THIẾT KẾ máy uốn ống 3 con lăn Kèm quy trình công nghệ dạng trục và con lăn

Chương 1. Thiết kế kỹ thuật máy

1.1. Sơ đồ nguyên lý

Về cơ bản, máy có cấu tạo gồm 3 trục mang 3 con lăn, trong đó 2 con lăn có bán kính lớn hơn và bằng nhau được dẫn động quay cùng chiều và cùng vận tốc, chuyển động quay của 2 con lăn này tạo ra chuyển động tịnh tiến của ống theo phương tiếp tuyến với đường tròn tạo bởi con lăn uốn. Trong khi đó, 1 con lăn không được dẫn động và được gắn với 1 cơ cấu trục vít – đai ốc để tạo ra lực ép, lực này có tác dụng tạo nên bán kính uốn của chi tiết ống.

Hình 1.1. Sơ đồ máy uốn ống 3 con lăn

• Ưu điểm: Kiểu máy uốn ống này được sử dụng để uốn các loại ống có bán kính nhỏ và trung bình với độ dày nhỏ cho năng suất cao, máy chế tạo đơn giản, dễ vận hành và bảo dưỡng.
• Nhược điểm: Không uốn được các biên dạng ống phức tạp và các loại ống có chiều dày lớn, bán kính uốn có độ chính xác không cao.

Nguyên lý hoạt động:

Phôi được đưa vào khe hở giữa hai con lăn dưới và con lăn bên trên, dùng tay quay dịch chuyển con lăn bên trên xuống phía dưới tạo lực ép vào bề mặt ống thiết lập bán kính uốn, khởi động động cơ để tạo chuyển động quay tròn cho 2 con lăn bên dưới để tạo ra chuyển động dẫn phôi theo chiều dài của ống. 2 trục bên dưới có thể quay hai chiều để cuốn phôi chạy tới chạy lui cho đến khi sản phẩm ống được hình thành thì kết thúc một quá trình uốn.

1.2. Tính chọn động cơ

Các thông số kỹ thuật của phôi:

-      Ống có đường kính Φ = 33,5 (mm).

-      Chiều dày ống b = 1,0 (mm).

-      Đường kính uốn max Φ_u = 1000 (mm).

Số vòng quay trục uốn

   Tốc độ trục uốn được tính theo công thức:

V =  ( m/s)

   Trong đó      D: đường kính trục cán [m]

                                    n: Số vòng quay của trục uốn trong một phút [vòng/phút]

- Theo yêu cầu thiết kế , năng suất sản phẩm của dây chuyền là: 5 m/ph

      ®     V = 5[m/ph]=  5/60 = 0,08 [m/s]

- Trong quá trình uốn có sự trượt của các trục uốn trên bề mặt phôi, bề mặt phôi sẽ bị sướt do các trục uốn được chế tạo có độ cứng cao.

-   Ta chọn đường kính con lăn d = 115 mm

-   Số vòng quay của trục uốn:

n =  =  = 13,29  (vg/ph)

Công suất uốn

Mômen uốn :  Do lực uốn sinh ra và  được tính :

               M_c = 2.p.a (N.mm).

               P: Lực uốn .

               a = R: Cánh tay đòn .

Mômen ma sát :gồm các mômen ma sát do lực uốn sinh ra tại các cổ trục uốn (M_ms1)và mômen ma sát tại các chi tiết quay .M_ms2.

Ta có : M_ms = M_ms1 +M_ms2

                  + M_ms1  = p. f₁ .d’/2

                  P lực cán ,  d’ đường kính cổ trục  gá trục uốn .

                  f₁  hệ số ma sát của ổ đỡ trục uốn.

                  + M_ms2  = p. f₂ .R

                  f₂  hệ số ma sát của bề mặt trục uốn và bề mặt phôi .

Trong đó:

Lực uốn  góc tự do P:

                  P=  

                  n= 1,6 -  1,8.

                  S : chiều dày vật liệu uốn .

                  D : đường kính uốn ống .

                  s_b  : Giới hạn bền của vật liệu .s_b   = 700 (N/mm²).

                  l : khoảng cách giữa hai tâm con lăn uốn .

Theo đó, ta tính với trường hợp uốn ống có đường kính uốn lớn nhất là D =1000 mm :

P = 1,8 .

Như vậy:

Mômen uốn : 

M_u = 2.p.a = 2.3000.115/2 = 345000 Nmm

Mômen ma sát :

M_ms1  = p. f₁ .d’/2 = 3000.0,15.24/2 = 5400 Nmm

M_ms2  = p. f₂ .R = 3000.0,15.115/2 = 25875 Nmm

Mô men tổng:

ΣM = M_u + M_ms1 + M_ms2 = 345000 + 5400 + 25875 = 376275 Nmm

Công suất uốn được xác định theo công thức:

P_lv = N_tc = M_tc. U = M_tc. 

Tính hiệu suất của hệ thống :               

        - Ở đây quá trình giảm tốc dùng bánh răng trụ nên ta chọn như sau:

 Hiệu số của bộ truyền bánh răng         :