TÍNH TOÁN,THIẾT kế máy uốn ỐNG THỦY lực

2022 ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG THUỶ LỰC Họ tên sinh viên: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN,THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG THỦY LỰC 1.1.1.1.1.1.1.1 Giáo Viên Hướng Dẫn : Th.S Đào Thanh Hùng Sinh Viên Thực Hiện : Phan Thế Thành Mã Sinh Viên : 1811504110241 Sinh Viên Thực Hiện : Huỳnh Thanh Hòa Mã Sinh Viên : 1811504110215 Lớp : 18C2 Đà Nẵng, tháng 06 năm 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG THỦY LỰC 1.1.1.1.1.1.1.2 Giáo Viên Hướng Dẫn : Th.S Đào Thanh Hùng Sinh Viên Thực Hiện : Phan Thế Thành Mã Sinh Viên : 1811504110241 Sinh Viên Thực Hiện : Huỳnh Thanh Hòa Mã Sinh Viên : 1811504110215 Lớp : 18C2 Đà Nẵng, tháng 06 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho người hướng dẫn) Thông tin chung: Họ tên sinh viên: -Huỳnh Thanh Hòa 1811504110215 Lớp: 18C2 -Phan Thế Thành 1811504110241 Lớp: 18C2 Tên đề tài: Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực Người hướng dẫn: Đào Thanh Hùng Học hàm/ học vị: Thạc sĩ II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu đề tài: (điểm tối đa 1đ) Đề tài đáp ứng nhu cầu thực tiễn Tính tốn thiết kế máy uốn ống thủy lực, giúp tăng suất, giảm sức lao động điểm Về kết giải nội dung nhiệm vụ yêu cầu đồ án: (điểm tối đa 4đ) Nhóm sinh viên thực tương đối tốt yêu cầu đồ án 3.5 điểm Về hình thức, cấu trúc, bố cục đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa 2đ) Hình thức, cấu trúc bố cục đồ án tương đối hoàn thiện 1.5 điểm Kết đạt được, giá trị khoa học, khả ứng dụng đề tài: (điểm tối đa 1đ) Tốt điểm Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: Cần kiểm nghiệm tính ổn định hoạt động máy thực tế so với kết tính tốn thiết kế III Tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: (điểm tối đa 2đ) Tốt điểm IV Đánh giá: Điểm đánh giá: 9/10 (lấy đến số lẻ thập phân) sinh viên Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2022 Người hướng dẫn Đào Thanh Hùng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho người phản biện) I Thông tin chung: Họ tên sinh viên: ……….………………………………………………………… Lớp: …………………….……… Mã SV: ………………………………………… Tên đề tài: …………………………………………….…………………………… Người phản biện: ………………………….………… Học hàm/ học vị: ………… II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu đề tài: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Về kết giải nội dung nhiệm vụ yêu cầu đồ án: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Về hình thức, cấu trúc, bố cục đồ án tốt nghiệp: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Kết đạt được, giá trị khoa học, khả ứng dụng đề tài: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… TT Các tiêu chí đánh giá Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải nhiệm vụ đồ án giao Điểm Điểm tối đa đánh giá 8,0 - Tính cấp thiết, tính (nội dung ĐATN có 1a phần so với ĐATN trước đây); - Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; giá trị ứng dụng thực 1,0 tiễn; - Kỹ giải vấn đề; hiểu, vận dụng kiến thức bản, sở, chuyên ngành vấn đề nghiên cứu; 1b - Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá; 3,0 - Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đặt ra; 1c 1d - Chất lượng sản phẩm ĐATN nội dung báo cáo, vẽ, chương trình, mơ hình, hệ thống,…; - Có kỹ sử dụng phần mềm ứng dụng vấn đề nghiên cứu (thể qua kết tính tốn phần mềm); - Có kỹ sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể 3,0 1,0 qua tài liệu tham khảo) Kỹ trình bày báo cáo đồ án tốt nghiệp 2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0 2b - Hình thức trình bày 1,0 2,0 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến số lẻ thập phân) - Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời buổi bảo vệ: ………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… - Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày tháng Người phản biện năm 20… TÓM TẮT Tên đề tài Chuyên ngành Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Mã sinh viên Lớp : Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực : Công nghệ kỹ thuật Cơ khí chế tạo máy : Th.S Đào Thanh Hùng : Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa : 1811504110241 - 1811504110215 : 18C2 Máy uốn ống thủy lực công nghiệp sử dụng cơng trình xây dựng vừa nhỏ, sở có nhu cầu chủ yếu thép ống Trong năm gần máy uốn ống thủy lực nhập từ Trung Quốc Mỹ ,hiện hoạt động nhà máy, cơng trình xây dựng, sở sản xuất nhỏ vừa Cũng nên việc nghiên cứu, chế tạo máy uốn ống thủy lực nhiều nhà kỹ thuật, kỹ sư Việt Nam theo đuổi Để tổng kết lại kiến thức học để làm quen với công việc thiết kế người cán kỹ thuật ngành khí sau Em đăng kí đề tài “Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực” Vì lần đầu làm quen với cơng việc thiết kế tổng thể, hướng dẫn Giảng viên hướng dẫn Th.S Đào Thanh Hùng không tránh khỏi bở ngỡ Hơn nữa, tài liệu phục vụ cho cơng việc thiết kế cịn ít, thời gian thực đề tài không nhiều, khả cịn hạn chế nên q trình thiết kế khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong q Thầy Cô thông cảm, giúp đỡ để chúng em rút kinh nghiệm thiết kế sản phẩm khí sau tốt TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸTHUẬT KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn : Th.S Đào Thanh Hùng Sinh viên thực : Phan Thế Thành Mã sinh viên: 1811504110241 Huỳnh Thanh Hòa Mã sinh viên: 1811504110215 Tên đề tài: - Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực Các số liệu, tài liệu ban đầu: ‐ Góc uốn lớn nhất: α = 180° mm ‐ Đường kính ống uốn lớn nhất: D = 34mm ‐ Kích thước máy: 1800×743×650 mm ‐ Chiều dày thành ống: 2-4mm Nội dung đồ án: - Nội dung gồm có chương (93 trang) + Chương 1: Tổng quan máy uốn ống + Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế + Chương 3: Thiết kế tính tốn động học + Chương 4: Thiết kế hệ thống truyền động cho máy + Chương 5: Thiết kế chi tiết máy + Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển Các sản phẩm dự kiến - Gồm có vẽ 2D: Bản vẽ lắp, vẽ động học, vẽ hệ thống thủy lực, vẽ chi tiết gia công, vẽ sơ đồ nguyên công - Mô Máy Uốn Ống Thuỷ Lực phần mềm Solidworks Ngày giao đồ án: 14/02/2022 Ngày nộp đồ án: 14/06/2022 Đà Nẵng, ngày 14 tháng 06 năm 2022 Trưởng môn Người hướng dẫn Đào Thanh Hùng LỜI NÓI ĐẦU Sau năm học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đại Học Đà Nẵng, Đồ án tốt nghiệp kết cuối kết thúc trình học tập rèn luyện kiến thức làm tiền đề cho sáng tạo phát triển tương lai Quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp em tổng hợp, cố kiến thức học để làm tiền đề cho sáng tạo phát triển tương lai Mặc dù hướng dẫn tận tình thầy Th.S Đào Thanh Hùng suốt trình làm đồ án, em gặp khơng khó khăn trở ngại vốn kiến thức thân hạn chế Dù khó khăn với tận tâm lòng nhiệt huyết Thầy tiếp thêm lượng, tinh thần để hơm em hồn thành Đồ Án Tốt Nghiệp cách tốt Với tất lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, tồn thể q Thầy, Cơ khoa môn Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng tận tình giúp đỡ em suốt trình học tập trường Đặc biệt Thầy Th.S Đào Thanh Hùng – Giảng viên hướng dẫn đồ án tốt nghiệp em Sau em cảm ơn gia đình người thân ln bên cạnh ủng hộ động viên Cảm ơn tất bạn bè lớp trường gắn bó học tập giúp đỡ em suốt thời gian vừa qua, q trình hồn thành đồ án tốt nghiệp Em chân thành cảm ơn! Đà nẵng, ngày 14 tháng 06 năm 2022 Sinh viên thực Phan Thế Thành i Huỳnh Thanh Hịa CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu đồ án tốt nghiệp “ Tính Tốn Thiết Kế Máy Uốn Ống Thuỷ Lực” trung thực khơng có chép hay sử dụng để bảo vệ học vị Tất giúp đỡ cho việc xây dựng sở lý luận tính tốn thiết kế cho đồ án trích dẫn đầy đủ ghi rõ nguồn gốc rõ ràng phép công bố Đà nẵng, ngày 14 tháng 06 năm 2022 Sinh viên thực Phan Thế Thành ii Huỳnh Thanh Hòa MỤC LỤC NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC BẢNG viii MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG HIỆN NAY 1.1 ỨNG DỤNG CỦA CÁC SẢN PHẨM THÉP TRONG ĐỜI SỐNG 1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY UỐN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM .5 1.2.1 Tình hình sử dụng máy uốn ống giới 1.2.2 Tình hình sử dụng máy uốn nước ta LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 2.1 CÁC YÊU CẦU CẦN THIẾT VỚI MÁY UỐN ỐNG 2.1.1 Các tiêu hiệu sử dụng .8 2.1.2 Khả làm việc 2.1.3 Độ tin cậy .9 2.1.4 An toàn sử dụng 10 2.1.5 Tính cơng nghệ tính kinh tế 10 2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 10 2.2.1 Phương án 1: Cơ cấu truyền lực bàng tay 10 2.2.2 Phương án 2: Cơ cấu truyền lực động (hộp giảm tốc) 11 2.2.3 Phương án 3: Cơ cấu truyền lực thủy lực 12 2.2.4 Phương án 4: cấu truyền lực khí nén .13 2.2.5 Một số phương pháp uốn .14 2.2.6 Chọn phương án truyền động phương pháp uốn 17 THIẾT KẾ TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC 18 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18 3.1.1 Thông số theo yêu cầu Mô tả trình uốn ống 18 iii Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực Hình 6.2 Xylanh tác động kép Trong đó: D - đường kính ngồi xylanh d – đường kính cần xylanh Q – lưu lượng làm việc V – vận tốc tới xylanh P – áp suất làm việc - Chọn áp suất làm việc xylanh: Áp suất làm việc xylanh lựa chọn dựa vào vận tốc chuyển động cần theo 5.9[7] Ta chọn P=40 bar = 40.105 N/𝑚2 - Tính diện tích piston theo áp suất làm việc phụ tải: Diện tích piston theo áp suất phụ tải, trang: A= 𝐹𝑘 𝑃 = 2500 = 6,25 10−4 𝑚2 40.105 (6.1) Tính đường kính xylanh D cần piston d theo vận tốc lực nên lấy d≈ (0,5 ÷ 0,7)𝐷 trang 88[5] Ta có: A= 𝜋.𝐷 (6.2) 4.𝐴 ⟹𝐷=√ 𝜋 =√ 4.6,25.100 𝜋 = 30 𝑚𝑚 Dựa vào bảng 4.1[5] ta chọn xylanh theo tiêu chuẩn với:D = 80 mm, d = 56 mm A= 𝜋𝐷 = 𝐴−𝑎 = 𝑃1 = 𝐹𝑡 𝐴−𝑎 𝜋0,82 = 0,5 𝑑𝑚2 𝜋(𝐷 −𝑑2 ) = = 9500 0,25.10−3 SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa 𝜋(0,82 −0,562 ) = 0,25 𝑑𝑚2 = 42𝑏𝑎𝑟 75 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực - Tính lưu lượng cần thiết theo giá trị vận tốc: Vận tốc tới cần piston: 𝑉𝑡 = Vận tốc lùi cần piston: 𝑉𝑙 = 90 90 = 15 = 30 𝑚𝑚 𝑠 𝑚𝑚 𝑠 = 𝑑𝑚/𝑝ℎú𝑡 = 18 𝑑𝑚/𝑝ℎú𝑡 Lưu lượng làm việc: 𝑄𝑡 = 𝐴 × 𝑉 = 0,5.9 = 4,5 𝑙/𝑝ℎú𝑡 𝑄𝑙 = 𝐴 × 𝑉 = 0,5.18 = 2,25 𝑙/𝑝ℎú𝑡  Xylanh 3: với 𝑃3 = 𝐹𝑎𝑙 = 3𝐾𝑁, 𝐿 = 50 𝑚𝑚 Tính tốn tương tự ta chọn: D = 80 mm, d = 56 mm Vận tốc tới cần piston: 𝑉𝑡 = Vận tốc lùi cần piston: 𝑉𝑙 = 50 50 = 8.3 𝑚𝑚 = 16.6 = 4.98 𝑑𝑚/𝑝ℎú𝑡 𝑠 𝑚𝑚 𝑠 = 9.96𝑑𝑚/𝑝ℎú𝑡 𝑄𝑡 = 2,5 𝑙/𝑝ℎú𝑡 𝑄𝑙 = 𝑙/𝑝ℎú𝑡  Xylanh 1: với 𝑃1 = 𝐹𝑎𝑙 = 3𝐾𝑁, 𝐿 = 30 𝑚𝑚 Tính tốn tương tự ta chọn: D = 80 mm, d = 56 mm Vận tốc tới cần piston: 𝑉𝑡 = Vận tốc lùi cần piston: 𝑉𝑙 = 30 30 =5 𝑚𝑚 = 10 𝑠 𝑚𝑚 𝑠 = 𝑑𝑚/𝑝ℎú𝑡 = 𝑑𝑚/𝑝ℎú𝑡 𝑄𝑡 = 1,5 𝑙/𝑝ℎú𝑡 𝑄𝑙 = 𝑙/𝑝ℎú𝑡 6.2.2 Tính tốn thiết kế xylanh thủy lực - Chu kì hoạt động xylanh: + Thời gian vươn 10s + Thời gian lùi 6s - Xác định kích thước xylanh theo vị trí làm việc: Xylanh nối trực tiếp với răng, tác động để thực chuyển động tới lùi Góc uốn tối đa sản phẩm ống 180° tương đương với góc quay trục 180° Thơng qua kích thước truyền bánh răng-thanh ta xác định hành trình xylanh đẩy: 𝑙𝑐 = 𝑑𝑐 𝛼 = 140.𝜋 = 70𝜋 (𝑚𝑚) - Xác định phụ tải đặt lên cần pittong: + Lực tiếp tuyến cần thiết truyền răng-bánh răng: SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hịa 76 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực  Khi cần pittong tới: 2.𝑀𝑡 𝐹𝑐𝑡 = 𝑑𝑐 = 2.743,75 140 = 10,7 𝐾𝑁.mm  Khi cần pittong lùi về: 2.𝑀𝑙 𝐹𝑐𝑙 = 𝑑𝑐 = 2.743,75.0,2 140 = 2,1 𝐾𝑁.mm + Lực cần thiết để tạo gia tốc cho răng: Với vận tốc ban đầu đầu cần pittong di chuyển chiều dài yêu cầu 𝑙𝑐 thời gian t, ta xác định gia tốc chuyển động: 𝑎𝑡 = 𝑎𝑙 = 2.𝑙𝑐 𝑡𝑡2 2.𝑙𝑐 𝑡𝑙2 = = 2.60.𝜋 102 2.60.𝜋 62 = 5,8 10−3 𝑚/𝑠 = 10,47 10−3 𝑚/𝑠 Dựa vào tính tốn thiết kế phần ta có trọng lượng răng: 𝑀𝑡𝑟 = 𝑉 𝑚 = 5,2 10−3 7,8 10−3 =40,6 Kg  Khi cần pittong tới: 𝐹𝑡 = 6,87 10−3 40,6 = 278 10−3 N 𝐹𝑣 = 10,47 10−3 40,6 = 495,32 10−3 N - Lực cần thiết để tạo gia tốc cụm quay: Với cụm quay gia tốc bao gồm gia tốc tiếp gia tốc pháp: Gia tốc góc: 𝛽 = 2.𝜃 𝑡2 𝑟𝑎𝑑/𝑠 Vận tốc góc: 𝜔 = 𝜔0 + 𝛽 𝑡 𝑟𝑎𝑑/𝑠 Do 𝜔0 = nên : 𝜔 = 𝛽 𝑡 𝑟𝑎𝑑/𝑠 Trong đó:  Gia tốc tiếp chuyển động: 𝑎𝑡 = 𝛽 𝑟 = 2.𝜃 𝑡2  Gia tốc pháp chuyển động: 𝑎𝑛 = 𝜔2 𝑟 = ( 2.𝜃 ) r 𝑡2  Gia tốc chuyển động: 𝑎 = √𝑎𝑡2 + 𝑎𝑛2  Lực cần thiết để tạo gia tốc: 𝐹𝑎 = 𝑎 𝑀  Với M=112Kg Bảng 6.1 Thông số động lực học xylanh t (s) a (m/s) 𝑎𝑡 (m/s) 𝑎𝑛 (m/s) 𝐹𝑎 (N) Tới 10 0,036 0,1 0,11 12.32 lùi 0,087 0,17 0,19 21.28 Xylanh SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa 77 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực - Tính tốn lực cần thiết để thắng phụ tải hai chiều chuyển động: Lực tính tốn cần thiết tổng hợp lực trên: Xylanh tới: 𝐹𝑡 = 10625 + 278 10−3 + 12.32 = 10637,59 N Xylanh lùi về: 𝐹𝑣 = 2125 + 495,32 10−3 + 21.28 = 2146,77 N - Chọn kết cấu xylanh: Kết cấu xylanh chọn cho vừa đảm bảo yêu cầu truyền động, vừa tạo thuận lợi cho việc sử dụng cảm biến hành trình sau Với yêu cầu ta chọn xylanh tác động kép có cần hai phía Trong đó: D - đường kính ngồi xylanh d – đường kính cần xylanh A – tiết diện xylanh a – tiết diện cần Q – lưu lượng làm việc V – vận tốc tới xylanh V – vận tốc lùi xy lanh P – áp suất làm việc - Chọn áp suất làm việc xylanh Áp suất làm việc xylanh chọn dựa vào vận tốc chuyển động cần theo 5.9[6], ta chọn : P = 40 bar =40.105 N/𝑚𝑚2 - Tính diện tích xylanh theo áp suất phụ tải: A–a= 𝐹𝑡 𝑃 10644 = = 2,66 10−3 = 2661𝑚𝑚2 40.105 - Tính đường kính xylanh D cần xylanh d theo vận tốc lực: nên lấy d≈(0,5÷0,7)D theo Dựa vào bảng 4.1[6] ta chọn xylanh theo tiêu chuẩn sau: D = 125 mm d = 90 mm A–a= 𝜋.(𝐷 −𝑑2 ) = 𝜋(1252 −902 ) = 5907 𝑚𝑚2 ≈ 0,59𝑑𝑚2 Áp lực: 𝑃1 = 𝑃2 = 𝐹𝑡 𝐴−𝑎 𝐹𝑣 𝐴−𝑎 = = 10644 0,0059 = 18,04 𝑏𝑎𝑟 2203,925 0,0059 = 3,73 𝑏𝑎𝑟 Xác định khoảng chạy xy lanh, Nên chọn L 100 bar 𝑣 = ÷ 7𝑚/𝑠 ống xả: v = 0,5 ÷ 1,5 𝑚/𝑠 lưu lượng lớn hệ thống théo tính tốn : 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 40,2 𝑙í𝑡/𝑝ℎú𝑡 áp suất lớn vào khoảng 50 ÷ 100 𝑏𝑎𝑟 Ta chọn: ống hút: 𝑣 = 0,5 ÷ 1,5 𝑚/𝑠 ống nén: : 𝑣 = 5𝑚/𝑠 ống xả: : 𝑣 = 1,5 𝑚/𝑠 ta có đường kính ống dẫn : 4.40,2 ống hút, xả: 𝑑ℎú𝑡,𝑥ả = √ 𝜋.15.60 4.40,2 ống nén: 𝑑𝑛é𝑛 = √ 𝜋.50.60 = 0,238 𝑑𝑚 = 23,8 𝑚𝑚 ta chọn 𝑑ℎú𝑡,𝑥ả = 24 = 0,131 𝑑𝑚 = 13,1 𝑚𝑚 𝑡𝑎 𝑐ℎọ𝑛 𝑑𝑛é𝑛 = 14 𝑚𝑚 6.5 TỔN THẤT ÁP SUẤT 6.5.1 Tổn thất theo chiều dài đường ống Tổn thất áp suất theo chiều dài đường ống phụ thuộc vào trạng thái chảy dòng chất lỏng : chảy tầng hay chảy rối Trạng thái chảy chất lỏng xác định số Renld (Re), với tiết diện ống tròn theo 3.4[5] ta có: 𝑅𝑒 = 𝑣.𝑑 (6.5) 𝑉 SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa 80 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực Trong đó: 𝑣 – hệ số nhớt động chất lỏng, 𝑣 = 32𝑐𝑠𝑡 = 32 𝑚𝑚2 /𝑠 d – đường kính ống mm v – vận tốc dịng chảy mm ống dẫn Bảng 6.2 Hệ số remold đường ống dẫn d(mm) V mm/s Re Nén 14 5000 2187,5 Hút, xả 28 1500 1125 Với giá trị phân giới số 𝑅𝑒𝑝 vào khoảng 2200 ÷ 2300 dòng chảy trạng thái chảy tầng 𝑅𝑒 < 𝑅𝑒𝑝 6.5.2 Tổn thất áp suất Tổn thất áp suất ma sát ∆𝒑 đoạn ống trạng thái chảy tầng theo 3.14[5] 𝐿 𝛾.𝑣 𝑑 2.𝑔 ∆𝒑 = (𝜆 + 𝜉𝑣 ) (6.6) Trong đó: λ - hệ số cản ma sát, thực tế ta lấy λ = 75 𝑅𝑒 theo 3.13[5] L – chiều dài đoạn ống d – đường kính đoạn ống 𝜉𝑣 – hệ số cản vào chổ ống phụ thuộc vào độ ống 𝜉𝑣 = 0,5 ÷ ống sử dụng ống mềm nên ta chọn 𝜉𝑣 = 𝛾 – trọng lượng riêng chất lỏng 𝛾 = 8,9𝑁 𝑙𝑖𝑡 = 8,9 × 10−6 𝑁/𝑚𝑚3 v – vận tốc dịng chảy g – gia tốc trọng trường, g = 9,8𝑚/𝑠 Tổn thất áp suất cục bộ: phần lượng chất lỏng dùng để thắng lực cản chảy qua thiết bị cấu thủy lực tổn thất ày chủ yếu biến dạng thay đổi hướng, thay đổi vận tốc, rối loạn dòng chảy tổn thất áp suất cục xác định theo 3.20[5] ∆𝒑 = (𝜉𝑣 ) 𝛾.𝑣 (6.7) 2.𝑔 Trong đó: 𝜉 – hệ số cản phụ thuộc vào lỗ thông quy ước cản cục sau giá trị trung bình hệ số cản cục theo số thiết bị thường gặp: SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa 81 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực + Van phân phối chọn vào khoảng ÷ + Van chiều khơng tính lực lị xo, chọn vào khoảng ÷ + Van giảm áp + Các ống nối thẳng chọn khoảng 0,1 ÷ 0,15 + Đầu nối với góc ngoặt 90° chọn vào khoảng 1,5 ÷ 6.6 BƠM, ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ CÁC CỤM KHÁC 6.6.1 Bơm Trong hệ thống dầu ép ta dùng loại bơm thể tích Bom hoạt động dựa thay đổi thể tích buồng làm việc Tùy thuộc vào lưu lượng dầu bơm đầy chu kỳ làm việc mà ta chia thành hai loại: bơm có lưu lượng có định gọi bơm cố định, bơm có lưu lượng thay đổi gọi bơm điều chỉnh Công suất bơm cung cấp theo 4.2[5]: 𝑁= 𝑄𝑇 𝑃 612.𝜂 = 40.60 612.0,8 = 4,9 𝐾𝑊 (6.8) Trong đó: 𝑄𝑇 – lưu lượng thực tế 𝑄𝑇 = 40 𝑙/𝑝ℎú𝑡 P – áp suất P = 60 bar 𝜂 – hệ số có ích thể tích chọn 𝜂 = 0,8 Ta chọn thơng số theo tiêu chuẩn Việt Nam: - Áp suất danh nghĩa: p = 63 bar - Số vòng quay danh nghĩa trục bơm: v = 1500 vòng/phút - Lượng dầu tiêu thụ vòng quay: 𝑞= 𝑄 𝑛 = 40 1500 = 0,027 𝑙/𝑝ℎú𝑡 - Momen xoắn trục động theo 4.7[5] 𝑁 4,9 𝑛 1500 𝑀 = 975 = 975 = 3,18 𝐾𝐺𝑚 Chọn bơm bánh với thông số làm việc sau: - Lưu lượng: ÷ 0,144 𝑙/𝑣ị𝑛𝑔 - Áp suất làm việc: ÷ 207 𝑏𝑎𝑟 - Nhiệt độ làm việc: −40° ÷ 230° 𝑙/𝑣ị𝑛𝑔 - Độ nhớt dầu làm việc: ÷ 16500 𝑐𝑠𝑡 - Vận tốc lớn đạt được: 3000 vịng/phút SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa 82 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực 6.6.2 Chọn động Dựa công suất cần thiết để kéo bơm : N = 4,9 KW, số vòng quay bơm vào khoảng 1500 vòng/phút ta chọn động theo bảng P1.2[5] - Kiểu động cơ: - Công suất 7KW - Vận tốc quay 1500 vòng/phút - 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑇𝑑𝑛 = 2,5 - Momen vô lăng rô to : 0,28 Kg𝑚2 6.6.3 Bể chưa dầu Với kết cấu máy ta thiết kế bể dầu đúc liền thân máy, thể tích bể chứa dầu chọn phụ thuộc vào lưu lượng Q: 𝑉 = (3 ÷ 5)𝑄 = 4.40 = 160 𝑙í𝑡 Với Q = 40lít/phút 6.7 ĐỘNG CƠ SERVO AC Hình 6.3 Động Servo AC AC Servo Motor thực chất động xoay chạy điện pha, hoạt động dựa nguyên lý nam châm vĩnh cửu loại động máy bơm hay máy quạt Điểm khác biệt AC Servo Motor so với động thông thường tích hợp nhiều cơng cụ điện tử cảm biến để truyền thông tin điều khiển như: khuếch đại, điều khiển, mã hóa hình SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hịa 83 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực 6.7.1 Cấu tạo động Servo AC Hình 6.4 Cấu tạo động Servo AC Về cấu tạo động servo dạng động đồng pha dùng nam châm vĩnh cửu Động servo tích hợp encoder độ phân giải lớn để giúp trình điều khiển xác Để điều khiển motor hãng tích hợp riêng driver cho động Tùy ứng dụng động AC servo thường có chế độ điều khiển tốc độ, vị trí torque( momen), chế độ khác cần cài đặt tùy theo thơng số ứng dụng tải Vì cấu tạo tương đối đặc biệt nên thường động servo bị hư hỏng thường khó sửa chữa quấn lại Bởi quấn lại khơng thơng số giống nhà sản xuất khó điều khiển khơng tương thích Thường động servo hãng sử dụng loại driver hãng điều khiển 6.7.2 Ngun lý hoạt động AC Servo Motor AC Servo Motor hoạt động theo nguyên tắc PWM (Điều chế độ rộng xung), có nghĩa góc quay điều khiển thời lượng xung áp dụng cho mã PIN điều khiển Về động servo tạo thành từ động DC điều khiển điện trở thay đổi (chiết áp) số bánh Khi máy lệnh đầu vào theo vị trí trục Nếu tín hiệu phản hồi khác với đầu vào cho, tín hiệu lỗi cảnh báo người dùng Bộ khuếch đại chuyển tín hiệu áp dụng làm đầu vào cho động cơ, động quay Và trục đạt đến vị trí u cầu, tín hiệu trở thành số khơng, động đứng n giữ vị trí Đầu vào lệnh dạng xung điện Vì đầu vào thực tế động khác biệt tín hiệu phản hồi (vị trí tại) tín hiệu yêu cầu, tốc độ động tỷ lệ thuận với chênh lệch vị trí vị trí cần thiết Lượng điện mà động yêu cầu tỷ lệ thuận với quãng đường cần di chuyển SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hịa 84 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực Động kết hợp với Encoder để cung cấp phản hồi vị trí tốc độ Nói cách đơn giản, đo vị trí Sau đó, vị trí đo đầu so sánh với vị trí lệnh, đầu vào bên ngồi để điều khiển Nếu vị trí đầu khác với vị trí đầu dự kiến, tín hiệu lỗi tạo Điều làm cho động quay theo hai hướng, cần phải đưa trục đầu đến vị trí thích hợp Khi vị trí đến gần, tín hiệu lỗi giảm xuống khơng Cuối động dừng lại Động Ac Servo hệ thống điều khiển vịng kín, sử dụng thơng tin phản hồi vị trí nhằm điều khiển chuyển động Nhờ có Encoder khuếch đại, thơng tin nhận phản lực truyền xử lý, sau tăng thêm tần số cho động hoạt động mạnh hơn, việc dường khơng có độ trễ Việc gọi điều khiển hồi tiếp, giúp cho AC Servo Motor tự động điều khiển xác Có chế độ điều khiển động cơ: Tốc độ, vị trí moment, cần cài đặt tùy theo mục đích sử dụng động Ngoài ra, AC Servo Motor tương thích với Driver hảng hoạt động Khi xãy hư hỏng động cơ, ví dụ cháy cuộn dây( thường thấy động dùng nam châm) khơng thể tự ý quấn lại dây làm sai với thông số hảng sản xuất Tốt nhất, gặp hư hỏng bạn nên mang động gặp nhà sản xuất để bảo hành liên hệ với công ty chuyên lắp đặt bảo hành sửa chữa 6.7.3 Ứng dụng động Servo Ứng dụng động AC servo nhiều lĩnh vực máy móc Đối với số loại máy cơng cụ CNC chấn đột dập để di chuyển theo trục X, Y, Z thường sử dụng servo để di chuyển trục cách xác Một số dây chuyền chiết rót, đóng gói cần chạy dừng vị trí yêu cầu bắt buộc phải sử dụng động ac servo Một đặc điểm quan trọng động ac servo có kích thước khả nhỏ gọn so với động điện pha bình thường nên số loại máy yêu cầu kích thước nhỏ gọn nhẹ người ta sử dụng động ac servo tương đối nhiều 6.7.4 Cách chọn công suất động servo loại driver servo  Xác định ứng dụng cần sử dụng động motor driver servo Những ứng dụng có yêu cầu độ xác tốc độ cao giải pháp nên nghĩ tới dùng động ac servo kèm với chi phí đầu tư cao SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hịa 85 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực Bạn phải tham khảo thực tế loại máy có cần phải dùng servo để đáp ứng đủ nhu cầu hay không ?  Tính tốn cơng suất cần dùng motor động servo Sau xác định ứng dụng cần thiết phải dùng động servo bạn vào bước chọn công suất Đối với máy hồn tồn bạn phải tính tốn thơng số xác tải, khí để chọn cơng suất phù hợp cho motor servo, tính dư tốn chi phí cao, tính thiếu phải cơng đổi lại cơng suất cao, việc tính tốn địi hỏi bạn phải có kiến thức tốt khí chế tạo máy  Xác định thơng số kỹ thuật lại driver motor động servo Sau chọn công suất động cơ, bạn chọn loại driver để phù hợp với động này, thơng số driver phải tương thích cơng suất với động cơ, đọc encoder động  Vấn đề chọn công suất cho motor động servo Đối với trường hợp lắp servo thay cho servo cũ sẵn có cách chọn cơng suất đơn giản bạn cần chọn công suất cao so với loại dùng chạy Lưu ý mối quan hệ tốc độ định mức cơng suất, motor có tốc độ định mức lớn có momen nhỏ motor có tốc độ định mức nhỏ nên có nhiều trường hợp chọn motor cơng suất có tốc độ định mức cao dẫn tới momen thấp nên gắn vào chạy báo lỗi  Chọn công suất motor servo theo tính tốn khí Khi thiết kế máy móc hay dây chuyền hồn tồn bắt buộc phải tính tốn khí chọn công suất motor Bạn lưu ý tính tốn dựa thơng số khí bạn phải dựa công thức theo trường hợp để momen chuẩn xác chọn motor servo cho thích hợp Bởi có nhiều bạn tính khí bị sai dẫn tới chọn động servo yếu kéo tải 6.8 PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN CNC Hiện giới, máy tự động bán tự động có số phần mềm để lập trình mô gia công sản phẩm như: BentechEZ3D, BentechEZ, Bentech Pro,…Đây phần mềm để lập trình máy uốn ống, sau xác định thông số cần thiết cho máy như: Vật liệu, chiều dài gia cơng, góc uốn, vị trí uốn,… Máy hoạt động theo chương trình lập trình dựa vào thơng số SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa 86 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực Hình 6.5 Phần mềm Bentech Pro Với việc dưa thông số cần thiết để lập trình uốn ống Phần mềm tích hợp với cấu chấp hành điều khiển theo số liệu tính sẵn Khơng gia tăng độ xác mà với việc áp dụng tự động hóa vào cơng nghệ uốn ống cịn làm cho suất tăng lên đáng kể SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa 87 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp kết cuối chặng đường Đại Học mà sinh viên kỹ thuật phải trải qua nhằm đánh giá củng cố kiến thức học, chuẩn bị cho tương lai phía trước Với hướng dẫn tận tình thầy Th S Đào Thanh Hùng, em hoàn thành tốt đồ án dựa khả có hạn thân Máy uốn thiết kế với ưu điểm sau: - Với chi tiết đơn giản máy ứng dụng thực tế sản xuất chế tạo - Có thể dễ thay đổi bán kính uốn, góc uốn khác Ngồi máy cịn có số nhược điểm: - Kết cấu máy phức tạp - Giá thành cao - Cần nhiều khn uốn để phù hợp với kích thước ống uốn Tuy nhiên với kiến thức thời gian hạn chế nên máy thiết kế chưa thật đảm bảo yêu cầu kỹ thuật ,tính kinh tế chưa sâu vào thực tế Kính mong góp ý q Thầy, Cơ Khoa Bộ Môn bạn bè SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa 88 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tất Tiến,2000, Lý thuyết biến dạng dẻo kim loại, Nhà xuất giáo dục [2]PGS.TS Trần Văn Địch, 2007, Giáo trình thiết kế đồ án công nghệ Chế tạo máy, nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Nguyễn Hữu Lộc, 2004, Cơ sở thiết kế máy, nhà sản xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM [4] Trịnh Chất-Lê Văn Uyển, 2002, Tính tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập 1,2 nhà xuất giáo dục [5] Trần Doãn Đỉnh 2002 ,Truyền Dẫn Thủy Lực Trong Chế Tạo Máy, nhà xuất Khoa Học Và Kỹ Thuật [6] Trần Xuân Tuỳ - Hệ Thống Điều Khiển Tự Động Thuỷ Lực, nhà xuất khoa học kỹ thuật [7] Nguyễn Ngọc Cẩn 2002 Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM [8] Nguyễn Ngọc Phương 2000, Hệ Thống Điều Khiển Thủy Lực [9] Nguyễn Đắc Lộc 2007, Sổ tay công nghệ Chế Tạo Máy tập 1,2,3 Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [10] https://123hoidap.com/threads/143564/ SVTH: Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa 89 GVHD: Th.S Đào Thanh Hùng ... Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực Hình 1.4 Thép ống sử dụng thiết kế, trang trí khơng gian sống 1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY UỐN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.2.1 Tình hình sử dụng máy uốn. .. Th.S Đào Thanh Hùng Tính tốn, thiết kế máy uốn ống thủy lực LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 2.1 CÁC YÊU CẦU CẦN THIẾT VỚI MÁY UỐN ỐNG 2.1.1 Các tiêu hiệu sử dụng - Máy thiết kế phải có suất hiệu... 2: Uốn ống kiểu chày uốn - Đây kiểu uốn để chắn mức độ hư hỏng biến dạng sản phẩm nhỏ xảy Phơi ống máy uốn ống đỡ bên chày uốn, chày uốn chắn cho ống không bị biến dạng méo mó uốn sau ống uốn