Ngày nay nhu cầu về sử dụng dây điện trong đời sống là vô cùng lớn, dây điện được ứng dụng trong nhiều ngành khác nhau, như điện, điện tử máy tính, xây dựng, lắp ráp linh kiện, cơ khí, tự động hóa,...Trong quá trình sử dụng dây điện, việc phân nhánh, cắt lấy đoạn dây điện có kích thước cần dùng là việc không thể tránh khỏi. Hầu hết dây điện trên thị trường được sản xuất và đóng gói thành dạng cuộn, có kích thước và chiều dài cố định, tùy vào mục đích sử dụng khác nhau, mà người dùng sẽ cắt lấy chiều dài và số lượng phù hợp. Tuy nhiên việc làm trên nếu được làm thủ công, thì năng suất là rất thấp, đồng thời độ chính xác về kích thước đoạn dây không được đẩm bảo, gây ra lãng phí trong sản xuất công nghiệp.Vì vậy sử dụng máy cắt dây tự động là cần thiết để nâng cao năng suất lao động, tiết kiệm chi phí sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm, và hơn hết là áp dụng công nghiệp hóa, hiện đại hóa vào sản xuất công nghiệp. Máy cắt dây điện tự động là thiết bị đáp ứng được nhu cầu sử dụng máy móc tự động trong sản xuất của các doanh nghiệp với các ưu điểm dễ thấy như năng suất, chất lượng,..Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất và dễ thấy chính là giá thành đầu tư ban đầu khá lớn, đây là rào cản lớn dối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Chính từ lý do trên, máy cắt dây điện cỡ nhỏ được ra đời, máy có kích thước nhỏ, sử dụng đơn giản, với các tính năng đa dụng, đặc biệt là giá thành thấp hơn máy cỡ lớn rất nhiều. Nắm bắt được các nhu cầu trên, nhóm chúng em đã xin tư vấn từ thầy Nguyễn Hữu Phước, và tiếp nhận xây dựng đề tài này, với mục tiêu tạo ra máy cắt dây điện cỡ nhỏ để đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp vừa và nhỏ trên cả nước.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CẮT DÂY ĐIỆN TỰ ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Họ tên MSSV TP.HCM, 29 THÁNG 12 NĂM 2022 Đồ án tốt nghiệp LỜI NĨI ĐẦU Ngành cơng nghiệp khí ngành cơng nghiệp lâu đời nước ta, có vai trò quan trọng phát triển kinh tế, xã hội, ngành công nghệ kĩ thuật khí nước ta năm qua đạt thành tựu to lớn sản xuất, lắp ráp máy móc, trang thiết bị phục vụ sản xuất Tuy nhiên ngày ngành công nghệ kĩ thuật khí có bước thụt lùi so với nước khác thới giới Các doanh nghiệp nước phải đương đầu với nhiều thách thức cạnh tranh với doanh nghiệp khác giới Như cạnh tranh với sản phẩm nhập khiến việc mở rộng thị trường gặp nhiều khó khăn Một ngun nhân dẫn đến tình trạng thụt hậu cơng nghệ thiếu hụt nguồn nhân lực chất lượng cao Để giải khó khăn nhà nước ta có giải pháp tạo thị trường cho doanh nghiệp nước để cạnh tranh với doanh nghiệp nước ngồi Ngồi cịn cịn đặt mục tiêu để phát triển ngành cơng nghiệp khí thành ngành công nghiệp tiên tiến, chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn quốc tế, đủ sức cạnh tranh với doanh nghiệp quốc tế Có lực lượng lao động chất lượng cao, có nghiên cứu thiết kế đáp ứng nhu cầu ngành Trước không ngừng phát triển ngành cơng nghiệp Việt Nam nói chung, ngành cơng nghệ kĩ thuật khí nói riêng, phải đẩy mạnh nghiên cứu, cải tiến, đưa phương án thiết kế, chế tạo sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu cấp thiết thị trường, góp phần vào nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Sau thời gian học tập Trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM chúng em nhận đề tài đồ án tốt nghiệp “Thiết kế máy cắt dây điện” hướng dẫn Th.s Nguyễn Hữu Phước Nội dung dồ án gồm chương: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Tính toán thiết kế - Chương 3: Kết luận Đồ án tốt nghiệp Nhờ giúp đỡ thầy cô khoa khí – Trường Đại học Cơng Nghiệp TP.HCM đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy, chúng em hoàn thành đồ án tổt nghiệp này, hạn chế thời gian tài liệu nghiên cứu, với kinh nghiệm thực tiễn chưa có nhiều, nên thiết kế khơng tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận hướng dẫn từ thầy góp ý chân thành bạn đọc, kiến thức quý báo giúp chúng em hoàn thiện thiết kế Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bạn đọc! Đồ án tốt nghiệp Mục lục CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮT DÂY ĐIỆN .1 1.1 Nhu cầu sử dụng máy cắt dây điện .1 1.2 Nguyên lý hoạt động máy cắt dây điện 1.3 Sơ đồ động máy cắt dây điện 1.4 Các phương pháp cắt dây điện .3 1.4.1 Phương pháp cắt dây điện thủ công .3 1.4.2 Phương pháp dùng kìm cắt dây .3 1.4.3 Phương pháp cắt tuốt dây điện máy tự động 1.5 Giới thiệu số máy thị trường .5 1.5.1 Máy cắt tuốt dây tự động Sanao SA-209NX2 .5 1.5.2 Máy cắt dây ống co rút DK-09A 1.6 Các cấu sử dụng máy cắt dây điện tự động 1.6.1 Cơ cấu dẫn dây 1.6.2 Cơ cấu cắt .8 1.7 Mục tiêu đề tài 12 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY 13 2.1 Tính tốn cấu cắt 13 2.1.1 Chọn vật liệu .13 2.1.2 Tính lực cắt 13 2.1.3 Xác định quy luật chuyển động cần 15 2.1.4 Xác định vị trí tâm cam .22 2.1.5 Xác định biên dạng cam cam đáy 23 2.1.6 Tính lực tác đơng cam vào cần .23 2.1.7 Tính momen xoắn cam 25 2.2 Tính tốn hệ thống dẫn dây 26 Đồ án tốt nghiệp 2.2.1 Tính tốn chọn động .26 2.2.2 Tính tốn thiết kế trục .32 2.2.3 Tính tốn chọn ổ lăn 38 2.3 Kiểm bền chi tiết 42 2.3.1 Tấm 42 2.3.2 Tấm .48 2.3.3 Kiểm tra độ bền chi tiết máy sở lí thuyết 55 2.4 Công dụng số chi tiết 66 2.4.1 Ổ đỡ ổ lăn 66 2.4.2 Cần đẩy .67 2.4.3 Dao 67 2.4.4 Đầu cam 70 2.4.5 Gá dao 71 2.4.6 Gá thớt 72 2.4.7 Gối trục .73 2.4.8 Nấp nâng .74 2.4.9 Ống dẫn dây 75 2.4.10 Rulo trên, rulo 76 2.4.11 Tấm đế 77 2.4.12 Tấm 78 2.4.13 Cam 79 2.4.14 Trụ đỡ phi 20 .80 2.4.15 Trụ đỡ phi 30 .80 2.5 Quy trình chế tạo hai trục rulo 81 2.5.1 Trục rulo chủ động 81 2.5.2 Trục rulo bị động 87 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH 88 3.1 Thiết kế chế tạo khối điều khiển trung tâm 94 3.1.1 Thiết kế khối điều khiển trung tâm 95 3.1.2 Thiết kế mạch điều khiển trung tâm 101 3.1.3 Thiết kế khối điều khiển động 104 3.1.4 Nguồn điện cung cấp 107 3.2 Thiết kế hệ điều khiển động 108 3.2.1 Thiết kế nguồn điện/ tạo xung 108 3.2.2 Mạch điều khiển động (Driver) 111 3.2.3 Cầu dao aptomat (CB) .114 3.3 Lập trình chương trình điều khiển cho máy .116 3.3.1 Arduino .116 3.3.2 Arduino IDE 117 3.3.3 Chương trình điều khiển 120 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN .128 Tài liệu tham khảo .130 Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình Hình 1 Sơ đồ động máy cắt dây điện Hình Máy cắt tuốt dây tự động Sanao SA-209NX2 Hình Máy cắt dây ống co rút DK-09A .6 Hình Cơ cấu Rulo dẫn dây Hình Cơ cấu cam Hình Cơ cấu tay quay trượt 10 Hình Cơ cấu trục khuỷu truyền 11 YHình Thơng số cam 16 Hình 2 Các góc định kì cam 17 Hình Phân tích lực cấu cam cần đáy 24 Hình Vị trí cam tác dụng lực lớn 25 Hình Lực ma sát rulo dẫn dây 26 Hình Sơ đồ lực căng dây .28 Hình Phân tích lực điểm O .29 Hình Phân tích lực điểm O' 30 Hình Phân tích lực tác dụng lên trục .33 Hình 10 Lực tác dụng lên trục sau tính tốn 34 Hình 11 Biểu đồ moment trục dẫn động 35 Hình 12 Rulo chủ động 37 Hình 13 Rulo bị động .38 Hình 14 Phân tích lực trục dẫn động 38 Hình 15 Lực tác dụng lên ổ 39 Hình 16 Phân tích lực tác dụng lên 42 Hình 17 Lực tác dụng lên sau tính tốn 42 Hình 18 Biểu đồ moment 43 Hình 19 Mặt cắt 43 Hình 20 Sơ đồ trạng thái m 45 Hình 21 Sơ đồ trạng thái k 46 Đồ án tốt nghiệp Hình 22 Phân tích lực tác dụng lên 48 Hình 23 Lực tác dụng lên sau tính tốn 49 Hình 24 Biểu đồ moment 50 Hình 25 Mặt cắt 51 Hình 26 Sơ đồ trạng thái m .52 Hình 27 Sơ đồ trạng thái k 53 Hình 28 Nhân trạng thái k m 54 Hình 29 Chi tiết dao 56 Hình 30 Lực F tác dụng vào mũi dao .56 Hình 31 Chi tiết gá dao 58 Hình 32 Mặt cắt phân tích lực 58 Hình 33 Trọng tâm theo phương thẳng đứng 59 Hình 34 Sơ đồ trọng tâm moment quán tính 61 Hình 35 Chi tiết gá thớt 62 Hình 36 Tiết diện chịu lực .62 Hình 37 Mặt cắt đầu trục cam 63 Hình 38 Tiết diện đầu trục cam đơn giản 64 Hình 39 Sơ đồ phân bố lực .65 Hình 40 Ổ đỡ ổ lăn 66 Hình 41 Chi tiết cần đẩy 67 Hình 42 Chi tiết dao 67 Hình 43 Các cách vát lưỡi .68 Hình 44 Góc cắt vát dao 68 Hình 45 Mài cạnh dao 69 Hình 46 Chi tiết đầu trục cam 70 Hình 47 Chi tiết gá dao 71 Hình 48 Chi tiết gá thớt 72 Hình 49 Chi tiết gối trục 73 Hình 50 Chi tiết nắp nâng 74 Hình 51 Chi tiết ống dẫn dây 75 Hình 52 Chi tiết rulo 76 Hình 53 Chi tiết đế 77 Hình 54 Chi tiết 78 Đồ án tốt nghiệp Hình 55 Chi tiết cam 79 Hình 56 Chi tiết trụ đỡ phi 20 80 Hình 57 Chi tiết trụ đỡ phi 30 80 YHình Vi sai điều khiển mạch Arduino 95 Hình Mạch giảm áp LM2596 98 Hình 3 Màn hình giao tiếp LCD 98 Hình Module chuyển đổi giao tiếp I2C .101 Hình Sơ đồ nguyên lý nối dây .102 Hình Sơ đồ PCB mạch 102 Hình Mơ 3D mạch PCB 103 Hình Mặt sau mạch PCB 103 Hình Driver điều khiển động bước DMA860H 104 Hình 10 Sơ đồ nguyên lý nối dây 105 Hình 11 Driver DM542 106 Hình 12 Sơ đồ nguyên lý nối dây 107 Hình 13 Bộ nguồn 107 Hình 14 Nguồn tổng .108 Hình 15 Mạch điều khiển động 111 Hình 16 Aptomat 114 Hình 17 Cấu tạo bên Aptomat 115 Đồ án tốt nghiệp Danh mục bảng biểu Bảng Bảng tra giới hạn chảy số vật liệu [2] .14 Bảng 2 Bảng thông số ổ lăn 1000900 40 Bảng Các thông số kỹ thuật mạch Arduino 96 Bảng thông số kĩ thuật LM2596 .98 Bảng 3 Chân giao tiếp LCD I2C 101