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 TRẦN NGỌC HẢI ĐỖ NGỌC ANH Đà Nẵng, 2017 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP TẤM VÀ CƠ SỞ CẮT KIM LOẠI 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP TẤM: 1.1.1 Nhu cầu sử dụng : Ngày nhu cầu đời sống người ngày nâng cao kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ nhu cầu Trong có ngành khí nắm vai trị chủ đạo việc tạo sản phẩm, đặc biệt ngành cơng nghiệp chế tạo phơi lại phải đóng vai trị chủ chốt, khâu quy trình sản xuất khí Dẫn chứng nghiên cứu gần cho thấy tiêu thụ sản phẩm C C thép toàn cầu tăng trưởng tốc độ cao Nguyên nhân đẩy tăng nhu cầu R L T sản phẩm thép dải thép, thép ngành cơng nghiệp ơtơ, đóng tàu, chế tạo máy số ngành nghề khác… phát triển Cùng với xu hướng này, phát DU triển mạnh mẽ ngành công nghiệp khác thúc đẩy ngành thép trì xu hướng tăng trưởng lên vài năm tới Thép sử dụng nhiều ngành công nghiệp kể 1.1.2 Các sản phẩm sử dụng từ thép : Thép tiến hành trạng thái nóng nguội, loại có ưu điểm nhược điểm khác Các sản phẩm thép phân loại theo chiều dày thép : - Thép mỏng : - Thép dày : - Thép dài : Chiều dày s = 0.2 : 3.75 mm Chiều rộng b = 600 : 2200 mm Chiều dày s = : 60 mm Chiều rộng b = 600 : 5000 mm Chiều dài l = 4000 : 12000 mm Chiều dày s = 0.2 : mm Chiều rộng b = 200 : 1500 mm Chiều dài = 4000 : 60000 mm l Từ phân loại ta có dạng phơi thép khác như: Dạng phôi hay dạng phôi cuộn phôi dải SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Các sản phẩm sử dụng từ thép sơ lược từ ngành nghề sau : - Trong ngành chế tạo máy : Thép sử dụng thân máy máy cắt kim loại, vỏ máy… - Trong ngành khí tơ : Thép dùng làm khung sườn gầm, lót sàn xe tơ, che kín thùng xe, phận che kín khác C C R L T Hình 1.1-Thép sử dụng ngành khí tơ - Trong ngành điện : Thép dùng làm kết cấu cột điện cao thế, DU sản phẩm lĩnh vực điện thép stato động điện, cánh quạt cỡ lớn, thép mỏng dùng làm thép để ghép lại chấn lưu đèn ống , máy biến thế, hộp cơng tơ điện Hình 1.2- Thép sử dụng để lắp ráp kết cấu cột điện cao - Trong xây dựng : Thép hình cỡ lớn dầm cầu tạo thành từ thép dày cắt nhỏ, hay thép dùng để liên kết với để tạo nên kết cấu thép bền vững liên kết với mối hàn, bulơng đinh tán SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Hình 1.3-Thép sử dụng kết cấu cầu - Trong ngành chế biến: Thép sử dụng rộng rãi khơng kém, C C dùng để chế tạo thùng chứa, bể chứa, chai, hộp để đóng gói, R L T - Bên cạnh đặc biệt phải nhắc tới ngành đóng tàu dung thép dùng làm vỏ, kết cấu khung tàu thuyền Trong trình thực nghiệm Cơng ty DU TNHH MTV đóng sữa chữa tàu Hải Sơn trụ sở Đà Nẵng chứng thực điều nhu cấu thép với nhiều loại hình dáng kích thước nhằm phục vụ cho nhiều nhu cầu đặc biệt công tác sửa chữa đóng loại tàu thơ sơ phục vụ cho công việc đánh cá ngắn ngày, gần bờ tàu đánh bắt xa bờ, tàu cảnh sát biển, tàu chiến nhằm bảo vệ an ninh hàng hải toàn vẹn lãnh thổ giai đoạn nước ta phải đấu tranh nhằm chống lại lực bên nhằm gây bất ổn xâm chiếm lãnh thổ nước ta Hình 1.4-Tàu chế tạo từ thép SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Hình 1.5- Một cơng đoạn chế tạo vỏ tàu C C R L T DU Hình 1.6- Sử dụng thép chế tạo khung xương tàu Ngồi thép cịn dùng để dập đồ dùng dân dụng phục vụ đời sống hay ngành công nghiệp hàng không dùng để che chắn, nắp đậy thân, cửa máy bay, tên lửa, Với nhu cầu sử dụng thép tấm, cần thiết phải có máy móc, thiết bị để cắt loại thép phục vụ cơng nghiệp, đặc biệt lĩnh vực khí chế tạo 1.2 CƠ SỞ CẮT KIM LOẠI 1.2.1 Quá trình cắt đứt vật liệu : Dưới tác dụng ngoại lực kim loại biến dạng theo giai đoạn : biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo phá huỷ - Biến dạng đàn hồi : Là biến dạng bỏ tải trọng tác dụng, xảy tải trọng nhỏ giá trị gọi giới hạn đàn hồi SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm 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 - Biến dạng dẻo : biến dạng tồn bỏ tải trọng tác dụng, xảy tải trọng lớn giới hạn đàn hồi Tuỳ theo cấu trúc tinh thể kim loại, giai đoạn xảy mức độ khác tác dụng ngoại lực tải trọng Khi tải trọng từ Pđh → 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 thước vết nứt tăng lên, cuối kim loại bị C C phá huỷ Đó giai đoạn phá huỷ, giai đoạn tinh thể kim loại bị đứt rời Các giai đoạn trình cắt biểu diễn cụ thể hình : R L T DU a b c Hình 1.7- Các giai đoạn trình cắt a Giai đoạn biến dạng đàn hồi b Giai đoạn biến dạng dẻo c Giai đoạn phá hủy Chú thích : Bộ phận kẹp chống xoay Lưỡi cắt Lưỡi cắt Vật cắt kim loại dạng Ở giai đoạn đầu trình cắt biến dạng dẻo tập trung mép làm việc lưỡi cắt sau ổ biến dạng bao quanh lưỡi cắt ( H1.7a) Giai đoạn hai bắt đầu có chuyển dịch tương đối phần với phần (H1.7b) Ở giai đoạn tạo bề mặt phẳng nhẵn, bóng san phẳng lực ma sát hướng theo bề mặt bên lưỡi dao SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Do tiến lại gần lưỡi cắt, mức độ biến dạng tăng lên tính dẻo kim loại bị bắt đầu giai đoạn phá hủy Các vết nứt xuất hiện, phát triển phá huỷ kim loại kết thúc trình tách phần vật liệu khỏi phần vật liệu khác (H1.7c) Sự phá huỷ kim loại xảy phía trước mép làm việc lưỡi dao tấm, vết nứt gọi vết nứt phá vỡ trước 1.2.2 Sự thay đổi tính chất thép q trình gia cơng: Khi cắt tính chất thép bị thay đổi, trình cắt biến dạng dẻo nguội làm cấu trúc tinh thể thay đổi: mật độ khuyết tật tăng lên mạnh mẽ dẫn tới độ bền kim loại tăng lên, kích thước hình dạng hạt kim lọai hướng trục tinh thể thay đổi làm phát sinh ứng suất dư xuất mặt trượt kích thích q trình hóa già kim loại Cụ thể sau : C C - Sự hóa già biến dạng: Hệ hóa già kim loại giảm tính dẻo (độ giãn dài tỷ đối giảm) R L T nâng cao tính bền kim lọai (trở lực biến dạng, giới hạn chảy độ cứng tăng) Sự DU hóa già biến dạng xảy khơng đồng đều, trước tiên làm tăng độ cứng kim loại vùng có mật độ nguyên tử nitơ cacbon cao, chủ yếu mặt trượt, đặc biệt có nhiều lệch Đối với thép Cacbon thấp, hóa già biến dạng xảy mãnh liệt sau biến dạng dẻo nguội; cường độ tỷ lệ thuận với mức độ biến dạng, nhiệt độ môi trường xung quanh thời gian - Xuất mặt trượt: Mặt trượt dấu vết vật lý biến dạng dẻo cục gây Mặt trượt xuất vùng gần mép cắt, làm giảm độ nhẵn bóng bề mặt Sự xuất mặt trượt có liên quan đến tính chất học khơng đồng phơi Sự khơng đồng hóa già trình biến dạng gây Trên vùng bề mặt sau cắt quan sát thấy phần lồi lõm tương ứng với mặt trượt - Sự phát sinh tượng ăn mòn: Trong trình xảy biến dạng dẻo nguội kim loại xảy hóa bền Sự hóa bền với số tượng khác làm cho khả chống ăn mòn kim loại giảm Tuy vậy, điều kiện khơng giống nhau, thay đổi hình dạng phôi kề sau cắt phát sinh ứng suất dư tế vi Những ứng suất dư SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm có ăn mịn sâu tinh thể làm suy yếu liên kết biên giới hạt gây mầm giòn tự phát sản phẩm kim loại bán thành phẩm 1.2.3 Lực tác dụng trình cắt : Tiếp theo phân tích cụ thể lực tác dụng cắt vật liệu dao cắt Dưới hình biểu diễn sơ đồ tác dụng lực cắt : C C R L T Hình 1.8 - Sơ đồ tác dụng lực cắt Lực tác dụng P lưỡi cắt lưỡi cắt lệch nhau, có khe hở DU lưỡi cắt, tạo nên momen quay : M = P1 a Thông thường a = (1.5-2) z (kGm) (m) Momen có xu hướng làm cho vật liệu quay góc nhỏ trước lúc bị cắt đứt Hiện tượng quay làm cho chất lượng mặt cắt xấu Bởi cần có chống quay cách thêm vịa lực ép Q lên vật liệu biểu diễn hình (1.8) Lực cắt tính tốn theo cơng thức sau : - Đối với lưỡi cắt bố trí song song : P= L S 𝜏𝑐 (kG) - Đối với lưỡi cắt bố trí nghiêng góc φ : P= 0,5 S2 τc tan φ (kG) - Đối với dao đĩa : P= 0,3 S2 τc m tan α (kG) Trong L : Chiều dài cắt SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B (mm) GVHD: ThS Trần Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm M : Momen quay (kGm) Φ : Góc nghiêng lưỡi cắt (độ) α : Góc ăn cặp dao đĩa tính theo độ (độ) s : Chiều dày thép (mm) 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 L Tuỳ thuộc vào khe hở lưỡi cắt L 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 vết nứt mép làm việc lưỡi cắt gặp trị số khe hở L tối ưu C C chất lượng mặt cắt tốt nhất, mặt cắt phẳng nhẵn Dưới hình biểu diễn rõ tối ưu khơng tối ưu cắt R L T DU Hình 9- Sơ đồ phân bố vết nứt mép cắt a.Trường hợp cắt chưa tối ưu b Trường hợp cắt tối ưu Ngồi lực cắt cịn bị phụ thuộc vào số yếu tố bảng sau: Bảng 1.1- Các thông số ảnh hưởng đến lực cắt Các nhân tố ảnh hưởng Giới hạn bền  b Nhiệt độ Bán kính góc lượn lưỡi dao r Góc lưỡi dao α Tốc độ cắt SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B Sự thay đổi Sự thay đổi lực thông số cắt P tăng tăng cao nhỏ giảm giảm giảm giảm tăng tăng GVHD: ThS Trần Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm CHƯƠNG PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY KẾT CẤU TỔNG THỂ MÁY 2.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẮT : Trải qua hàng trăm năm hình thành phát triển nghành kỹ thuật nói chung ngành khí nói riêng tìm ứng dụng vào sống nhiều kỹ thuật, phương pháp cắt kim loại, điển hình nêu lên số phương pháp tổng quát sơ đồ hình (2.1) sau : C C R L T DU Hình 2.1- Sơ đồ phương pháp cắt vật liệu Trên thực tế sử dụng nhiều phương pháp để cắt vật liệu từ thô sơ phương pháp đại mang lại xác suất cao Cơ ta thấy phương pháp cụ thể : cắt thủ công, cắt lửa hàn khí, cắt plasma, đặc biệt cắt chùm tia laser phương pháp mẻ xem phương án xác hiệu quả, hay phổ biến phương pháp cắt máy cắt có lưỡi dao Tùy theo hình dạng, kích thước phơi, yêu cầu kỹ thuật sản phẩm qui mơ sản suất mà ta áp dụng phương pháp cắt khác Mặt khác phương pháp cắt ảnh hưởng lớn đến suất sản xuất Sau ta tiến hành phân tích số phương pháp cắt thép phổ biến nay, từ chọn phương án thích hợp SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm 5.3 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: 5.3.1 Sơ đồ nguyên lý: C C R L T DU Hình 5.6- Sơ đồ điều khiển máy SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải 91 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm C C R L T DU Hình 5.7- Biểu đồ trạng thái hệ thống điều khiển 5.3.2 Hoạt động: Phôi động M dẫn động lăn đưa vào vùng cắt Chiều rộng phôi điều chỉnh sẵn, cảm biến đo độ dài S0 đo đủ chiều dài cần cắt ( tức đạt bề rộng cần cắt), PLC xuất tín hiệu dừng động phanh hãm trục động cơ; đồng thời piston xilanh kẹp phôi A xuống Khi kẹp chặt, tức chạm vào công tắc hành trình X1 tác động làm pistin xilanh cắt B xuống Đến cắt xong chạm công tắc hành trình Y1 lùi về, chạm Y0 tác động làm piston xilanh A lùi Khi piston chạm X0 tác động làm động M quay tiếp tục chu trình SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải 92 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm 5.3.3 Sơ đồ kết nối: C C R L T Hình 5.8- Sơ đồ kết nối 5.3.4 Chương trình điều khiển: DU Hình 5.9- Chương trình điều khiển SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải 93 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm CHƯƠNG 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 khoảng 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 mặt kinh tế Để cho máy cắt làm việc an tồn hiệu địi hỏi cơng 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 C C 6.1 TRƯỚC KHI LÀM VIỆC R L T Trước làm việc người cơng nhân vận hành máy phải kiểm tra tồn máy, tức kiểm tra phận truyền động có làm việc an tồn hay khơng DU -Kiểm tra thiết bị điều khiển, nắp đậy che chắn đặc biệt vấn đề bôi trơn phận ổ đỡ, rãnh trượt -Kiểm tra hệ thống bơm dầu thủy lực (động cơ, dây dẫn, đồ hồ đo áp,van, ) -Kiểm tra dao cắt không mẻ, vỡ -Ấn nút khởi động động cơ, cho máy chạy thử chưa có phơi cắt vận hành, kiểm tra lại dao hệ thống thủy lực an toàn hay chưa Khi đảm bảo yêu cầu vận hành máy 6.2 TRONG KHI LÀM VIỆC Quá trình làm việc người công nhân đứng mảy phải mang bảo hộ lao động quy định, phải đặt phôi vào vị trí bàn cấp phơi, 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, ngắt cầu dao máy báo với người có trách nhiệm SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải 94 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm 6.3 SAU KHI 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 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 Đặc biệt ngừng máy sửa chữa phải treo biển báo C C R L T DU SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải 95 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN Đánh giá: - Máy cắt thép tạo biên dạng chi tiết có kích thước lớn ( chiều dày lớn 20 mm, chiều rộng lớn 4000mm ) - Kết cấu máy đơn giản, dễ chế tạo - Việc điều khiển, thao tác gia công máy dễ dàng - Máy chuyển động êm, an tồn cho người sử dụng - Máy đóng vai trị quan trọng nhiều ngành công nghiệp khác Bởi lí mà máy cắt thép quan trọng không thiếu phát triển công nghiệp C C R L T Kết luận: - Sau tháng tìm hiểu nghiên cứu máy cắt thép tấm, hướng dẫn DU giúp đỡ tận tình thầy Th.S Trần Ngọc Hải giúp em hoàn thành đề tài - Đây đề tài không thực tế sản xuất sinh viên q trình học tập cịn nhiều khó khăn nhiều vấn đề cần giải quyết, bên cạnh hạn chế mặt tài liệu thời gian khiến cho trình làm đồ án gặp nhiều trở ngại Do q trình làm đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng ý kiến thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải 96 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Thị Chất , “ Vẽ kỹ thuật khí ”, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội, 2008 [2] Đinh Minh Diệm, “ Các phương pháp gia công đặc biệt ”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2010 [3] Nguyễn Trọng Hiệp, “ Thiết kế chi tiết máy ”, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội, 2010 [4] Lưu Đức Hòa, “ Cơ khí đại cương ”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội ,2007 [5] Lưu Đức Hịa, “ Cơng nghệ kim loại 2”, Trường đại học Bách khoa – Đại học Đà nẵng, 2008 C C [6] Lê Hồng Ngọc, “ Sức bền vật liệu ”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà R L T Nội, 1998 [7] Hồ Gia Phổ, “ Training proengineer wildefire v5.0”, Trung tâm thiết kế đào DU tạo phần mềm khí MCE, Đà Nẵng, 2013 [8] Trần Hữu Quế, “ Vẽ kỹ thuật khí (tập 2) ”, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội, 2000 [9] Tôn Yên, “ Công nghệ dập nguội ”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1974 [10] Trần Xuân Tùy, Trần Minh Chính, Trần Ngọc Hải, “ Hệ thống điều khiển thủy khí ”, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội, 2011 [11] Trần Xuân Tùy, Trần Ngọc Hải, “ Điều khiển thủy lực- khí nén lập trình PLC ”, Trường đại học Bách khoa – Đại học Đà nẵng, Đà Nẵng, 2010 SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B GVHD: ThS Trần Ngọc Hải 97 LỜI CẢM ƠN Cùng với phát triển khoa học nói chung ngành khí nói riêng Địi hỏi người cán kỹ thuật phải nắm vững kiến thức tương đối rộng Đồng thời phải biết vận dụng kiến thức học suốt trình học để giải vấn đề cụ thể thường gặp sản xuất, sửa chữa sử dụng Do đồ án tốt nghiệp có mục đích giúp tổng hợp hệ thống lại kiến thức học trước lúc trường Cùng với phát triển thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa ngành khí nhu cầu sản xuất phải sử dụng máy móc có độ xác cao, phải giảm sức lao động người, tăng suất lao động Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, em nhận C C đề tài tốt nghiệp “Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm” Sau thời gian thực tập tốt nghiệp làm quen tìm hiểu “Máy Cắt R L T Thép Tấm” kết hợp với hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy ThS Trần Ngọc Hải tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp DU Do khả kinh nghiệm hạn chế nên trình làm đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng ý kiến thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng năm Sinh viên thực Đỗ Ngọc Anh i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU viii CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP TẤM VÀ CƠ SỞ CẮT KIM LOẠI 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP TẤM: 1.1.1 Nhu cầu sử dụng : 1.1.2 Các sản phẩm sử dụng từ thép tấm: 1.2 CƠ SỞ CẮT KIM LOẠI C C 1.2.1 Quá trình cắt đứt vật liệu : 1.2.2 Sự thay đổi tính chất thép q trình gia cơng: R L T 1.2.3 Lực tác dụng trình cắt : CHƯƠNG PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY KẾT CẤU TỔNG DU THỂ MÁY 2.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẮT : 2.1.1 Phương pháp cắt nhiệt: 10 2.1.2 Cắt lực : 13 2.1.3 Kết luận: 17 2.2 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG: 18 2.2.1 Yêu cầu lựa chọn phương án truyền động : 18 2.2.2 Kết cấu tổng thể phân tích lựa chọn cấu truyền động : 19 3.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY: 24 3.1.1 Xác định chiều dài lưỡi dao, hành trình vận hành: 24 3.1.2 Xác định vận tốc thời gian cắt đầu dao trên: 25 3.2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC: 26 3.2.1 Thiết kế động học cho phận cấp phôi tự động: 26 3.2.2 Cơ cấu đỡ phôi : 30 3.3 Thiết kế động học cho phận đỡ sản phẩm: 34 CHƯƠNG TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY 35 ii 4.1.TÍNH TỐN BỘ PHẬN CẮT : 35 4.1.1.Tính tốn lực cắt : 35 4.1.2.Tính tốn thơng số phận cắt : 35 4.2 TÍNH TỐN BỘ PHẬN KẸP CHẶT : 38 4.2.1 Lực kẹp : 38 4.2.2 Tính tốn thơng số phận kẹp : 39 4.3 TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN CỊN LẠI CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC: 41 4.3.1 Tính tốn lựa chọn thơng số bơm: 41 4.3.2 Tính tổn thất hệ thống : 44 C C 4.3.3 Xác định tiết diện ống dẫn dầu : 47 R L T 4.3.4 Phân tích chọn loại dầu hệ thống : 48 4.3.5 Chọn phần tử thuỷ lực khác: 49 DU 4.4 TÍNH TỐN CÁC THÔNG SỐ GÁ DAO VÀ BÀN TRƯỢT GÁ DAO: 54 4.4.1 Chọn vật liệu chế tạo dao cắt: 54 4.4.2 Các thông số dao bàn trượt gá dao: 55 4.5 TÍNH TỐN HỆ THỐNG CẤP PHƠI: 57 4.5.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động : 57 4.5.2 Tính tốn thiết kế hệ thống cấp phôi : 58 4.6 TÍNH TỐN HỆ THỐNG ĐỠ SẢN PHẨM : 62 4.7 THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC : 63 4.7.1 Lựa chọn phương án truyền động : 63 4.7.2 Tính tốn thơng số truyền : 64 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 83 5.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC: 83 5.1.1 Sơ lược hệ thống điều khiển PLC : 83 5.1.2 Sơ đồ khối điều khiển PLC: 84 5.1.3 Lập trình thiết bị logic chuẩn: 85 5.1.4 Nội dung chương trình điều khiển: 87 iii 5.2 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN: 87 5.2.1 Dùng công tắc hành trình: 88 5.2.2 Sử dụng cảm biến hồng ngoại: 89 5.2.3 Dùng cảm biến đo độ dài: 90 5.2.4 Kết luận: 90 5.3 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: 91 5.3.1 Sơ đồ nguyên lý: 91 5.3.2 Hoạt động 95 5.3.3 Sơ đồ kết nối: 93 5.3.4 Chương trình điều khiển: 93 C C CHƯƠNG 6: AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY 97 6.1 TRƯỚC KHI LÀM VIỆC 97 R L T 6.2 TRONG KHI LÀM VIỆC 97 6.3 SAU KHI LÀM VIỆC 98 DU ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1- Thép sử dụng ngành khí tơ Hình 1.2- Thép sử dụng để lắp ráp kết cấu cột điện cao Hình 1.3- Thép sử dụng kết cấu cầu Hình 1.4- Tàu chế tạo từ thép Hình 1.5- Một cơng đoạn chế tạo vỏ tàu Hình 1.6- Sử dụng thép chế tạo khung xương tàu Hình 1.7- Các giai đoạn trình cắt C C Hình 1.8- Sơ đồ tác dụng lực cắt Hình 1.9- Sơ đồ phân bố vết nứt mép cắt R L T Hình 2.1- Sơ đồ phương pháp cắt vật liệu Hình 2.2- Sơ đồ cắt khí 10 DU Hình 2.3- Sơ đồ nguyên lý điều khiển hướng chùm tia laser cắt 12 Hình 2.4- Sơ đồ nguyên lý cắt lưỡi dao nghiêng 13 Hình 2.5– Sơ đồ nguyên lý cắt lưỡi dao song song 14 Hình 2.6- Máy cắt lưỡi dao song song thực tế 15 Hình 2.7- Sơ đồ thay đổi lực cắt máy cắt……………… 15 Hình 2.8- Kết cấu dao cắt đĩa cặp dao 16 Hình 2.9- Sơ đồ nguyên lý cắt lưỡi dao chấn động 17 Hình 2.10- Sơ đồ nguyên lý hoạt động toàn máy 19 Hình 2.11- Sơ đồ cấu tay quay trượt 20 Hình 2.12- Sơ đồ nguyên lý cấu hình sin 21 Hình 2.13- Sơ đồ hệ thống xilanh thuỷ lực 21 Hình 2.14- Sơ đồ hệ thống thuỷ lực tạo lực cắt 23 Hình 3.1- Sơ đồ xác định độ vận hành dao nghiêng 24 Hình 3.2- Nguyên lý cấp phơi hệ thống xilanh - piston khí nén 26 Hình 3.3- Sơ đồ nguyên lý cấp phôi nhờ ma sát hai lô cán 27 Hình 3.4- Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp phôi dùng băng tải 28 v Hình 3.5- Sơ đồ động máy 29 Hình 3.6- Kết cấu bàn đỡ phơi 30 Hình 3.7- Sơ đồ kẹp phơi trọng lực khối kim loại 31 Hình 3.8- Sơ đồ cấu kẹp phơi lo xo chịu nén 32 Hình 3.9- Sơ đồ phận đỡ sản phẩm 34 Hình 4.1- Sơ đồ xác định kích thước xilanh 38 Hình 4.2- Sơ đồ nguyên lý bơm cánh gạt kép 43 Hình 4.3- Hình ảnh chi tiết bơm cánh gạt kép 43 Hình 4.4- Sơ đồ kết cấu ký hiệu van tràn 49 Hình 4.5- Sơ đồ kết cấu ký hiệu 50 Hình 4.6- Ký hiệu van cản (Hình 3.30/ Trang 62, [10] ) 50 C C Hình 4.7- Ký hiệu van giảm áp ( Hình 3.5/ Trang 45, [10] ) 51 R L T Hình 4.8- Các loại ống nối ( Hình 3.36/ Trang 66, [10] ) 52 Hình 4.9- Sơ đồ kết cấu bể dầu ( Hình 2.16/ Trang 32, [10] ) 53 DU Hình 4.10- Kết cấu lưỡi dao 55 Hình 4.11- Kết cấu bàn trượt gá dao 56 Hình 4.12- Sơ đồ hệ thống cấp phơi 58 Hình 4.13- Kết cấu lăn hệ thống cấp phôi 59 Hình 4.14- Hình ảnh lăn thực tế 59 Hình 4.15- Sơ đồ tính tốn hệ thống đỡ sản phẩm 63 Hình 4.16- Bộ truyền trục vít – bánh vít hộp giảm tốc 64 Hình 4.17- Lực tác dụng lên truyền 70 Hình 4.18 - Biểu đồ mơmen tác dụng lên trục vít 73 Hình 4.19- Biểu đồ mơmen tác dụng lên trục bánh vít 75 Hình 4.20- Sơ đồ phân bố lực trục vít 79 Hình 4.21- Sơ đồ phân bố lực trục bánh vít 81 Hình 5.1- Sơ đồ khối PLC 84 Hình 5.2- Ví dụ lập trình rơle phụ 86 Hình 5.3- Sơ đồ đo cơng tắc hành trình 88 Hình 5.4- Sơ đồ đo cảm biến hồng ngoại 89 vi Hình 5.5- Sơ đồ đo cảm biến độ dài 90 Hình 5.6- Sơ đồ điều khiển máy 91 Hình 5.7- Biểu đồ trạng thái hệ thống điều khiển 92 Hình 5.8- Sơ đồ kết nối 96 Hình 5.9- Chương trình điều khiển 93 C C R L T DU vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1- Các thông số ảnh hưởng đến lực cắt Bảng 4.1– Khoảng giá trị tổn thất áp suất loại van 44 C C R L T DU viii ... Chọn thời gian cắt dao : t = 8,8 SVTH: Đỗ Ngọc Anh _ 10C1B (s) GVHD: ThS Trần Ngọc Hải 25 Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm 3.2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC: Thiết kế động học cho máy lựa chọn phương... nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm - Nhược điểm : + Thiết bị cồng kềnh, khó điều khiển xác phơi thép đến vị trí cần cắt ❖ Kết luận: Với phương án đếu có ưu điểm nhược điểm riêng xét yêu cầu máy để cắt. .. án tốt nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Để cắt thép mép cắt thẳng, vng góc với phương cắt ta sử dụng cơng thức tính lực kẹp Q sau: Q = (0,03  0,05) P (N) Trong đó: P : Lực cắt thép, P = 1029648