Close

Tháng Mười Hai 8, 2017

Nghiên cứu công nghệ và thiết bị để chế tạo các chi tiết các chi tiết dạng bình chứa cỡ lớn (2)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHẾ TẠO MÁY

TÁC GIẢ VŨ  LAI HUỲNH

MỤC LỤC

Chương 2: Nghiên cứu thiết kế công nghệ và thiết bị miết đáy bồn dạng chỏm cầu

2.1. Nghiên cứu công nghệ miết

2.1.1. Cơ sở lý thuyết quá trình miết

2.1.1.1. Khái niệm – Phân loại

2.1.1.2. Ưu nhược điểm của phương pháp miết

2.1.1.3. Quá trình miết

2.1.2. Đặc điểm công nghệ miết

2.1.2.1. Vùng biến dạng khi miết

2.1.2.2. Thông số công nghệ miết

2.1.2.3. Động học của quá trình miết

2.1.2.4. Năng lượng biến dạng của quá trình miết

2.1.2.5. Sự thay đổi chiều dày thành

2.2. Tính toán thiết kế máy miết vê chỏm cầu

2.2.1. Nguyên lý hoạt động của máy miết chỏm cầu

2.2.2. Sơ đồ động của máy miết chỏm cầu

2.2.3. Tính toán cụm trục dẫn động chính

2.2.3.1. Tính toán hệ dẫn động

2.2.3.2. Thiết kế biên dạng quả cầu tạo hình

2.2.3.3. Thiết kế cụm trụ đỡ và trụ kẹp phôi

2.2.3.4. Thiết kế cụm con lăn đỡ

NỘI DUNG

Chương 2: Nghiên cứu thiết kế công nghệ và thiết bị miết đáy bồn dạng chỏm cầu

2.1. Nghiên cứu công nghệ miết

2.1.1. Cơ sở lý thuyết quá trình miết.

2.1.1.1. Khái niệm và phân loại

  • Khái niệm

Miết là một phương pháp gia công kim loại bằng áp lực nhằm tạo hình chi  tiết rỗng từ phôi phẳng hoặc phôi rỗng dựa vào chuyển động quay của phôi  dưới tác dụng của lực công tác làm biến dạng dẻo cục bộ tại một điểm trên phôi quay.

Phương pháp miết được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp quốc phòng, hàng không để chế tạo các sản phẩm đòi hỏi chất lượng và độ chính xác cao như tuabin, đầu đạn tên lửa cũng như trong các ngành công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, v.v… Ưu điểm của phương pháp miết ở chỗ cho sản phẩm đa dạng về kiểu dáng và chủng loại từ những chi tiết có thành thẳng (trụ, côn) đến những chi tiết có hình dáng rất phức tạp (có gân, gờ, chiều dày thay đổi).

Miết kim loại tấm là một quá trình tạo hình rất linh hoạt và cho năng suất cao, được dùng để chế tạo các chi tiết dạng rỗng đối xứng trục với nhiều hình dạng phong phú. Phương pháp này được sử dụng trong trường hợp nguyên công  dập vuốt sâu và một số nguyên công tương tự có thể không thực hiện được khi kích thước và chiều dày phôi thay đổi hoặc trong trường hợp số lượng sản phẩm nhỏ. Hơn nữa, miết có thể tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp  mà phương pháp  dập vuốt sâu không thể làm được, có thể tạo hình với một dải rộng các loại vật liệu như thép, thép không gỉ, các kim loại nhẹ như nhôm, titan và các kim loại khác  như đồng, niken, vonfram.

Các chi tiết điển hình chế tạo từ miết thay đổi chiều dày là chi tiết trong các thiết bị dây truyền chế biến thực phẩm, các chi tiết dùng trong thí nghiệm  khoa  học có liên quan đến hoá chất, các loại đèn và gương chiếu trong thiết bị, dụng cụ âm nhạc, các chi tiết dạng đĩa trong vệ tinh nhân tạo, các loại xi lanh và bình chứa chịu áp lực cao, các loại ống có độ chính xác cao, các loại Puli truyền động cónhiều rãnh chữ V và các chi tiết trong ngành công nghiệp vũ trụ.

  • Phân loại

1. Phân loại theo đặc điểm phôi

– Miết phôi phẳng; Miết phôi ống; Miết phôi dạng thể tích.

miet-phoi-1

miet-phoi-2

Hình2.1. Phân loại phương pháp miết theo đặc điểm của phôi

2. Phân loại theo hình dạng sản phẩm

– Sản phẩm dạng cầu;

– Sản phẩm dạng côn;

– Sản phẩm dạng trụ.

3. Phân loại theo cặp dụng cụ gây biến dạng

Cặp dụng cụ:

– Dưỡng trong – con lăn miết;

– Dưỡng ngoài – con lăn miết;

– Con lăn miết – con lăn miết.

thiet-bi-miet-3

Hình 2.2. Miết chi tiết hình côn không dưỡng

thiet-bi-miet-4

Hình 2.3. Miết chi tiết hình cầu với cặp con lăn tạo hình và con lăn vê

2.1.1.2. Ưu, nhược điểm của phương pháp miết.

* Ưu điểm

Miết là phương pháp tạo hình gia công áp lực các chi tiết  dạng côn,  trụ rỗng, bán cầu và các hình dạng tượng tự khác. Một ưu điểm của phương pháp là  chi phí sản phẩm thấp, chi phí cho dụng cụ biến dạng thấp, thời gian sản xuất chi tiết phức tạp thấp hơn các phương pháp khác (dập vuốt, ép chảy…), dung sai, độ bóng độ bền … là rất cao .

Phương pháp miết tăng cơ tính kim loại  bằng cách sắp xếp lại cấu trúc hạt.

Ví dụ thép cácbon thấp sẽ có ứng suất chảy tăng từ 240 – 430 MPa sau khi miết.

Các sản phẩm miết có sự đối xứng trục rất cao điều này vô cùng quan trọng với các chi tiết lắp ghép hay có chuyển động tròn với tốc độ cao quanh trục đối xứng.

Phương pháp miết đặc biệt hiệu quả với chi tiết có đường kính lớn đến rất lớn và chiều dày lớn, vì khi đó với những phương pháp  khác cần  phải có thiết bị rất lớn, nếu dập vuốt thì khuôn rất lớn, máy cũng rất lớn và có thể không thực hiện được.

Phương pháp miết không chỉ chế tạo được những chi tiết có tính dẻo cao mà còn sản xuất được những sản phẩm làm bằng vật liệu cứng.

Đối với phương pháp miết thông thường ta có thể sử dụng máy tiện để thực hiện, đây là một điểm tương đối thuận tiện mang tính chất vạn năng của  công  nghệ. Đối với tất cả các loại miết ta có thể thay đổi một chút kết cấu là có thể tạo thành máy cắt chi tiết tròn bằng cách thay đổi con lăn miết bằng một con dao cắt .

* Nhược điểm

+ Chiều dày trên phần phôi bị miết thường không đồng đều.

+ Với chi tiết dạng côn thì có tồn tại ứng suất dư nên tùy thuộc vào góc côn mà có phải khử ứng suất dư hay không.

+ Có thể gây ra rách hoặc nhăn do phần kim loại càng xa tâm quay càng dễ mất ổn định.

+ Trong một số trường hợp miết có năng suất thấp hơn nhiều so với dập vuốt.

+ Thời gian gá đặt phôi thường lớn hơn so với phương pháp thông thường, khả năng tự động hóa kém hơn.

2.1.1.3. Quá trình miết

Tùy theo phương pháp miết mà ta có thiết bị chuyên dùng, theo phương pháp miết thông thường thì phôi được kẹp chặt và quay theo trục nòng giống như máy tiện, hình dáng sản phẩm có biên dạng giống trục nòng, phôi được kẹp chặt bởi  trục nòng và trụ kẹp (kết cấu như ụ động của máy tiện). Trong luận văn này đưa ra một dạng máy miết có kết cấu nêu trên để thực hiện miết vê chi tiết dạng chỏm cầu có đường kính lớn. Trường hợp này thay vì trục nòng thì  ta có con lăn tạo hình cũng là dẫn động cho phôi quay theo, trụ đỡ và trụ kẹp làm nhiệm vụ định vị phôi.

Dụng cụ miết hay con lăn miết tác dụng lực tỳ vào  phôi bằng các cơ  cấu  như: thủy lực, khí nén, cơ khí … khi đó phôi được biến dạng dẻo và thành hình  theo yêu cầu .

Đường kính phôi ban đầu thường lớn hơn đường kính phôi lớn nhất của chi tiết sau khi đã tạo hình cho phôi. Mặc dù có sự không đồng nhất về chiều dày giữa phôi và sản phẩm nhưng xác định kích thước của phôi vẫn dựa vào nguyên lý cân bằng thể tích.

2.1.2. Đặc điểm công nghệ miết

2.1.2.1. Vùng biến dạng khi miết.

Công nghệ miết có thể được áp dụng để chế tạo các sản phẩm cỡ lớn  (đường kính tới 6 m, chiều dày sản phẩm 40 mm). Khi miết, kim loại bị biến dạng và biến cứng mãnh liệt hơn nhiều so với khi dập vuốt .

Khác với các phương pháp tạo hình kim loại tấm bằng gia công áp lực khác như: dập vuốt, uốn, tóp miệng … với vùng biến dạng (ổ biến dạng) trên phần lớn thể tích kim loại biến dạng, phương pháp miết chỉ biến dạng trên một phần thể tích rất nhỏ (biến dạng cục bộ) nhờ vậy mà công và lực biến dạng giảm đi đáng kể so với các phương pháp khác.

Đối với miết mỏng, trạng thái ứng suất tại ổ biến dạng là nén khối, trạng  thái biến dạng là nén 2 chiều và 1 chiều kéo. Với miết biến mỏng xuôi, phần chi  tiết đã biến dạng chịu kéo dọc trục, với miết biến dạng ngược thì phần chưa biến dạng chịu nén.

Nếu như các chi tiết có chiều dày rất nhỏ so với bán kính miết thì ta có thể coi miết là bài toán biến dạng phẳng, biến dạng theo phương tiếp tuyến (biến dạng vòng) có thể bỏ qua với giả thiết ma sát giữ con lăn miết và phôi là rất nhỏ (ma sát lăn).

2.1.2.2. Thông số công nghệ của quá trình miết.

* Các thông số cơ bản của quá trình miết bao gồm: lực miết, tốc độ miết, nhiệt độ miết đối với miết nóng, mức độ biến dạng, hình dáng kích thước sản phẩm.

cong-nghe-miet-1

Sơ đồ tính toán lực miết chi tiết côn và sự thay đổi lực miết trong quá trình miết

Lực miết là một thông số được coi là quan trọng nhất cần phải xác định.

Tốc độ miết là thông số quan trọng quyết định sự thành công của công nghệ. Đối với từng loại vật liệu phải chọn tốc độ miết sao cho phù hợp như trong  bảng 2.1

Vật liệu Tốc độ (vòng/phút)
Thép Carbon thấp 400÷600
Nhôm 800÷1200
Đuyra 500÷900
Đồng 600÷800
Đồng thau 800÷1100

Bảng 2.1: Tốc độ miết phụ thuộc vào vật liệu biến dạng

Dễ thấy các vật liệu có độ dẻo cao thì có tốc độ miết lớn hơn, tức là khả  năng miết cao hơn và ngược lại .

* Khi miết mỏng, trị số mức độ biến dạng cho phép đối với thép các bon thấp và thép không gỉ phải nhỏ hơn 75%, đặc biệt khi chế tạo những chi tiết bán cầu thì không được vượt quá 50%.

* Giới hạn đường kính tương đối của sản phẩm miết với phôi ban đầu là : dmin/D = 0.2÷3

Trong đó :

+ dmin là đường kính sản phẩm

+  D   là đường kính phôi

* Đối với sản phẩm hình trụ, kích thước tương đối có thể dmin/D = 0,6÷0,8

hoặc chiều dày tương đối : 0,5 ≤S/D.100≤ 2,5

Một số thông số kỹ thuật khác:

* Quỹ đạo chuyển động của con lăn miết ( quả cầu miết )

* Hình dáng con lăn miết

* Hình dáng kích thước sản phẩm

* Tốc độ biến dạng

* Mức độ biến dạng

* Tốc độ quay phôi

2.1.2.3. Động học của quá trình miết.

Con lăn miết có hình dáng phù hợp khi tạo hình bề mặt sản phẩm, phải  quay với tốc độ xác định trong khi miết và chuyển động theo quỹ đạo  đã được  định sẵn.

* Một trong những thông số động lực học quan trọng là tốc  độ quay  của trục  nòng (hay quả cầu tạo hình) và tốc độ dịch chuyển của con lăn.

2.1.2.4. Năng lượng biến dạng của quá trình miết

Như ta đã biết miết là quá trình biến dạng cục bộ và tạo ra sản phẩm có độ dày không đều. Như vậy quá trình biến dạng của quá trình miết vô cùng phức tạp.

Thông số năng lượng biến dạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà trước hết là phụ thuộc vào hình dạng sản phẩm và lực miết. Dưới đây sẽ trình bày một phương pháp xác định lực miết để từ đó xác định được năng lượng biến dạng đối với một chi tiết hình côn.

Các thực nghiệm cho thấy rằng phôi hình trụ bị xoắn quanh trục nòng trong suốt quá trình biến dạng. Sự vặn xoắn này  không đồng nhất theo chiều dày của  kim loại. Kết quả là tất cả các mặt phẳng tiết diện ngang hướng kính đều bị xoắn. Do biến dạng rất phức tạp nên hầu hết các kết quả phân tích lực miết mỏng đều sử dụng “phương pháp cân bằng năng lượng biến dạng”.

Công ngoại lực = Ft dl.

Trong đó:

Ft là thành phần lực tiếp tuyến tức thời trên con lăn.

dl là chiều dài tiếp xúc của phôi và con lăn trong khoảng thời gian vô cùng nhỏ dt.

Một số tài liệu khác phân tích tỉ mỉ hơn đã xác định được các tốc độ biến  dạng ngay tại vùng tiếp xúc với con lăn miết. Các thành phần tenxơ tốc độ biến dạng được xác định từ các vận tốc tức thời phía dưới con lăn. Biến dạng dư gây ra bởi sự di chuyển của con lăn trên phôi khi bước tiến phôi nhỏ hơn vùng mở rộng của vùng biến dạng dẻo.

2.1.2.5. Sự thay đổi chiều dày thành

Trong thực tế, điều kiện để miết mỏng không phải luôn thực hiện được vì độ cứng của máy bị giới hạn. Khi chiều dày sau miết của hình côn tft0sina thì phần vành phôi phải tăng hoặc giảm đường kính để tuân theo định luật thể tích không đổi. Do vậy, ứng suất sinh ra ở vành phôi có thể làm cho vành phôi mất ổn định trong quá trình miết. Nếu tf > t0sina, xảy ra hiện tượng miết biến mỏng dưới,  đường kính ngoài của vành phôi giảm gây ra ứng suất hướng kính là ứng suất kéo và ứng suất vòng là nén. Trường hợp ngược lại gọi là miết biến mỏng trên, đường kính vành ngoài của phôi có xu hướng tăng lên, các ứng suất đổi dấu so với trường hợp trên. Khi tf = t0sina, ở vành phôi, theo lý thuyết, không có ứng suất. Trạng thái ứng suất ở vùng dưới của con lăn phụ thuộc vào trạng thái ứng suất ở vành phôi, đó chính là nguyên nhân làm cho chiều dày thành phôi thay đổi.

Bắt đầu của quá trình miết, chiều dày thành hình côn giảm liên tục cho đến khi xuất hiện nhăn trên vành phôi, sau đó thì chiều dày thành hình côn lại bắt đầu tăng đạt đến chiều dày đã định bởi con lăn.

Nguyên nhân làm cho chiều dày thực tế của thành hình côn nhỏ hơn chiều  dày đã định bởi con lăn là: ứng suất kéo hướng kính sinh ra trong vành phôi (miết biến mỏng dưới) gây ra sự kéo cục bộ của phôi phía dưới con lăn miết.

Ứng suất sinh ra trong vành phôi phụ thuộc rất nhiều vào đường kính phôi. Các thí nghiệm xác định sự thay đổi chiều dày miết được thực hiện trong các trường hợp miết biến mỏng dưới, miết biến mỏng trên, miết biến mỏng ổn định với các đường kính khác nhau được chỉ ra ở các đồ thị là thí nghiệm  miết cùng  một chiều dày từ các phôi có đường kính khác nhau với thay đổi chút ít chiều dày thành côn tối thiểu tại giai đoạn vành phôi bắt đầu mất ổn định. Xảy ra sự thay đổi chiều dày thành côn tối thiểu là do sự nhăn của vành phôi phụ thuộc rất nhiều vào sự giảm chiều dày thành côn. Tại thời điểm nhăn của vành phôi, ứng suất vòng trong vành phôi giảm và sự kìm hãm của vành phôi trở nên nhỏ hơn. Khi quá trình tiếp tục, sự kìm hãm của vành phôi tiếp tục giảm không chỉ do sự phát triển tiếp  tục của nếp nhăn mà còn do cả sự giảm kích thước chiều rộng của vành. Sự  thay đổi chiều dày thành côn chủ yếu bị gây ra bởi trạng thái ứng suất trong vành phôi phụ thuộc vào các điều kiện miết.

2.2. Tính toán thiết kế máy miết vê chỏm cầu

Qua nghiên cứu về công nghệ miết cho chúng ta thấy để thiết kế, chế tạo máy miết ta phải có các thông số kỹ thuật chính sau:

KÍCH THƯỚC BAO CỦA MÁY

Chiều dài máy                                        8060 mm

Chiều rộng                                             2100 mm

Chiều cao                                               5185 mm

Trọng lượng                                           6500 kg

KÍCH THƯỚC QUẢ CẦU VÊ

Bán kính quả cầu vê mép                      110 mm

Bán kính quả cầu tạo hình                     300 mm

KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA MÁY

( thép có độ bền kéo = 40 kg/mm2 và giới hạn chảy = 24 kg/mm2 ) Chiều dày tấm thép  lớn nhất                 25 mm

Đường kính chỏm lớn nhất                     3500 mm

Đường kính chỏm cầu nhỏ nhât               800 mm

Bán kính khớp nối lớn nhất                     730 mm

Bán kính khớp nối nhỏ nhất                     50 mm

2.2.1. Nguyên lý hoạt động của máy miết chỏm cầu

Máy vê chỏm cầu có nguyên lý hoạt động tương tự như máy miết thông dụng và được đặt theo phương pháp đứng.

Ở đây ta có máy miết thông dụng gồm có trục nòng được dẫn động bằng động cơ vừa là phần kẹp phôi vừa là phần tạo hình cho sản phẩm. Cụm con lăn  miết di chuyển để miết thành hình cho sản phẩm.

Với máy vê chỏm cầu do sản phẩm có đường kính rất lớn nên không thể dùng trục nòng để tạo hình chính cho nó, người ta thay thế bằng một con lăn tạo hình có biên dạng giống với phần tạo hình của sản phẩm, và nó cũng được dẫn  động trực tiếp từ một động cơ thủy lực qua hộp giảm tốc. Còn cụm định vị và kẹp phôi được thay thế bằng hệ thống trụ đỡ và trụ kẹp phôi di chuyển dọc theo bàn máy để thay đổi đường kính của sản phẩm bằng hệ thống trục vít đai ốc dẫn động bằng một động cơ thủy lực.

Năng lượng chuyển động của cụm quả cầu vê là năng lượng thủy lực (do lực miết lớn).

2.2.2. Sơ đồ động của máy miết chỏm cầu

Năng lượng dẫn động cho quả cầu tạo hình được cấp từ động cơ thủy lực, đồng thời nó được điều chỉnh vị trí bởi một động cơ thủy lực khác thông qua bộ truyền trục vít đai ốc. Chính điều này đã tăng khả năng làm việc của máy lên rất nhiều so với trường hợp cụm quả cầu vê cố định.

Năng lượng truyền cho quả cầu vê từ xi lanh thủy lực. và quỹ đạo chuyển động của nó được điều khiển từ 3 xi lanh thủy lực.

Hệ thống con lăn đỡ cũng được điều khiển bằng 2 xi lanh thủy lực.

Hệ thống trục đỡ và trụ kẹp được điều khiển bằng hai xilanh thủy lực và hệ thống trục vít đai ốc.

* Thiết kế quy trình công nghệ tạo hình chỏm cầu:

Vì đây là sản phẩm có kích thước lớn(đường kính 3000mm, chiều dầy đến 25mm, chiều cao chỏm cầu 600mm) nên việc gá dặt phôi phải dùng hệ thống cầu trục, cầu trục để di chuyển phôi đến vị trí làm việc.

Quy trình công nghệ chế tạo phần đáy dạng chỏm cầu của bồn chứa công nghiệp:

quy-trinh

Ở trong nguyên công ép tạo hình sơ bộ ta liên tiếp ép trên phôi phẳng nhiều lần bằng bộ khuôn hình chỏm cầu có kích thước tùy thuộc vào biên dạng của chỏm  cầu. Nhưng nó có đường kính nhỏ hơn rất nhiều so với phôi.

Lần ép đầu tiên vào chính tâm của phôi phẳng, đây là lần ép rất quan trọng, không được phép ép quá mạnh để tránh trường hợp phôi bị rát mỏng. Để đạt được khuôn mẫu yêu cầu phải ép 3 đến 4 lần. Những lần ép tiếp theo sẽ ra xa tâm phôi hơn cho đến hết bán kính của phôi, mỗi lần ép có sự một phần trùng với lần ép trước nó và trùng với vòng ép bên trong.

quy-trinh-2

Hình 2.4. Quá trình tạo chỏm cầu

Độ trung của mỗi lần ép quyết định đến độ tròn của chỏm cầu

Các vòng ép càng xa tâm thì càng tăng số lần ép lên gấp đôi so với trước đó. Quy định này cho tất cả các phôi.

Bộ chày cối để thực hiện quá trình ép dập chỏm cầu có kết cấu đơn giản:

quy-trinh-3

Hình 2.5. Phần chày và cối của khuôn cho quá trình tạo chỏm cầu

quy-trinh-4

Hình 2.6. Mô hình 3D Phần chày và cối của khuôn cho quá trình ép chỏm cầu

2.2.3. Tính toán cụm trục dẫn động chính

2.2.3.1. Tính toán động học hệ dẫn động

* Chọn động cơ

a, Xác định công suất đặt trên trục động cơ

Với kết cấu của máy nếu như ta sử dụng động cơ điện có công suất lớn như vậy sễ rất cồng kềnh và làm cho bộ truyền của máy trở lên phức tạp hơn, và có thể ta không đạt được động cơ như mong muốn. Chính vì thế ta phải sử dụng động cơ thủy lực trong trường hợp này, tuy giá thành có lớn hơn so với động cơ  điện  nhưng bù lại nó có kết cấu nhỏ gọn, rất dễ dàng khi bố trí bộ truyền theo sơ đồ  động đã nêu ra ở trên.

Như ta đã nêu ra ở sơ đồ động thì bộ truyền của ta cần phải nhỏ gọn để phù hợp với cách bố trí bộ truyền cho máy. Dễ thấy khi giảm số  vòng quay của động  cơ thì kích thước của động cơ có tăng chút ít nhưng không đáng kể so  với  việc phải tăng kích thước của hộp giảm tốc.

Nếu ta sử dụng loại động cơ có công suất lớn mà không cần sử dụng hộp giảm tốc trong trường này cũng là một biện pháp kinh tế có khả thi.

Vậy đông cơ thủy lực phải thỏa mãn các yêu cầu sau :

* Số vòng quay sơ bộ : nsb = 300 (vòng/phút)

Có công suất yêu câu là Py/c ≥ 1,4 . 84,3 = 118 kw (đã tính đến hệ số an toàn k = 1,4 ) vậy ta chọn động cơ có thông số như sau : MRD 1100 -1

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của động cơ MRD 1100 -1

Thông số ( item ) min max
Thể tích chất lỏng ( displacement ) cm3 508.4 1125.8
Mô men quán tính ( moment inertla of rotating parts ) kgcm 398.6 451.5
Mô men xoắn riêng (Theoretical specific torquea ) Nm/bar 8.10 17.93
Hiệu suất (Min.start.torque/Theoretical torque ) % 90
Áp ổn định lớn nhất ( Maximum pressure cont ) p 250
Áp cục bộ lớn nhất (Maximum pressure int ) p 300
Áp cực điểm (Maximum pressure peak ) p 420
Áp suất lớn nhất A+B* ( Maximum pressure ) p 400
 

Áp suất dò dỉ (Maximum pressure drain )

5  (  15  bar                     with “F1″shaft seal
Tốc độ động cơ không tải (Speed range flushing without ) v/p 0.5-580 0.5-330
Tốc độ động cơ có tải (Speed range flushing with ) vòng/phút 0.5-580 0.5-330
Công suất động cỏ không tải ( output power flushing without ) kw 60.4 66
Công suất động cỏ có tải ( output power flushing with ) kw 103.2 127
Khối lượng ( weight ) kg 324.1

quy-trinh-5

Hình 2.7. Hình ảnh về động cơ thủy lực kiểu MRD 1100 -1

Để đảm bảo có một hệ số an toàn cao và phù hợp với kết cấu của máy cũng như kết cấu của quả cầu tạo hình ta chọn đường kính trục có đường kính trục :

d = 200 mm

Qua đó cho phép có một hệ số an toàn và có khả năng làm việc trong điều kiện quá tải mà không gây ra nhưng sự hỏng hóc liên quan đến trục.

Ở đây ngoài yêu cầu về thỏa mãn độ bền còn phải thỏa mãn yêu cầu về kích thước kết cấu và một hệ số an toàn đủ lớn để có thể làm việc lâu dài chịu được quá tải do yêu cầu làm việc của máy.

* Chọn ổ lăn

Do trên trục có lực gây uốn, lực dọc trục, lực gây xoắn và các lực này đều tạo  ra các momen tương ứng rất lớn nên ta sử dụng các kết hợp hai loại ổ đũa côn và ổ bi chặn một dãy.

Các loại ổ có kích thước và ký hiệu như sau:

Đũa côn : + Đường kính ngõng trục tại chỗ lắp d = 260 có ký hiệu 32052X theo tiêu chuẩn của hãng SKF.

1 ổ bi chặn một dãy : Đường kính ngõng trục tại chỗ lắp d = 320 có ký hiệu 51164 M theo tiêu chuẩn của hãng SKF.

Theo phần lý thuyết được tính toán trong phần nghiên cứu công nghệ ta có thể  suy ra được kích thước cụm trục quả cầu vê.

2.2.3.2 Thiết kế biên dạng quả cầu tạo hình

Con lăn miết(quả cầu tạo hình) đóng vai trò như trục nòng trong các loại máy miết thông thường. Trong quá trình tạo hình cho sản phẩm thì cụm quả cầu tạo  hình làm nhiệm vụ là dẫn động chính, tạo chuyển động quay cho phôi. Chỉ có khác với quá trình miết thông thường kết thúc quá trình miết thì toàn bộ mặt trong của sản phẩm không tiếp xúc mặt ngoài của quả cầu tạo hình.

Và kiểu biên dạng của quả cầu tạo hình chính là dạng của sản phẩm.

Một số các dạng quả cầu tạo hình chính:

qua-cau-tao-hinh-1

Hình 2.8. Bản vẽ chi tiết quả cầu tạo hình

qua-cau-tao-hinh-2

Hình 2.9. Mô hình 3D một số biên dạng của quả cầu tạo hình

Quả cầu tạo hình được lắp trực tiếp  với  trục của cụm quả cầu tạo hình bằng  then.

Chuyển động lắc của quả cầu tạo hình nhờ một động cơ thủy lực thông qua hệ thống hợp giảm tốc đai ốc trục vít. Chính nhờ hề thống này làm cho khả năng làm việc của máy vê chỏm cầu đa dạng hơn tất nhiều khi cụm này cố định.

Dưới đây là kết cấu và hình ảnh về cụm trụ đỡ :

cum-do-1

Hình 2.10. Kết cấu cụm quả cầu tạo hình

cau-ve-1

Hình 2.11. Mô hình 3D cụm quả cầu vê

*Thiết kế cụm quả cầu vê

Cụm quả cầu vê thực hiện quá trình miết  chuyển động quanh một trục khác  nằm trên cùng mặt phẳng với cụm trục tạo hình. Do có ma sát giữa quả cầu vê với phôi lên quả cầu vê quay theo. Độ bền cơ học của quả cầu vê phụ thuộc vào lực miết do hệ thống xi lanh tạo lực miết tác dụng lên.

Tùy thuộc vào phôi miết mà biên dạng của quả cầu vê có sự khác nhau. Với phôi tấm thì thường có thể dùng chung 1 biên dạng quả cầu để chế tạo nhiều sản phẩm khác nhau. Với dạng sản phẩm lớn thì nó càng thể hiện đặc trưng cho điều  đó . Biên dạng của quả cầu vê sử dụng trong thiết bị này chủ yếu có dạng như sau :

bien-dang-cau-1

Hình 2.12. Một số biên dạng của quả cầu vê

Trong quá trình miết chuyển động lắc và dọc trục của quẩ cầu vê là rất quan trọng, nó được tính toán kỹ lưỡng tùy thuộc vào hình dạng của sản phẩm. Chuyển động này được thực hiện nhờ hệ thống 3 xi lanh như hình vẽ :

cum-qua-cau-ve

Hình 2.13.  Kết cấu cụm quả cầu vê

cum-qua-cau-ve-1

Hình 2.14. Mô hình 3D cụm quả cầu vê

2.2.3.3. Thiết kế cụm trụ đỡ và trụ kẹp phôi

Hai cụm này có vai trò để định vị và kẹp phôi, di chuyển phôi đến vị trí làm việc, nó bao gồm phần di chuyển tịnh tiến trên bàn máy không nhứng có vai trò di chuyển phôi trên bàn máy mà còn có thể làm đa dạng các loại sản phảm có đường kính khác nhau và một phần dùng để kẹp phôi có kết cấu là một cụm ổ có thể quay quanh trục của nó.

Chuyển động tịnh tiến trên bàn máy được thực hiện nhờ động cơ thủy lực thông qua chuyền động đai ốc trục vít.

Chuyển động tịnh tiến lên xuống để có thể làm đa dạng các loại sản phẩm có chiều cao khác nhau, chúng được thực hiện nhờ một xi lanh thủy lực gắn cố định với bàn trượt. Xilanh này còn tạo ra lực kẹp phôi.

cum-do-cum-kep

Hình 2.15. Cụm trụ đỡ và cụm trụ kẹp

tru-do

Hình 2.16. Mô hình 3D trụ đỡ

tru-kep

Hình 2.17.  Mô hình 3D trụ kẹp

2.2.3.4. Thiết kế cụm con lăn đỡ

Có tác dụng làm khả năng biến dạng của kim loại tốt hơn tránh hiện tượng mất ổn định cho phôi trong quá trình miết. Lực đỡ phôi được tạo ra nhờ hệ thống hai xi lanh.

cum-do-cum-kep-2

Hình 2.18. Cụm con lăn đỡ phôi

2.2.4. Thiết kế hệ thống thủy lực

Hệ thống thuỷ lực là một phần quan trọng đảm bảo hoạt động với các  chế độ khác nhau để thực hiện công nghệ của máy vê chỏm cầu.

Các yếu tố đầu vào (Vận tốc, áp lực, chiều dài hành trình, …) Hệ thống thuỷ lực bao gồm 2 cụm: Cụm chính và cụm điều khiển.

  • Cụm chính gồm có động cơ chính, bơm chính, các van phân phối, … Cụm chính này có tác dụng cấp dầu các xi lanh, động cơ thủy lực với các chế độ khác nhau. Trên sơ đồ nguyên lý hệ thống thuỷ lực các đường dầu của cụm chính được thể hiện bằng nét liền.
  • Cụm điều khiển bao gồm: Động cơ điều khiển, bơm điều khiển, các van,… Cụm điều khiển tác dụng vào hệ thống để đảm bảo các chế độ làm việc diễn ra như mong muốn (lên, xuống, nhanh, chậm…). Trên sơ đồ nguyên lý hệ thống thuỷ lực các đường dầu của cụm chính được thể hiện bằng nét đứt.

2.2.4.1 Nguyên lý làm việc của máy

so-do

Hình 2.19. Sơ đồ bố trí các thiết bị thủy lực

  • Khi đưa phôi vào 2 xilanh (X5) và (X6) có tác dụng định vị, kẹp chặt phôi và điều chỉnh phôi ở một độ cao nhất định
  • Hai xilanh điều chỉnh vị trí của con lăn đỡ (X4) có tác dụng tạo ra lực đỡ phôi tại vùng biến dạng làm cho chất lượng biến dạng tốt hơn (đã nói ở phần lý thuyết ).
  • Xilanh 3 ( X3 ) ngoài chức năng là di chuyển và đỡ quả cầu vê ( tạo vị trí thích hợp trong quá trình vê) còn có chức năng rất quan trọng là tạo lên lực pháp tuyến Fr ( lực tỳ vào phôi ).
  • Xilanh 2 ( X2 ) có tác dụng đỡ cụm quả cầu vê và làm thay đổi vị trí của quả cầu vê.
  • Xilanh 1 ( X1 ) cũng giống như xilanh 3 ( X3 ) nhưng nó tạo ra lực hướng tâm cho quá trình miết Fz.

(Ở đây do vị trí của quả cầu vê luôn thay đổi liên tục cả phương lên lực tạo ra của xilanh X3 và X1 là không đơn thuần như trên đã nói mà  có thể là cả hai thành  phần lưc biến dạng này đều được tạo từ hai xi lanh này.

  • Động cơ thủy lực M1 là môtơ dẫn động chính tạo ra chuyển động quay cho trục dẫn động ( trục của quả cầu tạo hình ).
  • Động cơ thủy lực M2 có chức năng điều chỉnh ( tạo chuyển động lắc cho cụm trục quả cầu tạo hình ) quả cầu tạo hình.
  • Động cơ thủy lực M3 và M4 có chức năng dịch chuyển cụm trụ kẹp và trụ đỡ phôi dọc theo bàn máy.

2.2.4.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực

so-do-1

Hình 2.20. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực

Giải thích sơ đồ thủy lực của máy ( thứ tự từ dưới lên theo chiều thẳng đứng của   sơ đồ thủy lực )

  • 01 tổ hợp bơm P1 – P2 – P3 – P4 bao gồm :
  • 01 động cơ điện HP 125,380V – 50Hz
  • 01 bơm P1 : kiểu GR4 thể tích riêng 125 cm3/vòng. Nhiệnm vụ của bơm P1 là cùng với bơm P5 cung cấp dầu cho hệ chuyền động cơ thủy lực quay phía trong ( áp suất làm việc 265 bar ).
  • 01 bơm P2 : kiểu GR3 thể tích riêng 26,5 cm3/vòng. Nhiệm vụ của bơm này là cấp dầu bổ xung cho hai xilanh của hệ thống quả cầu vê.
  • 01 bơm P3 : kiểu GR2 thể tích riêng 4,2 cm3/vòng. Nhiệm vụ là cung cấp năng lượng dầu dưới áp suất 130 bar hệ cơ cấu điều khiển động cơ thủy lực.
  • 01 bơm P4 : kiểu GR3 thể tích riêng 6 cm3/vòng. Cung cấp dầu có áp dưới 5 bar để bôi trơn cho ổ đỡ thủy động.

1.01 tổ hợp bơm P5 – P6 – P6 – P7 P8 bao gồm :

  • 01 động cơ điện HP 125,380V – 50Hz
  • 01 bơm P5 : kiểu GR4 thể tích riêng 103 cm3/vòng. Nhiệm vụ là cùng với bơm P1 cung cấp dầu cho hệ chuyền động của động cơ thủy lực quay phía trong ( áp suất làm việc 265 bar ).
  • 01 bơmP6: kiểu GR3 thể tích riêng 55cm3/vòng. Chức năng là cung cấp dầu cho xi lanh xilanhquả cầu vê theo phương thẳng đứng (áp suất làm việc 200bar).
  • 01 bơm P7 : kiểu GR3 thể tích riêng 55 cm3/vòng. Nhiêm vụ là cung cấp dầu cho xilanh quả cầu vê nămg ngang ( áp suất làm việc 200bar ).
  • 01 bơm P8 : kiểu GR3 thể tích riêng 19,2 cm3/vòng. Có nhiệm vụ :

+ Quay động cơ thủy lực bộ phận quay phía ngoài .

+ Dẫn động xilanh điều chỉnh quả cầu vê .

+ Quay động cơ thủy lực điều chỉnh quả cầu tạo hình

+ Quay động cơ thủy lực trụ kẹp phôi và trụ đỡ phôi .

+ Dẫn động xilanh kẹp phôi, xilanh đỡ phôi và hai xilanh con lăn đỡ phôi.

2. SL1: Công tắc tự ngắt điện động cơ quay bơm khi dầu thủy lực trong thùng không đủ. Hoặc công tắc tự động đóng điện cho quạt gió của bộ phận trao đổi nhiệt khi nhiệt độ của dầu thủy lực trong thùng vượt quá trị số cho phép.

3. S2 HP A30 : Bộ trao đổi nhiệt , làm mát dầu thủy lực bằng quạt gió.

4. SF1, SF2, SF3 : Bộ lọc thấp áp trên đường hồi với van một chiều và Rơ le báo tín hiệu khi bộ lọc bị tắc.

5. 01 van VDC 09 : Van an toàn ( giới hạn áp suất của bơm P5 ở 265 bar ) với van tháo tải bơm điều khiển điện bằng nam châm điện từ YV13.

6. 01 van VDC 09 : Van an toàn ( giới hạn áp suất của bơm P2 ở 150 bar ) với van tháo tải bơm điều khiển điện bằng nam châm điện từ YV16 .

7. 01 van VDC 09 : Van an toàn ( giới hạn áp suất của bơm P1 ở 265 bar ) với van tháo tải bơm điều khiển điện bằng nam châm điện từ YV1.

8. 01 van VDC 09, VS20 : Van an toàn ( giới hạn áp suất của bơm P4 ở 5 bar ) với van tháo tải bơm điều khiển điện bằng nam châm điện từ YV2.

9. 01 van VDC 09, VS20 : Van an toàn (giới hạn áp suất của bơm P3 ở 130 bar) với van tháo tải bơm điều khiển điện bằng nam châm điện từ YV31.

10. 01 van an toàn giới hạn áp suất của bơm P8 ở 150

11. 01 Bộ chia lưu lượng VDFR 12-40 tác động kép .

12. 01 Van phân phối 4/3 điều khiển điện .

13. 06 Van phân phối 4/3 điều khiển điện .

14. 02 Van phân phối 4/3 điều khiển điện .

15. YV 4.1 bis YV 12.2 : Nam châm điện từ DC 24V hoặc AC 220V-50Hz, Ac 240V-60Hz.

16. Tất cả các van phân phối này được lắp ghép theo kiểu cột hoặc theo kiểu nằm ngang.

17. 01 Bộ HAWE SE 3-4 : Bộ điều chỉnh lưu lượng. Có chức năng giưc tốc độ quay cho động cơ thủy lực bộ phận quay phía trong không đổi, không phụ thuộc vào sự biến thiên của tải trọng bên ngoài.

18. 01 Van an toàn giới hạn áp suất trong quá trình kẹp của xilanh kẹp phôi ở 100 bar ( giới hạn lực kẹp này không vượt quá một giá trị nhất định này ).

19. 02 Van một chiều có điều khiển tác dụng kép. Có tác dụng bảo vệ an toàn cho hệ thống khi xảy ra sự cố mất áp nguồn thủy lực, giữ cho xilanh kẹp phôi và xilanh đỡ phôi ở bất cứ vị trí nào khi các van phân phối ở vị trí trung gian.

20. Hai van an toàn dùng được lắp theo sơ đồ trên sơ đồ thủy lực của máy có chức năng sau đây :

Bảo vệ an toàn cho hệ thống khi xảy ra sự cố mất áp nguồn thủy lực.

Phanh động cơ thủy lực bộ phận quay phía trong và bộ phận  quay phía ngoài khi bơm thủy lực không hoạt động.

– Động cơ thủy lực bộ phận quay phía trong có thể thay đổi được thể tích riêng.

– Van phân phối điện từ 4/3 ( YV 19 và YV 20 ) : Cung cấp dầu cho xilanh quả cầu vê .

– Van phân phối điện từ 2/2 ( YV 23 và YV 24 ) .

– Van phân phối điện từ 4/2 ( YV 21 ) .

– Van an toàn ( 1 – 2 – 3 ) .

– Công tắc áp lực SP1 cho hệ thống bảo vệ .

– Hai xilanh quả cầu vê cùng với cụm phanh an toàn .

– Van tiết lưu điều khiển vận tốc hai xilanh quả cầu vê .

Tin tức chuyên gia Related
Mở Chat
1
Close chat
Xin chào! Cảm ơn bạn đã ghé thăm website. Hãy nhấn nút Bắt đầu để được trò chuyện với nhân viên hỗ trợ.

Bắt đầu

error: Content is protected !!
Click để liên hệ