Thiết kế chế tạo đồ gá hàn cắt tự động chi tiết dạng ống

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN CHƯƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒ GÁ HÀN, CẮT TỰ ĐỘNG CHI TIẾT DẠNG ỐNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN CHƯƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒ GÁ HÀN, CẮT TỰ ĐỘNG CHI TIẾT DẠNG ỐNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số : 8.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Đinh Minh Diệm Đà Nẵng - Năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Văn Chương ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i MỤC LỤC ii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan công nghệ hàn, cắt tự động 1.1.1 Giới thiệu phân loại ống 1.1.1.1 Giới thiệu ống 1.1.1.2 Phân loại ống 1.1.1.3 Các phương pháp chế tạo đường ống thép 1.1.2 Mặt bích, cơng dụng phân loại mặt bích 1.1.2.1 Công dụng 1.1.2.2 Phân loại mặt bích 1.2 Cơ sở lý thuyết hàn công nghệ hàn, cắt tự động 10 1.2.1 Tính hàn của kim loại hợp kim 10 1.2.2 Công nghệ hàn hồ quang 10 1.2.2.1 Thực chất của hàn hồ quang 10 1.2.2.2 Tác động của điện trường đối với hồ quan hàn 10 1.2.2.3 Sự di chuyển kim loại điện cực vào vũng hàn 122 1.2.3 Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ 122 1.2.3.1 Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc 122 1.2.3.2 Công nghệ hàn tự động .133 1.2.3.3 Tính toán chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc .155 1.2.4 Thiết bị hàn tự động .166 1.2.4.1 Thiết bị hàn tự động .166 1.2.4.2 Bộ đầu hàn tự động 166 1.2.5 Tổng quan vềc các phương pháp cắt kim loại Gas, Plasma .177 1.2.5.1 Phương pháp cắt Oxy – Gas 19 1.2.5.2 Phương pháp cắt Plasma 19 1.3 Một số loại đồ gá ứng dụng hàn, cắt ống .200 1.3.1 Đồ gá lăn xoay định vị hàn, cắt ống nằm ngang .211 1.3.2 Đồ gá đĩa đứng 211 1.3.3 Đồ gá hàn cắt ống ngang truyền động trực tiếp 222 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒ GÁ HÀN, CẮT 233 2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 233 2.1.1 Các phương án hàn, cắt tự động đường ớng có kích thước trung bình 233 2.1.1.1 Đầu hàn cớ định, ống chuyển động tịnh tiến quay 233 iii 2.1.1.2 Đầu hàn chuyển động dọc theo ống, ống chuyển động quay quanh tâm ống 244 2.1.2 Các phương án chọn gá xoay ống 255 2.1.3 Phân tích chọn phương án thiết kế truyền 277 2.1.3.1.Chọn truyền động làm việc .277 2.1.3.2 Chọn phương án điều khiển góc quay của cấu công tác 300 2.1.3.3 Chọn phương án kẹp định vị chi tiết gia công .311 2.1.3.4 Chọn phương án điều chỉnh vô cấp tốc độ động .333 2.2 Tính toán truyền làm việc 39 2.2.1 Thiết kế truyền 39 2.2.2 Tính chọn cơng śt động 39 2.3 Tính toán cấu điều khiển góc quay của cụm công tác 522 2.3.1 Thiết kế truyền .522 3.2.2 Tính chọn cơng śt động 522 2.4 Chế tạo đồ gá .600 2.4.1 Chế tạo kết cấu thân vỏ 601 2.4.1.1 Yêu cầu kỹ thuật 601 2.4.1.2 Lựa chọn vật liệu phương án thi công .611 2.4.2 Cơ cấu giá đỡ mô tơ 633 2.4.3 Công tác sơn hoàn thiện 633 2.4.4 Đấu nối nguồn điện mạch điều khiển 65 2.4.4.1 Vị trí lắp đặt biến tần 65 2.4.4.2 Quy ước sơ đồ ngõ Terminal của hệ thống .65 2.4.4.3 Sơ đồ đấy dây mạch điện điều khiển 66 2.5 Hình ảnh đồ gá sau hoàn thành đưa vào vận hành 67 CHƯƠNG 3: VẬN HÀNH THỰC NGHIỆM 68 3.1 Cài đặt kiểm tra các thông số làm việc của biến tần GD-1R5G-S2-B 68 3.1.1 Cài đặt các thông số của biến tần 68 3.1.1.1 Cài đặt điều khiển: 68 3.1.1.2 Cài đặt thông số Motor 68 3.1.1.3 Cài đặt thông số bảo vệ Motor: 68 3.1.2 Kiểm tra điều kiện làm việc của biến tần .69 3.1.2.1 Trình tự các bước kiểm tra biến tần .69 3.1.2.2 Kiểm tra máy trước bắt đầu sử dụng biến tần 69 3.1.2.3 Kiểm tra điều kiện môi trường theo hướng dẫn trước cài đặt sử dụng .69 3.1.2.4 Xác nhận cài đặt 700 3.1.2.5 Lệnh bản 700 3.1.2.6 Nhận dạng lỗi cách xử lý 700 iv 3.2 Vận hành thực nghiệm đồ gá 722 3.2.1 Công tác chuẩn bị .722 3.2.1.1 Chuẩn bị đồ gá 722 3.2.1.2 Chuẩn bị chi tiết hàn/cắt .722 3.2.1.3 Gá kẹp chi tiết lên thiết bị gá .722 3.2.1.4 Tính toán chế độ hàn tự động 733 3.2.2 Một sớ hình ảnh gá kẹp chi tiết vận hành thực nghiệm (Hình 3.3) 744 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 78 v THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ĐỒ GÁ HÀN, CẮT TỰ ĐỘNG CHI TIẾT DẠNG ỐNG Tóm tắt - Hiện gia cơng khí, việc cắt các phơi ớng dài thành các phôi ngắn hay hàn nối các đoạn phôi ống ngắn thành các đoạn ống dài theo loại hình kết cấu rất cần thiết Thực tế có rất nhiều thiết bị gá hàn, cắt ớng được áp dụng vào sản xuất chủ yếu được nhập từ nước Các sản phẩm đồ gá được sản xuất nước rất hạn chế Để giải nhu cầu trên, thực nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị đồ gá dung để hàn, cắt tự động các chi tiết dạng ống Ưu điểm của loại đồ gá thực được việc hàn, cắt chi tiết các góc độ khác (từ 00 đến 900) cách linh hoạt, động qua giải được toán tăng suất lao động nâng cao chất lượng sản phẩm Từ khóa - Đồ gá; hàn cắt; ớng thép; thiết kế; chế tạo DESIGN AND MANUFACTURE FOR WELDING, AUTOMATIC CUTTING DETAILED TUBES Summary - Nowadays in mechanical processing, the cutting of long tube embryos into short embossed or welded joints of short tube embryos into longitudinal sections in accordance with each type of structure is very necessary In fact, many welding and cutting equipment have been applied in the production mainly imported from abroad Home-made products are still very limited In order to meet the above demand, I have researched, designed and manufactured equipment for welding, automatic cutting of pipe parts The advantage of this type of fixture is that the welding, cutting at different angles (from 00 to 900) can be performed in a flexible and mobile manner thereby solving the problem of increasing labor productivity and lifting high quality products Keywords - Attachments; welding; steel pipe; design; make vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Sớ hiệu hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 2.1 2.1 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 Tên hình Trang Đường ớng áp lực thủy điện Đại Ninh Lắp đặt đường ống dẫn dầu của nhà máy lọc dầu Dung Quất Sơ đồ hệ thống đúc ống liên tục Sơ đồ nguyên lý đúc ống ly tâm Sơ đồ nguyên lý cán ống dài từ phôi ống Sơ đồ nguyên lý cán ống liền từ phôi Sơ đồ nguyên lý ép ống Lốc thép tấm tạo dạng ống Nối ống bu lông Phương pháp hàn nới ớng thơng qua mặt bích Tác dụng của điện trường lên hồ Ảnh hưởng của góc điện cực đến thổi lệch hồ quang Hàn tự động dưới lớp thuốc chi tiết ống Sơ đồ nguyên lý hàn tự động dưới lớp thuốc Một số biện pháp chống kim loại chảy khỏi khe hở hàn Phương pháp “đệm thuốc hàn” hàn tự động dưới lớp thuốc Thiết bị hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ Bộ nạp dây điện cực có tớc độ điều chỉnh Bộ nạp dây điện cực có tớc độ điều chỉnh được Sơ đồ nguyên lý cắt Ô xy Cơ chế phân bố nhiệt cắt Phương pháp cắt Plasma Các loại đầu phun Đồ gá hàn cắt ống ngang truyền động ma sát Đồ gá hàn, cắt chi tiết dạng tròn xoay truyền động trực tiếp Đồ gá hàn hàn, cắt ống nằm ngang truyền động trực tiếp Sơ đồ nguyên lý hàn ống tự động dưới lớp thuốc bảo vệ Đồ gá hàn ống tịnh tiến quay Sơ đồ nguyên lý đầu hàn chuyển động dọc theo ống, ống chuyển động quay hàn Phương án xoay ống lăn Phương án xoay ống hệ hệ thống dãy lăn Phương án xoay ống đầu kẹp chủ động Một số motor giảm tốc thông dụng 3 5 6 7 11 12 12 13 14 14 16 17 17 18 18 20 20 21 21 22 23 24 24 25 26 26 27 vii 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.30 2.31 2.32 2.33 2.34 2.35 2.36 2.37 2.38 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Một số kiểu lắp bánh thông dụng Mơ tơ giảm tớc trục ngang có thắng Các góc độ làm việc của cấu cơng tác Mâm kẹp ba chấu tự định vị Cách kẹp chi tiết gia công Sơ đồ thay đổi điện áp Sơ đồ điều chỉnh điện trở rôto Sơ đồ đấu nối cấp trả lượng nguồn Đồ thị đường đặc tính Sơ đồ mạch điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số Biến tần Goodriver10-GD10 Sơ đồ cấu tạo của Biến tần Goodriver10-GD10 Sơ đồ nguyên lý truyền động làm việc Một sớ loại hộp giảm tớc Cycloid mới Ứng dụng truyền bánh Cycloid kỹ thuật Robot Nguyên lý hoạt động của truyền bánh cycloid Kết cấu đoạn trục Kết cấu lắp ghép các chi tiết trục động Thơng sớ hình học của then Kết cấu bạc lệch tâm Sơ đồ nguyên lý truyền động điều khiển góc xoay Cắt tạo phôi phần vỏ Gá định vị các mảng vỏ lại với Gá định vị phần vỏ Công tác làm nguội bề mặt Các cơng đoạn lớc ép tạo hình nắp vỏ Giá đỡ mơ tơ Sơn hồn thiện Khơng gian lắp đặt biến Sơ đồ đấu nối mạch điện điều khiển Hình ảnh tổng quan thiết bị đồ gá chế tạo xong Ống có kích thước khới lượng lớn Ống ngắn, khối lượng nhỏ Gá kẹp chi tiết thiết bị đồ gá Vận hành hàn chi tiết ống với thiết bị đồ gá Vận hành cắt chi tiết ống với thiết bị đồ gá 29 29 31 32 33 33 34 34 35 35 38 38 39 41 42 43 47 47 48 50 52 61 62 62 62 63 63 64 65 66 67 72 72 74 75 75 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 Tên bảng Thành phần hóa học thuốc hàn nóng chảy (Liên bang Nga) Mật độ cho phép dòng điện hàn tự động mối hàn giáp mối Đặc tính khí nhiên liệu Thành phần cấu tạo chức biến tần Goodriver10GD10 Thông số bánh Cycloid Thơng số hình học bánh cycloid Các thông số then (TCVN 2261- 77) Ứng suất dập cho phép mối ghép then Thông số bánh Cycloid Thơng số hình học bánh cycloid Quy ước ngõ Terminal Trang 15 15 19 38 45 46 49 49 55 56 65 79 Phụ lục 2: Một số hình ảnh đề tài 80 ... 78 v THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ĐỒ GÁ HÀN, CẮT TỰ ĐỘNG CHI TIẾT DẠNG ỐNG Tóm tắt - Hiện gia cơng khí, việc cắt các phơi ống dài thành các phôi ngắn hay hàn nối các đoạn phôi ống ngắn thành các... cầu trên, thực nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị đồ gá dung để hàn, cắt tự động các chi tiết dạng ống Ưu điểm của loại đồ gá thực được việc hàn, cắt chi tiết các góc độ khác (từ... được loại chi tiết có trọng lượng nhẹ cắt theo phương nằm ngang Hình 1.26: Đồ gá hàn hàn, cắt ống nằm ngang truyền động trực tiếp 23 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒ GÁ HÀN, CẮT 2.1 Phân