Bài tập lớn môn học công nghệ chế tạo

LỜI MỞ ĐẦU 1.Vị trí môn học. Hiện nay môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các loại kết cấu thép của các loại cần trục, các trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, điện lực đặc biệt là trong ngành máy nâng chuyển nó lại có một vị trí đặc biệt quang trọng . Môn học tạo điều kiện cho sinh viên nắm vững và vân dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế , xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kĩ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể.Sinh viên cần nắm vững về chỉ tiêu công nghệ cần thiết nhằm nâng cao tính công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng. Bài tập thiết kế này là quy trình công nghệ gia công chế tạo kết cấu thép cần của cần trục ôtô, cần của loại cần trục nầy có dạng hộp kiểu ống lồng thay đổi tầm với bằng cách thay đổi chiều dài cần .các đoạn cần bên trong có thể dài ra hay co ngắn lại nhờ các cylanh thuỷ lực bố trí bên trong hợp cần loại cần nây để giảm nhẹ trọng lượng người ta thường chế tạo bằng thép cường độ cao. Kêt cấu thép của cần trục chân đế làm việc làm với cường độ chịu lực lớn và phức tạp nâng với tải trọng lớn nó cần phải được tính toán và chế tạo một cách chính xác. Loại nầy được các tấm biên và tấm thành liên kết chủ yếu với nhau bằng liên kết hàn. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ 1. 1. GIỚI THIỆU. 1. 1. 1 CÁC BỘ PHẬN CHÍNH. Cấu tạo chung của cần trục bao gồm một số bộ phận chính được miêu tả trong hình sau : 1. Cơ cấu di chuyển 2. Chân đế 3. Thiết bị đỡ quay 4. Cabin buồng lái. 5. Móc 6. Pully đầu vòi 7. Vòi 8. Cần 9. Cáp nâng 10. Cáp giằng 11. Đối trọng cần 12. Gía đỡ chữ A 13. Cabin buồng máy 14. Đối trọng phần quay 15. Cầu thang 16. Tang cuốn điện 1. 1. 2. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG. Cần trục di chuyển trên ray bằng bốn cụm bánh xe về 2 phía với khoảng cách di chuyển là 70m, đủ không gian cho 2 đường tàu hỏa hoặc đầu kéo – rơmoóc di chuyển qua phía dưới chân đế rất thuận tiện cho công tác xếp dỡ và di chuyển của thiết bị và phương tiện vận tải container . Hệ thống cần là hệ thống bốn khâu bản lề được sử dụng cho cơ cấu thay đổi tầm với của cần trục để đảm bảo tải gần như nằm trên mặt phẳng vuông góc với cột quay do giá của bốn khâu bản lề là cột quay. Việc nâng hạ cần được thực hiện bởi cơ cấu thay đổi tầm với thanh răng – bánh răng. Khi bảo dưỡng hay sửa chữa ta phải đưa hệ thống cần về đúng vị trí thì mới có thể leo lên được bằng các cầu thang được lắp trên hệ thống cần . Mâm quay được nhờ cơ cấu quay liên kết với mâm, dòng điện từ lưới điện được cấp cho phần quay qua vành góp giữa giàn cần trục và mâm quay. Sàn buồng máy liên kết với cột trong phạm vi bán kính cho phép và việc bảo quản, sửa chữa tang tời được thực hiện thuộc phạm vi nóc buồng máy. Có một hộp đối trọng được lắp ngay phía sau buồng máy nhằm mục đích cân bằng với phần quay. Ca bin lái được gắn phía trước của bục buồng máy ngay phía dưới của hệ thống cần, rất dễ dàng quan sát quá trình xếp dỡ container và các loại hàng hóa khác . Cần trục được thiết kế và chế tạo phù hợp và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật tiên tiến như: + Kết cấu kim loại được chế tạo hầu hết là liên kết hàn. + Các cơ cấu của cần trục (bao gồm các bộ phận và trang thiết bị) mà trọng lượng và kích thước của chúng có thể di chuyển trên ray (đường sắt). Về kết cấu có trang bị buồng lái tạo điều kiện thuân lợi cho người điều khiển cần trục có thao tác nhẹ nhàng và làm việc thuận lợi. Mức độ quan sát ra từ cần trục cao tạo khả năng quan sát tốt cho phạm vi hoạt động của cần trục. + Sử dụng hệ thống bán tự động trong các thiết bị bảo vệ cần trục nhằm giúp cần trục hoạt động an toàn. + Cần trục có thể làm việc trong nhiệt độ môi trường từ –30o đến +40o. Dạng cần trục này được chia ra làm 3 phần chính - Thiết bị cơ khí - Thiết bị tự động - Kết cấu kim loại CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO CHÂN ĐỠ CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ 1. CHỌN VẬT LIỆU. Ta chọn vật liệu chế tạo kết cấu thép cần của cần trục chân đế là loại thép tấm . vì kết cấu thép của loại chân nầy có dạng hộp nên thép tấm sẽ giúp khi chế tạo loại cần nầy giảm được tối đa lượng vật liệu thừa Vật liệu chế tạo là loại thép SS690 là loại thép của nhật bản. Các đặt trưng về cơ tính của loại thép nầy là: +giới hạn bền: sb =7900 kg/cm2 +giới hạn chảy: sch = 6900kg/cm2 +khối lượng riêng: 789.420 kg/m3 +modun đàn hồi: E=2.03*103 kg/m2 +hệ số giản nở vì nhiệt =1.17*10-5 2. CÁC SỐ LIỆU CƠ BẢN. Vì kết cấu thép đoạn cần cần trục ôtôTADANO 50T có kết cấu dạng hộp, được liên kết từ các thành đứng, thanh biên trên, thanh biên dưới lại với nhau và giữa chúng liên kết chủ yếu với nhau bằng liên kết hàn Chính vì thế khi thi công chế tạo kết cấu thép cần của cần trục ô tô tadano ta cần triển khai tole với các số liệu hình học cơ bản sau: Thành đứng : 15*10500*840 :số lượng 2 thành. Thanh biên trên : 15*10500*600 : số lượng 1 thanh. Thanh biên dưới : 15*10500*600: số lượng 1 thanh. 3 .YÊU CẦU KỸ THUẬT: Khi tiếp nhận tole cần kiểm tra kĩ lưỡng về số hiệu, dấu hiệu kiểm tra của nhà máy chế tạo. Trong giấy chứng minh tole phải có thành phần hóa học và các số hiệu thí nghiệm cơ học. Trước khi gia công, tole phải được vệ sinh, mục đích là để dể lấy dấu, đảm bảo độ chính xác. Nếu tole có hiện tượng cong vênh thì cần có biện pháp nắn thẳng để khắc phục biến dạng của thép sau khi cán, hoặc do va chạm, nếu có, trong quá trình nâng, cẩu, vận chuyển. Đây là khâu cơ bản trong công tác chuẩn bị. Thông thường, thép được uốn nắn, điều chỉnh ở trạng thái nguội. Trường hợp thép bị cong vênh quá lớn mới điều chỉnh bằng nung nóng. Sau khi đã kiểm tra và nắn thẳng (nếu có), thép cần được đánh sạch để loại trừ các bám bẩn trong quá trình chế tạo và vận chuyển. 4. TRÌNH TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG GIA CÔNG DẦM Như đã trình bày ở phần trên, dầm chính của cần trục ôtô được chế tạo theo phương án ghép từ hai đoạn cần ngắn để đảm bảo chiều dài cần là 10500mm. 4.1.Nguyên công 1: Gia công cắt đoạn các đoạn thành đứng, thanh biên trên thanh biên dưới 4.1.1Bước 1: Vệ sinh và gá đặt : Đây là một bước quan trọng, độ cứng vững và chính xác khi gá đặt dầm ảnh hưởng tới độ chính xác khi gia công. Tùy vào từng điều kiện thực tế cụ thể mà có các phương pháp gá đặt khác nhau. Có thể đặt dầm gối trên các đoạn thép chữ [, sau đó hàn đính lại và gia công. Có thể gá dầm trên các thiết bị gá dầm định hình chuyên dùng hoặc phân bố tole trên mặt phẳng của nền nhà xưởng… Công tác vệ sinh thì ta cần phải làm sạch tole vì khi ta không làm sạch tole khi hàn thì chất lượng mối dễ bị ảnh hưởng bơỉ các tạp chất khi hàn song thường có hiên tương rổ khí và mối hàn thường bị rạn nức chất lượng mối hàn sẽ không đảm bảo đều kiện làm việc về chịu lực. vệ sinh mối han bằng phương pháp lâu chuồi các vết bẩn của dầu hoặc dùng máy mài mài đi các lớp rĩ. 4.1.2 Bước 2: Lấy dấu - Sử dụng phương pháp lấy dấu trực tiếp, tức là dựa vào các kích thước trên bản vẽ, trực tiếp vẽ lên thép đường bao cần cắt. Đo đạc thép phải dùng thước cuộn hoặc thước lá kim loại có độ chính xác cấp 2 hoạt những dụng cụ đo có độ chính xác tương đương. - Khi lấy dấu, lưu ý đến độ hao hụt kích thước do co ngót mối hàn và do gia công cơ khí mép tấm. Đối với mối hàn giáp mối, hao hụt co ngót của mối hàn có thể cho khoảng 1mm. Đối với gia công cắt bằng khí cháy, sai số lấy vào khoảng 4mm. Hình 7.1. Hình dáng các đoạn dầm trước khi hàn nối 4.13. Bước 3: Cắt tạo hình Sử dụng mỏ hàn axetilen cắt tạo hình ở hai đầu dầm tạo hình theo dấu đã vạch sẵn. 4.1.4 Bước 4: Gia công mép sau khi cắt Sau khi cắt, để loại bỏ sự nhấp nhô của vết cắt, các mép cắt phải được bào nhẵn bằng các phương pháp gia công cơ khí thông thường như bào, mài, dũa… Gia công cơ khí phải thực hiện tới độ sâu không nhỏ hơn 2mm để loại trừ hết các khuyết tật bề mặt, các vết xước hoặc vết nứt ở các mép chi tiết. Khi gia công bằng máy mài tròn, phải mài dọc mép chi tiết. Sau khi gia công, độ gồ ghề của mép chi tiết không quá 0,3mm 4.2. Nguyên công 2 : Chuẩn bị mép hàn và chuẩn bị đồ gá: 4.2.1Chuẩn bị mép hàn: Thép trước khi hàn cần được gia công mép và khe để đảm bảo mối hàn nối thấm sâu trên chiều dày liên kết, đồng thời tránh phải quay lật thép trong quá trình hàn. Với chiều dày thanh biên dưới là 15mm, phải vát mép. Có hai cách vát mép là hình chữ V hoặc chữ X . Đối với bản thành, mặc dù chiều dày của bản là 15mm, nhưng ta có thể hàn từ hai phía, do đó không cần vát mép vì nếu vát mép, chiều dài đoạn cần vát mép tương đối lớn. Các cạnh vát có thể được gia công bằng cơ khí. Trước khi gá lắp, các mép hàn phải đước đánh sạch gỉ, dầu mỡ và bám bẩn khác, cần đánh sạch không chỉ ở các mép mà cả các vùng lân cận . Hình 7.2. Các phương pháp vát mép và các vị trí cần làm sạch trước khi hàn 4.2.2 Chuẩn bị đồ gá: Đồ gá ta dùng thép [ làm đồ gá khi gá lấp ta đặt những thanh ngắn xuống nền nhà để khử đi độ nhấp nhô của nhà xưởng. Sau đó ta đặt những thanh dài lên để lấy mặt phẳng cần thiết như hình vẽ : Hình 7.3. Đồ gá 4.3. Nguyên công 3: Hàn liên kết các đoạn : 4.31. Bước1: Gá lắp : Gá lắp là một bước rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chịu tải và tính kinh tế của kết cấu hàn. Nếu thực hiện tốt việc gá lắp sẽ hạn chế sự xuất hiện các khuyết tật trong mối hàn cũng như trong kết cấu khi hàn. Đối với ba đoạn thanh nói trên, sau khi gá vào với nhau, căn chỉnh chính xác, phải được hàn đính lại với nhau. Thực hiện mối hàn đính ở vị trí giữa đường hàn chính trước, sau đó hàn đính ở hai đầu. Tiết diện mối hàn đính không quá 1/3 tiết diện mối hàn chính, tối đa không quá 25-30 mm2. Chiều dài mối hàn đính khoảng 10-20mm Đối với bản thành, khi thực hiện đường hàn chính ở mặt phía bên này thì mặt phía bên kia phải hàn đính các thanh giằng đứng hoặc ngang. Đây là một biện pháp công nghệ làm giảm khả năng xuất hiện biến dạng cho dầm 4.3.2 Bước 2 : Hàn tấm thành : Đường hàn bản thành gồm 3 đoạn, hai đoạn đứng và một đoạn xiên. Hai đoạn đứng có chiều dài 150mm, đoạn xiên có chiều dài 1080mm. Mối hàn được thực hiện bằng các đoạn ngắn cách đều nhau, mỗi đoạn dài khoảng 200 -250 mm, hàn từ giữa ra hai bên,nhằm tránh hiện tiện sự giản nở không đều về nhiệt gây công vênh biến dạng kết cấu thép sao khi thực hiện song mối hàn và đồng thời chúng ta phải luân phiên đổi thứ tự đường hàn . Khi hàn tiếp mối hàn ngừng giữa chừng, nên đánh sạch xỉ, kim loại bắn tóe ở cuối đường hàn một đoạn khoảng 20mm. Đoạn hàn tiếp phải hàn phủ lên đoạn đã được làm sạch. Như đã nói ở trên, mối hàn nối bản thành được thực hiện ở cả hai mặt của bản thành. Thực hiện xong mối hàn ở một mặt mới thực hiện hàn ở mặt bên kia. Khi thực hiện hàn một mặt, thì mặt bên kia phải được hàn đính các thanh giằng. Sau khi hình thành mối hàn, các thanh giằng được cắt bỏ. Phải tẩy hết xỉ và khuyết tật (nếu có) ở mối hàn mặt trước . Hình 7.4. Hàn tấm thành 4.3.3 Bước 3 : Hàn tấm biên trên: Mối hàn ở đây là mối hàn giáp mối, Đường hàn tấm biên trên gồm 3 đoạn, hai đoạn đứng và một đoạn xiên. Hai đoạn đứng có chiều dài 100mm đoạn xiên có chiều dài 850mm. Mối hàn được thực hiện bằng các đoạn ngắn cách đều nhau, mỗi đoạn dài khoảng 200 -250 mm, hàn từ giữa ra hai bên,nhằm tránh hiện tiện sự giản nở không đều về nhiệt gây công vênh biến dạng kết cấu thép sao khi thực hiện song mối hàn và đồng thời chúng ta phải luân phiên đổi thứ tự đường hàn . Khi hàn tiếp mối hàn ngừng giữa chừng, nên đánh sạch xỉ, kim loại bắn tóe ở cuối đường hàn một đoạn khoảng 20mm. Đoạn hàn tiếp phải hàn phủ lên đoạn đã được làm sạch. Như đã nói ở trên, mối hàn nối bản thành được thực hiện ở cả hai mặt của bản thành. Thực hiện xong mối hàn ở một mặt mới thực hiện hàn ở mặt bên kia. Khi thực hiện hàn một mặt, thì mặt bên kia phải được hàn đính các thanh giằng. Sau khi hình thành mối hàn, các thanh giằng được cắt bỏ. Phải tẩy hết xỉ và khuyết tật. đường hàn có thể được thực hiện liên tục một mạch từ đầu đến cuối, hoặc hàn giật cấp. Với bề dày thanh biên trên là 15mm, thanh biên dưới 15mm, mép hàn nên vát theo hình chữ X hoặc chữ V để đảm bảo mối hàn ngấu hoàn toàn. Hình 7.5. Hàn thanh biên dưới 4.3.4 Bước 4 : Hàn thanh biên dưới: Tương tự như hàn thanh biên trên Hình 7.6. Hàn thanh biên trên 4.4 Nguyên công 4 hàn tấm liên kết tấm biên với tấm thành 4.4.1 Bước 1 : Hàn tấm thành vào thanh biên trên : Muốn hàn hai tấm thành vào thanh biên trên đầu tiên ta cần phải cố định thanh biên trên vào đồ gá , sau đó ta lấy dấu trên thanh biên trên theo chiều rộng của hai thành dầm. Sau khi lấy dấu xong ta gá hai thành dầm lên thanh biên trên . Khi gá lên ta cần cân chỉnh chính xác và cố định những vị trí chuẩn bằng cách chấm hàn . Trình tự thực hiên như thế cho toàn dầm . Khi thực hiên xong quá trình cố định theo chuẩn ta cần phải đo chỉnh lại , khi đo chỉnh lại ta dùng êke , thước lá... Sau khi thực hiện can chỉnh xong ta tiến hành hàn. Mối hàn được thực hiện bằng các đoạn ngắn cách đều nhau, mỗi đoạn dài khoảng 200 -250 mm, hàn từ giữa ra hai bên, luân phiên đổi thứ tự đường hàn. Khi hàn tiếp mối hàn ngừng giữa chừng, nên đánh sạch xỉ, kim loại bắn tóe ở cuối đường hàn một đoạn khoảng 20mm. Đoạn hàn tiếp phải hàn phủ lên đoạn đã được làm sạch. Như đã nói ở trên, mối hàn nối bản thành được thực hiện ở cả hai mặt của bản thành. Thực hiện xong mối hàn ở một mặt mới thực hiện hàn ở mặt bên kia. Khi thực hiện hàn một mặt, thì mặt bên kia phải được hàn đính các thanh giằng. Sau khi hình thành mối hàn, các thanh giằng được cắt bỏ. Phải tẩy hết xỉ và khuyết tật (nếu có) ở mối hàn mặt trước . Hình 7.7. Hàn tấm thành vào thanh biên trên 4.4.2 Hàn phần liên kết tấm biên trên và phần gắn cylanh thuỷ lực Khi thực hiện liên kết hàn giữa cần và phần để gắn cylanh thuỷ lực thay đổi chiều dài cần trước tiên ta cần cố định phần để gắn cylanh thuỷ lực vào đồ gasao đó ta lấy dấu trên tấm biên trên theo chiều rộng cần thiết để lấp cylanh thuỷ lực được Sao khi đã lấy dấu song ta gá phần liên kết cy lanh thuỷ lực vào tấm biên trên Khi gá lên ta cần cân chỉnh chính xác và cố định những vị trí chuẩn bằng cách chấm hàn .Khi thực hiên xong quá trình cố định theo chuẩn ta cần phải đo chỉnh lại , khi đo chỉnh lại ta dùng êke , thước lá... Sau khi thực hiện quy trình kiểm tra cân chỉnh xong ta tiến hành hàn Mối hàn được thực hiện bằng các đoạn ngắn cách đều nhau, hàn từ giữa ra hai bên, luân phiên đổi thứ tự đường hàn. Khi hàn tiếp mối hàn ngừng giữa chừng, nên đánh sạch xỉ, kim loại bắn tóe ở cuối đường hàn một đoạn khoảng 20mm. Đoạn hàn tiếp phải hàn phủ lên đoạn đã được làm sạch. 4.4.3 Hàn tấm thành vào tấm biên dưới Hàn tấm thành vào tấm biên dưới cũng giống như khi hàn tấm thành vào tấm biên trên nhưng ở đây tấm biên được thực hiên tương tự như trên. Nhưng ở đây khi hàn tấm thành vào tấm biên trên thì mối hàn thực hiện là mối hàn hai mặt còn mối hàn giữa tấm thành và tấm biên dưới là mối hàn một mặt. Sao khi hàn tấm thành và tấm biên trên song thì ta tiến hành hàn tấm thành và tấm biên dưới . Muốn hàn hai tấm thành vào thanh biên dướí, đầu tiên ta cần phải cố định thanh biên dưới vào đồ ga, sau đó ta lấy dấu trên thanh biên dưới theo chiều rộng của hai thành dầm. Sau khi lấy dấu xong ta gá hai thành dầm lên thanh biên dưới. Khi gá lên ta cần cân chỉnh chính xác và cố định những vị trí chuẩn bằng cách chấm hàn. Trình tự thực hiên như thế cho toàn dầm . Khi thực hiên xong quá trình cố định theo chuẩn ta cần phải đo chỉnh lại, khi đo chỉnh lại ta dùng êke, thước lá... Sau khi thực hiện can chỉnh xong ta tiến hành hàn. Mối hàn được thực hiện bằng các đoạn ngắn cách đều nhau, mỗi đoạn dài khoảng 200 -250 mm, hàn từ giữa ra hai bên, luân phiên đổi thứ tự đường hàn. Khi hàn tiếp mối hàn ngừng giữa chừng, nên đánh sạch xỉ, kim loại bắn tóe ở cuối đường hàn một đoạn khoảng 20mm. Đoạn hàn tiếp phải hàn phủ lên đoạn đã được làm sạch. Sau khi hình thành mối hàn, Phải tẩy hết xỉ và khuyết tật (nếu có) ở mối hàn . 5. Một số yêu cầu sau khi hàn Sao khi hàn tấm biên dưới vào tấm thành thì hình dáng của chi tiết cần chế tạo hoàn toàn được xác định để chi tiết làm việc hiệu qủa thì tất cả các mối hàn đều được kiểm tra về độ kín, đảm bảo mối hàn không bị nứt nếu mối hàn không đạc yêu cầu thì tiến hành hàn lại . Khi hàn song cũng cần kiểm tra xem độ không vuông gốc giữa tấm biên và hai tấm thành bằng eke và thước kẻ hoặc dùng những mái chưyên dùng có độ chính xác cao Khi hàn xong, mối hàn phải được làm sạch xỉ và kim loại bắn tóe. Bộ phận gá lắp vào kết cấu bằng hàn đính phải được tẩy bỏ bằng các biện pháp không làm hỏng kết cấu. Các mối hàn chính phải được tẩy cho bằng mặt thép và tẩy hết khuyết tật. Do bề dày thép lớn hơn 8mm nên cho phép khuyết tật chân mối hàn có độ sâu không quá 1mm. Miệng hàn phải được đắp đầy Kiểm tra độ kín của mối hàn bằng dầu hỏa. Cách kiểm tra như sau: Tẩm dầu một mặt mối hàn, số lần tẩm không ít hơn 2, khoảng thời gian giữa hai lần tẩm là 10 phút. Quét nước phấn hoặc nước cao lanh ở mặt mối hàn không tẩm dầu và để yên trong thời gian 4 giờ. Nếu mối hàn kín thì trên mặt được quét nước phấn hay nước cao lanh không xuất hiện vết dầu loang. Kiểm tra độ chắc của mối hàn bằng nước xà phòng. Nếu sau khi bơm khí nén phía bên kia hoặc hút chân không mà không thấy xuất hiện bọt khí xà phòng thì mối hàn có độ chắc tốt. Không cho phép có vết nứt trong mối hàn. Đoạn mối hàn có vết nứt phải được khoan chặn cách đầu nứt 15mm bằng mũi khoan có đường kính từ 5 đến 8mm, sau đó gia công vát mép và hàn lại Mối hàn có khuyết tật phải được xử lí bằng các biện pháp sau: hàn đắp các đoạn mối hàn bị ngắt quãng, miệng hàn bị lõm. Các khuyết tật khác của mối hàn vượt quá qui định phải được tẩy bỏ với chiều dài bằng kích thước khuyết tật cộng thêm về mỗi phía 15mm và sau đó hàn đắp lại, những chỗ khuyết sâu vào thép vượt quá qui định phải tẩy sạch và hàn đắp, sau đó được tẩy lại để đảm bảo độ chuyển tiếp đều đặn từ kim loại đắp sang thép cơ bản. Mối hàn hoặc đoạn mối hàn có khuyết tật sau khi xử lí cần phải kiểm tra lại.