đồ án môn học công nghệ thủy lực-khí nén đề tài máy dập tự động

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THỦY LỰC KHÍ NÉN ...GVHD: Trần Văn CáchCHÖÔNG IDẪN NHẬP 1.. Vài nét về sự phát triển của công nghệ thủy lực - khí nén: Không khí xung quanh ta nhiều vô kể và nó là một ng

Trang 1

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO

BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

Trang 2

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THỦY LỰC KHÍ NÉN GVHD: Trần Văn Cách

………

Trang 3

Lời nói đầu

Ngày nay, nghành công nghiệp phát triển mạnh đòi hỏi quy trình làm việc nhanh và hiêu quả

Quy trình công nghệ dập tự dộng mà tôi thực hiện chỉ là một phần rất nhỏ trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay Có nhiêu cách dể thiết kế một mô hình dập tự dộng khác nhau, ở đây tôi thiết kế mô hình dập tự động điềukhiển bằng hệ thống thuần khí nén

Trong quá trình thực hiên đồ án mặc dù tôi đã cố gắng hết sức nhưng chắcchắn sẽ không thiếu những sai xót Vì vậy, tôi rất mong những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn

Nhân đây xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Văn Cách và thầy Hoàng Hữu Tân cùng các bạn đã giúp tôi hoàn thành đồ án này

Xin chân thành cảm ơn!

Trang 4

CHÖÔNG IDẪN NHẬP

1 Hiện trạng:

2 Vài nét về sự phát triển của công nghệ thủy lực - khí nén:

Không khí xung quanh ta nhiều vô kể và nó là một nguồn nănglượng rất lớn mà con người đã biết sử dụng chúng từ trước Côngnguyên Tuy nhiên sự phát triển và ứng dụng khí nén lúc đó còn rất hạnchế do chưa có sự phối hợp giữa các ngành vật lý, cơ học v.v

Mãi cho đến thế kỷ17, nhà kĩ sư chế tạo người Đức Otto vonGuerike, nhà toán học và triết học người Pháp Blaise Pascal, cũng nhưnhà vật lý người Pháp Denis Papin đã xây dựng nên nền tảng cơ bản ứngdụng khí nén

Trong thế kỉ 19, các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén

lần lượt được phát minh như: thư vận chuyển trong ống bằng khí nén

(1835) của Josef Ritter, phanh bằng khí nén (1880), búa tán đinh bằngkhí nén (1861)…Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện, vai trò

sử dụng năng lượng bằng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên việc sử dụngnăng lượng bằng khí nén vẫn đóng một vai trò cốt yếu trong nhiều lĩnhvực, mà khi sử dụng năng lượng điện sẽ nguy hiểm; sử dụng năng lượngkhí nén ở những dụng cụ nhỏ, nhưng truyền động với vận tốc lớn; sửdụng năng lượng khí nén ở những thiết bị như búa hơi, dụng cụ dập,phun sơn, giá kẹp chi tiết… và nhất là các dụng cụ, đồ gá kẹp chặt trongcác máy

Cùng với sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngàynay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển bằng thủy lực – khí nén sử dụngtrong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu hết các lĩnh vực công nghiệp nhưmáy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập, máy uốn, máy épphun, dây chuyền chế biến thực phẩm,… do những thiết bị này làm việclinh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác cao, công suất lớn vớikích thước nhỏ gọn và lắp đặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp sovới các thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện

Trang 5

 Ưu – nhược điểm của khí nén:

Ưu điểm:

 Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí, chonên có thể trích chứa khí nén một cách thuận lợi Như vậy có khảnăng ứng dụng để thành lập các trạm trích chứa khí nén

 Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớtđộng học của khí nén nhỏ và tổn thất áp xuất trên đường dẫn ít

 Không gay ô nhiễm môi trường

 Chi phí thấp để thiết lập một hệ thống truyền độngbằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp hệ thống đườngdẫn khí nén đã có sẵn

 Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảmbảo

Nhược điểm:

 Lực truyền tải trọng thấp

 Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốctruyền cũng thay đổi, bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn, chonên không thể thực hiện những chuyển động thẳng hoặc quay đều

 Dòng khí thoát ra ở đường dẫn ra gây nên tiếng ồn

 Hiện nay, trong lĩnh vực điều khiển, người ta thườngkết hợp hệ thống điều khiển bằng khí nén với cơ, hoặc với điện,điện tử Cho nên rất khó xác định một cách chính xác, rõ ràng ưu,nhược điểm của từng hệ thống điều khiển

3 Yêu cầu và giới hạn đề tài:

Trang 6

Phân loại:

a Theo áp suất:

 Máy nén khí áp suất thấp: p  15 bar

 Máy nén khí áp suất cao: p  15 bar

 Máy nén khí áp suất rất cao: p  300bar

b Theo nguyên lý hoạt động:

 Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểupittông, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu root, máynén khí kiểu trục vít

 Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm và máy nén khí theochiều trục

2 Bình trích chứa khí nén:

Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải có một bộ phận lưu trữ để sử dụng Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cânbằng áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước

Trang 7

Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí và công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng, ngoài ra kích thước này còn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng: ví dụ sử dụng liên tục hay gián đoạn.

 Phần tử xử lý tín hiệu: Xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắclogic nhất định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển Vídụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR hoặc AND

 Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, làđại lương ra của mạch điều khiển Ví dụ: xilanh, động cơ khí nén

Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng,

mở hay chuyển đổi vị trí, để thay đổi hướng của dòng năng lượng

Nguyên lý hoạt động:

Khi chưa có tín hiệu điện tác động vào cửa (12), thì cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với cửa (3) Khi có tín hiệu điện tác động vào cửa (12), nòng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) và cửa (3) bị chặn Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi, dưới tác động của lò xo, nòng van trở về

vị trí ban đầu

Ký hiệu:

Trang 8

Một số van đảo chiều 3/2 b) Van đảo chiều 5/2: Khi chưa có tín hiệu điện tác động vào cửa (14), thì cửa (3) bị chặn, cửa (1) nối với cửa (2) và cửa (4) nối với cửa (5) Khi có tín hiệu điện tác động vào cửa (14) thì nòng van sẽ dịch chuyển sang phải, cửa (2) nối với cửa (3) và cửa (1) nối với cửa (4) còn cửa (5) bị chặn Khi tín hiệu tác động vào cửa (14) mất đi thì dưới tác động của lò xo nòng van trở về vị trí ban đầu Ký hiệu:

Trang 9

Một số van đảo chiều 5/2

Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành Ngoài ra van tiết lưu cũng có nhiệm vụ điều chỉn thời gian chuyển đổi vị trí của van đảo chiều Nguyên lý làmviệc của van tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay dổi tiết diện

Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay

Nguyên lý hoạt động:

Tiết diện chảy Ax thay đổi bằng điều chỉnh vít điều chỉnh bằng tay Khi dong khí nén từ A qua B, lò xo đẩy màng chắ xuống và dòng khí nén chỉ đi qua tiết diện Ax Khi dòng khí nén đi từ B sang A, áp suất khí nén thắng lực lò xo đẩy màng chắn lên và như vậy dong khí nén sẽ đi qua khoảng hở giữa mành chắn và mặt tựa màng chắn, lưu lượng không được điều chỉnh

Ký hiệu:

Trang 10

ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ THỦY LỰC KHÍ NÉN GVHD: Trần Văn Cách

Van tiết lưu một chiều

3 Công tắc hành trình điện - cơ:

Trang 12

Trang 13

Xylanh tác dụng hai chiều, không có bộ phận giảm chấn

Xylanh tác dụng hai chiều, có có bộ phận giảm chấn ở cuối khoang chạy

Xylanh tác dụng hai chiều, dùng công tắc từ

Trang 14

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

A PHẦN CƠ KHÍ

Trang 15

2 Các cơ cấu trong mô hình:

 Cơ cấu kẹp phôi: gồm có 2 cơ cấu:

o Pitton A – bàn trượt: kẹp giữ kéo phôi vào để thực hiện quá trình cưa

o Pitton C: kẹp giữ phôi lúc đang cưa và khi pitton B kéo bàn trượt đi về

 Cơ cấu đẩy phôi: là pitton B mang theo bàn trượt – pitton A

 Cơ cấu nâng cưa: pitton D và giá đỡ cưa

Trang 16

Cao b = 2 mm = 0,02 dmChất liệu thép CT45: D = 7,8 kg/dm3

Suy ra: Fms = K.Nbàn trượt

Với K = 0,2 là hệ số ma sát của bàn trượt

Điều kiện để pitton B có thể đẩy được bàn trượt là:

Trang 17

 Đường kính xylanh A:

Lực ma sát giữa phôi và bàn trượt (K = 0,5):

Fms phôi = K.NPhản lực của bàn trượt lên phôi:

N = Pphôi + Fép

Suy ra: Fms phôi = K.(Pphôi + Fép)

Để phôi nằm trên bàn trượt và khi pitton B đẩy bàn trượt thì phôi cũng đi theo bàn trượt thì phải có:

Trang 18

2 Sơ đồ mạch điện – khí nén dùng Rơle:

3 Sơ đồ mạch điện – khí nén dùng PLC:

Trang 19

4 Chương trình PLC:

Bảng I/O

:

Trang 20

Trang 21

C QUY TRÌNH VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC

1 Quy trình thực hiện:

Hệ thống gồm 4 xylanh được bố trí theo 2 phương Phôi dạng thanh được nạp tự động nhờ xylanh A,B Xylanh C kẹp phôi và xylanh D đi xuốnglàm nhiệm vụ cắt

Trang 22

Mô hình cơ cấu chấp hành

Trình tự cắt được thực hiện như sau:

 Xylanh A đi xuống kẹp phôi

 Xylanh B đi ra đẩy cơ cấu mang xylanh A đã kẹp phôi, đưa phôi vào vị trí cắt

 Xylanh C đi xuống kẹp phôi

 Xylanh A rút về đồng thời xylanh D đi xuống để cưa cắt phôi và tự động rút về khi cắt xong

 Sau khi xylanh D rút về, xylanh B đi về mang theo xy lanh A trong khi xylanh C vẫn kẹp giữ phôi

 Sau cùng xylanh C đi về kết thúc việc kẹp phôi

 Xylanh A đi xuống kẹp phôi và xylanh B tới nạp phôi chuẩn bị cho lần cắt kế tiếp

2 Chế độ làm việc:

Trang 23

Trước khi hoạt động hệ thống tự Reset về trạng thái ban đầu, hoặc trong quá trình hoạt động có thể Reset hệ thống bằng cách nhấn nút Reset trên bảng điều khiển.

Nhấn nút Start hệ thống bắt đầu hoạt động và lặp lại chu kỳ hoạt động

Trang 24

CHƯƠNG IV

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

A KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Sau quá trình thực hiện với nhiều cố gắng và nỗ lực của bản thân cùng với

sự tận tình hướng dẫn của thầy Tưởng Phước Thọ, tập đồ án này đã được hoàn thành đúng thời gian quy định theo yêu cầu đặt ra là Thiết kế mô hình cắt phôi

tự động.

Để thực hiện được yêu cầu trên chúng em đã nghiên cứu, tìm hiểu những vấn đề về:

 Thiết kế mạch điều khiển bằng điện – khí nén

 Mô phỏng mạch điều khiển bằng điện – khí nén bằng phần mềm chuyên dụng Festo Fluidsim

 Mô phỏng đồ họa bằng Autocad

 Lập trình ứng dụng PLC

 Tính toán lực, tải trọng cũng như chọn lựa thiết bị phù hợp cho cơ cấu

 Và các vấn đề khác có liên quan đến đề tài

B HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Do giới hạn của thời gian thực hiện đồ án cũng như điều kiện thiết bị không cho phép nên nhóm nghiên cứu chưa thể phát triển đồ án của mình lên mức cao hơn Một số hạn chế và hướng phát triển đề tài:

 Hoàn thiện hệ cắt phôi tự động

 Các chi tiết để cắt phôi chỉ mang tính mô phỏng do đó chưa được thực tế hóa

Trang 25

 Mở rộng khả năng cắt có thể điều chỉnh kích thước cắt của phôi một cách linh hoạt hơn.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng với trình độ kiến thức có hạn nên chúngtôi không tránh khỏi những sai lầm thiếu xót không mong muốn Rất mong quý thầy cô có ý kiến đóng góp bổ sung để đề tài này được hoàn thiện hơn

MỤC LỤC

Trang 26

2 Vài nét về sự phát triển của công nghệ thủy lực – khí nén -3

3 Yêu cầu và giới hạn đề tài -5

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT A NGUỒN KHÍ NÉN -6

1 Máy nén khí 6 2 Bình trích chứa khí nén -6

B CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN -7

1 Van đảo chiều -7

2 Van tiết lưu -9

3 Công tắc hành trình điện – cơ -10

4 Xylanh khí nén -12

C PLC SIEMENS S7 – 200 CPU 214 -15

1 Giới thiệu chung về PLC S7 – 200 (Siemens) -15

2 Mô tả PLC S7 – 200 CPU 214 -18

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG A PHẦN CƠ KHÍ -21

1 Mô hình thiết kế -21

2 Các cơ cấu trong mô hình -22

3 Tính toán cơ cấu để chọn xylanh và máy nén khí -22

B PHẦN ĐIỆN – KHÍ NÉN -25

1 Sơ đồ hành trình bước -25

2 Sơ đồ mạch điện – khí nén dùng Rơle -26

3 Sơ đồ mạch điện – khí nén dùng PLC -27

4 Chương trình PLC -27

C QUY TRÌNH VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC -29

1 Quy trình thực hiện -39

2 Chế độ làm việc -30

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ A KẾT QUẢ THỰC HIỆN -31

B HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI -31

Trang 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 28

[3] Ths PHẠM BẠCH DƯƠNG, Ths ĐỒNG SĨ LINH, bài giảng Lập trình

ứng dụng PLC, Bộ môn Cơ Điện Tử, ĐH SPKT TP HCM.

[4] NGUYỄN THẾ HÙNG, bài giảng Điều khiển tự động, Bộ môn Cơ Điện

Tử, ĐH SPKT TP HCM

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	1,02 MB