(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị hàn ma sát xoay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TẠ VĂN RẢNH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ HÀN MA SÁT XOAY NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TẠ VĂN RẢNH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ HÀN MA SÁT XOAY NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ CHÍ CƯƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 LÝ LỊCH KHOA HỌC I SƠ LƯỢC LÝ LỊCH Họ và tên: TẠ VĂN RẢNH Giới tính: Nam Ngày tháng năm sinh: 27/10/1981 Nơi sinh: Vĩnh Long Quê quán: Ấp Phú An, xã Trung Thành Đông, huyện Vũng Liêm, tỉnh Vĩnh Dân tộc: Kinh Long Chức vụ, đơn vị công tác trước học tập, nghiên cứu: Phó Hiệu trưởng, Trường Trung cấp nghề Ngã Bảy Địa chỉ liên lạc: 3567A, QL1A, Phường Hiệp Thành, TX Ngã Bảy, tỉnh Hậu Giang Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0984511624 Email: Ranhvl@yahoo.com Ranhvl81@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Giáo viên dạy nghề: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: Tháng 10/2001- 2/2005 Nơi học: Trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Đại học: Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo: tháng 10/2009- 10/2011 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Tên luận án tốt nghiệp: Thiết kế quy trình công nghệ gia công xy lanh Bảo vệ luận án tốt nghiệp: Năm 2011 Giáo viên hướng dẫn: TS.Phan Minh Thanh Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: tháng 10/2013- 10/2015 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM i Ngành học: Kỹ thuật khí Tên luận văn: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị hàn ma sát xoay” Ngày và nơi bảo vệ: 24/10/2015, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Chí Cương Ngoại ngữ: Tiếng Anh, B1 (Khung châu Âu) III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 10/2011 Trường Trung cấp nghề tỉnh Hậu Giang Phó Trưởng phòng Đào tạo 6/2013 Trường Trung cấp nghề tỉnh Hậu Giang 3/2014 Trường Trung cấp nghề Ngã Bảy Trưởng phòng Công tác Học sinh – Sinh viên Phó Hiệu Trưởng IV CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày 19 tháng năm 2015 Người khai Tạ Văn Rảnh ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan là công trình nghiên cứu Các số liệu, kết quả nêu luận văn là trung thực và chưa cơng bố bất kỳ cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng năm 2015 Người cam đoan Tạ Văn Rảnh iii MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách hình xi Danh sách bảng xiv Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Các phương pháp hàn ma sát 1.2.1 Hàn ma sát thẳng (linear friction welding): 1.2.2 Hàn ma sát đảo/ngoáy (friction stir welding): 1.2.3 Hàn ma sát xoay (Rotative friction welding): 1.3 Các kết quả nghiên cứu và ngoài nước 1.3.1 Kết quả nghiên cứu thế giới 1.3.2 Kết quả nghiên cứu nước 11 1.4 Các vấn đề tồn tài cần nghiên cứu để giải quyết 12 1.5 Tính cấp thiết đề tài 12 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiển đề tài 13 1.6.1 Ý nghĩa khoa học 13 1.6.2 Tính thực tiễn 14 1.7 Mục đích nghiên cứu, khách thể và đối tượng nghiên cứu 16 1.7.1 Mục đích nghiên cứu 16 1.7.2 Khách thể, đối tượng nghiên cứu 17 1.8 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 17 1.8.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 17 1.8.2 Giới hạn đề tài 17 1.9.1 Cơ sở phương pháp luận: 18 1.9.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể: 18 vii 1.10 Kế hoạch thực hiện 18 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20 2.1 Lịch sử hàn ma sát 20 2.2 Các thông số công nghệ hàn ma sát xoay 22 2.2.1 Tốc độ quay: 25 2.2.2 ÁP lực ma sát và áp lực rèn (áp lực chồn) 27 2.2.3 Lựa chọn lượng co gia nhiệt (làm nóng) 28 2.2.4 Thời gian nung (thời gian ma sát) 29 2.2.5 Sự tương quan giữa mô men nhiệt năng: 32 2.3 Nguyên lý hoạt động hàn ma sát xoay 34 2.4 Đặc điểm hàn ma sát 35 2.5 Quy trình hàn ma sát xoay 37 Chương ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 39 3.1 Thông số thiết kế 39 3.2 Phát thảo nguyên lý hoạt động 39 3.2.1 Nguyên lý yêu cầu 39 3.2.2 Nguyên lý hoạt động 39 3.3 Phương án thiết kế 40 3.3.1 Phương án 1: Hàn ma sát máy tiện 40 3.3.2 Phương án 2: Máy hàn ma sát thông thường 40 3.3.3 Phương án 3: Máy hàn ma sát quán tính 40 3.3.4 Phương án 4: Máy hàn ma sát điều khiển tự động 41 3.4.1 Phương án 1: Hàn ma sát máy tiện 41 3.4.2 Phương án 2: Hàn ma sát thường 42 3.4.3 Phương án 3: Hàn ma sát quán tính 42 3.4.4 Phương án 4: Hàn ma sát điều khiển tự động 42 3.5 Các phận máy hàn ma sát xoay 43 3.6 Đề xuất chế tạo máy hàn 44 Chương ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 45 4.1 Phương án thiết kế thân đế 45 4.1.1 Phương án 45 4.1.2 Phương án 2: Chế tạo khung đỡ cho máy 46 4.2 Phương án thiết kế hệ thớng đỡ trục mang mâm cặp quay 47 4.2.1 Phương án 1: Chế tạo hợp tốc đợ chứa trục 47 viii 4.2.2 Phương án Sử dụng hộp tốc độ máy tiện 48 4.3 Phương án thiết kế hệ thống kẹp chặt chi tiết đứng yên 48 4.3.1 Phương án Thiết kế cụm chi tiết sử dụng mâm cặp ba chấu tự định tâm 48 4.3.2 Phương án Cơ cấu kẹp chặt bằng khối V tự định tâm 49 4.4 Phương án thiết kế hệ thống trượt mang cấu kẹp cố định 50 4.4.1 Phương án 1: Sử dụng băng trượt máy tiện, gia công thêm bàn bàn trượt 50 4.4.2 Phương án 2: Sử dụng dẫn trượt (SLIDE GUIDE), 51 4.5 Phương án thiết kế hệ thống đẩy bàn trượt xy – lanh thủy lực 53 4.5.1 Phương án 1: Hai xy lanh đẩy nối tiếp 54 4.5.2 Phương án 2: Sử dụng hai xy lanh kế hợp với đòn bẩy 55 4.5.3 Phương án 3: Sử dụng xy lanh, dùng van điện từ solenoid 56 4.6 Phương án điều khiển tốc độ động 57 4.6.1 Phương án 1: Sử dụng puley 57 5.6.2 Phương án 2: Sử dụng biến tần 58 Chương TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, VẬN HÀNH 60 5.1 Kết cấu tổng thể 60 5.2 Tính toán phần khí 61 5.2.1 Tính cơng suất máy (Chi tiết xem Phục lục 01) 61 5.2.2 Tớc độ quay trục (Chi tiết xem phụ lục 02) 61 5.2.3 Tính tốn trùn đai (Chi tiết xem phụ lục 03) 61 (Chi tiết xem phụ lục 04) 62 5.2.4 Tính tốn xy lanh thủy lực 5.2.5 Mômen xoắn: 64 5.2.6 Khoản cách hai đầu kẹp: 64 5.3 Chế tạo thiết bị hàn ma sát xoay 65 5.3.1 Chế tạo khung đỡ 65 5.3.2 Lắp ráp phận gá trục mang mâm cặp quay 66 5.3.3 Chế tạo cấu mang mâm cặp không quay 66 5.3.4 Chế tạo hệ thống trượt 67 5.3.5 Chế tạo phận gá lắp xy lanh thủy lực 68 5.4 Vận hành thiết bị 70 Chương THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ 72 6.1 Vật liệu thử nghiệm 72 6.1.2 Mẫu thử nghiệm 74 6.1.3 Thông số thử nghiệm 74 ix 6.2 Thử nghiệm 75 6.2.1 Chuẩn bị mẫu thử nghiệm 75 6.2.2 Tiến hành thử nghiệm 76 6.3 Sản phẩm thử nghiệm hàn ma sát 78 6.3.1 Thép không gỉ 304 78 6.3.2 Nhôm AA1050 79 6.3.3 Thép CT3 79 6.4 Đánh giá chất lượng mẫu hàn 79 6.4.1 Kiểm tra độ bền kéo mẫu hàn 81 6.4.2 Đánh giá chất lượng mối hàn 88 Chương KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 89 7.1 Kết luận: 89 7.2 Kiến nghị: 89 PHỤ LỤC 01 TÍNH CÔNG SUẤT MÁY 96 PHỤ LỤC 02 TÍNH TỐC ĐỘ QUAY TRỤC CHÍNH 97 PHỤ LỤC 03 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI 98 PHỤ LỤC 04 TÍNH TOÁN LY LANH THỦY LỰC 98 PHỤ LỤC 05 ĐƯỜNG KÍNH CỦA ĐƯỜNG ỐNG 102 x Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Trong ngành kĩ tḥt khí, hàn giữ mợt vai trị rất quan trọng, nhất công cuộc công nghiệp hoá – hiện đại hoá ở nước ta hiện Hàn đã và ứng dụng rộng rãi tất cả các lĩnh vực kỹ thuật như: Làm kết cấu nhà xưởng, xây dựng cơng trình, lắp ghép chi tiết, đắp tạo trục, thiết kế chế tạo sản phẩm khí, phục hồi chi tiết máy sau một thời gian làm việc…, với nhiều tính ưu việt, xuất chất lượng cao Trong thời đại ngày nay, với trình độ khoa học ngày phát tiển mạnh mẽ, hàn đã gióp phần khơng nhỏ việc đưa nghành khí lên vị thế quan trọng công cuộc phát triển kinh tế, các phương pháp hàn hiện nay, hàn ma sát là một phương pháp hàn đầy tiềm với chất lượng mối hàn vượt trội, ổn định làm việc và đặt biệt là thân thiện với môi trường Hàn ma sát trình hàn áp lực, sử dụng nhiệt ma sát sinh tại bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết chuyển động tương để nung mép hàn đến trạng thái chảy dẻo, sau đó dùng lực ép để ép hai chi tiết lại với làm cho kim loại mép hàn khuếch tán sang tạo thành mối hàn Khi bề mặt vật thể chuyển động tương tác dụng lực ép thì lượng học sẽ chuyển thành nhiệt Ma sát hàn là ma sát khô Nhiệt ma sát nhiệt lượng sinh trình ma sát, trượt tương đối hai chi tiết với Nhiệt ma sát phụ thuộc vào lực ép pháp tuyến bề mặt ma sát phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa hai chi tiết, phụ thuộc vào vật liệu hàn tốc độ chuyển động tương đối giữa hai chi tiết Trong trình ma sát, phần lớn nhiệt ma sát làm nhiệm vụ nung kim loại mép hàn đến trạng thái chảy dẻo, một phần truyền vào chi tiết hàn, phần cịn lại trùn vào mơi trường xung quanh Nội dung nghiên cứu chủ yếu các tài liệu nước ngoài Với những lý phần nào ảnh hưởng đến tiến độ tìm hiểu và nghiên cứu, nên đề tài đã thực hiện còn một số hạn chế cần nghiên cứu phát triển thêm thời gian tới sau: - Lắp thêm cảm biến xác định nhiệt độ ma sát, giúp việc giám xác nhiệt độ chính xác đảm bảo chất lượng mối hàn ngấu đều - Tự động hóa quá trình hàn ma sát để đảm bảo tính mối hàn tốt nhất, nhất là những chi tiết yêu cầu độ bền, độ và đập khắc khe - Tự động hóa cấu kẹp phôi, tháo phôi (thay vì kẹp bằng khí), đảm bảo lực kẹp phù hợp với loại vật liệu, thông số hàn - Tự động hóa quá trình điều khiển hệ thống thủy lực Trên sở tự động hóa các bộ phận nêu có thể điều khiển tự động hoàn toàn quá trình hàn ma sát xoay thông qua phần mềm lập trình máy tính 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT: [1] PGS Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chí Sáng, ThS Phan Đăng Phong, sổ tay Thiết kế khí tập 1, 2, 3, NXB KHKT, Hà Nội 2006, 734 trang, 601 trang, 653 trang [2] Hồ Viết Bình, Ngũn Ngọc Đào, Cơng nghệ chế tạo máy, ĐH SPKT 2008, …trang [3] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, NXB Giáo Dục 2009…trang [4] Thạc sĩ Châu Minh Quang, giáo trình Vật liệu khí, Trường Đại học Cơng nghiệp TP.HCM, 2009, 79 trang [5] Nhiều tác giả, giáo trình thủy lực và khí nén, 121 trang TIẾNG ANH [6] Gourav sardana, Ajay Lohan, Friction Welding on Lathe Machine with special Fixture, International Journal of Innovations in Engineering and Technology (IJIET) Vol Issue June 2013 [7] Jagroop Singh, Karamdeep Singh, Fabrication of Friction Welding on Centre Lathe: A Case Study, IJIET Vol 4, IssuE2, May- ocTobER2014 [8] P A Thakare, Lt Randheer Singh, Design and Development of Micro Friction Welding Machine and Investigation of Welding Parameters for Similar Materials, International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 5, Issue 6, June-2014 [9 ] Ahmet CAN, G.J Baxter, M Preuss và P.J, Nghiên cứu hàn ma sát quán tính hợp kim nickel ứng dụng ngành hàng không (inertia friction welding of nickel base superalloys for aerospace applications) G.J Baxter, M Preuss P.J Withers nghiên cứu tại viện nghiên cứu vật liệu tự nhiên Manchester, Anh; 91 [10] M B Uday, M.N Ahmad Fauzi, Zuhailawati H., A.B Ismail, Effect of welding speed on mechanical strength of friction welded joint of YSZ-Alumina composite and 6061 Aluminum Alloy, Materials Science and Engineering A 528 (2011) 4753–4760 [11] P Shiva Shankar, L Suresh Kumar, N Ravinder Reddy, Experimental investigation and stastical analysis of the friction welding parameters for the copper alloy - cu zn28 using taguchi method, International Journal of Research in Engineering and Technology, eISSN: 2319-1163 pISSN: 2321-7308 [12] Veerabhadrappa Algur1, Kabadi, Ganechari and Sharanabasappa, Experimental investigation on friction characteristics of modified ZA-27 alloy using taguchi technique, IJMERR, Vol 3, No 4, October 2014 [13] Amit Handa punjub, Vikas Chawla Dav, Experimenttal study of mechanical properties of friction welded AISI 1021 steels, Sadhana, Vol 38, Part 6, December 2013, pp 1407–1419.© Indian Academy of Sciences [14] A KURT, I UYGUR, AND U PAYLASAN, Effect of Friction Welding Parameters on Mechanical and Microstructural Properties of Dissimilar AISI 1010-ASTM B22 Joints, 104-S, MAY 2011, VOL 90 [15] P Shiva Shankar, L Suresh Kumar, N Ravinder Reddy, Experimental investigation and stastical analysis of the friction welding parameters for the copper alloy – cu zn28 using taguchi method, International Journal of Research in Engineering and Technology eISSN: 2319-1163 | pISSN: 2321-7308 [16] P Sathiya, S Aravindan, A Noorul haq, K panneerselvam, Optimization of friction welding parameters using simulated annealing, IJEMS, Vol.13, February 2006, pp 37-44 [17] Sirajuddin Elyas Khany, K.N.Krishnan, Mohd Abdul Wahed, Study of Transient Temperature Distribution in a Friction Welding Process and its effects on its Joints, International Journal Of Computational Engineering Research (ijceronline.com) Vol Issue 92 [18] Prashant Rashmikant Pandya, Prof Amol Bagesar, Prof Jignesh Patel, Effect Of Welding Parameters On Burn-Off Length For Friction Welding Of Inconel 718 And SS 304 For Production Of Bimetal Poppet Exhaust Valve, IJSRD International Journal for Scientific Research & Development| Vol 2, Issue 04, 2014 [19] Z Z LINDEMANN, K SKALSKI, W WŁOSI´NSKI, and J ZIMMERMAN, Thermo-mechanical phenomena in the process of friction welding of corundum ceramics and aluminium, BULLETIN OF THE POLISH ACADEMY OF SCIENCES TECHNICAL SCIENCES Vol 54, No 1, 2006 [20] Eder Paduan Alves, Chen Ying AN, Francisco Piorino Neto, Eduardo dos Ferro Santos, Experimental Determination of Temperature during Rotary Friction Welding of Dissimilar Materials, 2012 Science and Engineering Publishing Company [21] Ali Moarrefzadeh, Study of Heat Affected Zone (HAZ) in Friction Welding Process, Vol Issue journal of mechanical engineering vol 1, no 1, january 2012 [22] Ruma Mohd Abdul Wahed, Mohammed Farhan, A Study on the Effect of External Heating of the Friction Welded Joint, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Volume 3, Issue 5, May 2013 [23] Jatinder Gill, Jagdev Singh, Experimental study on the effect of heating time on mechanical properties of nylon-6 joints produced by friction welding, International Journal of Advanced Engineering Research and Studies E-ISSN 2249– 8974 [24] Ahmet CAN, Mümin ŞAHİN, Mahmut KÜÇÜK, Modelling of friction welding, international scientific conference 19 – 20 november 2010, gabrovo [25] Baiju Sasidharan, Dr.K.P.Narayanan, R.Arivazhakan, Influence of Interface Surface Geometries In The Tensile Characteristics Of Friction Welded Joints From Aluminium Alloys, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology An ISO 3297: 2007 Certified Organization, Volume 2, Special Issue 1, December 2013 93 [26] Eder Paduan Alves, Chen Ying An, Francisco Piorino Neto, Eduardo Ferro dos Santos, Experimental Determination of Temperature during Rotary Friction Welding of Dissimilar Materials, Frontiers in Aerospace Engineering Vol Iss 1, November 2012 [27] Jatinder Gill, Jagdev Singh, Experimental study on the effect of heating time on mechanical properties of nylon-6 joints produced by friction welding, International Journal of Advanced Engineering Research and Studies E- ISSN2249–8974 [28] Eder Paduan Alves, Francisco Piorino Neto, Chen Ying An, Euclides Castorino da Silva, Experimental Determination of Temperature During Rotary Friction Welding of AA1050 Aluminum with AISI 304 Stainless Steel, Vol 4, No 1, pp.61-67, Jan, Mar, 2012 [29] Sirajuddin Elyas Khany, K.N.Krishnan, Mohd Abdul Wahed, Study of Transient Temperature Distribution in a Friction Welding Process and its effects on its Joints, International Journal Of Computational Engineering Research (ijceronline.com) Vol Issue [30] Ruma, Mohd Abdul Wahed, Mohammed farhan, A Study on the Effect of External Heating of the Friction Welded Joint, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Volume 3, Issue 5, May 2013 [31] H Ochi , K Ogawa, Friction Welding of Aluminum Alloy and Steel, International Journal of Offshore and Polar Engineering Vol 8, No 2, June 1998 (ISSN 1053-5381) [32] Mümin ŞAHİN, Friction welding of different materials, international scientific conference 19 – 20 november 2010, gabrovo [33] P Rombaut, W De Waele and K Faes, Friction welding of steel to ceramic, Sustainable Construction and Design 2011 [34] PIAAR NAGAR, CHENNAI – 119, D ANANTHAPADMANABAN, Studies on friction weldability of low Carbon Steel with Stainless Steel and Aluminium with Copper 94 [35] Mumin Sahin and Cenk Misirli, Mechanical and Metalurgical Properties of Friction Welded Aluminium Joints, 24 trang [36] Baiju Sasidharan, Dr.K.P.Narayanan, R.Arivazhakan, Influence of Interface Surface Geometries In The Tensile Characteristics Of Friction Welded Joints From Aluminium Alloys, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology An ISO 3297: 2007 Certified Organization, Volume 2, Special Issue 1, December 2013 [37] SONG Yu-lai, LIU Yao-hui, ZHU Xian-yong, YU Si-rong, ZHANG Ying-bo, Strength distribution at interface of rotary-friction-welded aluminum to nodular cast iron, Transactions of Nonferrous Metals Society of China 18 (2008) 14 -18 [38] K Boonseng, S Chainarong, C Meengam, Microstructure and Mechanical Properties of Friction Welding in SSM356 Aluminium Alloys, International Journal of Emerging Trends in Engineering Research, Volume 2, No.4, April 2014 [39] G.P.RAJAMANI,M S.SHUNMUGA MAN DK.P.RAO, Parameter Optimization and Properties of Friction Welded Quenched and Tempered Steel, 226-S, I JUNE 1992 [40] Jay Prakash Gavade, R.D Rajopadhye, N.D.Jadhav, Dr Prakash Ramdasi, A review on effects of processing parameters on mechanical behavior of different metals joined by continuous drive friction welding, IJESR/April 2013/ Vol3/Issue-4/2777-2784, ISSN 2277-2685 [41] Amit Handa, Vikas Chawla, Friction Welding - A Review, http://asianonlinejournals.com/index.php/Mare, Vol 1, No 2, 34-38, 2014 [42] Ali Moarrefzadeh, Numerical Modeling of Friction Welding Process, international journal of multidisciplinary sciences and engineering, vol 2, no 8, november 2011 95 [43] Dr K Narasimha Murthy, Dr V.P Raghupathy, Mr D Sethuram, Two Day workshop on Friction Welding & Friction Stir Welding 24 & 25 November, 2011, International Center for Advancement of Manufacturing Technology PHỤ LỤC 01 TÍNH CƠNG SUẤT MÁY * Tính vận tớc ma sát: V= πDn/60 Với n=1500 vịng/phút Dmax = 18 mm Vmax = (3,14x18x1500)/60 = 1,41m/s * Tính công suất động Từ bảng thông số hàn [ 2.6 ] cho thấy lực ma sát lớn nhất Pmax = 80 N/mm2 = 80Mpa với đường kính lơn nhất Dmax = 18mm Công suất ma sát tính toán động Pt =(Fms x V)/1000 Trong đó: - Pt là công suất động (Kw), - Fms là lực ma sát (N) - V là vận tốc ma sát (m/s) Lực ma sát tính theo công thức: Fms= f.L Trong đó: - f là hệ số ma sát: là công suất động (Kw), - Fms là lực ma sát (N) - L là tải trọng gây chi tiết (N) Tải trọng lớn nhất gây chi tiết là: L = P.S Trong đó: - P là áp suất (Mpa) P = 80Mpa = 80.103N/ m2 96 - S là tiết diện (mm2) S =(π.d2)/4 - d là đường kính chi tiết d = 18mm =0,018m 𝐿 = 𝑃 𝑆 = 𝑃 π𝑑2 = 80000.3,14.(0,0182 ) = 20,35 N Lực ma sát: Fms= f.L =0,15 x 20,35 = 3,05 N Công suất ma sát tính toán: pt =Fms x V=3,05 x 1,41= 5915,76 N.m/s = 4,3 Kw Theo [3] bảng Hiệu suất ŋ = 0,95 Công suất động cơ: Pđc = pt / ŋ Pđc = 4,3/0.95 = 4,53 KW PHỤ LỤC 02 TÍNH TỐC ĐỘ QUAY TRỤC CHÍNH Dùng hệ thống đai điều chỉnh tốc độ động truyền sang trục Tốc đợ quay trục chính: n =(D/ D1)nđc Trong đó: - n là số vòng quay trục chính (Vòng/phút) - nđc là số vòng quay động điện (Vòng/phút) - D là đường kinh Puly chủ động: D = 137 mm - D1 là đương kính Puly bị động: D = 122 mm Nđc = (137/122)*1760 = 1976.4 (vòng/phút) Nđc = 1976.4 > ntt = 1500 97 PHỤ LỤC 03 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI Xác định tiết diện đai hình thang Dựa vào hình 4.1 bảng 4.13 tài liệu tính tốn hệ thống dẫn đợng khí tập chọn đai hình thang có thơng số sau: bt =14 b = 17 h = 10.5 y0 = Diện tích tiết diện A = 138 mm2 Chiều dài đai: 1520 mm Đường kính bánh đai nhỏ: 140 đến 280 mm Chiều đai giới hạn: 800 – 6300mm Chọn đường kính bánh đai Dựa vào tài liệu tính tốn hệ thống dẫn động khí ta chọn đường kính bánh đai là 140 mm Chọn đai loại B, B62 Tính vận tốc đai Từ đường kính bánh đai ta xác định vận tốc đai 𝑣 =  V = 𝜋.140.17600 = 60000 𝜋𝑑1 𝑛1 60000 12,9 𝑚/𝑠 PHỤ LỤC 04 TÍNH TOÁN LY LANH THỦY LỰC Một số thông số kĩ thuật yêu cầu xy lanh sau: Để đảm bảo an toàn, áp suất làm việc p hệ thống thường chọn ở mức thấp, van đĩa làm việc ở cột áp 𝑑 = 𝑘 𝐷 = 0.7 56,4 = 39.95 (𝑚𝑚) Theo bảng catalog bên ta chọn xy lanh có đường kính lòng D = 60 (mm), đường kính cán d = 40 (mm), Diện tích lòng xy lanh AD =28,26 (cm2), diện tích cán xy lanh Ad = 12,56 (cm2), lực đẩy Fđ = 70,65 (KN), lực kéo Fk = 39,25 (KN), lưu lượng đẩy Q1 hay Qđ = 16,96 (lít/phút), lưu lượng kéo Q hay Qk = 9,42 (lít/phút) Bảng Catalog tra lực, diện tích, lưu lượng xy lanh 100 Bảng catalog tra khối lượng xy lanh Kích thước xy lanh Bảng catalog tra kích thước xy lanh Tính lưu lượng cần cấp cho xy lanh 101 Tính toán lưu lượng cần cấp cho xy lanh là rất quan trọng tính toán thiết kế các hệ thống thủy lực vì cứ vào những kết quả này ta tính chọn bơm nguồn phù hợp Lưu lượng cần cấp cho xy lanh tính theo công thức sau: Q = A v Trong đó: - Q là lưu lượng cần cấp cho xy lanh; - A là diện tích tác dụng xy lanh (đối với hành trình tiến hay lùi); - v vận tốc cần piston, Tốc đợ cần piston hành trình tiến là: v1 = s/t1, v1 = 0,5 (m/s) Do đó, lưu lượng cần cấp cho xylanh trình ép là: 𝑄1 = 𝐴 𝑣1 = 28,26 0,5 = 14,13 (𝑙𝑖́𝑡⁄𝑝ℎ𝑢́ 𝑡 ) Tốc đợ cần piston hành trình lùi về là: v2 = s/t2 = 0,25 (m/s) Lưu lượng cần cấp cho xylanh hành trình lùi về là: 𝑄2 = 𝐴 𝑣2 = 28,26 0,25 = 7,065 (𝑙𝑖́𝑡 ⁄𝑝ℎ𝑢́ 𝑡 ) - Đường ống hút: v1 = 0,8÷1,2 (m/s); - Đường ống đẩy: v2 = ÷ (m/s); - Đường ống xả: v3 = 1,0 ÷1,6 (m/s); PHỤ LỤC 05 ĐƯỜNG KÍNH CỦA ĐƯỜNG ỐNG Đường kính đường ống tính theo cơng thức sau: 𝑑= √ 4𝑄 𝜋.𝑣 * Tính tốn đường ớng hút 102 𝑑1 = √ 4𝑄 𝜋.𝑣 =√ 4.14,13.10−3 3,14.60.(0,8÷1,2) = 0,008015÷ 0,01943(m) = 15,87 ÷ 19,43 (𝑚𝑚) * Tính tốn đường ớng hồi 𝑑2 = √ 4𝑄 𝜋.𝑣 =√ 4.14,13.10−3 3,14.60.(3÷5) = 0,00777 ÷ 0,008(m) = 7,8 ÷ (𝑚𝑚) * Tính tốn đường ớng đẩy 𝑑3 = √ 4𝑄 𝜋.𝑣 =√ 4.14,13.10−3 3,14.60.((1÷1,6) = 0,01374÷ 0,01738 (m) = 13,74÷17,38 (m𝑚) PHỤ LỤC 06 TÍNH TOÁN BỂ DẦU kích thước bể dầu sau: - Chiều ngang bể dầu: a (m); - Chiều dài bể: b = 2.a (m); - Chiều cao bể: H = a (m); Thể tích bể dầu thường tính theo công thức sau: V = (1,2) phút.Q = (1,2).14,13 = 16,97 (lít) Chọn v = 20 lít Lấy V = 20(l) Do đó: V = a.b.H = a.2a.a = 2.a3 = 0,13 103 S K L 0 ... thử nghiệm thiết bị hàn ma sát xoay 1.7.2 Khách thể, đối tượng nghiên cứu - Nguyên lý hàn ma sát - Kết cấu thiết bị hàn ma sát - Sản phẩm hàn ma sát 1.8 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn... tiết hàn lại với Hình 8: Sơ đồ nguyên lý hàn ma sát xoay 34 Hình 9: Sơ đồ nguyên lý hàn ma sát xoay 2.4 Đặc điểm hàn ma sát Hàn ma sát phù hợp hàn với nhiều loại vật liệu có tính hàn. .. dụng lớp kẹp suốt trình hàn Năm 2011, Phương pháp đặc trưng bề mặt sử dụng để nghiên cứu hàn ma sát 2.2 Các thông số công nghệ hàn ma sát xoay Hàn ma sát xoay một quá trình hàn

Định dạng
Số trang	113
Dung lượng	6 MB