Thiết kế máy cán ren con lăn

Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren con lăn SVTH : Nguyễn Hữu Thương Lời cám ơn GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Trang 1 LỜI CÁM ƠN 5 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Bách Khoa Tp HCM, đến bây giờ em gần đến với ước mơ, mong mỏi, là ước vọng của cha mẹ đó hoàn thành Luận văn tốt nghiệp để trở thành một kỹ sư cơ khí. Trong suốt thời gian qua, ngoài sự nỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ, ủng hộ rất lớn từ gia đình, Thầy Cô và bạn bè. Nhưng em vẫn chưa một lần có thể nói lời cảm ơn đến mọi người. Và bây giờ, khi sắp tốt nghiệp, em xin gửi những lời cảm ơn đó vào cuốn Luận văn tốt nghiệp này. Không lời nào có thể diễn tả hết công ơn của cha mẹ. Cha mẹ đã dạy dỗ con từ lúc nhỏ đến bây giờ và cha me luôn là chỗ dựa vững chắc cho con.Vì vậy, con muốn gửi lời cảm ơn chân thành của mình trước tiên chính là cha mẹ. Con cảm ơn cha mẹ nhiều lắm. Kính thưa các Thầy Cô, các Thầy, Cô trong trường đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn không chỉ kiến thức trong trường học mà còn kiến thức ngoài xã hội, lý lẽ làm một người kỹ sư, một con người chân chính. Vì lẽ đó mà em muốn gửi lời cảm ơn chân thành của em đến các Thầy, Cô và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Thạnh. Em rất chân thành cám ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh, đã nhiệt tình hướng dẫn những điểm thiếu sót, những kinh nghiệm về thực tế, cổ vũ động viên em không phải bằng những lời nói ngọt ngào mà bằng tinh thần của một giảng viên, một kỹ sư Bách Khoa. Em xin chân thành cám ơn thầy rất nhiều. Em cũng xin gởi lời cám ơn đến tất cả những người bạn của mình, tập thể lớp CK08TKM, đội Sinh viên tình nguyện WINBK, các anh chị làm việc tại Trung Tâm hỗ trợ sinh viên và việc làm trường Đại học Bách Khoa, đã động viên, hỏi thăm và khích lệ tinh thần mỗi khi em mệt mỏi, vui buồn. Em cũng xin gởi lời cảm ơn đến các thành viên của diễn đàn BKHCM.info, diễn dàn khoa học công nghệ Meslab.org, nhóm tải báo đã chia sẻ kiến thức, tài liệu để em hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người ! Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren con lăn SVTH : Nguyễn Hữu Thương Lời mở đầu GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Trang 2 LỜI MỞ ĐẦU Trong giai đoạn phát triển kinh tế hiện nay đồng thời với sự tiến bộ không ngừng của Khoa Học Kỹ Thuật , tự động hóa ngày càng được mở rộng và phát triển. Các máy móc chuyên dụng phục vụ cho việc sản xuất hàng loạt xuất hiện đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát triển xản xuất nói riêng, thực hiện đường lối và chủ trương công nghiệp hóa và hiện đại hóa Đất nước của Đảng và Nhà Nước nói chung. Được sự đồng ý của Khoa Cơ Khí và Thầy hướng dẫn, em thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp “THIẾT KẾ MÁY CÁN REN CON LĂN”. Sản phẩm là các chi ren tiêu chuẩn với độ bền cao vượt trội so với ren cắt thông thường. Với sự hướng dẫn tận tình của Thầy Nguyễn Văn Thạnh, đến nay, về cơ bản em đã hoàn thành xong nhiệm vụ của luận văn tốt nghiệp. Do kiến thức và thời gian có hạn nên luận văn tốt nghiệp không thể tránh được những sai sót nên em rất mong quý Thầy , Cô góp ý để cho em thêm kinh nghiệm để làm việc sau này. Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren con lăn SVTH : Nguyễn Hữu Thương Tóm tắt luận văn GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Trang 3 TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn bao gồm 7 chương với nội dung được tóm tắt như sau : CHƯƠNG 1. Tổng quan về máy cán ren Nêu lên tổng quan, lịch sử hình thành của máy cán ren, ưu điểm nổi trội của ren lăn ép so với ren được gia công cắt thông thường. Giới thiệu thông tin về một số phương pháp tạo ren trong sản xuất. CHƯƠNG 2. Cơ sơ lý thuyết Tóm tắt cơ sở lý thuyết về biến dạng trong quá trình cán. Thông số hình học cơ bản, phân loại ren. CHƯƠNG 3. Lựa chọn phương án cán ren Nêu các ưu nhược điểm của các phương pháp cán ren, từ đó chọn phương án cán ren thích hợp. CHƯƠNG 4. Cán ren sử dụng con lăn hớt vòng Kiến thức do sinh viên tìm hiểu và thực hiện dựa trên phương pháp cán ren bằng con lăn hớt vòng. Nguyên tắc làm việc, kết cấu bánh cán, các sai số và một vài nguyên ngân gây hỏng hóc có thể sảy ra khi làm việc. Mô tả sơ lược máy cán ren sơ lược. CHƯƠNG 5. Thiết kế, tính toán hệ thống truyền động Cùng với bản vẽ kết cấu, chương này tính toán thiết kết các chi tiết truyền động máy cán ren sử dụng. Tính toán dựa trên việc ứng dụng phần mềm tin học vào tính toán thiết kế do sinh viên tự tìm hiểu. CHƯƠNG 6. Thiết kế hệ thống thủy lực Thiết kế, tính toán hệ thống thủy lực cho máy cán. CHƯƠNG 7. Thiết kế hệ thống điện Thiết kế hệ thống điện điều kiển thiết lập hành trình, chế độ hoạt động bằng tay và tự động. CHƯƠNG 8. Vận hành và bảo dưỡng máy cán ren Cách thiết lập, vận hành máy cán ren. Xử lý 1 số sự cố có thể xảy ra. Bảo dưỡng và bảo trí máy. Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren con lăn SVTH : Nguyễn Hữu Thương Mục lục GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Trang 4 MỤC LỤC Lời cám ơn ....................................................................................................... 1 Lời mở đầu ....................................................................................................... 2 Tóm tắt luận văn ............................................................................................... 3 Mục lục ............................................................................................................ 4 Danh mục hình ................................................................................................. 7 Danh mục bảng ................................................................................................. 9 CHƯƠNG 1. Tổng quan về máy cán ren......................................................... 10 1.1. Tổng quan về máy cán ren ................................................................... 10 1.1.1. Cán ren – lăn ép ren ....................................................................... 10 1.1.2. Lịch sử hình thành ......................................................................... 10 1.1.3. Ưu điểm ren lăn ép so với ren cắt .................................................. 10 1.2. Phân loại máy cán ren .......................................................................... 12 1.2.1. Bàn cán ren phẳng ......................................................................... 12 1.2.2. Cán bằng con lăn cán ren ............................................................... 13 1.2.3. Cán ren bằng đầu cán ren .............................................................. 14 CHƯƠNG 2. Cơ sơ lý thuyết .......................................................................... 16 2.1. Cơ sở lý thuyết về biến dạng của kim loại ............................................ 16 2.1.1. Biến dạng của kim loại .................................................................. 16 2.1.2. Biếng dạng dẻo của kim loại khi cán ............................................. 17 2.1.3. Biến dạng dẻo trong đa tinh thể ..................................................... 18 2.1.4. Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực ............ 19 2.2. Ren ...................................................................................................... 20 2.2.1. Định nghĩa ren ............................................................................... 20 2.2.2. Thông số hình học của Ren ........................................................... 20 2.2.3. Phân loại ren ................................................................................. 21 CHƯƠNG 3. Lựa chọn phương án cán ren ..................................................... 24 3.1. Sơ đồ khối tiền trình gia công............................................................... 24 3.2. Quy cách của sản phẩm chung ............................................................. 24 3.3. Sản phẩm của luận văn. ........................................................................ 25 3.4. Lựa chọn phương án cán ren ................................................................ 25 3.4.1. Phương án 1 : Cán ren bằng bàn ren .............................................. 25 3.4.2. Phương án 2 : Cán ren bằng đầu cán. ............................................. 26 3.4.3. Phương án 3 : Cán ren bằng bộ 2 con lăn ....................................... 26 3.4.4. Phương án 4 : Cán ren bằng bộ 3 con lăn ....................................... 27 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren con lăn SVTH : Nguyễn Hữu Thương Mục lục GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Trang 5 3.4.5. Lựa chọn loại con lăn .................................................................... 27 3.4.6. Tổng kết phương án lựa chọn phương pháp cán ren ....................... 29 CHƯƠNG 4. cán ren sử dụng con lăn hớt vòng .............................................. 30 4.1. Phân biệt giữa con lăn thường và con lăn hớt vòng .............................. 30 4.2. Thông số hình học cơ bản của con lăn hớt vòng ................................... 31 4.2.1. Biên dạng mối ren ......................................................................... 31 4.2.2. Đường kính và bề rộng con lăn hớt vòng ....................................... 33 4.2.3. Phần dẫn, đạt chiều sâu và hiệu chuẩn ........................................... 34 4.3. Quá trình tạo ren trên phôi đường kính khác nhau ................................ 35 4.3.1. Với phôi chuẩn .............................................................................. 35 4.3.2. Với phôi không chuẩn ................................................................... 35 4.4. Phôi – đường kính trước khi gia công ................................................... 36 4.5. Phiến nâng phôi ................................................................................... 37 CHƯƠNG 5. Thiết kế hệ thống truyền động ................................................... 40 5.1. Lựa chọn phương án truyền động ......................................................... 40 5.1.1. Phương án 1 : Truyền động 3 bánh răng ........................................ 40 5.1.2. Phương án 2 : Truyền động 2 hộp giảm tốc trục vít bánh vít .......... 41 5.2. Thông số thiết kế ban đầu..................................................................... 41 5.3. Phân phối tỉ số truyền ........................................................................... 42 5.4. Tính toán bộ truyền đai 1 ..................................................................... 45 5.4.1. Thông số đầu vào .......................................................................... 45 5.4.2. Kết quả tính toán, kiểm nghiệm ..................................................... 46 5.5. Tính toán bộ truyền đai 2 ..................................................................... 47 5.5.1. Thông số đầu vào .......................................................................... 47 5.5.2. Kết quả tính toán kiểm nghiệm ...................................................... 48 5.6. Tính toán, thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít ....................................... 52 5.6.1. Thông số đầu vào .......................................................................... 52 5.6.2. Kết quả tính toán kiểm nghiệm đầu ra ........................................... 53 5.6.3. Bảng tổng hợp kết quả ................................................................... 54 5.7. Tính toán, thiết kế trục và then ............................................................. 55 5.7.1. Thiết kế sơ bộ các trục ................................................................... 55 5.7.2. Kiểm nghiệm then ......................................................................... 56 5.7.3. Momen, phản lực tại các gối đỡ ..................................................... 59 5.8. Lựa chọn kiểm nghiệm ổ lăn ................................................................ 64 5.8.1. Ổ lăn trục vít ................................................................................. 64 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren con lăn SVTH : Nguyễn Hữu Thương Mục lục GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Trang 6 5.8.2. Ổ lăn trục bánh vít ......................................................................... 65 5.8.3. Ổ lăn trục cán ................................................................................ 66 5.9. Lựa chọn khớp nối ............................................................................... 68 5.10. Lựa chọn trục nối Các đăng ................................................................ 69 CHƯƠNG 6. Thiết kế hệ thống thủy lực ......................................................... 71 6.1. Thiết kế mạch thủy lực ......................................................................... 71 6.2. Nguyên lý hoạt động ............................................................................ 71 6.3. Tính toán các thông số kỹ thuật của từng chi tiết. ................................. 72 6.3.1. Tính toán, lựa chọn xylanh thủy lực .............................................. 72 6.3.2. Bơm thủy lực: ............................................................................... 73 6.3.3. Hệ thống van: ................................................................................ 75 6.3.4. Hệ thống đường ống ...................................................................... 77 6.3.5. Hệ thống lọc dầu ........................................................................... 80 6.3.6. Thùng chứa dầu ............................................................................. 81 CHƯƠNG 7. Thiết kế hệ thống điện ............................................................... 82 7.1. Lưu đồ mạch điện ................................................................................ 82 7.2. Chế độ điều khiển ................................................................................ 83 7.2.1. Chế độ cài đặt ................................................................................ 83 7.2.2. Chế độ điều khiển bằng tay ........................................................... 83 7.2.3. Chế độ tự động .............................................................................. 83 7.3. Sơ đồ mạch điện ................................................................................... 84 7.4. Lựa chọn thiết bị điện........................................................................... 85 7.4.1. Công tắc hành trình ....................................................................... 85 CHƯƠNG 8. Vận hành, bảo dưỡng máy cán ren ............................................ 87 8.1. Quy trình khởi động ............................................................................. 87 8.1.1. Cài đặt sơ bộ ................................................................................. 87 8.1.2. Thứ tự thực hiện chế độ máy ......................................................... 87 8.2. Xử lý sự cố........................................................................................... 88 8.3. Bôi trơn và bảo quản ............................................................................ 89 8.3.1. Nguyên tắc bảo quản và sử dụng ................................................... 89 8.3.2. Bảo dưỡng máy ............................................................................. 90 Tài liệu tham khảo .......................................................................................... 91 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren con lăn SVTH : Nguyễn Hữu Thương Danh mục hình GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Trang 7 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Kết cấu bên trong của ren cắt và ren lăn ép....................................... 11 Hình 1.2 Kết cấu bên ngoài của ren cắt và ren lăn ép ...................................... 11 Hình 1.3 Vít me đai ốc bi gia công bằng phương pháp cán ............................. 11 Hình 1.4 Máy cán ren bằng bàn phẳng ............................................................ 12 Hình 1.5 Bàn cán ren phẳng ............................................................................ 13 Hình 1.6 Máy cán ren 2 con lăn ...................................................................... 13 Hình 1.7 Cán ren bằng con lăn ........................................................................ 14 Hình 1.8 Cán ren bằng đầu cán ren ................................................................. 14 Hình 2.1 Bến dạng trong kim loại ................................................................... 16 Hình 2.2 Mặt trượt và phương trượt cơ bản. .................................................... 17 Hình 2.3 Sự trượt trong kim loại ..................................................................... 18 Hình 2.4 Thông số hình học của ren ................................................................ 21 Hình 3.1 So đồ khối tiền trình gia công ........................................................... 24 Hình 3.2 Nguyên lý cán ren bằng bàn cán ....................................................... 25 Hình 3.3 Nguyên lý cán ren bằng đầu cán ....................................................... 26 Hình 3.4 Nguyên lý cán ren bằng 2 con lăn ..................................................... 26 Hình 3.5 Nguyên lý cán ren bằng bộ 3 con lăn ................................................ 27 Hình 3.6 Con lăn góc nâng ren ........................................................................ 28 Hình 3.7 Con lăn hớt vòng .............................................................................. 28 Hình 3.8 Con lăn góc nâng vát cạnh ................................................................ 29 Hình 4.1 Sự khác biệt về mối ren giữa con lăn thường và con lăn hớt vòng .... 30 Hình 4.2 Phiến nâng phôi ................................................................................ 30 Hình 4.3 Trục phôi và trục con lăn hớt vòng, con lăn thường .......................... 31 Hình 4.4 Sơ đồ góc nâng ren ........................................................................... 32 Hình 4.5 Biên dạng ren tiêu chuẩn .................................................................. 32 Hình 4.6 Xác định vị trí 2 con lăn ................................................................... 33 Hình 4.7 Vùng làm việc của con lăn .............................................................. 35 Hình 4.8 Hình thành ren trên phôi chuẩn......................................................... 35 Hình 4.9 Hình thành ren trên phôi không chuẩn .............................................. 36 Hình 4.10 Tính toán chiều cao phiến nâng phôi .............................................. 38 Hình 4.11 Nâng phôi định tâm theo đường kính ngoài .................................... 38 Hình 4.12 Nâng phôi định tâm theo lỗ chống tâm ........................................... 39 Hình 4.13 Hệ thống nâng và cấp phôi tự động bằng thủy lực .......................... 39 Hình 5.1 Sơ đồ máy cán ren - Phương án 1 ..................................................... 40 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế máy cán ren con lăn SVTH : Nguyễn Hữu Thương Danh mục hình GVHD : Nguyễn Văn Thạnh Trang 8 Hình 5.2 Sơ đồ máy cán ren – Phương án 2 .................................................... 41 Hình 5.3 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động..................................................... 42 Hình 5.4 Kết quả tính toán bộ truyền xuất ra từ phần mềm ............................. 47 Hình 5.5 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 1............................................................ 48 Hình 5.6 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 2............................................................ 49 Hình 5.7 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 3............................................................ 50 Hình 5.8 Kết quả kiểm bền đai 2 cấp 4............................................................ 51 Hình 5.9 Thông số hình học trục vít xuất từ phần mềm ................................... 53 Hình 5.10 Thôn