Cải tiến máy duỗi thép bán thủ công thành máy cắt duỗi thép tự động

KHOA HỌC - ỨNG DỤNG CẢI TIẾN MÁY DUỖI THÉP BÁN THỦ CÔNG THÀNH MÁY CẮT DUỖI THÉP TỰ ĐỘNG  TS LÊ ĐÌNH KỲ (Chủ nhiệm) (*) TĨM TẮT Thực tế công tác thi công xây dựng thị trường Việt Nam chủ yếu thủ công sử dụng loại máy đơn giản suất thấp, dẫn đến chi phí sản xuất cao không tăng suất lao động Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, nhóm nghiên cứu nhận thấy cần cải tiến thiết bị có sẵn từ sản xuất thủ công sang sản xuất tự động để nâng cao suất Đề tài nhóm chọn cải tiến máy cắt duỗi thép thủ công thành máy cắt duỗi thép tự động, nhằm tối ưu hóa việc thi công cắt duỗi thép, nâng cao suất tiết kiệm lao động Máy cắt duỗi thép thị trường có tính duỗi thép cịn hoạt động khác đo độ dài, cắt thép… dựa vào lực lượng lao động thủ công người, thao tác để thực công việc cần 02 người làm liên tục thời gian dừng máy nhiều để thực thao tác; dẫn đến suất thấp Nhóm nghiên cứu kết hợp máy cắt duỗi phận phụ trợ đếm, cảm biến, dao cắt để tự động hóa thao tác thủ cơng Từ khóa: xây dựng, cắt duỗi thép, suất, lao động, tự động hóa,… SUMMARY Actual construction work in the Vietnamese market today is still mostly handmade with simple machines with low productivity, thus resulting in high production costs without increasing the labor productivity From that fact, the research team has found that it is necessary to improve available devices from handicraft production into automatic one to improve productivity The theme select ed is to improve handicraft steel stretching cutting machine into automatic one to optimize cutting and stretching the iron, improving productivity and saving labor The iron stretching cutting machine in the market today only has the feature to stretch iron and other activities such as measuring length, cutting iron are based on manual human labor force, to perform these tasks should need at least 02 people working continuously and a lot of time for manipulation; thus leading to low productivity The research team has combined the stretching cutter and accessories such as counters, sensors, cutting knives to automatic manual manipulation Key words: building, steel stretching cutting, productivity, labor, automatic, dựng lên để phục vụ cho nhu cầu người Để xây nhà, cơng trình, cần nhiều thứ, có lẽ quan trọng thép Nó Đặt vấn đề Ngày nay, ngành xây dựng coi ngành phát triển với tốc độ nhanh Hằng ngày, có nhiều cơng trình TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP Nhóm tác giả Trường ĐH KTCN LA: TS Lê Đình Kỳ (chủ nhiệm); KS Trần Thanh Tuấn ; KS Nguyễn Minh An; KS Lê Thái Thuận; KS Võ Quốc Trung 62 KHOA HỌC - ỨNG DỤNG Để khắc phục nhược điểm máy duỗi thép truyền thống tại, nhóm nghiên cứu chúng tơi đưa cải tiến cho máy cắt duỗi truyền thống nhằm mang lại suất hiệu cao cho nhà thầu thi công xây dựng Các tiêu chí cho máy duỗi thép sau cải tiến là:  Tự động hóa duỗi cắt thép, tiết kiệm thời gian  Đẩy nhanh tiến độ khâu thép vật liệu thiếu ngành xây dựng, nhờ có mà ta xây nhà, cầu nhiều công trình tầm cỡ khác Sau thời gian dài tìm hiểu khảo sát thực tế, nhóm chúng tơi định chọn chế tạo máy cắt duỗi thép tự động Hầu cơng trình xây dựng thường người ta kéo thẳng thép máy cắt thơ sơ, sau cắt thép Những phận máy phù hợp với điều kiện thực tế  Năng suất cao cắt thủ công 5-10 lần  Giảm bớt sử dụng lao động người  Giá thành sản phẩm thấp  Dễ sử dụng đảm bảo an toàn lao động 2.3 Đối tượng Dựa máy duỗi thép truyền thống, máy duỗi cắt thép tự động bố trí thêm phận phụ trợ như: đếm, cảm biến, dao cắt… Cấu tạo phương pháp thực Máy duỗi cắt thép tự động phải giải yêu cầu độ bền học cao để chịu môi trường hoạt động tay Một số nơi cắt thép máy cắt sợi Từ lần tìm hiểu thực tế nhóm chúng tơi định cải tiến mơ hình máy duỗi thẳng cắt thép xây dựng Đây máy có cơng dụng khả thi, giá thành hợp lý mà máy cịn cắt lúc hai thép Tổng quan nghiên cứu 2.1 Thực trạng máy duỗi thép nay: + Đo cắt thủ công sau duỗi (thường sử dụng thép cuộn ϕ –ϕ8) + Năng suất thấp + Tốn nhiều thời gian cơng lao động + Chiếm diện tích mặt thi cơng 2.2 Mục tiêu nghiên cứu TẠP CHÍ KINH TẾ - CÔNG NGHIỆP 63 KHOA HỌC - ỨNG DỤNG khắc nghiệt xây dựng sử dụng thời gian dài mà phải bảo trì bảo dưỡng, yêu cầu kỹ thuật tự động duỗi thép, tự động đo thép tự động cắt thép Để giải yêu cầu ta phải vận dụng phương pháp thiết kế, tính tốn quan trọng hết phải kiểm tra thực nghiệm Vậy máy duỗi cắt thép tự động phải thực việc là: Duỗi thép, đo chiều dài thép cắt thép 3.1 Duỗi thép: Duỗi thẳng thép có phương pháp để giải 3.1.1 Phương pháp uốn cố định theo trục X,Y: dựa vào bánh ép cố định để ép thẳng thép ta sử dụng hai bánh ép theo trục X,Y để ép + Ưu điểm: thép duỗi thẳng, tiếng ồn, đạt tốc độ cao, suất lớn + Khuyết điểm: giá thành cao, cần động lớn để đạt lực yêu cầu, máy cồng kềnh 3.1.2 Phương pháp uốn duỗi xoắn tròn: bánh xoắn chạy trịn theo thép với góc nghiên tạo lực đẩy thép tới Đây phương pháp dùng phổ biến thị trường ngày + Ưu điểm: Đơn giản dễ chế tạo, giá thành thấp, gọn nhẹ + Khuyết điểm: tốc độ duỗi không cao, phải bảo trì thay bánh uốn dễ mài mịn 3.2 Đo chiều dài thép: Để đo thép ta có nhiều phương pháp đo với ưu nhược điểm khác 3.2.1 Phương pháp gần đúng: dựa vào vận tốc thép duỗi phận duỗi Ví dụ: thép duỗi với vận tốc 1cm/giây cần chiều dài 1m ta cần thời gian duỗi 100 giây Vậy ta cần đếm thời gian để suy chiều dài + Ưu điểm: Đơn giản dùng timer để đo, giá thành thấp + Khuyết điểm: sai số lớn tải thay đổi (trọng lượng cuộn thép thay đổi), dùng động điện nên điện áp không ổn định gây sai số lớn 3.2.2 Phương pháp đo xác: sử dụng đo xác encoder với vịng lên đến vài ngàn xung + Ưu điểm: Đo xác với sai số bé milimet + Khuyết điểm: giá thành cao, cần điều khiển trung tâm phải mạnh, tốc độ xử lý cao, khó thiết kế lắp đặt 3.2.3 Phương pháp đo tương đối xác: sử dụng cảm biến có sẵn thị trường cảm biến tiệm cận, đếm điện tử hay cảm biến quang TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP 64 KHOA HỌC - ỨNG DỤNG Cảm biến quang cảm biến tiệm cận 3.3.2 Phương pháp khí: sử dụng trực tiếp động qua giảm tốc để đạt môment yêu cầu để tạo lực cắt + Ưu điểm: đơn giản, dễ vận hành điều khiển + Khuyết điểm: tiếng ồn cao, hao mòn lớn + Ưu điểm: Đo tương đối xác với sai số centimet, dễ sử dụng lắp đặt 3.3 Cắt thép: Để cắt thép ϕ6, ϕ8 ta cần cắt thép ϕ8 cắt hai Theo bảng tiêu chuẩn thép Việt Nam yêu cầu lực cần để cắt thép 1,13 (tấn) Ta có nhiều phương pháp để đạt lực cắt 1,13 (tấn) 3.3.1 Phương pháp cắt thủy lực: sử dụng thủy lực để tạo lực cắt thép + Ưu điểm: dễ thi cơng, lực lớn, máy chạy êm tiếng ồn, bền học + Khuyết điểm: giá thành cao, cần điều khiển phức tạp, với yêu cầu duỗi cắt thép sử dụng thủy lực khơng cần thiết Kết Với yêu cầu máy duỗi cắt thép tự động qua thời gian nghiên cứu chế tạo thử nghiệm nhóm nghiên cứu chọn kết hợp phương pháp duỗi truyền thống kết hợp với máy đo dùng cảm biến tiệm cận, đếm điện tử phương pháp cắt khí để tạo máy duỗi cắt thép tự động + Bộ phận duỗi: + Bộ phận đo: TẠP CHÍ KINH TẾ - CÔNG NGHIỆP 65 KHOA HỌC - ỨNG DỤNG Cảm biến tiệm cận Bộ phận duỗi thép Bánh tạo bước đếm Thép duỗi thẳng Cảm biến tiệm cận Hình 1: Bộ phận đo Bộ phận cắt: Bộ giảm tốc Đế dao cắt Trục lệch tâm tạo lực cắt Dao cắt thép cứng Động điện Lỗ dẫn hướng thép Hình 2: Bộ phận cắt TẠP CHÍ KINH TẾ - CÔNG NGHIỆP 66 KHOA HỌC - ỨNG DỤNG Vậy với thiết kế máy đạt suất 10m/phút cần cài đặt lần đầu không cần công giám sát, vận hành Máy cắt duỗi thép nhóm nghiên cứu ứng dụng cơng trình công ty CP XD-GT-DV-TM Miền Nam thi công cụ thể như: - Cơng trình Khu Du Lịch Đại Nam – Bình Dương - Cơng trình Pháp Viện Minh Đăng Quang - Cơng trình Trường Đại học Kinh tế Cơng nghiệp Long An Và số cơng trình khác cơng ty Kết luận Qua thực tế áp dụng cơng trình (từ năm 2007 đến nay) máy cắt duỗi thép tự động có ưu điểm sau :  Làm tăng suất việc duỗi cắt thép lên gấp 30 – 50 lần so với chưa áp dụng máy  Việc áp dụng máy giảm bớt công lao động thủ công không cần phải túc trực thường xuyên mà chuyển sang công tác khác làm giảm bớt công lao động giảm giá thành thi cơng cách đáng kể + Rút ngắn thời gian thi công công tác cắt duỗi thép, làm tiến độ thi công đẩy nhanh so với yêu cầu  Kinh phí đầu tư ban đầu cho cơng tác cải tiến máy khoảng 20 triệu, giá thành tương đối phù hợp với nhà thầu vừa nhỏ Việt Nam  Khảo sát thực tế đầu tư cải tiến sau áp dụng cho cơng trình thi cơng nhà thầu hồn vốn cơng trình quy mơ lớn lợi ích tăng lên đáng kể Qua nghiên cứu áp dụng vào thực tiễn thi công xây dựng, máy cắt duỗi thép tự động góp phần đáng kể công việc cải tạo nâng cao suất lao động công tác thi công xây dựng Chứng tỏ hữu ích thật cơng việc áp dụng cơng nghiệp hóa ngành xây dựng Nhóm nghiên cứu kiến nghị đưa máy cắt thép tự động phổ biến rộng rãi thị trường Tài liệu tham khảo [1] Đặng Văn Thành (chủ biên) (2010), Giáo trình kỹ thuật điện, NXB Đại học Quốc gia Tp HCM [2] Lê Ngọc Bích (2011), Ứng dụng điện cơng nghiệp, NXB Thời Đại [3] Lê Thị Thanh Hoàng (2008), Giáo trình Kỹ thuật điện, NXB Đại học Quốc gia Tp HCM [4] Nguyễn Đinh Tuấn, Vũ Xuân Hoàng (2009), Sổ tay kiểm toán- động điện, NXB Khoa học Kỹ thuật Ngày nhận: 16/3/2014 Ngày duyệt đăng: 29/4/2014 TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP 67