Thiết kế máy xoắn dây điện

MỤC LỤC Chương I: Giới thiệu tổng quan về máy cắt và xoắn dây điện ở thị trường Việt Nam 5 Chương II: Lập phương án và lựa chọn phương án 14 Lập phương án máy xoắn dây điện 14 Biện liện

LỜI CẢM ƠN

Thời gian làm luận văn tuy không dài, nhưng đó là khoảng thời gian người sinh viên phải tự lực tự cừơng, phải nổ lực để trưởng thành, là bước đệm giúp người sinh viên chững chạc hơn trước khi rời khỏi ghế nhà trường

để trở thành người kỹ sư

Em xin chân thành cảm ơn các quí thầy cô đã hướng dẫn, giảng dạy

em trong suốt thời gian học ở nhà trường và đặt biệt nhất đến thầy Lê Khánh Điền là người đã tận tâm hướng dẫn cũng như hộ trợ em trong việc tìm kiếm tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn Qua quá trình làm luận văn nhờ sự hướng dẫn của thầy và sự cố gắng của bản thân, mặc dù còn nhiều hạn chế về kiến thức nhưng em cảm thấy mình đã trưởng thành hơn rất nhiều

Em rất cảm ơn thầy, quí thầy cô trong khoa cơ khí và các bạn cùng khóa đã đoàn kết, giúp đỡ tạo nhiều thuận lợi cho tôi trong những năm học qua

TP HCM, ngày tháng năm 2011

Sinh viên thực hiện

Trương Hồng Phúc

MỤC LỤC

Chương I: Giới thiệu tổng quan về máy cắt

và xoắn dây điện ở thị trường Việt Nam 5

Chương II: Lập phương án và lựa chọn phương án 14

Lập phương án máy xoắn dây điện 14

Biện liện và lựa chọn phương án xoắn dây điện 18

Biện liện và lựa chọn phương án cấp phôi 25

Chương III : Tính toán và thiết kế cơ khí 7

Chương IV : Tính toán và thiết kế diện khí nén 56

Chương V : Hướng dẫn sử dụng và bảo trì 59

LỜI NÓI ĐẦU

Ở những năm 80 của thế kỹ XX nước ta còn thuộc nhóm các nước nghèo và lạc hậu nhất thế giới, từ sau đại hội đảng lần thứ VI năm 1986 Đảng ta quyết định đồi mới và đặt mục tiêu phấn đấu đến năm 2020 nước ta

cơ bản trở thành 1 nước công nghiệp phát triển Để thực hiện được nhiện vụ này thì trước tiên các ngành công nghiệp phụ phải phát triển nhằm giảm bớt

sự phụ thuộc vào các nước đã phát triển

Trong các ngành công nghiệp phụ trợ thì ngành cơ khí là 1 ngành khá quan trọng nhưng lại ít được quan tâm nhất vì chí phí mua xắm các trang thiết bị giảng dạy là rất cao, nhưng không phải như vậy mà các sinh viện các khối kỹ thuật nói chung và sinh viện ngành cơ khí chế tạo máy nói riêng chúng ta buông xui Tuy rằng với những kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều thì bây giờ chúng ta có thể thiết kế lại để các máy móc phù hợp với điều kiện của nước ta, phù hợp với đặc tính con người Việt Nam

Máy xoắn dây điện hiện nay được nhiều nước và nhiều hãng trên thế nghiên cứu chế tạo nên cũng có nhiều chủng lọai khá đa dạng và phong phú, tuy nhiên đối với những công ty đã có những máy cắt dây thế hệ trước thì việc nghiên cứu chế tạo ra một máy xoắn để thực hiện công đoạn II là rất phù hợp, vừa không bỏ máy cắt dây điện hiện tại vừa tiết kiệm dược chi phí cho công ty

Trong sản xuất và đời sống thường ngày thì việc dùng khí nén đã trở nên khá phổ biến người sửa xe thì dùng khí nén để vặn ốc, người thợ rửa xe thì dùng khí nén để sấy khô và làm sạch, trong sản xuất thì dùng khí nén để kẹp phôi và điều khiển các cơ cấu máy Nay em vận dụng khí nén để chế tạo

ra máy xoắn dây điện, tuy rắng máy cơ kết cấu không phức tạp lắm nhưng

hy vọng những đóng góp nhỏ nhoi của e và các bạn sinh viên sẽ góp phần làm cho ngành cớ khí Việt Nam từng bước phát triển và ổn định

Trong luận văn tốt nghiệp của em chắc không nhưng có những thiếu xót và nhựng điểm bất hợp lí mong quí thầy cô chỉnh sửa, góp ý để em hoàn thiện luận văn này Một lẩn nữa em thành thật cảm ơn

Sinh viên thiết kế

TRƯƠNG HỒNG PHÚC

CHƯƠNG I

TÌM HIỂU VỀ MÁY CẮT VÀ XOẮN DÂY ĐIỆN

Hiện nay thì ở nước ta có rất nhiều chủng loại máy cắt và xoắn dây điện của hãng và các nước khác nhau Nhìn chung thì các máy đời cũ thì dùng các cơ cấu truyền động cơ khí kết hợp với điều khiển bắng cam để xoắn nên công suất thấp và độ chính xác không cao, các máy thế hệ gần đây thì dùng khí nén, dùng động cơ sever và một số máy hiện đại hơn thì được lập trình bằng máy tính có nên có công suất cao hơn và có khả nắng thực hiện thêm một số công việc như nhúng chì, dập các đầu tanshi…vv

Một số máy điển hình:

1 Máy cắt và tước dây điện JUNOQUAN

Chiều dài cắt tối đa : Lmax = 500 mm

Chiều dài cắt thiểu đa : Lmin = 50 mm

Dung sai chiều dài : 1 mm

2 Máy cắt và xoắn dây điện THR2O

Thông số kỹ thuật :

Máy cắt và xoắn dây điện tự động dùng động cơ Xuất xứ : Nhật

Hãng sản xuất : ShiMayWa

Chiều dài cắt tối đa : Lmax = 300 mm

Chiều dài cắt thiểu đa : Lmin = 40 mm

Dung sai chiều dài : 1 mm

Năng xuất : 1500/ 8h

3.Máy cắt và xoắn dây điện TR111

Thông số kỹ thuật :

Máy cắt và xoắn dây điện tự động dùng động cơ Xuất xứ : Nhật

Hãng sản xuất : ShiMayWa

Chiều dài cắt tối đa : Lmax = 400 mm

Chiều dài cắt thiểu đa : Lmin = 30 mm

Dung sai chiều dài : 1 mm

Năng xuất : 1500/ 8 h

Máy cắt dây điện TR201

Thông số kỹ thuật :

Máy cắt và tước dây điện tự động sử dụng động cơ server Máy

có khả năng như nhúng chì và dập đầu tanshi

Năng xuất : 1120/h

Xuất xứ : Nhật

Chiều dài cắt tối đa : Lmax = 500 mm

Chiều dài cắt thiểu đa : Lmin = 40 mm

Dung sai chiều dài : 1 mm

Máy cắt dây điện T201SS

Xuất xứ : Nhật

Chiều dài cắt tối đa : Lmax = 500 mm

Chiều dài cắt thiểu đa : Lmin = 50 mm

Dung sai chiều dài : 1 mm

Một số máy cắt và xoắn dây điện sử dụng hộp giảm tốc và điều khiển bằng cam

CHƯƠNG II

LẬP VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1/Lập phương án:

Phương án I

Động cơ điện

Cơ cấu tay quay

Phương án II

1 1

Cơ cấu xoắn dây điện

phôi tự động Pittông xy lanh

Phương án III

1

1

Động cơ bước

Cơ cấu xoắn dây điện

Hệ thống khí nén

Hệ thống cấp phôi tự động

Mạch điều khiển

PHƯƠNG ÁN III

2/ Biện luận và lựa chọn phương án

PHƯƠNG ÁN 1: sử dụng cơ cấu tay quay con trượt

cơ cấu bốn khâu có một tay quay và một con trượt kề giá Nếu đường tâm AB của thanh truyền chuyển động là phẳng, thì có CCTQCT phẳng (hình a), nếu không thì có CCTQCT không gian (hình b)

Thông thường, khi nói CCTQCT ta hiểu đó là cơ cấu phẳng (hình a) vì loại cơ cấu này rất phổ biến trong thực tế kĩ thuật Khoảng cách từ tâm quay của tay quay tới quỹ đạo của tâm khớp quay trên con trượt được gọi là tâm sai của cơ cấu

1

1

Khi tâm sai e ≠ 0, ta có CCTQCT lệch tâm; khi e = 0 là CCTQCT chính tâm

CCTQCT thường được dùng để biến đổi chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay hay ngược lại

Cơ cấu tay quay con trượt đảm bảo chuyển động có chu

kì của cơ cấu xoắn dây nhưng ta không chủ động thời gian nghỉ

Phải có hợp giảm tốc vì động cơ điện có số vòng quay khá cao, thay đổi số vòng quay khó, tốn kém

Cơ cấu còng kềnh, chế tao phức tạp hoạt động không hiệu quả, việc bôi trơn và bảo trì khó

PHƯƠNG ÁN 2: dùng thủy lực

Hệ thống truyền động thủy lực có những ưu điểm:

+ Thiết kế đơn giản hơn

+ Có tính linh hoạt cao hơn Các bộ phận trong hệ thống thủy lực có thể bố trí ở nhiều vị trí nên rất linh hoạt trong việc định vị

+ Vận hành ít gây run động + Tốc độ và lưu lượng có thể điều khiển được trong khoảng rộng

+ Hiệu suất cao do tổn thất công suất bởi ma sát rất nhỏ

Hệ thống truyền động thủy lực có những hạn chế sau:

+ Tính chính xác phụ thuộc vào chất lượng của dầu thủy lực, khí hậu, môi trường,

+ Khó khăn trong bảo trì, vấn đề chống ăn mòn, chống xuống cấp của dầu

+ Gây ô nhiễm môi trường

PHƯƠNG ÁN 3: Sử dụng động cơ bước

Động cơ bước khắc phục được nhược điểm của cơ cấu tay quay con trượt nhưng hỏi chế động làm việc phù hợp

Việc bảo trì và sửa chữa tốn kém

- Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí, nên có thể trích chứa khí nén rất thuận lợi Vì vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm chứa khí nén

- Không khí dùng để nén, hầu như có số lượng không giới hạn vỡ có thể thải ra ngoài trở lại bầu khí quyển

- Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở

hệ thống ống dẫn, do đó không tồn tại mối đe dọa bị nhiễm bẩn

- Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp, nhỡ máy đã có sẳn đường dẫn khí nén

- Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy hiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp

- Các thành phần vận hành trong hệ thống (cơ cấu dẫn động, van, ) có cấu tạo đơn giản vỡ giá thành không đắt

- Các van khí nén phù hợp một cách lý tưởng đối với các chức năng vận hành logic, và do đó được sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp

- Ta có thể sử dụng đường khí hồi để vệ sinh vỏ đầu dây

1.2 Nhược điểm

- Lực để truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp

- Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền

cũng thay đổi theo, bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn (Không thể thực hiện được những chuyển động thẳng hoặc quay đều)

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

PHƯƠNG ÁN II

dia chia Dong co buoc

tay robot

may xoan day dien

tay robot kep

thung san pham

Mach dieu khien

pittong chan

cam bien ( Mat quang )

Thung phoi

PHƯƠNG ÁN III

tay robot

may xoan day dien

tay robot kep

thung san pham

Bo rung bang tai co rang chia

Thung phoi

may xoan day dien

pittong chan

Mach dieu khien

thung san pham tay robot kep may xoan day dien tay robot pittong xoay dia chia

Ứng dụng: Trong đồng hồ cơ; Trong máy công cụ(cơ cấu ăn dao của máy bào, cơ cấu ụ dao máy tiện tự động); Trong máy chiếu phim(cơ cấu đưa phim của máy); Trong dây chuyền lắp ráp và sản xuất tự động,

Cấu tạo & nguyên lý hoạt động:

Theo hình trên, cơ cấu Man có khâu dẫn(1) mang chốt(3) quay quanh tâm O1; khâu bị dẫn(2) là đĩa mang những rãnh(4) có thể quay quanh tậm O2 Khi khâu 1 quay liên tục, sẽ có lúc chốt 3 lọt vào rãnh

4 của đĩa 2 ở vị trí A và gạt đĩa này quay quanh O2 một góc đến khi chốt ra khỏi rãnh ở vị trí B thì đĩa 2 sẽ ngừng quay nhờ cung tròn trên đĩa 1 tiếp xúc với cung tròn trên đĩa 2 Lúc này rãnh kế tiếp của đĩa 2

ở vị trí chờ chốt trên đĩa 1 vào để truyền động và quá trình này xảy ra liên tục

ố chốt trên đĩa 1 có thể là 1 chốt hay nhiều hơn Số rãnh trên đĩa

2 thường là 4, 6, 8, nếu phân loại theo dạng ăn khớp thì cơ cấu Man

có 2 loại là: Cơ cấu Man ăn khớp ngoài và cơ cấu Man ăn khớp trong

Cơ cấu cam là cơ cấu thực hiện phân chích xác và đơn giản nhất tuy nhiêu khi sử dụng cơ cấu man thì cấn phải có hộp giảm tốc vì các động cơ trên thị trường hiện có thì số vòng quay rất cao và việc phối hộp với các chuyện động khác thì phức tạp nên không có tính khả thi

Phương án II sử dụng động cơ bước Nguyên lý hoạt động của động cơ bước

Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng

dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto có khả năng cố định rôto vào các vị trí cần thiết

Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ

Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển

điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần

số chuyển đổi

Động cơ bước khắc phục được nhược điểm của cơ cấu cam nhưng hỏi chế động làm việc phù hợp, đòi hỏi trình độ của người sử dụng

Việc bảo trì và sửa chữa tốn kém

Phương án III: Sữ dụng phểu rung

Phương án IV : Sử dụng khí nén và pittong xoay

1 Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khí nén 1.1 Ưu điểm

- Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ

- Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí, nên có thể trích chứa khí nén rất thuận lợi Vì vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm chứa khí nén

- Không khí dùng để nén, hầu như có số lượng không giới hạn vỡ có thể thải ra ngoài trở lại bầu khí quyển

- Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở

hệ thống ống dẫn, do đó không tồn tại mối đe dọa bị nhiễm bẩn

- Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí

nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp, nhỡ máy đã có sẳn đường dẫn khí nén

- Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy hiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp

- Các thành phần vận hành trong hệ thống (cơ cấu dẫn động, van, ) có cấu tạo đơn giản vỡ giá thành không đắt

- Các van khí nén phù hợp một cách lý tưởng đối với các chức năng vận hành logic, và do đó được sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp

- Ta có thể sử dụng đường khí hồi để vệ sinh vỏ đầu dây

1.2 Nhược điểm

- Lực để truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp

- Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền

cũng thay đổi theo, bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn (Không thể thực hiện được những chuyển động thẳng hoặc quay đều)

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

Ta có vận tốc đầy v = 0.1 t/s

Tính toán và kiểm bền cho máy xoắn dây điện

1/Tính toán và kiểm bền cho chốt xoay

 Ix = Iy = 0.05 x 62 = 64,8

Wx = 0.1 x D3 = 0.1x 63 = 21,6 mm3Thép 45 có [ τ] = 600Mpa

γ = 1000

 τmax = .

, , = 2,65 Góc xoắn tương đối

, , = ,

, = 0,001

M = 3,7z

TÍNH TOÁN CHO BỘ PHẬN CẤP PHÔI

I.1 Xác định sơ bộ đường kính trục

Chọn vật liệ u chế tạo các trục là thép 45 có b=750MPa, ứng

suất xoắn cho phép [] = 15MPa, ch=450 MPa ( bảng 6.1)

Trong mặt phẳng Oxz :

B Y

 RXB= Ft - RXA =40-(- 33,33)=73,33 (N)

Trong mặt phẳng Oyz :

B X

Từ các lực tính được ta có biểu đồ moment như hình vẽ :

I.3 Kiểm nghiệm trục:

Dựa vào biểu đồ moment ta thấy tiết diện nguy hiểm của trục

là tại B nên ta kiểm nghiệm bền cho trục tại B

B OB

=>a = max = 5384 6, 85

785, 4

B B

M

m = 0 (vì đây là chu kỳ đối xứng)

Khi trục quay một chiều thì ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ mạch động , nên theo công thức 10.23 trang 196

a =m = max 100

0, 032

T W

Tra bảng 10.11 trang 198, ta có hệ số tập trung ứng suất thực

tế khi uốn và xoắn

k k k

1 1,8 1 1

1,125

1, 6

X d

Y

k k k

s s S

II.1 Xác định sơ bộ đường kính trục

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có b=750MPa, ứng suất xoắn cho phép [] = 15MPa, ch=450 MPa ( bảng 6.1)

Độ rắn:HB=(192…240)

Theo bảng 10.5 [1], ta được ,[] = 63 MPa

chọn dsb=20 mm

II.2 Tính đường kính trục

Phân tích lực tác động lên trục ta được

Trong mặt phẳng Oxz :

B Y

M

 = (Ft2 ×35) -(RXC× 50) + (Ft3 ×95) = 0

3

t F

Fr

50 60

C R R

5000 3500

2000

R

B x y

B R

2

r F

Ft

d

Moment xoắn:

20 1571

C OC

M

m = 0 (vì đây là chu kỳ đối xứng)

Khi trục quay một chiều thì ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ mạch động , nên theo công thức 10.23 trang 196

a =m = max 100

0, 032

T W

k k k

1,125

1, 6

X d

Y

k k k

THIẾT KẾ MÁY XOẮN DÂY ĐIỆN

Má kẹp trên

Má kẹp dưới

1

2

Khi xoắn dây diện thì má kẹp trên và má kẹp dưới se được trược trên con trược lưc kẹp sẻ do pittong tao ra khi xoắn dây thì chốt trược se trược trong rảnh 1 và làm cho má kẹp trên và dưới di chuyển ngược chiều nhau và chuyển động cùng một vận tốc cho nên dây điện sẽ được xoắn và nằm yên

Con trược