thiết kế chế tạo máy tuốt và bấm cos dây điện

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài- Thiết kế và chế tạo máy tuốt và bấm cos dây điện có thể tuốt sợi dây có tiết diện từ0.25 mm2đến 0.75 mm2.- Máy vận hành ổn định, đảm bảo an toàn lao động.

GIỚI THIỆU

Tính cấp thiết của đề tài

- Ngày nay, công nghệ đã trở thành một yếu tố không thể thiếu trong quá trình sản xuất và gia công các máy móc, thiết bị Mà để kết nối giữa những máy móc cơ khí và phần mềm hay linh kiện, đều phải sử dụng đến dây điện để kết nối Nhu cầu sử dụng dây điện không chỉ nằm trong phạm vi công nghiệp mà còn đến hộ gia đình Điều này đặt ra yêu cầu cao về hiệu suất chất lượng trong quá trình xử lý dây điện.

- Trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp và dân dụng, các doanh nghiệp luôn đòi hỏi những công việc nhẹ nhàng cần có một năng suất cao và chi phí thấp, nhằm đem lại hiệu quả kinh tế Trong sản xuất và lắp ráp máy phải sử dụng những sợi dây điện đã được bấm cos sẵn để nối điện cho máy Những sợi dây điện này trước đây sẽ phải có người tuốt và bấm cos, nhưng sẽ có trường hợp xảy ra người tuốt dây thừa quá nhiều phần đồng và phải cắt bỏ, gây hao phí và làm mất thời gian Từ đó máy tuốt và bấm cos sinh ra nhằm đáp ứng độ chính xác và tiết kiệm thời gian.

- Trước đây, việc tuốt và bấm cos đầu dây điện được thực hiện thủ công Điều này không đem lại năng suất cao, tốn nguồn nhân lực, đồng thời việc tuốt dây không đồng nhất cũng ảnh hưởng đến việc bấm cos, có thể gây lãng phí dây điện Vì vậy, nhóm chúng em đã đưa ra ý tưởng làm nên đề tài: “ Thiết kế, chế tạo máy tuốt và bấm cos dây điện” với mong muốn nhằm nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm.

- Đây là một đề tài có tính thực tiễn cao, có thể áp dụng trực tiếp trong ngành công nghiệp vừa và nhỏ Việc xử lý dây điện chỉ với vài thao tác không chỉ giúp tăng năng suất mà còn làm giảm rủi ro tai nạn lao động, việc đặt an toàn là ưu tiên hàng đầu trong quá trình thiết kế Ngoài ra tính đa dạng của máy còn thể hiện được việc có thể ứng dụng với nhiều kích cỡ dây điện khác nhau Cuối cùng, thông qua đề tài này, nhóm em có thể hiểu sâu hơn về quy trình thiết kế cũng như hoàn thiện ra một sản phẩm có thể đem thương mại, đồng thời vận dụng kiến thức đã được học trên ghế nhà trường để xây dựng nên một sản phẩm có ích đối với xã hội.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Việc thiết kế, chế tạo ra máy tuốt và bấm cos dây điện nhằm đưa ra giải pháp cho các doanh nghiệp sản xuất máy móc, xưởng gia công cơ khí xưởng điện vừa và nhỏ, cũng như những doanh nghiệp khác giúp tiết kiệm thời gian, chi phí phát sinh không đáng có với việc tạo ra những sợi dây điện bấm đầu cos sẵn.

- Đồng thời, đề tài giúp sinh viên củng cố kiến thức đã học, tìm hiểu thêm những kiến thức mới, áp dụng vào hoàn cảnh thực tế Ngoài ra, kết quả của đề tài này cũng là tài liệu phục vụ cho những đề tài khác giúp cải tiến đề tài hiện hữu.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Thiết kế và chế tạo máy tuốt và bấm cos dây điện có thể tuốt sợi dây có tiết diện từ 0.25 mm 2 đến 0.75 mm 2

- Máy vận hành ổn định, đảm bảo an toàn lao động.

- Có thể dập được đầu cos khác nhau, chất lượng sản phẩm tốt.

- Máy dễ dàng trong việc vận hành.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Những dòng máy tuốt và máy bấm đầu cos khác có sẵn trên thị trường

- Máy tuốt và bấm đầu cos dây điện với kích thước tổng thể của máy 300 x 200 x 525 (mm).

- Sợi dây điện đơn, mềm, nhiều sợi đồng có tiết diện lõi từ 0.25 mm 2 đến 0.75 mm 2

Hình 1.1: Sợi dây đồng đơn, nhiều sợi đồng

- Đầu cos tròn, cos chữ Y, cos pin.

Hình 1.2: Các loại đầu cos

Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu luận

- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết.

- Phương pháp mô hình hóa.

1.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp nghiên cứu sản phẩm thực tiễn.

Kết cấu của đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp gồm 6 chương, trong đó:

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 4: Phương án thiết kế máy

Chương 5: Tính toán, thiết kế cơ khí

Chương 6: Chế tạo và thử nghiệm

Kết luận và kiến nghị

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Tổng quan về máy tuốt và dập đầu cos

- Máy tuốt và dập cos dây điện là thiết bị chuyên dụng được sử dụng để bóc lớp vỏ dây điện bên ngoài sau đó dập đầu cos cho dây điện Máy được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp điện, điện tử, xây dựng,

- Thị trường máy tuốt và dập cos dây điện hiện nay đang ngày càng phát triển mạnh mẽ Các sản phẩm máy tuốt và dập cos dây điện được sản xuất bởi nhiều thương hiệu khác nhau, từ các thương hiệu trong nước đến các thương hiệu nhập khẩu.

- Máy tuốt và dập cos dây điện được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau phù thuộc vào nhu cầu của doanh nghiệp, khách hàng bao gồm:

+ Theo loại động cơ: Máy tuốt và dập cos dây điện có động cơ điện, máy tuốt và dập cos dây điện có động cơ khí nén.

+ Theo mức độ tự động hóa: Máy tuốt và dập cos dây điện bán tự động, máy tuốt và dập cos dây điện tự động.

+ Theo kích thước và công suất: Máy tuốt và dập cos dây điện có kích thước và công suất khác nhau, phù hợp với từng nhu cầu sử dụng cụ thể.

- Máy tuốt và dập cos dây điện có nhiều tính năng ưu việt, giúp nâng cao hiệu quả và năng suất lao động, bao gồm:

+ Thời gian thực hiện nhanh chóng: Máy tuốt và dập cos dây điện có thể thực hiện công việc tuốt vỏ và dập đầu cos nhanh chóng, chính xác, giúp tiết kiệm thời gian và công sức.

+ Độ chính xác cao: Máy tuốt và dập cos dây điện có thể tước vỏ và dập đầu cos với độ chính xác cao, đảm bảo chất lượng mối nối.

+ An toàn trong sử dụng: Máy tuốt và dập cos dây điện được thiết kế với các tính năng an toàn, giúp bảo vệ người sử dụng.

Phương pháp tuốt dây

- Là phương pháp đơn giản phù hợp với nhiều đối tượng đặc biệt là những hộ gia đình vì những ưu điểm mà nó mang lại Đây là phương pháp sử dụng dao để lấy đi phần vỏ dây điện phía bên ngoài.

Sơ đồ 2.1: Phương pháp tuốt dây thủ công

+ Đơn giản, gọn gàng, không yêu cầu dụng cụ phức tạp.

+ Ứng dụng cắt được nhiều loại dây với kích thước khác nhau.

+ Dây dễ bị đứt lõi ảnh hưởng khả năng dẫn điện.

+ Phụ thuộc vào tay nghề người thực hiện.

+ Tính thẩm mĩ không cao.

Hình 2.1: Dùng dao tuốt dây điện.

2.2.2 Phương pháp dùng kìm cắt.

- Là phương pháp thủ công tuy nhiên có sự cải tiến bằng việc sử dụng kìm cắt. Đây là phương pháp được sử dụng bởi nhiều hộ gia đình, những người thợ có làm việc với hệ thống điện.

+ Chi phí đầu tư dụng cụ rẻ, dễ mua.

+ Ứng dụng cho nhiều loại dây điện.

+ Độ chính xác không cao.

+ Phụ thuộc tay nghề người thợ.

+ Cần dùng sức để có thể tuốt được dây.

Hình 2.2: Một số loại kìm.

2.2.3 Phương pháp dùng kìm chuyên dụng.

- Đúng với tên gọi, đây là phương pháp chuyên dụng thường được ứng dụng cho những người thợ chuyên nghiệp hoặc những kỹ sư điện Phương pháp này sử dụng loại kìm chuyên dụng cho việc tuốt dây và cả bấm cos nên là một phiên bản nâng cấp hơn so với phương pháp sử dụng loại kìm thông thường.

+ Nhanh chóng với độ chính xác cao.

+ Không bị đứt lõi dây khi sử dụng.

+ Giá thành tương đối cao (600-800.000 VND).

Hình 2.3: Kìm tuốt dây điện đa năng.

2.2.4 Phương pháp tuốt dây bằng máy.

- Hiện nay việc sử dụng máy tuốt dây đã không còn xa lạ gì với chúng ta Đặc biệt là trong môi trường công nghiệp cần số lượng dây điện lớn để đấu nối tủ điện hay để lắp đặt thiết bị.

Sơ đồ 2.2: Phương pháp tuốt dây bằng máy

+ Linh hoạt nhiều kích thước dây.

+ Độ chính xác cao, năng suất lớn.

+ Chi phí lắp đặt máy khá cao.

+ Kích thước máy lớn, chiếm diện tích.

Hình 2.4: Máy cắt và tuốt đầu dây điện nhiều lõi [12]

- Đây là Máy cắt và tuốt đầu dây điện nhiều lõi BV/BVR/PVC tự động BORX-006 của Thanh Nga Group – một trong những đơn vị cung cấp giải pháp tự động hóa dây chuyền sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp.

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật [12]

Nguồn cấp 175 - 250V Độ dài cắt 0,1mm - 9999,99mm

Chiều dài tuốt 0,1mm – 200mm

Phương pháp dập đầu cos

2.3.1 Phương pháp sử dụng kìm bấm.

- Hiện nay đây là phương pháp được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất bởi những lợi ích mà nó mang lại Có 2 loại kìm bấm phổ biến hiện này đó là kìm bấm cơ và kìm bấm sử dụng thủy lực.

Sơ đồ 2.3: Phương pháp bấm cos bằng kìm

+ Ưu điểm: gọn nhẹ, giá thành phù hợp người tiêu dùng.

+ Nhược điểm: cần tốn sức người để bấm.

Hình 2.5: Kìm bấm cos cơ.

+ Ưu điểm: nhanh chóng, không tốn sức.

+ Nhược điểm: giá thành khá cao, khó sửa chữa.

Hình 2.6: Kìm bấm cos thủy lực.

2.3.2 Phương pháp sửa dụng máy.

- Đây là phương pháp bán tự động sử dụng phổ biến trong các xưởng gia công lắp ráp điện bởi cần số lượng lớn dây bấm cos Công ty BMA Việt Nam là 1 trong những đơn vị chuyên cung cấp các nguyên liệu, máy móc phục vụ trong sản xuất công nghiệp Máy dập đầu cos dây điện bán tự động FOUNG-E FE-5TS là một trong những sẩn phẩm tiêu biểu của đơn vị này với thiết kế phục vụ cho việc dập cos dây điện một cách dễ dàng.

Hình 2.7: Máy dập đầu cos dây điện bán tự động FOUNG-E FE-5TS [13]

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật máy dập đầu cos dây điện bán tự động FOUNG-E FE-5TS [13]

Kích thước 690mmx610mmx490mm

Một số loại máy tuốt và dập đầu cos

2.4.1 Máy tuốt dập đầu cos tự động EW-5085.

- Đây là máy tuốt dập đầu cos tự động một cách nhanh chóng, chính xác, taats cả đều được tự động hóa 1 cách toàn bộ.

Hình 2.8: Máy tuốt dập đầu cos tự động EW-5085 [14]

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật máy tuốt dập đầu cos tự động EW-5085 [14]

Model EW-5085 Ứng dụng Dây bọc 3 lõi hoặc 4 lõi

Chênh lệch chiều dài cắt 0-200mm

Công suất 3 lõi: 500-550 chiếc/giờ

+ Máy được thiết kế hiện đại, sử dụng bộ điều khiển Mitsubishi Servo mang lại hiệu quả cũng như độ chuẩn xác cao.

+ Máy được tự động hóa toàn bộ, sử dụng phương pháp phễu rung để cấp cos.+ Máy hoàn toàn có thể thay thế cho công nhân làm việc giúp tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất.

+ Kích thước cồng kềnh, khối lượng lớn.

Các nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước

- Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn trong sản xuất và trong công nghiệp.

Có rất nhiều đơn vị đã nghiên cứu chế tạo ra máy tuốt dây và dập đầu cos Một trong số đó có thể kể đến là Cơ khí tự động Đăng Khoa Công ty hướng tới mục tiêu tự động hóa các công việc trong sản xuất cũng như trong đời sống Máy tuốt dập đầu cos tự động DK-R2 là một trong những sản phẩm tiên tiến nhất của công ty hiện nay trong lĩnh vực thiết kế máy tuốt dập đầu cos.

Hình 2.9: Máy tuốt dập đầu cos tự động DK-R2 [15]

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật máy tuốt dập đầu cos tự động DK-R2 [15]

Chỉ số dây dẫn phù hợp AWG16-AWG30

+ Tự động cắt và tuốt dây, sau đó dập đầu cos hoàn toàn tự động.

+ Có thể phân loại đầu cos nhờ hệ thống rung.

+ Làm việc nhanh chóng, hiệu quả cao.

+ Dễ dàng sử dụng và thao tác với màn hình hiển thị.

- Schleuniger AG là một công ty có trụ sở tại Thụy Sĩ, chuyên sản xuất các sản phẩm và dịch vụ trong lĩnh vực chế tạo dây cáp, tự động hóa quy trình sản xuất và các giải pháp kiểm soát chất lượng Công ty này cung cấp các sản phẩm như máy cắt dây, máy bóc dây tự động, máy kiểm tra và đo lường, cũng như các giải pháp phần mềm liên quan đến ngành công nghiệp dây cáp và kết nối.

- Trong các dòng máy công ty đã sản xuất thì nổi bật có thể kể đến CrimpCenter 64

SP sản phẩm tiên tiến nhất hiện nay của công ty Schleuniger AG trên thị trường.

- The CrimpCenter 36 SP mang lại thời gian thiết lập giảm và hiệu suất tăng lên Do đó, năng suất tăng cao và công việc có thể được xử lý trong thời gian ngắn hơn Hơn nữa, những tính năng mới cải thiện chất lượng thông qua việc tối ưu hóa hệ thống, tự động hóa các quy trình trước đây thủ công và nâng cao khả năng xử lý dây Kết quả cuối cùng là CrimpCenter 36 SP sẽ giúp đạt được mục tiêu của mình trong thời gian ngắn hơn và giảm chi phí.

+ Các thiết lập tham số mặc định được tối ưu hóa.

+ Hệ thống nắm gạt mới được phát triển.

+ Đồng bộ hóa cải thiện giữa bộ đầu cấp và băng tải.

+ Tăng tốc độ cấp liệu từ 8 m/s lên 10 m/s.

+ Bộ làm thẳng dây cải thiện.

+ Điều chỉnh áp suất tự động.

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật máy CrimpCenter 64SP [16]

Chiều dài dây đầu vào 60mm-65m

Tốc độ cấp phôi Tối đa 12m/s

Nguồn điện 3/N/PE AC 210-500V, 50/60 Hz, 16A

Chiều cao (kể cả nắp an toàn) 2900mm

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Những loại dây điện được sử dụng phổ biến hiện nay

- Dây dẫn điện là một trong những thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện giúp chuyền tải điện năng đến cho các thiết bị điện trong nhà, khu công nghiệp,…

- Dây dẫn điện có hình dáng đặc trưng là sợi dây hình trụ Nó có thể có một hoặc nhiều lõi và được làm từ chất liệu kim loại bằng đồng hoặc nhôm Bên ngoài dây dẫn điện luôn được bọc một lớp vỏ nhựa PVC để cách điện Và tùy theo nhu cầu sử dụng, công dụng, điện thế, nhiệt độ chịu được tối đa,… mà có các dạng phổ biến:

- Đây là một loại dây điện chỉ có 1 sợi cứng bên trong được chế tạo bằng vật liệu nhôm hoặc đồng, được sử dụng phổ biến trong các hệ thống điện gia đình cũng như trong sản xuất.

- Dây điện đơn cứng thường được bọc lớp cách điện bằng nhựa nhiệt dẻo PVC hoặc cao su lưu hóavà đôi khi được bọc thêm 1 đến 2 lớp vải tẩm nhựa đường để tạo nên độ chắc chắn.

- Tiết diện của loại dây này không quá 10mm 2

Hình 3.1: Dây điện đơn cứng [17]

- Đây là loại dây điện được bọc lớp cách điện bằng nhựa nhiệt dẻo PVC hoặc cao su lưu hóa, có ruột được chế tạo gồm các sợi nhỏ bằng đồng hoặc nhôm có đường kính 0.2mm và các sợi này xoắn lại với nhau nên rất mềm và dẻo.

- Loại dây đơn mềm này thường được sử dụng để làm dây dẫn trong bảng phân phối điện, dây dẫn điện cho ô tô, đầu ra của máy điện, …

Hình 3.2: Dây điện đơn mềm [17]

- Đây là loại dây gồm 2 dây dẫn có ruột đồng, mềm, được bọc cách điện song song với nhau và được bọc chất cách điện bằng nhựa nhiệt dẻo PVC hoặc cao su lưu hóa Nhờ dây dẫn được cấu tạo bởi nhiều sợi có đường kính nhỏ 0,2mm nên mềm dẻo dễ di động.

- Loại dây này thường được sử dụng để dẫn điện cho các thiết bị cần di động, không cố định, đồ dùng điện trong sinh hoạt như: quạt điện, tivi, tủ lạnh, máy giặt,…

Hình 3.3: Dây điện đôi mềm [17]

- Đây là loại dây có cấu tạo gồm nhiều lớp cách điện như:

+ Lớp ruột: Tổng hợp từ các dây đồng có tiết diện nhỏ và độ đàn hồi cao nên dây xoắn mềm sẽ có độ dẻo nhiều hơn dây đôi mềm.

+ Lớp bọc bên ngoài lớp ruột: làm bằng vật liệu cao su nên có thể chịu nhiệt tốt, bảo vệ lớp ruột.

+ Lớp vải bọc cotton: Rất bền, chịu nhiệt cao.

- Mỗi ruột của dây dẫn được cấu tạo bởi nhiều sợi dây có tiết diện nhỏ được xoắn lại với nhau nên dây dẫn có tính mềm dẻo và vững chắc Loại dây này mềm dẻo hơn loại dây đôi, với lớp cách điện cao su chịu nhiệt và lớp bọc thêm vải coton ở ngoài nên dây dẫn được tăng cường sự vững chắc về cơ, chịu sự tiếp xúc nhiệt Vì vậy thường dùng làm dây dẫn cho bàn ủi điện, bếp điện,…

- Đối với loại dây xoắn có lớp ống bọc ngoài cao su hoặc nhựa PVC được sử dụng làm dây dẫn cho các thiết bị điện di động, chịu được sự va chạm nhằm bảo đảm an toàn điện cho người sử dụng như máy khoan điện cầm tay, máy tiện, máy công cụ và các máy móc dùng trong sinh hoạt,…

Hình 3.4: Dây điện xoắn mềm [17]

- Đây là loại dây dẫn điện có khả năng cho phép dòng điện lớn đi qua, có cấu tạo gồm nhiều sợi dây đồng và được bọc cách điện bằng cao su lưu hóa hoặc nhựa nhiệt dẻo PVC.

- Thường được dùng làm dây tải chính trong các đường dây điện, trong các công trình công nghiệp, khu xí nghiệp, khu công nghiệp, chung cư,…

3.1.6 Dây cáp điện bọc giáp

- Đây là loại dây cáp có bọc cách điện được bố trí hai hoặc nhiều dây trong cùng một vỏ bọc chung bao ngoài bằng cao su hoặc nhựa PVC hoặcruban kim loại sắt, kẽm, nhôm,…

Sự chịu đựng va chạm về mặt cơ học tùy thuộc vào vật liệu vỏ bọc ngoài bảo vệ các dây dẫn chứa ở bên trong Đồng thời, cũng tùy thuộc vào lớp bao bọc bên ngoài sẽ có nhiều tiết diện tương ứng với từng mật độ dòng điện, ngăn ngừa sự sụt áp khi dùng như:

+ Khi tiết diện dây < 5mm 2 : Mật độ dòng điện sẽ là 5A/nnm 2 + Khi tiết diện dây nằm khoảng 6 đến 15mm 2 : Mật độ dòng điện phù hợp là 4A/mm 2

+ Khi tiết diện dây từ 16 đến 50mm 2 : Mật độ dòng điện sẽ là 3A/mm 2

- Loại dây cáp bọc giáp được sử dụng để đặt cố định hoặc nơi có sự rung chuyển thường xuyên như đường dây đẫn điện đến các máy công cụ, máy cưa bảo, máy tiện… Khi lắp đặt loại dây này không cần đi trong ống vì lớp vỏ bọc ngoài thay thế cho ống luồn đáy.

- Loại dây cáp bọc giáp này không thể đi ngầm hay lắp kín trong tường và các chỗ nối dây phải nối tại hộp nối.

Hình 3.6: Dây cáp điện bọc giáp [17]

Những loại đầu cos phổ biến hiện nay

- Là thiết bị truyền tải điện năng, giúp tăng khả năng dẫn điện từ dây dẫn điện đến các vị trí đấu cuối tại thiết bị điện hay giữa dây dẫn điện với dây dẫn điện Thiết bị này giúp người vận hành có tiện lợi hơn khi cần tháo lắp, sửa chữa hoặc bảo trì Việc sử dụng đầu cos sẽ giúp cho dây có thể cố định một cách chắc chắn và đúng cách nhất Khi đó, quá trình sử dụng sẽ không xuất hiện tình trạng lỏng mối nối.

- Đầu cos thường phổ biến ở những vị trí cần phải có kết nối đảm bảo tính cố định hay những nơi mà không thể thực hiện kết nối trực tiếp được Việc sử dụng đầu cos không chỉ giúp đảm bảo cho việc tháo lắp hay sửa chữa dễ dàng mà còn giúp thiết bị không xảy ra tình trạng cháy dây cáp điện hay phát ra tia lửa.

- Đầu cos hay còn được gọi với tên phổ biến là đầu cos, đầu cốt hay teminals lug, cable lug.

Hình 3.7: Các loại cos phổ biến [18]

- Tùy theo yêu cầu của từng ngành nghề, lĩnh vực mà đầu cos điện có sự khác nhau về kiểu dáng, mẫu mã Thường thì đầu cos sẽ được phân loại dựa theo cấu trúc của phần thân hay tính năng cách điện hoặc mặt cắt.

- Đầu cos điện phổ biến nhất hiện nay được chia làm các loại sau:

+ Đầu cos SC + Đầu cos tròn + Đầu cos chữ Y (cos chỉa) + Đầu cos gim

+ Đầu cos nối thẳng + Đầu cos pin

- Thiết kế của kiểu đầu cos SC có phần kết nối hình vòng tròn nên bề mặt tiếp xúc của đầu cos cũng phẳng Đây là lựa chọn phổ biến trong các kết nối có điện áp thấp như: MCB, MCCB hay ACB

- Đường kính của đầu cos SC có thể thay đổi tùy theo ứng dụng thực tế Loại đầu cos này được làm từ chất liệu đồng điện phân với độ tinh khiết rất cao Bên ngoài sẽ được mạ lớp thiếc điện không chì giúp đầu cos có được khả năng chống ăn mòn hiệu quả.

- Thiết kế của đầu cos kiểu SC có thể dạng 1 lỗ hoặc nhiều lỗ Tuy nhiên, loại nhiều lỗ vẫn được ưa chuộng hơn để đảm bảo độ chắc chắn, hạn chế việc lỏng ra do tác động lực từ bên ngoài Kiểu đầu cos này sẽ cho phép người dùng nhìn và kiểm tra một cách trực quan các dây dẫn được lắp bên trong thông qua lỗ trên nó.

- Đầu cos tròn được thiết kế tương tự như đầu cos SC nhưng cos tròn thường được sử dụng kết nối dây cáp điện nhỏ có tiết điện từ 6mm 2 trở xuống Cos tròn có thiết kế một đầu là ống kim loại dùng để luồn dây cáp điện vào và một đầu được ép phẳng đột lỗ tròn trung tâm để bắt bulong và thiết bị điện đầu cuối Đầu cos tròn trên thị trường có 2 loại là cos tròn trần và cos tròn phủ nhựa.

3.2.3.Đầu cos chữ Y (cos chỉa)

- Điểm nổi bật của đầu cos chữ Y hay còn gọi là cos chĩa là có 3 chạc mang hình nửa vầng trăng Đây là lựa chọn phổ biến trong các rơ le hay contactor hoặc bộ định thời gian.Kích thước của đầu cos ngã ba cũng khá đa dạng với loại 1, 2.5, 6, 10, 35, 50 Loại đầu cos này có màu sắc lớp cách nhiệt bên ngoài cũng rất đa dạng như: trắng, đen, đỏ, xanh, vàng Ngoài ra trên thị trường vẫn có cos chỉa trần.

- Đầu cos pin hay còn được gọi là đầu cos kim Đầu cos này được sử dụng để kết nối nhanh dây điện điều khiển với thiết bị điện đầu cuối như PLC Việc sử dụng đầu cos Pin sẽ giúp việc kết nối được chắc chắn hơn và dễ dàng hơn khi kết nối với các domino điện Hiện nay đầu cos pin có các loại như đầu cos pin đặc, pin dẹp và pin rỗng,…

- Loại đầu cos này mỏng và dài Nhìn bên ngoài, đầu cos này có hình giống cây kim.

Nó có vai trò kết nối dây dẫn đến chỗ tiếp xúc nên trong một số linh kiện điện tử cũng như khối thiết bị đầu cuối thường sẽ sử dụng đến loại đầu cos này.

- Không chỉ màu sắc mà kích thước của đầu cos loại ghim cũng rất đa dạng, phù hợp với nhu cầu sử dụng của người dùng.

- Đầu cos nối thẳng được sử dụng để kết nối dẫn điện dây cáp điện với dây cáp điện, có thiết kế là một ống kim loại rỗng thẳng có kích thước phù hợp với tiết diện dây cáp điện.

- Đầu cos nối thẳng được dùng để luồn dây cáp điện vào 2 đầu, sau đó được ép chặt bằng công cụ ép giúp kết nối 2 đầu chặt chẽ.

Hình 3.13: Đầu cos nối thẳng [18]

Phân loại đầu cos điện theo vật liệu

- Loại đầu cos này tại điểm kết nối sẽ có thêm lớp vật liệu cách nhiệt Chất liệu chính thường được ưa chuộng là nylon hoặc nhựa PVC Phần dây dẫn trong đầu cos thường dùng là đồng hay đồng thau Loại đầu cos cách nhiệt này có khả năng đảm bảo an toàn cao nhưng lại chỉ có thể sử dụng được ở những vị trí có điện áp thấp Việc sử dụng đầu cos này sẽ tiết kiệm chi phí cách nhiệt bằng băng keo hay ống co ở thiết bị đầu cuối.

- Các loại đầu cos cách nhiệt như: Đầu cos tròn, chĩa phủ nhựa, đầu cos pin,…

Hình 3.14: Đầu cos cách nhiệt [18]

3.3.2 Đầu cos không cách nhiệt

- Thiết kế của đầu cos này không có phần cách nhiệt tại điểm kết nối, vừa thân thiện lại vừa tiết kiệm chi phí hơn so với các dòng đầu cos cách nhiệt Đây là lựa chọn để dùng được cho mọi môi trường điện thấp và cao Mặc dù vậy, việc lựa chọn loại đầu cos này cần đảm bảo sự chính xác để hạn chế sự hỏng hóc trong quá trình sử dụng.

- Các loại đầu cos không cách nhiệt như: đầu cos tròn, chữ Y trần,…

Hình 3.15: Đầu cos không cách nhiệt [18]

- Đầu cos đồng là loại đầu cos được sản xuất bằng vật liệu kim loại đồng nguyên chất có độ tinh khiết lên đến 99,99% Hiện nay đầu cos đồng được sử dụng rất phổ biến trong các ứng dụng đấu lắp cáp điện với thiết bị điện đầu cuối bằng đồng trong tủ điện.

- Đầu cos đồng có tính dẫn điện cao, có khả năng chống oxi hoá, ăn mòn tốt Các loại đầu cos đồng hiện nay như: cos SC, cos tròn, cos chữ Y, cos nối thẳng,…

- Đầu cos nhôm là loại đầu cos được sản xuất bằng vật liệu nhôm tinh khiết có độ dẫn điện cao, ứng dụng kết nối giữa dây cáp điện và thiết bị điện đầu cuối bằng nhôm.

- Các loại đầu cos nhôm thường được sử dụng như: cos SC nhôm, cos nối nhôm

- Đầu cos đồng nhôm là loại đầu cos được sản xuất một phần bằng nhôm và một phần bằng đồng hay còn gọi là cos lưỡng kim.

- Mục địch dùng loại đầu cos này là để kết nối giữa dây cáp nhôm và thiết bị điện đầu cuối bằng đồng hoặc ngược lại để đảm bảo hiệu suất dẫn điện tốt, tuổi thọ lâu dài cho thiết bị và dây cáp.

Hình 3.18: Đầu cos đồng nhôm [18]

Các cơ cấu thông dụng

- Đây là là một loại dẫn hướng chuyển động tuyến tính, được sử dụng rộng rãi trong các máy móc, thiết bị công nghiệp như máy CNC, máy cắt, máy phay, máy đóng gói,…Cơ cấu thanh ray con trượt có các đặc điểm như: độ chính xác cao đảm bảo chuyển động tuyến tính của chi tiết chính xác; độ bền cao, có thể chịu được tải trọng lớn; tuổi thọ cao có thể sử dụng trong thời gian dài,… Thanh ray con trượt bao gồm hai thành phần chính là thanh ray và con trượt:

+ Thanh ray: là thành phần dẫn hướng, có thể được làm bằng thép, nhôm, hoặc nhựa Thanh ray có nhiều hình dạng khác nhau, phổ biến nhất là hình chữ nhật và hình tròn.

+ Con trượt: là thành phần di chuyển trên thanh ray, có thể được làm bằng thép,nhôm, hoặc nhựa Con trượt có nhiều loại khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng.

- Dựa vào các đặc điểm hình dạng, vật liệu của thanh ray và con trượt có nhiều loại như: thanh ray vuông, thanh ray nhôm, con trượt thép, con trượt hở,…

Hình 3.19: Thanh ray con trượt

- Xy lanh điện là loại thiết bị truyền động tuyến tính đơn giản, sử đụng động cơ điện để tạo ra chuyển động thẳng với hiệu suất và độ chính xác cao nhờ việc áp dụng cơ cấu trục vít và đai ốc (vit-me) trong chuyển động của xi-lanh Ngoài ra, xi lanh điện khi hoạt động gây ra tiếng ồn nhỏ hơn rất nhiều so với các thiết bị truyền động bằng khí nén và thủy lực. Cấu tạo của xi lanh điện gồm các bộ phận chính:

+ Thân xi lanh: Là bộ phận chính của xi lanh điện, có hình trụ, làm bằng thép hoặc nhôm.

+ Pittông: Là bộ phận di chuyển trong xi lanh, có hình trụ, làm bằng thép hoặc nhôm.

+ Cổ piston: Là bộ phận nối giữa pittông và thân xi lanh.

+ Bình dầu: Là bộ phận chứa dầu thủy lực, giúp bôi trơn và truyền lực từ động cơ điện đến pittông.

+ Động cơ điện: Là bộ phận tạo ra lực đẩy, làm cho pittông di chuyển.

- Xy lanh điện thường được ứng dụng sử dụng rộng rãi, đa dạng trong đời sống và công nghiệp như: đóng mở của sổ tự động, nâng hạ giường bệnh, trợ lực cánh tay robot, nâng hạ rào chắn xe,…

- Động cơ bước hay còn gọi là Step Motor có kích thước nhỏ gọn với khả năng cung cấp moment xoắn cực lớn ở dải vận tốc thấp và trung bình, dễ lắp đặt và thay thế khi cần Đây là một loại động cơ điện một chiều có thể quy định được tần số góc quay của động cơ Động cơ bước là một loại động cơ đồng bộ, có khả năng biến đổi các tín hiệu điều khiển của máy móc dưới dạng các xung điện rời rạc được phát ra kế tiếp nhau, tạo thành các chuyển động góc quay Nếu góc bước càng nhỏ thì số bước trên mỗi vòng quay của động cơ càng lớn và độ chính xác của vị trí chúng ta thu được càng lớn.

- Động cơ bước có cấu tạo bao gồm 2 thành phần chính là Stato và Roto Trong đó, stato được cấu tạo bằng sắt từ trên thân có nhiều rãnh nhỏ được thiết kế để đặt cuộn dây dễ dàng Roto (còn gọi là nam châm vĩnh cửu) được sắp xếp chồng lên nhau một cách cẩn thận, kỹ lưỡng Những lá nam châm này được bố trí sắp xếp đối xứng với nhau và chia thành từng cặp Động cơ bước thường được sử dụng trong điều khiển kỹ thuật số, ngành tự động hóa, các thiết bị cần có sự chính xác như: máy cắt laser, máy in 3D, máy CNC,…

- Board điều khiển hay còn gọi là mạch điều khiển, là một thiết bị điện tử dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống hoặc thiết bị gồm các thành phần như vi xử lý, bộ nhớ,các khối ngoại vi,…Board điều khiển thường được dùng để điều khiển các tín hiệu relay trung gian, điều khiển sự hoạt động của robot hay các máy móc và thiết bị công nghiệp,…Phụ thuộc vào các yêu cầu khác nhau mà đưa ra lựa chọn board điều khiển phù hợp với tiêu chí.

Hình 3.22: Board điều khiển có thể lập trình (PLC)

- Là một thiết bị điện tử có khả năng phát hiện và phản hồi các tín hiệu từ môi trường làm việc như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, âm thanh,…Từ đó chuyển đổi thành tín hiệu có thể sử dụng để gửi thông tín tới các thiết bị điều khiển khác và tác động lên cơ cấu cơ khí Tùy vào công dụng, kiểu dáng mà có các loại cảm biến đa dạng khác nhau được sử dụng trong các lĩnh vực cộng nghiệp và đời sống như cảm biến vị trí, cảm biến quang điện, cảm biến tiệm cân,…

Hình 3.23: Một số loại cảm biến thông dụng

3.4.2.3 Mạch điều khiển động cơ bước

- Đây là một thiết bị điện tử được sử dụng để điều khiển chuyển động của động cơ bước, cung cấp các xung điện để điều khiển các cuộn dây của động cơ, từ đó làm cho động cơ quay theo các bước Mạch điều khiển động cơ bước thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như: điều khiển máy móc và thiết bị điều khiển tự động hóa, điều khiển các đầu đùn trong máy in 3D, điều khiển các khớp nối trong robot,…

Hình 3.24: Mạch điều khiển động cơ bước TB6600

Lí thuyết về độ bền, kiểm nghiệm bền

3.5.1 Một số dạng tải trọng.

- Các bộ phận của máy móc sẽ không bị hỏng khi chúng không chịu tác dụng của bất kì tải trọng nào, chúng thường bị phá hủy khi bị tác dụng bởi một tải trọng lớn hơn mức nhất định, mức chịu đựng của vật liệu Có nhiều loại tải trọng khác nhau, và các loại điển hình là tải trọng kéo, tải trọng nén và tải trọng cắt ngang được trình bày Trong thiết kế cơ khí, điều quan trọng là phải đánh giá đúng loại tải trọng được áp dụng cho bộ phận nào.

Hình 3.25: Phân loại tải trọng

3.5.2 Độ bền tĩnh và độ dẻo của vật liệu.

- Giới hạn đàn hồiđh[KG/mm 2 ]: là ứng suất tác dụng lớn nhất mà khi ngừng tác dụng tải trọng thì vật liệu không bị biến dạng hoặc biến dạng dẻo rất bé.

0 (KG/mm 2 ) Trong đó: Pđh: là lực sinh ra lớn nhất để vật liệu không bị biến dạng dẻo [KG]

F0: là tiết diện ban đầu [mm 2 ].

- Giới hạn chảy ch [KG / mm 2 ; MN / m 2 ; MPa]: là giá trị ứng suất mà khi ứng suất gây ra do tải trọng tác động vượt qúa nó thì vật liệu bắt đầu biến dạng dẻo.

� 0 (��/�� 2 ) Trong đó: Pch: là tải trọng tác động tại thời điểm chảy (KG)

F0: là tiết diện ban đầu (mm 2 ).

- Giới hạn chảy qui ước0,2là ứng suất tại đó sau khi bỏ tải trọng mẫu có độ biến dạng dư bằng 0,2% chiều dài ban đầu của mẫu

- Giới hạn bềnB(KG / mm 2 , MN / m 2 , Mpa): là giá trị ứng suất lớn nhất mà khi ứng suất gây ra do tác động của tải trọng vượt quá nó thì vật liệu bị phá hủy.

3.5.3 Ứng suất cho phép và hệ số an toàn

- Theo thiết kế, ứng suất lớn nhất cho phép tác dụng lên vật được gọi là ứng suất cho phép Tức là tải trọng thực tác dụng lên vật luôn phải nhỏ hơn ứng suất cho phép. Nói chung, ứng suất cho phép được tính theo phương trình sau. Ứng suất cho phép= Độ � ề � ��ê� �ℎ� ẩ �

- Ở đây, độ bền tiêu chuẩn là ứng suất biểu thị giới hạn đứt gãy hoặc tương đương độ bền kéo của vật liệu Hệ số an toàn là đại lượng được thiết lập dựa trên các yếu tố như sự bất ổn định về độ bền của vật liệu và ước lượng tải trọng đặt lên vật.

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

Nguồn gốc về dây điện và ứng dụng đời sống

4.1.1 Nguồn gốc về dây điện

- Lịch sử của dây điện có thể bắt nguồn từ thời cổ đại Tuy nhiên dây điện hiện đại ngày nay chỉ được phát triển trong thế kỷ 19, khi các nhà khoa học khám phá ra ứng dụng của điện.

- Dây điện thủa ban đầu sử dụng dây dẫn trần, không có vỏ cách điện Nhưng vào thế kỷ 19, các nhà khoa học đã phát hiện ra các vật liệu cách điện mới, như gutta percha, cao su Ấn Độ,…

- Cao su Ấn Độ lưu hóa được Willam Hopper giới thiệu vào năm 1859, trở thành vật liệu lý tưởng để cách nhiệt cho cáp nối dây trong nhà và các loại dây mềm Vị thế của cao su Ấn Độ lưu hóa dần bị thay thế bởi cao su tổng hợp và Polyvinyl Clorua (PVC), nhằm khắc phục tình trạng thiếu cao su tự nhiên [6]

- Dây điện được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại:

+ Hệ thống điện dân dụng: Cung cấp điện cho các thiết bị điện tử như bóng đèn, TV, tủ lạnh,…

+ Hệ thống điện công nghiệp: Cung cấp điện cho máy móc, thiết bị công nghiệp

+ Hệ thống truyền tải: Truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến dân cư,truyền tải tín hiểu cáp điện tín,

Yêu cầu và thông số thiết kế của đề tài

- Thiết kế máy có hình dáng kích thước nhỏ, phù hợp để trong không gian không quá lớn.

- Năng suất tuốt và bấm cos 2 đầu dây điện: 6 dây/ phút.

- Máy dễ dàng thao tác sử dụng.

- Kích thước tổng thể của máy 300 x 200 x 525 (mm).

- Vật liệu: Thép CT3, Inox 304, SS400.

- Điện áp đầu vào: 220VAC.

- Hệ thống điều khiển: Board PLC Mitsubishi FX3U

Nguyên lý hoạt động chung của máy tuốt và bấm cos dây điện

- Sơ đồ nguyên lý dựa trên máy tuốt dập đầu cos tự động EW-5085.

Sơ đồ 4.1: Sơ đồ khối quy trình tuốt, dập chung

- Bước 1: Cấp dây điện vào vị trí tuốt

- Bước 2: Dao cắt từ trên đi xuống cắt vỏ sợi dây đồng

- Bước 3: Đầu cos được cấp trong rãnh cấp cos

- Bước 4: Dây điện được đòn kẹp đưa qua bộ phận dập cos

- Bước 5: Xi lanh thủy lực đẩy đầu dập cos xuống để bấm đầu cos với dây điện

- Bước 6: Lấy sợi dây điện đã được bấm cos ra và tiến hành cho sợi tiếp theo

4.4 Phân tích và lựa chọn các phương án thiết kế máy

Bảng 4.1: Phân tích phương án thiết kế máy

Mô hình cấp dây và cấp cos thủ công Mô hình cấp dây và đầu cos tự động Hình ảnh Ưu điểm - Dễ thao tác, sử dụng - Dễ thao tác, sử dụng.

- Có thể tuốt sợi dây điện dài với thời gian ngắn.

- Có thể dập đầu cos nối chung 2 sợi dây

- Sử dụng đa dạng đầu cos trong quá trình sử dụng

- Không cần nhân công đứng cấp dây và đầu cos liên tục

Nhược điểm - Phải có nhân công đứng cấp dây và đầu cos khi sử dụng.

- Không thể tuốt sợi dây dài trong thời gian ngắn.

- Không thể sử dụng cho việc dập đầu cos nối với 2 sợi dây

- Chỉ có thể sử dụng cos dây với một loại, và phải thay thế nguyên cụm đề dập đầu cos loại khác

Kết luận: Sau khi đánh giá hai phương án tổng thể để thiết kế máy Để tăng tính linh hoạt đồng thời sử dụng một cách thuận tiện, phương án thiết kế máy thứ nhất được xem là tối ưu nhất.

4.4.2 Phân tích cụm tuốt dây

4.4.2.1 Lựa chọn phương án cấp dây điện

- Dựa vào hiệu quả công việc, mỗi phương án đều sẽ có ưu nhược điểm khác nhau. Chính vì vậy, nhóm đưa ra hai phương án để phân tích.

Bảng 4.2: Phân tích phương án cấp dây điện

Hình ảnh Ưu điểm - Dễ thao tác, sử dụng.

- Có thể tuốt sợi dây điện dài với

- Dễ thao tác, sử dụng.

- Không cần nhân công đứng cấp dây thời gian ngắn liên tục.

Nhược điểm - Phải có nhân công đứng cấp dây liên tục khi sử dụng.

- Không thể tuốt sợi dây dài trong thời gian ngắn.

Kết luận: Sau khi đánh giá hai phương án cấp dây, vì ảnh hưởng đến năng suất tuốt dây tổng thể và dập cos, nên đề tài sẽ lựa chọn phương án cấp dây thủ công nhằm mục đích có thể tuốt cả dây điện dài nhanh chóng.

4.4.2.2 Lựa chọn dao tuốt dây điện

- Nhóm đã tìm được hai phương án phù hợp với máy để tuốt dây điện: hai lưỡi dao có nhiều rãnh cắt theo biên dạng dây điện và nhiều cặp lưỡi dao có một rãnh cắt theo biên dạng dây điện.

Bảng 4.3: Phân tích loại dao tuốt dây điện

Lưỡi cắt nhiều rãnh cắt Lưỡi cắt một rãnh cắt Hình ảnh Ưu điểm - Không cần tháo rời thay thế khi sử dụng với nhiều loại dây.

- Dễ gia công, lắp ráp.

Nhược điểm - Khó gia công hơn một rãnh cắt.

- Tốn chi phí đồ gá gia công dao

- Mất thời gian thay thế dao.

Kết luận: Sau những đánh giá trên, nhóm quyết định chọn lưỡi cắt có một rãnh cắt.

Về phương án tuốt dây, có hai phương án được đề ra:

- Phương án 1: Sử dụng một lưỡi dao cố định và lưỡi dao di trượt.

+ Ở phương án này, một lưỡi cắt sẽ được liên kết với bộ truyền động tay quay con trượt.

+ Ưu điểm: Dễ gia công, lắp ráp, dễ thay thế linh kiện, kết cấu cơ khí đơn giản. + Nhược điểm: Lực cắt không đều, có khả năng cắt vào lõi dây điện.

- Phương án 2: Sử dụng hai lưỡi cắt cùng chuyển động thực hiện chuyển động cắt.

+ Ở phương án này, cả hai lưỡi cắt sẽ được liên kết với cụm chuyển động tịnh tiến ngược chiều nhau Và dùng bộ truyền vít me hướng ngược chiều răng với nhau.

+ Ưu điểm: Dễ thay thế linh kiện, lực cắt đều, có độ chính xác cao.

+ Nhược điểm: Gia công phức tạp, chi phí cao.

Kết luận:Ta chọn phương án một lưỡi cố định, một lưỡi tịnh tiến.

4.4.2.4 Lựa chọn phương án truyền động

- Hiện nay, có rất nhiều loại động cơ sử dụng để thực hiện biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến: động cơ một chiều (DC motor), động cơ xoay chiều (AC motor), động cơ bước (step motor) hoặc động cơ DC servo.

Bảng 4.4: Phân tích loại dao tuốt dây điện

Hình ảnh Ưu điểm Nhược điểm Động cơ một chiều (DC motor)

- Dễ khởi động và dừng, dễ điều khiển tốc độ và chiều quay.

- Chi phí ban đầu cao.

- Phải có mạch nguồn riêng.

- Có kích thước lớn hơn so với động cơ khác cùng công suất. Động cơ xoay chiều (AC motor)

- Sử dụng trực tiếp nguồn điện từ điện lưới quốc gia.

- Khả năng chịu tải cao.

- Hiệu suất cao ở tốc độ cao.

- Phải cách ly giữa nguồn điện động cơ và mạch điều khiển để đảm bảo an toàn.

- Hệ thống điều khiển phức tạp.

- Khó khăn trong bảo trì. Động cơ bước

- Kiểm soát vị trí chính xác, không cần hệ thống phản hồi.

- Khả năng giữ tải tốt.

- Hiệu suất thấp ở tốc độ cao.

- Có khả năng sinh ra sai số.

- Gây tiếng ồn ở tốc độ cao. Động cơ DC servo - Khả năng chịu tải nặng.

- Dễ dàng tích hợp với hệ thống điều khiển.

- Kiểm soát chính xác vị trí và tốc độ.

- Dòng điện đầu vào cao.

Kết luận: Sử dụng động cơ bước (step motor) cho truyền động của lưỡi dao cắt.

4.4.3 Phân tích cụm dập cos

4.4.3.1 Lựa chọn phương án dập cos

- Có hai phương án nhóm tìm được: phương án đưa đầu cos đơn vào dập thủ công và phương án sử dụng cos dây để truyền dập.

Bảng 4.5: Phân tích phương án dập cos

Dập cos đơn Dập cos dây

Hình ảnh Ưu điểm - Có thể dập với các loại đầu cos ngẫu nhiên trong một quá trình sử dụng.

- Không cần phải cấp đầu cos liên tục.

Nhược điểm - Phải cấp đầu cos liên tục khi sử dụng.

- Phải thay cả bộ bánh răng để dập loại đầu cos khác

- Chỉ có thể sử dụng một loại đầu cos trong một chu trình.

Kết luận: Dựa trên phân tích, nhóm lựa chọn phương án dập đầu cos đơn.

4.4.3.2 Lựa chọn xi lanh dập cos

- Có hai loại xi lanh phổ biến hiện nay đó là xi lanh khí nén và xi lanh điện.

Bảng 4.6: Phân tích xi lanh

Xi lanh khí nén Xi lanh điện

Hình ảnh Ưu điểm - Giá thành thấp - Kiểm soát chính xác tốc độ.

- Dễ lắp ráp, bảo trì.

- Hiệu suất cao, không cần bình khí.

Nhược điểm - Phụ thuộc vào nguồn khí nén.

- Trọng lượng nặng hơn xi lanh khí.

Kết luận: Dựa trên phân tích, nhóm lựa chọn xi lanh điện để dập đầu cos.

Cơ cấu của máy tuốt và bấm cos dây điện sau khi chọn phương án thiết kế

Bảng 4.7: Các bộ phận chính của máy

1 Động cơ bước 8 Xi lanh điện

2 Tay quay 9 Thanh trượt dẫn hướng

3 Thanh ray con trượt 10 Gối đỡ dao dập

4 Dao tuốt 11 Dao dập cos

6 Khung vỏ máy 13 Công tắc

7 Cảm biến quang 14 Đèn báo

Nguyên lý hoạt động của máy tuốt và bấm cos dây điện

Hình 4.3: Lưu đồ khối quy trình tuốt, bấm cos

4.6.1 Quy trình tuốt dây điện

- Bước 1: Cắm nguồn điện, bật CB Gạt công tắc sang chế độ chờ, đèn xanh sáng đèn báo - hiệu máy sẵn sàng hoạt động.

- Bước 2: Lấy sợi dây điện đã được cắt sẵn (chiều dài sợi dây điện là tùy ý) đưa vào rãnh lưỡi dao cắt cố định.

- Bước 3: Cảm biến nhận tín hiệu có dây, đèn vàng sáng, động cơ bước quay khiến lưỡi cắt tịnh tiến cắt vỏ sợi dây điện.

- Bước 4: Rút sợi dây điện ra, vỏ bảo vệ đồng sẽ tự rớt và trượt xuống rãnh trượt đi ra khỏi máy Cảm biến ngưng nhận tín hiệu, động cơ bước quay chiều ngược lại về trạng thái chờ.

- Bước 5: Tiến hành lấy đầu còn lại và làm tương tự để tuốt đầu còn lại.

Sơ đồ 4.2: Sơ đồ động cụm tuốt dây

4.6.2 Quy trình dập đầu cos dây điện

- Bước 1: Lấy sợi dây điện đã được tuốt, bỏ đầu cos vào lõi đồng.

- Bước 2: Đặt sợi dây đã có đầu cos vào rãnh dập cos.

- Bước 3: Cảm biến nhận tín hiệu, đèn đỏ sáng, xi lanh tiến hành đẩy piston ra và dập xuống đầu cos.

- Bước 4: Sau khoảng 2s, piston tự động lui về, tiến hành lấy sợi dây điện ra và thực hiện tương tự với đầu còn lại.

Sơ đồ 4.3: Sơ đồ động cụm dập

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ KHÍ

Yêu cầu thiết kế

- Kết cấu máy có sự hài hòa, kích thước máy nhỏ gọn với không gian của người sử dụng.

- Sự bố trí của các đơn vị lắp phải hợp lý, dễ dàng tháo lắp điều chỉnh và bảo dưỡng khi cần thiết thông qua việc tính toán các cơ cấu.

- Lựa chọn vật liệu một cách hợp lý những vẫn đảm bảo tiết kiệm chi phí, khối lượng không quá nặng.

- Thiết kế mô phỏng mô hình 3D để có thể kiểm nghiệm lại và có cái nhìn trực quan hơn.

Thiết kế cụm cắt

5.2.1 Tính toán góc quay động cơ

Hình 5.1: Góc quay của tay quay động cơ

- Để con trượt mang dao có thể di chuyển một quãng OD làm đứt vỏ dây điện thì tay quay OA xoay quanh tâm O cần xoay 1 góc là�so với vị trí ban đầu.

+ Ban đầu tay quay ở vị trí so với mặt phẳng là 1 góc�= 46,58 o + Sau khi xoay 1 góc đi hết rãnh thì tay quay ở vị trí so với mặt phẳng là 1 góc

=> Tay quay quay được 1 góc là:�=�–�= 46,58 o – 11,82 o = 34,76 o

=> Để cắt được vỏ dây điện động cơ cần phải xoay tay quay 1 góc�= 34,76 o

- Vì động cơ hoạt động dựa vào thiết bị phát xung là driver nên vận tốc của động cơ được tính theo công thức: v = Tần số phát xung 60

Số xung trên 1 vòng thực tế [8]

- Ta có tốc độ góc của tay quay gắn trên động cơ là:

- Vận tốc của con trượt được truyền thông qua tay quay được tính bằng công thức: v =� r [1]

Với r: khoảng cách từ tâm tay quay đến con trượt

- Ta có: động cơ có số vòng quay là 1,5 vòng/s

Để xoay 1 góc 34,76 o động cơ cần quay trong khoảng thời gian t=0.064s

Gia tốc của con trượt là: a = ∆v ∆t [7]

- Khi con trượt mang bệ dao di chuyển sẽ tạo ra 1 lực:

- Mà theo khuyến cáo của các công ty chuyên về sản xuất dây điện thì lực cần tối thiểu cần để cắt vỏ dây điện đơn nhiều lõi là 5N.

 Lực tạo ra do động cơ truyền qua tay quay đủ để cắt đứt vỏ dây điện

5.2.2 Vị trí đặt dao cắt

- Dao được sản xuất theo tiêu chuẩn nhà sản xuất với các thông số cơ bản:

Hình 5.2: Các thông số cơ bản của dao cắt

- Dao cắt được đặt vị trí so le nhau để có thể thuận lợi tạo ra vết cắt tốt nhất và dễ dàng tuốt ra khi đã cắt xong

Hình 5.3: Vị trí đặt dao cắt

Thiết kế thanh ray – trượt vuông

- Ta có tổng khối lượng tác dụng lên thanh ray bằng tổng khối lương của bệ gắn dao và dao:

STT Tên bộ phận Khối lượng(Kg) Số lượng Tổng (Kg)

Tổng toàn bộ khối lượng (Kg) 0,7

=> Thanh ray phải chịu tổng khối lượng là m = 0,7 kg tương đương với 1 lực F = 7 N

=> Chọn thanh ray SSEBST có chiều cao 10mm với chiều dài L = 50mm của hãng MISUMI

Bảng 5.1: Thông số kĩ thuật thanh dẫn hướng [9]

Basic Load Rating Allowable Static Moment

Tính toán tuổi thọ thanh dẫn hướng

Tuổi thọ thanh dẫn hướng được tính bằng công thức:

L：Tuổi thọ định mức tính theo tổng hành trình di chuyển (km) C： Tải trọng động định mức (kN） fT：Hệ số nhiệt độ P：Tải trọng tác dụng (kN） fw：Hệ số tải trọng

Hình 5.4: Hệ số nhiệt độ [10]

Bảng 5.2: Hệ số tải trọng [10] Điều kiện vận hành fw

Vận tốc chậm (dưới 15m/min), không có rung chấn ngoại lực 1.0～1.5

Vận tốc trung bình (dưới 60m/min), không có rung chấn đáng kể 1.5～2.0

Vận tốc cao (trên 60m/min), có rung chấn ngoại lực 2.0～3.5

Tải trọng động định mức C = 1,5KN (Bảng 5.1) Nhiệt độ sử dụng là nhiệt độ thường: fT=1 (Hình 5.2) Điều kiện vận hành dưới 15m/min, không có rung, chấn ngoại lực: fw = 1,2 (Bảng 5.2)

=> Tuổi thọ quãng đường đi được của thanh dẫn hướng là:

Thiết kế cụm dập

5.5.1 Tính toán lực nén cần thiết

- Theo tiêu chuẩn NICHIFU [11], phần đầu cos để bấm thường có độ cứng Vicke HV

= 50 Kgf/mm 2 Để có thể dập được đầu cos tạo khả năng dẫn điện tốt nhất cần tác dụng một lực nén tạo ra ứng suất lớn làm biến dạng phần cos dâp.

- Theo giáo trình vật liệu học, ta có:

+ HV: Độ cứng Vicke của đầu cos (Kgf/mm 2 ) + P: Tải trọng tác dụng lên đầu cos (Kg) + F: Tiết diện vết lõm (mm 2 )

- Để dây điện bám chặt vào đầu cos cần tạo ra vết lõm có diện tích F ≥1,6mm 2

- Tải trọng đặt vào để đầu cos bắt đầu biến dạng là:

- Để đảm bảo việc dập cos diễn ra thuận lợi cần phải lựa chọn xi lanh có tải trọng lớn hơn tải trọng cho phép:

=> Chọn xi lanh điện có lực F = 900N với các thông số:

Tốc độ 10mm/s Điện áp 12V

5.5.2 Tính toán thời gian dập

- Thời gian để xi lanh hoàn thành 1 chu kì là:

=> Xi lanh đi hết hành trình ra và vào để dập 1 đầu cos thì mất rất nhiều thời gian, hiệu suất dập thấp

=> Cần phải rút ngắn hành trình, thời gian đi hết chu kỳ của xi lanh để nâng cao hiệu suất hơn bằng cách sử dụng phần mềm lập trình của PLC để viết 1 chương trình với chức năng hẹn giờ tạo độ trễ nhằm giảm đi thời gian kết thúc chu kỳ đi của xi lanh nhưng vẫn giữ tốc độ giảm từ 10s -> 4s.

- Quãng đường đi được của xi lanh sau khi giảm chu kì là: l = � �

Hình 5.5: Chương trình PLC với chức năng hẹn giờ xi lanh

- Vì phần đuôi xi lanh có lỗ M6.2 để bắt ốc cố định nền chọn bu lông đầu lục giác chìm M6 làm từ vật liệu 304 Stainless Steel với cấp bền A2-70, từ Catalog của Misumi [9], ta có: [�b] = 700 N/mm 2

Hình 5.6: Tiêu chuẩn độ bền bu lông

- Để đảm bảo bu lông không bị phá hủy trong trường hợp tải trọng tĩnh và tải trọng động, ta cần kiểm nghiệm độ bền của bu lông bằng công thức:

- Trong đó: + Ab: Tiết diện bu lông (mm 2 )

+ P: Lực tác dụng lên bu lông (N) +� � : Ứng suất phát sinh trong bu lông (N/mm 2 )

- Khi ở trạng thái tĩnh không tải: chốt chỉ chịu tải trọng của xi lanh và giá đỡ thân dập với tổng trọng lượng 1,62Kg tương đương với 1 lực F = 15,88N

Hình 5.7: Sơ đồ phân tích cân bằng ngoại lực và nội lực trên chốt trạng thái tải trọng tĩnh

- Ta có phương trình cân bằng lực:

Hình 5.8: Biểu đồ nội lực của chốt trạng thái tải trọng tĩnh

- Ứng suất phát sinh trong chốt:

- Khi ở trạng thái nén: chốt chịu toàn bộ tải trọng của phản lực lực nén xi lanh là F 900N

Hình 5.9: Sơ đồ phân tích cân bằng ngoại lực và nội lực trên chốt trạng thái tải trọng động

- Ta có phương trình cân bằng lực:

Hình 5.10: Biểu đồ nội lực của chốt trạng thái tải trọng động

- Ứng suất phát sinh trong chốt:

- Vì chốt được làm bằng vật liệu 304 Stainless Steel với ứng suất cho phép [�] 700N/mm 2

- Vậy ta có� max < [�] => Chốt đảm bảo điều kiện bền

Kiểm nghiệm của khung máy

- Theo TCVN 1765:1975, ta có giới hạn bền với thép Cacbon như bảng 5.3

Bảng 5.3: Giới hạn bền các mác thép [4]

Giới hạn bềnσ b , N/mm 2 Độ giãn dài tương đối δ, %

- Với khung máy làm bằng thép CT3 2mm, mô phỏng giới hạn bền trên phần mềm Inventor, ta có giới hạn bền lớn nhất mà khung máy phải chịu do tác động của xi lanh với lực 900N là 283.4 MPa, chưa vượt quá giới hạn tiêu chuẩn.

Hình 5.11: Mô phỏng ứng suất bền khung máy

- Theo TCVN 10357-2:2014, với thép tấm có chiều dài ≤ 5000 mm, độ võng của cạnh không vượt quá 0.5% chiều dài [5]

- Với khung máy thiết kế có chiều dài 300 mm, ta có độ võng tiêu chuẩn tối đa của thép tấm là 1.5 mm.

- Dựa trên kết quả phân tích từ phần mềm Inventor, chuyển vị lớn nhất mà khung máy phải chịu là 0.8825 mm < 1.5 mm.

Hình 5.12: Mô phỏng chuyển vị khung máy

Kết luận: Khung máy đảm bảo yêu cầu kỹ thuật để gia công, lắp ráp.

CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM

Chế tạo hộp đế

6.1.1 Chế tạo khung máy dưới

- Khung máy dưới được thiết kế bằng phương pháp cắt laser thép tấm CT3 theo cấp chính xác cấp 9, với độ dày tấm thép 2mm, sau đó hàn các mặt lại với nhau Mặt trên và mặt dưới của khung máy được khoan các lỗ để bắt các bộ phận của máy lên khung máy Đồng thời mặt trên máy còn có rãnh để thoát phoi vỏ dây điện khi cắt xong.

- Dung sai kích thước gia công cắt laser được thể hiện theo bảng 6.1

Bảng 6.1: Bảng tra dung sai kích thước gia công cắt laser

- Tấm che được thiết kế để gắn các thiết bị điện như: CB, công tắc, đèn tín hiệu Cắt laser với cấp chính xác cấp 9 Vật liệu được sử dụng được làm bằng tấm mica 2mm Dung sai kích thước sử dụng theo bảng 6.1

- Đế hộp nhằm để gắn các thiết bị điều khiển như driver, board PLC,…và kết nối với khung máy dưới để bảo vệ các thiết bị điều khiển đó.

- Phương pháp chế tạo: cắt laser thép tấm CT3 1 mm theo cấp chính xác cấp 9, dung sai hình dạng theo bảng 6.1

Chế tạo khung máy trên

- Khung máy trên có nhiệm vụ bảo vệ động cơ, xi lanh bên trong, tránh những tác động từ bên ngoài cũng như đảm bảo an toàn cho người sử dụng Cũng như khung máy trên,khung máy dưới được gia công bởi phương pháp cắt laser thép tấm CT3 độ dày 1mm với cấp chính xác cấp 9, sau đó hàn các mặt lại Dung sai kích thước được tra theo bảng 6.1

Chế tạo cụm cắt

6.3.1 Chế tạo bệ gắn dao 1.

- Bệ gắn dao 1 được gắn cố định vào khung máy với nhiệm vụ tạo lực giữ để tuốt dây.

- Vật liệu gia công là SS400, gia công chi tiết theo cấp chính xác 9 Sai lệch giới hạn các kích thước không theo chỉ dẫn cấp chính xác 12

- Dung sai kích thước theo bảng 6.2

Bảng 6.2: Bảng tra dung sai kích thước gia công CNC

6.3.2 Chế tạo bệ gắn dao 2.

- Bệ gắn dao 2 được truyền động bằng thanh truyền nối với động cơ bước có nhiệm vụ gắn dao để thực hiện quá trình tuốt dây.

- Vật liệu gia công là SS400, gia công chi tiết theo cấp chính xác 9 Sai lệch giới hạn các kích thước không theo chỉ dẫn cấp chính xác 12

- Dung sai kích thước theo bảng 6.2

- Tay quay được thiết kế với nhiệm vụ quan trọng là truyền chuyển động quay của động cơ bước thành chuyển động tịnh tiến của bệ gắn dao 2 nhằm tuốt dây.

- Vật liệu gia công là SS400, gia công chi tiết theo cấp chính xác 9 Sai lệch giới hạn các kích thước không theo chỉ dẫn cấp chính xác 12

- Dung sai kích thước theo bảng 6.2

Chế tạo cụm dập

6.4.1 Chế tạo giá đỡ đế dập.

- Đây là bộ phận thuộc cơ cấu dập Giá đỡ có nhiệm vụ cố định đế dập, việc thiết kế giá đỡ nhằm có thể thay thế các loại đế dập dễ dàng.

- Vật liệu gia công là SUS304, gia công chi tiết theo cấp chính xác 9 Sai lệch giới hạn các kích thước không theo chỉ dẫn cấp chính xác 12

- Dung sai kích thước theo bảng 6.2

Hình 6.8: Giá đỡ đế dập.

- Đây là bộ phận chịu lực tác dụng chính của xi lanh nên cần thiết kế vững chắc.Đồng thời bề mặt đế dập phải phù hợp để có thể đặt đầu cos vào dập.

- Vật liệu gia công là SUS304, gia công chi tiết theo cấp chính xác 9 Sai lệch giới hạn các kích thước không theo chỉ dẫn cấp chính xác 12

- Dung sai kích thước theo bảng 6.2

- Đây là chi tiết được gắn với cụm xi lanh và sẽ chuyển động tịnh tiến với cụm xi lanh nhằm tạo lực dập Đầu của dao dập được thế kế mô phỏng theo hình dạng của kìm bấm cos nhằm đạt được hiệu quả tối ưu trong việc dập cos.

- Vật liệu gia công là SS400, gia công chi tiết theo cấp chính xác 9 Sai lệch giới hạn các kích thước không theo chỉ dẫn cấp chính xác 12

- Dung sai kích thước theo bảng 6.2

- Đây là chi tiết nhằm kết nối xi lanh và thân dập lại với nhau Chi tiết được thiết kế vừng chắc nhằm đảm bảo lực dập cần thiết Đồng thời chi tiết còn dẫn hướng giúp xi lanh đi đúng hành trình.

- Vật liệu gia công là SS400, gia công chi tiết theo cấp chính xác 9 Sai lệch giới hạn các kích thước không theo chỉ dẫn cấp chính xác 12

- Dung sai kích thước theo bảng 6.2

6.4.5 Chế tạo nắp đỡ xi lanh.

- Đây là chi tiết cố định xi lanh chính vì thế cần được thiết kế vừng chắc, có thể chịu được trọng lượng toàn cụm giúp lúc bình thường và lúc dập.

- Vật liệu gia công là thép tấm CT3 2mm, cắt laser chi tiết theo cấp chính xác 9.

- Dung sai kích thước theo bảng 6.1

Hình 6.12: Nắp đỡ xi lanh.

Thiết kế hệ thống điều khiển

- Ngoài phần cơ khí, để máy có thể vận hành được thì không thể thiếu đó chính là hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển là một phần quan trọng trong mọi thiết bị, máy móc.

Nó có nhiệm vụ thu thập thông tin từ các cảm biến, xử lý thông tin và đưa ra các tín hiệu điều khiển để các thiết bị thực hiện các nhiệm vụ theo yêu cầu Hệ thống điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định và đạt hiệu quả cao.

- Hệ thống được thiết kế đơn giản nhưng vẫn đảm bảo tính chính xác, thuận lợi cho việc sửa chữa, bảo trì.

- Hệ thống điều khiển cần ổn định để đảm bảo hệ thống hoạt động trơn tru và không bị dao động.

- Các linh kiện trong hệ thống dễ tìm, phù hợp về mặt kinh tế.

- Hệ thống cảm biến được lắp cứng vững, dễ điều chỉnh, thay thế.

Bảng 6.3: Thông số kỹ thuật nguồn tổ ong 24V Điện áp đầu vào AC 110-240V Điện áp đầu ra DC 24V/6A Điện áp đầu ra tối đa 0-30A

Tần số đầu vào 50/60 Hz

Vật liệu vỏ nguồn Hợp kim nhôm

Kích thước (dài rộng cao) 160mm*98mm*42mm

Hình 6.14: Mạch giảm áp DC LM2596 3A

Bảng 6.4: Thông số kỹ thuật mạch giảm áp. Điện áp đầu vào 3V-30V Điện áp đầu ra 1.5V-30V

Dòng đáp ứng tối đa 3A

- PLC được gọi là bộ điều khiển lập trình.

Xác định ngõ vào và ngõ ra:

+ Cảm biến nhận diện cơ cấu cắt.

+ Cảm biến nhận diện cơ cấu dập.

+ 2 chân điều khiển động cơ bước.

+ 2 chân điều khiển xi lanh.

+ Đèn báo động cơ bước.

- Dựa vào số ngõ vào và ra của hệ thống, đồng thời cần chọn boar PLC phải có ngõ ra phát xung để điều khiển động cơ bước hoạt động Nhóm đã quyết định chọn PLC FX3U-14MT-6AD-2DA (8 In / 6 Out Transistor).

Hình 6.15: Board PLC FX3U-14MT-6AD-2DA

Bảng 6.5: Thông số kỹ thuật Board PLC FX3U-14MT

Ngõ vào/ra 8 vào / 6 ra

Ngõ ra Transistor: 24VDC/5A (Khuyến cáo sử dụng 1A)

Phát xung 100KHz (khuyến cáo 40KHz)

Kích thước (Dài*Rộng*Cao) 107mmx120mmx43mm nặng 255g

Khả năng bảo vệ Chống ăn mòn – chống ẩm – chống tĩnh điện

Hình 6.16: MCB Chint NXB-63 16A 6KA 2P.

Bảng 6.6: Thông số kỹ thuật MCB

Nhà sản xuất Chint Điện áp định mức 240/415 V Dòng điện định mức 16A

Hình 6.17: Relay trung gian 14 chân.

Bảng 6.7: Thông số kỹ thuật Relay trung gian

Thương hiệu Omron Điện áp đầu vào 220V

Hình 6.18: Công tắc xoay 2 vị trí

Bảng 6.8: Thông số kỹ thuật công tắc xoay

Chất liệu vỏ Nhựa Điện áp max 440VAC

Bảng 6.9: Thông số kỹ thuật Driver.

Ngõ vào Có cách ly quang, tốc độ cao

6.5.1.8 Động cơ bước (Motor Step)

Hình 6.20: Động cơ bước size 42.

Bảng 6.10: Thông số kỹ thuật động cơ bước.

Nguồn Lấy nguồn từ Driver

Kích thước bao 42mmx42xmmx32mm

Bảng 6.11: Thông số kỹ thuật xi lanh điện. Điện áp đầu vào 12V

6.5.1.10 Cảm biến vật cản hồng ngoại.

Bảng 6.12: Thông số kỹ thuật cảm biến.

Khoảng cách phát hiện 3-80cm

Dòng kích ngõ ra 300mA

Chất liệu sản phẩm Nhựa

- Mạch sử dụng 3 đèn báo biểu thị từng quá trình vận hành:

+ Đèn xanh: Hệ thống đang vận hành.

+ Đèn đỏ: Hệ thống đang tuốt dây.

+ Đèn vàng: Hệ thống đang dập cos.

Hình 6.23: Đèn báo tín hiệu.

Bảng 6.13: Thông số kỹ thuật đèn báo Điện áp 12VDC

Dòng điện làm việc 20mA Độ sáng ≥100cd/m 2

Sơ đồ 6.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển.

6.5.2.1 Bảng kết nối Input/Output

Bảng 6.14: Bảng tín hiệu đầu ra của Board PLC.

Input Địa chỉ Ghi chú

Cảm biến động cơ quay X000 Cảm biến vật cản

Cảm biến xi lanh dập X001 Cảm biến vật cản

Bảng 6.15: Bảng tín hiệu đầu vào của Board PLC

Output Địa chỉ Ghi chú Động cơ bước quay thuận Y001 Động cơ bước size 42 Động cơ bước quay nghịch Y002

Xi lanh đi lên Y004 Đèn báo động cơ bước hoạt động

Y005 Đèn đỏ Đèn báo xi lanh hoạt động Y006 Đèn xanh

6.5.2.2 Thiết kế sơ đồ đấu nối.

- Các chân đầu vào của Input được đấu nối với 2 cảm biến ở mỗi cụm Cảm biến sẽ nhận tín hiệu đầu vào truyền đến bộ xử lí của PLC để đưa ra các lệnh tiếp theo.

Sơ đồ 6.2: Sơ đồ đấu nối Input vào bộ Board PLC.

- Đầu ra của PLC được đấu nối với các thiết bị công tác 2 chân 0; 1 được đấu nối để cấp xung điều khiển động cơ bước hoạt động 2 chân 3; 4 được đấu nối vào 2 relay trung gian giúp đóng ngắt xi lanh hoạt động và đảo chiều xi lanh 2 chân 5 6 đấu nối với 2 bóng đèn để báo hiệu động cơ và xi lanh hoạt động.

Sơ đồ 6.3: Sơ đồ đấu nối Output vào bộ Board PLC.

- Động cơ bước được kết nối và điều khiển thông qua bộ Driver TB6600 2 cặp chân của động cơ bước sẽ được nối vào các chân A+, A-, B+, B- Sau khi cảm biến nhận tín hiệu, PLC sẽ cấp xung để động cơ quay thuận theo số xung đã được lập trình Sau khi cảm biến không nhận tín hiệu, động cơ sẽ được cấp xung để quay nghịch trở lại vị trí ban đầu.

Sơ đồ 6.4: Sơ đồ đấu nối động cơ bước.

-Xi lanh điện nhận tín hiệu từ cảm biến 2 để hoạt động Sau khi nhận tín hiệu từ cảm biến, sau 1 khoảng thời gian t(s) xi lanh sẽ đi xuống hết hành trình giúp dập đầu cos Việc sử dụng 2 relay trung gian khóa chéo giúp ngắt dòng điện nhằm đảo chiều xylanh sau khi đi hết hành trình để xylanh quay lại trạng thái ban đầu.

Hình 6.24: Sơ đồ bước xi lanh điện

Sơ đồ 6.5: Sơ đồ đấu nối xi lanh điện.

6.5.2.3 Hệ thống điều khiển thực tế.

Hình 6.25: Hệ thống điều khiển thực tế.

Mô hình hoàn thiện của máy

Hình 6.26: Mô hình 3D của máy

Hình 6.27: Mô hình thực tế của máy sau khi hoàn thiện.

Thử nghiệm và đánh giá

- Các thành phần chính của máy tuốt và bấm cos dây điện:

+ Vỏ máy + Hệ thống điều khiển + Cụm tuốt dây

Bảng 6.16: Các thông số cơ bản của máy

STT Đặc điểm Thông số

1 Kích thước tổng thể 300 x 200 x 525 (mm)

2 Hệ thống điều khiển Board PLC Mitsubishi FX3U

6.7.1 Thực nghiệm máy tuốt và dập cos dây điện.

- Cụm tuốt dây: kiểm nghiệm số xung cần cấp cho động cơ bước để đảm bảo dây được tuốt một cách dễ dàng.

- Kiểm tra tính chắc chắn của dây bấm cos.

- Kiểm tra hệ thống điện và điều khiển lập trình PLC.

6.7.1.2 Các bước vận hành máy.

- Bước 1: Kiểm tra tổng quan máy, loại bỏ vỏ nhựa còn sót trong máy nếu có.

- Bước 2: Chuẩn bị các đầu cos và dây điện.

- Bước 3: Bật máy, tiến hành đưa sợi dây điện vào bên cụm tuốt để tuốt dây.

- Bước 4: Lấy đầu cos bỏ vô đầu sợi dây điện đã tuốt, đưa qua cụm dập.

- Bước 5: Sau khi hoàn thành, tắt máy, kiểm tra sản phẩm.

- Bước 6: Vệ sinh máy sau khi sử dụng.

- Cơ cấu tuốt dây: Đánh giá chất lượng dây tuốt, cấp xung bao nhiêu là hợp lý Có thể tách vỏ dây điện với sợi đồng một cách dễ dàng, không gây đứt sợi đồng.

- Cơ cấu dập cos: Đánh giá độ chắc chắn của sản phẩm, không bị tuột ra khỏi dây đồng sau khi dập.

Bảng 6.17: Thực nghiệm tuốt dây

- Đối với dây có tiết diện 0.25mm 2 , vỏ cách điện được tuốt một cách dễ dàng

- Đối với dây điện có tiết diện0.5mm 2 và0.75mm 2 , vỏ cách điện chỉ mới bị cắt một nửa, việc tách phần vỏ cách điện ra khỏi lõi đồng rất khó khăn

- Đối với dây có tiết diện 0.25mm 2 , 0.5mm 2 và 0.75mm 2 vỏ cách điện được cắt và tuốt ra khỏi lõi đồng một cách dễ dàng Tuy nhiên với loại dây 0.25 vẫn bị đứt vài sợi đồng

- Đối với dây có tiết diện 0.25mm 2 , sợi dây điện hoàn toàn bị cắt đứt

- Đối với dây điện có tiết diện 0.5mm 2 cách điện bị cắt tới phần lõi đồng, gây đứt sợi dây đồng còn với tiết diện 0.75mm 2 , vỏ cách điện được tuốt dễ dàng

 Kết luận: sau khi thực nghiệm với những xung khác nhau Nhận thấy cấp 45 xung để điều khiển động cơ bước giúp cho sợi dây điện được tuốt một cách dễ dàng và tốt hơn so với hai xung còn lại

- Tiến hành dập đầu cos theo kết quả thực nghiệm tuốt với 45 xung Thống kê qua 10 lần thử với những loại đầu cos khác nhau và những loại dây điện có tiết diện khác nhau Kết quả thu được:

+ Chất lượng mối dập: đảm bảo tính chắc chắn cũng như thẩm mỹ.

+ Khả năng vận hành: Do kích thước các loại đầu cos khác nhau, có khả năng đặt lệch so với đầu dập, dẫn đến dập không vào đầu cos Ảnh hưởng đến chất lượng mối dập.

Tiết diện dây Sản phẩm sau khi tuốt Sản phẩm hoàn thiện

6.7.2 Đánh giá và kết luận thực nghiệm.

+ Sản phẩm đảm bảo tính chắc chắn, có tính thẩm mỹ hơn so với sử dụng kìm bấm.

+ Chiều sâu tuốt được cố định, đảm bảo không bị tuốt thừa hoặc tuốt quá ít. + Năng suất đảm bảo yêu cầu đề ra 6 dây/phút.

+ Không phù hợp với những loại sợi dây có tiết diện lớn.

+ Phần dập cos chưa tối ưu, có thể bị tuột đầu cos khi đặt vào cụm dập hoặc dập lệch.

- Kết luận: Sau các lần thực nghiệm, máy tuốt và dập cos dây điện chạy ổn định và hoàn toàn có thể đưa vào sử dụng, thay thế kìm tuốt và kìm bấm cos.

Các biện pháp an toàn và bảo dưỡng máy

- Không đưa ngón tay vào giữa hai lưỡi dao cắt và cụm dập khi đang bật máy.

- Kiểm tra hệ thống điện và điều khiển trước khi vận hành.

- Vệ sinh máy bằng phương pháp lau chùi, không sử dụng nước trực tiếp.

Đánh giá sản phẩm

- Các vị trí tuốt dây đẹp

- Sai số tuốt dây có nhưng không ảnh hưởng.

- Sản phẩm hoàn thiện, các mối dập chắc chắn.

- Sản phẩm ứng dụng được vào thực tế như gắn vào mạch điều khiển relay, bóng đèn,timer…

Hình 6.28: Một số ứng dụng với sản phẩm do máy bấm cos

- Máy làm ra hoàn thiện, đúng với mục đích ban đầu nhóm đề ra.

- Phần cơ khí, khung máy chắc chắn, dao cắt hoạt động ổn định.

- Phần điều khiển hoạt động theo chương trình lập trình sẵn, không phát sinh lỗi trong quá trình hoạt động.

- Thông qua đề tài đã giúp nhóm chúng em có thể học được thêm nhiều kiến thức mới, biết thêm về nhóm máy tuốt và dập cos trên thị trường hiện nay Giúp chúng em xây dựng được bài toán về thiết kế chế tạo một máy tuốt và dập cos hoàn chỉnh với nhiều ưu điểm, có thể đáp ứng được nhu cầu thực tế của các hộ gia đình, xưởng cơ khí vừa và nhỏ.

II/ Kiến nghị hướng phát triển.

- Do kinh phí và thời gian có hạn nên nhóm vẫn chưa thực sự hoàn thiện như mong muốn ban đầu so với phiên bản hiện tại.

+ Bộ điều khiển HMI có thể điều khiển được khoảng cách tuốt dây.

+ Cơ cấu dẫn hướng cụm tuốt và dập cos+ Làm cơ cấu trượt để đưa dây từ bộ phận tuốt sang bộ phận dập một cách nhanh chóng, giảm thiểu thời gian chết.

[1] TS Trần Hưng Hà - TS Phan Thanh Nhàn, Giáo trình Sức bền vật liệu, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội – 2016.

[2] Nguyễn Văn Thức, Phạm Thị Hồng Nga, Nguyễn Tử Định, Giáo trình thí nghiệm vật liệu học, NXB ĐHQG TP HCM - 2020

[3] Trần Quốc Hùng, Giáo trình dung sai - kĩ thuật đo, Nhà xuất bản ĐH Quốc Gia TP HCM

[4] TCVN 1765:1975 về thép cacbon, kết cấu thông thường, mác thép và yêu cầu kỹ thuật [5] TCVN 10357-2:2014 về thép dải rộng và thép tấm/lá

[6] Robert M Black, The History of Electric Wires and Cables, Science Museum - London, 1983

[7] Raymond A Serway - John W Jewett, Physics for Scientists and Engineer, publishing company Cengage Learning, 2021

[8] Theo Nguyễn Từ: https://cuahangvattu.com/blog/1-dieu-khien-xung-trong-tu-dong-hoa- kinh- dien#:~:text=V%C3%AD%20d%E1%BB%A5%2C%20m%E1%BB%99t%20%C4%91%E 1%BB%99ng%20c%C6%A1,rpm%20%3D%20rps(60)

[9] Catalog các bộ phận tiêu chuẩn cơ khí của MISUMI: https://jp.c.misumi- ec.com/book/MSM1_11/digitalcatalog.html?page_num=1-

559&_gl=1*enlrui*_ga*MTQ0NTk2MTQ1OS4xNzA1ODA2MTYz*_ga_PBZTDDLH2V* MTcwNTg0NzAxOS4zLjAuMTcwNTg0NzAxOS42MC4wLjA.&_ga=2.82363990.138155 5394.1705806163-1445961459.1705806163 (page 591)

[10] Công ty TNHH Daiseki:https://jp.meviy.misumi-ec.com/info/ja/blog/sekkei- dojo/10328/

[11] Catalog Solderless terminals and Connectors của Nichifu: https://www.nichifu.co.jp/e/catalog/ebook/#target/page_no=1 https://thanhngagroup.com/san-pham/may-cat-va-tuot-dau-day-dien-nhieu-loi-bv-bvr-pvc- tu-dong-borx-006/

[13] Công ty TNHH BMA Viet Nam: https://bma-vietnam.com/May-dap-dau-cot-day-dien-ban-tu-dong-FOUNG-E-FE-5TS [14] Công ty TNHH TM Linh Châu:http://congnghieplinhchau.com/may-gia-cong-day-dien [15]Cơ khí Đăng Khoa:https://ckdangkhoa.com/san-pham/may-tu-dong-cat-tuot-va-dap- dau-cot-day-dkr2-281.html

[16] Schleuniger Group: https://www.schleuniger.com/en/products/cut-strip- terminate/crimpcenter/crimpcenter-64-sp/

[17] Thiết bị điện Nhật Hoàng:https://thietbidiennhathoang.com/day-dien-dan-dung-tren- thi-truong/

[18] Công ty CP Thiết bị Bến Thành: https://thietbibenthanh.com/dau-cosse-la-gi-cac-loai- dau-cos-dien-180-26.html

- Code lập trình PLC của máy tuốt và bấm cos dây điện