THIẾT kế CHẾ tạo mô HÌNH máy cán, cắt tôn tự ĐỘNG

LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí Trường Đại Học Nha Trang, đặc biệt là các Thầy trong bộ môn Cơ điện tử đã truyền thụ những kiến thức quý báu cho em trong những năm học qua. Em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Tường, Thầy Đỗ Quốc Chí, giảng viên Trường Đại Học Nha Trang đã tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành tập đồ án này. Xin chân thành cảm ơn những người bạn, những người thân đã giúp đỡ và động viên trong quá trình thực hiện đồ án và trong học tập. Trường Đại Học Nha Trang Sinh viên thực hiện Ngô Văn Tuấn Vũ Ngọc Tuấn i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG BIỂU iii DANH MỤC HÌNH iv LỜI NÓI ĐẦU vi CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CÁN, CẮT TÔN 2 1.1.Tình hình thế giới 3 1.2. Tình hình trong nước 3 1.3. Giới thiệu về tôn sóng và nhu cầu sử dụng 3 1.3.1. Giới thiệu về tôn sóng 3 1.3.2. Phân loại 4 1.3.3. Các loại biên dạng tôn thường gặp 4 1.3.4. Vật liệu chế tạo 5 1.4. Nhu cầu sử dụng 5 CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ CÁN TẠO SÓNG VÀ CẮT TÔN 7 2.1. Công nghệ cán 8 2.1.1. Lý thuyết cán 8 2.1.2. Lý thuyết quá trình uốn 10 2.1.3. Quá trình tạo sóng tôn 14 2.1.4. Sơ bộ về dây chuyền cán tôn tạo sóng 14 2.1.5. So sánh, chọn phương án thiết kế máy và nguyên lý 17 2.1.5.1. Cơ sở tính toán thiết kế biên dạng sóng tôn 18 2.1.5.2. Xác định kích thước con lăn cán 19 2.1.6.Các phương án thiết kế máy, phân tích chọn phương án 19 2.1.7. Chọn phương án truyền động chính cho dây chuyền cán 20 2.1.8. Thiết kế động học trong hệ thống 24 2.1.8.1. Tính năng kỹ thuật của dây chuyền 24 2.1.8.2. Thiết kế động học 25 ii 2.1.8.3. Thiết kế bộ truyền xích 29 2.1.8.4. Thiết kế trục 31 2.2. Công nghệ cắt 37 2.2.1. Tính toán lực cắt đứt tôn 37 2.2.2. Thiết kế cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa hai trục cán 39 2.2.2.1.Xác định đường kính bulong 40 2.2.2.2. Xác định đường kính dày lo xo 40 2.2.3. Thiết kế thân dây chuyền cán 41 2.2.4. Lắp đặt vận hành bảo dưỡng dây chuyền cán 41 2.3.1. Quy trình chế tạo dây chuyền cán 43 2.3.1.1. Tính áp lực cán 43 2.3.1.2. Tính công suất động cơ 45 2.3.1.3. Lựa chọn phương pháp truyền động 48 2.3.2.Thiết kế chế tạo hệ thống cắt 50 2.3.2.1. Tính lực cắt 50 2.3.2.2. Tính toán xilanh truyền lực cho hệ thống cắt 50 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 53 3.1.Giới thiệu về PLC 54 3.1.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PLC 54 3.1.2. Nguyên lý hoạt động của PLC 56 3.2. Sơ đồ tổng thể mạch điện hệ thống 64 3.2.2. Encoder 65 3.2.3 Rơ le 66 3.3. Khí nén 67 3.3.1. Van khí nén 67 3.3.2. Sơ đồ điều khiển 68 3.3.3. Sơ đồ giải thuật 68 CHƯƠNG 4 77 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 77 4.1. Kết quả nghiên cứu 78 4.2. Kết luận và hướng phát triển 78 iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Tính biên dạng sóng nhô cao. 18 Bảng 2.2: Tính biên dạng sóng thấp xuống. 18 Bảng 2.3: Tính áp lực cán biên dạng nhô cao 25 Hình 2.4: Tính áp lực cán biên dạng thấp xuống 25 Bảng 2.5: Bảng tính các thông số 28 Hình 2.6: Bảng tính momen và công suất 29 Bảng 2.7: Thông số mô hình thực tế 44 Bảng 2.8: Momen mô hình thực tế 45 Bảng 2.9: Thông số trục 45 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các dạng sóng tôn. 5 Hình 2.1: Cán dọc 5 Hình 2.2: Cán ngang 9 Hình 2.3: Trước khi uốn 10 Hình 2.4: Sau khi uốn 10 Hình 2.5: Bộ phận truyền động 15 Hình 2.6: Cán lệch 20 Hình 2.7: Cán đối xứng 20 Hình 2.8: Truyền động bằng dầu ép 21 Hình 2.9: Truyền động bằng cơ khí 22 Hình 2.10: Truyền động bằng trục vít, bánh vít 23 Hình 2.11: Truyền động xích 23 Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý dây chuyền cắt 24 Hình 2.13: Biên dạng sóng 25 Hình 2.14: Trục 26 Hình 2.15: Trục bị động 32 Hình 2.16:Trục dẫn động 32 Hình 2.17: Biểu đồ lực 34 Hình 2.18: Độ võng trục 36 Hình 2.19: Pittong 38 Hình 2.20: Cơ cấu điều chỉnh khe hở 40 Hình 2.21: Thân máy 41 Hình 2.22: Biên dạng sóng thực 44 Hình 2.23: Trục 44 Hình 2.24: Cặp trục trơn. 46 Hình 2.25: Cặp trục một sóng. 46 Hình 2.26: Cặp trục ba sóng 47 Hình 2.27: Gối trên 47 Hình 2.28: Gối dưới 47 v Hình 2.29: Ổ bi 47 Hình 2.30: Khung gối 47 Hình 2.31: Đế mô hình 48 Hình 2.32: Xích ống con lăn 48 Hình 2.33. Bánh xích 49 Hình 2.34: Truyền động xích 49 Hình 2.35: Dao dưới 51 Hình 2.36: Dao trên 51 Hình 2.37: Mô hình thực tế 52 Hình 3.1: Thanh rack 55 Hình 3.2: Cấu tạo PLC 57 Hình 3.3: Lập trình có cấu trúc 60 Hình 3.4: Hàm thư viện 63 Hình 3.5: Sơ đồ mạch điện hệ thống 64 Hình 3.6: Các loại Encoder 65 Hình 3.7: Rơle 66 Hình 3.8: Van đảo chiều 5/2 tác động bằng nam châm điện 67 Hình 3.9: Sơ đồ điều khiển. 68 Hình 3.10: Sơ đồ thuật toán 70 Hình 4.1: Mô hình thực tế 79 vi LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển và hội nhập của nền kinh tế đất nước với các nước trong khu vực và thế giới, kể từ những năm đầu của sự nghiệp đổi mới đến nay, nền kinh tế nước ta đã có những chuyển biến rõ rệt, trong đó có ngành công nghiệp nói chung cũng đã có những bước nhảy vọt. Bắt đầu từ việc chuyển giao công nghệ tiên tiến của nước ngoài. Dưới nhiều hình thức dẫn đến việc nghiên cứu, thay thế một số linh kiện và từng bước tự động hóa dây chuyền sản xuất. Chính điều đó làm tăng tính hiệu quả về mặt kinh tế, giải quyết gánh nặng việc làm cho xã hội mà còn nâng cao tính tự lập, tự cường, phát huy sức mạnh nội lực và khả năng sáng tạo. Nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, vấn đề xây dựng cơ bản đang được quan tâm, nhu cầu sử dụng tấm lợp ngày càng tăng. Đặc biệt là các tấm lợp bằng kim loại (Tôn). Yêu cầu đặt ra đối với các loại sản phẩm tôn ngày càng cao về hình dạng, màu sắc và kích thước, trong khi đó nước ta chưa sản xuất được tôn mà phải nhập từ nước ngoài. Để có những sản phẩm tôn sóng đến với người tiêu dùng có giá thành thấp, mẫu mã đẹp thì việc thiết kế chế tạo một “MÔ HÌNH MÁY CÁN, CẮT TÔN TỰ ĐỘNG” là cần thiết. Sử dụng được lao động trong nước mà chỉ nhập tôn cuộn từ nước ngoài. Sau một thời gian dài nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy trong Bộ môn Cơ điện tử và sự tận tình hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Tường, thầy Đỗ Quốc Chí. Chúng tôi đã thực hiên đề tài “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY CÁN, CẮT TÔN TỰ ĐỘNG”. Đề tài được chia thành hai phần riêng biệt, cơ khí và lập trình cho hai người trong một nhóm thực hiện. • Phần thiết kế cơ khí – Vũ Ngọc Tuấn • Phần lập trình và điều khiển – Ngô Văn Tuấn Mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo nhưng vốn kiến thức hạn chế, tài liệu khan hiếm, thời gian ngắn và chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế nên quá trình thực hiện đề tài không tránh được sai sót. Rất mong được sự góp ý của Thầy và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tường, thầy Đỗ Quốc Chí, các Thầy trong Bộ môn Cơ điện tử, các bạn lớp 48 CKCD đã giúp em thực hiện xong đề tài này . Nha Trang, tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Tuấn Vũ Ngọc Tuấn 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CÁN, CẮT TÔN 3 1.1.Tình hình thế giới Công nghệ và thiết bị cán, cắt tôn hiện nay rất đa dạng và phong phú. Phần lớn các nhà máy hiện đại trên thế giới đều được tự động hoá ở một mức độ rất cao, cho sản lượng và chất lượng rất tốt. Về công nghệ cán, cắt tôn ngày nay chủ yếu tập trung vào những vấn đề như tăng tốc độ cán và cắt sử dụng giàn cán nhiều tầng, bên cạnh đó là hỗ trợ đắc lực của các thiết bị phụ như: các thiết bị thay trục cán nhanh, áp dụng điều khiển tự động, điều khiển toàn dải cán ngay trong quá trình cán. Về công nghệ cán và cắt tôn các nhà máy được tự động hoá hầu như 100% và sản xuất đồng thời nhiều kích thước về chiều dài, chiều rộng lẫn chiều dày theo một chương trình định sẵn qua máy tính. Điều này cho phép đáp ứng một cách linh hoạt các đơn hàng đa kích thước của khách hàng. 1.2. Tình hình trong nước Hiện nay các đất nước ta chưa nhà máy nào sản xuất được tôn tấm, các tấm tôn được nhập khẩu từ các nước như: Úc, Nhật, Đài Loan, Hàn Quốc, Mĩ …Và đã có sẵn lớp bảo vệ oxi hóa gọi là tôn mạ màu, tôn mã kẽm, . tôn lạnh. Tôn phẳng được sản xuất từng cuộn là chủ yếu, với khối lượng mỗi cuộn khoảng 5 tấn, chiều dày và chiều rộng nhất định. Công nghệ cán và cắt ở nước ta cũng phong phú và đa dạng. Các nhà máy trang bị những dây chuyền cán cắt tương đối hiện đại, có thể tạo ra nhiều chủng loại tôn khác nhau như: sóng vuông, sóng ngói, và cán cắt theo yêu cầu của người sử dụng. Dây chuyền của các nhà máy hiện nay gần như 100% là được trang bị hệ thống cán, cắt tự động, có thể điều chỉnh được số lần cắt và chiều dài theo yêu cầu. Nhưng hiện nay rất ít nhà máy được trang bị hệ thống dây chuyền máy cán, cắt tôn tự động nhiều tầng. Đây là một hệ thống dây chuyền mới, trên máy này được trang bị nhiều kiểu cán hình tôn khác nhau.Do đó sẽ đem lại nhiều lựa chọn cho quá trình sản xuất, đồng thời có thể tiết kiệm không gian nhà xưởng và công nhân điều khiển. Đây sẽ là một hướng đi, hướng lựa chọn và phát triển của nhiều công ty và doanh nghiêp. 1.3. Giới thiệu về tôn sóng và nhu cầu sử dụng 1.3.1. Giới thiệu về tôn sóng Trong cuộc sống hiện nay nhu cầu về tấm lợp ngày càng cao. Người ta sản xuất và sử dụng rộng rãi, phổ biến nhất là tôn kim loại. Đó là những tấm kim loại được dát mỏng, thường được sử dụng với chiều dày từ 0,25mm đến 0,5mm, với chiều rộng từ 0,92m đến 1,2m. Tôn được sử dụng nhiều làm tấm lợp che chắn. 4 Để tăng cứng vững và thuận tiện khi sử dụng người ta tạo sóng cho nó và vấn đề tạo sóng là cần thiết cho sử dụng. Việc tạo sóng tôn cũng là bước công nghệ quan trọng và liên quan đến nhiều yếu tố. Tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng mà người ta chọn dạng biên sóng mà tạo sóng thẳng hay sóng ngói.Tôn sóng thẳng có tôn sóng vuông và tôn sóng tròn. So với các tấm lợp ở nước ta thường sử dụng như ngói, nhựa, miro xi măng, giấy lợp…Thì tôn kim loại có nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là tôn sóng (sóng vuông, sóng ngói ), sản xuất theo công nghệ mới, cán cắt theo yêu cầu sử dụng. -Kích thước gọn nhẹ -Ít hư hỏng -Kết cấu sàn lợp gọn, nhẹ, tiết kiệm được vật liệu (thanh xà bằng gỗ hay thép). -Tuổi thọ cao -Bức xạ nhiệt -Chiều dài theo yêu cầu Nhờ những ưu điểm đó, cùng với sự phát triển của nền kinh tế mà công nghệ chế tạo tôn được đầu tư phát triển đáp ứng nhu cầu và việc sử dụng tôn ngày càng rộng rãi. 1.3.2. Phân loại Việc phân loại tôn có nhiều cách, có thể dựa vào thành phần vật liệu, công dụng sản phẩm, biên dạng tôn, kích thước màu sắc …Có thể phân loại sơ bộ như sau: -Thành phần vật liệu có tôn kẽm, tôn nhôm, tôn thép, mạ kẽm, mã nhôm… -Theo màu sắc -Theo sóng: 5 sóng, 7 sóng, 9 sóng, 11 sóng… -Theo công dụng:Loại mái vòm, mái thẳng -Theo biên dạng: Tôn sóng vuông, sóng tròn, sóng ngói … -Theo chiều dày: 0,3mm, 0,4mm, 0,45mm… 1.3.3. Các loại biên dạng tôn thường gặp a. Loại sóng thẳng +Sóng tròn: [...]... tế hiên nay thì việc thiết kế và sản xuất Máy cán, cắt tôn tự động là vấn cần thiết và thực tế 2.1.5 So sánh, chọn phương án thiết kế máy và nguyên lý Cán tôn là quá trình làm biến dạng kim loại một cách liên tục giữa các cặp trục cán đứng yên liên tiếp nhau Từ đó sản phẩm được hình thành từ những tấm phẳng được trải ra từ cuộn tôn qua nhiều trục cán, mà ở mỗi trục cán được tạo sẵn biên dạng nên... chuyền cán, dây chuyền này có nhiệm vụ cung cấp phôi cho máy cán hình -Dây chuyền cán ra thành phẩm: Gồm các loại máy sau: +Máy cán cỡ lớn: Máy cán tấm lá +Máy cán cỡ trung bình: Máy cán ống +Máy cán cỡ nhỏ: Máy cán hình đặc biệt +Máy cán dày *Phân loại theo cách bố trí giá cán: -Máy cán một giá: Loai này chủ yếu máy cán phá -Máy cán bố trí theo hàng: Các giá cán đứng theo một hay nhiều hàng ngang -Máy. .. sóng dần dần, tiến đến hình dáng và tiết diện yêu cầu Để thiết lập sơ đồ động của máy, ta dựa vào cách bố trí những con lăn hình sóng tôn, số lượng các cặp trục cán, hệ thống truyền động Việc chọn thông số sóng tôn phụ thuộc vào nhiều yếu tố chiều rộng phôi tấm, hình dáng kích thước sóng tôn, chiều rộng tôn sau khi cán, và nhu cầu sử dụng của mỗi người 18 Hiện nay các loại tấm tôn được sử dụng có chiều... không có khả năng tự hãm -Dùng truyền động cho các trục với tỷ số truyền không đổi trong máy cán tôn Động cơ Hình 2.11: Truyền động xích + Chọn phương án truyền động cho dao cắt Độ dày của tôn sóng luôn nhỏ hơn 1mm Chiều ngang tôn cần cắt lớn hơn 830mm, do vậy hành trình của dao không lớn lắm Chọn dao cắt có lưỡi nằm ngang, lưỡi trên nghiêng với lưỡi dưới một góc 2 đến 6 độ, lúc đó lực cắt giảm đi đáng... giảm đi đáng kể so với hai lưỡi song song nhau Tôn mỏng nên không sợ bị cong vênh Do vậy để thuận lợi cho việc điều khiển tự động, bố trí kết cấu và tận dụng ưu điểm, ta chọn hệ thống pittong xi lanh cho dao cắt 24 Nguyên lý chung cho dây chuyền cắt Tôn phẳng Trục cán tạo sóng Cắt Đông cơ Sản phẩm Bơm Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý dây chuyền cắt 2.1.8 Thiết kế động học trong hệ thống 2.1.8.1 Tính năng kỹ... ngói: Hình 1.1: Các dạng sóng tôn 1.3.4 Vật liệu chế tạo Vật liệu làm tôn là những tấm thép cacbon chất lượng trung bình, được sử dụng rộng rãi, sản lượng cao, dễ khai thác, dễ chế tạo, giá thành hạ Loại tôn thép cacbon kém bền trong môi trường không khí, nước mưa, để khắc phục hiện tượng này, người ta thường mã kẽm, thiếc hoặc sơn màu Tôn hợp kim thì bền nhưng giá thành cao Tôn nhôm nhẹ, dẻo, dễ cán,. .. trí theo chữ Z -Máy cán liên tục: Phối hợp hai loại máy cán liên tục và theo hàng trong một dây chuyền công nghệ *Phân loại theo số lượng giá cán -Máy cán có một giá cán (Máy cán phá) -Máy có nhiều giá cán (Máy cán lá tấm) *Phân loại theo số lượng trục cán Bao gồm: Máy cán hai trục, ba trục, máy cán nhiều trục, máy cán hành tinh, máy cán trục nghiêng *Phân loại theo chế độ làm việc -Máy cán quay thuận... phương án truyền động chính cho dây chuyền cán Có hai phương án truyền động cho dây chuyền: 21 -Phương án truyền động bằng dầu ép -Phương án truyền động bằng cơ khí *Phương án truyền động bằng dầu ép 6 5 3 4 1 1: Động cơ 2: Bơm dầu 3: Động cơ dầu 4: Van điều chỉnh 5: Hộp phân lực 6: Hệ trục lăn Hình 2.8: Truyền động bằng dầu ép +Ưu điểm: -Có khả năng thực hiện chuyển động vô cấp cho chuyển động chính, cũng... tôn được tạo nhờ vào hai con lăn cán Việc thiết kế chế tạo các con lăn cán chia làm 8 loại cho hai biên dạng và có độ sâu theo số lần cán tạo sóng Để thuận lợi cho việc tính toán thiết kế, ta chọn đường kính danh nghĩa cho các con lăn là D=d=150 mm Số vòng quay của các trục cán được tính: n=  1000.60 1000.60.0,3 V  =38,2 (vòng/phút)  d 3,14.150  n 3,14.38,2  30 30 = 4 (1/s) 25 2.1.8.2 Thiết kế. .. yêu cầu Đặc biệt trong quá trình cán tôn, lớp mạ sơn phải được giữ nguyên hoàn toàn không bị phá hủy tại một vị trí nào Với đặc điểm của cán tôn như vậy ta có thể xem quá trình cán tôn như là quá trình uốc liên tục tạo ra hiên dạng yêu cầu Việc tạo ra sóng tôn cũng phải qua nhiều lần cán, từ 4 đến 5 lần làm sao cho bảo đảm biên dạng trong cán tôn, sóng tôn được định hình giữa hai con lăn cán Trong đó . tôn sóng đến với người tiêu dùng có giá thành thấp, mẫu mã đẹp thì việc thiết kế chế tạo một “MÔ HÌNH MÁY CÁN, CẮT TÔN TỰ ĐỘNG” là cần thiết. Sử dụng được lao động trong nước mà chỉ nhập tôn. thầy trong Bộ môn Cơ điện tử và sự tận tình hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Tường, thầy Đỗ Quốc Chí. Chúng tôi đã thực hiên đề tài “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY CÁN, CẮT TÔN TỰ ĐỘNG”. Đề tài. chuyền 24 2.1.8.2. Thiết kế động học 25 ii 2.1.8.3. Thiết kế bộ truyền xích 29 2.1.8.4. Thiết kế trục 31 2.2. Công nghệ cắt 37 2.2.1. Tính toán lực cắt đứt tôn 37 2.2.2. Thiết kế cơ cấu điều