Thiết kế máy cắt thép tấm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS LƯU ĐỨC HÒA PHẠM VĂN QUYỀN Đà Nẵng, 2018 Thiết kế máy cắt thép MỞ ĐẦU Mục đích thực mục tiêu đề tài Trong thời đại cơng nghiệp hố đại hố đất nước nhu cầu đời sống người nâng cao kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ nhu cầu mà đặc biệt cơng nghiệp khí nắm vai trò chủ yếu việc tạo sản phẩm Ở khía cạnh khác, ngành cơng nghiệp tạo phơi lại đóng vai trị chủ chốt, khâu quy trình sản xuất khí tạo phơi góp phần tạo ngun liệu cho q trình gia cơng Trong nhu cầu sử dụng thép lớn nhiên nguyên liệu phơi có kích thước lớn khó khăn cho trình chế tạo chi tiết máy, đồng thời với nhiều phương pháp cắt không đảm bảo C suất chất lượng sản phẩm để đáp ứng nhu câu thép em đề xuất phương án thiết kế máy cắt thép C Phạm vi nghiên cứu đề tài tốt nghiệp Các thiết bị máy móc để cắt thép thị trường có nhiều chủng loại LR 3cũng phương pháp cắt khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu người sử dụng T- giá cả, suất yêu cầu.Và mục đích thiết kế máy cắt thép nhằm cải thiện suất chất lượng sản phẩm nhà máy xí nghiệp D U Phƣơng pháp nghiên cứu Ở tự tìm tịi tài liệu từ nguồn công khai theo quy định cộng sát thực tiễn để thiết kế máy hoàn chỉnh Cấu trúc đồ án tốt nghiêp a Phần lý thuyết + Giới thiệu sản phẩm, sở biến dạng dẻo kim loại trình cắt + Các loại máy cắt thép phương án thiết kế b Phần tính tốn thiết kế + Lập sơ đồ động học máy, tính cơng suất lưu lượng dầu thuỷ lực kích thước cấu thuỷ lực + Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền, thiết kế truyền xích hộp giảm tốc + Thiết kế cấu truyền động máy, thiết kế truyền máy, thiết kế trục, tính then… + thiết kế mạch điều khiển + Yêu cầu lắp đặt, vận hành bảo dưỡng máy SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang Thiết kế máy cắt thép CHƢƠNG 1: CƠ SỠ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH DẬP CẮT KIM LOẠI 1.1 Nhu cầu sử dụng thép tấm: Trong thời đại cơng nghiệp hố đại hoá đất nước nhu cầu đời sống người nâng cao kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ nhu cầu Trong ngành cơng nghiệp, mà đặc biệt cơng nghiệp khí nắm vai trị chủ yếu việc tạo sản phẩm Ở khía cạnh khác, ngành cơng nghiệp tạo phơi lại đóng vai trị chủ chốt, khâu quy trình sản xuất khí tạo phơi góp phần tạo ngun liệu cho q trình gia công Hơn nữa, số phương pháp tạo phôi cán, kéo, cắt,đúc kim loại thiếu góp phần tạo sản phẩm, vật dụng cho ngành công nghiệp khác như: Công nghiệp hàng khơng, cơng nghiệp điện, cơng nghiệp ơtơ, đóng tàu thuyền, xây dựng, C C nông nghiệp Cán thép tiến hành trạng thái nóng trạng thái nguội, loại có ưu điểm nhược điểm khác Cán trạng thái nóng cho ta sản D U T- LR phẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, cịn trạng thái nguội cho sản phẩm mỏng cực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm Các sản phẩm thép phân loại theo độ dày thép: + Thép mỏng: Chiều dày: S = 0,2  3,75 mm Chiều rộng: b = 600  2.200 mm + Thép dày : S =  60 mm; b = 600  5.000 mm L = 4.000  12.000 mm + Thép dải : S = 0,2  mm; b = 200  1.500 mm L = 4.000  60.000 mm Từ phân loại ta có dạng phơi thép khác như: dạng phôi hay dạng phôi cuộn, phôi dải Hình dạng kích thướt phơi tạo q trình cán tiêu chuẩn hố, việc sử dụng thép để tạo sản phẩm như: thùng, sàn xe ôtô, khung, sườn xe máy, thiết bị nghành điện, kết câu nghành xây dựng cầu, nhà cửa, sử dụng nghành khí chế tạo, nghành tàu thuyền phải qua quá trình cắt thép kích thướt hình dạng khác phù hợp với yêu cầu nghành, công việc cụ thể: - Trong nghành khí: Thép sử dụng thân máy máy cắt kim loại, vỏ hộp giảm tốc kết cấu hàn, khung, sườn xe, máy,ô tô , thiết bị che chắn khác SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang LR C C Thiết kế máy cắt thép Hình 1.1 Vỏ máy cắt thép U T- Việc sử dụng thép thiếu Nó sử dung làm khung, sườn, gầm ơtơ, lót sàn ơtơ, che kín thùng xe, phận che chắn khác D - Trong chế biến thực phẩm: Thép sử dung rộng rãi không kém, dùng để chế tạo thùng chứa, bể chứa, hộp đóng gói, - Trong xây dựng: thép hình cỡ lớn dầm cầu tạo thành từ thép dày cắt nhỏ, hay thép dùng để liên kết với mối hàn, bulơng đinh tán để tạo nên kết cấu thép bền vững Rỏ rang thép sử dụng làm lợp , thép dùng làm kết cấu khung nhà xưởng xây dựng… - Trong nghành điện: Thép dùng để tạo sản phẩm thép stato máy bơm nước hay quạt điện, thép dùng làm cánh quạt cỡ lớn, thép mỏng dùng làm thép để ghép lại chấn lưu đèn ống, máy biến thế, lĩnh vực điện chiếu sáng dùng làm cột điện đường, hộp máy biến SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang LR C C Thiết kế máy cắt thép D U T- Hình 1.2 Sản phẩm thép nghành điện - Trong nghành nghề khác: Thép dùng để chế tạo thùng đồ dùng dân dụng phục vụ đời sống hay nghành hàng không thép dùng để che chắn, làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa,bàn, ghế Với nhu cầu sử dụng thép rộng lớn vậy, cần thiết phải có máy cắt thép với suất cao, với độ xác cao, điều khiển tự động bán tự động đủ khả để đáp ứng nhu cầu ngày cao cơng nghiệp nói riêng kinh tế nói chung, góp phần vào nghiệp cơng nghiệp hố đại hóa đất nước 1.2 Cơ sở lý thuyết cắt kim loại: 1.2.1 Các đặc điểm kỹ thuật sản phẩm: Sản phẩm thép đa dạng, song hầu hết sản phẩm sau cắt bán thành phẩm phục vụ cho trình cơng nghệ Để thuận lợi cho cơng đoạn sản xuất đảm bảo chất lượng thiết bị hoàn thành, thép cắt phải đảm bảo số yêu cầu sau: + Mép cắt phải trơn, thẳng + Sự biến dạng nằm giới hạn cho phép + Đảm bảo yêu cầu kích thước SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang Thiết kế máy cắt thép 1.2.2 Cơ sở lý thuyết trình cắt thép tấm: a Biến dạng dẻo kim loại: Dưới tác dụng ngoại lực kim loại biến dạng theo giai đoạn : biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo phá huỷ Tuỳ theo cấu trúc tinh thể kim loại, giai đoạn xảy mức độ khác tác dụng ngoại lực tải trọng P Pđh Δd Δl T- Δdh LR C C Pd U Hình 1.3 - Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại D Khi tải trọng tác dụng nhỏ Pđh biến dạng kim loại tăng theo đường bậc nhất, giai đoạn biến dạng đàn hồi : biến dạng sau khử bỏ tải trọng Khi tải trọng từ Pdh → Pd độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, giai đoạn biến dạng dẻo, kim loại bị biến đổi kích thước, hình dạng sau bỏ tải trọng tác dụng lên Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn kim loại bắt đầu xuất vết nứt, ứng suất tăng nhanh kích thướt vết nứt tăng lên, cuối kim loại bị phá huỷ Đó giai đoạn phá huỷ : tinh thể kim loại bị đứt rời Bằng phương pháp toán học nghiên cứu ứng suất biến dạng dẻo kim loại từ xác định điều kiện lực cần thiết chuyển từ trạng thái đàn hồi sang trạng thái biến dạng dẻo từ giai đoạn biến dạng dẻo sang giai đoạn phá huỷ cụ thể ứng dụng với máy cắt thép sở để xác định lực cắt SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang Thiết kế máy cắt thép b Nguyên lý biến dạng cắt: Quá trình cắt chia làm hai giai đoạn: + Giai đoạn ép vào kim loại: Hai lưỡi dao tỳ vào bề mặt kim loại làm xô lệch thớ kim loại chưa làm đứt chúng + Giai đoạn cắt : Hai lưỡi dao tiếp tục ép sát vào làm thớ kim loại bị trượt tách khỏi Để tìm hiểu nguyên lý biến dạng, ta khảo sát nguyên công cắt phôi cắt chia, nhằm xác định thông số cần thiết cho việc tính tốn cơng nghệ Trong q trình tách phần kim loại khỏi phần kim loại khác chia thành giai đoạn riêng biệt: LR C C h T- Z b) Z c) U a) Z D Hình 1.4 - Các giai đoạn trình cắt Ở giai đoạn đầu trình cắt biến dạng dẻo tập trung mép làm việc lưỡi cắt sau ổ biến dạng bao quanh lưỡi cắt Giai đoạn hai bắt đầu có chuyển dịch tương đối phần với phần Ở giai đoạn tạo bề mặt phẳng nhẵn, bóng san phẳng lực ma sát F hướng theo bề mặt bên lưỡi dao Do tiến lại gần lưỡi cắt, mức độ biến dạng tăng lên tính dẻo kim loại bị bắt đầu giai đoạn Các vết nứt xuất hiện, phát triển phá huỷ kim loại kết thúc trình tách phần vật liệu khỏi phần vật liệu khác Sự phá huỷ kim loại xảy phía trước mép làm việc lưỡi dao tấm, vết nứt gọi vết nứt phá vỡ trước Sự đứt vỡ bắt đầu lưỡi dao éo sâu vào đến chiều sâu h xác định Chiều sâu tuỳ thuộc tính chất lý kim loại chiều dày S tấm, vật liệu dẻo h lớn Các giai đoạn trình cắt đặc trưng hình dạng bề mặt cắt SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang Thiết kế máy cắt thép I h II S III Hình 1.5 - Bề mặt bên phần kim loại cắt Vùng I vùng uốn lớp kim loại liền kề với bề mặt cắt ( dọc theo bề rộng tấm) bị bao trùm biến dạng dẻo thay đổi từ giá trị không lớp giới hạn LR C C đến giá trị cực đại bề mặt bị tách Vùng II vùng có bề mặt sáng bóng, san phẳng lực ma sát Vùng III vùng bề mặt nứt vỡ tạo xuất phát triển vết nứt Các vết nứt tạo với bề mặt góc θ xác định gọi góc nứt tự Giá trị góc θ = ( † )º tuỳ thuộc vào tính chất lý vật liệu a T- w p2 p1 D U p p2 p1 p z Sơ đồ tác dụng lực cắt Bộ phận làm việc lưỡi cắt nhấn sâu vào kim loại làm cho bị biến dạng dẻo tách hoàn toàn phần vật liệu khỏi phần vật liệu khác Giữa lưỡi cắt có khe hở Z Khi cắt sinh mơ men uốn M tích số lực cắt đặt lưỡi cắt với khoảng cách lớn khe hở Z chút: M = a.R, a > Z Mô men uốn làm cho phôi cắt bị quay Khi sinh phản lực N bề mặt bên lưỡi cắt Tấm kim loại ngừng quay mô men uốn M cân với mô men phản lực N gây ra: M = a.R = N.b SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang Thiết kế máy cắt thép Trong trình cắt kim loại bị quay góc thi chất lượng mặt cắt kém, bị ba via cắt trị số khe hở Z lớn Vì để khắc phục tượng cần phải loại bỏ tượng quay trình cắt cấu kẹp với lực kẹp Q, đồng thời giảm khe hở hai lưỡi dao đến trị số thích hợp mài dao vát góc trước γ Tuỳ thuộc vào khe hở lưỡi cắt Z độ lún sâu lưỡi dao vào chiều dày h thời điểm bắt đầu phá huỷ, vết vết nứt vỡ xuất phát từ mép làm việc lưỡi dao song song với gặp Khi U T- LR C C vết nứt mép làm việc lưỡi cắt gặp trị số khe hở Z tối ưu chất lượng mặt cắt tốt nhất, mặt cắt phẳng nhẵn D Hình 1.6 - Sơ đồ phân bố vết nứt mép cắt Trị số khe hở tối ưu xác định biết giá trị h θ Z tu = ( S - h ).tg θ Từ cơng thức ta thấy trị số khe hở tối ưu tăng lên chiều dày vật liệu tăng giảm trị số h ( vật liệu dẻo trị số khe hở tối ưu nhỏ) Tỷ số h/S tuỳ thuộc vào loại vật liệu phôi tốc độ biến dạng Giá trị xác định theo cơng thức kinh nghiệm: h/S = 0,76 - 0,035.S - 0,0014.n (với thép có σb = 300MP) : n- hành trình/phút máy cắt Trên thực tế trị số khe hở tối ưu Ztối ưu xác định theo số liệu sở thực nghiệm kinh nghiệm nhà máy tiên tiến Đối với thép mềm trị số khe hở tối ưu thay đổi tuỳ thuộc chiều dày vật liệu từ 0,02 (khi S = 0,25) đến 0,82 ( S = 12,5) Một cách gần coi với S ≤ thì: Z tu = (0,03 ÷ 0,06) mm SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang Thiết kế máy cắt thép Theo kinh nghiệm thực tế cắt thép máy cắt dao nghiêng Z tu = 1/30 D U T- LR C C chiều dày vật liệu ; SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang Thiết kế máy cắt thép Hệ thống thuỷ lực gồm bơm dầu cung cấp luợng cho hai cấu chấp hành xy lanh tạo lực cắt có áp suất làm việc lớn xy lanh kẹp chặt có áp suất làm việc bé, nên ta dùng van giảm áp đặt đường dầu vào xy lanh kẹp chặt + Sơ đồ kết cấu: Vêt âiãưu chènh L xo p1 p2 Hình 4.6- a/ Kết cấu van giảm áp b/ ký hiệu C C + Nguyên lý hoạt động: Dầu có áp suất cao p1 dẫn vào van, đồng thời qua khe hở dầu thông vào buồng van Sự giảm áp suất từ p1 đến p2 nhờ cân động lực tác dụng lên nút van, lực lò xo, lực thuỷ động, lực ma sát lực D U T- LR quán tính SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 80 Thiết kế máy cắt thép CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 5.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển PLC: Ngày với phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật đem lại lợi ích to lớn cho người Việc khí hố, tự động hố sản xuất giúp người giải phóng sức lao động, tăng xuất chất lượng sản phẩm Trong ngành sản xuất nói chung khí nói riêng điều khiển tự động PLC sử dụng rộng rãi hiệu nhờ tính bậc nó: - Điều khiển xác, ổn định - Bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ sử dụng - Giá thành không cao C 5.1.1 Sơ đồ khối điều khiển PLC: C - Thay đổi chương trình diều khiển cách dễ dàng PLC t / h D chổồng trỗnh U t / h vaỡo T- LR Thióỳt bở lỏỷp trỗnh Giao dióỷn nhỏỷp Bäü nhåï Bäü xỉí lê trung tám Giao diãûn xút Bäü ngưn Hình 5.1- Sơ đồ khối PLC a Bộ xử lý trung tâm: - Chức năng: Điều khiển, tính tốn quản lý tồn hoạt động PLC Trong bao gồm: + Bộ thuật tốn, logic: Xử lý số liệu, tính tốn phép tính số học logic + Bộ điều khiển : Điều khiển chuẩn thời gian thực phép tính + Bộ nhớ : Các ghi lưu thông tin đến việc thực thi chương trình b Bộ nhớ : - Bộ nhớ đọc : ROM - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM : Dành cho người sử dụng - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM :Lưu trữ thông tin thiết bị xuất nhập, chuẩn đến kiện lưu trữ địa vào SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 81 Thiết kế máy cắt thép - Bộ nhớ đọc xố - lập trình lại EFROM c Giao diện xuất nhập: Làm tương thích điện áp dòng vào thiết bị với PLC d Bộ nguồn: Dùng để chuyển điện áp AC thành DC để cung cấp cho PLC e Thiết bị lập trình : Là thiết bị dùng để viết chương trình nhập chương trình vào nhớ Có thể bàn phím tay lập trình máy tính Ngồi cịn có đường dẫn để truyền tín hiệu gọi bit (các dây dẫn mạch dẫn), bao gồm: + Bit liệu: Dùng để tải liệu chương trình xử lý CPU + Bit địa chỉ: Dùng để tải địa CPU + Bit điều khiển: Dùng để truyền tín hiệu điều khiển CPU + Bit hệ thống: Dùng để truyền thông tin thiết bị xuất - nhập cổng C C xuất - nhập 5.1.2 Lập trình thiết bị logic chuẩn Bao gồm việc lập trình cho thiết bị chuẩn sau: LR - Rơle - Thanh ghi D U T- - Bộ định thời - Bộ đếm Ở ta sử dụng PLC hãng Mitsubishi Nhật sản xuất a Lập trình rơle phụ trợ.(M : M0, M500 ) X001 X002 M100 X003 M101 M101 Y000 M100 X004 M101 M100 b Lập trình ghi :D Việc lập trình sử dụng ghi quan trọng xử lý số liệu nhập từ vào Các số liệu đọc - ghi xử lý để xuất đến cổng SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 82 Thiết kế máy cắt thép c Lập trình đếm :C Dùng để đếm kiện Việc lập trình đếm cài đặt theo giá trị cho trước Khi nhận số xung tín hiệu vào đếm vận hành thiết bị tương ứng d Lập trình định thời : T Dùng để định thời gian cho xự kiện Độ phân giải 1ms, 10ms, 100ms 5.1.3 Nội dung chƣơng trình điều khiển Nội dung bao gồm: - Chương trình điều khiển chế độ hoạt động - Lập trình theo trình tự hay logic tổ hợp - Chương trình để kích cổng vào - Chương trình thị, báo S - Kết thúc C C a Dạng chương trình điều khiển Thường viết dạng: + Dạng câu lệnh LR + Dạng Ledder (Dạng bậc thang) Ví dụ : Lệnh điều khiển dạng Ledder U T- Kí hiệu: Vê dủ : D t/âiãøm thỉåìng âọng t/âiãøm thỉåìng måí Thiãút bë nháûp Cäøng vaìo X001 Thiãút bë xuáút X004 Y000 X003 Y001 Hoàûc X004 Y002 Thiãút bë âàc biãût X005 END Kãút thuïc END b Các lệnh bản: LD : Dùng để vẽ công tắc logic thường mở LDI: Dùng để vẽ cơng tắc logic thường đóng OUT: Đặt rơle logic cuối dịng chương trình SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 83 Thiết kế máy cắt thép AND: Đặt công tắc logic thường mở vào sau công tắc logic thường mở khác (nối tiếp) OR: Đặt công tắc logic thường mở song song ANI: Đặt công tắc thường đóng nối tiếp ORI: Đặt cơng tắc thường đóng song song ORB: Tạo nhiều nhánh song song ANB: Tạo nhiều nhánh nối tiếp SET: Dùng để đặt tham số với giá trị chế độ vĩnh viễn RST: Dùng để đặt tham số với giá trị chế độ vĩnh viễn MPS, MRD, MPP : Dùng để thực việc rẽ nhánh phía phải nhánh CJ: Nhảy có điều kiện CALL: Khi có đoạn chương trình lặp lại nhiều lần dùng chương trình (lệnh gọi chương trình con) C CMP: So sánh giá trị nhập vào đếm, định thời với giá trị lưu ghi C 5.2 Phân tích chọn phƣơng án điều khiển: Một phương án tối ưu phương án mà xét phương diện kỹ thuật đảm bảo LR yêu cầu kỹ thuật đặt thiết kế (làm việc ổn định, hiệu quả, xuất ), kinh tế phải đảm bảo thấp chi phí chế tạo điều kiện cụ thể T- đáp ứng D U 5.2.1 Dùng cơng tắc hành trình *.Sơ đồ: Như hình vẽ sau: Hình 5.2 Mẹp càõt vph L Cơng tắc hành trình Thướt đo Vít hãm Phơi Hình 5.2- Sơ đồ đo cơng tắc hành trình SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 84 Thiết kế máy cắt thép * Hoạt động: Phôi phận cấp phôi đưa vào với vận tốc Vph chạm cơng tắc hành trình ngắt điện động cấp phơi, phơi ngừng chuyển động, đồng thời tín hiệu đưa từ công tắc qua điều khiển tác động làm đầu dao xuống, thực q trình cắt Cơng tắc gắn thước đo chuyển động dọc theo thân thước Ta cắt với cách L khác cách di chuyển công tắc theo thân thước cố định vị trí mong muốn vít hãm * Ưu, nhược điểm: - Ưu điểm : + Chỉ dùng công tắc hành trình, tốn + Đơn giản cho phận điều khiển cho chương trình điều khiển 5.2.2 Sử dụng cảm biến hồng ngoại * Sơ đồ: Hình 5.3 C C Chm tia häưng LR T- -F U u (V) D L vph PLC Cảm biến phát, Cảm biến thu, Thướt đo, Bộ điều khiển, Phơi Hình 5.3- Sơ đồ đo cảm biến hồng ngoại * Hoạt động: Hoạt động tương tự trường hợp (dùng cơng tắc hành trình), khác chỗ phơi tiến vào ngăn dòng ánh sáng phát từ cảm biến phát, cảm biến thu khơng nhận ánh sáng Điều chuyển thành tín hiệu truyền PLC để điều khiển động Để cắt độ dài khác ta dịch chuyển cảm biến theo thân thướt cố định (2) 5.2.3 Dùng cảm biến đo độ dài * Sơ đồ: Hình 6.5 SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 85 Thiết kế máy cắt thép d L -F U (V) PLC Cảm biến độ dài Bộ điều khiển Bánh ma sát Phơi Hình 5.4- Sơ đồ đo cảm biến độ dài * Hoạt động: Bề mặt bánh ma sat cảm biến ép tiếp xúc với bề mặt phôi lăn không trượt bề mặt phôi chuyển động vào Cảm biến C độ dài có nhiệm vụ đo độ dài phôi vào thông qua số vịng quay góc quay bánh ma sat, chuyển thành tín hiệu điện truyền điều khiển Ở PLC lập trình sẵn tuỳ theo độ dài cần cắt mà điều khiển chu trình hoạt động LR C 5.2.4 Kết luận: Qua phân tích phương án đề trên, ta chọn phương án sử dụng công T- tắc hành trình ưu điểm sau: - Điều khiển xác độ dài cần cắt - Thiết bị chường trình điều khiển đơn giản D U 5.3 Hoạt động hệ thống điều khiển : 5.3.1 Sơ đồ nguyên lý: A- BY0 X0 A+ Y1 X1 B+ S0 M Hình 5.5- Sơ đồ điều khiển máy 5.3.2 Hoạt động: SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 86 Thiết kế máy cắt thép Phôi động M dẫn động lăn đưa vào vùng cắt Chiều rộng phôi điều chỉnh sẵn, thép chạm vào cơng tắc hành trình S0( tức đạt chiều dài cần cắt), PLC xuất tín hiệu dừng động phanh hãm trục động cơ; đồng thời pít tơng xy lanh kẹp phơi A xuống Khi kẹp chặt, tức chạm vào công tắc hành trình X1 tác động làm pít tơng xy lanh cắt B xuống Đến cắt xong chạm cơng tắc hành trình Y1 lùi về, chạm Y0 tác động làm pít tơng xy lanh A lùi Khi pít tơng chạm X0 tác động làm động M quay tiếp tục chu trình Khi đếm đếm đủ số sản phẩm cần cắt xuất tín hiệu dừng hệ thống 5.3.3 Biểu đồ trạng thái: 10 + C LR T- D CTHT Y0 CTHT Y1 CTHT X0 C + U Xilanh A Xilanh B CTHT X1 Cỉỵ S0 Â ÂC K/â S N Hình 5.6- Biểu đồ trạng thái hệ thống điều khiển 5.3.4 Chƣơng trình điều khiển: SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 87 Thiết kế máy cắt thép X401 X400 Y430 X402 Y430 Y431 X401 Y431 Y432 X403 Y433 Y433 Y434 X404 C460 Y434 X407 C Y435 C X405 LR Y435 T- X406 C460 K(SP) U X405 RESET D OUT END Hình 5.7- Chương trình điều khiển SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 88 Thiết kế máy cắt thép CHƢƠNG 6: AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY Tuổi thọ hiệu sử dụng máy phụ thuộc nhiều vào phương pháp sử dụng bảo quản máy Nếu tổ chức sử dụng bảo quản cách hợp lý, máy làm việc thời gian dài, từ 10  15 năm, có đến 20 năm Do đó, sử dụng bảo quản máy, ngồi tính chất kỹ thuật, cịn có ý nghĩa kinh tế Để cho máy cắt làm việc an tồn hiệu địi hỏi công nhân vận hành máy phải nghiên cứu kỹ máy qua dẫn vận hành máy, nghĩa là: -Biết điều khiển chức máy cách thành thạo -Nắm kiến thức vật liệu cắt 6.1 Trƣớc làm việc: C -Trước làm việc người công nhân vận hành máy phải kiểm tra toàn máy, C tức kiểm tra phận truyền động, có làm việc an tồn hay khơng phận ổ đỡ, rãnh trượt LR - Kiểm tra thiết bị điều khiển, nắp đậy che chắn đặc biệt vấn đề bôi trơn T- -Kiểm tra hệ thống bơm dầu thuỷ lực (động cơ, dây dẫn, đồng hồ đo áp, van ) U -Kiểm tra dao cắt không mẽ, vỡ D -Ấn nút khởi động động cơ, cho cho máy chạy thử chưa có phơi cắt vài hành trình, kiểm tra lại dao hệ thống thuỷ lực an toàn hay chưa Khi đảm bảo yêu cầu vận hành máy 6.2.Trong làm việc: Q trình làm việc người cơng nhân đứng máy phải mang bảo hộ lao động quy đinh, phải đặt phơi vào vị trí bàn cấp phôi, phải ý vật liệu cắt quy định cho phép đưa vào cắt Ở vị trí làm việc phải gọn gàng tạo điều kiện cho việc thao tác tay với sản phẩm dễ dàng nhanh chóng an tồn Khi phát có cố phải cho dừng máy, ngătõ cầu dao máy báo với người có trách nhiệm SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 89 Thiết kế máy cắt thép 6.3 Sau làm việc: Tuổi thọ máy kéo dài thêm hỏng hóc loại trừ nhờ vào việc bảo dưỡng thường xuyên lúc Nghỉ làm việc phải ngắt cầu dao điện an toàn Sau làm việc, phải thu gọn phôi sản phẩm cắt vào nơi quy định, lau chùi dao dầu mỡ bề mặt trượt Phải có chu kỳ bảo dưỡng hợp lý : xem xét- tiểu tu- trung tu- đại tu D U T- LR C C Đặt biệt ngừng máy để sửa chữa phải treo biển báo SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 90 Thiết kế máy cắt thép TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Cẩn, Truyền động dầu ép máy cắt kim loại, ĐHBK Hà Nội 1974 [2] Hồng Minh Cơng, Cơng nghệ tạo phơi, ĐHĐN (1998) [3] Đinh Minh Diệm, Công nghệ Laser, ĐHĐN 1999 [4] Lê Công Dưỡng, Vật liệu học, NXB Khoa học & kỹ thuật 2000 [5] Nguyễn Mậu Đằng, Công nghệ tạo hình kim loại tấm, NXB Khoa học & kỹ thuật 2006 [6] Lê Viết Giảng- Phan Kỳ Phùng, Sức bền vật liệu (tập1), NXB Giáo dục 1997 [7] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy tập (2 tập), NXB Giáo dục 2000 C C [8] Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục 2000 [9] Phạm Xuân Mão- Nguyễn Tiến Trường-Đỗ Văn Thi-Hà Văn Vui, Truyền dẫn thuỷ lực chế tạo máy, NXB Khoa học & kỹ thuật 2002 D U T- LR [10] Đỗ Hữu Nhơn, Thiết kế chế tạo máy cán thép thiết bị nhà máy cán thép, NXB Khoa học kỹ thuật [11] Nguyễn Ngọc Phương- Huỳnh Nguyễn Hoàng, Hệ thống điều khiển thuỷ lực, NXB Giáo dục 2001 [12] Trần Hữu Quế- Nguyễn Văn Tuấn, Vẽ kĩ thuật khí (2 tập), NXB Giáo dục 2000 [13] Nguyễn Thu Thiên- Mai Xuân Vũ, Sổ tay hướng dẫn lập trình PLC, NXB Trẻ 2004 [14] Lê Trung Thực- Hoàng Phương-Thái Sơn, Hướng dẫn thực hành Pro/ENGINEER 200, NXB Lao động- Xã hội 2002 [15] Trần Xuân Tuỳ tác giả khác, Hệ thống truyền động thuỷ khí, ĐHBK Đà Nẵng [16] Đinh Gia Tường- Tạ Khánh Lâm, Nguyên lý máy [17] Trịnh Chất- Lê Văn Uyển, Tính tốn hệ thống dẫn động khí SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 91 Thiết kế máy cắt thép MỤC LỤC Trang Trang bìa Nhiệm vụ đồ án Mục lục ii MỞ ĐẦU Chƣơng 1: CƠ SỠ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH DẬP CẮT KIM LOẠI 1.1 Nhu cầu sử dụng thép 1.2 Cơ sở lý thuyết cắt kim loại 1.2.1 Các đặc điểm kỹ thuật sản phẩm C C 1.2.2 Cơ sở lý thuyết trình cắt thép 1.3 Các phƣơng pháp cắt thép tấm……………………………………………… Chƣơng 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN KẾT CẤU MÁY 16 LR 2.1 Phân tích chọn phƣơng án thiết kế máy 16 2.2 Chọn phƣơng án trịnh tiến cho dao 16 D U T- 2.2.1.Chuyển động tịnh tiến nhờ cấu tay quay trượt ……………………….16 2.2.2 Chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thuỷ lực 17 2.2.3 Kết luận 18 2.3.Chọn phận kẹp chặt 19 2.3.1 Bộ phận kẹp chặt…………………………………………………………… 19 2.3.2 Kẹp phơi trọng lực khối kim loại 19 2.3.3 Kẹp chặt hệ thống thuỷ lực dầu ép khí nén 2.3.4 Kẹp chặt hệ thống lò xo chịu nén gắn lên lưỡi dao 2.3.5 Kết luận 2.4 Hệ thống cấp phôi 2.4.1 Cấp phôi hệ thống xilanh - piston khí nén 2.4.2 Hệ thống cấp phôi dùng băng tải 2.4.3 Hệ thống cấp phôi dùng cặp lăn 2.4.4 Động học hệ thống cấp phôi 20 20 23 21 22 23 24 25 2.5 Cơ cấu đỡ phôi……………………………………………………………… 25 2.6 Xây dựng sơ đồ động máy……………………………………………… 25 Chƣơng 3: TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU CƠ KHÍ CỦA MÁY 26 SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 92 Thiết kế máy cắt thép 3.1 Dao cắt 26 3.1.1 Tính tốn sơ chiều dài lưỡi dao 26 3.1.2 Xác định hành trình dao nghiêng 26 3.1.3 Xác định vận tốc thời gian cắt đầu dao 27 3.1.4 Xác định thời gian xuống đầu dao 27 3.1.5 Xác định lực cắt…………………………………………………………… 27 3.2 Tính tốn thong số lƣỡi dao bàn trƣợt gá dao……………… 27 3.2.1.Chọn vật liệu chế tạo dao cắt………………………………………………… 27 3.2.2 Các thông số dao bàn trượt gá dao………………………………… 28 3.2.3 Kiểm nghiệm sức bền dao gá lên bàn dao……………………… 30 3.3 Tính tốn hệ thống cấp phơi………………………………………………… 31 3.3.1 Sơ đồ nguyên lý , nguyên lý hoạt động phận cấp phơi……………… 31 3.3.2 Tính lực kéo phôi thép tang dẫn động …………………………… 32 C 3.3.3 Tính chọn động ………………………………………………………… 32 C 3.4 Tính tốn hệ thống sản phẩm…………………………………………… 33 3.4.1 Sàn lăn……………………………………………………………………… 33 LR 3.4.2.Cơ cấu đỡ phôi……………………………………………………………… 34 D U T- 3.5 Thiết kế hộp giảm tốc 35 3.4.1 Phân phối tỷ số truyền 35 3.4.2 Công suất trục 36 3.4.3 Thiết kế truyền hộp 39 3.4.4 Thiết kế truyền cấp nhanh 40 3.4.5 tính truyền cấp chậm 46 3.4.6 Tính thiết kế trục then 51 3.4.7 Khớp nối 3.4.8 Thiết kế gối đở trục 3.4.9 Chọn kiểu lắp ổ lăn 3.4.10 Cấu tạo vỏ hộp chi tiết máy khác 61 62 65 66 Chƣơng 4: TÍNH TỐN HỆ THỐNG THỦY LỰC 67 4.1 Hệ thống thuỷ lực 4.2 Tính tốn xy lanh tạo lực cắt 4.2.1 Xác định lực cắt 4.2.2 Tính tốn xy lanh SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa 67 67 67 67 Trang 93 Thiết kế máy cắt thép 4.2.3 Tính tốn phận kẹp chặt 69 4.2.4 Tính tổn thất hệ thống 70 4.2.5 Tính tốn lựa chọn thông số bơm 73 4.2.6 Xác định tiết diện ống dẫn dầu 75 4.2.7 Phân tích chọn loại dầu hệ thống 75 4.2.8 Chọn phần tử thuỷ lực khác 76 Chƣơng 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 79 5.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển PLC 79 5.1.1 Sơ đồ khối điều khiển PLC 79 5.1.2 Lập trình thiết bị logic chuẩn 80 5.1.3 Nội dung chương trình điều khiển 81 5.2 Phân tích chọn phƣơng án điều khiển 82 5.2.1 Dùng công tắc hành trình 82 C 5.2.2 Sử dụng cảm biến hồng ngoại 83 C 5.2.3 Dùng cảm biến đo độ dài 84 5.2.4 Kết luận 84 LR 5.3 Hoạt động hệ thống điều khiển 84 5.3.1 Sơ đồ nguyên lý 84 T- 5.3.2 Hoạt động 85 U 5.3.3 Biểu đồ trạng thái 85 D 5.3.4 Chương trình điều khiển 86 Chƣơng 6: AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY 87 6.1 Trước làm việc 87 6.2.Trong làm việc 88 6.3 Sau làm việc 90 Tài liệu tham khảo 91 SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang 94 ... 12 Thiết kế máy cắt thép d Cắt máy cắt có lƣỡi dao chuyển động quay: Sơ đồ nguyên lý: S S d  h LR C C Z D U T- Hình 1.5- Kết cấu dao cắt đĩa Các máy cắt có lưỡi dao chuyển động quay gồm lưỡi cắt. .. Trang 16 Thiết kế máy cắt thép - Phương pháp cắt dao có lưỡi nghiêng : Phương pháp mép cắt không thẳng đẹp lực cắt cần thiết khơng u cầu lớn, cắt theo đường cắt cong, khơng u cầu kết cấu máy phải... Trang Thiết kế máy cắt thép Theo kinh nghiệm thực tế cắt thép máy cắt dao nghiêng Z tu = 1/30 D U T- LR C C chiều dày vật liệu ; SVTH:Phạm Văn Quyền – Lớp 12C1A GVHD: Lưu Đức Hòa Trang Thiết kế máy