lắp trên trục vít me quay thông
qua rãnh then hoa truyền chuyển động cho trục vít me quay. Vì vít me đƣợc lắp cố
định trên thân máy nên khi trục vít me quay đai ốc tịnh tiến trên rãnh trƣợt lên xuống
và tạo chuyển động cho các trục ép.

D
U
T
-
L
R
C
C
Đặc tính cho bộ truyền này làm cho cơ cấu vít me đai ốc quay chậm lại, vít me
đai ốc chịu đƣợc lực ép ( lực dọc trục ) rất lớn, vận tốc trƣợt chuyển động thấp.
Chọn vận tốc của vít me V = 3 m/ph.
Cấu tạo của trục vít me có 3 đoạn. Đoạn đầu để lắp ráp với bánh răng, đoạn
cuối áp chặt vào cốc an toàn và tì vào gối trục, đoạn giữa có ren và đƣợc lắp với đai ốc
bằng đồng để điều chỉnh lƣợng ép.
Ren đƣợc dùng trong vít me đai ốc là loại ren hình thang đỡ chặn một phía để
chống rơ và lỏng khi làm việc.
- Ƣu điểm: Ổn định, không có sai lêch khi bị nén nhƣ dầu thủy lực
- Nhƣợc điểm: Khó khăn trong việc chế tạo trục vít-bánh vít…
 Kết luận: Với những phân tích nhƣ trên ta lựa chọn phƣơng án 2 sử dụng hệ thống
vít me đai ốc để tạo chuyển động tịnh tiến cho hai trục bên.
2.3 Phân tích lựa chọn phƣơng án truyền động quay trục
Quá trình nắn dầm diễn ra khi dầm thép chuyển động tịnh tiến đi qua các trục
nắn. Các trục nắn trên chuyển đông tịnh tiến lên xuống để tạo ra biên dạng uốn.
Có nhiều phƣơng pháp tạo chuyển động cho dầm thép nhƣng cần lựa chọn một
phƣơng pháp đảm bảo các điều kiện sau :
 Máy thiết kế có hình dạng và kết cấu hợp lý theo quan điểm công nghệ chế tạo
và lắp ráp .
 Vật liệu chế tạo chi tiết máy đƣợc chọn hợp lý, đảm bảo các yêu cầu liên quan
đến công dụng và điều kiện sử dụng máy .
 Máy phải có khối lƣợng và kích thƣớc nhỏ gọn .
 Giá thành và chi phí cho sử dụng là thấp nhất, phù hợp với điều kiện hiện có.
Từ những yêu cầu trên và với phƣơng án thiết kế đã lựa chọn trên ta chọn
phƣơng pháp dẫn động dầm bằng cách truyền chuyển động quay cho trục dƣới.Trục
dƣới quay nhờ ma sát giữa trục dƣới và dầm thép kéo phôi thép di chuyển tịnh tiến
theo.
Điều kiện để phôi có thể di chuyển là :
Fms = f Fn ≥ Ft
Trong đó : Fms là lực ma sát trên vùng tiếp xúc
Ft lực vòng cần truyền

D
U
T
-
L
R
C
C
Fn lực nén trên các trục
f hệ số ma sát
Chọn vận tốc di chuyển cho phôi thép tấm là V = 5 m/ph
Để trục dƣới có thể quay tạo chuyển động dẫn phôi có thể sử dụng các phƣơng án
sau:
 Phương án 1: Sử dụng động cơ thủy lực
Có nhiều loại động cơ thủy lực nhƣ : động cơ bánh răng, động cở cánh gạt,
động cơ piston ….tƣơng ứng với các loại bơm dầu là các loại động cơ dầu.
Hình 2.5 Sơ đồ mạch thủy lực.
(1) bơm dầu. (4) van đảo chiều.
(2) van tràn và van an toàn. (5) bơm dầu.
(3) van tiết lƣu. (6) van cản.
Khi đóng điện cho động cơ điện quay làm cho bơm dầu hoạt động, bơm dầu lên
cho hệ thống. Khi van đảo chiều ở vị trí giữa thì lƣợng dầu bơm lên sẽ thông qua van
tràn chảy về bể. Khi van đảo chiều ở hai vị trí trái hoặc phải thì dầu đƣợc cung cấp cho
động cơ dầu, nhờ chuyển động của dầu làm cho roto của động cơ quay và làm trục
động cơ quay truyền chuyển động quay cho các bộ phận chấp hành nhƣ hộp giảm tốc
…

D
U
T
-
L
R
C
C
Ƣu điểm :
- Momen khởi động và chống quá tải tốt.
- Điều chỉnh tốc độ dễ dàng.
- Kết cấu động cơ nhỏ gọn hơn.
- Làm việc ở môi trƣờng khắc nghiệt nhƣ ngập nƣớc, dễ cháy nổ…
Nhƣợc điểm : Để động cơ hoạt động đƣợc thì cần phải có nhiều thiết bị khác đi
kèm vì thế hệ thống khá phức tạp, khó sửa chữa và thay thế giá thành cao.
 Phương án 2: Dùng động cơ điện
Động cơ điện là loại động cơ đƣợc sử dụng nhiều trong công nghiệp cũng nhƣ
gia dụng, có rất nhiều loại động cơ điện nhƣ động cơ một chiều, động cơ chiều 3 pha
đồng bộ, động cơ 3 pha không đồng bộ….
Sơ đồ bố trí động cơ nhƣ sau:
Hình 2.6 Sơ đồ bố trí động cơ.
(1) Động cơ .
(2) Cơ cấu phanh hãm.
Khi đóng điện cho động cơ hoạt động thì trên các quận dây của stato và roto động
cơ sinh ra hiên tƣợng cảm ứng điện từ làm cho roto quay. Trục động cơ quay truyền
chuyển động quay cho cơ cấu chấp hành nhƣ hộp giảm tốc, các bộ truyền ngoài tới
trục I của máy.
Ưu điểm:
- Kết cấu đơn giản, không cần các thiết bị đi kèm phức tạp.
- Dễ lắp đặt sửa chữa và thay thế.
- Vận hành tin cậy.
- Giá thành rẻ, thông dụng.

D
U
T
-
L
R
C
C
Nhược điểm:
- Khó khăn trong việc khởi động dòng khởi động lớn ( 4 đến 7 lần định mức )
làm sụt áp lƣới điện và làm nóng động cơ.
- Momen khởi động nhỏ.
- Kích thƣớc lớn hơn so với các loại động cơ khác có cùng công suất.
Kết luận: Với những ƣu nhƣợc điểm và kết cấu nhƣ trên và với yêu cầu của
máy ta lựa chọn phƣơng án dùng động cơ điện không đồng bộ 3 pha tạo chuyển động
quay cho trục dƣới để tạo chuyển động cho phôi thép.
2.4 Sơ đồ động học toàn máy.
Hình 2.7 Sơ đồ động học toàn máy

D
U
T
-
L
R
C
C
2.5. Tính toán động học máy.
2.5.1 Tính toán vận tốc quay của trục.
Theo phƣơng án bố trị trục nhƣ sơ đồ đã lựa chọn, ta có phƣơng án bố trí trục nhƣ sau:
Hình 2.8 Sơ đồ vận tốc và số vòng quay
+ Trong đó trục I là trục chủ động tạo ra chuyển động của phôi, nhờ lực ma sát , các
trục còn lại chuyển động nhờ sự chuyển động của phôi.
+ Chọn vận tốc nắn: 6m/ph
+ Từ vận tốc đã chọn ta xác định đƣợc số vòng quay của các trục.
Chọn sơ bộ đƣờng kính trục:
Trục I: ØI =400mm
+ Tính chọn số vòng quay của trục:
Trục I: trục chuyển động, tạo ra momen kéo phôi chuyển động tịnh tiến.
Vận tốc vòng trục I bằng vận tốc của phôi.
vI= v= 7,5m/ph
Số vòng quay của trục I
nI= = (vòng/ph)
Vậy số vòng quay của trục nắn là:
nI (vòng/ph)

D
U
T
-
L
R
C
C
2.5.2 Tính chọn vận tốc tịnh tiến lên xuống của trục nắn.
Theo phƣơng án đã chọn, các trục đƣợc chuyển động tịnh tiến lên xuống bằng hệ
thống động cơ điện, thông qua bộ truyền bánh răng và cơ cấu vít me đai ốc. Tốc độ
tịnh tiến của trục phụ thuộc vào tốc độ của bộ truyền vít me đai ốc.
Chọn vận tốc làm việc nhƣ sau :
vII = vIII = 0,01 m/s
Sơ đồ vận tốc tịnh tiến :
Hình 2.9 Sơ đồ vận tốc tịnh tiến trục nắn
2.6 Tính toán thông số động lực học.
2.6.1 Tính toán lực nắn và momen quay trục I.
+ Sản phẩm cung cấp ra thị trƣờng có thông số nhƣ sau :
Chiều rộng dầm < 500mm
Chiều cao dầm > 200mm
+ Vật liệu phôi: Thép CT38
Các thông số kỹ thuật của phôi ( bản cánh):

D
U
T
-
L
R
C
C
Dài: 6000mm
Rộng: 500mm
Cao: 30mm
Khối lƣợng phôi:
Q = V.γ (N).
Trong đó: Q: Trọng luợng chi tiết. (N).
V: Thể tích của chi tiết. (dm3
).
γ =.g Trọng lƣợng riêng của vật liệu (N/dm3
).
Vật liệu là thép nên  =7,852 (kg/dm3
).
 V = 50.5.0,2 = 5 (dm3
).
Khối lƣợng: Q = V.γ = 5.7,852.9,81 = 385.406(N).
+ Phân tích lực: Để kéo đƣợc phôi thì mô men M phải tạo ra lực tiếp tuyến F (là lực
trực đối của lực ma sát của trục chủ động với bề mặt lim loại). đồng thời lực F là lực
chủ động của tấm thép để thắng các lực ma sát giửa hai trục còn lại với tấm thép.
+ Lực tác dụng để uốn cong tấm thép là:
b
b
BS
K
l
n
BS
F
F 

1
2
3
2 

 .
Trong đó: B_Chiều rộng phôi tấm (mm).
S_Chiều dày phôi (mm).
b
 _Giới hạn bền của vật liệu (N/mm2
). b
 =320 N/mm2
K1_hệ số uốn tự do phụ thuộc vào vật liệu và tỷ số S/l.
l
nS
K 
1 . Thƣờng lấy trong khoảng ( 0,05 ÷ 0,7)
l_Khoảng cách giữa hai điển tiếp xúc (mm).
chon K1=0,35
Vậy: 112000
320
.
500
.
20
.
35
,
0
3
2 1 


 b
BS
K
F
F  (N)
Do hai trục hoàn toàn đối xứng nên :F2 = F3 =560 00 (N)
+ Lực F2 và F3 là lực pháp tuyến ở những nơi tiếp xúc giữa trục II và trục III với tấm
thép,nên chúng gây ra Fms2 và Fms3. Hệ số ma sát tại đây chọn f1 = 0,1 (theo sách chi
tiết máy phần bánh ma sát).

D
U
T
-
L
R
C
C
Tại điểm tiếp xúc giữa tấm thép và trục II . Do quá trình biến dạng kim loại
mãnh liệt tại đây nên hệ số ma sát rất lớn . Chọn f2=0,6 (theo sách chi tiết máy phần
bánh ma sát).
2
3 ms
ms F
F
F





Fms3 = Fms4 = f1.280 000 = 0,1.56000 =5600 (N)
Fms2 = N.f2 phản lực N có tác dụng đở tấm thép nên N=Q=12663 (N)
Fms2 = 18140.0,6 = 7598 (N)
Hình 2.10 Sơ đồ tính lực
Vậy : F Fms3+Fms2
F 5600+5600=11200 (N)
Momen quay trục I là: M=F.R =11200.300 =336000 (N.mm)
2.6.2 Chọn công suất động cơ chính.
Chọn công suất động cơ ta tính công suất cần thiết.

N
Nct  ( TKCTM -Nguyễn Trọng Hiệp).
Trong đó:  _Hiệu suất chung.

D
U
T
-
L
R
C
C
Nct_Công suất cần thiết.
 
Kw
FV
N 5
.
9
60
.
1000
5
,
7
.
112000
1000


 .
( chọn V = 7,5 m/ph ).
 đ =0,94 - Hiệu suất bộ truyền đai.
 1 = 0,97 - Hiệu suất bộ truyền bánh răng.
 2 = 0,995 - Hiệu suất của ổ lăn.
 3 = 1 - Hiệu suất khớp nối trục.
 4 = 0,99 - Hiệu suất của các bạc trƣợt.
 8366
,
0
1
.
98
.
0
.
99
.
0
.
99
.
0 5
10
4


 .
Vậy: 

8366
,
0
8
.
10
ct
N 11 (Kw).
Theo bảng 2p TKCTM chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha kiểu AO2_61_4 có:
N = 13 Kw).
ndc=760 (v/ph)
Khối lƣợng: 134 (kg)
2.6.3 Chọn công suất động cơ trục tịnh tiến
Chọn công suất động cơ ta tính công suất cần thiết.

N
Nct  ( TKCTM -Nguyễn Trọng Hiệp).
Trong đó:  _Hiệu suất chung.
Nct_Công suất cần thiết.
 
Kw
FV
N 6
60
.
1000
5
.
7
.
56000
1000


 .
( chọn V = 7,5 m/ph )..
 1 = 0,97 - Hiệu suất bộ truyền bánh răng.
 2 = 0,995 - Hiệu suất của ổ lăn.
 4 = 0,75 - Hiệu suất bộ truyền vít me đai ốc
 8366
,
0
1
.
98
.
0
.
99
.
0
.
99
.
0 5
10
4



Vậy: 2
.
7
8366
,
0
6


ct
N (Kw).

D
U
T
-
L
R
C
C
Theo bảng 2p TKCTM chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha kiểu A2O_51_4 có:
N = 7.5 ( Kw).
ndc=1460 (v/ph)
Khối lƣợng: 93 (kg)
2.7 Tính toán động học trục I
Trọng lƣợng trục số I là: Q1 = V1.
Trong đó: Q1: Trọng luợng trục I. (N)
V1: Thể tích của trục II. (dm3
).
(Trục I dài = 52 dm, =400 (mm) = 4 (dm))
V1=.r2
.l = .32
.52 = 1469 (dm3
)
=.g Trọng lƣợng riêng của vật liệu (N/dm3
).
Vật liệu là thép nên  =7,852 (kg/dm3
).
Vậy trọng lƣợng: Q1 = V1.γ = 1469.7,852.9,81 = 113190 (N).
= 11319 (kG)
Phƣơng trình cân bằng mô men khi trục I quay quanh chốt (khi bỏ qua ma sát) là:
Q1.2380 = Ftl.2580
 Ftl =
2580
Q1.2380
=
2580
11319.2380
= 10441 (kG).

D
U
T
-
L
R
C
C
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU CƠ KHÍ
3.1 Thiết kế hộp giảm tốc.
+ Ta có các thông số nhƣ sau :
nđc = 760 vòng/ph.
nI = 6 vòng/ph.
Tỉ số truyền chung:
uΣ = đ
= = 126
Chọn tỉ số truyền bộ truyền ngoài.
Ud = 6
Tỉ số truyền hộp giảm tốc.
uHGT = = 21
Theo tỉ số truyền nhƣ trên ta có 2 phƣơng án thiết kế hôp giảm tốc nhƣ sau.
+ Phƣơng án 1: hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng 3 cấp.
Đặc diểm:
- Truyền động trực tiếp từ động cơ, tăng hiệu suất truyên động.
- Tỉ số truyền lớn, kích thƣớc cặp bánh răng lớn.
- Kết cấu phức tạp, khó khăn trong việc lắp ráp, bảo dƣỡng.
+ Phƣơng án 2: Sử dụng bộ truyền đai và hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp răng
thẳng.
Đặc điểm:
- Giảm kích thƣớc hộp giảm tốc.
- Có khả năng chống quá tải nhờ bộ truyền đai.
- Giảm hiệu suất truyền động.
Từ những đặc điểm của hai phƣơng án trên, lựa chọn phƣơng án 2: sử dụng bộ
truyền đai thang va hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp.
3.1.1 Thiết kế hộp giảm tốc.
Phân phối tỉ số truyền.
Số vòng quay của trục chủ động I là: nt=
R
V
.
.
2 
=
3
,
0
.
.
2
8
.
10

= 6(vg/ph)

D
U
T
-
L
R
C
C
Tỉ số truyền động chung: u=
t
dc
n
n
=
6
760
=126
nI = 6 vòng/ph
N = 13Kw
Hình 3.1 Sơ đồ hộp giảm tốc
Mà : u = ud.ubr1.ubr2.ubrn
ud - tỉ số truyền qua bộ tuyền đai. chọn ud=6
ubr1 - tỉ số truyền qua cặp bánh răng cấp nhanh.
ubr2 - tỉ số truyền qua cặp bánh răng cấp chậm.
Vậy : ubr1.ubr2=
6
126
=21
Để thoả mãn điều kiện bôi trơn bằng phƣơng pháp ngâm dầu thì ta chọn
ubr1=1,3ubr2
 1,3.(ubr2)2
=22.14
 ubr2 =
3
.
1
14
,
22
= 4
 ubr1 = 1,3.4.127=5.3
3.1.2 Tính các thông số cần thiết.
a. Đối với động cơ:
Số vòng quay ndc=760 (vg/ph)
Công suất Ndc=13 (kw)

D
U
T
-
L
R
C
C
r
ao
ho
a
h
Mô men xoắn T=
dc
ct
n
N
.
10
.
55
,
9 6
=
760
13
.
10
.
55
,
9 6
= 85034.25(N.mm)
b. Đối với trục 1 của hộp giảm tốc.
n1 =
d
dc
u
n
=
6
760
= 126 (vg/ph)
N1 = Nct.  đ.  2 =13.0,94.0,995=12.16 (kw)
T1=
1
1
6
.
10
.
55
,
9
n
N
=
57
,
528
16
,
12
.
10
.
55
,
9 6
= 219702.2 (N.mm)
c. Đối với trục 2 của hộp giảm tốc.
n2 =
1
1
br
u
n
=
365
.
5
6
.
126
= 23.9 (vg/ph)
N2 = N1.  1.  2 =12,16.0,97.0,995=11,7 (kw)
T2=
2
2
6
.
10
.
55
,
9
n
N
=
52
,
98
7
,
11
.
10
.
55
,
9 6
= 1134135.2 (N.mm)
d. Đối với trục 3 của hộp giảm tốc.
n3 =
2
2
br
u
n
=
4
21
= 5.97 (vg/ph)
N3 = N2.  1.  2 =11,7.0,97.0,995=11.29 (kw)
T3=
3
3
6
.
10
.
55
,
9
n
N
=
87
,
23
29
.
11
.
10
.
55
,
9 6
= 4516945.9 (N.mm)
3.2 Thiết kế bộ truyền đai thang
Giả thiết vận tốc của đai v > 5m/s. với công suất động cơ 13 Kw ta có thể sử dụng đai
loại B hoặc . Ở đây ta tính toán cho cả hai loại và chọn ra loại thích hợp hơn. Theo
bảng 5-11[1]:
Đai
Ký hiệu
B 
ao
ho
a
h
F(mm2
)
19
4,8
22
13,5
230
27
6,9
32
19
476

D
U
T
-
L
R
C
C
3.2.1 Đƣờng kính bánh đai Loại B Loại 
Theo bảng 5-14: chọn đƣơng kính bánh đai nhỏ (mm) 200 200
Vận tốc của đai:
)
/
(
0765
,
0
.
1000
.
60
1480
.
1000
.
60
1
1
1
1
s
m
D
D
n
D
v 




15,3 15,3
Ta có vvmax =(3035)m/s Vận tốc
Đƣờng kính bánh đai lớn:
)
1
(
. 1
2 

 D
u
D d ;  hệ số trƣơt của đai.
Với đai thang  = 0,02
 D2 = 2.8(1-0,02).D1 = 2,744.D1. 548,8 548,8
Đƣờng kính bánh đai lớn D2 chọn theo bảng 5-15 [1]: 560 560
Số vòng quay thực của trục bị dẫn:
1
2
1
'
2 )
1
( n
D
D
n 

 518 518
Tỷ số truyền thƣc : ud’ = '
2
n
ndc
6 6
3.2.3 Chọn khoảng cách trục:
Theo bảng 5-16 chọn A = D2 mm 600 600
3.2.4 Tính chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A
Theo khoảng cách trục A sơ bộ ta xác định chiều dài đai L
A
4
)
D
D
(
)
D
D
(
2
A
2
L
2
1
2
1
2





 2447.2 2447.2
Theo bảng 5-12 [1]. Lấy L theo tiêu chuẩn 2500 2500
Kiểm tra số vòng chạy của đai trong 1 giây:
k = v/L 6,12 6,12
k < kmax = 10  thoả mãn.
Khoảng các trục A tính chính xác theo L tiêu chuẩn:
 
8
)
D
D
(
8
)
D
D
(
L
.
2
)
D
D
(
L
.
2
A
2
1
2
2
1
2
1
2 








 630 630
Kiểm tra điều kiện khoảng cách trục A:
0,55(D1 + D2) + h  A  2(D1 + D2).

D
U
T
-
L
R
C
C
Đai B: 0.55(200 + 560) + 13,5  630  2(200+ 560).
Đai : 0,55(200 + 560) + 19  630  2(320 +900)
 thỏa mãn
Khoảng cách nhỏ nhất để mắc đai:
Amin= A - 0,015.L mm 593 593
Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng:
Amax= A + 0,03.L mm 705 705
Vậy bánh đai có thể dịch chỉnh khoảng cách trục từ Amin đến Amax.
3.2.5 Kiểm nghiệm góc ôm:


 







57
.
180
57
.
180
1
2
2
1
2
1
A
D
D
A
D
D
o
o


o
89
,
150 o
74
,
150
Thỏa mãn: 1 > 120o
.
3.2.6 Xác định số đai cần thiết:
Gọi Z là số đai cần thiết.
  F
C
C
C
v
N
Z
v
t
o
p 

.
.
1000

Chọn ứng suất căng ban đầu o =1,5N/mm2
.
Theo bảng 5-17 ta có đƣợc [p] N/mm2
1,7 1,7
Ct-Hệ số xét đến chế độ ảnh hƣởng của chế độ tải trọng
Theo bảng 5-6 : 0,9 0,9
C _Tra theo bảng 5-18 0,92 0,92
Cv-Hệ số xét đến ảnh hƣởng của vận tốc.
Theo bảng 5-19: 0,94 0,94
Số đai cần thiết là:
  F
C
C
C
v
N
Z
v
t
o
p 

.
.
1000
 13,88 7,5
Số đai cần chọn: 14 8

D
U
T
-
L
R
C
C
3.2.7 Định kích thƣớc chủ yếu của bánh đai:
Hình 3.2 Kích thƣớc của bánh đai
Kích thƣớc rãnh bánh đai theo bảng 10-3: t 26 37,5
s 17 24
ho 6 8,5
e 21 28,5
Chiều rộng bánh đai:
B = (Z - 1).t + 2.S mm 372 312
Đƣờng kính ngoài của bánh đai:
Dn1= D1+ 2ho mm 212 215
Dn2= D2+ 2ho mm 572 575
3.2.8 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
Lực căng ban đầu đôi với mỗi đai:
So= o.F (N) 345 714
Lực tác dụng lên trục:
R = 3So.Z.sin(1/2) (N) 12021 8293
Kết luận: Chọn phƣơng án dùng loại đai 
Đƣờng kính bánh đai bị dẫn Dn2=575 mm
Chiều rộng bánh đai B = 312 mm
Số đai Z = 4
Dn
Dt
ho
e
ao
s t


D
U
T
-
L
R
C
C
3.3 Thiết kế bộ truyền cấp nhanh.
Các thông số kỹ thuật: N1=12.16 (kw)
n1 = 126.6 (vg/ph)
n2 = 23.8 (vg/ph)
ubr1=5,3
Thiết kế hộp giảm tốc làm việc 8 năm, một năm làm việc 300 ngày, ngày làm việc 8
giờ.Tải trọng không thay đổi trừ khi mở máy.
3.3.1 Chọn vật liệu.
+ Bánh nhỏ: Thép 40CrNi tôi cải thiện.
Cơ tính:  
MPa
b 1000


 
MPa
ch 700

 .
HB = 240.
+ Bánh nhỏ: Thép C55 thƣờng hóa.
Cơ tính:  
MPa
b 750


 
MPa
ch 300

 .
HB = 230.
3.3.2 Định ứng suất cho phép.
a. Ứng suất tiếp xúc cho phép.
    N
tx
N
tx K
 0


Trong đó:  tx
 : Ứng suất tiếp xúc cho phép (N/mm2
).
N
K : Hệ số chu kỳ ứng suất tiếp.
6
0
td
N
N
N
K 

Trong đó: N0: Số chu kỳ cơ sở của đƣờng cong mỏi uốn.
Ntđ: Số chu kỳ tƣơng đƣơng.
Xem bánh răng chịu tải trọng không đổi nên.
Ntđ = N = 600.u.n.T.
Trong đó: n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng.
T: Tổng số giờ làm việc.
u: Số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng.

D
U
T
-
L
R
C
C
T = 8.300.8 = 19200 (giờ).
Vậy số chu kỳ tƣơng đƣơng:
+ Bánh lớn: Ntđ2 = 600.1.91,95.19200 = 1,059.107
+ Bánh nhỏ: Ntđ1 = ubr1.Ntđ2 = 5,365.Ntđ2
Theo bảng 3_9 TKCTM_Nguyễn trọng Hiệp, ta có No = 107
.
Vậy, Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn No nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và
bánh lớn lấy
N
K = 1
Do đó:
- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
   
2
1 /
624
240
.
6
,
2 mm
N
tx 

 .
- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
   
2
2 /
598
230
.
6
,
2 mm
N
tx 


Để tính sức bền ta lấy :   
2
2 /
598 mm
N
tx 

b. Ứng suất uốn cho phép.
Răng làm việc hai mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều ).
  N
u K
K
n


 
.
.
1


 .
Trong đó: 1

 : Giới hạn mỏi trong chu kỳ đối xứng.
n: Hệ số an toàn.
Bánh răng bằng thép, thƣờng hóa, tôi cải thiện: n = 1,5.

K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng.
Bánh răng bằng thép, tôi cải thiện, thƣờng hóa: 
K = 1,8.
N
K 
 : hệ số chu kỳ ứng suất uốn.
m
td
N
N
N
K 0



Trong đó: No: Số chu kỳ cơ sở của đƣờng cong mỏi uốn.
No = 5.106
.

D
U
T
-
L
R
C
C
Cả Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn N0 nên lấy N
K 
 = 1.
Giới hạn mỏi uốn của thép:
+ 40CrNi tôi cải thiện:  
2
1 /
430
1000
.
43
,
0
43
,
0 mm
N
b 


 

+ 55 thƣờng hóa:  
2
1 /
5
,
322
750
.
43
,
0
43
,
0 mm
N
b 


 

    
2
1 /
26
,
159
8
,
1
.
5
,
1
430
mm
N
u 

 .
   
2
2 /
4
,
119
8
,
1
.
5
,
1
5
,
322
mm
N
u 

 .
3.3.3 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng.
Ksb = 1,4.
3.3.4 Sơ bộ chọn chiều rộng bánh răng .
ΨA = 0,4.
3.3.5 Tính khoảng cách trục theo công thức.
 
 
3
2
1
2
1
6
1
.
.
.
.
10
.
05
,
1
1
n
N
K
u
u
A
A
br
tx
br












   
mm
A 185
95
,
91
.
4
,
0
13
.
4
,
1
.
365
,
5
.
598
10
.
05
,
1
1
3
,
5 3
2
6











Chọn A = 185 (mm).
3.3.6 Tính vận tốc của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
Vận tốc vòng của bánh răng trụ:
   
 
s
m
u
n
A
n
d
V
br
/
37
.
2
1
365
,
5
.
1000
.
60
3
,
493
.
292
.
14
,
3
.
2
1
.
1000
.
60
.
.
.
2
1000
.
60
.
.
1
1
1
1








Vậy chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là 8.
3.3.7 Định chính xác hệ số tải trọng.
Hệ số tải trọng đƣợc tính theo công thức:
K = Ktt.Kđ
Trong đó: Ktt_Hệ số tập trung tải trọng.
Kđ_Hệ số tải trọng động.
- Chiều rộng bánh răng : b = ψA.A = 0,45.192 = 81 (mm).
- Đƣờng kính vòng lăn của bánh nhỏ

D
U
T
-
L
R
C
C
81
1
3
,
5
192
.
2
1
.
2
1
1 




br
u
A
d (mm).
 1
81
81
1



d
b
d
 .
Với ψd = 1,27 theo bảng 3-12 TKCTM ta tìm đƣợc Kttbảng = 1,36.
Tính hệ số tập trung tải trọngthực tế theo công thức 3-20 TKCTM
18
,
1
2
1
36
,
1
2
1




 ttb
tt
K
K .
Theo bảng 3-13 TKCTM ta tìm đƣợc hệ số tải trọng động Kđ = 1,3
Hệ số tải trọng động:
K = Ktt.Kđ = 1,18.1,3 = 1,534
Vì K khác với K đã chọn nên ta tính lại khoảng cách trục.
   
mm
A 185
95
,
91
.
4
,
0
13
.
534
,
1
.
3
,
5
.
598
10
.
05
,
1
1
365
,
5 3
2
6










 .
Chọn A = 185 (mm).
3.3.8 Xác định moduyn, số răng, chiều rộng bánh răng.
- Moduyn đƣợc chọn theo khoảng cách trục.
mn = ( 0,01 ÷ 0,02 )A = ( 1.88 ÷ 3.72 ) (mm).
Tra bảng 3-1 TKCTM ta có: mn = m = 2 (mm).
- Số răng bánh nhỏ.
   
22
1
5,3
3
2.200
1
br1
u
m
2.A
1
Z 




Chọn Z1=22 (răng)
Số răng bánh lớn: Z2 = ubr1.Z1 = 5,3.26 = 116.6
Chọn Z2= 116 (răng)
Chiều rộng bánh răng.
b = ψA.A = 0,4.200 = 80 (mm).
3.3.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.
Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng hay kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong
chân răng theo công thức:

D
U
T
-
L
R
C
C
  .
.
.
.
.
.
.
10
.
1
,
19
2
6
u
u
b
n
Z
m
y
N
K

 

Trong đó: m_Moduyn pháp của bánh răng, m = 3.
y_Hệ số dạng răng, chọn theo số răng tƣơng đƣơng.
Ztđ1 = Z1 = 22  y1 = 0,429.
Ztđ2 = Z2 = 116  y2 = 0,517.
+ Đối với bánh răng nhỏ:
9
,
78
166
.
3
,
493
.
26
.
5
.
429
,
0
515
,
61
.
534
,
1
.
10
.
1
,
19
2
6
1 

u
 ( N/mm2
).
+ Đối với bánh răng lớn:
99
,
62
517
,
0
429
,
0
9
,
78
2
1
1
2 


y
y
u
u 
 ( N/mm2
).
Với úng suất uốn cho phép:  u
 = 119,4 ( N/mm2
).
Ta thấy: 1
u
 , 2
u
 đểu nhỏ hơn  u
 .
3.3.10 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột.
Trƣờng hợp bánh răng chịu quá tải với hệ số quá tải
M
M
K
qt
qt  .
Trong đó: Mqt_Momen xoắn quá tải.
M_Momen xoắn danh ngh a.
Cần kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn nhất sinh ra khi quá tải theo công thức.
 txqt
qt
tx
txqt K 

 
 .
Trong đó: tx
 _ứng suất tiếp xúc.
 Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải.
- Bánh nhỏ:
    1560
624
.
5
,
2
5
,
2 0
1 

 tx
N
txqt 
 (N/mm2
).
- Bánh lớn:
    1495
598
.
5
,
2
5
,
2 0
2 

 tx
N
txqt 
 (N/mm2
).
 Ứng suất uốn cho phép khi quá tải.
- Bánh nhỏ:

D
U
T
-
L
R
C
C
  560
700
.
8
,
0
8
,
0 1
1 

 ch
uqt 
 (N/mm2
).
- Bánh lớn:
  240
300
.
8
,
0
8
,
0 2
2 

 ch
uqt 
 (N/mm2
).
 Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc. (3-13 TKCTM)
 
 tx
br
br
tx
n
b
N
K
u
u
A

 


2
2
3
1
1
6
.
.
.
1
.
10
.
05
,
1

  8
,
231
95
,
91
.
166
37
,
59
.
534
,
1
.
1
365
,
5
365
,
5
.
415
10
.
05
,
1
3
6



tx
 (N/mm2
).
Ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số cho phép đối với bánh nhỏ và bánh
lớn.
 Kiểm nghiệm sứ bền uốn.
 uqt
qt
u
uqt K 

 
 .
- Bánh nhỏ:
     
2
1
2
1 /
560
/
02
,
142
8
,
1
.
9
,
78 mm
N
mm
N uqt
uqt 


 
 .
- Bánh nhỏ:
     
2
2
2
2 /
240
/
4
,
113
8
,
1
.
99
,
62 mm
N
mm
N uqt
uqt 


 
 .
3.3.11 Định các thông số chủ yếu của bộ truyền.
Các thông số chủ yếu của bộ truyền đƣợc tính theo các công thức trong bảng
3 - 3 TKCTM
- Khoảng cách trục: A = 188 (mm).
- Chiều cao răng: h = 2,25.m = 5 (mm).
- Đƣờng kính vòng chia:
dc1 = m.Z1 = 2.22 = 44(mm).
dc2 = m.Z2 =2.116 = 232 (mm).
- Đƣờng kính vòng đỉnh:
De1 = ( Z1 + 2 ).m = ( 22 + 2 ).2 = 48 (mm).
De2 = ( Z2 + 2 ).m = ( 116 + 2 ).2 = 236 (mm).
- Đƣờng kính vòng chân:
Di1 = ( Z1 - 2,5 ).m = ( 22- 2,5 ).2 = 39 (mm).

D
U
T
-
L
R
C
C
Di2 = ( Z2 - 2,5 ).m = ( 116 - 2,5 ).2 = 227 (mm).
- Góc ăn khớp: α = α0 = 20˚.
- Chiều rộng bánh răng: b = 80 (mm).
3.3.12 Tính lực tác dụng lên trục.
Lực tác dụng lên bánh răng đƣợc chia làm 3 thành phần: Lực vòng P, lực hƣớng
tâm Pr, lực dọc trục Pa.
- lực vòng:
d
M
P x
.
2
 .
+ Bánh nhỏ:
18321
130
5
,
1190894
.
2
1 

P (N).
+ Bánh lớn:
17618
700
2
,
6166340
.
2
2 

P (N).
- Lực hƣớng tâm.
Pr = P.tgα.
+ Bánh nhỏ: Pr1 = P1.tg20˚ = 18321.tg20˚ = 6668,3 (N).
+ Bánh lớn: Pr2 = P2.tg20˚ = 17618.tg20˚ = 6412,5 (N).
- Lực dọc trục :Pa= 0.
3.4 Thiết kế bộ truyền cấp chậm.
Các thông số kỹ thuật: N2= 11.2 (kw)
n2 = 23.8 (vg/ph)
n3 = 6 (vg/ph)
ubr2= 4
Thiết kế hộp giảm tốc làm việc 8 năm, một năm làm việc 300 ngày, ngày làm
việc 8 giờ.Tải trọng không thay đổi trừ khi mở máy.
3.4.1 Chọn vật liệu.
+ Bánh lớn: Thép 40CrNi tôi cải thiện.
Cơ tính:  
MPa
b 1000


 
MPa
ch 700

 .

D
U
T
-
L
R
C
C
HB = 240.
+ Bánh nhỏ: Thép C55 thƣờng hóa.
Cơ tính:  
MPa
b 750


 
MPa
ch 300

 .
HB = 230.
3.4.2 Định ứng suất cho phép.
a. Ứng suất tiếp xúc cho phép.
    N
tx
N
tx K
 0


Trong đó:  tx
 : Ứng suất tiếp xúc cho phép (N/mm2
).
N
K : Hệ số chu kỳ ứng suất tiếp.
6
0
td
N
N
N
K 

Trong đó: N0: Số chu kỳ cơ sở của đƣờng cong mỏi uốn.
Xem bánh răng chịu tải trọng không đổi nên.
Ntđ = N = 600.u.n.T.
Trong đó: n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng.
T: Tổng số giờ làm việc.
u: Số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng.
T = 8.300.8 = 19200 (giờ).
Vậy số chu kỳ tƣơng đƣơng:
+ Bánh lớn: Ntđ2 = 600.1.22,28.19200 = 25,666.107
+ Bánh nhỏ: Ntđ1 = ubr1.Ntđ2 = 4,127.Ntđ2
Theo bảng 3_9 TKCTM_Nguyễn trọng Hiệp, ta có No = 107
.
Vậy, Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn No nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và
bánh lớn lấy
N
K = 1
Do đó:
- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
   
2
1 /
624
240
.
6
,
2 mm
N
tx 

 .

D
U
T
-
L
R
C
C
- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
   
2
2 /
598
230
.
6
,
2 mm
N
tx 


Để tính sức bền ta lấy :   
2
2 /
598 mm
N
tx 

b. Ứng suất uốn cho phép.
Răng làm việc hai mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều ).
  N
u K
K
n


 
.
.
1


 .
Trong đó: 1

 : Giới hạn mỏi trong chu kỳ đối xứng.
n: Hệ số an toàn.
Bánh răng bằng thép, thƣờng hóa, tôi cải thiện: n = 1,5.

K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng.
Bánh răng bằng thép, tôi cải thiện, thƣờng hóa: 
K = 1,8.
N
K 
 : hệ số chu kỳ ứng suất uốn.
m
td
N
N
N
K 0



Trong đó: No: Số chu kỳ cơ sở của đƣờng cong mỏi uốn.
No = 5.106
.
Cả Ntđ1, Ntđ2 đều lớn hơn N0 nên lấy N
K 
 = 1.
Giới hạn mỏi uốn của thép:
+ 40CrNi tôi cải thiện:  
2
1 /
430
1000
.
43
,
0
43
,
0 mm
N
b 


 

+ C55 thƣờng hóa:  
2
1 /
5
,
322
750
.
43
,
0
43
,
0 mm
N
b 


 

    
2
1 /
26
,
159
8
,
1
.
5
,
1
430
mm
N
u 

 .
   
2
2 /
4
,
119
8
,
1
.
5
,
1
5
,
322
mm
N
u 

 .
3.4.3 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng.
Ksb = 1,4.
3.4.4 Sơ bộ chọn chiều rộng bánh răng .
ΨA = 0,4.

D
U
T
-
L
R
C
C
3.4.5 Tính khoảng cách trục theo công thức.
 
 
3
3
2
2
2
6
2
.
.
.
.
10
.
05
,
1
1
n
N
K
u
u
A
A
br
tx
br












   
mm
A 198
28
,
22
.
4
,
0
2
.
11
.
4
,
1
.
127
,
4
.
598
10
.
05
,
1
1
4 3
2
6











Chọn A = 200 (mm).
3.4.6 Tính vận tốc của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
Vận tốc vòng của bánh răng trụ:
   
 
s
m
u
n
A
n
d
V
br
/
1475
,
1
1
4
.
1000
.
60
8
.
23
.
200
.
14
,
3
.
2
1
.
1000
.
60
.
.
.
2
1000
.
60
.
.
2
2
2
1








Vậy chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là 9.
3.4.7 Định chính xác hệ số tải trọng.
Hệ số tải trọng đƣợc tính theo công thức:
K = Ktt.Kđ
Trong đó: Ktt_Hệ số tập trung tải trọng.
Kđ_Hệ số tải trọng động.
- Chiều rộng bánh răng : b = ψA.A = 0,4.200 = 80 (mm).
- Đƣờng kính vòng lăn của bánh nhỏ
80
1
4
200
.
2
1
.
2
2
1 




br
u
A
d (mm).
 1
80
80
1



d
b
d
 .
Với ψd = 1 theo bảng 3-12 TKCTM ta tìm đƣợc Kttbảng = 1,29.
Tính hệ số tập trung tải trọngthực tế theo công thức 3-20 TKCTM
145
,
1
2
1
29
,
1
2
1




 ttb
tt
K
K .
Theo bảng 3-13 TKCTM ta tìm đƣợc hệ số tải trọng động Kđ = 1,1
Hệ số tải trọng động:
K = Ktt.Kđ = 1,145.1,1 = 1,26
Vì K khác với K đã chọn nên ta tính lại khoảng cách trục.

D
U
T
-
L
R
C
C
   
mm
A 200
28
,
22
.
4
,
0
12
.
26
,
1
.
127
,
4
.
598
10
.
05
,
1
1
127
,
4 3
2
6










 .
Chọn A =200 (mm).
3.4.8 Xác định moduyn, số răng, chiều rộng bánh răng.
- Moduyn đƣợc chọn theo khoảng cách trục.
mn = ( 0,01 ÷ 0,02 )A = ( 2 ÷ 4 ) (mm).
Tra bảng 3-1 TKCTM ta có: mn = m = 3 (mm).
- Số răng bánh nhỏ.
   
6
.
26
1
4
3
200
.
2
1
2
.
2
1 




br
u
m
A
Z
Chọn Z1=26 (răng)
Số răng bánh lớn: Z2 = ubr2.Z1 = 4.26 = 104
Chọn Z2= 104 (răng)
Chiều rộng bánh răng.
b = ψA.A = 0,4.200 = 80 (mm).
3.4.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.
Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng hay kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong
chân răng theo công thức:
  .
.
.
.
.
.
.
10
.
1
,
19
2
6
u
u
b
n
Z
m
y
N
K

 

Trong đó: m_Moduyn pháp của bánh răng, m = 3.
y_Hệ số dạng răng, chọn theo số răng tƣơng đƣơng.
Ztđ1 = Z1 = 26  y1 = 0,476.
Ztđ2 = Z2 = 104  y2 = 0,517.
+ Đối với bánh răng nhỏ:
1
,
101
236
.
95
,
91
.
38
.
6
.
476
,
0
37
,
59
.
26
,
1
.
10
.
1
,
19
2
6
1 

u
 ( N/mm2
).
+ Đối với bánh răng lớn:
07
,
93
517
,
0
476
,
0
.
1
,
101
2
1
1
2 


y
y
u
u 
 ( N/mm2
).
Với úng suất uốn cho phép:  u
 = 129 ( N/mm2
).

D
U
T
-
L
R
C
C
Ta thấy: 1
u
 , 2
u
 đểu nhỏ hơn  u
 .
3.4.10 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột.
Trƣờng hợp bánh răng chịu quá tải với hệ số quá tải
M
M
K
qt
qt  .
Trong đó: Mqt_Momen xoắn quá tải.
M_Momen xoắn danh ngh a.
Cần kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn nhất sinh ra khi quá tải theo công thức.
 txqt
qt
tx
txqt K 

 
 .
Trong đó: tx
 _ứng suất tiếp xúc.
 Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải.
- Bánh nhỏ:
    1560
624
.
5
,
2
5
,
2 0
1 

 tx
N
txqt 
 (N/mm2
).
- Bánh lớn:
    1495
598
.
5
,
2
5
,
2 0
2 

 tx
N
txqt 
 (N/mm2
).
 Ứng suất uốn cho phép khi quá tải.
- Bánh nhỏ:
  560
700
.
8
,
0
8
,
0 1
1 

 ch
uqt 
 (N/mm2
).
- Bánh lớn:
  240
300
.
8
,
0
8
,
0 2
2 

 ch
uqt 
 (N/mm2
).
 Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc. (3-13 TKCTM)
   tx
n
b
N
K
br
u
br
u
A
tx 
 


3
.
3
.
.
3
1
2
2
.
6
10
.
05
,
1

  6
,
586
28
,
22
.
236
3
,
57
.
26
,
1
.
1
127
,
4
127
,
4
.
590
10
.
05
,
1
3
6



tx
 (N/mm2
).
Ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số cho phép đối với bánh nhỏ và bánh
lớn.
 Kiểm nghiệm sứ bền uốn.
 uqt
qt
u
uqt K 

 
 .

D
U
T
-
L
R
C
C
- Bánh nhỏ:      
2
1
2
1 /
560
/
65
,
151
5
,
1
.
1
,
101 mm
N
mm
N uqt
uqt 


 
 .
- Bánh lớn:      
2
2
2
2 /
240
/
6
,
139
5
,
1
.
07
,
93 mm
N
mm
N uqt
uqt 


 
 .
3.4.11 Định các thông số chủ yếu của bộ truyền.
Các thông số chủ yếu của bộ truyền đƣợc tính theo các công thức trong bảng 3 - 3
TKCTM
- Khoảng cách trục: A = 200 (mm).
- Chiều cao răng: h = 2,25.m = 6.75 (mm).
- Đƣờng kính vòng chia:
dc1 = m.Z1 = 3.26 = 78 (mm).
dc2 = m.Z2 = 3.156 = 312 (mm).
- Đƣờng kính vòng đỉnh:
De1 = ( Z1 + 2 ).m = ( 26 + 2 ).3 = 84 (mm).
De2 = ( Z2 + 2 ).m = ( 104 + 2 ).3 = 318 (mm).
- Đƣờng kính vòng chân:
Di1 = ( Z1 - 2,5 ).m = ( 26 - 2,5 ).3 = 70.5 (mm).
Di2 = ( Z2 - 2,5 ).m = ( 104 - 2,5 ).3= 304.5 (mm).
- Góc ăn khớp: α = α0 = 20˚.
- Chiều rộng bánh răng: b = 80 (mm).
3.4.12 Tính lực tác dụng lên trục.
Lực tác dụng lên bánh răng đƣợc chia làm 3 thành phần: Lực vòng P, lực hƣớng
tâm Pr, lực dọc trục Pa.
- lực vòng:
d
M
P x
.
2
 .
+ Bánh nhỏ:
7
,
54090
228
2
,
6166340
.
2
1 

P (N).
+ Bánh lớn:
4
,
52480
936
88
,
24560816
.
2
2 

P (N).
- Lực hƣớng tâm.

D
U
T
-
L
R
C
C
Pr = P.tgα.
+ Bánh nhỏ: Pr1 = P1.tg20˚ = 54090,7.tg20˚ = 19687,4 (N).
+ Bánh lớn: Pr2 = P2.tg20˚ = 52480,4.tg20˚ = 19101,3(N)
- Lực dọc trục :Pa= 0.
3.5 Thiết kế trục và then hộp tốc độ.
3.5.1 Thiết kế trục.
a. Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 40Cr tôi cải thiện.
Cơ tính: σb = 1000 (N/mm2
), σch= 700 (N/mm2
), HB = 260.
Cơ tính: σb = 1000 (N/mm2
), σch= 700 (N/mm2
), HB = 260.
b. Tính sức bền trục.
 Tính sơ bộ.
Đƣờng kính của trục đƣợc tính theo công thức:
3
n
N
C
d  (mm).
Trong đó: d_ đƣờng kính trục.
N_Công suất truyền. (Kw)
n_Số vòng quay trong một phút của trục. (vg/ph)
C_Hệ số tính phụ thuộc vào  
 , C = 110.
- Trục 1: N1 = 13 (Kw), n1 = 126.6 (vg/ph).
  
mm
d 55
6
.
126
13
1103
1 
 .
- Trục 2: N2 = 12.7 (Kw), n2 = 23.8 (vg/ph).
  
mm
d 95
8
.
23
7
.
12
1103
2 
 .
- Trục 3: N3 = 11.9 (Kw), n3 = 6 (vg/ph).
  
mm
d 150
6
9
.
11
1103
3 
 .
 Tính gần đúng trục

D
U
T
-
L
R
C
C
Hình 3.3 Sơ đồ hộp giảm tốc
Để tính gần đúng ta xét tác dụng đồng thời của các mômen uốn lẫn mômen xoắn
đến sức bền của trục. Trị số mômen xoắn đã biết, chỉ tính trị số mômen uốn.
Để tính kích thƣớc chiều dài trục ta chọn các kích thƣớc sau:
- Khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành trong của hộp:
a = 15mm.
- Chiều rộng của ổ:
B1 = 33mm, B2 = 45mm, B3 = 50mm, (chọn sơ bộ)
- Khoảng cách giữa các chi tiết quay:
c= 15mm.
- Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp:
Δ = 15mm.
- Khoảng cách từ cạnh ổ đến thành trong của hộp:
l2 = 10mm.
- Chiều cao nắp và đầu bulông:
l3 = 20mm.
- Khoảng cách từ náp ổ đến nối trục:
l6 = 40mm.

D
U
T
-
L
R
C
C
- Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt cạnh của chi tiết quay ngoài hộp:
l4 = 20 (mm).
- Chiều dài phần may ơ lắp với trục:
l5 = 1,5d
- Chiều rộng bánh đai
Bđ = 320 mm
- Chiều rộng bánh răng:
Bcn = 166mm
Bcch = 342mm
Hình 3.4 Sơ đồ phân tích lực.
 Tính gần đúng trục I:
Chiều dài trục : LI = 984 mm
Biểu đồ momen
Lực tác dụng lên trục
Rđ = 8293 (N)
Pn1 = 6668,3 (N)
P1 = 18321 (N)
Rð
Pn1
P1
Pn2
P2
Pn3
P3 P4
Pn4
Pn5
P5

D
U
T
-
L
R
C
C
Hình 3.5 Biểu đồ momen trục I
Phản lực tại các gối trục:

Ax
R 18857 (N)

Ay
R 25
,
13333
 (N)

Bx
R - 9013 (N)

By
R 2
,
13333
 (N)
 Ở tiết diện 3 – 3 của trục : Mu= -4045440 (N.mm)
Mx= 1190894.5(N.mm)
Mtd = 2
2
x
u M
M 
= 2
2
5
,
1190894
)
4045440
( 

= 4217086 (N.mm)
RAx RBx
4045440
3686596
3
3
2039988
1190894
Mux
(N.mm)
Mx
(N.mm)
4
4
Muy
(N.mm)
Rð
Pn1
P1
RAy
RBy

D
U
T
-
L
R
C
C
Đƣờng kính trục tại tiết diện 3-3 trên trục này là: d3-3
 
3
.
1
,
0 
td
M

Theo bảng 7-2 ta chọn  
 =70
Vậy d3-3 3
70
.
1
,
0
4217086
 =84,45 (mm)
Chọn d3-3= 85 (mm)
 Ở tiết diện m - m của trục :
Mu= 2
2
)
93
,
2039987
(
39)
(-3686596, 

=4213376,7 (N.mm)
Mx= 1190894,5(N.mm)
Mtd = 2
2
x
u M
M 
= 2
2
5
,
1190894
)
7
,
4213376
( 
= 4378444 (N.mm)
Đƣờng kính trục tiết diện 4-4 trên trục này là: d4-4
 
3
.
1
,
0 
td
M

 =70
Vậy d4-4 3
70
.
1
,
0
4378444
 =85,52(mm)
Chọn d4-4= 90 (mm)
 Tính chính xác trục 1:
)
5
,
2
5
,
1
(
]
[
.
2
2




 n
n
n
n
n
n




Vì trục quay nên ứng suất pháp biến đổi theo chu kỳ đối xứng:
a = max = -min= Mu/W våïi m = 0.
Ta xét ở tiết diện 4- 4: Mu= 4213376,7 Nmm
d4-4= 90 mm
Tra bảng 7-3b ta có: W = 65100 mm3
; Wo = 136700 mm3
 a =
65100
4213376,7
= 64,7 N/mm2
.

D
U
T
-
L
R
C
C
Ứng suất tiếp (xoắn) thay đổi theo chu kỳ mạch động:
a = m = 5
,
4
136700
.
2
1190894,5
.
2
2
max



o
X
W
M

N/mm2
.
Giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng:
-1 = 0,45.b = 0,45.1000 = 450 N/mm2
-1 = 0,25.b = 0,25.1000 = 250 N/mm2
Hệ số xét đến ảnh hƣởng của trị số ứng xuất trung bình đến sức bền mỏi chọn
theo vật liệu:  = 0,15 ;  = 0,1.
Hệ số tăng bền:  = 1.
Theo bảng 7-4 ta có:  = 0,72 ;  = 0,6
Tập trung ứng suất do rãnh then theo bảng 7-8 k = 1,92 ; k = 1,9
 k/ = 1,92 / 0,72 = 2,67
k/ = 1,9 / 0,6 = 3,17
Tập trung ứng suất do lắp căng với kiểu lắp ta chọn T3, áp suất sinh ra trên bến
mặt ghép: p = 30 N/mm2.
Theo bảng 7-10 ta có: k/ = 4,8
 k/ = 1 + 0,6(k/ - 1) = 3,28
Hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất pháp:
5
,
1
7
,
64
.
8
,
4
450
.
.
1


 
a
k
n







Hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất tiếp:




 
5
,
4
.
1
,
0
5
,
4
.
28
,
3
250
.
.
.
1
m
a
k
n









 16,4
Hệ số an toàn: 7
,
1
4
,
16
5
,
1
4
,
16
.
5
,
1
2
2



n
Vậy điều kiện bền của trục đƣợc thỏa mãn.

D
U
T
-
L
R
C
C
 Tính gần đúng trục 2.
Hình 3.6 Biểu đồ momen trục II
 Ở điểm số 3 của trục :Mu= 2
2
)
4730153
(
(-293618) 

=4739257 (N.mm)
Mx= 6166340,2(N.mm)
Mtd = 2
2
x
u M
M 
= 2
2
2
,
6166340
4739257 
= 7777166 (N.mm)
Đƣờng kính trục tiết diện 5-5 trên trục này là: d5-5
 
3
.
1
,
0 
td
M

 =70
Vậy d5-5 3
70
.
1
,
0
7777166
 =103,6(mm)
Chọn d5-5= 105 (mm)
RCy
RDy
RCx RDx
Pn2
P2
Pn3
P3
Muy
(N.mm)
Mux
(N.mm)
Mx
(N.mm)
2134895
293618
6166340
7669020
5
5
6
6
4730153

D
U
T
-
L
R
C
C
 Ở điểm số 6-6 của trục :Mu= 2
2
)
7669020
(
(-2134895) 

=7960630 (N.mm)
Mx=6166340,2 (N.mm)
Mtd = 2
2
x
u M
M 
= 2
2
6166340,2
7960630 
= 10069528 (N.mm)
Đƣờng kính trục tiết diện trên trục này là: d6-6
 
3
.
1
,
0 
td
M

 =70
Vậy d6-6 3
70
.
1
,
0
10069528
 =112.9(mm)
Chọn d6-6= 115 (mm)
)
5
,
2
5
,
1
(
]
n
[
n
n
n
.
n
n
2
2









Ta xét ở tiết diện 4- 4: Mu= 7960630 Nmm
d4-4= 115 mm
; Wo = 285000 mm3
 a =
135200
7960630
= 58,9 N/mm2
.
a = m = 


285000
.
2
6166340,2
.
2
2
max
o
X
W
M

10,8 N/mm2
.
-1 = 0,45.b = 0,45.1000 = 450 N/mm2
-1 = 0,25.b = 0,25.1000 = 250 N/mm2

D
U
T
-
L
R
C
C
theo vật liệu:  = 0,15 ;  = 0,1.
Theo bảng 7-4 ta có:  = 0,68 ;  = 0,56
 k/ = 1,92 / 0,68 = 2,8
k/ = 1,9 / 0,56 = 3,4
Theo bảng 7-10 ta có:
k/ = 4,8
 k/ = 1 + 0,6(k/ - 1) = 3,28
6
,
1
9
,
58
.
8
,
4
450
.
.
1


 
a
k
n











 
8
,
10
.
1
,
0
8
,
10
.
28
,
3
250
.
.
.
1
m
a
k
n









 6,7
Hệ số an toàn:
8
,
1
7
,
6
6
,
1
7
,
6
.
6
,
1
2
2



n
Vậy điều kiện bền của trục đƣợc thỏa mãn
 Tính gần đúng trục 3.

D
U
T
-
L
R
C
C
Hình 3.7 Biểu đồ momen trục III
 Ở tiết diện 7-7 của trục :Mu= 2
2
)
6565839
(
2389769 

= 6987219 (N.mm)
Mx= 24560816,88 (N.mm)
Mtd = 2
2
x
u M
M 
= 2
2
8
24560816,8
6987219 
= 25535365 (N.mm)
Đƣờng kính trục tại tiết diện 7-7 trên trục này là: d7-7
 
3
.
1
,
0 
td
M

 =70
Vậy d7-7 3
70
.
1
,
0
25535365
 =153,6(mm)
Chọn d7-7= 155 (mm)
REy
RFy
REx RFx
Muy
(N.mm)
Mux
(N.mm)
Mx
(N.mm)
P4
Pn4
2389769
6565839
24560817
7
7

D
U
T
-
L
R
C
C
)
5
,
2
5
,
1
(
]
n
[
n
n
n
.
n
n
2
2









Ta xét ở tiết diện 3-3: Mu= 6987219 Nmm
d3-3= 155 (mm)
; Wo = 364000 mm3
 a =
172700
6987219
= 40,5 N/mm2
.
a = m = 


364000
.
2
8
24560816,8
.
2
2
max
o
X
W
M

33,7 N/mm2
.
-1 = 0,45.b = 0,45.1000 = 450 N/mm2
-1 = 0,25.b = 0,25.1000 = 250 N/mm2
theo vật liệu:  = 0,15 ;  = 0,1.
Theo bảng 7-4 ta có:  = 0,64 ;  = 0,53
 k/ = 1,92 / 0,64 = 3
k/ = 1,9 / 0,53 = 3,6
Theo bảng 7-10 ta có: k/ = 4,8
 k/ = 1 + 0,6(k/ - 1) = 3,28
3
,
2
5
,
40
.
8
,
4
450
.
.
1


 
a
k
n








D
U
T
-
L
R
C
C




 
7
,
33
.
1
,
0
7
,
33
.
28
,
3
250
.
.
.
1
m
a
k
n









 2,2
Hệ số an toàn: 


2
2
2
,
2
3
,
2
2
,
2
.
3
,
2
n 1,85
Vậy điều kiện bền của trục đƣợc thỏa mãn.
3.5.2 Thiết kế gối đỡ trục và tính then.
a. Thiết kế gối đỡ trục.
Các giá trị phản lực đƣợc lấy trong kết quả tính của phần mềm RDM.
- Trục 1.
Hình 3.8 Sơ đồ bố trị gối đỡ trục I

A
R 2
2
)
25
,
13333
(
18857 
 = 23094,5 (N)

B
R 2
2
)
75
,
4987
(
)
9013
( 

 = 10301 (N)
Ta tính gối đỡ theo A vì RA > RB.
  t
n
A
v
K
K
A
m
R
K
Q .
.
.
. 

Trong đó: Kt = 1,1 ; Kv = 1 ; Kn = 1.
Q = 23094,5.1,1 = 25404 (N).
C = (n.h)0,3
.Q = (493,3.8.300.8)0,3
.25404 = 3146486 (N) = 314648,6 (daN).
Đƣờng kính đoạn trục lắp ổ d = 85 (mm).
Không có giá trị của ổ đỡ đáp ứng với C nhƣ trên nên ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn (
 OCT 333-59) có ký hiệu 7317. Loại ổ cở trung , có giá trị C=350000 daN
- Trục 2.
Hình 3.9 Sơ đồ bố trị gối đỡ trục II
A B
R R
A B
C D
R R
C D

Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I.pdf

Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I.pdf

Similar to Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I.pdf (20)

More from Man_Ebook

More from Man_Ebook (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Thiết kế máy nắn cánh dầm thép hình chữ I.pdf