Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

LỜI NÓI ĐẦU
Một đất nước phát triển phải có nền công nghiệp phát triển, trong đó ngành Cơ
khí là ngành chủ đạo. Thật vậy, trong xu thế phát triển hiện nay, tất cả các ngành công
nghiệp trong quá trình vận hành và sản xuất đều có sự liên quan gián tếp hay trục tiếp
từ ngành Cơ khí.Vì vậy Cơ khí được xem là ngành mũi nhọn trong việc thực hiện
đường lối chủ trương Công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước trong hiện nay
Ngành Cơ khí nói chung và Cơ khí chế tạo máy nói riêng muốn có phát triển và
bền vững hay không phần lớn dựa vào sự phát triển của ngành luyện kim, trong đó có
ngành luyện cán thép.
Ngoài ra, đối với công cuộc hiện đại hoá đất nước hiện nay, thép là một sản
phẩm không thể thiếu trong các ngành kỹ thuật công nghiệp và đặc biệt là trong ngành
xây dựng. Nhu cầu về sản lượng thép ngày một tăng cao, vì vậy tăng năng suất sản
xuất thép là điều tất yếu.
Qua quá trình học tập ở trường, sau khi kết thúc các học phần, được sự nhất trí
của khoa, em được thầy giáo hướng dẫn giao cho đề tài tốt nghiệp: Thiết kế máy cán
thép rằn, với kích thước sản phẩm là Φ16.
Qua hơn ba tháng làm đồ án tốt nghiệp, với sự chỉ dẫn tận tình của thầy Nguyễn
Thanh Việt, cùng với sự nổ lực tìm tòi học hỏi của bản thân, đến nay em đã cơ bản
hoàn thành nhiệm vụ tốt nghiệp đã được giao. Tuy nhiên, do kiến thức và kinh nghiệm
của bản thân còn nhiều hạn chế, cộng với thời gian có hạn cho nên việc tính toán thiết
kế máy không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Kính mong quý thầy cô góp ý và
chỉ bảo thêm để em có thể rút ra được nhiều kinh nghiệm quí báu trong vấn đề thiết kế
máy sau khi ra trường bước vào với thực tế sản xuất!
Lời cuối, em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể quý thầy cô trong trường, quý
thầy cô trong khoa Cơ khí, những người đã dạy dỗ, động viên em từ khi mới bước vào
trường. Và đặc biệt gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Nguyễn Thanh Việt đã trực
tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.

Cán thép rằn có thể được tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, với mỗi
phương pháp đều có những ưu nhược điểm khác nhau. Thép rằn được phân loại theo
đường kính danh nghĩa của thép: bao gồm thép rằn Φ12, Φ 14, Φ 16 …
Hình dạng sản phẩm như sau: (hình 1.1)

Hình 1.1: Sản phẩm thép rằn.
Các thông số của sản phẩm:
d1: đường kính ngoài của thép rằn (mm)
d: đường kính trong của thép rằn (mm)
S: khe hở giữa hai trục cán
⇒

Đường kính danh nghĩa của thép rằn:

SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp
dd =

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.
d1 + d 17,5 + 14,5
=
= 16(mm)
2
2

Thép rằn được cán theo dung sai âm:

18,5
21,5
20
2
Từ sự phân loại đó ta có các dạng thép rằn có kích thước khác nhau để phù hợp
với nhu cầu sử dụng ở mỗi lĩnh vực khác nhau.
Trước đây do nhu cầu chất lượng cuộc sống còn thấp, công nghệ chưa phát
triển, vấn đề sử dụng thép rằn chưa được quan tâm nhiều. Mặt khác do công nghệ cán
thép còn lạc hậu, mang tính chất thủ công chưa được công nghiệp hóa hiện đại hóa
như ngày nay, nên tạo ra sản phẩm thép rằn rất khó khăn.
Ngày nay do nhu cầu cuộc sống cao nên sản phẩm thép rằn không thể thiếu
được trong công cuộc đổi mới đất nước, mà đặc biệt là nó được sử dụng nhiều trong
ngành công nghiệp xây dựng. Nó được dùng để làm các kết cấu bê tông cốt thép khi
xây dựng nhà cửa, cầu hầm, mái che ở các sân vận động …
Do nhu cầu sử dụng thép rằn như đã nêu trên, nên cần thiết phải có những máy
cán thép với năng suất cao. Đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền
công nghiệp nói riêng cũng như nền kinh tế nói chung, để góp phần vào sự nghiệp
công nghiệp hóa hiện đại hóa của nước nhà, đưa đất nước ngày càng phát triển.Do đó
ngành cơ khí là một nhân tố không thể thiếu được trang bị hoàn thiện máy móc để đáp
ứng nhu cầu nói trên.
 Lịch sử phát triển của máy cán thép trên thế giới:
Máy cán thép thô dùng ngựa để kéo và dùng để cán ra sản phẩm đơn giản, để
chế tạo ra gương, dao, giáo mác, các cổ xe ngựa. Máy cán lúc đầu chỉ có 2 trục quay
ngược chiều nhau. Đến năm 1864 máy cán 3 trục đầu tiên ra đời chạy bằng hơi nước
cán ra các loại thép tấm, thép hình, đồng tấm và dây đồng. Do nhu cầu ngày càng phát
triển, đặc biệt là ngành đóng tàu, chế tạo bánh xe lửa, ngành công nghiệp nhẹ…mà
chiếc máy cán 4 trục ra đời năm 1870. Sau đó là các loại máy cán với giá cán 6 trục,12
trục, 20 trục và các loại máy cán đặc biệt khác ra đời để cán các sản phẩm siêu mỏng
và dị hình như máy cán bi, cán chu kì,cán đúc liên tục.
SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C


Trang 4


Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.
Chương 2:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG CỦA KIM LOẠI
2.1.Cơ sở lý thuyết về biến dạng kim loại :
2.1.1.Biến dạng của kim loại :
Dưới tác dụng của ngoại lực hoặc nhiệt độ, thế năng của nguyên tử trong kim
loại thay đổi. sự dịch chuyển của các nguyên tử tạo ra sự biến dạng theo các giai đoạn:
biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ.
a. Biến dạng đàn hồi:
Vật thể dưới tác dụng ngoại lực bị biến dạng. Nếu sau khi cất tải biến dạng bị
mất đi, vật thể trở về hình dạng kích thước ban đầu như khi chưa bị tác dụng lực, gọi
biến dạng đó là biến dạng đàn hồi.
Biến dạng đàn hồi phụ thuộc vào hai yếu tố:lực và nhiệt độ.
b. Biến dạng dẻo:
Là biến dạng vẫn còn lại sau khi bỏ tải trọng.
Nguyên nhân là do khi tăng tải, nguyên tử của kim loại chuyển dời sang một vị
trí xa hơn và ổn định hơn, không trở về vị trí cân bằng cũ khi thôi lực tác dụng.
c. Phá huỷ:
Phá huỷ là ngoài sự thay đổi hình dáng và kích thước của vật thể dưới tác dụng
của ngoại lực, sau khi cất tải chúng không còn giữ nguyên liên kết ban đầu giữa các
nguyên tử hoặc các phần. Phá huỷ là nứt, gãy, vỡ mối liên kết giữa các nguyên tử do
ứng suất kéo gây nên.
2.1.1. Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể:

Đầu tiên sự trượt xảy ra ở các hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính một
góc bằng hoặc xấp xỉ 45o, sau đó mới đến các mặt khác. Như vậy biến dạng dẻo trong
đa tinh thể xảy ra không đồng thời và không đồng đều. Dưới tác dụng của ngoại lực,
biên giới hạt của các tinh thể khác cũng bị biến dạng khi đó các hạt trượt và quay
tương đối với nhau. Do sự trượt và quay của các hạt trong các hạt lại xuất hiện các mặt
trượt thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển.
2.1.4. Tính dẻo và những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng :
a. Tính dẻo:
Tính dẻo của kim loại là khả năng thay đổi hình dáng và kích thước của kim
loại khi chịu lực tác dụng mà không bị phá huỷ.
Các đặc trưng của tính dẻo:
• Độ giãn dài tương đối (a 1): là độ giãn về chiều dài khi kim loại chịu kéo so với
độ dài ban đầu.
∆l

a1 = l .100%
o
∆l =l1-l2
lo- là độ dài trước biến dạng
SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

l1-là độ dài sau biến dạng
• Độ thắt tương đối (af): là độ giảm về tiết diện ngang khi kim loại giãn dài so với

làm giảm tính dẻo của kim loại, giảm độ dai va đập, giảm khả năng chịu đựng của vật
thể. Vì vậy cần phải khử ứng suất dư như ủ non, kết tinh lại; gõ đập bằng búa gỗ, phun
bi thép, phun cát, hoặc chọn phương pháp biến dạng phôi hợp lý.
• Ảnh hưởng 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, kim loại dễ biến dạng.

SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

Mặt khác, khi nung kim loại có sự thay đổi về thành phần hoá học (hiện tượng
thoát cacbon, lưu huỳnh, phốt pho,…) nên làm thay đổi tính dẻo của nó.
Trong vùng nhiệt độ kết tinh lại và nhiệt độ chuyển biến pha, thì tính dẻo giảm.
Lí do là ứng suất dư của kim loại xuất hiện, do cấu trúc không đồng nhất và có biến
cứng.
2.1.5 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo :
Giả sử trong vật thể hoàn toàn không có ứng suất tiếp thì vật thể có 3 dạng ứng
suất chính sau:
σ
 Ứng suất đường: τ max = 1 .
2

 Ứng suất mặt:



 Khi kim loại chịu ứng suất mặt: σ 1 − σ 2 = σ ch
 Khi kim loại chịu ứng suất khối: σ max − σ min = σ ch .
2.2. Các định luật cơ bản khi gia công kim loại:
2.2.1.Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo:
Khi biến dạng dẻo xảy ra đồng thời có cả biến dạng đàn hồi tồn tại. Quan hệ
giữa biến dạng đàn hồi và lực tác dụng biểu thị bằng định luật Húc.
SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

Định luật này giúp chúng ta khi thiết kế hệ thống lỗ hình phải tính đến biến
dạng đàn hồi, có nghĩa là kích thước sau khi gia công sẽ khác với kích thước của hệ
thống lỗ thiết kế.
2.2.2.Định luật thể tích không đổi khi biến dạng dẻo:
Thể tích kim loại trước và sau khi biến dạng là không đổi.
H.B.L=h.b.l => ln

H
B
L
=ln =ln =0 => δ 1= δ 2 = δ 3=0
h
b
l

trục cán.
c. Đặc điểm của quá trình cán:
SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

Quá trình cán là một quá trình tạo phôi kim loại bằng phương pháp gia công áp
lực do đó nó có đầy đủ các đặc điểm của phương pháp gia công áp lực:
- Quá trình cán là quá trình gia công
không phoi.
- Trong quá trình làm việc, kim loại bị
thay đổi về tổ chức tế vi; hạt kim loại bị kéo
dài theo hướng cán thành sớ, tính chất cơ lý
cũng thay đổi: kim loại có tính dị hướng.
- Phôi di chuyển và biến dạng nhờ sự
quay liên tục của trục cán và ma sát giữa
trục cán với phôi.
- Hình dạng sản phẩm cán phụ thuộc vào
lỗ hình giữa hai trục cán.
2.3.2. Phân loại quá trình cán:
Tuỳ theo cơ sở dựa vào để phân loại mà
Hình 2.4: Sơ đồ cán kim loại .
người ta có các kiểu:
a.
Phân loại theo chuyển dịch tương đối

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

- Cán không liên tục: là sản phẩm cán bị gián đoạn trong các lần cán.
- Cán liên tục: phôi được cán một cách liên tục cho đến thành phẩm.
- Cán bán liên tục.
2.3.3. Vùng biến dạng và các thông số của vùng biến dạng:
a. Vùng biến dạng:
Khi hai trục cán quay liên tục và ngược chiều nhau, nhờ ma sát mà vật cán
được ăn vào liên tục và được biến dạng. Bề mặt của kim loại tiếp xúc với trục cán gọi
là vùng tiếp xúc, phần kim loại nằm trong vùng tiếp xúc gọi là vùng biên dạng.
Như vậy vùng biến dạng là vùng kim loại xảy ra biến dạng dẻo, nằm trong
phạm vi tác dụng của trục cán. Theo hình 2.4, vùng ABCD là vùng biến dạng.
b. Các thông số đặc trưng của vùng biến dạng: (Hình 2.4)
+ Góc α: là góc ăn kim loại.
+ ltx = AB= CD là chiều dài của vùng biến dạng .
+ h1, h2: chiều cao của vật trước và sau khi cán.
+ b1, b2:chiều rộng của vật trước và sau khi cán.
+ l1, l2: chiều dài của vật trước và sau khi cán.
2.3.4. Các đại lượng đặc trưng cho biến dạng kim loại khi cán:
Xét một vật thể kim loại có tiết diện hình chữ nhật có chiều dài l được cán giữa
hai trục cán phẳng (hình 2.5)
a. Biến dạng theo chiều cao:
h

- Lượng ép tuyệt đối ∆h:
∆h=h1-h2(mm)
- Lượng ép tương đối ε%:
∆h

ε= h .100% =

α α
≈
2 2

SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

2 Rα 2
Do đó BE =
4

Suy ra:

∆h 2 Rα 2
=
⇒α =
2
4

∆h
=
R

2(h1 − h2 )

∆b
.100%
b1
b2
b1

Hình 2.6: Sơ đồ vùng biến dạng
của kim loại và trục cán
1.Phôi ; 2.Trục cán

Công thức tính lượng giãn rộng của Baxtino:
+Đối với lượng giãn rộng tự do (khi cán phẳng)
∆b = 1,15.

∆h
∆h
( R.∆h −
)
2h1
2f

(mm)

+Đối với lượng giãn rộng khi cán trong lỗ hình:
∆b = n.

∆h
. R.∆h
h1


h2 .b2 .l 2
h1 .b1 .l1

=

V2
= 1 (theo định luật thể tích không đổi)
V1

d. Cách tính số lần cán n:
Theo định nghĩa của hệ số giãn dài ta có:
µtổng=

l n Fo
=
l o Fn

(Ι)

Trong đó:
µtổng : hệ số giãn dài tổng cộng của vật cán sau n lần cán
ln, lo : chiều dài của vật cán sau n lần cán và của lúc ban đầu
Fo, Fn : diện tích tiết diện của phôi cán ban đầu và của thành phẩm sau n lần cán.
Từ phương trình (Ι) ta có thể viết:
µtổng=

F0 F1
F
. ........ n −1
F1 F2

2.3.5. Điều kiện để kim loại ăn vào trục khi cán:
a. Điều kiện:
SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

Khi máy cán làm việc, trục cán quay và lôi vật cán vào trục để cán, ép làm cho
nó biến dạng.
Từ hình 2.7 ta thấy:
Muốn vật cán ăn vào được trục cán
Thì 2Tx>2Nx
Nghĩa là Tx>Nx
N x = N . sin α
Với
Tx = T . cos α = N . f . cos α
Như vậy:
N.f.cosα>N.sinα
⇒

f>tgα

(f là hệ số ma sát)
Vì α nhỏ nên tgα≈α ⇒ f>α
Mà α =


+ Giảm ∆h nhờ đập bẹp đầu phôi.
+ Tăng đường kính D của trục cán.
Trong thực tế, phương pháp làm tăng hệ số ma sát f người ta thường dùng hơn.
2.3.6. Ma sát trong quá trình cán:
Ta xét đến ma sát sinh ra tại tiết diện cán.Nó là nguyên nhân chính giúp cho
thép được ăn vào liên tục và hình thành quá trình cán.
SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tai tiết diện cán:
a. Ảnh hưởng của trạng thái bề mặt trục:
Độ bóng bề mặt và độ cứng bề mặt trục càng cao thì hệ số ma sát càng giảm.
Khi cán vật liệu mềm thường xảy ra dính trục nên làm tăng hệ số ma sát.
b. Ảnh hưởng của tiết diện thành phần hoá học kim loại cán và trục cán:
Khi cán nóng thép, hàm lượng Cacbon trong thép tăng thì hệ số ma sát giảm và
ngược lại khi Mn tăng thì hệ số ma sát tăng.
c. Ảnh hưởng của tốc độ cán:
Tốc độ càng cao thì hệ số ma sát càng thấp và ngược lại.
d. Ảnh hưởng của nhiệt độ kim loại cán:
- Nếu to=500oC÷800oC thì f tăng do tạo ra vẩy oxít cứng
- Nếu to>800oC thì tạo ra vẩy oxít mềm đóng vai trò như chất bôi trơn nên làm
hệ số ma sát giảm.
e. Ảnh hưởng của áp lực:
- Khi cán nguội, áp lực tăng thì hệ số ma sát giảm.

- Máy cán hình: cán ra sản phẩm có hình dạng theo yêu cầu như tròn, vuông,
chữ I, U, L,…..
Máy cán hình được chia làm 3 loại tuỳ theo đường kính φ của trục cán:
+ Máy cán hình cỡ lớn: φ>500 mm
+ Máy cán hình cỡ trung bình: φ=350÷500 mm
+ Máy cán hình cỡ nhỏ: φ=250÷350 mm
- Máy cán tấm: Tuỳ theo chiều dày sản phẩm dạng tấm tạo ra mà có máy cán
tấm dày (b≥4 mm), máy cán tấm mỏng (b=0,2÷3,75 mm) và máy cán tấm cực mỏng
(b
SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

2- Bánh đà: đối với máy cán 1 chiều thì đặt thêm bánh đà để làm đều chuyển
động cho máy giữa những lần cán phôi. Nghĩa là bánh đà sẽ tích luỹ năng lượng khi
chạy không tải và sẽ bù một phần năng lượng khi máy mang tải. Giúp ổn định tốc độ
cán. Khi mômen cán thay đổi không nhiều người ta có thể không lắp bánh đà.
3- Khớp nối: thường sử dụng các loại:
+ Trục khớp nối vạn năng
+ Trục khớp nối hoa mai
+ Trục khớp nối vuông
+ Trục khớp nối xích
4- Hộp giảm tốc: phần lớn hộp giảm tốc của máy cán dùng cặp bánh răng chữ V
để khử lực dọc trục và làm kết cấu hộp nhỏ gọn hơn.
5- Hộp phân lực: dùng để chia đều momen quay cho các trục cán
Đường kính vòng lăng của bánh răng hộp phân lực gọi là đường kính danh
nghĩa của máy cán .
6- Trục truyền: truyền momen xoắn từ hộp phân lực đến các trục cán.
7- Trục cán: cấu tạo gồm 3 phần: thân, cổ và đầu trục. Thân trục cán có dạng
trơn hoặc có rãnh tạo lỗ hình.
8- Gía cán: là bộ phận cơ bản của máy cán
Bao gồm thân giá cán và các chi tiết khác như trục cán, gối đỡ trục cán, cơ cấu
điều chỉnh lượng ép, các cơ cấu dẫn hướng, …được lắp đặt trên thân giá cán.
2.5. Phương pháp nung kim loại trước khi cán và làm nguội sau khi cán :

Với Tnc là nhiệt độ nóng chảy của kim loại hoặc hợp kim.
b. Thời gian nung:
Gồm 2 yếu tố là thời gian tăng nhiệt và thời gian giữ nhiệt (đồng nhiệt)
- Thời gian tăng nhiệt: là thời gian cấp nhiệt để đạt nhiệt độ nung trên bề mặt
vật nung.
- Thời gian giữ nhiệt: là thời gian để giữ cho nhiệt độ bề mặt không tăng, đồng
thời nhiệt độ bên trong vật nung tăng lên đảm bảo độ chênh lệch nhiệt độ cho phép.
Công thức tổng quát về thời gian nung:
τ = C.ε .H

Trong đó:
C: là hệ số phụ thuộc bản chất kim loại nung, độ dẫn nhiệt của kim loại
ε: là hệ số tính đến điều kiện trao đổi nhiệt
H: là bề dày thấm nhiệt của vật nung
2.5.4. Thiết bị nung kim loại:
Gồm các lò nung sau đây:
a. Lò rèn thủ công:
Loại này đơn giản, rẻ tiền nhưng
khống chế được nhiệt độ, năng suất nung
thấp, hao tốn kim loại nhiều, nhiệt độ vật
nung không đều, … loại này chỉ phù hợp
với dạng sản xuất nhỏ, thủ công.(hình
2.12)
b. Lò buồng (lò phản xạ):
Lò này có nhiệt độ khoảng không
gian công tác của lò đồng nhất. Là một
buồng kín, khống chế được nhiệt độ nung.
Có thể xếp nhiều phôi vào lò, sự hao phí kim

SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

cacbon và hợp kim có hình dáng đơn giản.
c. Làm nguội trong lò: Nhiệt độ lò được khống chế theo từng giai đoạn. Ví dụ từ
900÷800oC cho nguội nhanh (25oC/giờ) để tránh phát triển hạt sau đó cho nguội chậm
hơn (15oC/giờ) đến nhiệt độ 100oC cho làm nguội ngoài không khí. Chủ yếu dùng thép
dụng cụ, thép hợp kim cao và thép đặc biệt có hình dáng phức tạp.

SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.
chương 3:

LỰA CHỌN HÌNH DÁNG TRỤC CÁN VÀ THIẾT KẾ LỖ
HÌNH.
3.1. Khái niệm về trục cán:
Trục cán là chi tiết trực tiếp làm biến dạng kim loại để tạo ra các sản phẩm kim
loại có hình dáng và kích thước theo yêu cầu. Trục cán phôi, thép hình, thép tấm nóng
thường được chế tạo bằng thép hợp kim chất lượng cao như: 40CrNi, 50CrNi, 60CrNi,
40Cr ...hoặc được chế tạo từ gang cầu. Trục cán nguội thép tấm thường được chế tạo
từ loại thép 90CrNi, 90Cr2, 90Cr2MoV, 65CrNiMo, 90Cr2W, 45CrMoNi và gang biến
trắng …
Độ cứng bề mặt trục cán (52÷64)HRC, bên trong phải có độ bền uốn tốt và chịu
được va đập mạnh. Trục cán khi cán nóng không bị giản nở vì nhiệt, trục cán nguội
phải có độ đàn hồi dẻo tốt, bề mặt trục bóng đẹp v.v… Trục cán bằng sứ cũng phải có
những tính chất trên.
Các loại trục cán thường dùng: Là trục cán thép hình, trục cán thép tấm, trục


Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

Có thể nói tất cả các loại thép có biên dạng (tiết diện) đơn giản như: tròn,
vuông, ba cạnh, chữ nhật, ….và có biên dạng phức tạp như: thép góc, thép chữ I, thép
chữ C, thép đường ray, … đều được cán trên các trục đã được tạo các rãnh có biên
dạng tương ứng. Biên dạng rãnh của 2 hay 3, 4 trục tạo thành một biên dạng “calip”
gọi là lỗ hình trục cán.
Việc xác định hình dáng, kích thước và số lượng lỗ hình, cách bố trí lỗ hình
trên trục cán để tạo ra được một sản phẩm nào đó trên cơ sở một điều kiện công nghệ
nhất định được gọi là thiết kế lỗ hình trục cán.
3.2.2. Phân loại lỗ hình:
a. Phân loại theo hình dáng:
- Lỗ hình đơn giản: chữ nhật, vuông, ô van, tròn
- Lỗ hình phức tạp: lỗ hình góc, chữ I, chữ C,….
b. Phân loại theo công dụng:
- Lỗ hình giãn dài (cán phá) nhằm giảm nhanh tiết diện của phôi.
- Lỗ hình cán thô.
- Lỗ hình trước thành phẩm, có tác dụng khống chế được kết tinh của sản phẩm.
- Lỗ hình tinh.
c. Phân loại theo cách gia công lỗ hình trên trục cán:
- Lỗ hình kín: Ở lỗ hình này, đường phân chia khe hở giữa 2 trục cán x-x nằm
ngoài phạm vi rãnh lỗ hình được cấu tạo bởi một phần lồi và một phần rãnh của hai
trục cán.
x

x

Hình 3.2: Lỗ hình kín
- Lỗ hình hở: Là loại lỗ hình mà có đường phân chia khe hở giữa 2 trục cán x-x

3.2.3. Cách bố trí lỗ hình trên trục cán:
Bố trí lỗ hình trên giá cán ba trục có hai cách
Hình 3.4: Lỗ hình nửa kín
sau:
a. Bố trí xen kẽ: (hình 3.5a)
Theo cách bố trí này thì trên một chiều dài của trục cán chỉ xếp được ít lỗ
hình.Tuy nhiên nếu dùng một bộ trục cán bốn trục một trục trên, một trục dưới và hai
trục giữa để phối hợp lỗ hình thì vẫn có thể tiết kiệm được trục cán. Với cách bố trí
xen kẽ thì việc thiết kế lỗ hình đơn giản hơn, đảm bảo điều kiện bền cho trục cán rất
tốt. Do đó ta sẽ chọn cách bố trí xen kẽ.
b. Bố trí lên xuống:
Trong cách bố trí này thì trục giữa được dùng cho trục trên và trục dưới. Do đó
bố trí được nhiều lỗ hình. Tuy nhiên sử dụng cách bố trí lên xuống thì khi thiết kế lỗ
hình sẽ phức tạp hơn.(Hình 3.5b)
2

4

(a)
1

2

3

4

6

8

- Đảm bảo tuổi bền của trục cán lớn nhất.
- Thao tác kỹ thuật dễ dàng, thuận tiện thời gian thay trục cán là lớn nhất.
3.3.1. Cơ sở dữ liệu của phôi:
- Vật liệu phôi cán: thép CT38
- Kích thước phôi ban đầu: 32x32mm2
Các thông số kỹ thuật và thành phần hoá học của mác thép CT38 theo bảng sau:
(theo tài liệu [8])
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật.
σB

σC

(KG/mm2)

(KG/mm2)

50-64

σ(%) ψ(%) C(%)

Mn(%) Si(%)

S(%)

P(%)

0,28 ÷
0,5-0,8

Đồ án tốt nghiệp
⇒

Thiết Kế Máy Cán Thép Rằn.

Đường kính danh nghĩa của thép rằn:
dd =

d1 + d 17,5 + 14,5
=
= 16(mm)
2
2

5
1,2

2

Thép rằn được cán theo dung sai âm:
+0, 3
dd = d d −0,5 (mm)

Xuất phát từ thành phẩm ta đi tính toán
thiết kế ngược lại từ lỗ hình tinh đến lỗ hình thô.
Theo thực nghiệm sản xuất cũng như
nghiên cứu cho thấy để cán thép rằn thì tốt nhất
dùng hệ lỗ hình trước tinh có dạng ôvan và lỗ
hình vuông trước lỗ hình ôvan.


Suy ra: µ tong =

Fo
= (µtb)n
Fn

Logarit hai vế ta có số lần cán :
n=

lg Fo − lg Fn
lg µ tb

Với : Fo = 32.32 =1024 (mm2)
Fn = 3,14.82 = 201 (mm2)
Theo bảng 3.1 [3] ứng với loại lỗ hình ôvan-vuông ta chọn:
µtb=1,356

SVTH: Trần Công Hiệp - Lớp 11C1C

Trang 25