(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy uốn đai thép xây dựng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MÁY UỐN ĐAI THÉP XÂY DỰNG Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS NGUYỄN ĐẮC LỰC CAO XUÂN HUY Đà Nẵng, 2019 TÓM TẮT D U T- LR C C Tên đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng Sinh viên thực hiện: Cao Xuân Huy MSSV: 101140232 Lớp: 14c1va Nội dung tóm tắt Xuất phát từ yêu cầu thực tế: người lao động cần đạt suất cao xây dựng Do vậy em nhận nhiệm vụ thiết kế máy uốn đai thép xây dựng Trong quá trình thiết kế em đã tham khảo một số máy bẻ đai thực tế và một số tài liệu có liên quan Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp: + Cơ sở lý thuyết về quá trình duỗi, uốn và cắt + thiết kế máy uốn đai thép xây dựng Kết quả đạt được: + phần lý thuyết - Giới thiệu về máy duỗi, máy uốn và cắt thép dây tự động - Cơ chế duỗi thẳng, cụm uốn và cắt thép dây tự động + phần thiết kế máy - Phân tích lựa chọn phương án thiết kế - Thiết kế sơ đồ động - Thiết kế và tính toán cho các kết cấu chính của máy - Thiết kế các cụm kết cấu khác i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đợc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: CAO XUÂN HUY Số thẻ sinh viên: 101140232 Lớp: 14C1VA Khoa: Cơ khí Tên đề tài đồ án: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng Ngành: Công nghệ chế tạo máy D U T- LR C C Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Số liệu ban đầu : Thép d = 6-:-8 mm Năng suất : 3000 đai/ca Các số liệu khác : Tham khảo thực tế Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - u cầu kỹ tḥt của máy: nguyên liệu, sản phẩm, yêu cầu kỹ thuật - Phân tích lựa chọn phương án hợp lý - Xây dựng sơ đờ đợng của máy - Tính tốn lựa chọn thơng số kỹ tḥt chủ yếu - Tính toán thiết kế kết cấu sức bền Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ ): - Bản vẽ sơ đồ nguyên lý/sơ đồ động của máy (1A0) - Bản vẽ kết cấu chung của toàn máy (1A0) - Bản vẽ cụm chi tiết (cụm d̃i thẳng, cụm uốn cắt ) (2-3A0) - Bản vẽ cụm đo chiều dài thép dây (1A0) - Bản vẽ sơ đồ điều khiễn và sơ đồ mạch điện (2A0) Tổng cộng : 6-7 bản vẽ A0 Họ tên người hướng dẫn: ThS.Nguyễn Đắc Lực Phần/ Nội dung: Tồn bợ Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 29/02/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 25/05/2019 Đà Nẵng, ngày Trưởng Bộ môn……………………… tháng Người hướng dẫn ii năm 2019 MỤC LỤC TÓM TẮT i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG vi LỜI NÓI ĐẦU viii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY DUỖI, UỐN VÀ CẮT ĐAI THÉP 1.1 Tình hình sử dụng thép nước giới 1.1.1 Tình hình sử dụng thép giới 1.1.2 Tình hình sử dụng thép nước 1.1.3 Thép xây dựng 1.2 Thực trạng máy duỗi, uốn cắt đai thép giới và nước 1.2.1 Thực trạng máy duỗi uốn cắt đai thép giới 1.2.2 Thực trạng máy duỗi, uốn cắt đai thép tại Việt Nam C 1.2.3 Các loại đai thép CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG KIM LOẠI C 2.1 Lý thuyết trình biến dạng dẻo của kim loại LR 2.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo biến dạng của kim loại 2.1.2 Trạng thái ứng suất và phương trình déo 10 T- 2.1.3 Biến dạng dẻo kim loại trạng thái nguội 13 2.1.4 Biến dạng dẻo phá hủy 13 U 2.2 Khái niệm uốn 14 D 2.2.1 Định nghĩa 14 2.2.2 Quá trình uốn 15 2.2.3 Tính đàn hồi uốn 15 2.2.4 Bán kính uốn nhỏ nhất lớn nhất 16 2.2.5 Cơng thức tính lực uốn 16 2.3 Cắt áp lực lưỡi cắt 17 CHƯƠNG CÁC THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ UỐN DUỖI VÀ CẮT THÉP 19 3.1 Các phương pháp duỗi thép 19 3.1.1 Duỗi thép thủ công (bằng tay) 19 3.1.2 Duỗi thép máy 19 3.2 Các phương pháp uốn thép 24 3.2.1 Phương pháp uốn tay 24 3.2.2 Phương pháp uốn động 24 3.3 Các phương pháp cắt thép 25 iii 3.3.1 Phương pháp cắt thủ công 25 3.3.2 Cắt hờ quang điện ngọn lửa khí hàn 26 3.3.3 Cắt máy cắt có lưỡi dao chuyển đợng tính tiến 27 CHƯƠNG THIẾT KẾ MÁY DUỖI, UỐN VÀ CẮT ĐAI XÂY DỰNG 35 4.1 Các yêu cầu với máy duỗi, uốn cắt đai 35 4.1.1 Các tiêu về hiệu quả sử dụng 35 4.1.2 Khẳ làm việc 35 4.1.3 Độ tin 35 4.1.4 An toàn sử dụng 35 4.2 Phân tích lựa chọn phương án 35 4.2.1 Phương án 35 4.2.2 Phương án 36 4.3 Nguyên lý hoạt động của máy 36 C 4.4 Xây dựng bản vẽ nguyên lý 37 C 4.5 Tính toán các cấu của máy 37 4.5.1 Cơ cấu duỗi 37 LR 4.5.2 Cơ cấu uốn thép 40 4.5.3 Cơ cấu cắt thép 41 T- 4.5.4 Tính chọn động cho cấu uốn cắt 42 U 4.6 Sơ đờ đợng tồn máy 43 CHƯƠNG TÍNH TỐN SỨC BỀN, THIẾT KẾ KẾT CẤU TỒN MÁY 43 D 5.1 Thiết kế bộ truyền đai cho cụm duỗi 43 5.1.1 Chọn loại đai 44 5.1.2 Định đường kính bánh đai 44 5.1.3 Chọn sơ bộ khoảng cách trục 44 5.1.4 Định xác chiều dài đai và L và khoảng cách trục A 45 5.1.5 Kiểm nghiệm góc ơm 45 5.1.6 Xác định số đai cần thiết 45 5.1.7 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai 46 5.1.8 Xác định lực căng ban đầu lực tác dụng lên trục 47 5.2 Thiết kế bộ truyền cho cấu uốn và cấu cắt 47 5.2.1 Sơ đồ nguyên lý cấu uốn cắt 47 5.2.2 Bộ truyền đai qua trục trung gian 47 5.2.3 Tính bợ trùn đai từ trục trung gian qua trục cắt 51 5.2.4 Tính chọn bợ trùn xích cho trục uốn 54 iv 5.3 Tính sức bền trục quay cụm duỗi 57 5.4 Tính sức bền trục trung gian của cụm cấu uốn duỗi 61 5.5 Thiết kế gối đỡ ổ trục 65 5.6 Tính toán sức bền then trục 66 5.7 Cơ cấu điều khiển q trính uốn q trình cắt 66 5.7.1 Ly hợp 66 5.7.2 Ly hợp vấu 67 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 69 6.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 70 6.2 Các phần tử thiết bị điều khiển 70 6.2.1 Mạch Arduino UNO 70 6.2.2 ATMEGA328P-AU 71 6.2.3 Cảm biến (Encoder) 72 C 6.2.4 Rơle 73 C 6.3 Thiết kế mạch điều khiển mạch điện 75 6.3.1 Mạch điều khiển 75 LR 6.3.2 Sơ đồ mạch điện 76 CHƯƠNG AN TOÀN SỬ DỤNG 76 T- 7.1 Quy trình vận hành 77 U 7.1.1 Kiểm tra cụm duỗi 77 7.1.2 Kiểm tra cụm uốn và căt 77 D 7.1.3 Hệ thống điều khiển điện 77 7.2 Quy trình bảo dưỡng 78 7.2.1 Cụm duỗi 78 7.2.2 Cụm uốn cắt 78 7.2.3 Hệ thống điều khiển điện 78 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 v DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG Hình 1.1: Sản phẩm thép Hình 1.2: Tình hình sản xuất thép năm 2017 Bảng 1-1 Các loại mác thép theo tiêu chuẩn Nga và Việt Nam Bảng 1-2 Thông số Mác thép tại Việt Nam Hình 1.3: Máy d̃i, cắt thép sản xuất tại Trung Quốc Bảng 1-3 Thông số kỹ thuật cảu máy bẻ đai thép GT4 Hình 1.4:Máy uốn sắt TOYO Nhật Bản Hình 1.5: Cơng nhân kéo thép từ máy d̃i Hình 1.6: Cơng nhân cắt thép máy cắt tay Hình 1.7: Máy bẻ đai thép TD08 Hình 1.8: đai hình chữ nhật và đai hình vuông LR C C Hình 2.1: Sơ đồ biến dạng đơn tinh thể Hình 2.2: Các dạng ứng suất Hình 2.3: Mối quan hệ tính chất học mức độ biến dạng Hình 2.4: Sơ đồ biển đờ tải trọng – biến dạng điển hình của kim loại Hình 2.5: Biến dạng của phơi trước sau uốn D U T- Hình 2.6: Tính đàn hồi uốn Hình 2.7: Các giai đoạn cắt kim loại Bảng 3.1: Một số loại máy duỗi (nắn) thép thơng dụng và tính sử dụng Hình 3.1: Ngun lý làm việc của lăn Hình 3.1: Khung quay Hình 3.2: Cơ cấu truyền lực để uốn thép tay Hình 3.3: Máy uốn bán tự đợng Hình 3.4: Máy uốn ống điện thủy lực Diamond – Japan Hình 3.5: Kéo cắt sắt Hình 3.6: Cắt sắt máy cắt tay Hình 3.7: Sơ đờ cắt khí Hình 3.8: Sơ đồ cấu tay quay trượt Hình 3.9: Sơ đờ ngun lý cấu hình sin Hình 3.10: Nguyên lý cắt dao thẳng song song Hình 3.11: Sơ đồ thời kỳ cặp Hình 3.12: Sơ đồ thời kỳ cắt Hình 3.13: Nguyên lý cắt thép tấm dao nghiêng Hình 3.14: Hình dạng lưỡi cắt vi Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý máy cắt đĩa Hình 4.1: Sơ đờ ngun lý Hình 4.2: Hành trình bánh lệch tâm Hình 4.3: Sơ đờ đợng tồn máy Hình 5.1: Kích thước đai Hình 5.2: Kích thước chủ yếu của rảnh đai Hình 5.3: Sơ đồ nguyên lý cấu uốn cắt Hình 5.4: Tiết diện đai B Hình 5.5: Kích thước chủ yếu của rảnh đai Hình 5.6: Tiết diện đai B Hình 5.7: Kích thước chủ yếu của rảnh đai Hình 5.8: Cấu tạo xích ống lăn C Hình 5.9: Phân bố lực cụm d̃i Hình 5.10: Biễu đờ momen uốn momen xoắc Hình 5.11: Phân bố lực trục trung gian LR C Hình 5.12: Biễu đờ momen uốn momen xoắn Hình 5.13: Phân bố lực ổ lăn Hình 5.14: Ly hợp vấu T- Hình 6.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động D U Hình 6.2: Mạch Arduino UNO Hình 6.3: Sơ đờ chân Atmega328 Hình 6.4: Encoder Hình 6.5: Cấu tạo bên của Encoder Hình 6.6: Sơ đờ chân Rơle kênh Hình 6.7: Modun Rơle kênh Hình 6.8: Sơ đờ hoạt đợng uốn đai thép Hình 6.9: Sơ đờ mạch điểu khiển Hình 6.10: Sơ đờ mạch điện điều khiển vii LỜI NÓI ĐẦU Ngành chế tạo máy đóng mợt vai trị quan trọng cơng c̣c cơng nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiện nay, với nhiệm vụ thiết kế, chế tạo thiết bị, phương tiện máy móc phục vụ cho sản xuất sinh hoạt Để làm được điều này người kỹ sư cần có kiến thức đủ sâu rợng để phân tích, đề x́t phương án nhằm giải tốt vấn đề thiết kế chế tạo Từ thực tế sinh viên của ngành Công nghệ chế tạo máy sau năm học, em đã tích lũy được một số kiến thức về thiết kế chế tạo máy Để củng cố bổ sung thêm kiến thức đã học và để áp dụng kiến thức đó vào thực tế em đã được nhận thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng” Trong đồ án tốt nghiệp em vừa tính tốn về lý thuyết, gặp khơng khó LR C C khăn Trong suốt quá trình làm đờ án, nhờ hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Đắc Lực giúp đỡ nhiệt tình của thầy khoa em đã hoàn thành tốt đề tài Em xin chân thành! Đồ án tốt nghiệp này là bước ngoặt cuối để em trở thành kỹ sư thực thụ Đây chính là hội cuối để em thể hiện khả của ở trường D U T- Em đã cố gắng hết sức mình để hoàn thành tốt đề tài này Tuy nhiên, quá trình làm đồ án khơng thể khơng có sai sót, kính mong thầy tận tình bảo để giúp em sửa chữa khuyết điểm, khúc mắc cịn tờn tại có thêm kinh nghiệm thực tiễn để sau trường em làm việc được tốt Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2019 Sinh viên thực hiện: Cao Xuân Huy viii Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY DUỖI, UỐN VÀ CẮT ĐAI THÉP 1.1 Tình hình sử dụng thép nước giới 1.1.1 Tình hình sử dụng thép giới Ngày thép vật liệu thiếu người, dễ dàng tìm thấy chúng khắp mọi nơi, các thiết bị ô tô, xe máy, tàu thủy, nhà cửa hay đồ dùng gia đình… Thép cịn đóng góp tiến hóa của loài người Có thể nói T- LR C C tầm quan trọng của sắt thếp người rất lớn D U Hình 1.1 Sản phẩm thép Theo số liệu báo cáo của 66 nước gửi tới Hiệp hội Thép Thế giới (Worldsteel), sản lượng thép thô đã đạt 1,691 tỷ tấn năm 2017, so với mức 1,606 tỷ tấn của năm 2016, sản lượng thép thơ toàn cầu đã tăng 5,3% Khi đề cập đến ngành sản xuất thép, Trung Quốc là nước giữ vị vượt trội so với các nước khác giới Theo tổ chức Thép giới, nước chiếm 49% số 1,691 tấn thép được sản xuất toàn cầu năm 2017 Trung Quốc với liên minh châu Âu, Nhật Bản, Ấn Độ Mỹ nhà sản xuất thép hàng đầu giới Mỹ là nước nhập thép lớn nhất giới với tổng giá trị thép nhập của nước này năm 2018 đạt 30 tỷ USD 1.1.2 Tình hình sử dụng thép nước Trong báo cáo nhất của Cục Quản lý giá (Bợ Tài chính) vừa cơng bố, sản lượng tiêu thụ thép năm 2017 đạt 9,12 triệu tấn, tăng 14% so với năm 2016 Trong năm, giá thép xây dựng có nhiều biến động với tăng giảm của thị trường thép giới SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng Tra bảng (14P tkctm) ứng với d = 35 mm chọn ổ bi đỡ ký hiệu 107 (loại đặc biệt nhẹ, rợng vừa) có Cbảng = 18500 Đường kinh ngồi D = 62 mm, bề rợng B =14 mm 5.6 Tính toán sức bền then trục Kiểm nghiệm sức bền dập: Theo bảng (7-23 [5]) Đường kính trục d = 40 mm, chiều dài mazơ là 30 mm ta có kích thước then: b = 12 mm, h = 8mm, t =4,5 mm, t1 = 3,6 mm, k = 4,2 mm Chiều dài làm việc của then 60 mm T  2M x 2.70122   14 N.mm2 d k l 40.4, 2.60  T   T   150 N.mm2 Kiểm nghiệm sức bền cắt: Theo bảng (7-20 ơ]5]) 2M x 2.70122   4,87 N.mm2 d b.l 40.12.60 C c  Theo bảng (7-21 tkctm) LR C    120 N/mm2 5.7 Cơ cấu điều khiển q trính uốn q trình cắt U T- 5.7.1 Ly hợp Ly hợp một cấu được sử dụng một thiết bị để nối tách hai trục quay với Trong thiết bị này, một hai trục thường được một động hay puly dẫn đợng cịn trục lại dẫn đợng thiết bị khác Ly hợp dùng để nối hai trục D lại với để chúng gắn lại với quay mợt tốc đợ tách riêng để quay với tốc độ khác Có nhiều loại ly hợp, tùy theo cách phân loại có loại ly hợp sau: - Phân loại theo cách điều khiển có loại điều khiển lái xe loại tự động - Phân loại theo cách truyền mômen xoắn từ cốt máy đến trục của hệ thống truyền lực, có: ly hợp vấu, ly hợp ma sát, ly hợp ly tâm, ly hợp an toàn, ly hợp thuỷ lực, ly hợp nam châm điện ly hợp liên hợp - Ngoài ly hợp thủy lực được phát triển vì nó có ưu điểm bản là giảm được tải trọng va đập lên hệ thống truyền lực SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực 66 Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng Trong quá trình thiết kế các bộ phận điều khiển cấu cắt và cấu uốn, ta sử dụng hai bộ ly hợp riêng biêt Ly hợp vấu sử dụng cho việc đóng ngắt cấu uốn, và sử dụng ly hợp chót then quay để điều hiển đóng ngắt cấu cắt 5.7.2 Ly hợp vấu Ly hợp vấu gờm hai ly hợp có vấu ở mặt bên, đóng ly hợp vấu gài vào truyền chuển động quay momem xoắn tù trực qua trục khác Hình dạng tiết diện vấu la tam giac, chữ nhật hình thang Vấu tam giác được dùng vận tốc của trục thấp, tải trọng nhỏ Vấu chữ nhật dùng tải trọng lớn, vận tốc hai trục lúc bắt đầu đóng ly hợp không được chênh lệch nhiều Trường hợp vận tốc hai trục chênh lệch nhiều, tải trọng lớn dùng vấu hình LR C C thang hợp nhất T- Hình 5.14: Ly hợp vấu D U Tính tốn ly hợp vấu hình chữ nhật 5.7.2.1 Định kích thước ly hợp Đường kính ngịa của ly hợp D  1,8  2,5 d  1,8  2,5 40  70 mm Chiều dài của toàn bộ ly hợp L  3,5d  3,5.4  140 mm Trong đó: d là đường kính trục Theo trị số của D = 70 mm tra bảng (9-12 [5]) tìm được kích thước vấu: chiều rợng a = 10 mm, chiều cao vấu h = mm Ly hợp được đóng mở tự động nên ta chọn sô vấu Z = Đường kính của ly hợp D1  D  2a  70  20  50 mm Đường kính trung bình của ly hợp Dtb  D  D1 70  50   60 mm 2 Chiều dày chân vấu SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực 67 Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng b  Dtb 2Z   60 2.70  13, 46 mm 5.7.2.2 Chọn vật liệu ly hợp Sử dụng thép 15 thấm than bề mặt vấu để đạt độ rắn 58  62 HRC, giới hạn chảy  ch  250 N/mm2 5.7.2.3 Kiểm nghiệm ứng suất dập bề mặt làm việc vấu Kiểm nghiệm ứng suất dập bề mặt làm việc của vấu theo công thức (9-24 [5]) d  KM x   d  ZDtb ah Trong đó: K = 1,8 hệ số tải trọng, theo bảng (9-1 [5])   0,6 : hệ số xét đến phân bố không đều tải trọng vấu C  d : ứng suất dập cho phép, N/mm2 Ta chọn ứng suất dập  d  60 N/mm2, Vậy  d  LR C đóng ly hợp trục quay chậm Mx = 70122 N.mm: Momen xoắn trục 2.1,8.70122 0, 6.7.60.10.6 17   d  60 N/mm2 Trong đó: W KM x h   u  ZDtbW D u  U T- 5.7.2.4 Kiểm nghiệm sức bền uốn vấu Theo công thức (9-25 [5]), ta có: ab : momen cản uốn của tiết diện chân vấu  u : ứng suất uốn cho phép,  u  0,25 ch , với  ch : giới hạn chảy của vật liệu làm ly hợp W ab 6.13, 462   181 mm2 6  u  0,25 ch  0,25.250  62,5 N/mm2 Vậy  u  1,8.70122.6  16,6   u 0,6.7.60.181 5.7.2.5 Tính lực cần thiết để đóng mở ly hợp Theo cơng thưc (9-26 [5]), ta có: SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực 68 Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng Q1  KM x Dtb  ' Dtb   f d  tg        Trong đó: f ' : hệ số mà sát ly hợp với trục, thướng lấy f '  f  0,15  0,2 f : hệ số ma sát vấu   arctgf : góc ma sát   : góc nghiêng của bề mặt làm việc của vấu, vấu hình chữ nhật Giả thiết không bôi trơn bề mặt làm việc của vấu bề mặt lằm việc mayơ của ly hợp với trục, lấy hệ số ma sát: f '  f  0,15 ; vậy   arctg 0,15  o30' Suy Q1  2.1,8.70122  60  0,15  tg  8o30 '   1386 N  60 50    ' Dtb   f d  tg        2.1,8.70122  60  0,15  tg  8o30 '    1386 N  60 50   LR Q1  KM x Dtb C Q1  C Lực cần thiết để mở ly hợp D U T- CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực 69 Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng T- LR C C 6.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống D U Hình 6.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động Máy duỗi, uốn cắt đai thép tự động sử dụng hai động Trong đó một động thực hiện nhiệm vụ kéo dây thép từ c̣n trịn thành thép thẳng, đợng cịn lại thực hiện việc uốn cắt thép thông qua quá trình đóng ngắt ly hợp tự động một cách phù hợp Để máy hoạt động được, nhiệm vụ đặt là điều khiển động và các bộ phận điều khiển ly hợp thực hiện tốt nhiệm vụ của là: duỗi thép, uốn thép cắt thép Để điều khiển những bộ phần này, ta sử dụng một mạch vi điều khiển thông qua một khối công suất Vi điều khiển có nhiệm vụ phát xung để điều khiển động và bộ phận đóng ngắt ly hợp, nhận tín hiệu từ cảm biển (encoder) về để điều khiển động duỗi thép sau đó là đến trình uốn, cuối trình cắt đứt đai thép 6.2 Các phần tử thiết bị điều khiển 6.2.1 Mạch Arduino UNO Arduino UNO sử dụng vi điều khiển họ 8bit AVR ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bợ não xử lí tác vụ đơn giản điều SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực 70 Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm hiển thị lên màn hình LCD,… hay ứng dụng khác LR C C Thiết kế tiêu chuẩn của Arduino UNO sử dụng vi điều khiển ATmega328 Hình 6.2: Mạch Arduino UNO D U T- 6.2.2 ATMEGA328P-AU Atmega328 một chíp vi điều khiển được sản xuất bời hãng Atmel tḥc họ MegaAVR có sức mạnh hẳn Atmega8 Atmega 328 mợt bợ vi điều khiển bít dựa kiến trúc RISC bộ nhớ chương trình 32KB ISP flash có thể ghi xóa hàng nghìn lần, 1KB EEPROM, một bộ nhớ RAM vô lớn giới vi xử lý bít (2KB SRAM) Với 23 chân sử dụng cho kết nối vào i/O, 32 ghi, bợ timer/counter lập trình, có gắt nợi ngoại (2 lệnh một vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI, I2C Ngồi sử dụng bợ biến đổi số tương tự 10 bít (ADC/DAC) mở rợng tới kênh, khả lập trình được watchdog timer, hoạt đợng với chế đợ ng̀n, sử dụng tới kênh điều chế độ rộng xung (PWM), hỗ trợ bootloader SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực 71 Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng LR C C Hình 6.3: Sơ đồ chân Atmega328 Atemega328 có khả hoạt đợng mợt dải điện áp rộng (1.8V – 5.5V), tốc độ thực thi (thông lượng) 1MIPS 1MHz Ngôn ngữ lập trình: để làm việc với Atmega328 ta dùng phần mềm D U 6.2.3 Cảm biến (Encoder) T- AVRcodeVision dựa ngôn ngữ lập trình C Hình 6.4: Encoder Encoder dùng để xác định vị trí góc của mợt đĩa quay, đĩa quay có thể bánh xe, trục động bất kỳ thiết bị cần xác định góc, tốc đợ quay Nguyên lý hoạt động của Encoder một đĩa trịn xoay, quay quanh trục Trên đĩa có các lỡ (rãnh) Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa Khi đĩa quay, SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực 72 Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng chỡ khơng có lỡ (rãnh), đèn led khơng chiếu xun qua được, chổ có lỡ rãnh, đèn led chiếu xuyên qua Khi đó phía mặt bên của đĩa, người ta đặt một mắt thu Với tín hiệu có, khơng có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được dèn led có chiếu qua lỡ hay khơng Khi trục quay, giả sử đĩa có mợt lỡ nhất, cứ mỡi lần mắt thu nhận được tín hiệu đèn led, thì có nghĩa là đĩa đã quay T- LR C C được mợt vịng D U Hình 6.5: Cấu tạo bên Encoder Trong đề tài thiết kế máy duỗi, uốn bẻ đai thép Ta sử dụng encoder để đo chiều dài dây thép duỗi sau đó truyền tín hiệu qua mạch điều khiển, mạch điều khiển điều khiển truyền tín hiệu đến cho cấu cắt là cấu uôn 6.2.4 Rơle Nguyên lý hoạt động của rơ le là biến đổi dịng điện thành từ trường thơng qua c̣n dậy, từ trường lại tạo thành lực học thông qua lực hút để thực hiện một động tác về khí đóng mở công tắc, đống mở hành trình của mợt thiết bị tự đợng… Rơle có bộ phận sau: Lõi từ, cuộn dây, tiếp điểm thường đóng, tiếp điểm thường mở, phần cứng, lò xo Rơle mợt loại khí cụ điện trường dùng để đóng ngắt mạch điện tự động Rơ le thường được dùng mạch khởi động động cơ, đảo chiều động cơ, mạch điều khiển từ xa… SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực 73 T- LR C C Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng D U Hình 6.6: Sơ đồ chân Rơle kênh Hình 6.7: Modun Rơle kênh SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực 74 Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng 6.3 Thiết kế mạch điều khiển mạch điện 6.3.1 Mạch điều khiển Chu trình hoạt động của máy uốn đai thép s0 cd3 cd2 cd2 cd2 cd2 D+ u1 B t u1 t u0 u1 t u0 u1 t u0 u1 t u0 u0 C c0 Hình 6.8: Sơ đồ hoạt động uốn đai thép hình vng s0 cd1 cd3 cd4 cd4 C u1 u1 LR u0 u1 t u0 t u0 u1 t u1 u0 t T- t C D+ B cd3 c0 U C u0 D Hình 6.9: Sơ đồ hoạt động uốn đai thép hình chữ nhật Cd1: chiều dài ban đầu để uốn D+: duỗi thép B: uốn thép C: cắt thép U0 vị trí ban đầu của tay bẻ U1: vị trí góc bẻ C0: vị trí ban đầu của dao cắt Cd2: chiều dài hình vng Cd3: chiều dài cạnh ngắn hình chữ nhật Cd4: chiều dài cạnh dài hình chữ nhật SVTH: Cao Xuân Huy GVHD:ThS Nguyễn Đắc Lực 75 Đề tài: Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng CB (Khoi dong) S3 (Bang tay) S4 (Tu dong) Che bang tay Che tu dong S0 (Start) S5 S7=1 S8 Duoi Cat S6 (Dai cn) S9 Dai vuong 12 S0 (Start) co S7=0 Dai cn B? S0 (Start) b1 D+ D+ 13 Tra ve cd1 (du chieu dai 1) cd1 (du chieu dai 1) b0 Be b1 b1 Tra ve Tra ve 15 b0 b0 X