thiết kế hệ thống tôi cao tần tự động

LỜI CẢM ƠN Trải qua năm tháng học tập trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM , giúp em học tập nhiều kiến thức kỹ học tập làm việc từ Thầy, cô, bạn bè Luận văn tốt nghiệp phần công việc cuối để trở thành kỹ sư tương lai Hoàn thành Luận văn tốt nghiệp cách tốt không nhờ vào thân em mà nhờ vào dẫn , góp ý Thầy, Cô bạn bè đồng thời ủng hộ Gia Đình Qua em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến người giúp đỡ, ủng hộ em suốt trình học tập làm việc năm tháng sinh viên Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Thầy Vũ Như Phan Thiện hướng dẫn cho em suốt trình làm luận văn Những lời nhận xét, gợi ý, huớng dẫn tận tình Thầy giúp em nhận thiếu sót kinh nghiệm, kiến thức để hoàn thiện luận văn thân em Tiếp theo ,em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Cô giảng dạy em, truyền đạt cho em kiến thức kỹ thuật đồng thời kiến thức làm người Đó thứ tảng để em phát triển hỗ trợ cho theo em suốt trình Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tha thiết đến Gia Đình người ln sát cánh bên em,ủng hộ em nhiều mặt tinh thần Tp.Hồ Chí Mình , 30 tháng năm 2019 Bùi Đình Khang i TĨM TẮT LUẬN VĂN Dựa tìm hiểu hệ thống tơi cao tần tại, em tìm hiểu thiết kế máy cao tần sử dụng cho việc trục tròn với suất yêu cầu đặt Nội dung đề tài gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống cao tần Chương 2: Xây dựng lựa chọn phương án thiết kế Chương 3: Tính tốn thiết kế khí Chương 4: Thiết kế phần điều khiển điện Chương 5: Hướng dẫn thao tác máy bảo trì : hướng dẫn người sử dụng qua bước cụ thể bảo trì máy Chương 6: Kết luận hướng phát triển cho đề tài ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN .ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH HÌNH VẼ v DANH SÁCH BẢNG vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan trình nhiệt luyện .1 1.2 Đặt vấn đề 1.3 Phạm vi đề tài 1.4 Tìm hiểu q trình tơi cao tần 1.4.1 Chiều dày lớp cứng 1.4.2 Các phương pháp cao tần 1.4.3 Tổ chức tính chất thép sau cao tần 1.4.4 Phân tích ưu nhược điểm phương pháp tơi cao tần 1.5 Một số máy cao tần thị trường 1.6 Một số ứng dụng cao tần 10 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 12 2.1 Xây dựng phương án thiết kế .12 2.1.1 Thông số thiết kế 12 2.1.2 Sơ đồ khối 12 2.2 Phân tích chọn phương án thiết kế 13 2.2.1 Cơ cấu đỡ phôi .13 2.2.2 Cơ cấu đẩy 16 2.2.3 Cơ cấu cấp phôi 23 2.2.4 Cơ cấu làm nguội 24 2.3 Chọn cấu cho máy .25 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ 28 3.1 Cụm cao tần 28 3.2 Cụm vít me 34 3.3 Cụm lăn .38 3.4 Cụm làm nguội 43 3.5 Tính tốn chọn ổ lăn 48 3.6 Mô sức bền khung phần mềm solidworks 49 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN 54 4.1 Tìm hiểu tổng quan PLC .54 iii 4.2 Thiết kế phần điều khiển điện 58 CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG 62 5.1 Yêu cầu lắp ghép 62 5.2 Hướng dẫn vận hành máy 67 5.3 Bảo trì 67 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 69 6.1 Đánh giá kết thiết kế 69 6.2 Hướng phát triển đề tài 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 iv DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Giản đồ Fe-C Hình 1.2 Tơi cao tần trục .3 Hình 1.3 Nguyên lý cao tần Hình 1.4 Đồ thị quan hệ ρ μ .5 Hình 1.5 Tơi cao tần bánh .7 Hình 1.6 Máy Magnet Electro .8 Hình 1.7 Lò tơi cao tần IRIS Hình 1.8 Ứng dụng lò tơi cao tần luyện nấu kim loại 11 Hình 2.1 Phơi tròn .12 Hình 2.2 Sơ đồ khối .13 Hình 2.3 Con lăn 14 Hình 2.4 Phương án lăn điều chỉnh góc α 15 Hình 2.5 Phương án lăn & cụm đẩy .15 Hình 2.6 Xích tải 16 Hình 2.7 Cơ cấu vít me 19 Hình 2.8 Xylanh khí nén .20 Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động xylanh khí nén 21 Hình 2.10 Vòng phun nước 23 Hình 2.11 Cụm cấp phôi 25 Hình 2.12 Cụm vít me 25 Hình 2.13 Cụm lăn 26 Hình 2.14 Cụm bơm tơi cao tần 26 Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý máy 27 v Hình 3.1 Cụm vít me 34 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý lăn .38 Hình 3.3 Momen qn tính lăn .39 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm nguội 43 Hình 3.5 Sơ đồ bơm .45 Hình 3.6 Mơ bền khung .50 Hình 3.7 Kết mơ ứng suất khung 51 Hình 3.8 Kết mơ chuyển vị khung 52 Hình 3.9 Kết mô biến dạng khung 52 Hình 4.1 PLC FX2N-32MT hang Mitsubishi 56 Hình 4.2 PLC S7-200 hãng Siemens 56 Hình 4.3 Khởi động từ 57 Hình 4.4 Relay cơng nghiệp 57 Hình 4.5 Sơ đồ khối điều khiển 59 Hình 4.6 Sơ đồ giải thuật điều khiển 60 Hình 5.1 Cụm khung máy 62 Hình 5.2 Lắp ghép cụm lăn 63 Hình 5.3 Lắp cụm vít me .63 Hình 5.4 Lắp cụm cấp phôi 64 Hình 5.5 Lắp cụm lấy phôi 65 Hình 5.6 Lắp cụm tơi cao tần 65 Hình 5.7 Lắp cụm làm nguội .66 Hình 5.8 Lắp vỏ máy 66 vi DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1 Đặc tính đồng 30 Bảng 3.2 Đặc tính phơi 30 Bảng 3.3 Kết tính tốn cụm tơi cao tần 34 Bảng 3.4 Thông số ren 35 Bảng 3.5 Hệ số thất thoát số ống nối 46 vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÔI CAO TẦN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÔI CAO TẦN 1.1 Tổng quan trình nhiệt luyện Nhiệt luyện phương pháp tác động nhiệt độ lên vật chất nhằm làm thay đổi vi cấu trúc chất rắn, tác động làm thay đổi thành phần hóa học, đặc tính vật liệu Chủ yếu ứng dụng nhiệt luyện thuộc ngành luyện kim Nhiệt luyện sử dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, ví dụ ngành sản xuất thủy tinh Quá trình nhiệt luyện bao gồm nung nóng làm nguội với mức độ chênh lệch đáng kể, xử lý nhiệt theo thời gian biểu nhằm mục đích làm mềm hay làm cứng vật liệu, tạo cứng hay mềm khác vật liệu, ví dụ bề mặt, vật liệu cứng bề mặt (chống mài mòn) lại dẻo dai phần bên (chịu va đập chịu uốn tốt) Hình 1.1 Giản đồ Fe-C Một số trình nhiệt luyện: a Ủ Là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ định (từ 200 - 10000C), giữ nhiệt lâu làm nguội chậm với lò để đạt tổ chức ổn định CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƠI CAO TẦN b.Thường hóa Là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn Austenit (A3 +(30 – 50 ºC) hay Acm + (30 – 50 ºC)) giữ nhiệt làm nguội khơng khí tĩnh để Austenit phân hóa thành peclit phân tán thành xocbit với độ cứng tương đối thấp Ưu điểm phương pháp giải phóng lò sau nung c Tơi thép Tơi thép phương pháp nung nóng thép lên cao nhiệt độ tới hạn để làm xuất tổ chức Austenit giữ nhiệt làm nguội nhanh thích hợp để austenit chuyển thành mactenxit hay tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao 1.2 Đặt vấn đề - Việt Nam quốc gia phát triển với tài nguyên thiên nhiên khoáng sản với trữ lượng dồi điều kiện thuận lợi để ngành khí phát triển - Nhưng chưa tận dụng hết nguồn lực quý giá Ngành công nghiệp khí khiêm tốn với quốc gia phát triển.Chỉ có trọng vào ngành cơng nghiệp đầu tàu kéo kinh tế quốc gia lên - Nhiệt luyện trình quan trọng ngành khí Và có làm nhiệt luyện thành cơng vực dậy khí Việt Nam Xuất phát từ nhu cầu thực tế mong muốn đóng góp cho xã hội, em chọn nghiên cứu đề tài máy can tần dùng công nghiệp 1.3 Phạm vi đề tài Đề tài : Thiết kế hệ thống cấp tự động cho máy cao tần  Phạm vi: - Tìm hiều sở lý thuyết hệ thống cấp phôi cho máy cao tần - Lựa chọn phương án truyền động - Tính tốn thiết kế hệ thống cấp phơi - Tính tốn chọn máy cao tần - Thiết kế hệ thống điện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÔI CAO TẦN - Sử dụng phần mểm tính tốn,mơ chuyển động,tính tốn sức bền máy - Bảo trì, bảo dưỡng máy  Yêu cầu : - Máy vận hành trơn tru đạt yêu cầu đề - Kết cấu thuận lợi cho thao tác điều khiển - Diện tích máy tối ưu không gian làm việc - Dễ bảo trì bảo dưỡng - Dễ cải tiến tự động hóa 1.4 Tìm hiểu q trình tơi cao tần Tôi cao tần phương pháp nhiệt luyện làm thay đổi tổ chức, từ biến đổi tính tính chất khác theo nhu cầu sử dụng người Nguyên lý nung nhiệt cao tần dựa tượng cảm ứng điện từ, dùng sức nóng dòng điện tạo bề mặt chi tiết, chi tiết đặt từ trường biến thiên Và chiều sâu lớp bề mặt có dòng điện chay qua tỷ lệ thuận với số f Hình 1.2: Tơi cao tần trục CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN Hình 4.1 PLC FX2N-32MT hãng Mitsubishi Hình 4.2 PLC S7-200 CPU 222 AC – 6ES7212-1BB22-0XB0 hãng Siemens  Một số linh kiện điện sử dụng công nghiệp - Khởi động từ: Khởi động từ thiết bị điện công nghiệp dùng để khởi động động công suất lớn với cường độ dòng điện chạy qua lớn Tùy vào nhu cầu cường độ dòng điện, số pha động tính tốn mà ta chọn khởi động từ phù hợp 56 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN Hình 4.1 Khởi động từ Relay -Relay thiết bị bật tắt thiêt bị khác thơng qua việc thay đổi trạng thái Relay có loại sử dụng điện relay DC relay AC Trong công nghiệp người ta thường dùng relay AC, nhiên người ta thường dùng relay DC để điều khiển Hình 2.4 Relay cơng nghiệp 57 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN Bảng 4.1: Bảng so sánh hệ thống điều khiển Thiết bị so sánh Relay Máy tính PLC Giá thành Khá thấp Cao Thấp Kich thước vật lý Lớn Gọn Rất gọn Tốc độ điều khiển Chậm Khá nhanh Nhanh chức Khả chống Tốt Khá tốt Tốt nhiễu Lắp đặt Khả điều Mất thời gian Không Mất thời gian lập Lập trình lắp đặt trình đơn giản Có Có khiển tác vụ phức tạp Dễ thay đổi điều Khó Khá đơn giản Khó- có nhiều cơng Khó – có nhiều Rất đơn giản khiển Bảo trì tắc mạch điện tử chuyên dùng 4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển điện 58 Tốt CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN Hình 4.5: Sơ đồ khối điều khiển 59 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN Hình 4.6:Sơ đồ giải thuật điều khiển Giải thích sơ đồ giải thuật điều khiển: Khi nhấn nút khởi động động (động lăn) đèn báo sáng đồng thời động lăn xoay làm quay lăn Khi không sử dụng lăn ta nhấn nút ngừng động đèn báo tắt Khi ta nhấn nút khởi động đèn báo sáng đồng thời cảm động servo khởi động, cảm biến nhận tín hiệu có phơi đồng thời đếm x(s) Khi động servo quay góc 90º đẩy phơi xuống lăn Khi cảm biến nhận tín hiệu phơi xuống lăn xoay.Động servo quay điều khiển vít me tịnh tiến đẩy phôi qua hệ thống cao tần.’ Khi nhấn nút hệ thống tơi cao tần làm nguội hoạt động 60 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN Khi muốn tắt máy không làm việc ta nhấn nút ngừng hoạt động, động động tắt đèn báo tắt để thông bào cho ta máy ngừng hoạt động 61 CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG 5.1 Yêu cầu lắp ghép - Tiến hành vệ sinh chi tiết máy trước lắp để đảm bảo độ xác thuận tiện lắp máy - Tìm hiểu thuyết minh đọc vẽ thật kỹ để nắm rõ nguyên lý hoạt động, yêu cầu cụm máy trước lắp - Tiến hành lắp ghép theo trình tự, kích thước u cầu kỹ thuật ghi vẽ - Trình tự lắp ghép hệ thống Bước 1: Lắp khung máy Hình 5.1 Cụm khung máy Bước 2: Lắp cụm lăn lên bàn máy 62 CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ Hình 5.2 Lắp ghép cụm lăn Bước 3: Lắp cụm vít me 63 CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ Hình 5.3 Lắp ghép cụm vít me Bước 4: Lắp cụm cấp phơi Hình 5.4 Lắp ghép cụm cấp phơi Bước 5: Lắp cụm lấy phôi 64 CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ Hình 5.5: Lắp ghép cụm lấy phôi Bước 6: Lắp cụm cao tần Hình 5.6: Lắp ghép cụm làm nguội 65 CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ Bước 7: Lắp cụm vỏ che chắn Hình 5.7: Lắp vỏ máy 5.2 Hướng dẫn vận hành máy  Các bước vận hành máy: - Bước 1: Bật CB tổng - Bước 2: Bật PLC, kích cho động chạy không tải - Bước 3: Điều khiển PLC để tiến hành hệ thống cấp phôi tự động - Bước 4: Nhấn nút vệ sinh hệ thống  Một số lưu ý vận hành máy: - Tiến hành vệ sinh sẽ, loại bỏ nguy hiểm yếu tố liên quan đến cố điện, bụi, vật sắc nhọn khu vực hoạt động - Kiểm tra tính an tồn trước bắt đầu sản xuất 66 CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ - Cần theo dõi cấu trình vận hành để đảm bảo xử lý cố bắt ngờ - Yêu cầu công nhân khơng tập trung q trình vận hành 5.3 Bảo trì - Kiểm tra yếu tố an tồn rò điện vấn đề liên quan đến mạch điện trước khởi động hệ thống (kiểm tra theo chu kỳ tháng lần) - Khi hệ thống hoạt động chế độ không tải, kiểm tra xem hoạt động cụm vít me,con lăn có u cầu kỹ thuật khơng - Sau kết thúc ngày làm việc cần vệ sinh cấu, nhà xưởng trước - Cần xác định xác vị trí hỏng hóc lập phiếu kê - Trước bắt đầu sửa chữa cần tắt hệ thống điện liên quan đến hệ thống - Để đảm bảo sửa chữa hợp lý tránh thất lạc lắp đặt sai vị trí chi tiết cần nghiên cứu trình tự, thuyết minh, vẽ - Vạch trình tự tháo lắp cách logic tối ưu trước tiến hành sửa chữa hư hỏng - Sau tìm vị trí chi tiết hỏng hóc cần tìm ngun nhân quy trình sửa chửa (lỗi sửa chữa) sau lập bảng kê, phiếu kỹ thuật - Các chi tiết sau tháo cần đánh dấu để giúp giảm thời gian cho trình lắp lại Sử dụng dụng cụ tháo lắp phù hợp với thiết bị, tránh tượng sử dụng lực lớn làm hỏng hóc chi tiết làm mòn bu lông - Cần sử dụng tối đa công đoạn bảo trì lần đại tu - Các chi tiết máy bị hỏng tiến hành thay chi tiết tương ứng - Tất thép khung phải sơn chống rỉ sét 67 CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ - Yếu tố bảo trì quan trọng trình vận hành bảo dưỡng hệ thống Người bảo trì phải làm việc có trách nhiệm để đảm bảo an tồn cho công nhân nhà xưởng 68 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 Đánh giá kết thiết kế - Thiết kế đạt tồn ưu nhược điểm sau:  Ưu điểm: - Thiết kế đơn giản, giảm chi phí - Dễ lắp ráp bảo trì - Nâng suất cao, tăng suất phụ thuộc vào nhu cầu sản xuất - Mức độ đạt yêu cầu đề cao - Có hệ thống vệ sinh tự động - Có sử dụng PLC điều khiển  Nhược điểm - Vẫn dùng đến cơng nhân - Vẫn chưa tối ưu hóa hết kết cấu  Kết luận - Thiết kế đạt yêu cầu đề Tuy nhiên cần khắc phục nhược điểm nâng cao ưu điểm Tối ưu hóa kết cấu để tăng suất, giảm chi phí Tự động hóa khâu cần tới công nhân 6.2 Hướng phát triển - Nâng cấp cải tiến máy để cấp đường kính lớn tơi phơi với nhiều hình dạng - Chế tạo mơ hình thử nghiệm thiết kế - Nâng cao suất thiết kế - Lược bỏ cấu đẩy tiến thành lăn xoay nghiêng - Nâng cấp thêm băng tải để tăng them khâu tự động cho máy - Cải tiến thiết kế để phù hợp với thực tế 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Khánh Điền (2015) Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2015) Tính Tốn Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí,Tập NXB Giáo Dục Việt Nam [3] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2015) Tính Tốn Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí,Tập NXB Giáo Dục Việt Nam [4] N H Lộc (2016.), Giáo Trình Cơ Sở Thiết Kế Máy , Hồ Chí Minh: Nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh [5] P.G.Simpson (1960) Induction heating: Coil and system design [6] https://grabcad.com [7] https://www.youtube.com [8] https://vn.misumi-ec.com/asia/incadlibrary/ 70 ... truyền động - Tính tốn thiết kế hệ thống cấp phơi - Tính tốn chọn máy tơi cao tần - Thiết kế hệ thống điện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÔI CAO TẦN - Sử dụng phần mểm tính tốn,mơ chuyển động, tính... đề tài máy can tần dùng công nghiệp 1.3 Phạm vi đề tài Đề tài : Thiết kế hệ thống cấp tự động cho máy tơi cao tần  Phạm vi: - Tìm hiều sở lý thuyết hệ thống cấp phôi cho máy cao tần - Lựa chọn... tìm hiểu hệ thống tơi cao tần tại, em tìm hiểu thiết kế máy cao tần sử dụng cho việc tơi trục tròn với suất yêu cầu đặt Nội dung đề tài gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống cao tần Chương