Thiết kế máy thử mỏi cho ghế nhựa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ MÁY THỬ MỎI CHO GHẾ NHỰA MÃ SỐ: SV2021-166 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: HỒNG TÙNG SKC007658 Tp Hồ Chí Minh, tháng 6/2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ MÁY THỬ MỎI CHO GHẾ NHỰA SV2021-166 Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học - Ứng dụng SV thực hiện: Hoàng Tùng (chủ nhiệm đề tài) Nam, Nữ: Nam Nguyễn Hồng Thái Nam Đặng Quốc Thái Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 17143CL3, khoa đào tạo chất lượng cao Năm thứ: Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Người hướng dẫn: Th.s Trần Mai Văn TP Hồ Chí Minh, 6/2021 Mục lục CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, NỘI DUNG VÀ MỤC TIÊU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1 Sản xuất nhựa công nghệ ép phun 1.2 Đặc điểm công nghệ 1.3 Máy ép phun 1.3.1 Hệ thống hỗ trợ ép phun 1.3.2 Hệ thống phun 1.3.3 Hệ thống kẹp 1.3.4 Hệ thống điều khiển .8 1.3.5 Khuôn ép phun .8 1.4 Các ứng dụng 10 1.5 Giới thiệu tượng phá hủy chi tiết mỏi 11 1.5.1 Hiện tượng phá hủy mỏi 13 1.5.2 Đường cong mỏi 14 1.5.3 Những Chỉ Tiêu Phá Hủy Mỏi 16 1.5.4 Những Nhân Tố Ảnh Hưởng Đến Độ Bền Mỏi Của Chi Tiết Máy: 16 1.5.5 Biện Pháp Nâng Cao Độ Bền Mỏi Của Chi Tiết Máy 17 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1 Tổng hợp tiêu chuẩn 19 2.1.1 ISO 19 2.1.2 ASTM 19 2.1.3 TCVN 20 2.2 Tiêu chuẩn ASTM D7774 – 12 sử dụng cho hệ thống kiểm tra độ bền mỏi [5] 20 2.2.1 Phạm vi 20 2.2.2 Tài liệu tham khảo 21 2.2.3 Thuật ngữ 21 2.2.4 Tóm tắt phương án 22 2.2.5 Ý nghĩa sử dụng 22 2.2.6 Dụng cụ 23 2.2.7 Lấy mẫu, mẫu thử đơn vị 23 2.2.8 Số lượng mẫu thử 24 2.2.9 Hiệu chuẩn tiêu chuẩn hóa 24 2.2.10 Điều kiện 24 2.2.11 Tiến hành thí nghiệm 25 2.2.12 Biểu đồ, giải thích kết 27 2.2.13 Báo cáo 27 2.2.14 Độ xác sai lệch 28 CHƯƠNG MÔ HÌNH MÁY THỬ ĐỘ BỀN MỎI 29 3.1 Quy trình thiết kế tính tốn 29 3.1.1 Các phương án đề 30 3.1.2 Tính tốn thơng số 36 3.2 Chức phận 40 3.2.1 Động điện xoay chiều pha 40 3.2.2 Biến tần 41 3.2.3 Cơ cấu dẫn hướng 42 3.3 Mơ hình 3D 43 3.4 Bản vẽ thiết kế 47 3.5 Tính bền chi tiết 55 3.5.1 Tổng quan: 55 3.5.2 Tính tốn mô 59 CHƯƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THỬ ĐỘ BỀN MỎI 72 4.1 Quy trình cơng nghệ trục thử mỏi 72 4.2 Quy trình cơng nghệ trục xoay 75 4.3 Quy trình cơng nghệ hộp bạc trượt 77 4.4 Quy trình lắp ráp 83 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 84 5.1 Hệ thống điều khiển hướng dẫn sử dụng máy 84 5.1.1 Giới thiệu máy thử độ bền mỏi cho ghế nhựa 84 5.1.2 Nguyên tắc sử dụng máy 85 5.1.3 Hướng dẫn sử dụng máy 85 5.1.4 Điều chỉnh tốc độ quay 86 5.2 Kết 87 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 88 6.1 Các kết đạt 88 6.2 Những vấn đề hạn chế 88 6.3 Hướng phát triển 88 Tài liệu tham khảo 89 Dang sách bảng biểu Bảng 1.1: Ưu nhược điểm cụm kìm cấu khuỷu xylanh thủy lực Bảng 3.1: Số liệu tóm tắt Bảng 3.2: Tóm tắt số liệu Bảng 4.1: Phương án gia cơng chi tiết trục thử Bảng 4.2: Phương án gia công chi tiết trục xoay Bảng 4.3: Phương án gia công chi tiết hộp đựng bạc trượt Bảng 5.1: Bảng tra tốc độ Bảng 5.2: Kết thử mỏi cho ghế nhựa BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế máy thử mỏi cho ghế nhựa - Chủ nhiệm đề tài: Hoàng Tùng - Lớp: 17143CL3 - Thành viên đề tài: Stt Họ tên Nguyễn Hồng Thái Đặng Quốc Thái - Người hướng dẫn: Th.S Trần Mai Văn Mục tiêu đề tài: Mục tiêu đề tài đưa mẫu máy thử độ bền mỏi cho sản phẩm nhựa cụ thể ghế nhựa để kiểm tra độ bền mỏi Sau trình tìm hiểu nghiên cứu đề tài có kết mẫu máy thử xác định độ bền chu kỳ mỏi sản phầm ghế nhựa Tính sáng tạo: Đề tài đưa phương pháp tiếp cận nghiên cứu để thử mỏi cho sản phẩm ghế nhựa, làm lại cấu nâng hạ đầu thử mỏi cấu cam Kết nghiên cứu: Nghiên cứu bước đầu đưa mơ hình máy thử mỏi cho sản phẩm ghế nhựa, xác định mức chuyển vị chu kỳ mỏi ghế Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Đưa mơ hình thử mỏi đơn giản kinh tế so với mẫu máy trước Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ tên) LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật, đặc biệt khoa học máy tính làm thay đổi mặt đời sống xã hội Từ kỷ XX, cơng nghệ máy tính đưa vào áp dụng sản xuất góp phần tự động hóa sản xuất, giải phóng sức lao động người, tăng suất chất lượng sản phẩm Theo đời phương thức sản xuất có trợ giúp máy tính máy cơng cụ tích hợp điều khiển số Ở Việt Nam, ngồi cơng nghệ CAD/CAM phát triển, ứng dụng rộng rãi xí nghiệp, nhà máy Thì vài năm trở lại cơng nghệ ép khuôn (Molding) bước đầu nghiên cứu ứng dụng viện nghiên cứu, trung tâm công nghệ cao Công nghệ ép khuôn (Molding) tổ hợp CAD, kỹ thuật thiết kế xử lý số liệu (Ansys) quan trọng tạo mẫu giả lập (Moldex 3D) Kỹ thuật ép khuôn kỹ thuật tạo nên sản phẩm mới, phù hợp với xu hồn cầu hóa phương diện thị trường thương mại sản xuất, đa dạng hóa sản phẩm, đổi sản phẩm mẫu mã nhanh, sản xuất công nghệ cao, phù hợp với tính cạnh tranh thị trường ngày khốc liệt Tuy nhiên độ bền mẫu nhựa ép lại điểm yếu Đề tài “Thiết kế máy thử mỏi cho ghế nhựa” tập trung nghiên cứu độ bền mỏi chi tiết nhựa, cụ thể ghế nhựa Giúp tìm phương án tối ưu để mẫu ép có độ bền mỏi cao CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, NỘI DUNG VÀ MỤC TIÊU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1 Sản xuất nhựa công nghệ ép phun Ép phun công nghệ truyền thống ngành sản xuất nhựa Công nghệ sử dụng phổ biến quốc gia có ngành cơng nghiệp phát triển Đức, Hoa kỳ, Nhật Bản, … thâm nhập vào nước châu Á Ép phun (cơng nghệ ép nhựa định hình) phương pháp đúc để tạo hình sản phẩm thơng qua cơng đoạn phun ( đun nhựa nóng chảy) ép vào khn để tạo nên hình dáng cho sản phẩm Đây phương pháp gia công chủ yếu sử dụng công nghiệp gia công polymer Thực trạng nay, nguyên liệu sắt, gang, nhôm, đồng thau… dần cạn kiệt tự nhiên Chính mà tương lai, việc sử dụng nguyên liệu nhựa lớn Có thể nói rằng, sản phẩm nhựa tạo từ công nghệ ép phun dần trở thành phần thiếu sống ngày 1.2 Đặc điểm công nghệ Quy trình ép phun thực qua bước chính, cụ thể sau: Bước 1: Sử dụng máy ép nhựa để làm nóng chảy nguyên liệu với nhiệt độ thích hợp Ở bước này, nguyên liệu thơ cịn dạng cứng loại nhựa tái chế, nhựa nguyên sinh đưa vào cổng nguyên liệu máy ép nhựa Tại đây, nguyên liệu trộn đẩy phía trước để nung nóng chảy hệ thống gia nhiệt bố trí nằm xung quanh xilanh máy Bước 2: Hệ thống trục vít máy ép nhựa tạo áp lực lớn để bơm nhựa đun nóng chảy vào khn trạng thái đóng Hệ thống trục vít máy ép nhựa đóng vai trị pít tơng đẩy phần nhựa nung nóng chảy phía trước áp lực lớn Hệ thống kênh dẫn nhựa chứa phần nhựa lỏng Lúc này, lịng khn trạng thái đóng để làm nhiệm vụ tạo hình sản phẩm Bước 3: Làm mát phận khuôn để phần nhựa đun nóng chảy chuyển sang trạng thái rắn Để lấy nhựa ngồi phần nhựa đun nóng chảy bắt buộc phải làm đơng cứng Ở bước này, hệ thống làm mát máy hoạt động để làm khuôn nguội đồng thời làm rắn phần nhựa nóng chảy Bước 4: Lấy sản phẩm ngồi Đây bước cuối quy trình ép phun Hệ thống kim khuôn máy ép nhựa kéo nửa khuôn cách từ từ, để khoảng định để lấy sản phẩm bên ngồi Sau đó, lại đóng khn để tiếp tục quy trình 1.3 Máy ép phun Máy ép phun có cấu tạo gồm phần sau: Hình 1.1: Cấu tạo chung máy ép phun 1.3.1 Hệ thống hỗ trợ ép phun Gồm: Thân máy (Frame) Hệ thống điện (Electrical system) Hệ thống thủy lực (Hydraulic system) Hệ thống làm nguội (cooling system) 82 4.4 Quy trình lắp ráp Bước 1: Lắp ráp phận nhỏ vào trục đỡ vật nặng: Lắp ráp đỡ vật nặng vào trục (cố định bu lông) Lắp ráp trục thử ngang vào trục (Hàn) Lắp ráp bạc đạn vào trục thử ngang (cố định bu lông) Bước 2: Lắp ráp hộp thử: Lắp ráp bạc trượt dài vào hộp thư Cố định miếng mica (để lắp thước) vào hộp thư Cố định ke vng góc (để ráp cơng tắc hành trình) vào hộp thư Bước 3: Lắp ráp đỡ đầu thử: Lắp ráp bạc trượt nhỏ vào đỡ đầu thử Bước 4: Lắp ráp trục xoay Lắp ráp gối đỡ vào trục xoay Lắp ráp đĩa xích vào trục xoay Bước 5: Lắp ráp phận đỡ ghế Hàn cố định đỡ bàn nâng với tán dài Ráp vít me vào tán dài Lắp ráp đỡ ghế ren vít me, cố định bu lông Bước 6: Lắp ráp phận đỡ ghế vào khung Bước 7: Lắp ráp đỡ đầu thử vào khung Bước 8: Lắp ráp hộp thử vào đỡ đầu thử: gắn công tắc hành trình thước đo vào hộp thư Bước 9: Lắp ráp trục vào hộp thư Bước 10: Lắp ráp đỡ vật nặng lên trục chính, đồng thời ráp dẫn hướng nối từ đỡ vật xuống đỡ đầu thử Bước 11: Lắp ráp trục xoay vào khung gối đỡ trục Bước 12: Lắp ráp động vào khung (lắp ráp đĩa xích nhỏ vào trục động cơ) Bước 13: Nối xích đĩa xích lại Bước 14: Thiết kế mạch điện nối điện vào phận CHƯƠNG QUÁ TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 5.1 Hệ thống điều khiển hướng dẫn sử dụng máy 5.1.1 Giới thiệu máy thử độ bền mỏi cho ghế nhựa Máy thử độ bền mỏi thiết bị sử dụng để thử độ bền mỏi sản phẩm nhựa, cụ thể ghế nhựa Thông số kỹ thuật: Tên sản phẩm: Máy thử độ bền mỏi cho ghế nhựa Kiểu động cơ: Động điện giảm tốc pha, công suất 90W, tỷ số truyền hộp giảm tốc 1/12,5; tốc độ trục đầu 120 vòng/phút Số chu kỳ hoạt động tối đa máy: 60 chu kỳ/phút Cự ly hành trình lớn nhất: mm Cấu tạo máy: 5.1.2 Nguyên tắc sử dụng máy Kiểm tra dầu bơi trơn vị trí cần thiết: Cam, xích, … Kiểm tra biến tần tần số thấp Kiểm tra cấu dẫn hướng có bị lắc, trượt Mở cho máy chạy không tải máy có âm bất thường phải dừng máy để kiểm tra Khi máy hoạt động không chạm vào phận nguy hiểm máy như: Trục xoay chính, đầu thử, xích tải Khi máy dừng hoạt động lâu phải tắt nút nguồn 5.1.3 Hướng dẫn sử dụng máy Bước 1: Khởi động máy 1, Cấp nguồn điện cho máy phích cắm vào nguồn điện 220V 2, Kiểm tra nút dừng E-stop: Tắt -> Ấn xuống Mở -> Xoay ngược chiều kim đồng hồ 3, Mở nguồn cho máy: Khi máy cấp nguồn đèn sáng Bước 2: Chuẩn bị cho việc thử độ bền mỏi 1, Xoay nút chuyển trạng thái sang Manual -> nhấn giữ nút để động chạy Tới cam đẩy trục thử lên vị trí cao dừng lại 2, Đặt mẫu thử ( ghế nhựa ) vào vị trí chốt bàn thử 3, Sử dụng cờ lê xoay đai ốc phía để nâng bàn thử lên Tới mặt ghế vừa chạm vào mặt trục thử 4, Xiết đai ốc xuống để cố định vị trí bàn thử 5, Bấm nút chạy động để cam xoay, thả toàn khối lượng đầu thử lên ghế 6, Đặt vật nặng ( tải ) lên đầu thử 7, Đẩy kim thử thước đo chạm vào đỡ vật nặng -> bấm để thước quay lại mốc ban đầu 8, Điều chỉnh số chu kỳ thử mỏi đếm bảng điều khiển Bước 3: Bắt đầu chạy thử mỏi 1, Xoay nút chuyển trạng thái sang Auto -> bấm nút reset để đếm quay lại 2, Bấm nút chạy động máy bắt đầu hoạt động Đèn sáng báo máy hoạt động 3, Điều chỉnh tốc độ thử nút xoay điều chỉnh tần số *Lưu ý: Khi máy chạy đủ số chu kỳ tự động dừng lại Bấm nút dừng E-stop muốn máy dừng lại Để máy tiếp tục chạy lại cần xoay nút dừng E-stop ngược chiều kim đồng hồ, sau bấm nút chạy động 5.1.4 Điều chỉnh tốc độ quay Tốc độ quay động điều chỉnh thông qua biến tần Công thức tính: Tỷ số truyền: 0,625 Số vịng quay: Tốc độ quay ( vòng/phút ) 10 20 30 40 50 Bảng 5.1: Bảng tra tốc độ 5.2 Kết Số chu kỳ thử mỏi Chuyển vị (mm) Bảng 5.2: Kết thử mỏi cho ghế nhựa Nhận xét: Ở khoảng thử ghế nhựa bị tải tác động gây chuyển vị nhiều từ lên đến 0,4 mm, sau thử khoảng từ 1500 đến 2000 chu kỳ, thời điểm trở sau tới đạt đủ 4000 chu kỳ mức độ chuyển vị ghế gần bão hòa từ 0,4 0,47 mm Về phần độ bền vật liệu sau thử mỏi, chuyển vị 0,47 mm cảm thấy thay đổi độ bền vật liệu thông qua cảm nhận mắt thường CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Các kết đạt Đề tài tạo hội để tiếp cận học tập nắm bắt tiến khoa học Nội dung đồ án thực suốt kỳ học vừa qua trình làm việc nghiên cứu cách nghiêm túc Việc giải thành công vấn đề mang lại thêm kiến thức định trước thử thách thực tế chờ đợi bước áp dụng vào thực tế sản xuất: Các kiến thức độ bền nói chung độ bền mỏi nói riêng chi tiết nhựa ép phun Tối ưu hóa độ bền mỏi chi tiết nhựa ép phun 6.2 Những vấn đề hạn chế Do hạn chế, đồ án cịn có thiếu sót: Vẫn cịn có nhiều loại thơng số in phần mềm chưa in thực nghiệm để tiến hành kiểm nghiệm độ bền Máy vận hành tốt chạy ngun lý, nhiên gia cơng chưa xác số chi tiết dẫn đến máy hoạt động khơng êm Có thể thay chi tiết trục, bạc trượt, động cơ… tùy theo mục đích để thử nghiệm loại vật liệu mẫu thử khác 6.3 Hướng phát triển Sau thời gian nghiên cứu phát triển đề tài, nhiên tránh khỏi thiếu sót, hướng phát triển sau nâng cao chất lượng đề tài: Thay đổi kích thước khung bàn nâng để thử nhiều loại sản phẩm Có thể thay đổi cấu nâng hạ đầu thử để máy thử với tầm chuyển vị lớn Tính tốn lại thay đổi phần đặt vật nặng để thử với nhiều loại tải trọng 8 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1]: Tìm hiểu cơng nghệ ép nhựa định hình phổ biến https://minhlongplastic.vn/tin-tuc/34-tim-hieu-ve-cong-nghe-ep-nhua-dinh-hinh-phobien-hiennay.html#:~:text=Ép%20phun%20(cơng%20nghệ%20ép,cơng%20nghiệp%20gia%20cơn g%20polymer [2]: Máy ép phun - máy móc thiết bị ngàng nhựa https://www.vinakingwell.com/may-ep-phun [3]: Tất tần tật điều bạn cần biết ép phun nhựa http://cokhinamlam.com/tin-tuc/tat-tan-tat-nhung-dieu-ban-can-biet-ve-ep-phunnhua.html [6]: Cơ cấu cam https://vi.wikipedia.org/wiki/Cơ_cấu_cam [7]: Nguyên lí làm việc cấu tay quay - trượt https://tech12h.com/de-bai/trinh-bay-nguyen-li-lam-viec-cua-co-cau-tay-quay-contruot.html [8]: Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập một, trang 77 [9]: Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập một, trang 55 [10]: ĐỘNG CƠ PHA LÀ GÌ? NGUYÊN LÝ VÀ CẤU TẠO https://uniduc.com/vi/blog/dong-co-3-pha-la-gi-nguyen-ly-va-cau-tao [11]: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN BÊN TRONG BIẾN TẦN http://tbshop.vn/kien-thuc-ky-thuat/5329-cau-tao-ben-trong-cua-mot-bien-tan.html Tiếng Anh [4]: Fatigue test https://www.tec-science.com/material-science/material-testing/fatigue-test/ [5]: Standard Test Method for Flexural Fatigue Properties of Plastics https://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/D7774-12.htm TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ... để thử mỏi cho sản phẩm ghế nhựa, làm lại cấu nâng hạ đầu thử mỏi cấu cam Kết nghiên cứu: Nghiên cứu bước đầu đưa mơ hình máy thử mỏi cho sản phẩm ghế nhựa, xác định mức chuyển vị chu kỳ mỏi ghế. .. tài đưa mẫu máy thử độ bền mỏi cho sản phẩm nhựa cụ thể ghế nhựa để kiểm tra độ bền mỏi Sau trình tìm hiểu nghiên cứu đề tài có kết mẫu máy thử xác định độ bền chu kỳ mỏi sản phầm ghế nhựa Tính... độ bền mẫu nhựa ép lại điểm yếu Đề tài ? ?Thiết kế máy thử mỏi cho ghế nhựa? ?? tập trung nghiên cứu độ bền mỏi chi tiết nhựa, cụ thể ghế nhựa Giúp tìm phương án tối ưu để mẫu ép có độ bền mỏi cao CHƯƠNG