(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy cắt thép tấm tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: ThS TRẦN MINH CHÍNH Sinh viên thực hiện: TRẦN THANH ÂN Đà Nẵng, 2019 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 4,5 năm để giải vấn đề cụ thể thường gặp sản xuất, sửa chữa sử dụng Do đồ án tốt nghiệp mục đích giúp 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 độ xác cao, phải giảm sức lao động người, tăng suất lao động Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, em nhận đề tài tốt nghiệp “Thiết kế máy cắt thép tự động” với nội dung sau: C C Chương 1: Giới thiệu chung đề tài tầm quan trọng thép Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế máy R L T Chương 3: Tính tốn động học tồn máy Chương 4: Tính toán động lực học kết cấu máy DU Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển Chương 6: An toàn vận hành máy Đề tài hoàn thành với hướng dẫn tận tình thầy giáo Th.S Trần Minh Chính hướng dẫn thầy khoa Vì vấn đề tương đối lớn, người sinh viên, khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý bảo thầy cô Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn q thầy khoa giúp em hồn thành đồ án này! Đà Nẵng, Ngày tháng 12 năm 2019 Sinh viên thiết kế i MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 Mục đích thực mục tiêu đề tài Phạm vi nghiên cứu đề tài tốt nghiệp Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc đồ án tốt nghiêp CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP TẤM 1.1 Nhu cầu sử dụng thép tấm: 1.2 Cơ sở lý thuyết cắt kim loại: 1.2.1 Các đặc điểm kỹ thuật sản phẩm: 1.2.2 Cơ sở lý thuyết trình cắt thép tấm: C C CHƯƠNG 2: 11 R L T PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 11 2.1 Giới thiệu số phương pháp cắt thép tấm: 11 DU 2.1.1 Phương pháp cắt thủ công: 11 2.1.2 Cắt hồ quang điện lửa khí: 11 2.1.3 Cắt tia laser: 13 2.1.4 Cắt máy cắt có lưỡi dao chuyển động quay: 14 2.1.5 Cắt máy cắt có lưỡi dao chuyển động tinh tiến: 17 2.1.6 Kết luận: 20 2.2 Phân tích chọn phương án thiết kế máy : 21 2.2.1 Chuyển động tịnh tiến nhờ cấu tay quay trượt: 21 2.2.2 Chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thuỷ lực: 22 2.2.3 Kết luận: 23 CHƯƠNG 3: 25 TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC TỒN MÁY 25 3.1 Dao cắt: 25 3.1.1 Tính tốn sơ chiều dài lưỡi dao: 25 3.1.2 Xác định hành trình dao nghiêng 25 3.1.3 Xác định vận tốc thời gian cắt đầu dao : 26 3.1.4 Xác định thời gian xuống đầu dao : 26 3.2 Bộ phận kẹp chặt: 26 3.2.1 Kẹp phơi trọng lực khối kim loại 27 ii 3.2.2 Kẹp chặt hệ thống thuỷ lực dầu ép khí nén 27 3.2.3 Kẹp chặt hệ thống lò xo chịu nén gắn lên lưỡi dao : 28 3.2.4 Kết luận : 29 3.3 Hệ thống cấp phôi: 29 3.3.1 Cấp phôi hệ thống xilanh - piston khí nén : 30 3.3.2 Hệ thống cấp phôi dùng băng tải: 31 3.3.3 Hệ thống cấp phôi dùng cặp lăn: 32 3.3.4 Động học hệ thống cấp phôi: 32 3.4 Cơ cấu đỡ phôi: 33 CHƯƠNG 4: 34 TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY 34 4.1 Tính tốn hệ thống thuỷ lực: 34 C C 4.2 Tính tốn xy lanh tạo lực cắt: 35 4.2.1 Xác định lực cắt: 35 R L T 4.2.2 Tính tốn xy lanh: 35 4.2.3 Tính tốn phận kẹp chặt: 37 DU 4.2.4 Tính tổn thất hệ thống 39 4.2.5 Tính tốn lựa chọn thơng số bơm 42 4.2.6 Xác định tiết diện ống dẫn dầu : 44 4.2.7 Phân tích chọn loại dầu hệ thống 44 4.2.8 Chọn phần tử thuỷ lực khác: 45 4.3 Tính tốn thơng số lưỡi dao bàn trượt gá dao 48 4.3.1 Chọn vật liệu chế tạo dao cắt: 48 4.3.2 Các thông số dao bàn trượt gá dao 49 4.3.3 Kiểm nghiệm sức bền dao gá lên bàn dao 51 4.4 Tính tốn hệ thống cấp phơi: 52 4.4.1 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động phận cấp phơi 52 4.4.2 Tính lực kéo phôi thép tang dẫn động 53 4.4.3 Tính chọn động cơ: 54 4.5 Tính tốn hệ thống sản phẩm 55 4.5.1 Sàn lăn: 55 4.5.2 Cơ cấu đỡ phôi: 55 4.6.1 Chọn vật liệu, cách chế tạo nhiệt luyện 57 4.6.2 Định ứng suất cho phép 57 iii 4.6.3 Chọn số mối ren Z1 trục vít tính số Z2 bánh vít 58 4.6.4 Chọn sơ hiệu suất, hệ số tải trọng tính cơng suất bánh vít 58 4.6.5 Định mođun m hệ số đường kính q theo điều kiện sức bền tiếp xúc 58 4.6.6 Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất hệ số tải trọng 58 4.6.7 Kiểm tra sức bền uốn bánh vít 59 4.6.8 Định thơng số hình học chủ yếu truyền 60 4.6.9 Tính lực truyền tác dụng lên trục vít 61 4.6.10 Kiểm nghiệm sức bền độ cứng uốn thân trục vít 62 4.6.11 Thiết kế trục: 63 4.6.12 Tính then 71 4.6.13 Thiết kế gối đỡ trục: 72 CHƯƠNG 5: 76 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 76 C C 5.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển PLC: 76 R L T 5.1.1 Sơ đồ khối điều khiển PLC: 76 5.1.2 Lập trình thiết bị logic chuẩn 77 DU 5.1.3 Nội dung chương trình điều khiển 78 5.2 Phân tích chọn phương án điều khiển: 79 5.2.1 Dùng công tắc hành trình 79 5.2.2 Sử dụng cảm biến hồng ngoại 80 5.2.3 Dùng cảm biến đo độ dài 80 5.2.4 Kết luận: 81 5.3 Hoạt động hệ thống điều khiển : 81 5.3.1 Sơ đồ nguyên lý: 81 5.3.2 Hoạt động: 81 5.3.3 Biểu đồ trạng thái: 82 5.3.4 Chương trình điều khiển: 83 CHƯƠNG 6: AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY 84 6.1 Trước làm việc: 84 6.2.Trong làm việc: 84 6.3 Sau làm việc: 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Trang H.1.1: Sản phẩm thép nghành điện H.1.2: Vỏ máy cắt thép H.1.3: Vỏ ôtô làm từ thép H.1.4: Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại H.1.5: Các giai đoạn trình cắt H.1.6: Bề mặt bên phần kim loại cắt H.1.7: Sơ đồ tác dụng lực cắt H.1.8: Sơ đồ phân bố vết nứt mép cắt H.2.1: Sơ đồ cắt khí 11 C C H.2.2: Sơ đồ nguyên lý cắt tia laser H.2.3: Sơ đồ nguyên lý cặp lưỡi dao nghiêng H.2.4: Sơ đồ xác định lực cắt T U H.2.5: Sự thay đổi lực cắt máy cắt D H.2.6: Kết cấu dao cắt đĩa R L 12 13 14 16 16 H.2.7: Sơ đồ tác dụng lực cắt máy cắt dao đĩa 17 H.2.8: Sơ đồ cấu tay quay trượt 20 H.2.8: Sơ đồ cấu tay quay trượt 21 H.2.10: Sơ đồ hệ thống thuỷ lực tạo lực cắt 23 H.3.1: Sơ đồ xác định hành trình dao 24 H.3.2: Sơ đồ kẹp chặt trọng lượng khối kim loại 26 H.3.3: Sơ đồ kẹp chặt thủy lực 27 H.3.4: Sơ đồ cấu kẹp phôi lo xo chịu nén 28 H.3.5:Hệ thống cấp phôi dùng xy lanh thuỷ lực 30 H.3.6: Sơ đồ cấp phôi hệ thống băng tải 31 H.3.7: Sơ đồ cấp phôi cặp lô cán 32 H.3.8: Sơ đồ nguyên lý phận cấp phôi 33 H.4.1: Sơ đồ xác định kích thước xy lanh 37 v H.4.2: Sơ đồ nguyên lý bơm cánh gạt kép 44 H.4.3: Kết cấu van tràn 46 H.4.4: Kết cấu van tiết lưu 47 H.4.5: Kết cấu van bi chiều 48 H.4.6: Kết cấu van giảm áp 48 H.4.7: Kết cấu lưỡi dao 51 H.4.8: Kết cấu bàn trượt gá dao 52 H.4.9: Sơ đồ hệ thống cấp phôi 53 H.4.10: Kết cấu lăn hệ thống cấp phôi 54 H.4.11: Sơ đồ nguyên lý cấu đỡ phơi 57 H.4.12: Sơ đồ tính tốn 58 C C H.4.13: Lực tác dụng lên truyền R L T 63 H.4.14: Phác thảo sơ đồ hộp giảm tốc ký hiệu trực 1, II , III 65 H.4.15: Biểu đồ mơ men tác dụng lên trục vít 67 DU H.4.16: Biểu đồ mô men tá dụng lên trục bánh vít 69 H.5.1: Sơ đồ khối PLC 78 H.5.2: Sơ đồ đo cơng tắc hành trình 81 H.5.3: Sơ đồ đo cảm biến hồng ngoại 82 H.5.4: Sơ đồ đo cảm biến độ dài 82 H.5.5: Sơ đồ điều khiển máy 83 H.5.6: Biểu đồ trạng thái hệ thống điều khiển 85 H.5.7- Chương trình điều khiển 86 vi Thiết kế máy cắt thép tự động LỜI NĨI ĐẦU Mục đích thực mục tiêu đề tài Trong thời đại công nghiệp hoá đại hoá 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 trị chủ yếu việc tạo sản phẩm Ở khía cạnh khác, ngành cơng nghiệp tạo phơi lại đóng vai trò 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 ngun liệu phơi có kích thước lớn khó khăn cho q trình chế tạo chi tiết máy, đồng thời với nhiều phương pháp cắt không đảm bảo suất chất lượng sản phẩm để đáp ứng nhu câu thép em đề xuất phương án thiết kế máy cắt thép Phạm vi nghiên cứu đề tài tốt nghiệp C C R L T Các thiết bị máy móc để cắt thép thị trường có nhiều chủng loại phương pháp cắt khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu người sử dụng DU 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 Phương 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 Trang Thiết kế máy cắt thép tự động CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP TẤM 1.1 Nhu cầu sử dụng thép tấm: Trong thời đại công nghiệp hoá 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 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 Hơn C C nữa, số phương pháp tạo phôi cán, kéo, cắt,đúc kim loại khơng thể thiếu góp phần tạo sản phẩm, vật dụng cho ngành công nghiệp khác như: Công R L T nghiệp hàng không, công nghiệp điện, cơng nghiệp ơtơ, đóng tàu thuyền, xây dựng, DU nơng 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 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  Chiều rộng: b = 600 + Thép dày : S =   2.200 mm 60 mm; b = 600 L = 4.000 + Thép dải : S = 0,2 3,75 mm  L = 4.000  5.000 mm  1.500 mm 12.000 mm mm; b = 200   60.000 mm Từ phân loại ta có dạng phơi thép khác như: dạng phôi hay dạng phôi cuộn, phơi dải Hình dạng kích thước phơi tạo 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 Trang Thiết kế máy cắt thép tự động 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 C C R L T DU Hình 1.1 Vỏ máy cắt thép Trong nghành khí oto: Hinh.1.2 Vỏ xe oto làm từ thép Trang Thiết kế máy cắt thép tự động Tra bảng (7-3b) TKCTM cho đoạn trục có d = 30(mm) có rãnh then : W = 2320 (mm3) W0 = 4970 (mm3) M u 37437 = = 16,14 w 2320 M x2 125016 a = = = 12,58  w0  4970 (N/mm2) Do a = Tra bảng (7-4) TKCTM ta có  =0,88  = 0,77 Tra bảng (7-8) với trục có rãnh then ta có C C K = 1,63 R L T k = 1,5  −1 270 n = = = 8,72 k 1,63  16,14  a 0,85     n = Suy n = DU  −1 k   a +    m    n  n n + n 2 = = 150 1,5  12,58 + 0,05  12,58 0,77  8,72  5,97 8,72 + 5,97 = 5,97 = 4,928  n = (1,5 2,5) Tóm lại: qua kiểm nghiệm hệ số an toàn n mặt cắt nguy hiểm ta thấy trục thoả mãn yêu cầu 4.6.12 Tính then Để cố định bánh vít theo phương pháp tuyến, nói cách khác để truyền mơ men chuyển động cho bánh vít ta dùng mối ghép then Theo đường kính lắp trục bánh vít 30 mm, tra bảng ta chọn then có khích thước sau: b=8 (mm) h = (mm) t= 4; t1 = 3,1; k = 3,5 Chiều dài mayơ bánh vít: lm = 1,5 30 = 1,530 = 45 (mm) Trang 71 Thiết kế máy cắt thép tự động Do chiều dài then: l= 0,8 lm= 0,8 45 = 36 (mm) Theo bảng (7-20) (7-21) TKCTM ta có ứng suất dập cho phép ứng suất uốn cho phép: [ ]d= 150 (N/mm2) []c = 120 (N/mm2) Kiểm nghiệm sức bền dập điều kiện bền cắt then theo công thức  Mx  d dtl  Mx c =  c dbl d = Trong đó: Mx: momen xoắn cần truyền C C (N.mm) R L T d : đường kính trục b : chiều rộng then DU t : biểu thị phần then lắp rãnh mayơ Kiểm nghiệm sức bền dập: d =  125016 = 57,87   d 30   36 b=8 (mm) h=7 (mm) t= 4; t1 = 3,1; k = 3,5 Kiểm nghiệm sức cắt c =  125016 = 28,93   c 30   36 4.6.13 Thiết kế gối đỡ trục: Khi thiết kế gối đỡ trục cần ý dến yếu tố sau: trị số ,phương,chiều, đặt tính tải trọng,vận tốc, thời gian phục vụ ổ,điều kiện bôi trơn, yêu cầu tháo lắp, điều kiện công nghệ chế tạo lỗ vỏ hộp tiêu kinh tế Thường tiến hành theo bước sau: + Trục vít : Trang 72 Thiết kế máy cắt thép tự động Trục I có lực dọc trục lớn lực hướng tâm, ta chọn ổ bi đỡ chặn giá thành khơng đắt so với ổ bi đỡ có độ cứng vứng lớn.Dùng ổ giảm độ võng độ nghiêng trục , thuận tiện tháo lắp Chiều dài trục vít (khoảng cách hai gối đỡ) < 250 (mm) ta chọn phương án: ổ cố định chiều trục hai phía Sơ đồ trục sau: B A Pa RA RB C C SA SB R L T Dự kiến ổ trung bình với ký hiệu 46240,  = 26º, có hệ số tai trọng Cbảng = 16700 DU C Hệ số khả làm việc: C = Q  (n  h ) 0,3 Trong đó: RC D  cbang Pa RD n = 880 (v/ph) SC SD Giả sử máy làm việc năm, năm hoạt động 310 ngày, ngày tiếïng h = 5 310 = 12400 (giờ) Q: tải trọng tương đương: Q = (kv R+m  At) kn  kt Với: Hệ số m tra bảng (8-2) TKCTM: m = 0,7 Hệ số tải trọng tĩnh: kt= Nhiệt độ làm việc 1000c: kn = Vòng ổ quay: kv = 2 RA = R Ax + R Ay = 1452 + 1102 = 182 (N) 2 RB = RBx + RBy = 1452 + 3962 = 422 (N) Trang 73 Thiết kế máy cắt thép tự động SA= 1,3 R A tg  = 1,3.182.tg26º=115,4 (N) SB= 1,3 RB tg  = 1,3.422.tg26º = 267,57 (N) Tổng lực chiều trục: At = S A − S B + Pa1 = 115,4 − 267,57 + 1389 = 1236,83( N ) Như lực At hướng bên phải , ta cần tính gối trục bên phải B, gối bên trái chọn theo gối bên phải QB = (1.422+0,7.1236,83).1.1=1155,78(N) = 115,578 (daN) C B = QB ( n.h) 0,3 = 115,578.(880.12400) 0,3 = 14936 Thoả mãn Cbảng 16770 > C Các thơng số hình học chủ yếu ổ: Đường kính ổ: d = 20 Đường kính ngồi ổ: D = 47 Bề rộng ổ: B = 14 + Trục bánh vít 7,94 D (mm) R L T U Đường kính bi: C C (mm) (mm) (mm) Trên trục vừa có lực dọc trục vừa có lực hướng tâm nên ta chọn ổ bi đỡ chặn Sơ đồ chọn ổ cho trục D C Pa RC RD SC SD Dự kiến chọn trước ổ đỡ chặn ký hiệu 46206, Cbảng = 33000,  = 260 Hệ số khả làm việc: C = Q  (n  h)  Cbang 0, Trong đó: n = 29 (v/ph) h = 12400 (giờ) Trang 74 Thiết kế máy cắt thép tự động Tải trọng tương đương: Q = (kv R + m  At)  kn kt Tra bảng (8-2) TKCTM ta có : m = 0,7 Tra bảng (8-3) TKCTM ta có : kt = Tra bảng (8-4) TKCTM ta có : kn = Tra bảng (8-5) TKCTM ta có : kv = Tải trọng hướng tâm : RC = Rcx + Rcy = 649,5 + 43,6 = 651 2 R D = R Dx + R Dy = 649,5 + 549,6 = 850,8 (N) SC= 1,3 RC tg  = 1,3.651.tg26º=412,76 SD= 1,3 RD tg  = 1,3.850,8.tg26º = 539,4 (N) C C At = S C − S D + Pa = 412,76 − 539,4 + 290 = 163,36 R L T (N) (N) Như lực At hướng bên phải , ta cần tính gối trục bên DU phải, gối bên trái chọn theo gối bên phải QD = (kv RD+m  At)  kn kt = (1  850,8 + 0,7  163,36)  1 = 965,15 (N) = 96,515 (daN) C = QD  (n  h) 0, = 96,515 (29 12400) 0, = 4480,6 Tra bảng 17P ta chọn loại ổ có ký hiệu 46306,với Cbảng = 38000 > C Các thơng số hình học chủ yếu ổ: Đường kính ổ: d = 30 (mm) Đường kính ngồi ổ: D = 72 (mm) Bề rộng ổ: B = 19 (mm) Đường kính bi 12,3 (mm) Trang 75 Thiết kế máy cắt thép tự động CHƯƠNG 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 C C - Giá thành không cao R L T - Thay đổi chương trình diều khiển cách dễ dàng 5.1.1 Sơ đồ khối điều khiển PLC: DU t / h vaìo PLC t / h Thióỳt bở lỏỷp trỗnh Bọỹ nhồù Giao diãûn nháûp Bäü xỉí lê trung tám Giao diãûn xuỏỳt chổồng trỗnh Bọỹ nguọửn Hỡnh 5.1- S 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 thơng 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 Trang 76 Thiết kế máy cắt thép tự động - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM :Lưu trữ thông tin thiết bị xuất nhập, chuẩn đến kiện lưu trữ địa vào - Bộ nhớ đọc xố - lập trình lại EFROM c Giao diện xuất nhập: Làm tương thích điện áp dịng 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 C C + Bit địa chỉ: Dùng để tải địa CPU + Bit điều khiển: Dùng để truyền tín hiệu điều khiển CPU R L T + Bit hệ thống: Dùng để truyền thông tin thiết bị xuất - nhập cổng xuất - nhập DU 5.1.2 Lập trình thiết bị logic chuẩn Bao gồm việc lập trình cho thiết bị chuẩn sau: - Rơle - Thanh ghi - 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 Trang 77 Thiết kế máy cắt thép tự động 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 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 chương trình điều khiển Nội dung bao gồm: C C - Chương trình điều khiển chế độ hoạt động - Lập trình theo trình tự hay logic tổ hợp R L T - Chương trình để kích cổng vào - Chương trình thị, báo DU S - Kết thúc a Dạng chương trình điều khiển Thường viết dạng: + Dạng câu lệnh + Dạng Ledder (Dạng bậc thang) Ví dụ : Lệnh điều khiển dạng Ledder Kí hiệu: Vê dủ : 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 Trang 78 Thiết kế máy cắt thép tự động 5.2 Phân tích chọn phương án điều khiển: Một phương án tối ưu phương án mà xét phương diện kỹ thuật đảm bảo 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 đáp ứng 5.2.1 Dùng cơng tắc hành trình *.Sơ đồ: Như hình vẽ sau: Hình 5.2 Mẹp càõt vph L C C R L T DU Cơng tắc hành trình Thướt đo Vít hãm Phơi Hình 5.2- Sơ đồ đo cơng tắc hành trình * Hoạt động: Phơi phận cấp phôi đưa vào với vận tốc Vph chạm cơng tắc hành trình ngắt điện động cấp phôi, phôi ngừng chuyển động, đồng thời tín hiệu đưa từ cơng 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 3.Để điều chỉnh khoảng cách L ta dùng động riêng dẫn động trục vít me, cơng tắc hành trình gắn cữ lắp đai ốc * Ưu, nhược điểm: - Ưu điểm : + Chỉ dùng công tắc hành trình, tốn Trang 79 Thiết kế máy cắt thép tự động + Đơn giản cho phận điều khiển cho chương trình điều khiển - Nhược điểm : + Phải dùng thêm hệ thống cữ hành trình động diện dẫn động, làm máy phức tạp tốn nguồn lượng 5.2.2 Sử dụng cảm biến hồng ngoại * Sơ đồ: Hình 5.3 Chuìm tia häưng L vph -F u (V) C C PLC R L T Cảm biến phát, Cảm biến thu, Thướt đo, Bộ điều khiển, Phơi Hình 5.3- Sơ đồ đo cảm biến hồng ngoại DU * Hoạt động: Hoạt động tương tự trường hợp (dùng công 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 d L -F U (V) PLC Bánh ma sát Cảm biến độ dài Bộ điều khiển Hình 5.4- Sơ đồ đo cảm biến độ dài Trang 80 Phôi Thiết kế máy cắt thép tự động * 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 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 5.2.4 Kết luận: Qua phân tích phương án đề trên, ta chọn phương án sử dụng cơng tắc hành trình ưu điểm sau: - Điều khiển xác độ dài cần cắt - Thiết bị chường trình điều khiển đơn giản 5.3 Hoạt động hệ thống điều khiển : C C 5.3.1 Sơ đồ nguyên lý: R L T A- DU A+ B- Y0 X0 Y1 X1 B+ S0 M Hình 5.5- Sơ đồ điều khiển máy 5.3.2 Hoạt động: Phôi động M dẫn động lăn đưa vào vùng cắt Chiều rộng phôi điều chỉnh sẵn, thép chạm vào công 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 phôi A xuống Khi kẹp chặt, tức chạm vào cơng 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 Trang 81 Thiết kế máy cắt thép tự động 5.3.3 Biểu đồ trạng thái: Xilanh A Xilanh B + CTHT X1 Cỉỵ S0 Â K/â S + CTHT Y0 CTHT Y1 CTHT X0 ÂC N C C R L T DU Hình 5.6- Biểu đồ trạng thái hệ thống điều khiển Trang 82 10 Thiết kế máy cắt thép tự động 5.3.4 Chương trình điều khiển: X401 X400 X402 Y430 Y430 Y431 X401 Y431 Y432 X403 Y433 Y433 Y434 X404 C C C460 Y434 R L T Y435 X405 Y435 DU X406 RESET C460 K(SP) X405 OUT END Hình 5.7- Chương trình điều khiển Trang 83 X407 Thiết kế máy cắt thép tự động CHƯƠNG 6: AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY 6.1 Trước làm việc: - Trước làm việc người công nhân vận hành máy phải kiểm tra toàn máy, tức kiểm tra phận truyền động, có làm việc an tồn hay khơng - 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 thuỷ lực (động cơ, dây dẫn, đồng hồ đo áp, van ) - Kiểm tra dao cắt không mẽ, vỡ - Ấn nút khởi động động cơ, cho cho máy chạy thử chưa có phơi cắt vài hành C C trình, kiểm tra lại dao hệ thống thuỷ lực an toàn hay chưa - Khi đảm bảo yêu cầu vận hành máy R L T 6.2.Trong làm việc: Q trình làm việc người cơng nhân đứng máy phải mang bảo hộ lao động DU 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, ngắt cầu dao máy báo với người có trách nhiệm 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 tồn Sau làm việc, phải thu gọn phơi 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 Đặt biệt ngừng máy để sửa chữa phải treo biển báo Trang 84 Thiết kế máy cắt thép tự động 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 C C [7] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy tập (2 tập), NXB Giáo dục 2000 [8] Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục 2000 R L T [9] Phạm Xuân Mão- Nguyễn Tiến Trường-Đỗ Văn Thi-Hà Văn Vui, Truyền dẫn thuỷ DU lực chế tạo máy, NXB Khoa học & kỹ thuật 2002 [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 Trang 85 ... thân máy bay, tên lửa,bàn, ghế Trang Thiết kế máy cắt thép tự động 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. .. phôi tự động cho máy móc thiết bị phục vụ sản xuất Trang 29 Thiết kế máy cắt thép tự động Trên thực tế nhiều máy cắt thép sử dụng chưa có hệ thống cấp phơi tự động mà chủ yếu nhờ sức lao động. .. lớn, cắt theo đường cắt cong, khơng u cầu kết cấu máy phải cồng kềnh, máy rung động đến xung quanh, ta chọn phương án lưỡi dao cắt nghiêng để thiết kế máy 2.2 Phân tích chọn phương án thiết kế máy