Đồ án tốt nghiệp Công nghệ chế tạo máy: Thiết kế, chế tạo bàn gá hàn xoay tự động

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BÀN GÁ HÀN XOAY TỰ ĐỘNG Hiện nay trong ngành gia công cơ khí, cụ thể việc hàn nối ống các đoạn phôi ngắn thành các đoạn ống dài theo từng loại hình kết cấu là rất cần t

GIỚI THIỆU

Tính cấp thiết của đề tài

Trong thời đại công nghiệp hóa hiện nay, hàn ống trở thành một trong những sản phẩm hàn phổ biến nhất, dẫn đến nhu cầu kinh doanh lớn Điều này đặt ra thách thức trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

Để đáp ứng nhu cầu sản xuất thực tế, việc sử dụng các đồ gá phù hợp là rất cần thiết, giúp tối ưu hóa quá trình hàn và di chuyển Điều này không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn tăng cường hiệu quả làm việc, đảm bảo công việc diễn ra nhanh chóng và thuận lợi hơn.

Trong bối cảnh cạnh tranh về hiệu quả sản xuất và giảm chi phí, tự động hóa quy trình hàn ống là giải pháp giúp thợ hàn tiết kiệm thời gian và không cần tay nghề cao, từ đó tối ưu hóa thời gian sản xuất và giá thành sản phẩm Chất lượng sản phẩm là yếu tố then chốt trong ngành hàn, và bàn gá hàn xoay tự động đảm bảo sự đồng nhất, độ chính xác trong quá trình hàn, giảm thiểu sai số và lỗi sản phẩm Nhóm chúng em đã thực hiện đề tài “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BÀN”.

GÁ HÀN XOAY TỰ ĐỘNG” để làm rõ luận chứng trên.

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Sản phẩm đồ gá giúp sinh viên nắm vững quy trình thiết kế, gia công chế tạo và lắp ráp các cụm máy, từ đó tích lũy kinh nghiệm quý giá cho sự nghiệp sau này.

Ngoài việc củng cố kiến thức đã học về cơ khí, hàn và điều khiển, bài viết còn nhấn mạnh việc áp dụng những kiến thức này vào bộ truyền động và cơ cấu quay.

Mang lại cho sinh viên ngành Chế tạo máy cơ hội nghiên cứu sâu về đồ gá trong lĩnh vực hàn tự động, từ đó cải thiện quá trình học tập và nâng cao tư duy hiểu biết về đồ gá.

Sinh viên được thực hành với thiết bị hiện đại, tạo cơ hội làm quen với công nghệ mới và quy trình sản xuất tiên tiến trong ngành công nghiệp.

Bàn gá hàn xoay tự động mang lại sự đa dạng trong bài tập thực hành hàn, cho phép thực hiện nhiều loại bài tập với các vị trí và góc độ khác nhau Điều này giúp sinh viên củng cố kỹ thuật hàn của mình trong nhiều tình huống thực tế.

Bàn gá hàn xoay tự động hỗ trợ giảng viên trong việc giảng dạy, giúp họ minh họa các kỹ thuật hàn phức tạp một cách dễ dàng, sinh động và trực quan Nhờ đó, sinh viên có thể tiếp thu kiến thức nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

+ Xây dựng mô hình máy bàn gá hàn xoay tự động có thể xoay với các góc từ 0 o - 90 o phục vụ cho việc hàn đường ống

+ Bàn gá hàn xoay tự động có thể phục vụ cho quá trình giảng dạy và nghiên cứu khoa học cho sinh viên

Sản phẩm bàn gá được thiết kế với tính năng cơ động cao, giúp linh hoạt trong quá trình vận chuyển và thích ứng với các điều kiện môi trường cũng như thời tiết khắc nghiệt.

+ Giúp cải thiện điều kiện học tập và hiểu biết cho sinh viên khoa Chế tạo máy

- Để máy có thể xoay với nhiều góc khác khau với các chi tiết phức tạp thì ta cần:

Thiết kế phần cơ khí là yếu tố quan trọng để đảm bảo bàn gá có khả năng chịu đựng trọng lượng và kích thước của vật liệu hàn Điều này không chỉ giúp tăng cường độ bền mà còn đảm bảo độ chính xác trong quá trình xoay, nhờ vào sự kết hợp hoàn hảo giữa động cơ, khối nối mềm, bộ truyền xích và vạch chia độ.

Hệ thống điều khiển được phát triển với tính linh hoạt và dễ sử dụng, cho phép người dùng lập trình và điều chỉnh các tham số như tốc độ xoay, góc xoay và nhiều thông số khác.

+ Vận hành an toàn: Tích hợp các tính năng an toàn như nút dừng khẩn cấp, hệ thống bảo vệ chống quá tải

+ Khả năng bảo trì: Thiết kế dễ dàng cho việc bảo trì và sửa chữa, đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất lâu dài của thiết bị.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là bàn gá hàn xoay tự động

+ Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ hàn MIG

+ Nghiên cứu điều chỉnh các hệ số vô cấp tốc độ cho động cơ

+ Nghiên cứu các cơ cấu định vị, kẹp chặt cho chi tiết

+ Nghiên cứu bàn gá ứng dụng về hàn các chi tiết dạng ống như:

Chi tiết  (mm) B (mm) L (mm) Ống thép 10 - 150 1 - 20 0 - 500

Bảng 1.1 Các chi tiết nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận

Nghiên cứu quy trình công nghệ và quy trình hoạt động của bàn gá hàn xoay tự động bao

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu và lựa chọn tài liệu tham khảo liên quan đến hệ thống một cách có chọn lọc là rất quan trọng Quá trình thu thập, phân tích và đánh giá thông tin dựa trên lý thuyết và thực tiễn sản xuất nhằm xác định kết cấu và nguyên lý hoạt động phù hợp cho thiết bị.

Tìm kiếm tài liệu và thông tin liên quan là quá trình quan trọng, bao gồm việc nghiên cứu các tài liệu học thuật, thông tin từ tạp chí khoa học, tài liệu chuyên ngành, và các trang web sáng tạo Việc này dựa trên cơ sở lý thuyết và thực tiễn trong sản xuất, giúp nâng cao hiểu biết và ứng dụng kiến thức trong các lĩnh vực khác nhau.

- Phương pháp tính toán, thiết kế

Phân tích và thiết kế hệ thống quay cùng với việc chọn động cơ dựa trên lý thuyết nguyên lý máy, chi tiết máy cơ khí, lý thuyết bền, động lực học, điện tử và điều khiển Quá trình thiết kế máy được thực hiện thông qua việc thu thập thông tin, xử lý dữ liệu, phân tích và đánh giá cơ sở lý thuyết cũng như thực tiễn sản xuất Mục tiêu là lựa chọn máy có cấu trúc đơn giản nhưng đảm bảo năng suất cao, phù hợp với ứng dụng trong dây chuyền tự động.

Phương pháp mô hình hóa là mục tiêu chính của đề tài, giúp tổng ôn kiến thức đã học và tích lũy kinh nghiệm thực tiễn Việc thiết kế và chế tạo bàn gá không chỉ kiểm nghiệm lý thuyết mà còn giúp phát hiện và sửa chữa những lỗ hổng trong lý thuyết mà không thể nhận ra trong quá trình học trên giảng đường.

Kết cấu của đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp bao gồm 7 chương:

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 4: Phương án thiết kế

Chương 5: Tính toán, thiết kế các bộ phận của máy

Chương 6: Chế tạo thử nghiệm

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Một số loại đồ gá, kẹp và căn chỉnh ứng dụng trong hàn ống

Đồ gá hàn là thiết bị công nghệ thiết yếu trong gia công cơ khí, kiểm tra và lắp ráp sản phẩm Thiết bị này giúp xác định vị trí của phôi so với dụng cụ hàn và giữ chặt phôi ở vị trí cần gia công.

Bằng cách thực hiện các phép tính chi tiết, hệ thống đảm bảo vị trí chính xác giữa các phôi và dụng cụ hàn Các chi tiết được cố định chắc chắn, không bị ảnh hưởng bởi ngoại lực, giữ cho chúng ở đúng vị trí đã định Việc xác định vị trí dẫn hướng của dụng cụ hàn là rất quan trọng trong quá trình này.

Cấu tạo chung của đố gá hàn:

+ Thân và đế đồ gá

+ Cơ cấu định vị và kẹp chặt phôi

2.1.1 Đồ gá lăn xoay định vị hàn ống nằm ngang Đồ gá hàn ống lăn xoay có khả năng tự lựa theo đường kính ống Bốn bánh của cụm chủ động đều được dẫn động bằng 2 động cơ giảm tốc Bánh thép được gắn cao su nên khả năng tải cao và ổn định trong quá trình làm việc, Điều chỉnh vô cấp với dải điều chỉnh rộng và độ chính xác cao Vận hành đơn giản và độ tin cậy cao Chức năng giao diện được cài sẵn trên máy và có thể kết nối với hệ thống cần cột của Weida

Đồ gá hàn cắt ống ngang truyền động ma sát được sử dụng chủ yếu để hàn các chi tiết ống có kích thước lớn với đường kính từ 600 đến 4500 mm và có khả năng chịu tải trọng lên đến 5 tấn.

2.1.2 Đồ gá đĩa đứng Đây là loại đồ gá dùng gá kẹp để hàn các chi tiết có biên dạng hình tròn Tuy nhiên công suất máy cũng như tải trọng làm việc là thấp xấp xỉ từ 100 ÷ 200 (kg) Do kết cấu đồ gá nhỏ gọn, về mặt ưu điểm là tính cơ động linh hoạt dễ dàng, tuy nhiên mối tương quan giữa tải trọng làm việc và tốc độ là đồi nghịch nhau Việc chế tạo phân bố kết cấu, tỉ số truyền liên quan đến công suất động cơ cũng không khả thi

Để tải trọng làm việc của đồ gá cao, kết cấu máy cần phải lớn Tuy nhiên, với đĩa gá kẹp như hiện tại, việc định vị chi tiết hàn theo hướng tâm gặp nhiều khó khăn, điều này thể hiện rõ hạn chế của loại thiết bị này.

Hình 2.2 Đồ gá hàn chi tiết dạng tròn xoay truyền động trực tiếp [7]

2.1.3 Đồ gá hàn ống ngang truyền động trực tiếp Đây cũng là một loại đồ gá hàn, cắt ống thép phương nằm ngang có thể điều chỉnh nâng hạ độ cao được Là loại đồ gá hạng nhẹ dễ linh hoạt cơ động chuyển đổi vị trí làm việc Nó chỉ áp dụng được những loại chi tiết có trọng lượng nhẹ và cắt theo một phương nằm ngang

Hình 2.3 Đồ gá hàn ống nằm ngang truyền động trực tiếp [7]

2.1.4 Kẹp căn chỉnh ống cho hàn ống kiểu cánh chuồn

Hình 2.4 Kẹp căn chỉnh ống cho hàn ống kiểu cánh chuồn [9]

+ Là loại kẹp dùng kẹp nhanh và chính xác các đoạn ống vs ống, ống với co, ống với mặt bích, ứng dụng cho thao tác hàn ống

+ Kết cấu cơ khí đơn giản nhưng có khả năng kẹp và giữ các loại ống có kích thước từ 1

+ Thao tác đơn giản, dễ sử dụng

+ Được làm từ vật liệu thép đúc siêu bền, chống sock và mài mòn trong quá trình sử dụng

2.1.5 Kẹp nối ống tự định tâm nhanh

Hình 2.5 Kẹp nối ống tự định tâm nhanh [9]

+ Kẹp nối ống, căn chỉnh tự động đồng tâm ống siêu nhanh, thao tác tới ống có kích cỡ

13 (inch) Sử dụng cho 2 ống kích thước bằng nhau hoặc không bằng nhau

Cấu trúc cơ khí độc đáo cho phép thao tác kẹp ống nhanh chóng chỉ trong 10 giây Sản phẩm được chế tạo từ vật liệu thép đúc hoặc thép không gỉ, phù hợp cho mọi loại vật liệu ống.

2.1.6 Kẹp nhện gá trong căn chỉnh ống

Hình 2.6 Kẹp nhện gá trong căn chỉnh ống [9]

+ Nhện kẹp căn chỉnh ống thuộc loại thao tác gá trong dùng để gá kẹp căn chỉnh ống với mặt bích, co chữ T, ống, khớp nối

Thao tác với các ống có đường kính lên tới 36 inch, được chế tạo từ thép hợp kim hoặc thép không gỉ, phù hợp cho mọi loại vật liệu ống.

Đặc tính của máy và kết cấu máy

Bàn gá hàn xoay tự động là thiết bị chuyên dụng hỗ trợ quá trình hàn, mang lại sự tiện lợi và hiệu suất cao khi hàn các chi tiết tròn hoặc ống.

2.2.1 Tính năng và ưu điểm của bàn gá hàn xoay tự động:

Bàn gá xoay hàn tự động cho phép người hàn dễ dàng truy cập và làm việc trên toàn bộ bề mặt của chi tiết hoặc ống mà không cần di chuyển bàn làm việc.

Hình 2.7 Mâm cặp kẹp phôi [9]

Kiểm soát góc xoay là một yếu tố quan trọng trong quá trình hàn, cho phép người hàn điều chỉnh vị trí và góc đặt chi tiết Điều này đảm bảo sự chính xác và đồng đều, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm hàn.

Bảng điều khiển là một phần quan trọng, giúp người hàn dễ dàng điều chỉnh các tham số như tốc độ xoay, góc xoay và các chức năng khác.

+ Tính năng tự động hóa: Một số bàn có tính năng tự động hóa, giúp tối ưu hóa quá trình hàn, giảm lực lao động và tăng hiệu suất

Hình 2.8 Mặt trước và mặt sau của tủ điện [9]

Bàn gá xoay hàn được chế tạo từ vật liệu chịu nhiệt và chịu lực, đảm bảo sự ổn định và độ bền cao trong suốt quá trình sử dụng.

Hình 2.9 Tiếp điểm mass hàn [9]

2.2.2 Ứng Dụng của Bàn Gá Xoay hàn Tự Động:

+ Hàn ống và ổ tròn: Sử dụng phổ biến trong quá trình hàn ống và các chi tiết tròn như bồn, bình chứa

Bàn gá xoay hàn tự động là công cụ thiết yếu trong việc hàn các chi tiết tròn lớn, hỗ trợ hiệu quả cho quá trình xây dựng cầu và các công trình kết cấu kim loại.

+ Sản xuất ô tô và hàng hải: Được sử dụng trong quá trình hàn các chi tiết tròn và ống trong sản xuất ô tô và ngành công nghiệp hàng hải

Chế tạo cơ khí đóng vai trò quan trọng trong các công ty chế tạo, đặc biệt là trong việc hàn các chi tiết tròn hoặc ống với độ chính xác cao.

Bàn gá xoay hàn tự động mang lại nhiều lợi ích về linh hoạt và hiệu suất, nâng cao chất lượng và độ đồng đều trong quá trình hàn Thiết bị này không chỉ giảm thiểu lực lao động mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất, giúp cải thiện hiệu quả công việc.

Hình 2.10 Ứng Dụng của Bàn Gá Xoay hàn Tự Động [10]

Bàn gá hàn xoay có cấu trúc tổng thể như sau:

STT TÊN GỌI CHỨC NĂNG

Mặt bàn được thiết kế với rãnh thoát xỉ hàn, giúp việc làm sạch và quản lý xỉ hàn trở nên dễ dàng hơn Dưới mặt bàn, có ngăn kéo để hứng xỉ hàn và ống đựng que hàn, mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.

Mặt bàn cũng có giá treo mỏ hàn và mũ hàn

2 Khung máy Chịu toàn bộ tải trọng và đảm bảo độ chính xác của chi tiết khi hàn

Bộ định vị hàn Bàn gá hàn xoay tích hợp bộ phận quay và nghiêng, cho phép phôi được định vị chính xác để hàn Bằng cách điều chỉnh góc nghiêng và xoay bàn làm việc, quá trình hàn trở nên hiệu quả hơn Việc điều khiển quay của bàn làm việc được thực hiện thông qua servo và biến tần, giúp đạt được tốc độ hàn linh hoạt theo yêu cầu.

4 Mâm cặp kẹp phôi Mâm cặp kẹp phôi có khả năng kẹp phôi lên đến

200 mm và có thể chịu tải từ 30 kg đến 300 kg

Kết cấu mâm cặp đơn giản và thời gian gá phôi rất nhanh chóng

5 Điều chỉnh góc nghiêng và tốc độ quay

Mặt bàn có khả năng điều chỉnh góc nghiêng lên đến 90 độ, rất tiện lợi cho việc hàn các chi tiết số lượng lớn Người dùng chỉ cần thiết lập góc nghiêng, tốc độ quay và điều chỉnh vị trí mỏ hàn trước khi bắt đầu Sau khi đã gá phôi, chỉ cần nhấn nút để máy hoạt động.

Bàn gá hàn xoay tối ưu hóa quy trình sản xuất, mang lại đường hàn chính xác và đẹp hơn so với việc không sử dụng Thiết bị này có thể tích hợp vào các dây chuyền sản xuất tự động và kết hợp hiệu quả với cánh tay robot hàn.

Tổng quan hàn MIG (MAG)

Hàn MIG (MAG) là phương pháp hàn thuộc nhóm GMAW, sử dụng nhiệt từ hồ quang giữa dây điện cực rắn với tốc độ cung cấp liên tục Vũng chảy được bảo vệ bằng khí trơ (MIG) hoặc khí hoạt hóa (MAG) Mặc dù thường được gọi là hàn bán tự động, tên gọi này không hoàn toàn chính xác Trong ngành công nghiệp, hàn MAG sử dụng khí bảo vệ CO2 thường được biết đến là hàn dây hoặc hàn CO2.

Hình 2.12 Tổng quan hàn MIG (MAG) [14]

2.3.2 Phụ kiện hàn MIG (MAG)

Súng hàn có vai trò quan trọng trong việc cung cấp dòng điện cho dây hàn qua ống tiếp xúc, đồng thời cung cấp khí bảo vệ qua mỏ phun và đảm bảo hệ thống giải nhiệt hoạt động hiệu quả khi cần thiết.

Bộ cấp dây hàn (wire feeder) đảm bảo tốc độ ổn định tại các giá trị đã được thiết lập, với tùy chọn sử dụng hai con lăn (2 – rolls) hoặc bốn con lăn (4 – rolls) tùy thuộc vào loại dây hàn Bộ cấp dây có thể được thiết kế rời hoặc lắp sẵn vào nguồn điện hàn, và chức năng chính của nó là duy trì quá trình cháy tự động của hồ quang sau khi được mồi.

Khí bảo vệ trong hàn có thể là khí trơ như Argon (Ar) hoặc Helium (He), hoặc hỗn hợp của chúng, giúp bảo vệ kim loại lỏng khỏi tác động của không khí Ngoài ra, các loại khí hoạt tính như CO2, hỗn hợp CO2 + O2, và CO2 + Ar cũng được sử dụng để chiếm chỗ và đẩy không khí ra khỏi khu vực hàn, nhằm hạn chế tác động tiêu cực của không khí đến quá trình hàn.

2.3.3 Những chú ý trong quá trình hàn MIG-MAG:

• Chuyển dịch hồ quang ngắn mạch (Short Arc)

Hình 2.13 Nguyên lý hoạt động của chuyển dịch hồ quang ngắn mạch (Short Arc) [15]

- Cường độ trung bình: 50 đến 150 A

- Bề dày chi tiết: 0,5 đến 2 (mm)

Trong kiểu chuyển dịch hàn này, năng lượng hàn có giá trị thấp nhất do dòng hàn và điện áp hồ quang tương đối thấp Sự chuyển dịch diễn ra nhờ các chu kỳ ngắn mạch liên tục giữa điện cực và vũng chảy, với đặc tính volt ampe của nguồn điện hàn đóng vai trò quan trọng Vì năng lượng hàn thấp, độ ngấu cạn cần được chú ý đặc biệt khi hàn các chi tiết dày Đặc điểm này của chuyển dịch ngắn mạch giúp việc hàn ở tư thế ngược trở nên dễ dàng hơn, đặc biệt là trong ứng dụng trên kim loại mỏng.

- Tóm lại chuyển dịch ngắn mạch thích hợp cho các ứng dụng sau:

+ Áp dụng khi hàn lớp ngấu

+ Áp dụng khi hàn trên tôn mỏng

+ Độ nhú điện cực (ESO): 5 (mm)

+ Góc nghiêng mỏ hàn: Từ 65° đến 70°

• Chuyển dịch cầu (Globular Transfer)

Hình 2.14 Kỹ thuật chuyển dịch kim loại khi hàn MIG theo hình cầu cho độ ngấu sâu [15]

- Cường độ dòng hàn trung bình: 150 đến 300 A

- Bề dày chi tiết: 2 đến 6 (mm)

Trong kiểu chuyển dịch này, kim loại chuyển dịch từ điện cực sang vũng hàn dưới dạng các giọt cầu không đều và ngẫu nhiên, dẫn đến việc gia tăng đáng kể lượng văng tóe Để giảm văng tóe khi hàn với khí CO2, cần điều chỉnh thông số hàn sao cho đầu dây hàn chìm vào vũng chảy và hồ quang cháy trong lỗ hổng của vũng chảy Hồ quang CO2 thường không ổn định và phát ra âm thanh giống như tiếng cành cây gãy, đồng thời tạo ra đường hàn mấp mô hơn so với các kiểu chuyển dịch khác Do hồ quang bị chìm trong vũng chảy, đường hàn có độ ngấu rất sâu, nhưng hiệu quả làm sạch biên mối hàn lại kém hơn.

- Chuyển dịch cầu được ứng dụng trong các trường hợp sau:

+ Dùng để hàn lớp phủ

+ Hàn tôn có bề dày lớn

• Chuyển dịch phun (Spray Arc Welding)

Hình 2.15 So sánh chuyển dich phun và chuyển dịch cầu [15]

- Cường độ dòng hàn: Trung bình > 300 A

- Bề dày chi tiết: > 6 (mm)

Khi khí bảo vệ có hơn 80% Argon, hiện tượng chuyển dịch xảy ra với các giọt kim loại có kích thước bằng hoặc nhỏ hơn đường kính dây điện cực Các giọt kim loại được định hướng dọc theo trục hồ quang, tạo ra hồ quang cháy êm và ổn định, từ đó giảm thiểu văng tóe và mang lại mặt đường hàn phẳng phiu hơn Năng lượng hồ quang (dạng plasma) phân bổ đều trong vùng không gian hình côn, giúp biên đường hàn sạch sẽ, nhưng cũng dễ dẫn đến khuyết tật do thiếu chảy Độ ngấu trong kiểu chuyển dịch này sâu hơn khi hàn bằng que hàn, nhưng lại thấp hơn so với chuyển dịch cầu có năng lượng hàn cao hơn.

- Được ứng dụng khi hàn phủ hoặc lớp hoàn tất:

+ Sử dụng khi hàn phẳng

- Để bảo đảm có được chuyển dịch phun cần:

+ Đầu contact tube phải nằm trong mỏ phun

+ Độ nhú ESO: Khoảng 20 (mm)

+ Góc nghiêng mỏ hàn: 750 đến 850.

Tổng quan về tình hình nghiên cứu theo lĩnh lực đề tài

(Nguyễn Văn Chương, N T (2018), “Thiết Kế Và Chế Tạo Đồ Gá Hàn - Cắt Tự Động

Thép Ống Công Suất Vừa Designing And Manufacturing Of Automatic Welding - Cutting Fixtures For Steel Pipes With Medium Power”

Hình 2.16 Mô hình thực nghiệm [7]

Bài báo này trình bày kết quả khảo sát thị trường và phân tích đặc điểm của các loại đồ gá hàn cắt chi tiết dạng ống Từ đó, một đồ gá mới được đề xuất nhằm phục vụ cho hàn cắt tự động với công suất vừa Sau khi lựa chọn và tính toán các thông số hình học của các bộ phận chính, quá trình gia công và lắp ráp đã tạo ra mô hình thực nghiệm cho đồ gá mới này.

Đồ gá chế tạo mang lại độ tin cậy cao và chất lượng sản phẩm vượt trội Thiết bị này giúp tạo ra kết cấu máy tinh gọn, dễ dàng di chuyển trên công trường, với tính ứng dụng cao và giá thành thấp Nó dễ dàng vận hành, phù hợp để sử dụng tại các cơ sở và phân xưởng gia công cơ khí, đặc biệt trong lĩnh vực hàn cắt chi tiết dạng ống với công suất trung bình.

2.4.2 Các loại máy hàn xoay có trên thị trường trong nước

+ Bàn xoay gá hàn tự động - Mâm cặp kẹp phôi tròn

Hình 2.17 Bàn xoay gá hàn tự động - Mâm cặp kẹp phôi tròn [10]

Thông số máy: Điện nguồn (V) 220 – AC (1 pha)

Mức chịu tải tối đa (Kg) 30 Đường kính bàn xoay (mm) 315 Đường kính lỗ trên bàn (mm) 65 Điện áp động cơ (V) 110 – DC

Công suất động cơ (W) 80 Độ nghiêng của mặt bàn có thể thay đổi 0° - 90° (Thay đổi theo góc)

Quay tay thủ công để tay đổi

Số vòng quay của bàn có thể thay đổi (vòng/phút) 1 – 15

+ Bàn gá phôi hàn tự động HB100

Hình 2.18 Bàn gá phôi hàn tự động HB100 [11]

Tải trọng tối đa (Kg) 10000

Tốc độ quay (vòng/phút) 0,05 – 0,2

Tốc độ lật (vòng/phút) 0,14 Đường kính của bàn làm việc (mm) 2000

Công suất động cơ (KW)

Loại điều chỉnh tốc độ Chuyển đổi tần số vô cấp

Khoảng cách trọng lực tối đa (mm) 400 Độ lệch tâm tối đa (mm) 400 Đường kính quay tối đa khi lật ngược 90 ° (mm) 3240

Bảng 2.3 Thông số máy HB100

+ Bàn gá hàn xoay tự động HT - 600

Hình 2.19 Bàn gá hàn xoay tự động HT-600 [12]

Tốc độ quay (vòng/phút) 0,1 – 1,0

Tốc độ lật (vòng/phút) 0,7 Đường kính bàn làm việc (mm)  1000

Quay 0,37 Lật ngược 0,37 Điện áp (V) 380V/50Hz/3pha

Biến tần động cơ YASKAWA

Linh kiện điện chính Siemens

Bàn quay bao gồm Tủ điện, Hộp điều khiển từ xa

Prof S.N.Shinde, S K (2014) “Design of Welding Fixtures and Positiners., International Journal of Engineering Research and General Science”

Hình 2.20 Bộ định vị hàn [8]

Hàn tự động hóa cố định được sử dụng cho các thiết bị hàn thực hiện chuyển động chuyên dụng trên mối hàn với độ lặp lại cao, phù hợp cho các hình dạng như đường tròn, hình cung và đường nối dọc Hệ thống máy hàn này linh hoạt và có khả năng thích ứng với nhiều ứng dụng tự động hóa mối hàn khác nhau.

Các thiết bị hàn thường được cố định để thực hiện các ứng dụng hàn cơ bản Hệ thống máy và thiết bị định vị hàn đóng vai trò quan trọng trong tự động hóa hàn cố định, bao gồm máy tiện hàn, máy định vị bàn xoay, máy hàn tròn và máy hàn đường dọc.

Thiết bị căn chỉnh và định vị đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các quy trình nghiên cứu và sản xuất Sự phát triển của kỹ thuật quy mô nano đã thúc đẩy các kỹ sư và nhà khoa học xem xét các loại thiết bị căn chỉnh cần thiết cho các ứng dụng mới Đồ gá là thiết bị giúp xác định hướng và vị trí cố định của một bộ phận thông qua hình học cố định.

2.4.4 Các loại máy hàn xoay có trên thị trường ngoài nước

Khả năng chịu tải cân bằng (kg) 118

Tốc độ quay (vòng/phút) 0,1 – 6

Tốc độ lật (vòng/phút) 0,3 Đường kính bàn làm việc (in)  10

Loại điều chỉnh tốc độ 120VAC/50-60Hz

Loại điều chỉnh tốc độ Bộ điều khiển tốc độ

Bảng 2.5 Parameter CobraTurn T-260 Digital Turntable

Hình 2.22 VEVOR Rotary Welding Positioner [33]

Tốc độ quay (vòng/phút) 1-12 Đường kính của bàn làm việc (mm)  205

Loại điều chỉnh tốc độ Bộ điều khiển tốc độ

Bảng 2.6 Parameter VEVOR Rotary Welding Positioner

Hình 2.23 Floor-Mount Welding Positioners P2000 [34]

Tốc độ quay (vòng/phút) 0,06 – 3 Đường kính bàn làm việc (mm)  𝟗𝟏𝟒

Quay 0,75 Lật ngược 0,75 Điện áp (V) 115V/60Hz

Bảng 2.7 Thông số máy Floor-Mount Welding Positioners P2000

Tổng quan về ống hàn

2.5.1 Giới thiệu ống hàn Ống hàn được chế tạo bằng cách tạo thành dải phẳng, tấm hoặc tấm thành hình tròn hoặc tròn bằng máy uốn hoặc tấm uốn Sau đó, ống được hàn có hoặc không có vật liệu độn sử dụng nguồn năng lượng cao Ống hàn có thể được sản xuất ở kích thước lớn mà không có bất kỳ hạn chế kích thước

Ống hàn là giải pháp tối ưu và linh hoạt, phù hợp cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau Quy trình sản xuất ống hàn diễn ra nhanh chóng, hiệu quả và có chi phí thấp hơn so với ống thép liền mạch.

Ống hàn là lựa chọn lý tưởng để vận chuyển nước, các chất lỏng khác và khí tự nhiên nhờ vào tính hiệu quả về chi phí, đặc biệt phù hợp cho các dự án quy mô lớn.

+ Vỏ ống: Khi xây dựng trục khoan, vỏ ống (tạm thời hay vĩnh viễn) là cần thiết, và ống hàn có thể được sử dụng cho mục đích này

+ Cọc chịu lực: có thể được sử dụng dưới đất để giúp hỗ trợ và mang tải trọng từ các kết cấu lớn, nặng

+ Phần kết cấu: Ống hàn có thể được sử dụng để tạo ra các cấu trúc lớn, mở…

Hình 2.25 Ứng dụng của ống hàn [16]

- Phân loại theo phương pháp hàn

Ống hàn hồ quang là phương pháp hàn truyền thống, sử dụng ánh sáng từ hồ quang để kết nối các mảng ống Phương pháp này thường được áp dụng trong sản xuất máy móc và khoan dầu.

Ống hàn điện trở tần số cao và thấp là các phương pháp tạo nhiệt độ cao để nối các mảng ống, thường được áp dụng trong các lĩnh vực yêu cầu chất lượng hàn cao.

Ống hàn lò được sử dụng phổ biến trong việc vận chuyển dầu khí với áp suất cao, sở hữu các đặc điểm kỹ thuật đặc biệt nhằm đảm bảo an toàn và độ bền trong quá trình sử dụng.

- Phân loại theo hình dạng mối hàn

Ống hàn thẳng là loại ống có đường hàn thẳng, được sản xuất với quy trình đơn giản và hiệu quả, giúp giảm chi phí Loại ống này thường được ứng dụng trong các lĩnh vực cần sản xuất lớn và nhanh chóng.

+ Ống hàn xoắn ốc: Loại ống này có độ bền thường cao hơn so với ống hàn thẳng

Hình 2.28 Ống hàn xoắn ốc [16]

- Phân loại theo mục đích

Ống hàn chung là loại ống thường được sử dụng để vận chuyển chất lỏng với áp suất thấp Chúng được chế tạo từ thép carbon và có nhiều kích thước về đường kính và chiều dài khác nhau.

Ống hàn mạ kẽm được thiết kế để tăng cường khả năng chống ăn mòn, giúp chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ bền cao Với lớp mạ kẽm, ống hàn này đảm bảo tính bền vững và độ tin cậy trong môi trường khắc nghiệt.

+ Ống hàn thổi oxy: Được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi oxy hoặc khí khác để vận chuyển.

Tổng quan về mặt bích

Mặt bích là một sản phẩm cơ khí có hình dạng tròn hoặc vuông, thường được chế tạo từ phôi thép Cacbon hoặc thép không gỉ, và hiện nay cũng có thể được làm từ đồng hoặc nhựa Đây là phụ kiện quan trọng để kết nối ống, máy bơm, van và các phụ kiện đường ống khác thông qua mối liên kết bulong, tạo thành hệ thống đường ống dẫn công nghiệp.

Mặt bích mang lại những thuận tiện và lợi ích to lớn trong thiết kế đường ống:

- Dễ dàng lắp đặt, kiểm tra và sửa chữa hệ thống đường ống

- Vận hành và bảo trì hệ thống đơn giản hơn

- Tiết kiệm thời gian và công sức trong việc bảo trì, bảo dưỡng hệ thống ống nước

Mặt bích là thành phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong ống thoát nước và ngành công nghiệp dầu khí Nói chung, mọi ngành công nghiệp có sử dụng đường ống đều cần đến mặt bích để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong hệ thống dẫn truyền.

- Mặt bích hàn cổ (WN)

Mặt bích hàn cổ (Welding Neck flange) là loại mặt bích có thiết kế đặc biệt với cổ được hàn chắc chắn vào đầu ống hoặc phụ kiện fitting thông qua phương pháp hàn vát mép (butt weld – hàn chữ V) Loại mặt bích này thường được sử dụng trong các ứng dụng quan trọng, nơi mà chất lượng mối hàn cần được kiểm tra bằng các phương pháp siêu âm hoặc chụp chiếu.

Mặt bích hàn cổ là lựa chọn phổ biến cho hệ thống đường ống áp lực cao nhờ vào độ bền của mối hàn butt weld và thiết kế mặt bích giúp phân tán áp suất hiệu quả.

Mặt bích hàn cổ được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp rèn, có độ dày mỏng hơn so với các loại mặt bích cùng kích thước ống khác, nhưng vẫn đảm bảo độ vững chắc, tin cậy và hiệu quả cao.

Hình 2.30 Phương pháp hàn nối ống thông qua cổ mặt bích [17]

- Mặt bích hàn bọc đúc (SW)

Mặt bích hàn bọc đúc (Socket Weld flange) là loại mặt bích được kết nối với đường ống thông qua một mối hàn duy nhất ở một bên Loại mặt bích này thường được sử dụng cho các đường ống có kích thước nhỏ và áp lực cao, đảm bảo tính chắc chắn và an toàn trong hệ thống.

Khác với mặt bích hàn cổ, mặt bích hàn ống (socket weld) cho phép ống được đưa vào bên trong cho đến khi đầu ống cách phần bọc đúc một khoảng vừa phải, gọi là khoảng cách giãn nở (expansion gap) Mối hàn điền đầy được thực hiện ở phần tiếp xúc bên ngoài giữa mặt bích và thân ống Để tạo khoảng cách giãn nở, ống cần được đưa vào mặt bích đến độ sâu tối đa, sau đó rút ra khoảng 1,6 mm.

Chú ý: Mặt bích hàn bọc đúc là mặt bích không được dùng để hàn gắn kết trực tiếp với phụ kiện fitting

Hình 2.31 Phương pháp hàn nối ống thông hàn bọc đúc mặt bích [17]

- Mặt bích hàn trượt (SO)

Mặt bích hàn trượt (Slip-on flange) không có phần bọc đúc như mặt bích hàn (Socket Weld flange), với đường kính trong lớn hơn đường kính ống một chút, giúp việc lắp đặt dễ dàng hơn khi trượt lên ống.

+ Mặt bích hàn trượt (Slip-on flange) là loại mặt bích gắn kết với đường ống bằng cách hàn cả mặt ngoài và mặt trong mặt bích

Mối hàn điền đầy mặt ngoài (filled weld outside) được thực hiện tại phần tiếp xúc bên ngoài giữa mặt bích và thân ống, tương tự như quy trình hàn mặt bích (socket weld).

Mối hàn điền đầy mặt trong được thực hiện tại phần tiếp xúc bên trong của mặt bích và đầu ống Khi lắp đặt ống vào mặt bích, cần chú ý rằng đầu ống không được đặt quá sát với bề mặt mặt bích để tránh hư hỏng Khoảng cách an toàn giữa đầu ống và mặt bích thường bằng độ dày của thành ống cộng thêm 3 mm.

Chú ý: Mặt bích hàn trượt là mặt bích không được dùng để hàn gắn kết trực tiếp với phụ kiện (fitting)

+ Mặt bích ren (Threaded flange) là loại mặt bích gắn kết với đường ống bằng mối ghép ren: mặt bích là ren trong còn ống là ren ngoài

Mối ghép ren có độ bền yếu và dễ rò rỉ dưới áp lực cao, nhưng mặt bích ren là giải pháp hiệu quả cho các đường ống không thể hàn nối Loại mặt bích này thường được áp dụng cho các ống nhỏ và trong những khu vực dễ cháy, nơi việc hàn có thể gây ra nguy hiểm.

Khi sử dụng mặt bích ren, cần chú ý đến độ dày của thành ống Thành ống dày không chỉ giúp dễ dàng gia công bước ren mà còn ngăn ngừa tình trạng mỏng ống, từ đó giảm thiểu nguy cơ đứt gãy tại vị trí nối ren với mặt bích.

Hình 2.33 Phương pháp nối ống thông qua mặt bích ren [17]

Mặt bích mù (Blind flange) là một loại mặt bích thông dụng, không có lỗ ở giữa, thường được sử dụng để bịt kín các đầu ống chờ tạm thời Loại mặt bích này cho phép tháo lắp dễ dàng khi cần thiết.

+ Mặt bích mù được sử dụng làm kín các đường ống, giúp cho quá trình thử áp hệ thống tiến hành một cách dễ dàng hơn

Hình 2.34 Phương pháp nối ống thông qua mặt bích mù [17]

Mặt bích lỏng (Lap Joint flange) thường được sử dụng kết hợp với đoạn ống ngắn gọi là Stub End, trong đó phụ kiện Stub End được hàn trực tiếp vào ống và được giữ chặt bởi mặt bích.

Mặt bích lỏng thường được áp dụng trong các đường ống ngắn với áp lực thấp và trong những ứng dụng không quá quan trọng, mang lại giải pháp kết nối mặt bích tiết kiệm chi phí.

Hình 2.35 Phương pháp hàn nối ống thông qua mặt bích lỏng [17]

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Cấu hình các mối hàn

Trong một thiết kế hàn những loại liên kết mối hàn, vị trí hàn và trình tự hàn được quy định đặc biệt trong các kế hoạch hàn

3.1.1 Mối hàn và hình dạng (đường hàn)

- Mối hàn là sự sắp xếp các chi tiết được hàn với nhau:

Hình 3.1 Các loại mối hàn ở hàn [30]

- Hình dạng của đường hàn tùy thuộc vào loại liên kết hàn, bề dày của chi tiết kết nối và phương pháp hàn:

3.1.2 Ký hiệu ở các đường hàn Độ lớn đặc trưng quan trọng ở các mối hàn là bề dày mối hàn Nó tương ứng với chiều cao mối hàn ở mối hàn V và mối hàn T (thẳng góc) Mối hàn lớn được hàn qua nhiều lớp

Sau khi thực hiện đường hàn đáy, cần tiến hành hàn đắp và hàn phủ Nếu yêu cầu bề mặt láng, cần mài để loại bỏ vùng nhô lên trong phạm vi đường hàn đáy và hàn phủ Đặc biệt, cần chú ý không để lại vết khía ở vùng chuyển tiếp giữa mối hàn và vật liệu cơ bản.

Vị trí hàn được tiêu chuẩn hóa trong DIN EN ISO 6947:

- Chữ số đầu tiên chỉ vị trí hàn:

+ 1: Vị trí nằm ngang và thợ hàn hàn ở vị trí hàn bằng khi ống quay

+ 2: Vị trí gá đứng và thợ hàn thực hiện mối hàn ngang

+ 5: Vị trí ống ngang cố định và thợ hàn hàn mối hàn trần, mối hàn ngang và mối hàn bằng

“R” hay vị trí hạn chế được miêu tả trong các trường hợp phức tạp hơn

Từ quy tắc trên ta có các vị trí hàn ống như sau:

Tổng quan của động cơ giảm tốc

Motor giảm tốc mini là thiết bị bao gồm động cơ một pha, hoạt động với nguồn điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha, có công suất nhỏ từ 15 đến 400 W Thiết bị này được trang bị hộp số với hệ bánh răng trụ mini, giúp giảm tốc độ quay và tăng mô men xoắn tại đầu trục ra Motor giảm tốc mini có nhiều cấu hình trục ra đa dạng, bao gồm kiểu đồng trục, trục song song và trục vuông góc cốt dương - cốt âm.

Motor giảm tốc 220V có cấu tạo tương tự như động cơ giảm tốc thông thường, nhưng với các bộ phận nhỏ gọn hơn Các thành phần chính của motor này bao gồm:

Motor điện là bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền động, giúp tạo ra lực truyền động chủ động và kết nối với trục vào của hộp số, trục vít, bánh răng Chức năng chính của motor điện là giảm tốc độ quay và tăng lực xoắn, từ đó cải thiện hiệu suất chuyển động ở đầu ra.

Trục kết nối trong hệ thống truyền động bao gồm trục đầu vào, liên kết giữa động cơ và hộp giảm tốc, và trục đầu ra, kết nối từ hộp giảm tốc đến các thiết bị hoặc máy móc.

- Ngoài ra còn có vỏ hộp, phốt chặn, vòng bi,…

- Vật liệu bên ngoài: Vỏ thường là hợp kim nhôm hoặc thép, có tụ điện để khởi động hoặc để bù công suất khi điện yếu

+ Stator làm bằng đồng, thường là loại chịu nhiệt cấp F hoặc B, rotor là các lõi thép tôn silic xanh cán nguội

+ Phốt chặn dầu chống nước, bánh răng giảm tốc độ, vòng bi chịu lực, ổ trục, rãnh cavet

Hình 3.5 Cấu tạo động cơ giảm tốc AC [19]

Động cơ điện kết hợp với hộp giảm tốc nhỏ gọn tạo thành một thiết bị quan trọng trong hệ thống truyền động Động cơ chịu trách nhiệm tạo ra chuyển động quay và lực xoắn, trong khi hộp giảm tốc giúp giảm tốc độ và tăng cường lực xoắn, mang lại hiệu suất tối ưu cho các ứng dụng công nghiệp.

Động cơ điện hoạt động bằng cách kết nối với điện áp, từ đó tạo ra chuyển động quay cho trục đầu vào Có hai loại động cơ điện phổ biến là động cơ một pha và động cơ ba pha.

Trục đầu vào nhận động năng từ động cơ và truyền vào hộp giảm tốc Qua quá trình này, lực xoắn được tạo ra trên trục đầu ra thông qua bánh răng và trục bên trong hộp giảm tốc.

Motor giảm tốc mini với thiết kế nhỏ gọn, độ rung thấp và khả năng dừng, tăng tốc, giảm tốc chính xác là giải pháp lý tưởng cho các hệ thống băng tải PVC, PU, nhựa và máy trộn Sản phẩm này đáp ứng nhu cầu trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm máy móc linh kiện điện tử, thực phẩm - đồ uống, in bao bì, đóng gói, hóa chất và sản xuất phụ gia hương liệu.

3.2.4 Tính toán chọn động cơ

Việc lựa chọn động cơ phù hợp là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất và chi phí Nếu chọn động cơ có công suất lớn hơn yêu cầu, vốn đầu tư sẽ tăng và động cơ thường hoạt động ở chế độ non tải, dẫn đến hệ số và hiệu suất thấp Ngược lại, nếu công suất nhỏ hơn mức cần thiết, năng suất sẽ không được đảm bảo, động cơ sẽ chạy quá tải, giảm tuổi thọ và làm tăng chi phí vận hành.

- Qua trình tính toán chọn động cơ đươc chia làm 2 bước:

Để chọn động cơ, trước tiên cần xác định công suất hoặc mô men xoắn tác dụng lên trục làm việc của hộp tốc độ Tiếp theo, xác định công suất trên trục động cơ điện và xây dựng đồ thị phụ tải tĩnh Cuối cùng, để tạo đồ thị phụ tải cho truyền động trong một chu kỳ, cần xác định mô men hoặc công suất trên trục động cơ cùng thời gian làm việc tương ứng với từng giai đoạn.

Kiểm nghiệm động cơ là bước quan trọng, yêu cầu thực hiện theo các điều kiện cần thiết Tùy thuộc vào đặc điểm của cơ cấu truyền động, động cơ cần được kiểm nghiệm trong các tình huống như phát nóng, quá tải và mở máy.

Ta có công suất của máy đươc tính theo công thức: 𝑃ct = 𝑃 𝑙𝑣

Trong đó: 𝑃ct: Công suất cần thiết trên trục, (Kw)

𝑃t: Công suất tính toán trên trục máy công tác, (Kw)

Trong đó: F: Trọng lương (N) v: Vận tốc dài của ống (m/s)

Tổng quan bộ truyền xích

(1) Đĩa xích nhỏ (đĩa xích dẫn)

(2) Đĩa xích lớn (đĩa bị dẫn)

Hình 3.6 Cấu tạo bộ truyền xích [4]

- Làm việc theo nguyên lý ăn khớp (gián tiếp)

Chuyển động và công suất được truyền từ trục đĩa xích dẫn sang trục đĩa T2 xích bị dẫn thông qua sự ăn khớp của các mắt xích với răng đĩa xích.

+ Rỗ hoặc gãy vỡ con lăn

+ Có thể truyền chuyển động giữa các trục xa nhau

+ Lực tác dụng lên trục bé

+ Có thể truyền chuyển động giữa các trục đồng thời

+ Kết cấu nhỏ gọn so với bộ truyền đai

+ Có hiện tượng va đập nên bộ truyền phù hợp với v thấp

+ Tỉ số truyền không ổn định

+ Khả năng tải không cao so với bộ truyền bánh răng

Hình 3.8 Minh hoạ chiều quay của xích [4]

+ Truyền công suất và chuyển động giữa trục có khoảng cách xa, cho nhiều trục đồng thời trong trường hợp n < 500 (v/p)

+ Công suất truyền thông thường P < 100 (Kw)

+ Tỉ số truyền u ≤ 6 khi v = (2 ÷ 6) (m/s); và u ≤ 3 khi v = (6 ÷ 25) (m/s)

+ Truyền động xích được dùng khá nhiều trong các phương tiện vận tải (xe đạp, môtô, ôtô, máy nông nghiệp, các băng tải …)

3.3.4 Thông số hình học bộ truyền xích

- Bước xích p c : Được tiêu chuẩn hóa, pc lớn thì tải lớn, từ (8 - 50,8) mm

➔ Khoảng cách trục a lớn ➔ xích mau bị chùng amax = 80.p

Trong thiết kế ➔ Chọn khoảng cách trục sơ bộ: a = (30 – 50).pc

Nên chọn X là số chẵn

➔ a = 0.25p(X − 0.5(Z 2 − Z 1 ) + √[X − 0.5(Z 2 + Z 1 )] 2 − 2[(Z 2 − Z 1 )/π] 2 ) [4] Thường giảm a một khoảng ∆a = (0.002 0.004)a để tạo độ chùng cho bộ truyền xích

Hình 3.9 Số mắc xích chẵn [4]

Hình 3.10 Số mắc xích lẻ [4]

- Đường kính vòng chia đĩa xích [4]

Hình 3.11 Thông số đĩa xích [4]

- Vận tốc và tỉ số truyền trung bình

Vận tốc càng lớn, tải trọng động, tiếng ồn càng tăng, xích chóng mòn (v < 15 m/s)

3.3.5 Lực tác dụng trong bộ truyền xích

- Lực căng trên các nhánh xích: F0 = kf.q.a.g [4]

Hình 3.12 Lực trên các nhánh xích [4]

Trong đó: a: Chiều dài đoạn xích tự do bằng khoảng cách trục g: Gia tốc trọng trường q: Khối lượng 1 mét xích kf: Hệ số phụ thuộc độ võng xích

Với: kf = 6: Khi xích nằm ngang kf = 3: Khi xích nằm nghiêng < 400 so với phương ngang kf = 1: Khi xích thẳng đứng

- Khi bộ truyền chưa làm việc: [4]

+ Lực trên nhánh bị dẫn: F2 = F0 + Fv

+ Lực trên nhánh dẫn: F1 = F2 + Ft

- Khi bộ truyền làm việc:

+ Lực tác dụng lên trục: F r = k x ∙ F t = 6.10 7 P

Trong đó: kx: Hệ số kể đến trọng lượng xích

Với: kx < 40°: Khi bộ truyền nằm ngang hoặc góc nghiêng giữa đường tâm trục và phương ngang

Hình 3.13 Lực tác dụng khi bộ truyền xích làm việc [4]

3.3.6 Tính toán truyền động xích a) Số lần va đập trong 1s: i = 4 v

15X [4] b) Áp suất sinh ra trong khớp bản lề: p o = F t K

Trong đó: K: Hệ số sử dụng

A: Diện tích tựa bản lề

Trong đó: d: Đường kính chốt l: Chiều dài ống

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Yêu cầu của đề tài

Bàn gá hàn xoay tự động cần đạt độ chính xác cao để định vị và giữ chặt các chi tiết cần hàn, đảm bảo hiệu quả và chất lượng trong quá trình hàn.

+ Tính ứng dụng: Bàn gá phải có khả năng di chuyển dễ dàng trên các công trường và áp dụng cho nhiều loại chi tiết ống khác nhau

+ Hiệu suất: Bàn gá hàn xoay tự động cần tối ưu hóa hiệu suất sản xuất, giảm thời gian chờ và tăng năng suất

+ Chi phí đầu tư thấp hơn so với các máy có trên thị trường

+ Giao diện máy dễ sử dụng, có thể điều chỉnh các góc độ khi gia công

+ Kết hợp với các hệ thống điều khiển CNC để lập trình các quy trình hàn phức tạp

+ Có thể tích hợp với các hệ thống robot hàn, giúp hoàn toàn tự động hóa quá trình hàn, giảm thiểu sự can thiệp của con người

Đề tài “Bàn gá hàn xoay tự động” và “Thiết kế và chế tạo cánh tay robot hỗ trợ đường hàn thẳng” được phát triển trong khuôn khổ dự án nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng.

Lên ý tưởng thiết kế

Thông qua việc nghiên cứu và tham khảo các đề tài có sẵn cùng với tài liệu từ Internet và các nguồn tài liệu trong và ngoài nước liên quan đến máy gá hàn ống, nhóm đã đề xuất các phương án thiết kế Mục tiêu là sàng lọc, phát triển ý tưởng và cải tiến máy nhằm đáp ứng tốt nhất nhu cầu sử dụng.

- Phương án 1: Sử dụng bộ truyền xích

Hình 4.1 Mô hình máy vận hành với trục góc quay sử dụng bộ truyền xích

- Phương án 2: Sử dụng bộ truyền đai

Hình 4.2 Mô hình máy vận hành với trục góc quay sử dụng bộ truyền đai

Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Máy được chia thành 2 cụm hoạt động độc lập là cụm công tác và cụm điều khiển góc quay

Khi máy được cấp nguồn, động cơ trục công tác xoay và khớp nối mềm gắn liền sẽ làm cho trục dẫn xoay Tiếp theo, mâm cặp sẽ quay theo trục dẫn xoay này Nhờ vào bộ điều chỉnh tốc độ, động cơ có thể hoạt động với tốc độ mong muốn.

Cụm điều khiển góc quay hoạt động khi máy được cấp nguồn, khiến động cơ xoay và bộ truyền xích xoay theo Nhờ vào động cơ đảo chiều, cụm điều khiển góc quay có khả năng quay linh hoạt từ 0 độ đến 90 độ, hỗ trợ hiệu quả trong quá trình hàn.

So sánh các phương án thiết kế và đưa ra lựa chọn tối ưu

4.3.1 Chọn phương án kẹp định vị chi tiết gia công a) Phương án 1: Mâm cặp 3 chấu ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM

Mâm cặp 3 chấu mang lại tính linh hoạt cao nhờ khả năng di chuyển đồng thời của các chấu, rất phù hợp cho gia công các chi tiết hình tròn và yêu cầu sự đối xứng Thiết kế này cho phép mâm cặp giữ chắc nhiều loại chi tiết với kích thước và hình dạng đa dạng, từ tròn cho đến lục giác.

+ Dễ sử dụng: Mâm cặp 3 chấu rất dễ sử dụng và yêu cầu thời gian thiết lập tối thiểu

Do cấu tạo vững chắc, mâm cặp ba chấu có thể chịu được lực gia công mạnh mẽ, làm việc tốt trong nhiều điều kiện xưởng cơ khí

Mâm cặp 3 chấu cung cấp độ bám nhất quán và khả năng kẹp chắc chắn, giúp giữ vật thể ổn định và an toàn trong suốt quá trình gia công.

Mâm cặp 3 chấu có độ bám hạn chế, không thể giữ chặt các vật có đường kính lớn hoặc hình dạng không đều một cách an toàn như các loại mâm cặp khác.

Kẹp mâm cặp 3 chấu thường gặp khó khăn trong việc định tâm, điều này có thể gây ra sự không chính xác trong quá trình gia công.

+ Hao mòn: Mâm cặp 3 chấu có thể bị mòn nhanh hơn các loại mâm cặp khác do các hàm kẹp chuyển động liên tục

Bảng 4.1 Ưu – nhược điểm mâm cặp 3 chấu

Hình 4.4 Mâm cặp 3 chấu [20] b) Phương án 2: Mâm cặp 4 chấu ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM

+ Tính chính xác: mỗi chấu có thể được điều chỉnh độc lập để đảm bảo kẹp chính xác vào vật thể Độ chính xác lên đển 0,001 in

+ Đa dạng: Mâm cặp bốn chấu phù hợp cho việc gia công các loại vật liệu từ kim loại đến nhựa, từ chi tiết nhỏ đến chi tiết lớn

Mâm cặp có khả năng điều chỉnh dễ dàng nhờ vào việc mỗi chấu có thể được điều chỉnh riêng biệt, cho phép kẹp chặt các chi tiết có hình dạng phức tạp.

Việc điều chỉnh riêng biệt từng chấu mang lại sự linh hoạt, nhưng cũng đồng nghĩa với việc người dùng phải dành nhiều thời gian hơn để định vị chính xác từng chi tiết.

+ Giá thành: Do cấu tạo phức tạp và khả năng điều chỉnh linh hoạt, giá của mâm cặp

4 chấu thường cao hơn so với các loại mâm cặp khác

Hình 4.5 Mâm cặp 4 chấu [20] c) Phương án 3: Mâm cặp 6 chấu ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM

Số lượng chấu kẹp nhiều hơn giúp cố định chi tiết làm việc một cách chắc chắn, từ đó giảm thiểu rung lắc và nâng cao độ chính xác trong quá trình gia công.

+ Khó khăn trong việc định tâm: Mâm cặp

Việc sử dụng 6 chấu có thể yêu cầu nhiều thời gian hơn để điều chỉnh chính xác các chấu kẹp, đặc biệt khi gia công các chi tiết đòi hỏi sự đối xứng hoàn hảo.

Mâm cặp 6 chấu mang lại tính đa dạng cao, phù hợp với nhiều loại chi tiết có kích thước và hình dạng khác nhau, từ hình tròn đến các hình dạng không đều Tuy nhiên, giá thành của sản phẩm này thường khá cao.

Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3

Dễ dàng gá đặt và vận hành    Độ chính xác cao   

Hiệu suất và năng suất cao   

Bảng 4.4 So sánh phương án gá kẹp chi tiết

Kết luận: Đối với các chi tiết ống, có nhiều phương án gá kẹp khác nhau Tuy nhiên, để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, phương án gá kẹp bằng mâm kẹp 3 chấu tự định tâm là sự lựa chọn tối ưu nhất.

4.3.2 Chọn phương án điều chỉnh góc quay của cơ cấu công tác a) Phương án 1: Bộ truyền xích ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM

+ Không có hiện tượng trượt như bộ truyền đai, có thể làm việc khi có quá tải đột ngột, hiệu suất cao

+ Không đòi hỏi phải căng xích, nên lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn

+ Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu cùng công suất

+ Góc ôm không có ý nghĩa như bộ truyền đai nên có thể truyền cho nhiều bánh xích bị dẫn cùng lúc

+ Bản lề xích bị mòn nên gây tải trọng động, ồn

+ Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi

+ Phải bôi trơn thường xuyên và phải có cơ cấu điều chỉnh xích

+ Mau bị mòn trong môi trường có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt

Bảng 4.5 Ưu – nhược điểm bộ truyền xích

Hình 4.7 Bộ truyền xích [21] b) Phương án 2: Bộ truyền đai ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM

- Bộ truyền lực có tính đàn hồi, có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp

- Bộ truyền đai có khả năng truyền chuyển

- Bộ truyền đai có thể trượt qua sự giãn nở của dây đai, nên tỷ số truyền và số vòng quay không ổn định, khả năng tải không

- Bộ truyền làm việc êm, không gây tiếng ồn, chịu sốc, không cần bôi trơn, phí tốn bảo dưỡng ít

- Đảm bảo an toàn cho động cơ khi có quá tải truyền khác, khi làm việc với tải trọng kéo như nhau

- Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp, đặc biệt khi làm việc với vận tốc cao

- Lực tác dụng lên trục và ổ lớn, có thể gấp

2 ÷ 3 lần so với bộ truyền khác

- Thêm tải trọng lên ổ trục do lực căng cần thiết của dây đai Nhiệt độ ứng dụng bị giới hạn

Bảng 4.6 Ưu – nhược điểm bộ truyền đai

Chịu được quá tải và hiệu suất cao  

Lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ  

Bảng 4.7 So sánh phương án điều chỉnh góc quay của cơ cấu công tác

Kết luận: Xét theo các tiêu chí và điều kiện hiện có, nhóm quyết định chọn phương án

1: Bộ truyền xích để điều khiển góc quay của cụm công tác

4.3.3 Chọn bộ truyền động làm việc và điều khiển góc quay của cơ cấu công tác a) Phương án 1: Động cơ bước ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM

+ Động cơ bước có thể điều khiển chính xác góc quay

+ So với động cơ servo thì động cơ bước có giá thành thấp hơn nhiều

+ Động cơ bước hoạt động ổn định, bền bỉ, tuổi thọ lâu dài

+ Động cơ bước có thể dễ dàng lắp đặt, thay thế

+ Động cơ bước có khả năng cung cấp mô men xoắn lớn ở dải vận tốc trung bình và thấp

Dòng điện từ driver tới cuộn dây động cơ không thể thay đổi trong quá trình hoạt động Nếu động cơ bị quá tải, sẽ xảy ra hiện tượng trượt bước, dẫn đến sai lệch trong điều khiển.

+ Động cơ bước gây ra nhiều nhiễu và rung động hơn động cơ servo

+ Động cơ bước không thích hợp cho các ứng dụng cần tốc độ cao

Bảng 4.8 Ưu – nhược điểm động cơ bước

Hình 4.9 Động cơ bước [23] b) Phương án 2: Động cơ servo ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM

+ Nếu tải đặt vào động cơ tăng, bộ điều + Đông cơ servo hoạt động không trùng bước như trong động cơ bước

+ Có thể hoạt động ở tốc độ cao

+ Động cơ servo có giá thành cao hơn động cơ bước

+ Khi dừng lại, động cơ servo thường dao động tại vị trí dừng gây rung lắc

Bảng 4.9 Ưu – nhược điểm động cơ servo

Hình 4.10 Động cơ servo [23] c) Phương án 3: Động cơ AC giảm tốc ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM

- Ít nhiễu, Mô-men xoắn lớn, điều khiển dơn giản

- Kếu cấu đơn giản, vận hành dễ dàng, bảo quản thuận tiện

- Thường có 2 loại kiểu dáng thường thấy là loại trục thằng và trục ngang có thể tùy ý lựa chọn dựa trên nhu cầu sử dụng, điều kiện lắp đặt

- Do cấu tạo nhỏ hẹp nên khả năng giải nhiệt rất kém

- Công suất thấp nên chủ yếu được dùng trong những máy móc có tải trọng nhẹ

Bảng 4.10 Ưu – nhược điểm động cơ AC giảm tốc

Hình 4.11 Động cơ AC giảm tốc [24] ĐỘNG CƠ SERVO ĐỘNG CƠ BƯỚC ĐỘNG CƠ GIẢM TỐC

Thông thường người dùng phải mua mạch Driver từ các nhà sản xuất Đơn giản người dùng có thể chế tạo chúng

Sử dụng cho các thuật toán điều khiển tốc độ và mô-men xoắn Thường đi cùng khi mua động cơ Độ nhiễu và rung động

Rất ít Đáng kể Rất ít

Khó xảy ra (Động cơ vẫn chạy trơn tru nếu tải đặt vào tăng)

Có thể xảy ra (Nếu tải quá lớn)

Vòng hở (không encoder) Điều khiển V/f (Volt/Frequency Control)

Giá thành Đắt Bình thường Rẻ Độ phân giải

Phụ thuộc độ phân giải của encoder

Thường không có encoder, hoặc dùng encoder từ 1,000 đến 10,000 PPR)

Bảng 4.11 So sánh chọn bộ truyền động làm việc và điều khiển góc quay

Kết luận: Việc thiết kế bộ truyền cho đồ gá phải đảm bảo một số yêu cầu đặt ra như:

+ Hệ thống điều khiển đơn giản

+ Đảm bảo hoạt động liên tục, ổn định

Để đáp ứng các yêu cầu công việc, việc sử dụng động cơ AC giảm tốc là rất cần thiết, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn động lực cho đồ gá.

4.3.4 Chọn phương án điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ a) Phương án 1: Biến tần ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM

+ Điều chỉnh tốc độ động cơ dễ dàng

+ Sử dụng được cho cả động cơ đồng bộ và không đồng bộ

+ Đáp ứng được nhiều ứng dụng khác nhau

+ Làm việc được trong môi trường khắc nghiệt

+ Cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống

+ Đầy đủ chức năng bảo vệ động cơ: Quá dòng, áp cap, áp thấp, quá nhiệt, mất pha, lệch pha, đứt dây ngõ ra, quá tải

+ Dễ dàng kết nối, giám sát và điều khiển từ xa

Để vận hành biến tần một cách hiệu quả, người sử dụng và lắp đặt cần có kiến thức chuyên môn nhất định Ngoài ra, cần lưu ý rằng chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống này thường khá cao.

+ Khó khăn trong khắc phục sự cố hư hỏng

+ Cần phải bảo trì, bảo dưỡng máy biến tần định kỳ nếu không muốn gây ra các lỗi

Bảng 4.12 Ưu – nhược điểm biến tần

Hình 4.12 Biến tần [25] b) Phương án 2: Bộ điều khiển tốc độ ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM

+ Dễ dàng điều chỉnh tốc độ

+ Phù hợp với nơi không có điện công nghiệp

+ Đảm bảo an toàn điện cao hơn do dễ kiểm soát điện 1 pha hơn là điện 3 pha khi gặp sự cố

+ Chi phí lắp đặt và bảo trì thấp, dễ dàng bảo dưỡng

+ Chi phí vận hành thấp hơn so với điện 3 pha, không cần tủ điện điều khiển và bảo vệ an toàn

+ Nhiễu và tương tác: Có thể gây ra nhiễu điện từ và tương tác với các hệ thống điện tử khác

Độ tin cậy của hệ thống motor phụ thuộc vào thiết bị điều khiển; khi thiết bị này gặp sự cố, hoạt động của motor có thể bị ảnh hưởng Vì vậy, việc duy trì và bảo trì đúng cách là rất cần thiết để đảm bảo sự tin cậy của toàn bộ hệ thống.

Bảng 4.13 Ưu – nhược điểm bộ điều khiển tốc độ

Hình 4.13 Bộ điều khiển tốc độ [26]

Kết luận: Việc lựa chọn bộ điều khiển dựa theo các yêu cầu sau:

+ Yêu cầu khi máy hoạt động không yêu cầu độ chính xác cao

Để đáp ứng các yêu cầu đặt ra, việc sử dụng bộ điều khiển tốc độ kết hợp với động cơ giảm tốc AC là rất cần thiết.

4.4 Tổng quan máy sau khi lựa chọn phương án

Hình 4.14 Mô hình sau khi thiết kế máy

STT CỤM LÀM VIỆC CHỨC NĂNG

1 Cụm trục chính Gá kẹp, định vị, gia công chi tiết

2 Cụm điều khiển góc quay Điều chỉnh góc quay

Bảng 4.14 Các cụm làm việc của máy

Bảng 4.15 Các thông số cơ bản của máy

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY

Tính toán chọn động cơ

5.1.1 Chọn động cơ trục dẫn

Với các thông số cho trước: Độ dày ống

(mm) Đường kính dây hàn

Dòng điện (A) Điện áp (V) Tốc độ hàn

Bảng 5.1 Tốc độ hàn MIG cho các độ dày ống thép [27]

Tra bảng 5,1, ta thấy độ dày ống từ 1 – 6 (mm) tốc độ hàn từ 250 – 500 (mm/phút) Ta chọn số vòng quay của mâm cặp là: nlv = 10 (vòng/phút)

+ Khối lượng mâm cặp: m = 10 (kg)

+ Từ thực tế máy có thể kẹp tối đa ống có khối lượng: m = 34 (kg)

+ Momen xoắn T cần thiết để quay mâm cặp: T = I⋅α + Tf [5]

Trong đó: I: Mô-men quán tính của hệ thống α: Gia tốc góc

Tf: Mô-men do ma sát và các lực cản khác

Trong đó: m: Khối lượng của mâm cặp và ống r: Bán kính của mâm cặp

- Tính moment ma sát: Tf = Ff.r [5]

Trong đó: Ff: Lực ma sát r: Bán kính tại vị trí xảy ra ma sát

- Công xuất cần thiết quay mâm cặp: Pt = T.ω = T 2.π.N

- Công xuất cần thiết động cơ: Pct = P t η = 4.67

Trong đó: ηkn: Hiệu suất nối trục ηbr: Hiệu suất của 1 cặp bánh răng ηol: Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn

* Điều kiện chọn động cơ: Pđc ≥ Pct = 5 (W)

Chọn động cơ mini 2IK6GN - A với công suất 6W và tốc độ 1200 vòng/phút từ catalog Để đạt được tốc độ vòng quay nlv = 10, cần sử dụng hộp giảm tốc và hộp điều chỉnh tốc độ đi kèm có tỷ số truyền 1.

5.1.2 Chọn động cơ trục điều khiển góc quay

Hình 5.2 Mô hình chuyển động cụm điều khiển góc quay

Hình 5.3 Thông số đầu vào chọn động cơ cụm điều khiển góc quay

+ Ta có góc quay 0 0 - 90 0 trong thời gian là 7 (giây) ➔ ω = π

2.7 = 0,22 (rad/s) [5] + Vận tốc dài: v = ω.r = 0,22.0,158 = 0,03 (m/giây) [5]

Trong đó: r: Bán kính góc quay

- Công xuất máy tính theo công thức: Pct = P t η (Kw) [1]

Trong đó: Pct: Công suất cần thiết trên trục, (Kw)

Pt: Công suất tính toán trên trục máy công tác η: Hiệu suất truyền động

- Công suất tính toán trên trục công tác: Pt = Plv = F.v

Trong đó: F: Trọng lượng của cụm góc xoay và ống, (N)

1000 = 0,017 (Kw) + Hiệu suất truyền động: η = η 2 br η 4 ol n x =1 0,98 2 0,99 4 0,92 = 0,85 [1]

- Tính số vòng quay của động cơ:

+ Số vòng làm việc của trục quay: nlv = 60000.v π.D = 60000.0,03 π.26 = 22 (vòng/phút) [1] Chọn tỉ số truyền sơ bộ của hệ dẫn động theo công thức: usb= un.ux [1]

Trong đó: uh: Tỉ số truyền của hộp giảm tốc ux: Tỉ số truyền của bộ truyền xích

Từ [1], chọn sơ bộ: uh = 30; ux = 2

➔ Số vòng quay sơ bộ: n sb = nlv.usb = nlv.uh.ux = 22.30.2 = 1320 (vòng/phút)

* Điều kiện chọn động cơ: Pđc ≥ Pct = 20 (W) nđc ~ nsb ~ 1320 (vòng/phút)

Dựa vào catolog động cơ mini chọn động kí hiệu USM425 - 402W có công xuất 25 (W) và số vòng quay 1200 (vòng/phút)

5.1.3 Phân phối tỷ số truyền:

- Tỷ số truyền của hệ dẫn động: utt = n dc n lv = 1200

- Tỷ số truyền của bộ truyền xích: ux = n tt n h = 54,5

5.1.4 Công xuất trên các trục:

Theo [1], ta có: Tỉ số truyền cấp nhanh: u1 = 7,96

Tỉ số truyền cấp chậm: u2 = 3,77

5.1.5 Số vòng qua trên các trục:

5.1.6 Tính moment trên các trục

+ Momen qua động cơ: T đc = 9,55 10 6 P đc n đc = 9,55 10

40 = 4455 (Nmm) + Momen qua trục làm việc: T tang = 9,55 10

* Bảng đặc tính chuyển động:

Trục Thông số Động cơ II III Làm việc

Tốc độ quay (vòng/phút) 1200 151 40 22

Bảng 5.2 Đặc tính chuyển động

Tính toán bộ truyền xích

Với các thông số xích tải cho trước:

+ Góc nghiêng 2 đường tâm là 30°

+ Bộ truyền làm việc một ca, trong môi trường có bụi, tải trọng tĩnh, làm việc êm

Theo [1], ta ưu tiên dùng xích ống con lăn do thông dụng, cũng như có dãy tải trọng rộng, phù hợp cho máy công suất nhỏ

5.2.2 Tính công suất tính toán P t

Theo [1], ta có: K = Ko.Ka.Kđc.Kbt.Kđ.Kc

Với: Ko = 1 (Đường nối tâm các đĩa xích so với phương ngang θ = 30°)

Kđc = 1 (Vị trí trục điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích)

Kbt = 1,3 (Môi trường có bụi)

➔ K = Ko.Ka.Kđc.Kbt.Kđ.Kc = 1.1.1.1,3.1.1 = 1,3

Từ [1]: Chọn xích 1 dãy có bước xích là 12,7

➔ Pt < [P] = 0,19 (thoả điều kiện bền mỏi)

5.2.3 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích

Dựa vào kích thước mô hình thiết kế máy, ta có: a = 195 (mm)

5.2.4 Tính toán tỷ số truyền u = 𝑧 2

5.2.5 Số lần va đập xích trong một giây

5.2.6 Kiểm tra xích theo hệ số an toàn về độ bền

Theo [1] với p = 12,7 ➔ Tải trọng phá hủy: Q = 9 (kN),

+ Lực căng ly tâm: Fv = q.v 2 = 0,3.0,09 2 = 0,002 (N) [1]

+ Lực căng ban đầu: Fo = 9,81.Kf.q.a = 9,81.4.0,3.0,382 = 4,5 (N) [1]

Với hệ số độ võng: Kf = 4 (bộ truyền nghiêng 1 góc < 40°) hoặc lấy f = (0,01 ÷ 0,02).a

Với Kđ = 1,2 (Tải trọng trung bình) [1] với n01 = 50 (vòng/phút): Chọn [S] = 7 ➔ S > [S] ➔ Vậy bộ truyền xích đảm bảo bền

5.2.7 Các thông số của đĩa xích

𝐬𝐢𝐧 ( 𝟑,𝟏𝟒 𝟐𝟒 ) = 97,3 (mm) + Đường kính vòng đỉnh răng: [1] da1 = p.[0,5 + cotg( 𝛑

𝟐𝟒)] = 102,82 (mm) + Đường kính vòng chân răng: [1] df1 = d1 – 2.r = d1 – 2.(0,5025.dl + 0,05) = 45,08 – 2.(0,5025.7,75 + 0,05) = 37,19 (mm) df1 = d2 – 2.r = d2 – 2.(0,5025.dl + 0,05) = 97,30 – 2.(0,5025.7,75 + 0,05) = 89,41 (mm) Theo [1], chọn p = 12,7

+ Lực tác dụng lên trục: [1]

Với Kx = 1,15 (Bộ truyền nghiêng một góc nhỏ hơn 40°)

5.2.8 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích Ứng suất tiếp xúc 𝜎 𝐻 trên mặt răng đĩa xích phải thỏa điều kiện:

Trong đó: Kr = 0,59 (z1 = 11) – “Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích”

A = 39,6 mm 2 – “Diện tích chiếu của bản lề”

Sử dụng thép 45, tôi có thể cải thiện độ rắn đạt HB170, cho phép ứng suất tiếp xúc [𝜎 𝐻 ] là 500 MPa, đảm bảo độ bền tiếp xúc cho cả hai đĩa xích.

* Bảng thông số bộ truyền xích

Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị

Công suất trục dẫn P1 0,025 kW

Tốc độ quay trục dẫn n1 40 Vòng/phút

Loại xích Ống con lăn

Số mắt xích X 26 Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn d1 45,08 mm Đường kính vòng chia đĩa xích bị dẫn d2 97,30 mm

Lực tác dụng lên trục Fr 391,7 N

Bảng 5.3 Thông số của bộ truyền xích

Tính toán khớp nối

Ta chọn khớp nối theo điều kiện: T t = k T 2 ≤ [T] [2]

Trong đó: T: Momen xoắn danh nghĩa

Theo [2], ta có: Hệ số chế độ làm việc: k = 1,4 (Vì máy làm việc liên tục)

Theo [2], chọn khớp nối có: D0 = 45 (mm); Z = 3, l3 = 10 (mm); dc = 8 (mm), l1 = 14 (mm), l2 = 8 (mm)

Lực vòng trên khớp nối: F t = 2.T 2

- Kiểm tra điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi: σ d = 2∙k∙T

3.45.8.10 = 1,16 (MPa) ≤ [σ d ] = 3 (MPa) Vậy thoả điều kiện bền

- Kiểm tra điều kiện sức bền uốn của chốt: σ u = k.T 2 1000.l 0

0,1.d c 3 D 0 Z ≤ [σ u ] [2] Ứng suất cho phép của vòng cao su: [σ]u = 60…80 (Mpa) ➔ [σ]u = 80 (Mpa)

Tính toán trục

Với khối lượng của chi tiết m = 44 (Kg)

- Tính giá trị phản lực:

Hình 5.5 Phân tích lực của trục dẫn

* Xét mặt phẳng yz: ƩM0= 0 ⇔ −P 153 + F y1 10 = 0

* Xét mặt phẳng xz: ƩM0 = 0 ⇔ −F rkn 133 + F x1 10 = 0

- Tính đường kính tại các tiết diện

Do d12 = 30 (mm) → [σ] = 58 (MPa) [1], với vật liệu là thép SS400 có σ b ≥ 500

- Mặt cắt tại tiết diện 10:

3 = 9 (mm) → d 3 = 12 (mm) (Lắp khớp nối)

Hình 5.6 Biểu đồ nội lực trục dẫn

- Kiểm tra bằng phần mềm MDSolid

- Tính giá trị phản lực:

Hình 5.8 Phân tích lực của trục góc xoay

- Lực tác dụng lên bộ truyền xích:

- Tính giá trị phản lực tại các gối

+ Xét mặt phẳng YZ ƩM0 = 0 ⇔ F y2 68 + P 169 − F y1 338

+ Xét mặt phẳn XZ ƩM0 = 0 ⇔ F x2 68 − F x1 338 = 0

- Tính đường kính tại các tiết diện:

Chọn sơ bộ d1 = 30 (mm) →[σ] = 58 (MPa) [1], với vật liệu là thép SS400 có σ b ≥

3 = 11 (mm) → d 2 = 26 (mm) (Lắp đĩa xích)

Hình 5.8 Biểu đồ nội lực trục góc xoay

- Kiểm tra bằng phần mềm MDSolid

Kiểm nghiệm trục

5.5.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Kết cấu trục vừa thiết kể đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn của các tiết diện thỏa mãn điều kiện: s j = s σj s τj

Hệ số an toàn cho phép (s) nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2,5, với lựa chọn s = 2,5 Hệ số an toàn này được tính riêng cho ứng suất pháp (s σj) và ứng suất tiếp (s τj) tại tiết diện j, theo công thức: s σj = σ − 1.

Giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng được xác định bởi các thông số σ −1 và τ −1 Thép SS400 có σ b = 500 MPa, từ đó tính được σ −1 = 0,436 và σ b = 0,436 × 500 = 218 MPa Đối với τ −1, giá trị là 0,58, dẫn đến τ −1 = 0,58 × 218 = 126,44 MPa Các ký hiệu σ aj, τ aj, σ mj, và τ mj đại diện cho biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j.

Theo [1] đối với trục quay: σ mj = 0; σ aj = σ maxj =M j

Khi trục quay một chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động, [1]: τ mj = τ aj =τ maxj

Wj, Woj – “Momen cảm uốn và momen xoắn tại tiết diện j của trục”, [1]:

+ Trục có tiết diện tròn: W j = π.d j

- Tính momen cảm uốn, momen xoắn, biên độ và trị số trung bình ứng suất pháp/tiếp

Bảng 5.4 Tính momen uốn, momen xoắn, biên độ và trị số trung bình ứng suất pháp/tiếp

= 0,42 (Mpa) Tiết diện 3 (khớp nối)

- Theo [1] cho từng trục như sau:

Kx – “Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, tiện các tiết diện nguy hiểm yêu cầu”: Ra= 2,5 … 0,63 (μm), kx = 1,06

Hệ số tăng bền bề mặt trục (ky) được xác định là 1 khi không áp dụng biện pháp tăng bền Đồng thời, hệ số kích thước (ε) phản ánh ảnh hưởng của tiết diện trục đến giới hạn mỏi với ε σ = 0,88 và ε τ = 0,81.

K τ và K σ – “Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, với trục có rãnh then, cắt bằng dao phay ngón”: K σ = 1,76, K τ = 1,54

K σ ε σ , K τ ε τ – “Trị số đối với bề mặt trục lắp có độ dôi”: Giới hạn bền σb = 500 (MPa), đường kính trục < 30…50, kiểu lắp k6 ➔ K σ ε σ = 1,88, K τ ε τ = 1,53

Bảng 5.5 Tính hệ số 𝐾 𝜎𝑑𝑗 và 𝐾 𝜏𝑑𝑗 của các trục

- Tính hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp và ứng suất tiếp theo từng trục:

+ Theo [1] như sau: Với 𝛙 𝛔 và 𝛙 𝛕 – “Hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi”: 𝛙 = 0,05 , 𝛙 = 0

Bảng 5.6 Hệ số an toàn trên các trục

+ Chọn then cho trục góc xoay

Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp trên trục theo k6, bánh xích lắp trung gian H7/k6 Kích thước then tra theo [3]:

Vị trí tiết diện Đường kính trục (mm)

Then bxhxt1 Wj (mm 3 ) Woj(mm 3 )

Bảng 5.7 Kích thước then trục góc xoay

Trục Vị trí tiết diện

Bảng 5.8 Bảng kiểm nghiệm độ bền mỏi các trục

- Tính ứng suất phát sinh trong thanh chịu uốn

+ Theo điều kiện bền ứng suất pháp, ta có: σ = |M|max

|M|max– “Momen uốn nội lực”

I – “Momen quán tính của tiết diện đối với trục trung hoà”

Với tiết diện hình chữ nhật đặc: I = b.h 3

|y| max – “Khoảng cách từ điểm xa nhất ở nửa diện tích chịu kéo đến trục trung hoà” [σ] – “Ứng suất pháp cho phép” Đối với thép SS400 [σ] = 500 (MPa)

Kết luận: Vậy tấm thoả điều kiện bền

- Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại j: s σj = σ −1

Ta thấy tất cả s trên các tiết diện xác định thoả điều kiện: s j = s σj s τj

Kết luận: Vậy các trục thoả điều kiện bền

5.5.2 Kiểm nghiệm về độ bền tĩnh:

- Công thức kiểm nghiệm có dạng: σtd =√σ 2 + 3 τ 2 ≤ [σ] [1]

Giới hạn chảy của thép SS400, độ dày ≤ 16 (mm) ➔ [σ] = 245 (MPa)

➔ σtd = 10,33 < [σ] = 245 (MPa) ➔ Thoả điều kiện bền tĩnh

➔ σtd = 24,47 < [σ] = 245 (MPa) ➔ Thoả điều kiện bền tĩnh

Kiểm nghiệm then

Điều kiện bền dập và bền cắt được xác định như sau:

+ Về độ bền cắt (Công thức 9.2 trang 173, [1]): τ C = 2.T d.l t b ≤ [τ C ] [1]

[σ d ] = 150 (MPa) – “Ứng sấu dập cho phép”

[τ C ] = 60…90 (MPa) – “Ứng suất cắt cho phép” d – “Đường kính trục cần lắp then” h – “Chiều cao then” b – “Chiều rộng then” t1 – “Chiều cao then trên trục” lt – “Chiều dài then”, chọn l t = (0,8 ÷ 0,9) l m

Trục Tiết diện Đường kính (mm)

Kết luận: Vậy mối ghép then đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt.

Tính toán ổ lăn

Với đường kính trục d = 30 (mm), chọn: Ổ bi đỡ một dãy, cỡ nhẹ có thông số sau, [1] Trục Ký hiệu ổ d (mm) D (mm) b (mm) r (mm) C (kN) C0 (kN)

Bảng 5.10 Chọn loại ổ lăn cho các trục

5.7.1 Xác định phản lực tác dụng lên ổ:

Ta có phản lực tác dụng lên ổ ở 2 vị trí trục (Tính toán ở phần 5.4)

Trục góc xoay Trục dẫn

Bảng 5.11 Lực hướng tâm trên các trục

Do số vòng quay của hai trục đều có giá trị > 1 (vòng/phút) nên ta chọn ổ theo khả năng tải trọng động

- Tải trọng động quy ước tác dụng lên ổ bi đỡ 1 dãy:

+ Trục dẫn: Q = (X V F r + Y F a ) k t k đ = (1.1.7055,41 + 0.0).1.1 = 7055,41 (N) Trong đó: kđ “Hệ số kể đến đặc tính của tải trọng”, [1], chọn kđ=1 kt – “Hệ số kể đến ảnh hướng của nhiệt độ”, t 0 < 100°, chọn kt = 1

V – “Hệ số kể đến vòng nào quay”, V = 1

X – “Hệ số tải trọng hướng tâm”, X = 1

Y – “Hệ số tải trọng dọc trục”, Y = 0

5.7.2 Kiểm nghiệm tải trọng động:

+ Trục góc xoay: C d = Q √L m = 0,362 √10,56 3 = 0,8 (KN) < C = 15,3 (kN) ➔ Thoả điều kiện bền tải động

+ Trục dẫn: C d = Q √L m = 7,05 √43,2 3 = 1,1( KN) < C = 15,3 (kN) ➔ Thoả điều kiện bền tải động

Trong đó: C: “Khả năng tải động tính toán của ổ” (N)

Q – “Tải trọng động quy ước tính”

L – “Thời gian làm việc của ổ (tính bằng triệu vòng quay)

10 6 = 4,8 (triệu vòng) Trong đó : L n = 8000 (giờ) [1] n – “Số vòng quay của trục” (Tính toán ở phần 5.1)

+ Trục góc xoay: n = 22 (vòng/phút)

+ Trục góc xoay: Qt = X0.Fr + Y0.Fa = 0,6.362 = 217,2 (N) < C0 = 10,2 (kN) ➔ Thoả điều kiện tải tĩnh

+ Trục góc xoay: Qt = X0.Fr + Y0.Fa = 0,6.7055,41 = 4233,24 (N) < C0 = 10,2 (kN) ➔ Thoả điều kiện tải tĩnh

X0 – “Hệ số tải trọng hướng tâm”: X0 = 0,6 (Ổ bi đỡ 1 dãy)

Kiểm nghiệm khung máy bằng phần mềm INVENTOR 2022

5.8.1 Kiểm nghiệm bền theo ứng suất

Hình 5.11 Phân tích ứng suất khung máy

+ Kích thước (a*b*h) của khung máy: 400*350*196 (mm)

+ Vật liệu: Thép SS400 có giới hạn chảy [𝝈] = 410 – 510 (MPa)

+ Cố định khung tại mặt đáy

+ Kết quả phân tích được, ứng suất tập trung tại mặt trên khung phải chịu khi làm việc có giá trị: 45,91 (MPa)

➔ Kết cấu đạt yêu cầu điều kiện bền

5.8.2 Kiểm nghiệm bền theo chuyển vị

+ Kích thước (a*b*h) của khung máy: 400*350*196 (mm)

+ Vật liệu: Thép SS400 có giới hạn chảy [𝝈] = 410 – 510 (MPa)

+ Cố định khung tại mặt đáy

Hình 5.13 Phân tích chuyển vị khung máy

+ Theo kết quả phân tích được, chuyển vị lớn nhất của cơ cấu có giá trị: 0,01409 (mm)

+ Chuyển vị của khung là rất nhỏ so với kích thước khung cho nên đối với chuyển vị trên là có thể chấp nhận được

➔ Kết cấu đạt yêu cầu về độ bền

CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MÁY

Chế tạo các bộ phận máy

Sau khi hoàn thiện phương án thiết kế và lựa chọn các giải pháp tối ưu, nhóm tiến hành gia công chi tiết theo bản vẽ, lắp đặt hệ thống điện điều khiển và lắp ráp, căn chỉnh máy để đảm bảo hoạt động đúng yêu cầu Cuối cùng, nhóm thực hiện các thử nghiệm để đánh giá tính ổn định và hiệu quả sản xuất thực tế của máy.

Phương pháp gia công: Cắt + hàn

Bảng 6.1 3D và thực tế khung máy

6.1.2 Chế tạo các bộ phận của cụm trục chính

Hình 6.2 3D và thực tế của cụm trục chính

+ Phương pháp gia công: Tiện

+ Phương pháp gia công: Cắt laser + Hàn

+ Phương pháp gia công: Tiện + Phay

Phương pháp gia công: Tiện + Khoan

Bảng 6.2 3D và thực tế các chi tiết của cụm trục chính

6.1.3 Chế tạo cụm thân máy và cụm điều khiển góc quay

Hình 6.3 3D và thực tế cụm thân máy và cụm điều khiển góc quay

+ Phương pháp gia công: Cắt laser + Hàn

+ Phương pháp gia công: Chấn + Hàn

+ Phương pháp gia công: Cắt laser

Bảng 6.3 3D và thực tế các chi tiết của cụm trục chính

Hình 6.4 Động cơ điện và khớp nối mềm

Hình 6.6 Xích và nhông xích

6.1.5 Một số hình ảnh lắp ráp máy

Hình 6.7 Lắp ráp cụm quay

Hình 6.8 Lắp ráp thân máy

Hệ thống mạch điện

6.2.1 Hình ảnh khí cụ điện sử dụng

Hình 6.9 Nút E-Stop và đèn báo hiệu

Hình 6.10 Relay và cầu dao tự động (CB)

Hình 6.11 Bộ điều khiển tốc độ và công tắc bập bênh 3 vị trí

Khí cụ điện dùng trong mạch và công dụng:

+ CB: Bảo vệ mạch khi quá tải

+ Hộp điều tốc: Điều chỉnh tốc độ động cơ

+ Tụ điện C: Lưu trữ và giải phóng năng lượng điện

Khí cụ điện dùng trong mạch và công dụng:

+ Nút nhấn ES: Dừng khẩn cấp

+ Nút nhấn S0: Khởi động motor chạy thuận nghịch

+ Nút nhấn S1: Khởi động motor trục chính

+ Đèn: Báo hiệu máy đang hoạt động

- Máy được chia thành hai motor hoạt động độc lập là motor công tác và motor điều khiển góc quay (0 0 - 90 0 )

+ Người vận hành máy đóng cầu dao tự động (CB); mở nút E-Stop (ES) đèn sáng báo hiệu có điện đang hoạt động và nhấn nút S0

Khi nhấn nút S0, tiếp điểm S0 (1 - 2) sẽ đóng lại, cho phép dòng điện truyền đến relay KT Lúc này, tiếp điểm thường đóng KT (2 - 10) mở ra khóa chéo KN Trong mạch động lực, khi relay KT được cấp điện, các tiếp điểm KT (1 - 5; 2 - 6) sẽ đóng lại, cho phép dòng điện đi qua động cơ và điều khiển góc quay từ 0 đến 90 độ, khiến động cơ hoạt động theo chiều thuận.

+ Khi muốn đảo chiều động cơ điều khiển góc quay (0 0 - 90 0 ) nhấn nút S0 tiếp điểm S0

Khi dòng điện được đóng lại, relay KN sẽ nhận được nguồn điện và tiếp điểm thường của KN sẽ đóng lại, trong khi đó, khóa chéo KN sẽ mở ra Khi relay KN có điện, cặp tiếp điểm trong mạch động lực sẽ được đóng lại.

KN (1 - 5; 2 - 6) lại cho điện đi qua và vào động cơ điều khiển góc quay (0 0 - 90 0 ), động cơ hoạt động chiều nghịch

Khi nhấn nút S1, tiếp điểm S1 (1 - 2) đóng lại, dòng điện được truyền đến hộp điều tốc, cung cấp năng lượng cho động cơ trục chính hoạt động Hộp điều tốc có điện cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ trục chính, xoay nhanh hoặc chậm thông qua nút xoay trên hộp điều tốc.

Trong trường hợp khẩn cấp, hãy nhấn nút ES để ngắt mạch điện Khi nút ES được kích hoạt, động cơ sẽ dừng hoạt động và đèn báo hiệu sẽ tắt.

6.2.5 Một số hình ảnh lắp hệ thống điện

Hình 6.14 Đấu nối tủ điện

Hình 6.15 Hoàn thiện tủ điện

Lắp ráp và căn chỉnh máy

Sau khi hoàn tất thiết kế và gia công các chi tiết theo bản vẽ, nhóm thực hiện quá trình mài, đánh bóng và làm sạch các chi tiết Tiếp theo, các chi tiết và bộ phận được lắp ráp thành sản phẩm hoàn chỉnh.

Để máy hoạt động hiệu quả và đạt năng suất cao, việc căn chỉnh các bộ phận làm việc là rất cần thiết, đảm bảo chúng hoạt động đúng theo yêu cầu đã đề ra.

Kết quả và thực nghiệm

Hình 6.17 Máy khi hoàn thiện

Kẹp mass, hay còn gọi là kẹp mát, là một phụ kiện quan trọng trong quá trình hàn Nó có các tác dụng chính sau:

Kẹp mass đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì ổn định của hồ quang trong quá trình hàn, giúp đảm bảo mối hàn được thực hiện liên tục và hiệu quả.

+ Kết nối điện: Kẹp mass đóng vai trò là cầu nối giữa vật hàn và dây dẫn, kết nối với cổng cắm tại máy hàn

Hình 6.18 Vị trí kẹp mass

- Mục đích: Xác định tính ổn định khi vận hành máy có đáp ứng được các yêu cầu đề ra hay không

Hình 6.19 Phôi dùng làm thực nghiệm

Phương pháp tổ chức thực nghiệm bao gồm việc hàn các chi tiết ống và mặt bích, nhằm đánh giá tính ổn định và độ chính xác của máy trong quá trình hàn.

- Phương pháp đánh giá: Việc đánh giá hiệu quả dựa vào phương pháp cảm quan

• Hàn thủ công: Định vị trên mâm cặp:

- Khi gá đặt trên mâm cặp ba chấu tự định tâm gồm hai giai đoạn:

Sau khi đặt phôi lên mâm cặp, cần quay tay để các chấu kẹp tiến vào Khi ba chấu kẹp chạm vào mạt chuẩn, chúng sẽ căn chỉnh tâm chi tiết trùng khớp với tâm trục chính của máy, đánh dấu giai đoạn định vị phôi.

Trong quá trình gia công, việc tiếp tục quay tay vặn để các chấu kẹp ấn chặt vào chi tiết là rất quan trọng Điều này tạo ra lực kẹp đủ mạnh để phôi không bị dịch chuyển dưới tác dụng của lực cắt, đảm bảo quá trình gia công diễn ra chính xác và hiệu quả.

Hình 6.20 a) Kẹp dài, b) Kẹp ngắn

- Để xác định hạn chế bậc định vị của mâm cặp, ta cần xác định: L và D [5]

Trong đó: L: Chiều dài kẹp

Nếu: L < D: Kẹp ngắn ➔ Hạn chế 2 bậc tự do (Tịnh tiến Ox, Oy)

L > D: Kẹp dài ➔ Hạn chế 4 bậc tự do (Tịnh tiến và Quay Ox, Oy)

KÍCH THƯỚC Ống (𝐱BxL): 49x1x100 (mm) ĐỊNH VỊ, GÁ KẸP CÁC BƯỚC GIA CÔNG

- Kẹp chi tiết vào mâm cặp

➔ Kẹp ngắn Hạn chế 2 bậc tự do (Tịnh tiến Ox, Oy)

- Với hàn ống: Điều chỉnh góc quay linh hoạt từ 5 0 – 45 0 sao cho khi hàn người thợ dễ dàng thao tác và vận hành máy

2 Điều chỉnh góc độ, tốc độ quay của mâm cặp

HÌNH ẢNH ĐỊNH VỊ, GÁ KẸP HÌNH ẢNH GIA CÔNG

- Với hàn ống: Điều chỉnh góc quay linh hoạt từ 5 0 – 45 0 sao cho khi hàn người thợ dễ dàng thao tác và vận hành máy.

➔ Kẹp dài Hạn chế 4 bậc tự do (Tịnh tiến và quay Ox, Oy)

HÌNH ẢNH ĐỊNH VỊ, GÁ KẸP HÌNH ẢNH NGUYÊN CÔNG

➔ Kẹp ngắn Hạn chế 2 bậc tự do (Tịnh tiến

KÍCH THƯỚC Ống (𝐱BxL): 42x2x100 (mm)

* Thực nghiệm hàn mặt bích

Hình 6.21 a) Kẹp dài, b,c) Kẹp ngắn

- Để xác định hạn chế bậc định vị của mâm cặp, ta cần xác định: L và D [5]

Trong đó: L: Chiều dài kẹp

Nếu: L < D: Kẹp ngắn ➔ Hạn chế 2 bậc tự do (Tịnh tiến Ox, Oy)

Tấm (DxRxB): 150x150x6 (mm) ĐỊNH VỊ, GÁ KẸP CÁC BƯỚC GIA CÔNG

Kẹp chi tiết vào mâm cặp

- Với mặt bích: Điều chỉnh góc quay linh hoạt tại vị trí 0 0 hoặc 90 0 sao cho khi hàn người thợ dễ dàng thao tác và vận hành máy

Tấm tròn (xB): 195x4 (mm) ĐỊNH VỊ, GÁ KẸP CÁC BƯỚC GIA CÔNG

Tấm (DxRxB): 100x100x11 (mm) ĐỊNH VỊ, GÁ KẸP CÁC BƯỚC GIA CÔNG

➔ Kẹp ngắn Hạn chế 4 bậc tự do (Tịnh tiến và quay Ox, Oy)

Tấm tròn (xB): 100x15 (mm) ĐỊNH VỊ, GÁ KẸP CÁC BƯỚC GIA CÔNG

* Thực nghiệm kết hợp “Bàn gá hàn xoay tự động” và “Cánh Tay Robot Hỗ Trợ Đường Hàn Thẳng”

Thông số máy “Cánh Tay Robot Hỗ Trợ Đường Hàn Thẳng”

+ Hành trình hàn trục X: 5 ÷ 900 (mm)

+ Hành trình hàn trục Y: 5 ÷ 600 (mm)

+ Hành trình hàn trục Z: 5 ÷ 400 (mm)

+ Vật liệu hàn: kim loại tấm (Thép và Inox) với độ dày: 1 ÷ 5 (mm)

+ Sử dụng thiết bị hàn TIG với cường độ dòng hàn điều chỉnh: 10 ÷ 200 (A)

Phương pháp hàn TIG được áp dụng cho các mối hàn có quỹ đạo thẳng, yêu cầu đường hàn liền mí và đã được hàn đính cố định Trong quá trình hàn, không sử dụng que hàn phụ, và nếu cần thiết phải can thiệp, phải đảm bảo quy trình hàn được thực hiện chính xác.

+ Hàn được các sản phẩm dạng bồn, hộp, ống (khi sử dụng kèm đồ gá chuyên dùng), …

Thông số khi hàn thép:

Bề dày (mm) 1 ÷ 1,6 1,6 ÷ 2,4 Đường kính điện cực (mm) 1,6 1,6

Dòng điện hàn (A) 100 ÷ 140 100 ÷ 160 Điện áp hàn (V) 12 12 Đường kính dây hàn (mm) 1,6 1,6

Tốc độ hàn (mm/giây) 250 250 Đường kính mỏ phun (mm) 9,5 9,5

Lưu lượng khí bảo vệ (lít) 16 24

KÍCH THƯỚC Ống (𝐱BxL): 90x1,4x100 (mm) ĐỊNH VỊ, GÁ KẸP CÁC BƯỚC GIA CÔNG

- Với mặt bích: Điều chỉnh góc quay linh hoạt tại vị trí 0 0 hoặc 90 0 sao cho khi hàn người thợ dễ dàng thao tác và vận hành

4 Thiết lập thông số máy cánh tay robot hỗ trợ hàn đường thẳng

Sau nhiều lần thử nghiệm và điều chỉnh, máy hàn có khả năng hoạt động ở nhiều góc độ khác nhau từ 0° đến 90°, giúp tiếp cận dễ dàng các vị trí khó khăn và phức tạp, đồng thời nâng cao độ chính xác khi hàn Với thiết kế nhỏ gọn và tính di động cao, bàn gá hàn xoay tự động không chỉ thuận tiện cho việc vận chuyển mà còn hỗ trợ quá trình giảng dạy và nghiên cứu khoa học cho sinh viên, cải thiện điều kiện học tập và nâng cao hiểu biết cho sinh viên ngành Cơ khí - Chế tạo máy.

Tiêu đề	Thiết Kế, Chế Tạo Bàn Gá Hàn Xoay Tự Động
Tác giả	Hà Phi Hoàng, Nguyễn Tiến Phát, Nguyễn Mạnh Tiến
Người hướng dẫn	TS. Đặng Quang Khoa
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Chế Tạo Máy
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023-2024
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	151
Dung lượng	10,89 MB