Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng và chế tạo mô hình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY LỐC ỐNG TRỤC Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN THANH VIỆT Sinh viên thực hiện: CAO HỮU THỊNH Đà Nẵng, 2018 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP TRONG XÂY DỰNG 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: 1.2 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ĐAI THÉP: 1.2.1 Lịch sử ngành sản xuất tự động 1.1.1 Dây chuyền sản xuất đai thép 1.2 XU THẾ PHÁT TRIỂN: 1.4 GIỚI THIỆU VỀ THÉP CUỘN: 10 1.4.1 Thành phần thép kết cấu: 10 1.4.2 Sản phẩm thép cuộn: 11 C C 1.4.3 Cơ sở lý thuyết uốn: 12 R L T 1.4.3.1 Quá trình uốn: 12 1.4.3.2 Lớp trung hòa: 12 DU 1.5 TIÊU CHUẨN VỀ ĐAI THÉP TRONG XÂY DỰNG: 13 1.6 TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ĐAI THÉP XÂY DỰNG: 13 CHƯƠNG II 18 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 18 2.1 PHÂN TÍCH CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG: 18 2.1.1 Hoạt động duỗi thẳng thép : 18 2.1.2 Hoạt động uốn đai 20 2.1.3 Hoạt động cắt thép lấy sản phẩm ra: 21 2.2 CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG 21 2.2.1 Các chuyển động chính: 21 2.2.2 Các yêu cầu thiết kế: 21 2.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 22 2.3.1 Cụm duỗi thẳng: 22 2.3.2 Cụm quay đầu uốn: 23 2.3.3 Cụm đầu uốn: 24 2.3.4 Cụm đầu cắt: 25 CHƯƠNG III 26 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 26 SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU 26 3.1 MÔ PHỎNG KẾT CẤU TỔNG THỂ CỦA HỆ THỐNG: 26 3.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠ CẤU DUỖI THÉP: 27 3.2.1 Cơ cấu nắn thẳng thép: 27 3.2.1.1 Vị trí, vai trị cấu nắn: 27 3.2.1.2 Phương pháp nắn: 27 3.2.1.3 Phân loại cấu nắn: 30 3.2.2 Tính toán thiết kế phận nắn thẳng thép 35 3.2.2.1 Quan hệ mômen nội lực ứng suất: 35 3.2.2.2 Các giả thiết: 35 3.2.2.3 Mômen nội lực: 35 3.2.2.4 Lực nắn: 36 C C 3.2.2.5 Công suất dẫn động: 37 3.3 CƠ CẤU UỐN THÉP: 39 R L T 3.3.1 Giới thiệu số loại đai: 39 3.3.2 Thiết kế cấu: 39 DU 3.3.3 Quá trình uốn đai: 40 3.3.4 Tính toán lực uốn đai: 40 3.4 THIẾT KẾ CƠ CẤU CẮT: 41 3.5 CÁC THIẾT BỊ KHÁC DÙNG TRONG HỆ THỐNG: 42 3.5.1 Động điện: 42 3.5.1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động: 42 3.5.1.2 Phân loại: 42 3.5.1.3 Động điện xoay chiều pha: 42 3.5.1.4 Động điện xoay chiều pha: 42 3.5.1.5 Phân tích lựa chọn động cơ: 43 3.5.1.6 Tốc độ trục công tác: 43 3.5.2 Bộ truyền xích: 43 3.6 Tính toán thiết kế cấu cấp dây đai: 56 SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật người ngày địi hỏi trình độ tự động hoá phải phát triển để đáp ứng nhu cầu Bởi ngành tự động hố đào tạo kỹ lưỡng trường Đại học, Cao đẳng nước, Đại Học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng không ngoại lệ Sinh viên đào tạo dây chuyền sản xuất tự động cấu chấp hành thiết bị điều khiển Ngành Cơ khí ngành Việc tạo sản phẩm tự động hố khơng cơng nghiệp mà đời sống người ngày phổ biến Từ thực tế sinh viên ngành Cơ khí máy sau năm học, chúng em tích lũy số kiến thức tự động hoá Để củng cố bổ sung thêm C C kiến thức học để áp dụng kiến thức vào thực tế chúng em R L T nhận thực đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình” DU Trong thời gian thực đề tài chúng gặp khơng ít khó khăn, khả mình, dẫn tận tình thầy giáo hỗ trợ giúp đỡ từ phía nhà trường em nỗ lực để hoàn thiện sản phẩm cách tốt nhất.Tuy nhiên q trình thiết kế chế tạo mơ hình khơng thể tránh nhiều mặt thiếu sót hạn chế Kính mong nhận giúp đỡ đóng góp ý kiến từ quý thầy để chúng em có thể thực tốt ý tưởng Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Đà Nẵng, Ngày 15 tháng năm 2018 Sinh viên thực PHẠM VĂN DŨNG NGUYỄN THÀNH ĐẠT SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mô hình CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP TRONG XÂY DỰNG 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Trong bối cảnh hiến nay, thị trường bất động sản, đặc biệt cơng trình xây dựng phát triển mạnh mẽ Những tòa nhà cao chọc trời, cơng trình phúc lợi hay dự án lớn quôc gia triển khai thi công ngày khắp đất nước Những cơng trình xây dựng thể giàu mạnh đất nước, khang trang thành phố…Tuy nhiên, khí hậu ngày biến đổi khác nhiệt, thiên tai bão lũ, động đất, sóng thần, lốc xốy thường xun xả ảnh C C hưởng đến cơng trình xây dựng Vì vậy, để đảm bảo cơng trình xây R L T dựng đạt kết cấu vững trường tồn với thời gian, chống chọi với thiên nhiên kết cấu thép đóng vai trị vơ quan trọng Các thép dầm , giàn, sàn liên kết với DU tạo thành kết cấu vững ruột cơng trình xây dựng Hình 1.1 Kết cấu thép dùng nhà cao tầng SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình Bởi lẽ đó, nhu cầu sử dụng thép sản phẩm làm từ thép lớn Đai thép xây dựng vậy, với cơng trình xây dựng nho nhỏ cần sử dụng đến hàng ngàn đai thép với kích cỡ khác Sự cần thiết đai thép xây dựng khơng thể chối cãi Để có cơng trình xây dựng, tịa nhà cao lớn cần sử dụng lượng đai thép lớn Những dầm ngang, dọc hay cột đứng cần sử dụng đến đai thép Để cơng trình xây dựng đảm bảo độ bền kết cấu dầm, trụ quan trọng với dầm trụ tính toàn số lượng đai cần dùng kích cở đai phù hợp với dầm C C R L T DU Hình 1.2 Các kết cấu thép dùng nhà cao tầng Như biết, công việc duỗi uốn đai thép công việc lặp lặp lại nên không thể tránh nhàm chán cơng việc Ngồi ra, cơng việc duỗi uốn đai thép theo kích thước cơng trình cịn cơng việc nhiều thời gian dễ gây nhầm lẫn Đây vấn đề bất cập mà lâu chưa giải Việc áp dụng đề tài vào sản xuất chắn giúp tạo nhiều thuận lợi cho việc sản xuất đai thi công cơng trình xây dựng Và theo xu hướng phát triển khoa học, để nâng cao suất lao động, nâng cao chất lượng SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mô hình ổn định chất lượng sản phẩm, cần tiến tới đưa vào thiết bị công trình xây dựng với hệ thống điều khiển tự động phần tồn q trình sản xuất Ngày việc tự động hoá phục vụ hoạt động xây dựng sản xuất ngày ứng dụng rộng rãi hơn.Sau số hình ảnh cho thấy ứng dụng quan trọng đai thép xây dựng công việc uốn đai cách thủ công: C C R L Hình 1.3 Ứng dụng đai thép T U Hình 1.4 Đai thép Có thể tính toán đơn giản hiệu mà máy mang lại sau : Làm thủ công: Để Sản xuất đai thép cần người nắn thẳng thép cuộn, D người cắt người uốn Nếu thợ uốn làm việc tối đa 1ca làm việc 8h uốn 450 đến 500 đai Làm máy: Chỉ cần người thợ đứng máy, ca làm việc 8h máy uốn 1920 đai, tức phút uốn đai Như vậy, với hỗ trợ máy uốn đai, người thợ có thể làm gấp 11 lần so với người thợ uốn đai thủ công khác Ta có bảng số liệu sau : Bảng 1.1: So sánh suất sản xuất thủ công sản xuất tự động: Phương thức sản xuất Nhân công/1 ca Sản phẩm/1h Sản xuất thủ công 56 Áp dụng máy sx tự động 240  Ta nhận thấy máy uốn bẻ đai thép thay cho khoảng từ -12 nhân công Vì việc đưa máy uốn đai thép vào áp dụng thực tế vấn đề cấp thiết mang lại nhiều ý nghĩa thực tiễn công việc SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình 1.2 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ĐAI THÉP: 1.2.1 Lịch sử ngành sản xuất tự động Ngày nay, việc tự động hoá sản xuất nhu cầu cấp thiết nhằm nâng cao xuất lao động Hệ thống sản xuất tự động ngày ứng dụng rộng rãi phân xưởng, nhà máy Sự phát triển kỹ thuật bán dẫn điện tử,cùng với việc đời linh kiện điện tử, chúng áp dụng hệ thống khí từ loại máy móc tự động đời Chiếc máy tự động sử dụng công nghiệp thợ khí người Nga, ông Pôdunôp chế tạo vào năm 1765 Nhờ mà mức nước nồi giữ cố định không phụ thuộc vào lượng tiêu hao nước Để đo mức nước nồi, Pôdunôp dùng phao Khi mức nước thay đổi phao tác động lên cửa van, C C thực điều chỉnh nước nồi Nguyên tắc điều chỉnh cấu sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau, gọi R L T nguyên tắc điều chỉnh theo sai lệch hay nguyên tắc Pôdunôp - Giơn Oat Đầu kỷ 19, nhiều cơng trình có mục đích hoàn thiện cấu điều chỉnh tự động máy DU nước thực Cuối kỷ 19 cấu điều chỉnh cho tuabin nước bắt đầu xuất Năm 1712 ông Narrtôp, thợ khí người Nga chế tạo máy tiện chép hình để tiện chi tiết định hình Việc chép hình theo mẫu thực Chuyển động dọc bàn dao bánh - thực Cho đến năm 1798 ông Henry Nandsley người Anh thay chuyển động thành chuyển động vitme - đai ốc Năm 1873 Spender chế tạo máy tiện tự động có ổ cấp phôi trục phân phối mang cam đĩa cam thùng Năm 1880 nhiều hãng giới Pittler Ludnig Lowe (Đức), RSK (Anh) chế tạo máy tiện rơvônve dùng phôi thép Năm 1887 Đ.G Xtôlepôp chế tạo phần tử cảm quang đầu tiên, phần tử đại quan trọng kỹ thuật tự động hoá Cũng giai đoạn này, sở lý thuyết điều khiển điều chỉnh hệ thống tự động bắt đầu nghiên cứu, phát triển Một công trình lĩnh vực thuộc nhà tốn học tiếng P.M.Chebưsep Có thể nói, ơng tổ phương pháp tính toán kỹ thuật lý thuyết điều chỉnh hệ thống tự động I.A Vưsnhegratxki, giáo sư toán học tiếng trường đại học công nghệ thực nghiệm Xanh Pêtecbua Năm 1876 1877 ông cho đăng công trình “ Lý thuyết sở SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình cấu điều chỉnh” “ Các cấu điều chỉnh tác động trực tiếp” Các phương pháp đánh giá ổn định chất lượng trình độ ông đề xuất dùng tận Khơng thể khơng kể tới đóng góp to lớn nghiệp phát triển lý thuyết điều khiển hệ thống tự động nhà bác học A.Xtôđô người Sec, A.Gurvis người Mỹ, A.K.Makxvell Đ.Paux người Anh, A.M.Lapunôp người Nga nhiều nhà bác học khác Các thành tựu đạt lĩnh vực tự động hoá cho phép thập kỷ đầu kỷ 20 chế tạo loại máy tự động nhiều trục chính, máy tổ hợp đường dây tự động liên kết cứng mềm dùng sản xuất loạt lớn hàng khối Cũng thời gian này, phát triển mạnh mẽ điều khiển học, môn khoa C C học quy luật chung trình điều khiển truyền tin hệ thống có tổ chức góp phần đẩy mạnh phát triển ứng dụng tự động hố q R L T trình sản xuất vào công nghiệp Trong năm gần đây, nước có cơng nghiệp phát triển tiến hành rộng rãi DU tự động hoá sản xuất loạt nhỏ Điều phản ánh xu chung kinh tế giới chuyển từ sản xuất loạt lớn hàng khối sang sản xuất loạt nhỏ hàng khối thay đổi Nhờ thành tựu to lớn công nghệ thông tin ngành khoa học khác, ngành công nghiệp gia công giới năm cuối kỷ 20 có thay đổi sâu sắc Sự xuất hàng loạt công nghệ mũi nhọn kỹ thuật linh hoạt (Agile engineering), hệ thống điều hành sản xuất qua hình (Visual Manufacturing), kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) công nghệ Nanơ cho phép thực tự động hố tồn phần không sản xuất hàng khối mà sản xuất loạt nhỏ đơn Chính thay đổi nhanh sản xuất liên kết chặt chẽ công nghệ thông tin với công nghệ chế tạo máy, làm xuất hàng loạt thiết bị hệ thống tự động hố hồn tồn loại máy điều khiển số, trung tâm gia công,các hệ thống điều khiển lôgic PLC, hệ thống sản xuất linh hoạt FMS… SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình 1.1.1 Dây chuyền sản xuất đai thép Dây chuyền sản xuất đai thép thực ba trình nắn thẳng thép cuộn, uốn đai, cắt đai dẩy đai ngồi Mỗi cơng doạn thực nhiệm vụ khác lắp khung máy tạo thành dây chuyền sản xuất đai Hình 1.5 Mô tả hoạt động dây chuyền nắn thẳng tạo đai thép 1.2 XU THẾ PHÁT TRIỂN: C C Tự động hố q trình cho phép giảm giá thành sản phẩm, giảm sức lao R L T động người, nâng cao xuất lao động Trong thời đại, sản phẩm làm vấn đề giá thành sản phẩm vấn đề quan tâm lẽ DU loại sản phẩm hai nhà sản xuất đưa giá thành sản phẩm rẻ với chất lượng dĩ nhiên người ta lựa chọn sản phẩm rẻ Chính lẽ mà người ln tìm tịi phương pháp để giảm giá thành sản phẩm sở cho ngành tự động hoá đời Một động lực cho phát triển tự động hố giảm sức lao động người, nâng cao chất lượng sản phẩm xuất lao động Người ta từ lâu nhận lao động người không thể sánh máy móc kể suất chất lượng đặc biệt loại máy móc tự động.Vì việc đời ngành tự động hố khơng giảm bớt lao động người mà nâng cao suất chất lượng sản phẩm Quá trình tự động hoá làm cho việc quản lí trở nên đơn giản, khơng thay đổi điều kiện làm việc cơng nhân mà cịn có thể giảm số lượng cơng nhân đến mức tối đa Ngồi tự động hố cịn cải thiện điều kiện làm việc công nhân, tránh cho công nhân cơng việc nhàm chán,lặp lặp lại,có thể thay cho người lao động nơi có điều kiện làm việc nguy hiểm, độc hại… Tự động hố có thể áp dụng cho nhiều loại hình sản xuất hàng loạt đơn với trình độ chun mơn hố cao chính mà suất chất SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mô hình +Bước xích: t = 12,7 mm +Số mắt xích: X =120 +Khoảng cách trục: A = 500 mm +Đường kính vòng chia: - Đĩa dẫn dc1 = 109,40 mm -Đĩa bị dẫn dc2 = 218,42 mm +Chiều rộng: b = 11,81 mm +Lực tác dụng lên trục: R = 14 N Để truyền chuyển động từ động đến trục làm việc máy đảm bảo yêu cầu C C tốc độ số vòng quay tương đương số vịng quay trục chính trục cơng tác R L T Ta có : z = 18 (mm), z 2= 54 (mm) 18 z => i = = = 0,33 54 z1 DU Từ ta có thể tính số đai phút mà máy uốn : Số đai = n = n1 i= 0,33.30 = 10 ( đai/phut) 3.5.2.7 Tốc độ, cơng suất, momen trục • Tốc độ trục I : n1 = nđc i = 30 =10 (v/p) Trong đó; n1 : Tốc độ trục I (v/ph) nđc : Tốc độ động (v/ph) i : Tỉ số truyền động từ trục động đến trục I • Cơng suất danh định trục I : PI = Pđc ɳx ɳô = 1,5 0,95 0,99 = 1,41 kW • Momen xoắn trục : SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 47 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình Áp dụng công thức: (Trang 19- sách Cơ Sở Thiết Kế Máy – Lê Cung) Ti = 9,55.106 Pi ni Trong đó: Ti: Momen xoắn trục thứ i (N.mm) Pi: Công suất trụ thứ i (kW) ni: Tốc độ trục thứ i (v/ph) Momen xoắn trục động : 9,55 106 1,5 Tđc = = 477500 (N mm) 30 Trục I: T1 = R L T 9,55.106 1,41 10 DU Bảng 2.2 - Số liệu tính toán Trục động n (v/ph) 230 P (kW) 1,5 T (Nmm) 477500 C C = 1346550 (N mm) Tỉ số truyền (u) Trục I 10 1,41 1346550 3.5.3 Thiết kế trục 3.5.3.1.Chọn vật liệu chế tạo trục Chọn vật liệu chế tạo chung cho tất trục Thép C45 thường hóa có: Ứng suất cho phép tra bảng 7-2 trang 119 TKCTM có: [𝜎]= 63 N/mm2 Ứng suất xoắn cho phép: Giới hạn bền kéo : SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt []x = 20 ÷ 35 N/mm2 σb = 600 N/mm2 Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 48 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình σch = 300 N/mm2 Giới hạn bền chảy: 3.5.3.2.Phân tích lực tác dụng lên trục • Đối với truyền xích Rx lực tác dụng lên trục ổ mang truyền xích lực hướng tâm, có phương vng góc với trục ổ mang truyền xích, có chiều kéo hai đĩa xích lại gần Giá trị Rx = 14 N • Đối với đĩa cam Lực tiếp tuyến : Pt (N) Lực kéo sắt : Pk (N) Lực uốn sắt : Pu = 2512 (N) Lực cắt sắt : Pc = 2802 (N) Vì lực không đồng thời tác động lên đĩa cam nên ta chọn lực lớn để tính cho → Pt =Pc =2802 (N) - Lực hướng tâm : Pr (N) - R L T Lực vòng đĩa cam : DU Pv = 2Mx D = C C 2.1345550 700 = 3844,42(N) → Lực hướng tâm ∶ Pr = Pv tan 20 = 3844,42 tan 20 = 1399,27 (N) Lực dọc trục : Pa = (N) 3.5.3.3.Tính sơ trục Để xác định đường kính sơ bột trục có thể dùng cơng thức tính sơ xét đến tác dụng mômen xoắn trục d ≥ C √ N n Trong đó: d đường kính trục mm C hệ số tính toán phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép []x Đối với trục làm vật liệu thép C45 thường hóa nên C = 130 ÷ 110 P cơng suất truyền kW n số vòng quay vòng phút trục SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 49 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình Trục I: P1 = 1,41 kW, n1 = 10 vòng/phút N dsb1 ≥ C.√ 1= 110 √ n1 Lấy 1,41 10 = 45,66 mm dsb1 = 46mm Từ đường kính sơ Ta chọn ổ lăn theo bảng 10-2 trang 189 [2], ta có chiều rộng ổ lăn bo1 = 17 mm Tra bảng 7-2 trang 119 [1], sử dụng nội suy, ta có : trị số ứng suất cho phép thép chế tạo trục : [ ] = 70 N/m2 3.5.3.4.Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực : C C Trục I - Khoảng cách từ ổ bi đến đĩa cam : l1 =75mm Khoảng cách ổ bi đỡ : l2 =201mm Khoảng cách từ ổ bi đến đĩa xích : l3 =257mm R L T DU 3.5.3.5.Tính trục gần - - Các lực tác dụng Pt =2802 (N) Pr = 1399,27(N) Tính phản lực gối A B theo phương trình cân Momen điểm A ΣMAx = ; Pr (l2 − l1 )- RBx l2 = Pr (l2 −l1 ) → RBx = l2 1399,27.(201−75) = 201 = 877,15 N ΣMAy = ; Rx (l3 − l2 ) - Pt (l2 -l1 ) + RBy l2 = → RBy = Pt (l2 −l1 ) − Rx (l3 −l2 ) l2 2802.(201-75) - 14.(257-201) = 201 =1752,54 (N) Theo phương trình cân lực: ΣX = ; R Ax + R Bx - Pr = → R Ax = 522,12 N ΣY = ; Rx - RAy - RBy + Pt = → RAy = 1063,43N SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 50 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình C C R L T DU Hình 3.10 Biểu đồ momen lực Với [σ]=70Mpa +Tại tiết diện ( đĩa xích ) : Mtd1 =√M2x +M2y +0,75.T2 =√0,75.126295,372 =109375 N.mm d1 ≥√ 109375 0,1.70 =25 mm SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 51 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình theo tiêu chuẩn lấy d1 = 25 mm +Tại tiết diện ( ổ O ) : Mtd1 =√M2x +M2y +0,75.T2 =√02 +252453,02 +0,75.126295,372 =275128N.mm d2 ≥√ 275128 0,1.70 =34 mm theo tiêu chuẩn lấy d2 = 35 mm +Tại tiết diện ( đĩa cam ) : Mtd1 = C C √M2x +M2y +0,75.T2 = √623333,882 +352613 +0,75.126295,372 R L T =659374,62N.mm 659374,62 DU d3 ≥√ 0,1.70 = 45,5 mm theo tiêu chuẩn lấy d3 = 46 mm 3.5.3.6 Tính chính xác trục S : hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm : S= Sσ Sτ √S2σ +S2τ đó: Sσ : hệ số an tồn tính theo ứng suất pháp Sτ : hệ số an toàn tính theo ứng suất tiếp σ τ Sσ = Kσ -1 ; Sτ = Kτ -1 σ +ψ σ εσ β a σ m τ +ψ τ ετ β a τ m σ-1 ,τ-1 : giới hạn mỏi uốn xoắnứng với chu kỳ đối xứng : σ-1 = 0,4σbk = 0,4.850 = 340[N/mm2 ] τ-1 = 0,2σbk = 0,2.850 = 170[N/mm2 ] σa ,τa :Biên độ ứng suất pháp tiếp sinh tiết diện trục: σa = τa = σmax -σmin τmax -τmin σm ,τmtrị số trung bình ứng suất pháp tiếp : SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 52 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình Mu σm = ; σa = σmax = σmin = τm = ; τa = τmax = W T W0 + Tại tiết diện 2∶ Mu = 252453,02 Nmm ; d = 35 mm π.d3 W= =4209 mm3 ; W= 32 252453,02 → σa = →τa = 4209 126295,37 π.d3 =8418 mm3 16 2] =59,97 [N/mm =15 [N/mm2 ] 8418 ψσ,ψτ : hệ số xét đến ảnh hưởng ứng suất trung bình đến sức bền mỏi Theo bảng 10-7 trang 197 [2]ψσ = 0,1 ψτ = 0,05 Kσ ,Kτ : hệ số tập trung ứng suất rãnh then gây ra.Tra bảng 7-8 trang 127[1] Kσ = 1,84 Kτ = 1,7 β : hệ số tăng bền.tra bảng 10.9 trang 197 [2] :β = εσ,ετ : hệ số tập trung ứng suất kích thước trục gây Tra bảng 7-4 trang 123 [1] ta có : εσ = 0,88 ; ετ = 0,77 Sσ = σ-1 Kσ σ +ψ σ εσ β a σ m Sτ = τ-1 Kτ τ +ψ τ ετ β a τ m DU → S2 = Sσ Sτ = √S2σ +S2τ 340 C C R L T = = 1,84 59,97 0,88.1 170 1,7 15 0,77.1 = 2,71 = 3,22 2,71.3,22 √3,112 +3,222 = 2,2 Chọn hệ số an toàn cho phép [S] = 1,7 [S] ≤ S2 ≤ 1,5[S] Ta thấy → thỏa mãn điều kiện an tồn khơng cần thay đổi kích thước trục +Tại tiết diện 3: Mu = 100500,14 Nmm ; d = 46 mm Tra bảng 7-3b trang 122 [1] ta có : W = 1855mm3 ; W0 = 4010 mm3 → σa = →τa = 100500,14 = 54,18[N/mm2 ] 1855 126295,37 4010 = 18,27[N/mm2 ] ψσ,ψτ : hệ số xé đến ảnh hưởng ứng suất trung bình đến sức bền mỏi Theo bảng 10-7 trang 197 [2]ψσ = 0,1 ψτ = 0,05 Kσ ,Kτ : hệ số tập trung ứng suất rãnh then gây ra.Tra bảng 7-8trang 127[1] ta có : Kσ = 1,84 Kτ = 1,7 β : hệ số tăng bền.tra bảng 10.9 trang 197 [2] : β = εσ,ετ : hệ số tập trung ứng suất kích thước trục gây Tra bảng 7-4 trang 123 [1] ta có : εσ = 0,88 ; ετ = 0,77 Sσ = σ-1 Kσ σ +ψ σ εσ β a σ m SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt = 340 1,84 54,18 0,88.1 = 3,00 Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 53 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình Sτ = → S3 = τ-1 Kτ τ +ψ τ ετ β a τ m Sσ Sτ √S2σ +S2τ = = 170 1,7 18,27 0,77.1 3.4,21 √32 +4,212 = 4,21 = 2,44 Chọn hệ số an toàn cho phép [S] = 1,7 [S] ≤ S3 ≤ 1,5[S] Ta thấy → thỏa mãn điều kiện an tồn khơng cần thay đổi kích thước trục 3.5.4 Then Chọn mối ghép then ,vật liệu thép 45, tiết diện theo tiêu chuẩn TCVN 149 – 64 , bảng 7-23 trang 143 [1] Chiều dài theo TCVN 150-64 Điều kiện bền dập bề mặt tiếp xúc then trục tính theo công thức σd = 2T d.t.l ≤ [σ]d C C Điều kiện bền cắt then tính theo công thức τd = Trong : 2T d.b.l R L T ≤ [τ ]d DU T : Momen xoắn N.mm d : đường kính trục l : chiều dài then t : phần then chìm trục b : chiều rộng then [σ]d : ứng suất dập cho phép [τ]d : ứng suất cắt cho phép SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 54 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình t t1 b L r R L T Hình 3.11 Mối ghép then Chọn kiểu then II - DU Momen xoắn T = 126295,37 Nmm Đường kính đoạn trục lắp then : d = 25 mm ( bánh xích ) ; Phần then chìm trục,tra bảng 7-23 trang 143 [1]: t = 3,8 mm ; Chiều dài then : l = 0,8.50 = 40 mm ; Chiều dài then chọn theo tiêu chuẩn : l = 40 mm ; Chiều rộng then b,tra bảng 7-23 : b = mm ; Chiều cao then h,tra bảng 7-23 : h = mm ; Chiều sâu rãnh then mayơ : t1 = 2,3 mm ; Bán kính r : r ≤ 0,3 mm ; chọn r =0,2mm ứng suất dập cho phép,tra bảng 7-20 trang 142 [1] : [σ]d = 100[N/mm2 ] [τ]c =87[N/mm2 ] ứng suất cắt cho phép,tra bảng 7-21 trang 142 [1]: ứng suất dập bề mặt sinh ra: σd = - C C 2T d.t.l = 2.126295,37 25.3,8.40 = 66,47 ≤ [σ]d ứng suất cắt sinh ra: τd = 2T d.b.l = 2.126295,37 25.6.40 = 42,09 ≤ [τ]c → thỏa mãn điều kiện ứng suất dập cắt SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 55 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mô hình 3.6 Tính tốn thiết kế cấu cấp dây đai: Cơ cấu cấp dây đai cấu dùng để đỡ sắt cuộn, thiết kế vững có thể đỡ cuộn sắt nặng khoảng 200 – 450kg có thể chủn động trịn nhờ trục ổ bạc đạn C C R L T DU Hình 3.12 Cơ cấu cấp dây Sơ đồ tính tốn trục: Hình 3.13 Sơ đồ tính tốn trục Ta dùng phương pháp mặt cắt, ta xác định vẽ biểu đồ nội lực hình bên Theo cơng thức xác định diện tích mặt cắt ngang: N F≥ [σ] = Chọn 250.10 20 =0,125cm2 =1250mm2 F = 1250 mm2 Trong đó: SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 56 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình F diện tích mặt cắt ngang N nội lực mặt cắt ngang (N = P =250.10N) [σ] ứng suất cho phép vật liệu ([σ] = 20KN/cm2) Mặt khác ta có: F = Π x r2 = 1250 mm2  r = 20 mm Vậy ta chọn trục có đường kính Φ = 40 mm 3.6.1 Tính chọn ổ bi: Trục chịu lực dọc trục hướng tâm, ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn  = 12O (kiểu 36000) Dự kiến chọn n = 145 v/ph thời gian phục vụ : C C h = 33280 R L T Q − tải trọng tương đương (daN) Đối với ổ bi đỡ chặn : DU Q = (KvR + mAt)KnKt m =1,5 hệ số chuyển tải dọc trục tải trọng hướng tâm kt =1 hệ số tải trọng tĩnh kn =1 hệ số nhiệt kv =1 hệ số xét đến vòng ổ vòng quay Tổng lực chiều trục : At = 2500 N Như lực At hướng phía ổ Vì lực hướng tâm ổ nên ta tính cho ổ ổ lấy loại QD = (KvR + mAt)KnKt = 1,5.2500 = 3750 N = 375 daN => CD = QD.(nh)0,3 = 375.(145.33280)0,3 = 37939.94 Tra bảng 18P => với d = 25mm, kiểu 36307 với Cbảmg = 38000 > C Với ổ 36306 thông số hình học sau : − Đường kính ngồi ổ D = 62 mm SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 57 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình − Chiều rộng ổ : B = 17 mm − Đường kính bi = 9,5 mm D2 = 50,5 mm ; d2 = 43,5 mm C C R L T DU SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 58 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình CHƯƠNG IV KẾT LUẬN 4.1.Kết Sau hoàn thành đề tài này, chúng em nắm bắt áp dụng nhiều kiến thức học trường cấu truyền động, cấu chấp hành sử dụng thành thạo công cụ hỗ trợ vẽ thiết kế Trên sở lý thuyết tìm hiểu được, chúng em tiến hành thiết kế, chế tạo đạt sản phẩm cụ thể, xây dựng thành cơng mơ hình “Máy uốn đai thép cho cơng trình xây dựng ”; hệ thống hoạt động tương đối chính xác đáng tin cậy Mô hình “Máy uốn đai thép cho cơng trình xây dựng” với thiết kế đơn giản, độ ổn định cao, dễ lắp đặt, vận hành Góp phần vào việc nâng cao khả tự động hóa sản C C xuất, giảm nhẹ áp lực lao động cho công nhân, tăng suất lao động hạ giá thành R L T sản phẩm Tuy vậy, thời gian thực ngắn, điều kiện tài liệu sở kỹ thuật DU hạn chế nên đề tài em chắn tồn nhiều vấn đề chưa thực hợp lý Vì nhóm đồ án mong nhận góp ý xây dựng từ thầy để chúng em có thể phát triển hồn thiện 4.2 Hướng phát triển Trong thời gian tới, em tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài hồn thiện như: Có khả đếm dừng đủ sản phẩm, cắt thép theo chiều dài nhập từ bảng điều khiển, tốc độ vận hành cao ổn định hơn, sử dụng với nhiều kích cỡ thép khác thay đổi kích thước sản phẩm dễ dàng chính xác SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 59 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Nguyễn Ngọc Cẩn, Truyền động dầu ép máy cắt kim loại, Bộ môn máy cắt kim loại, Trường ĐHBK Hà Nội, 1974 [2]- PGS.TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí ( tập 1và ), Nhà xuất giáo dục, Hà Nội, 2003 [3]- PGS.TS Trịnh Chất, Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] - Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Hồ Viết Bình, Chế độ cắt gia công khí, Nhà xuất Đà Nẵng, 2005 [5]- PGS.TS Lê Viết Giảng, Sức bền vật liệu, NXB Giáo dục, 1997 C C [6]- GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất giáo dục, 1998 R L T [7]- GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy ( tập ), Nhà xuất Đại học THCN, 1969 DU [8]- Th.S Lưu Đức Hồ, Cơng nghệ kim loại ( Tập II – Gia công áp lực ), Bộ môn Công nghệ vật liệu, Trường ĐHBK Đà Nẵng, 2001 [9]- GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy ( tập 1,2,3), Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2003 [10]- Trần Mão - Phạm Đình Sùng ,Vật liệu khí, Nhà xuất giáo dục, 1998 [11]- Đỗ Hữu Nhơn, Thiết kế máy cán thép thiết bị nhà máy cán thép, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [12]- PGS.TS Ninh Đức Tốn, Dung sai lắp ghép, Nhà xuất giáo dục, 2002 [13]- TS.Trần Xuân Tuỳ, Hệ thống điều khiển tự động thuỷ lực, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2002 SVTH: Phạm Văn Dũng, Nguyễn Thành Đạt Hướng dẫn: PGS-TS Đinh Minh Diệm 60 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình C C R L T DU SVTH: Nguyễn Thành Đạt - Lớp 13C1B Phạm Văn Dũng - Lớp 13C1B GVHD: PGS.TS Đinh Minh Diệm Trang 61 ... Minh Diệm Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mơ hình 1.1.1 Dây chuyền sản xuất đai thép Dây chuyền sản xuất đai thép thực ba trình nắn thẳng thép cuộn, uốn đai, cắt đai dẩy đai ngồi Mỗi... 25 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mô hình CHƯƠNG III TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU 3.1 MƠ PHỎNG KẾT CẤU TỔNG THỂ CỦA HỆ THỐNG: C C R L T DU Hình 3.1: Kết... 16 Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chế tạo mô hình Máy hoạt động theo nguyên lý khác không quay khuôn để uốn cong chi tiết mà dùng pittông thủy lực đẩy khuôn để uốn cong chi tiết máy uốn