Phát triển thiết kế và chế tạo máy kiểm nghiệm độ bền mỏi cho cơ cấu đàn hồi ổn định momen

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN MỎI CHO CƠ CẤU ĐÀN HỒI ỔN ĐỊNH MOMEN GVHD: TH.S PHAN THANH VŨ SVTH: VÕ THÀNH NHẬT NGUYỄN SONG THANH NGHỊ NGƠ TRIỆU VĨ SKL009785 Tp.Hồ Chí Minh, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN MỎI CHO CƠ CẤU ĐÀN HỒI ỔN ĐỊNH MOMEN GVHD: Th.S Phan Thanh Vũ SVTH: VÕ THÀNH NHẬT MSSV: 17143117 SVTH: NGUYỄN SONG THANH NGHỊ MSSV: 18144266 SVTH: NGÔ TRIỆU VĨ MSSV: 18143184 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY KIỂM NGHIỆM BỀN MỎI CHO CƠ CẤU ĐÀN HỒI ỔN ĐỊNH MOMEN GVHD: Th.S Phan Thanh Vũ SVTH: VÕ THÀNH NHẬT MSSV: 17143117 SVTH: NGUYỄN SONG THANH NGHỊ MSSV: 18144266 SVTH: NGÔ TRIỆU VĨ MSSV: 18143184 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Sinh viên 1: Võ Thành Nhật MSSV: 17143117 Sinh viên 2: Nguyễn Song Thanh Nghị MSSV: 18144266 Sinh viên 3: Ngô Triệu Vĩ MSSV: 18143184 Tên đề tài: Phát triển thiết kế chế tạo máy kiểm nghiệm độ bền mỏi cho cấu đàn hồi ổn định momen Ngành đào tạo: Công Nghệ Chế tạo máy Họ tên GV hướng dẫn: Th.S Phan Thanh Vũ Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên Nhận xét kết thực ĐATN 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) ii 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: TT Mục đánh giá Điểm Điểm tối đa đạt Hình thức kết cấu ĐATN Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung 30 10 mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học 50 kỹ thuật, khoa học xã hội… iii Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, 15 quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 02 năm 2023 Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) iv TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HCM Độc lập - Tự – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Sinh viên 1: Võ Thành Nhật MSSV: 17143117 Sinh viên 2: Nguyễn Song Thanh Nghị MSSV: 18144266 Sinh viên 3: Ngô Triệu Vĩ MSSV: 18143184 Tên đề tài: Phát triển thiết kế chế tạo máy kiểm nghiệm độ bền mỏi cho cấu đàn hồi ổn định momen Ngành đào tạo: Công Nghệ Chế tạo máy Họ tên GV phản biện: (Mã GV) GCV ThS Đặng Minh Phụng (0255) Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: v Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Đánh giá: TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung Điểm Điểm đạt tối đa 30 10 mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 vi Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, 15 quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 02 năm 2023 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) vii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn đến q thầy cơ, gia đình bạn bè ủng hộ quan tâm suốt thời gian học tập trường trình thực đồ án tốt nghiệp Chúng xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy Th.S Phan Thanh Vũ giúp đỡ tận tình nhóm suốt q trình thực đồ án tốt nghiệp Đồng thời cấp cho nhóm chúng tơi tài liệu cần thiết để thực đồ án Bên cạnh chúng tơi gửi lời cảm ơn đến quý thầy (cô) truyền đạt kiến thức kĩ suốt trình học tập trường Rất mong nhận ý kiến, góp ý q thầy (cơ) để nhóm có thay đổi tốt Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến bạn học lớp Công nghệ Chế Tạo Máy đồng hành giúp đỡ suốt trình vừa qua Chúng tơi xin chân thành cảm ơn ! Nhóm thực đồ án tốt nghiệp viii Nhấn nút nhấn, dịng điện qua KDT trì qua tiếp điểm thường mở KDT Lúc đèn xanh sáng, đèn đỏ tắt tiếp điểm thường đóng KDT ngắt -Dịng điện tới cơng tắc hành trình (HT1) với tiếp điểm thường mở Khi chi tiết chạm vào vị trí ban đầu, dịng điện qua tiếp điểm thường đóng cơng tắc hành trình (HT2) tới Relay trung gian, lúc van điện đổi chiều van làm khí vào xi lanh lên dẫn đến HT1 bị ngắt Do đó, tiếp điểm thường hở Relay trung gian trì mạch điện đến Relay trung gian để trì việc xi lanh vẩn lên đủ hành trình -Khi chạm vào HT2 làm dòng bị ngắt => van bị ngắt theo làm van đổi chiều, lực đàn hồi chi tiết đẩy xi lanh chạm vào HT1 tiếp tục chu kì -Khi KDT có điện, lúc Timer có điện bắt đầu q trình đếm thời gian theo lúc cài ban đầu Cơng tắc hành trình (HT3) lắp chung với HT2 Khi chạm vào hành trình chạm vào HT3 lúc Lúc chân thường đóng HT3 thành chân thường mở ngắt dòng điện Xi lanh khiến HT3 thành thường đóng điện vào làm cho Timer bắt đầu đếm lại -Thời gian chạm HT3 lần chạm vào phải nhỏ thời gian cài lúc đầu Khi vượt thời gian cài, tiếp điểm thường hở chậm Timer hở ngắt KDT làm mạch dừng lại Lúc tiếp điểm thường hở KDT thành thường đóng lúc đèn đỏ sáng lên Counter đấu với nguồn CB không ảnh hưởng mạch điều khiển Một tiếp điểm đếm đấu cơng tắc hành trình (HT4) (Lắp chung với HT1) Khi chạm vào đếm lần Khi mạch ngắt, nối riêng nên Counter vẩn hiển thị kết đo Để reset lại số lần đếm tắt máy bật lại 39 CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM MÁY 5.1 Chế tạo máy 5.1.1 Các thành phần máy Hình 1: Các thành phần máy (1) Xylanh tác động chiều: Có vai trò cung cấp lượng làm biến dạng chi tiết kiểm nghiệm Xilanh tác dụng lực xilanh chạm biên, nghĩa chi tiết biến dạng đến 85 độ Sau đó, xilanh xả khí đẩy lực đàn hồi chi tiết (2) Bệ đỡ răng: Có vai trị kết nối với trục trượt rãnh đỡ chữ L (3) Thanh răng: Có vai trị làm tính hiệu cho cảm biến với bánh làm trung gian truyền lượng làm biến dạng chi tiết kiểm nghiệm (4) Tấm đỡ chữ L: Có vai trị làm bệ đỡ định vị cho – bánh chứa rãnh trượt cho (5) Ổ lăn: Có vai trị đỡ đảm bảo chuyển động quay trục 40 (6) Bánh răng: Cùng với răng, bánh trung gian giúp truyền lượng làm biến dạn chi tiết kiểm nghiệm Bánh lắp vào trục liên kết cứng (7) Đồ gá chi tiết thử: Có vai trị đảm bảo độ đồng tâm chi tiết kiểm nghiệm so với trục (8) Chi tiết kiểm nghiệm: Đối tượng kiểm nghiệm Trong đề tài này, sử dụng hai loại chi tiết chi tiết làm nhựa PEEK (gia công phay) chi tiết làm nhựa PEEK (in 3D) (9) Chân đỡ gá: Có vai trị định vị đồ gá chi tiết thử cấu bàn máy 5.1.2 Chế tạo chi tiết Các chi tiết gia công cấu bao gồm loại chi tiết chi tiết gia công phay chi tiết in 3D Các chi tiết gia công chi tiết chịu tải tập trung Tuy nhiên, tải trọng cấu có giá trị nhỏ, đồng thời máy không yêu cầu sản xuất hàng loạt Do đó, phần lớn chi tiết nhóm lựa chọn chế tạo phương pháp in 3D, với đặc điểm có giá thành thấp, độ xác cao khối lượng nhẹ Hình 2: Trục Hình 3: Thanh - bánh 41 5.1.3 Lắp đặt máy Hình 4: Một số chi tiết Hình 5: Lắp đặt - bánh 42 Hình 6: Lắp ráp cấu trung gian Hình 7: Lắp đặt xilanh khí nén 43 Hình 8: Lắp đặt relay thời gian Hình 9: Lắp dặt mạch điện 44 Hình 10: Máy kiểm nghiệm mỏi hoàn thiện 45 5.2 Thực nghiệm máy 5.2.1 Chi tiết kiểm nghiệm Với mục tiêu chế tạo máy kiểm nghiệm độ bền mỏi, nhóm sử dụng hai loại chi tiết kiểm nghiệm nhằm đánh giá khả làm việc máy chi tiết làm nhựa PEEK (gia công phay) chi tiết làm nhựa PEEK (in 3D) Chi tiết làm nhựa PEEK (gia công phay) có giá thành cao, địi hỏi việc gia cơng phức tạp việc xác định độ bền mỏi mục tiêu đề tài sử dụng chi tiết in 3D đủ để kiểm tra mức độ hoàn thiện máy (làm biến dạng chi tiết dừng đếm chi tiết bị phá hủy) 46 Hình 11: Chi tiết vật liệu nhựa PEEK (gia công phay) Hình 12: Chi tiết in 3D 47 5.2.1 Kết kiểm nghiệm Qua trình chạy kiểm tra máy, nhóm nhận kết sau: - Chi tiết in 3D bị phá hủy sau 3756 chu kỳ - Chi tiết vật liệu nhựa PEEK (gia công phay) hoạt động tốt sau 4000 chu kỳ Đối với trường hợp sử dụng chi tiết in 3D, máy hoạt động tốt dừng hoàn toàn sau chi tiết bị phá hủy 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình thực đồ án tốt nghiệp “Phát triển thiết kế chế tạo máy kiểm nghiệm độ bền mỏi cho cấu đàn hồi ổn định momen”, nhóm hồn thành nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu lý thuyết liên quan đến phá hủy mỏi - Tìm hiểu cấu đàn hồi ổn định momen - Nghiên cứu phương án thực đưa đề xuất phương án cải tiến - Thiết kế phận thiết bị máy xuất vẽ phần mềm Solidworks, Inventor, Autocad phần mềm mơ khí nén FluidSIM - Hồn thành thuyết minh tính tốn kiểm nghiệm bền cho chi tiết chịu tải trọng - Hồn thành vẽ lắp vẽ 2D để gia công chi tiết máy - Cải tiến thành công phương pháp gá đặt kẹp chặt để đảm bảo đọ cứng vững tính ổn địn máy chi tiết kiểm nghiệm - Gia công lắp ráp mơ hình máy kiểm nghiệm độ bền mỏi cho cấu đàn hồi ổn định momen theo yêu cầu vẽ - Do điều kiện nguồn kinh phí hạn chế nên nhóm chưa thể thực kiểm nghiệm chi tiết gia công từ vật liệu PEEK - Máy chạy ổn định dừng đếm chu kỳ phá hủy chi tiết kiểm nghiệm - Máy kiểm nghiệm độ bền mỏi cho cấu đàn hồi ổn định momen cải tiến có khả năng: + Cung cấp lượng làm biến dạng chi tiết + Thực đếm dừng đếm chi tiết bị phá hủy + Có thể tháo lắp chi tiết kiểm nghiệm nhanh chóng đảm bảo độ xác lắp đặt 49 + Hoạt động rung lắc, chắn máy quấn cũ, có tính cứng vững cao + Thiết kế vận hành tự động khơng u cầu có người quan sát Kiến nghị -Thay đổi cấu trượt bạc đạn ngang sang cấu ray trượt rail block trượt để tăng độ xác Cơ cấu thường dùng máy gia cơng khí, máy plasma, đóng gói bao bì, máy khắc gỗ, máy in 3D… có độ xác cao, giảm rung lắc ma sát cần thiết -Thay đổi loại hành trình, cách vị trí đặt để vừa tận dụng lực đàn hồi chi tiết, vừa đo lực thay đổi cần để chọn nhiều phương án dừng máy thu thập thông tin lực thời gian cần -Có thể dùng PLC để điều khiển thay trang khí cụ điện để giảm kích thước máy Giúp cho máy gọn, nhẹ Dễ vận chuyển sử dụng nhiều mục đích khác việc vận hành máy kiểm nghiệm 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Th S Phan Thanh Vũ, Nghiên cứu phát triển cấu đàn hồi ổn định momen cho ứng dụng sinh học, Báo cáo tổng quan NCS, 2022 [2] Nguyễn Thái Dương, Trần Hùng Hải, Lê Quốc Thắng (01/2022), Thiết kế chế tạo máy kiểm nghiệm đồ bền mỏi cho cấu đàn hồi ổn định momen (Khóa luận tốt nghiệp) [3] J.C Newman Jr, “The merging of fatigue and fracture mechanics concepts: a historical perspective”, Mechanics of Materials Branch, NASA Langley Research Center, Hampton, Virginia, USA [4] Ted L Anderson, “Fatigue Crack Propagation”, Fracture Mechanics Fundamentals and Applications, Fourth Edition [5] Robert L Norton, “Fatigue failure theories”, machine design an integrated approach, Fourth Edition [6] Larry L Howell, Compliant mechanisms New York: Wiley, 2001 [7] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập một, tái lần thứ 5, Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam - 2010 [8] “Chọn thơng số xilanh khí nén” https://khinenthuanhung.vn/ben-hoi-khi-nen-airtac-mbl20x100-xi-lanh-tronphi-20mm-x-hanh-trinh-100mm-2/ [9] “Chọn vịng bi” https://vongbitot.vn/goi-do-ucfl 51 PHỤ LỤC BẢN VẼ 52 S K L 0