NGHIÊN cứu, THIẾT kế, CHẾ tạo mô HÌNH máy QUẤN BÌNH COMPOSITE

M CL C TRANG T A QUY T Đ NH GIAO Đ TÀI LÝ L CH KHOA H C ii L I CAM ĐOAN iv L I C M T v TÓM T T vi SUMMARY vii M C L C viii CH NG I T NG QUAN 1.1 Đặt v n đ 1.1.1 Tình hình s d ng v t li u composite th gi i: 1.1.2 Tình hình s d ng v t li u composite 1.2 T ng quan v h Vi t Nam: ng nghiên c u 1.2.1 Các k t qu nghiên c u n c 1.2.2 Các k t qu nghiên c u ngoƠi n c 1.4 N i dung nghiên c u, ph ng pháp nghiên c u vƠ đ i t ng nghiên c u 1.4.1 N i dung nghiên c u 1.5 ụ nghĩa khoa h c th c ti n 1.5.1 ụ nghĩa khoa h c 1.5.2 ụ nghĩa th c ti n CH NG 2: C S LÝ THUY T 10 2.1 V t li u composite 10 2.1.1 Khái ni m 10 2.1.2 C u t o v t li u composite 10 2.1.3 Tính ch t v t li u composite 18 2.1.4 Phân lo i v t li u composite 18 viii 2.1.5 u m c a v t li u composite 19 2.1.6 Công ngh ch t o v t li u composite 19 2.2 Các lo i s i gia c ng ch t dẻo 20 2.2.1 S i th y tinh 20 2.2.2 S i cacbon 22 2.2.3 Các lo i s i h u c 22 CH NG 3: Đ XU T L A CH N PH 3.1 T ng quan ph NG ÁN QU N 23 ng pháp qu n 23 3.1.1 Qu n khô: 23 3.1.2 Qu n t: 24 3.2 Các ki u qu n bình thông d ng 26 3.3 Phân tích s n ph m l a ch n ph ng án thi t k 27 3.3.1 Ph ng án 27 3.3.2 Ph ng án 28 3.3.3 Ph ng án 29 3.4 L a ch n ph ng án qu n 30 3.5 Bi u th c liên h t c đ 32 3.6 S l n qu n m t l p 35 CH NG 4: TệNH TOÁN, THI T K C KHệ 36 4.1 Các thông s s d ng tính toán 36 4.2 Tính toán thi t k tr c 36 4.3 Ch n đ ng c 40 4.4 Tính toán ki m nghi m lăn: 40 4.5 Ch n vít me- đai c bi 41 CH NG 5: ĐI N- ĐI U KHI N 44 5.1 Thi t k m ch n 44 5.2 L u đ u n: 46 5.3 Thi t k m ch u n 47 5.3.1.Ph n c ng 48 ix 5.3.2.Ph n m m 49 5.3.3 Gi i thi u v Arduino IDE ngôn ng l p trình cho Arduino 51 5.3.4 Kh i ngu n 52 5.2.5 M ch u n đ ng c (driver) 53 CH NG 6: S N PH M THI T K 54 6.1 Mô hình máy qu n 54 6.2 Quỹ đ o đ u r i s i 55 6.3 S n ph m qu n th nghi m 56 CH NG 7: K T LU N VÀ KI N NGH 57 7.1 K t lu n 57 7.2 Ki n ngh 58 TÀI LI U THAM KH O 59 PH L C 1: TH N TRÊN BÌNH GAS MINI 61 PH L C 2: SO SÁNH Đ NG C B PH L C 3: CH C VẨ Đ NG C SERVO 64 NG TRỊNH ĐI U KHI N 69 x DANH M C HÌNH NH Hình 1.1: Máy bay Boeing Dreamliner 787 Hinh 1.2 : Thuy n s d ng v t li u composite Hình 1.3: Xe s d ng v t li u composite Hình 1.4: B n ch a hóa ch t composite Hình 1.5: Tranh s n mƠi v t li u composite Hinh 1.6: ng composite Hình 1.7: B n biogas composite Hinh 1.8: Thùng rác composite Hình 1.9: Các v n bình ch u áp l c Hình 1.10: Các lo i bình ch u áp l c composite Hình 2.1: S đ phân lo i c t theo hình d ng 11 Hình 2.2: S đ phân b đ nh h ng c t s i 12 Hình 2.3: Các ki u d t b t chéo c a v i 13 Hình 2.4: Công th c hóa h c c a m t s lo i epoxy thông d ng 17 Hình 2.5: Hình d ng c a lo i v t li u composite 18 Hình 2.6: S đ trình s n xu t s i th y tinh 20 Hình 3.1: S đ nguyên lý máy qu n bình s d ng công ngh qu n khô 23 Hình 3.2: S đ nguyên lý máy qu n bình s d ng s i th y tinh 24 Hình 3.3: M t s hình nh c a công ngh qu n 25 Hình 3.4: Các ki u qu n bình thông d ng 26 Hình 3.5: Mô hình nguyên lý r i s i composite hai tr c 27 Hình 3.6: Mô hình nguyên lý r i s i composite b n tr c 28 Hình 3.7: Mô hình nguyên lý r i s i composite sáu tr c 29 Hình 3.8: S đ nguyên lý r i s i b n tr c 30 Hình 3.9 32 Hình 3.10 32 Hình 3.12 35 Hình 4.1: kích th c chi ti t tr c 37 Hình 4.2: Bi u đ n i l c 39 Hình 4.3: B truy n vít me ậ đai c bi 42 Hình 5.1: M ch u n đ ng c 44 Hình 5.6 L u đ u n 46 Hình 5.2: Bo m ch Arduino Mega 2560 50 Hình 5.3: Giao di n ph n m m Arduino 51 Hình 5.4: Kh i ngu n 52 Hình 5.5: M ch u n đ ng c b c 53 xi Hình 6.1: Máy qu n bình composite 54 Hình 6.2: C m l p kh i 54 Hình 6.3: C m l p kh i 55 Hình 6.4: Ki m tra quỹ đ o đ u r i s i 55 Hình 6.5: So sánh quỹ đ o đ u r i s i vƠ đ ng tròn chu n 56 Hình 6.4: S i r i ph n hình tr ch m c u 56 Hình 6.3: S n ph m qu n hoàn t t 56 Hình 1.1: Phi u k t qu th n (ph l c 1) 63 Hình 2.1: Nguyên lý ho t đ ng c a đ ng c b c (ph l c 2) 65 xii DANH M C B NG BI U B ng 3.1:B ng so sánh u nh c m ph ng án qu n 29 B ng 3.2: B ng tính S2, S3 theo góc θ 34 B ng 2.1: B ng so sánh u, nh c m c a đ ng c b B ng 2.2: B ng lo i đ ng c b c vƠ đ ng c servo (ph l c 2)65 c c a hãng NEMA (ph l c 2) 66 xiii NG I T NG QUAN CH 1.1 Đặt v n đ V t li u composite đ c ng d ng nhi u lĩnh v c khác V i nh ng tính u vi t mƠ v t li u nƠy đƣ đ c nhi u nhƠ khoa h c th gi i nghiên c u vƠ phát tri n Trong th chi n th hai v t li u composite ch y u đ c s d ng đ ph c v cho vi c s n xu t chi ti t cho máy bay, tƠu chi n vƠ vũ khí Cho đ n v t li u composite đ c s d ng đ ch t o nhi u chi ti t, linh ki n ph c v ngƠnh công nghi p nh dơn d ng 1.1.1 Tình hình s d ng v t li u composite th gi i: - Trong ngành hàng không: Trong nh ng năm g n đơy, composite đ t o b ph n máy bay nh k t c u khung x d nh c s d ng ch ng, thơn máy bay, cánh, b ph n ng Theo th ng kê c a hƣng máy bay Boeing, chi c Boeing Dreamliner 787 s d ng đ n 50% composite toƠn b tr ng l ng M t nh ng lý quan tr ng nh t c a vi c ng d ng r ng rƣi lo i v t li u nƠy ngƠnh HƠng không lƠ đ b n vƠ đ c ng t tr ng l ng đ i tr ng l ng riêng c a composite l n Đi u nƠy lƠm gi m ng c a máy bay, ti t ki m nhiên li u, gi m ô nhi m môi tr qu kinh doanh Composite đ t p, góp ph n lƠm gi m s l ng vƠ tăng hi u c s d ng đ ch t o chi ti t hình dáng ph c ng chi ti t máy bay, đ ng th i gi m th i gian vƠ chi phí l p đặt s n ph m Đặc bi t v t li u composite c t s i th y tinh có tính su t đ i v i sóng rada, đặc tính nƠy r t quan tr ng ng d ng quơn s Nó đ c s d ng nhi u công ngh vũ tr Hình 1.1: Máy bay Boeing Dreamliner 787 - Trong hƠng h i: Composite đ c s d ng r ng rƣi vi c ch t o lo i tƠu thuy n, xu ng cỡ nh , cano chi phí đ u t ch t o ph ng ti n v t li u nƠy th p mƠ l i cho đ ch u l c vƠ đ b n cao h n s n ph m lo i s d ng ch t li u g , nhôm thép Bên c nh đó, yêu c u v tay ngh c a công nhơn đ n gi n h n V t li u composite s d ng cho đóng tƠu, mang l i l i ích cao b o d ỡng r t ít, không b ăn mòn, han r hay nh h Composite đ ng c a môi tr ng n c bi n c s d ng tƠu quơn s tính su t v i rada c a lo i v t li u nƠy Hinh 1.2 : Thuy n s d ng v t li u composite - Trong ngành v n t i: ng d ng c a composite ngƠnh v n t i lƠ r t l n Lo i v t li u m i nƠy cho phép ch t o ph ng ti n v n t i nhẹ h n Đi u đ ng nghĩa v i vi c ti t ki m nhiên li u, tăng kh chuyên ch vƠ gi m ô nhi m môi tr Composite đ ng c s d ng ch t o thơn vƠ chi ti t yêu c u tính kỹ thu t cao xe đua nh xe ô tô th ng m i NgƠy toa xe tƠu h a đ c ch t o v t li u composite Hi u qu c a lƠm gi m thi u tr ng l ng c a toa xe vƠ đoƠn tƠu, tăng l ng s t Đặc ng hƠng chuyên ch , tăng hi u su t v n t i đ bi t h n, v i yêu c u ngƠy cƠng kh t khe v b o v môi tr nh đ ng c n, fuel cell đ ng, dòng đ ng c m i c đ a vƠo ng d ng th tr ng xe c gi i H n ch c a lo i đ ng c m i nƠy lƠ dung tích acquy s d ng cho xe không cao, h n ch tính c đ ng c a xe, gi m tr ng l ng xe lƠ r t c p thi t cho ph ti n s d ng công ngh xanh Do đó, v t li u composite đ ng c s d ng t i đa ch t o thơn v vƠ chi ti t th h xe s ch nƠy Hình 1.3: Xe s d ng v t li u composite - Trong công nghi p hóa ch t: b n ch a dung d ch axit, b n ch a dung d ch ki mầ Hình 1.4: B n ch a hóa ch t composite - Trong dơn d ng: s n ph m s n mƠi, s n ph m trang trí n i th tầ Hình 1.5: Tranh s n mƠi v t li u composite - V t li u composite s d ng công ngh qu n: Hinh 1.6: ng composite PH L C 2: SO SÁNH Đ NG C SERVO 2.1 Đ ng c b C VẨ Đ NG C c 2.1.1.Góc quay: đ ng c b thích Góc b B c quay m t góc xác đ nh ng v i m i xung kích c θ nh đ phân gi i v trí cao S b c s m t thông s quan tr ng s 360  2.1.2.T c đ quay t n s xung đ ng c b T c đ quay c a đ ng c b h u h t đ ng c b c: c ph thu c vào s b c m t giơy Đ i v i c, s xung c p cho đ ng c s b c (tính theo phút) nên t c đ có th tính theo t n s xung f T c đ quay c a đ ng c b c tính theo công th c sau: n 60s f Trong đó: n t c đ quay (vòng/phút) f t n s xung (Hz hay b s s b c/phút) c m t vòng quay (b c/vòng) Ngoài ra, có thông s quan tr ng khác nh đ xác v trí, mô men, quán tính đ ng c 2.1.3 Các lo i đ ng c b c: Tùy theo ki u roto, đ ng c b cđ c chia thành lo i nh sau: - Đ ng c b c ki u t tr bi n đ i (VR: Variable Resistance) - Đ ng c b c nam chơm vĩnh c u (PM: Permanent Magnet) - Đ ng c b c ki u lai (Hybrid) Tùy theo s cu n dơy đ c l p stato đ ng c b ba pha, b n pha 64 c chia thành lo i: hai pha, Roto đ ng c b c có nhi u c c S c c c a roto ph i h p v i s c c c a stato xác đ nh giá tr góc b =4b c θ Góc b c l n nh t 90° ng v i đ ng c có s b c/vòng Ph n l n nh ng đ ng c b c hi n có s b cs c s = 200 nên θ= 1,8° S b c l n đ phân gi i cƠng cao vƠ đ nh v xác Nh ng th c t không th tăng s b b c nh đ chia b t ob c lên cao Tuy nhiên có th dùng công ngh t o c thƠnh hai b c nh g i lƠ vi b c n a t 10 đ n 125 b c ch đ n gi n m r ng ph c nh Công ngh ng pháp nói cho nhi u v trí trung gian cách cung c p nh ng giá tr dòng khác cho nh ng cu n dơy Đ ng c đ ct ob c nh có đ phân gi i tinh h n nhi u 2.1.4 Nguyên t c ho t đ ng: S đ đ ng c b c lo i đ n gi n nh t dùng nam chơm vĩnh c u g m stato có b n c c roto có hai c c Hình 2.1: Nguyên lý ho t đ ng c a đ ng c b N u c p n cho cu n dơy αα’ roto s d ng c (ph l c 2) v trí mà dòng t qua cu n dây l n nh t N u c p n qua cu n dơy ββ’ roto s quay ±90° (phụ thuộc vào chiều dòng điện cấp vào) Khi đ ng th i c p n cho hai cu n dơy α vƠ β roto s d ng v trí gi a 0° 90°, n u dòng n vào hai cu n dơy hoƠn toƠn nh roto s d ng v trí 45° Nh v y, v trí c a roto ph thu c vào s c c đ cc p n stato chi u dòng n c p vào 2.2 Đ ng c servo Đ ng c servo đ đ ng c đ c thi t k cho nh ng h th ng h i ti p vòng kín Tín hi u c a c n i v i m t m ch u n Khi đ ng c quay, v n t c v trí s đ c h i ti p v m ch u n N u có b t kỳ lý nƠo ngăn c n chuy n đ ng quay 65 c a đ ng c , c c u h i ti p s nh n th y tín hi u ch a đ t đ M ch u n ti p t c ch nh sai l ch cho đ ng c đ t đ đ ng c servo u n liên l c vô n đ c v trí mong mu n c m xác Các c g i lƠ đ ng c servo RC (radio- controlled) Trong th c t , b n thơn đ ng c servo không ph i đ c u n vô n, ch n i v i máy thu vô n máy bay hay xe h i Đ ng c servo nh n tín hi u t máy thu 2.3 So sánh u, nh 2.3.1 Đ ng c b c m gi a đ ng c b c vƠ đ ng c servo c u m: - Có th u n xác góc quay - Khi dùng đ ng c b c không c n m ch ph n h i cho u n v trí v n t c - Thích h p v i c thi t b u n s V i kh u n tr c ti p, đ ng c b c tr thành thông d ng thi t b c n t hi n đ i - Giá thành th p Nh c m: - Dòng t driver t i cu n dơy đ ng c không tăng gi m lúc ho t đ ng Do đó, n u b t i đ ng c s b tr - Ph m vi ng d ng đ ng c b tb c c gây sai l ch u n vùng công su t nh trung bình Vi c nghiên c u nâng cao công su t đ ng c b c lƠ v n đ quan tâm 2.3.2 Đ ng c servo: u m: - N u t i đặt vƠo đ ng c tăng, b u n s tăng dòng t i cu n dơy đ ng c giúp ti p t c quay Tránh hi n t - Có th ho t đ ng Nh ng tr tb c nh đ ng c b c t c đ cao c m: - Đông c servo ho t đ ng không trùng kh p v i l nh u n đ ng c b c - Giá thành cao - Khi d ng l i, đ ng c servo th ng dao đ ng t i v trí d ng gơy rung l c 66 C hai lo i đ ng c có nh ng u khuy t m riêng Vi c l a ch n lo i đ ng c nƠo lƠ tùy thu c vƠo t ng ng d ng c th B ng 1: B ng so sánh u nh c m c a đ ng c b Đ ng c b Đ n gi n Ng M ch driver c vƠ đ ng c servo c i dùng có th t ch t o chúng Đ ng c servo M ch ph c t p Thông th ng ng i s d ng ph i mua m ch driver t nhƠ s n xu t Nhi u vƠ rung đ ng Đáng k R t T cđ Ch m (t i đa 1000-2000 Nhanh h n (t i đa 3000- rpm) 5000 rpm) Hi n t Ph ng tr tb c Có th x y (N u t i l n) Khó x y (Đ ng c v n ch y tr n tru n u t i đặt vƠo tăng) ng pháp u n Vòng h (không encoder) Vòng kín (có encoder) Giá thành Rẻ Đ t B ng 2.1: B ng so sánh u nh c m c a đ ng c b 67 c vƠ đ ng c servo (ph l c 2) B ng 2.2: B ng lo i đ ng c b 68 c c a hƣng NEMA (ph l c 2) PH L C 3: CH NG TRỊNH ĐI U KHI N int led = 13; int PinChay[5]; int PinChieu[5]; int Chieu[5] ={0,0,0,0,0}; int Chay[5] = {0,0,0,0,0}; int t = 0; int i,j; int t1, t2, t3, t4; int v1, v2, v3; float alpha = 15; int chayNguoc = 0; int dc3 = 0; long T = 10000; int D = 66; int buoc = 5; int R = 38; float S2, S3old, S3new, S2old, S2new, S3, goc; float res = 20.0; int Nut1 = 30, Nut2 = 31, Nut3 = 32, Nut4 = 33; int Nut5 = 38, Nut6 = 39; int Started = 0; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(led, OUTPUT); for (int i =1; i[...]... n nh ng ph n sau - Nghiên c u công ngh qu n bình bằng công ngh qu n 8 t - Nghiên c u, thi t k mô hình máy qu n bình composite - Nghiên c u, ch t o mô hình máy qu n bình composite - Thi t k m ch đi u khi n máy - Vi t ch ng trình đi u khi n máy - Th c hi n qu n trên mô hình m u v i ph 1.4.2 Ph - Ph ng pháp qu n chéo ng pháp nghiên c u ng pháp phơn tích tƠi li u, x lý thông tin: tham kh o t sách báo,... n ph m bình gas composite v i thi t b máy móc là công ngh c a t p đoƠn Composite Scandinavia (Th y Đi n) Tính t i th i đi m hi n nay, trong n c ch a có m t công trình nghiên c u ch t o bình ch u áp l c composite nƠy Nh n th c đ c t m quan tr ng, đ cs h ng d n c a PGS TS Lê Hi u Giang, h c viên lƠ Ph m Quơn Anh ti n hƠnh nghiên c u đ tƠi : Nghiên c u, thi t k , ch t o mô hình máy qu n bình composite ... chính lƠ ti n đ đ nghiên c u, ch t o bình áp l c composite 1.4 N i dung nghiên c u, ph ng pháp nghiên c u vƠ đ i t ng nghiên c u 1.4.1 N i dung nghiên c u Do lĩnh v nghiên c u c a đ tƠi khá r ng, kh i l ng t ng đ i l n vƠ liên quan nhi u lĩnh v c không ph i chuyên môn cũng nh nguyên v t li u đ s n xu t bình composite, nên lu n văn ch gi i h n đ n nh ng ph n sau - Nghiên c u công ngh qu n bình bằng công... gơy cháy nh lo i bình truy n th ng, ngay c khi trong đám cháy cũng không gơy n bình T nh ng lý do trên thì bình composite 7 đang d n thay th nh ng lo i bình thép truy n th ng vì tính an toƠn mƠ bình truy n th ng không có đ c Hình 1.10: Các lo i bình ch u áp l c composite Hi n t i các lo i bình ch u áp l c composite đ c nh p kh u t n c ngoƠi lƠ ch y u, g n đơy công ty TTA , Nh Xuơn, Hóc Môn, TP HCM cũng... máy qu n bình Phân tích và x lý nh ng l i phát sinh trong quá trình th c hi n 1.4.3 Đ i t ng nghiên c u - V t li u composite: lý thuy t vƠ ng d ng 1.5 ụ nghĩa khoa h c vƠ th c ti n 1.5.1 ụ nghĩa khoa h c S n ph m c a đ tƠi s đ c s d ng đ nghiên c u ch t o bình áp l c composite 1.5.2 ụ nghĩa th c ti n - K t qu c a công trình b c đ u đƣ t o ra mô hình máy qu n bình lƠ b c đ u cho vi c ch t o bình áp l... kho ng 50 - 60 % th tích c a composite lƠ m c t i u HƠm ng s i nhi u nh t có th đ t đ n lƠ 70 - 75 % th tích nh ng con s nƠy ch t n n không đ đ t o ra đ dính (adhesion) c n thi t 2.1.4 Phơn lo i v t li u composite - Phơn lo i theo hình d ng c t li u Hình 2.5: Hình d ng c a các lo i v t li u composite a- composite h t, b- composite s i, c- composite phi n d- composite v y, e- composite đ đ y - Phơn lo...1.1.2 Tình hình s d ng v t li u composite Hình 1.7: B n biogas composite Vi t Nam: Hinh 1.8: Thùng rác composite Hi n nay t i Vi t Nam cũng đƣ và đang s d ng các s n ph m t v t li u composite cho nhi u lĩnh v c nh ng ph n l n đ u lƠ các s n ph m đ n gi n hoặc các lo i s n ph m ngo i nh p Bình áp l c composite cũng lƠ m t s n ph m trong s đó 1.2 T ng quan v h ng nghiên c u 1.2.1 Các k t qu nghiên c u... t lu n: Bình áp l c composite đ c s d ng khá nhi u n c ngoài, nh ng v i Vi t Nam còn khá xa l đặc bi t là công ngh s n xu t v n ph i nh p kh u Hi n t i trong n c ch a có công trình nào th c hi n nghiên c u ch t o máy qu n bình composite này 6 1.3 Tính c p thi t c a đ tƠi Bình ch u áp l c lƠ m t lo i bình đ m t áp su t l n h n áp su t môi tr c thi t k dùng đ ch a ch t khí hoặc ch t l ng ng Bình ch... đ c mô hình máy qu n ng composite hai tr c c s n ph m nh ý mu n 2 ắ ng d ng v t li u composite - Tr n H u Vinh- Công ty c ph n đ u t chuy n giao WORDTECH - Bài vi t gi i thi u t ng quan v các ph ng pháp qu n s i composite Gi i thi u v nguyên li u s d ng, quy trình s n xu t s n ph m bằng ph 5 ng pháp qu n g m t khâu chu n b , các giai đo n qu n đ n các ph ng pháp qu n Gi i thi u các ki u qu n bình. .. t composite T p h p và x lý thông tin - Đi u tra th c t : tham quan t i công ty s n xu t bình gas composite, ph ng v n các công nhơn, ban lƣnh đ o đ giúp l a ch n ý t ng, đ a ra ph ng án thi t k h p lý - Ti n hƠnh th n trên bình gas mini đ kh o sát thông s - Ph ph ng pháp t ng h p: t ngu n thông tin thu th p, ti n hƠnh phơn tích x lý, đ xu t ng án, th c hi n tính toán, thi t k , ch t o mô hình máy