(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy cắt thép tấmw

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: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY VÕ VĂN HỢI Đà Nẵng, 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế máy cắt thép Sinh viên thực hiện: VÕ VĂN HỢI Số thẻ sinh viên: 101140226 Lớp: 14C1VA Nội dung đề tài thực : Chƣơng 1: Giới thiệu chung thép - Nhu cầu vai trò thép tấm, loại thép tấm, phƣơng pháp cắt thép - Cơ sở lý thuyết cắt kim loại lực - Biểu đồ ứng suất biến dạng, loại biến dạng - Cơ sở lý thuyết cắt kim lọai dao C C Chƣơng 2: Tính tốn động học toàn máy - Các phƣơng pháp cắt thép dao R L T - Phân tích, lựa chọn phƣơng án cắt dao - Phân tích lựa chọn phƣơng án thiết kế phận máy DU Chƣơng 3: Thiết kế hệ thống thủy lực số kết cấu máy - Thiết kế phận máy dao, cấu cấp phơi - Tính tốn lực cắt thép tấm, lực kẹp - Tính chọn xi lanh tạo lực cắt, xi lanh kẹp - Tính tốn lựa chọn phần tử thủy lực - Tính tốn phận cấp phôi Chƣơng 4: Thiết kế hệ thống điều khiển - Điều khiển phƣơng pháp dùng khả lập trình PLC Thuyết minh, vẽ - Số trang thuyết minh: 86 trang - Số vẽ: 7A0 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: VÕ VĂN HỢI Lớp:14C1VA Khoa:Cơ khí Số thẻ sinh viên: 101140226 Ngành: Cơng nghệ chế tạo máy Tên đề tài đồ án: Thiết kế máy cắt thép Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Chiều rộng tối đa thép: 2000mm - Chiều dày tối đa: 20mm - Vật liệu phôi thép : CT38 C C R L T Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần lý thuyết: DU - Giới thiệu sản phẩm, nhu cầu thép - Các phƣơng pháp cắt thép - Cơ sở lý thuyết cắt kim loại b Phần tính tốn, thiết kế máy: - Phân tích, lựa chọn phƣơng án thiết kế máy * Phân tích chọn phƣơng án cắt thép áp lực lƣỡi cắt * Cơ cấu tạo lực cắt * Thiết kế động học cho phân kẹp phôi, cấp phôi tự động * Thiết kế động học cho phận cấp phơi tự động - Tính tốn động lực học kết cấu máy * Xác định lực cắt thép tấm, lực kẹp phơi * Tính tốn thơng số lƣỡi dao cà bàn trƣợt gá dao * Tính tốn xilanh thủy lực cho phận tạo lực cắt, phận kẹp phơi * Tính tổn thất hệ thống * Tính chọn phần tử thủy lực * Tính tốn phận cấp phơi - Thiết kế hệ thống điều khiển - An toàn vận hành máy Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): - Bản vẽ phƣơng án: 1A0 - Bản vẽ sơ đồ động: 1A0 - Bản vẽ lắp toàn máy: 2A0 - Bản vẽ cấu cấp phôi 1A0 - Bản vẽ hộp giảm tốc 1A0 - Bản vẽ sơ đồ điều khiển: 1A0 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: PGS.TS Trần Xuân Tùy Toàn Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 20/2/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 20/5/2019 Trƣởng Bộ môn…… C C DU R L T Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2019 Ngƣời hƣớng dẫn PGS.TS Trần Xuân Tùy LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển khoa học nói chung ngành khí nói riêng Địi hỏi ngƣời cán kỹ thuật phải nắm vững kiến thức tƣơng đối rộng Đồng thời phải biết vận dụng kiến thức để giải vấn đề cụ thể thƣờng gặp thực tế sản xuất, kĩ thuật nhƣ đời sống ngày Đồ án tốt nghiệp với mục đích giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức học trƣớc lúc trƣờng, đồng thời phát huy khả tƣ duy, sáng tạo sinh viên đứng trƣớt vấn đề thực tế kĩ thuật 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 ngƣời, tăng suất lao C C động Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, em chọn đề tài tốt nghiệp: "THIẾT KẾ MÁY R L T CẮT THÉP TẤM " với nội dung sau: Chƣơng 1: Giới thiệu chung thép DU Chƣơng 2: Tính tốn động học tồn máy Chƣơng 3: Thiết kế hệ thống thủy lực số kết cấu máy Chƣơng 4: Thiết kế hệ thống điều khiển Đề tài đƣợc hoàn thành với hƣớng dẫn tận tình thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS TRẦN XN TÙY, thầy khoa khí Vì vấn đề tƣơng đối lớn, ngƣời sinh viên, khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý bảo thầy Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hƣớng dẫn thầy cô khoa Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2019 Sinh viên thiết kế Võ Văn Hợi i CAM ĐOAN Trong xã hội ngày nay, phát triển khoa học công nghệ ngày cao, có nhiều phát minh, nhiều loại máy móc đƣợc chế tạo để phục vụ lợi ích ngƣời nhƣ nâng cao suất, chất lƣợng sản phẩm Dựa sở ý tƣởng ban đầu loại máy móc ngày hồn thiện qua lần cải tiến Đề tài “Thiết kế máy cắt thép tấm” Trong đề tài tốt nghiệp này, em xin cam đoan tự làm dƣới góp ý hƣớng dẫn trực tiếp từ thầy PGS.TS Trần Xn Tùy khoa Cơ khí, tìm hiểu tài liệu cán uốn kim loại số tài liệu liên quan Với đề tài Thiết kế máy cắt thép em xin cam đoan tự thiết kế, tự làm, C C có tranh chấp hay gian dối em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm R L T Đà nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2019 DU Sinh viên thực Võ Văn Hợi ii LỜI CẢM ƠN Cùng với phát triển khoa học nói chung ngành khí nói riêng Địi hỏi ngƣời cán kỹ thuật phải nắm vững kiến thức tƣơng đối rộng Đồng thời phải biết vận dụng kiến thức học suốt năm để giải vấn đề cụ thể thƣờng gặp sản xuất, sửa chữa sử dụng Do đồ án tốt nghiệp mục đích giúp hệ thống lại kiến thức học trƣớc lúc trƣờng 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 ngƣời, 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 Chƣơng 1: Giới thiệu chung thép Chƣơng 2: Tính tốn động học tồn máy R L T Chƣơng 3: Thiết kế hệ thống thủy lực số kết cấu máy Chƣơng 4: Thiết kế hệ thống điều khiển DU Đề tài đƣợc hoàn thành với hƣớng dẫn tận tình thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS Trần Xuân Tùy thầy cô khoa Vì vấn đề tƣơng đối lớn, ngƣời sinh viên, khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý bảo thầy cô Em xin chân thành cảm ơn thầy hƣớng dẫn q thầy khoa, cơng ty Cơ khí Hà Giang Phƣớc Tƣờng giúp em hoàn thành đồ án này! Đà Nẵng, Ngày 20 tháng 02 năm 2019 Sinh viênthiết kế Võ Văn Hợi iii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Mục đích thực mục tiêu đề tài .1 Phạm vi nghiên cứu đề tài tốt nghiệp Phƣơng pháp nghiên cứu Cấu trúc đồ án tốt nghiêp CHƢƠNG 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: 1.3 Giới thiệu số phƣơng pháp cắt thép tấm: 10 C C 1.3.1 Phƣơng pháp cắt thủ công: 10 R L T 1.3.2 Cắt hồ quang điện lửa khí: 11 1.3.3 Cắt tia laser: 12 1.3.4 Cắt máy cắt có lƣỡi dao chuyển động quay: 13 DU 1.3.5 Cắt máy cắt có lƣỡi dao chuyển động tinh tiến: 16 1.3.6 Kết luận: 19 1.4 Phân tích chọn phƣơng án thiết kế máy : 20 1.4.1 Chuyển động tịnh tiến nhờ cấu tay quay trƣợt: .20 1.4.2 Chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thuỷ lực: 21 1.4.3 Kết luận: 22 CHƢƠNG 2: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY 24 2.1 Dao cắt: 24 2.1.1 Tính toán sơ chiều dài lƣỡi dao: 24 2.1.2 Xác định hành trình dao nghiêng .24 2.1.3 Xác định vận tốc thời gian cắt đầu dao : 25 2.1.4 Xác định thời gian xuống đầu dao : 25 2.2 Bộ phận kẹp chặt: 25 2.2.1 Kẹp phơi trọng lực khối kim loại 26 2.2.2 Kẹp chặt hệ thống thuỷ lực dầu ép khí nén 26 2.2.3 Kẹp chặt hệ thống lò xo chịu nén gắn lên lƣỡi dao : 27 2.2.4 Kết luận : .28 2.3 Hệ thống cấp phôi: 28 iv 2.3.1 Cấp phôi hệ thống xilanh - piston khí nén : 29 2.3.2 Hệ thống cấp phôi dùng băng tải: 30 2.3.3 Hệ thống cấp phôi dùng cặp lăn: 31 2.3.4 Động học hệ thống cấp phôi: 31 2.4 Cơ cấu đỡ phôi: 32 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ MỘT SỐ KẾT CẤU CỦA MÁY: 33 3.1 Tính tốn hệ thống thủy lực 34 3.2 Tính tốn xy lanh tạo lực cắt: 34 3.2.1 Xác định lực cắt: 34 3.2.2 Tính tốn xy lanh: 34 3.2.3 Tính tốn phận kẹp chặt: 36 3.2.4 Tính tổn thất hệ thống 38 C C 3.2.5 Tính tốn lựa chọn thơng số bơm 41 3.2.6 Xác định tiết diện ống dẫn dầu : 43 R L T 3.2.7 Phân tích chọn loại dầu hệ thống 43 3.2.8 Chọn phần tử thuỷ lực khác: 44 DU 3.3 Tính tốn thông số lƣỡi dao bàn trƣợt gá dao 47 3.3.1 Chọn vật liệu chế tạo dao cắt: 47 3.3.2 Các thông số dao bàn trƣợt gá dao 48 3.3.3 Kiểm nghiệm sức bền dao gá lên bàn dao .50 3.4 Tính tốn hệ thống cấp phơi: 51 3.4.1 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động phận cấp phôi 51 3.4.2 Tính lực kéo phơi thép tang dẫn động 52 3.4.3 Tính chọn động cơ: 53 3.5 Tính tốn hệ thống sản phẩm .54 3.5.1 Sàn lăn: 54 3.5.2 Cơ cấu đỡ phôi: 54 3.6.1 Chọn vật liệu, cách chế tạo nhiệt luyện 56 3.6.2 Định ứng suất cho phép .56 3.6.3 Chọn số mối ren Z1 trục vít tính số Z2 bánh vít 57 3.6.4 Chọn sơ hiệu suất, hệ số tải trọng tính cơng suất bánh vít 57 3.6.5 Định mođun m hệ số đƣờng kính q theo điều kiện sức bền tiếp xúc 57 3.6.6 Kiểm nghiệm vận tốc trƣợt, hiệu suất hệ số tải trọng .57 3.6.7 Kiểm tra sức bền uốn bánh vít 58 v 3.6.8 Định thơng số hình học chủ yếu truyền .59 3.6.9 Tính lực truyền tác dụng lên trục vít 60 3.6.10 Kiểm nghiệm sức bền độ cứng uốn thân trục vít 61 3.6.11 Thiết kế trục: 62 3.6.12 Tính then 70 3.6.13 Thiết kế gối đỡ trục: 71 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 75 4.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển PLC: 75 4.1.1 Sơ đồ khối điều khiển PLC: .75 4.1.2 Lập trình thiết bị logic chuẩn 76 4.1.3 Nội dung chƣơng trình điều khiển 77 4.2 Phân tích chọn phƣơng án điều khiển: 78 4.2.1 Dùng cơng tắc hành trình 78 C C 4.2.2 Sử dụng cảm biến hồng ngoại 79 R L T 4.2.3 Dùng cảm biến đo độ dài 79 4.2.4 Kết luận: 80 DU 4.3 Hoạt động hệ thống điều khiển : 80 4.3.1 Sơ đồ nguyên lý: 80 4.3.2 Hoạt động: 80 4.3.3 Biểu đồ trạng thái: 81 4.3.4 Chƣơng trình điều khiển: .82 AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY 83 KẾT LUẬN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 vi Thiết kế máy cắt thép Trục I có lực dọc trục lớn lực hƣớng tâm, ta chọn ổ bi đỡ chặn giá thành khơng đắt so với ổ bi đỡ nhƣng 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 phƣơng án: ổ cố định chiều trục hai phía Sơ đồ trục nhƣ 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 làm việc: Hệ số khả C  Q  n  h  0, 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 tƣơng đƣơng: 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 dƣới 1000c: kn = Vòng ổ quay: kv = 2 RA = R Ax  R Ay  145  110  182 (N) 2 RB = RBx  RBy  145  396  422 (N) SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 72 Thiết kế máy cắt thép 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 ) Nhƣ lực At hƣớng bên phải , nhƣ ta cần tính gối trục bên phải B, cịn 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: Đƣờng kính ổ: d = 20 Đƣờng kính ngồi ổ: D = 47 Bề rộng ổ: B = 14 7,94 D + Trục bánh vít C C (mm) R L T U Đƣờng kính bi: (mm) (mm) (mm) Trên trục vừa có lực dọc trục vừa có lực hƣớng tâm nên ta chọn ổ bi đỡ chặn Sơ đồ chọn ổ cho trục D C Pa RC RD SC SD Dự kiến chọn trƣớc 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) SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 73 Thiết kế máy cắt thép Tải trọng tƣơng đƣơng: 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 hƣớng 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) Nhƣ lực At hƣớng bên phải , nhƣ 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: Đƣờng kính ổ: d = 30 (mm) Đƣờng kính ngồi ổ: D = 72 (mm) Bề rộng ổ: B = 19 (mm) Đƣờng kính bi 12,3 (mm) SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 74 Thiết kế máy cắt thép CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển PLC: Ngày với phát triển vƣợt bậc khoa học kỹ thuật đem lại lợi ích to lớn cho ngƣời Việc khí hố, tự động hố sản xuất giúp ngƣời giải phóng đƣợc sức lao động, tăng xuất chất lƣợng sản phẩm Trong ngành sản xuất nói chung khí nói riêng điều khiển tự động PLC đƣợc 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 chƣơng trình diều khiển cách dễ dàng 4.1.1 Sơ đồ khối điều khiển PLC: DU t / h vaỡo PLC t / h Thióỳt bở lỏỷp trỗnh Bäü nhåï Giao diãûn nháûp Bäü xỉí lê trung tám Giao dióỷn xuỏỳt chổồng trỗnh Bọỹ nguọửn Hỡnh 5.1- S 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 lƣu thơng tin đến việc thực thi chƣơng trình b Bộ nhớ : - Bộ nhớ đọc : ROM - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM : Dành cho ngƣời sử dụng SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 75 Thiết kế máy cắt thép - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM :Lƣu trữ thông tin thiết bị xuất nhập, chuẩn đến kiện lƣu trữ địa vào - Bộ nhớ đọc xố - lập trình lại EFROM c Giao diện xuất nhập: Làm tƣơng 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 chƣơng trình nhập chƣơng trình vào nhớ Có thể bàn phím tay lập trình máy tính Ngồi cịn có đƣờng dẫn để truyền tín hiệu gọi bit (các dây dẫn mạch dẫn), bao gồm: + Bit liệu: Dùng để tải liệu chƣơng 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 4.1.2 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 SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 76 Thiết kế máy cắt thép b Lập trình ghi :D Việc lập trình sử dụng ghi quan trọng xử lý số liệu đƣợc nhập từ vào Các số liệu đƣợc đọc - ghi xử lý để xuất đến cổng c Lập trình đếm :C Dùng để đếm kiện Việc lập trình đếm đƣợc cài đặt theo giá trị cho trƣớc Khi nhận đƣợc số xung tín hiệu vào đếm vận hành thiết bị tƣơng ứng d Lập trình định thời : T Dùng để định thời gian cho xự kiện Độ phân giải 1ms, 10ms, 100ms 4.1.3 Nội dung chƣơng trình điều khiển Nội dung bao gồm: C C - Chƣơng trình điều khiển chế độ hoạt động - Lập trình theo trình tự hay logic tổ hợp R L T - Chƣơng trình để kích cổng vào - Chƣơng trình thị, báo DU S - Kết thúc a Dạng chương trình điều khiển Thƣờng đƣợc viết dƣới 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 SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA END GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 77 Thiết kế máy cắt thép 4.2 Phân tích chọn phƣơng án điều khiển: Một phƣơng án tối ƣu phƣơng án mà xét phƣơng diện kỹ thuật đảm bảo đƣợc 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 đƣợc 4.2.1 Dùng cơng tắc hành trình *.Sơ đồ: Nhƣ hình vẽ sau: Hình 5.2 Meïp càõt vph L C C R L T DU Cơng tắc hành trình Thƣớt đo Vít hãm Phơi Hình 5.2- Sơ đồ đo cơng tắc hành trình * Hoạt động: Phôi đƣợc phận cấp phôi đƣa vào với vận tốc Vph chạm cơng tắc hành trình ngắt điện động cấp phôi, phôi ngừng chuyển động, đồng thời tín hiệu đƣa từ cơng tắc qua điều khiển tác động làm đầu dao xuống, thực trình cắt Công tắc đƣợc gắn thƣớc đo chuyển động dọc theo thân thƣớc Ta cắt với cách L khác cách di chuyển công tắc theo thân thƣớc 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 * Ƣu, nhƣợc điểm: - Ƣu điểm : + Chỉ dùng công tắc hành trình, tốn SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 78 Thiết kế máy cắt thép + Đơn giản cho phận điều khiển cho chƣơng trình điều khiển - Nhƣợc điểm : + Phải dùng thêm hệ thống cữ hành trình động diện dẫn động, làm máy phức tạp tốn nguồn lƣợng 4.2.2 Sử dụng cảm biến hồng ngoại * Sơ đồ: Hình 5.3 Chm tia häưng L vph -F u (V) C C PLC R L T Cảm biến phát, Cảm biến thu, Thƣớt đo, Bộ điều khiển, Phơi Hình 5.3- Sơ đồ đo cảm biến hồng ngoại DU * Hoạt động: Hoạt động tƣơng tự trƣờng 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 đƣợc ánh sáng Điều đƣợc chuyển thành tín hiệu truyền PLC để điều khiển động Để cắt đƣợc độ dài khác ta dịch chuyển cảm biến theo thân thƣớt cố định (2) 4.2.3 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 Phơi Hình 5.4- Sơ đồ đo cảm biến độ dài SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 79 Thiết kế máy cắt thép * Hoạt động: Bề mặt bánh ma sat cảm biến đƣợc ép tiếp xúc với bề mặt phôi lăn không trƣợt bề mặt phôi chuyển động vào Cảm biến độ dài có nhiệm vụ đo độ dài phơi vào thơng qua số vịng quay góc quay đƣợc bánh ma sat, chuyển thành tín hiệu điện truyền điều khiển Ở PLC đƣợc lập trình sẵn tuỳ theo độ dài cần cắt mà điều khiển chu trình hoạt động 4.2.4 Kết luận: Qua phân tích phƣơng án đề nhƣ trên, ta chọn phƣơng án sử dụng cơng tắc hành trình ƣu điểm sau: - Điều khiển xác độ dài cần cắt - Thiết bị chƣờng trình điều khiển đơn giản 4.3 Hoạt động hệ thống điều khiển : C C 4.3.1 Sơ đồ nguyên lý: R L T A- DU A+ B- Y0 X0 Y1 B+ X1 S0 M Hình 5.5- Sơ đồ điều khiển máy 4.3.2 Hoạt động: Phôi đƣợc động M dẫn động lăn đƣa vào vùng cắt Chiều rộng phôi đƣợc 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 tông 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 SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 80 Thiết kế máy cắt thép 4.3.3 Biểu đồ trạng thái: Xilanh A Xilanh B 10 + 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 SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 81 Thiết kế máy cắt thép 4.3.4 Chƣơng 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 X407 DU X406 RESET C460 K(SP) X405 OUT END Hình 5.7- Chƣơng trình điều khiển SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 82 Thiết kế máy cắt thép AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY Tuổi thọ hiệu sử dụng máy phụ thuộc nhiều vào phƣơng pháp sử dụng bảo quản máy Nếu tổ chức sử dụng bảo quản cách hợp lý, máy làm việc đƣợc thời gian dài, từ 10 năm, 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 đƣợc an tồn hiệu địi hỏi cơng nhân C C vận hành máy phải nghiên cứu kỹ máy qua dẫn vận hành máy, nghĩa là: R L T - Biết điều khiển chức máy cách thành thạo - Nắm đƣợc kiến thức vật liệu cắt Trước làm việc DU Trƣớc làm việc ngƣời cơng nhân vận hành máy phải kiểm tra tồn 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 trƣợt - Kiểm tra hệ thống bơm dầu thuỷ lực (động cơ, dây dẫn, đồng hồ đo áp, van ) - Kiểm tra dao cắt không đƣợc mẽ, vỡ - Ấn nút khởi động động cơ, cho cho máy chạy thử chƣa có phơi cắt vài hành trình, kiểm tra lại dao hệ thống thuỷ lực an toàn hay chƣa Khi đảm bảo yêu cầu đƣợc vận hành máy SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 83 Thiết kế máy cắt thép Trong làm việc Q trình làm việc ngƣời 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 đƣợc đƣa vào cắt Ở vị trí làm việc phải gọn gàng tạo điều kiện cho việc thao tác tay với sản phẩm đƣợc dễ dàng nhanh chóng an tồn Khi phát có cố phải cho dừng máy, ngăt cầu dao máy báo với ngƣời có trách nhiệm Sau làm việc Tuổi thọ máy đƣợc kéo dài thêm hỏng hóc đƣợc loại trừ nhờ vào việc bảo dƣỡng thƣờng xuyên lúc C C R L T Nghỉ làm việc phải ngắt cầu dao điện an toàn Sau làm việc, phải thu gọn phôi sản phẩm cắt vào nơi quy DU định, lau chùi dao dầu mỡ bề mặt trƣợt Phải có chu kỳ bảo dƣỡng hợp lý : xem xét- tiểu tu- trung tu- đại tu Đặt biệt ngừng máy để sửa chữa phải treo biển báo SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 84 Thiết kế máy cắt thép KẾT LUẬN Đề tài tốt nghiệp với công việc :’’THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM” Hơn tháng tìm tịi tài liệu, quan sát thực tế máy cắt thép với giúp đỡ thầy PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY, thầy cô khoa khí giúp em hồn thành nhiệm vụ - Máy đƣợc kế dựa kiến thức học trƣờng + Thiết kế đƣợc hệ thống xy lanh thủy lực tạo lực cắt tƣơng đối lớn xylanh tạo lực kẹp + Điều khiển: Sử dụng phƣơng pháp điều khiển PLC để điều khiển tự động trình hoạt động máy C C R L T + Thiết kế hệ thống cấp phôi sử dụng lăn + Sử dụng cấu đồng bánh – răng, khớp cầu để dao xuống DU mà không xảy trình kẹt Máy cắt thép kiểu thủy lực loại máy có tính kinh tế cao nhu cầu sử dụng phôi thép ngày rộng rãi phổ biến Nên việc thiết kế chế tạo máy thay máy nhập ngoại việc làm cần thiết giúp giảm giá thành phôi thép,nâng cao suất sản xuất đồng thời cải thiện giá thành sản phẩm ( phôi thép ) cho ngƣời tiêu dùng Tuy công việc nhƣ nhƣng thời gian có hạn, hiểu biết chƣa cao nên công việc thiết kế chúng em có nhiều sai sót, mong Thầy bạn góp ý nhằm sửa chửa hồn thiện tốt Sau em xin chân thành cám ơn thầy , thầy dẫn giúp em hồn thành công việc SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 85 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 phôi, ĐHĐN (1998) [3] Đinh Minh Diệm, Công nghệ Laser, ĐHĐN 1999 [4] Lê Công Dƣỡng, Vật liệu học, NXB Khoa học & kỹ thuật 2000 [5] Nguyễn Mậu Đằng, Cơng 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 Trƣờng-Đỗ Văn Thi-Hà Văn Vui, Truyền dẫn thuỷ lực chế tạo máy, NXB Khoa học & kỹ thuật 2002 DU [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 Phƣơng- 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 hƣớng dẫn lập trình PLC, NXB Trẻ 2004 [14] Lê Trung Thực- Hoàng Phƣơng-Thái Sơn, Hƣớng 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 Tƣờng- Tạ Khánh Lâm, Nguyên lý máy [17] Trịnh Chất- Lê Văn Uyển, Tính tốn hệ thống dẫn động khí SVTH: Võ Văn Hợi – Lớp 14C1VA GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Trang 86 ... chọn phƣơng án cắt dao - Phân tích lựa chọn phƣơng án thiết kế phận máy DU Chƣơng 3: Thiết kế hệ thống thủy lực số kết cấu máy - Thiết kế phận máy dao, cấu cấp phơi - Tính tốn lực cắt thép tấm,... cầu thép - Các phƣơng pháp cắt thép - Cơ sở lý thuyết cắt kim loại b Phần tính tốn, thiết kế máy: - Phân tích, lựa chọn phƣơng án thiết kế máy * Phân tích chọn phƣơng án cắt thép áp lực lƣỡi cắt. .. nhu câu thép em đề xuất phƣơng án thiết kế máy cắt thép C C R L T Phạm vi nghiên cứu đề tài tốt nghiệp Các thiết bị máy móc để cắt thép thị trƣờng có nhiều chủng loại nhƣ phƣơng pháp cắt khác