1. Trạm nguồn thủy lực 2. Xy lanh nâng hạ. 3. Xích tải.
4. Trục và đĩa xích.
5. Khung kẹp tách.
6. Thanh dẫn hướng khung trong.
7. Băng tải. 8. Xy lanh tách. 9. Cơ cấu giữ.
10. Cơ cấu thanh răng bánh răng và ray dẫn hướng. 11. Cơ cấu xy lanh kẹp.
Nguyên lý chuyển động: Băng tải (7) chuyển gạch vào máy sau đó trạm nguồn thủy lực(l) tạo áp lực nâng cho xy lanh (2), xy lanh (2) hạ khung kẹp tách đến vị trí (9) thơng qua cơ cấu xích, sau đó rạm nguồn thủy lực (1) tạo áp lực cho cơ cấu xy lanh kẹp (11) tiếp đến xy lanh tách (8) nâng lên tạo ra lực tách giữa các lóp gạch. Sau khi tách xong hàng gạch đầu tiên ở lóp dưới cùng, tiếp đến khung kép tách sẽ được di chuyên lên đê
Đồ án tot nghiệp khóa 11 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
tách từng hàng gạch thông qua các cơ cấu (2), (3), (4), (9), (10) cho đến lớp trên cùng của mẻ gạch, quá trình tách được lặp lại. Kết thúc quá trình tách máy được đưa về vị trí chuẩn bị cho mẻ gạch tiếp theo, quá trình được lặp lại cho tất cả mẻ gạch.
Ưu điểm: Hệ thống nâng chuyển của cơ cấu đơn giản. Được bố trí trên khung trên sẽ
tiết kiệm được diện tích, dùng xích có lực giữ lớn. Cơ cấu chuyển động nhịp nhành.
Nhược điểm: Hệ thống nâng bằng xích sẽ gây tiếng ồn, để bị đứt đột ngột khó kiểm
sốt, khó nhìn thấy bằng mắt thường. Làm việc với vận tốc thấp và không làm việc với hệ thống có độ rung lắc nhiều. Xích bị ra khi làm việc nhiều cùng với tải trọng lớn.
2.2.3. Phương án 3: cơ cấu tách gạch bằng hệ thống xy lanh thẳng đứng:
Hình 2.4. Sơ đồ máy tách gạch dùng cơ cấu nâng hạ khung bằng xy lanh
1. Trạm nguồn thủy lực
2. Xy lanh nâng hạ.
3. Khung kẹp tách.
4. Thanh dẫn hướng khung trong.
5. Băng tải. 6. Xy lanh tách. 7. Cơ cấu giữ.
8. Cơ cấu thanh răng bánh răng và ray dẫn hướng. 9. Cơ cấu xy lanh kẹp.
Nguyên lý chuyển động: Băng tải (7) chuyển gạch vào máy sau đó động cơ thủy lực (1) tạo áp lực cho xy lanh (2), xy lanh (2) nâng hạ khung kẹp tách đến vị trí (9), sau đó động cơ thủy lực (1) tạo áp lực cho cơ cấu xy lanh kẹp (9) tiếp đến xy lanh tách (6) nâng
Đồ án tốt nghiệp khóa 11 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
lên tạo ra lực tách giữa các lớp gạch. Sau khi tách xong lớp gạch đầu tiên ở lớp dưới cùng, tiếp đến khung kép tách sẽ được di chuyển lên để tách từng hàng gạch thông qua các cơ cấu (2), (4), (7), (8), quá trình được lặp lại cho đến lớp trên cùng của mẻ gạch. Kết thúc quá trình tách máy được đưa về vị trí chuẩn bị cho mẻ gạch tiếp theo, quá trình tách được lặp lại.
So với 2 cơ cấu sử dụng tang-cáp và xích của phương án 1 và 2, thì phương án sử dụng xy lanh để nâng hạ khung tách có các ưu và nhược điểm sau:
Ưu điểm: Cơ cấu được đồng bộ hóa về thủy lực, dễ sử dụng, tính thiết kế nhỏ gọn, độ tin cậy cao trong hoạt động, ít địi hỏi cơng tác bảo trì, bảo dưỡng thường xun, điều chỉnh hệ số làm việc dễ dàng.
Nhược điểm: Hiệu quả làm việc dễ bị ảnh hưởng khi áp lực và lưu lượng dầu không ổn định, hệ thống sử dụng đường ống dẫn nhiều khơng tiện dụng như tang-cáp và xích, dầu và các phụ tùng xi lanh có mối quan hệ chặt chẽ nên khi thay đổi độ nhớt, nhiệt độ thì sẽ có những ảnh hưởng nhất định đến các chi tiết khác.
2.2.4. Phương án 4: Cơ cấu tách gạch bằng hệ thống bàn nâng
3 t- 5
Hình 2.5. Sơ đồ máy tách gạch sử dụng hệ thống bàn nâng
1. Động cơ thủy lực
2. Xy lanh tách
3. Co’ cấu xy lanh kẹp
4. Khung kẹp tách
5. Thanh dẫn hướng khung trong
6. Mặt bàn 7. Khung chữ X
8. Xy lanh nâng hạ
Đồ án tốt nghiệp khóa 11 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
Nguyên lý hoạt động: gạch được chuyển vào bàn nâng (6) thông qua các ray dẫn được lắp sẵn của nhà máy, sau đó động cơ thủy lực (1) tạo áp lực cho xy lanh (8), xy lanh (8) nâng khung chữ X (7) để đưa mẻ gạch tới khung tách, sau đó động cơ thủy lực (1) tạo áp lực cho cơ cấu xy lanh kẹp (3) tiếp đến xy lanh tách (2) nâng lên tạo ra lực tách giữa các lóp gạch. Sau khi tách xong lớp gạch đầu tiên ở lóp dưới cùng, tiếp đến bàn nâng sẽ hạ lóp tiếp theo của mẻ gạch tới khung kép tách thông qua các cơ cấu (7), (8), quá trình được lặp lại cho đến lớp trên cùng của mẻ gạch. Kết thúc quá trình tách máy được đưa về vị trí chuẩn bị cho mẻ gạch tiếp theo, quá trình tách được lặp lại.
2.3 Phưong án thống nhất:
Sau q trình phân tích dựa vào các đặc điểm, ưu điểm của từng hệ thống ta chọn phương án 1 để đưa vào thiết kế.
Hình 2.6. Sơ đồ máy tách gạch dùng cơ cấu nâng hạ khung bằng tang
Các yêu cầu phụ của máy:
Các chỉ tiêu sử dụng : Máy thiết kế phải có năng suất cao, tốn ít năng lượng, độ chính xác cao, chi phí về lao động vận hành máy ít, kích thước trọng lượng nhỏ nhất có thể, gọn nhẹ , dễ lắp ghép.
Khả năng làm việc: Phải đảm bảo chức năng và yêu cầu đã đặt ra.
An toàn sử dụng máy: Máy dễ sử dụng, trong lúc vận hành máy không xảy ra các yếu tố gây nguy hiểm đến con người, khơng gây hư hỏng cho các đối tượng xung quanh.
Tính cơng nghệ và kinh tế: máy phải có hình dạng, kết cấu và vật liệu phù họp với điều kiện cụ thể, ít tốn vật liệu, tận dụng khoảng trống có sẵn.
Đồ án tốt nghiệp khóa 11 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
2.4 Phân tích cơ cấu phương án 1:
2.4.1 Phân tích hướng chuyển động:
- Theo hướng của bê tông nhẹ: Lực kẹp chặt vào 2 thành bên của khối bê tơng theo phương ngang sau đó tạo lực tách chuyển động theo phương đứng.
- Theo hướng chuyển động của máy: Xy lanh chuyể động khứ hồi theo từng lóp bê tơng. - Theo động lực của bộ phận phận tách: động cơ thủy lực.
2.4.2 Các bộ phận cơ bản của máy:
Động cơ điện Bơm thủy lực
Cơ cấu xy lanh tạo lực kẹp, xy lanh tạo lực tách.
Cơ cấu tang và cáp, ròng rọc, cơ cấu thanh ray và rãnh trượt. Khung giàng máy (khung trong, khung ngoài, khung trên).
2.4.3 Máy gia cơng có một bộ phận chính:
Cơ cấu động lực gồm: động cơ điện và động cơ thủy lực để cung cấp năng lượng cho máy làm việc.
Cơ cấu truyền động: là bộ phận chuyển động khứ hồi, truyền tín hiệu, chuyển động tự động cho cơ cấu tách.
Cơ cấu tạo lực kẹp, nâng, tách: thực hiện lực kẹt, tách, nâng - hạ.
2.4.4 Co’ cấu thực hiện quá trình tách:
- Cơ cấu tách gồm 2 bộ phận: cơ cấu kẹp khung dưới đứng yên, khung trên tách chuyển động theo phương thẳng đứng.
2.3.5 Cơ cấu phụ trợ:
- Bộ phận thanh dẫn hướng, bộ phận đồng tốc, cơ cấu giữ cáp.
- Mặt chuẩn và mặt dẫn hướng: đường tâm của máy và cơ cấu cung cấp liệu, những tấm cữ và thước của máy (có hệ thơng censor).
- Cơ cấu cấp liệu: băng truyền, kho trữ và cấp gạch tự động.
- Cơ cấu đóng mở máy và phanh hãm: cơ cấu phanh giữ máy khi xảy ra sự cố. - Những cơ cấu kiểm tra chất lượng, kích thước và sự làm việc của máy.
- Cơ cấu điều chỉnh: bằng tay cơ giới hóa hay tự động hóa. - Cơ cấu điều chỉnh: bằng tay và tự động hóa.
2.4.6 Các bộ phận khác của máy:
Thân máy: hàn , khoan lỗ bắt óc, tạo gân tăng cứng. Bộ phận an toàn:
Các dụng cụ kiểm tra và tính tốn sự làm việc của máy: các đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ, tốc độ , cơng suất.
Đồ án tốt nghiệp khóa 11 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN KÉT CẮU MÁY TÁCH GẠCH BÊ TƠNG NHẸ
3.1 Thơng số CO' bản của khung máy tách gạch bê tông.
Vận tốc nhanh nhất di chuyển của khung trong : V = 0,4 (m/s) = 24 (m/ph) Các thông số cơ bản khung ngồi chưa tính phụ kiện:
Tính tốn thơng sơ lực tác dụng lên khối gạch.
Hình 3.1 Lực tác dụng lên khối gạch trong quá trình tách
Chiều dài khung : L = 5 (m)
Chiều rộng khung : B = 1,5 (m)
Chiều cao khung : H = 2 (m)
Các thông số cơ bản khung trong chưa tính phụ kiện:
Chiều dài khung : L1 = 5 (m)
Chiều cao khung : H1 =: 0,36 (m)
Trong đó :
Fd: Lực kết dính giữa 2 phần gạch. Fr: Lực kẹp của các xy lanh kẹp.
Fms'. Lực ma sát chống chiều trượt của gạch.
Ft: Lực tách cần thiết tạo ra của các xy lanh nâng để tách 2 phần gạch.
Đồ án tốt nghiệp khóa 11 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
Fg: Trọng lượng của 1 mẻ gạch. Fs': Trọng lượng của khung trên. Khối lượng của mẻ gạch :
Fg = L.B.H.pg.9.81 = 4.1,2.1,8.600.9,81 = 50855.04 (N)
Trong đó : Pg = 600 kg/m3 Lực kết dính của 2 lớp gạch:
Fd=A.ơ = 4.1.2.0,55.105 = 264000(/V)
ở đây [ư] = 0,55.105 tra theo bảng 3.1 thử kéo nén của bê tồng Lực ma sát cần thiết:
2Fms Fg + FdW Suy ra: Fms = 157427,7 (/V)
ở đây : p. = 0.7 /à hệ số ma sất giữa cao su với bê tòng
Suy ra: Fms=Fk . ỊẤ = > Fp = — 7 — 224896,42 QV)
Lực kẹp :Ft= Fd + Fg + Fs = 264000 + 50855,04 + 2.4718,61 = 324292,24 QV)
3.2 Tính tốn khung ngồi
Xem khôi lượng của các xi lanh không đáng kê (đem giản hóa bài tốn) Moment uốn lớn nhất trên thanh ngang: M™ax
Tacó-.MĨ1™ = V-2.5 = 224896'42.2,5 = 140560,26(N)
4 4
Tra được ứng suất chảy của thép theo tiêu chuẩn nhật JIS3192H: [<w = 470.105 (N/m2)
Điều kiện bền: [ơc/lảyj < [<70]
j^jmax
—77—< 470.106
Wx = Zx là moment cản của dầm phụ thuộc vào thiết diện của dầm (cm3) wx > 2,99.10-4 = 300(cm3)
Đồ án tốt nghiệp khóa 11 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
Bảng 3.1. Thơng số mác thép theo tiêu chuẩn JIS G 3192
ĩ
Moment quan tinh hình học I - ar Bán kình quan tĩnh I = ựíTã Modun mặt cát z = l/e (a - Tiẻt diộn mặt cát)
Geometrical moment of inertia I = 31 Radius of gyration of area I - ỰITã Modulus of section z - l/e (a - Sectional Area) Kích thước tiêu chuẩn H*B r
Kích thước mặt căt Tiết
diện mặt căt Khối lượng đơn vị Moment chông uôn Bán kính qn tính Moment r chơng r xoăn H B ti Í2 r Ix ly ix iy Zx Zv Mm Cm2 Kg/m Cm4 Cm Cm4 100x100 100 100 6 8 8 21.59 16.9 378 134 4.18 2.49 75.6 26.7 125x125 125 125 6.5 9 8 30 23.6 293 839 293 5.29 3.13 46.9 150x75 150 75 •5 7 8 17.85 14 666 49.5 6.11 1.66 88.8 13.2 150x100 148 100 6 9 8 26.35 20.7 1000 150 6.17 2.39 135 30.1 150x150 150 150 7 10 8 39.65 31.1 1620 563 6.40 3.77 216 75.1 200x100 198 99 4.5 7 8 22.69 17.8 1540 113 8.25 2.24 156 22.9 200 100 5.5 8 8 26.67 20.9 1810 134 8.23 2.24 181 2637 200x150 194 150 6 9 8 38.11 29.9 2630 507 8.30 3.65 271 67.6 200x200 200 200 8 12 13 63.53 49.9 4720 1600 8.62 5.02 472 160 250x125 248 124 5 8 8 31.99 25.1 3450 255 10.4 2.82 278 41.1 250 125 6 9 8 36.97 29 3960 294 10.4 2.82 317 47.0 250x175 244 175 7 11 13 55.49 43.6 6040 984 10.4 4.21 495 112 250x250 250 250 9 14 13 91.43 71.8 10700 3650 10.8 6.32 860 292 300x150 298 149 5.5 8 13 40.8 32 6320 442 12.4 3.29 424 59.3 300 150 6.5 9 13 46.78 36.7 7210 508 12.4 3.29 481 67.7 300x200 294 200 8 12 13 71.05 55.8 11100 1600 12.5 4.75 756 160 298 201 9 14 18 83.36 65.4 13300 1900 12.6 4.77 1.00 291
(Nguồn thông tin về mac thép https://ccm.com.vn/wp-
content/uploads/2018/12/C ATALOG-PQSCO-THEP-H-I.pdf
Ta thầy wx < 860 (cm3) thỏa điều kiện bền
Diện tích mặt cắt ngang thanh của thanh thép chữ I là :
Ss = B. 2t2 + (H - 2t2).t! = 2.150.10 + (150 - 2.10). 7 = 3910 (mm2) Suy ra thể tích thanh Vs :
Đồ án tốt nghiệp khóa 11 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
+ Chiều dài thanh ( 2 thanh ngang dài 5,25m với 2 thanh dọc dài l,5m)
Tổng chiều dài thanh: L = 13,5 m
vs = 13,5. Ss = 13,5.3910 = 52785 mm3 = 0,052785 m3 Trọng lượng 1 khung:
mkhUng = (5 + 1.5). 2.38 = 481 (kg),Fs = 4718,61 (N)
Khối lượng 2 khung kẹp và các xi lanh xấp xỉ 1 tấn tương đương 10000 (N)
Thử lại wx = zx là moment cản của dầm phụ thuộc vào thiết diện của dầm (cm3)
M^ax .
-4—< 470.106
M%ax = 22489642 + 10000 = 146,81026 (/ỪVi
> 3,12.10"8(m) = 312(cm3)
Kết luận: Thỏa điều kiện, chọn mác thép JIS3192H: (kích thước thơng số mác thép trên bảng tra).
Bảng 3.2. Thông số lực
STT Tên lực tác dụng Gía trị
1 trọng lượng một mẻ gạch (Fq) 50855,4 (N)
2 Khối lượng một lớp gạch 5085,4 (N)
3 Trong lượng khung kẹp (Fs’) « 10000 (N)
4 Lực dính giữa hai lớp gạch (Fd) 2640000 (N)
5 Lực kẹp (Ffc) 2250000 (N)
6 Lực tách (Ft) 3250000 (N)
7 Moment lớn nhất 146810,26 (cm3)
8 ứng suất chảy mac thép 470,5.106
Sơ đơ phân tích lực khung Ngồi:
Hĩnh 3.2. Sơ đồ phân tích lực khung ngồi
Chuyên ngành Chế tạo máy Khoa Cơ khí
Đồ án tốt nghiệp khóa 1 ỉ Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
Theo mặt phẳng (Ozy)
z OT = RAy + RBy - 2Fmkflung = 0
RAy + RBy =w (1)
y Ma = Fmkllung. 785 + Fmkhu . (3000 - 785) + RBy. 3000 = 0
hBy ~ ~Fmkhung(N) (2)
Từ (1) và (2) giải hệ phưcmg trình ta được:
RAy = ^By = — 5000 (./V)
ỵ M = Fmkhung. 785 = 5000.785 = 3925000 (N.mm) =39250
cơng thức tính ứng suất: [ơMax] = (N/m2) [6]
Với: Mx là moment lớn nhất (N.mm)
wx = zxlầ modul cản đối với trục X (cm3')
Thay vào công thức [6] ta được ứng suất lớn nhất:
[o-Maxl = ^= ^777^ = 43,03 (KN/cm2) = 430,3 MPa < [ơchày]470 (Mpa)
Hình 3.3. Biểu đồ lực cắt Qy và moment Mx khung ngoài
so với điều kiện bền của thép đã chọn: [ơMaxJ = 430,3Mpa < [ơc/ìảy] = 470(Mpa) Kết luận: thỏa điều kiện bền
Chiếu theo xOy:
Đồ ủn tốt nghiệp khóa 11 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
(Vì lực tác dụng lên các thanh là như nhau nên ta chỉ chiêu 1 chiêu là đủ)
ở đây Fkéo là lực kéo cần thiết của hệ thống tang để kéo hạ khung kẹp lên xuống . Theo mặt phẳng (oxy):
Fmt
Hình 3.4. Biểu đồ lực cắt Qy và moment Mx của khung ngoài
Theo mặt phẳng (oxy): E OT = -REy + Rpy + Fmt = 0 ~REy + Rpy — 2500 N (3) X Mc = -Fmt. 1500 - Rpy. 3000 = 0 (4) Từ (3) và (4) giải hệ phương trình ta có: Rpy = -1250, REy = 1250
Ta có cơng thức tính ứng suất:: [ơMax] = ~ (N/m2) [7] (tham khảo tài liệu sức bền vật liêu -PGS.ĐỖ Kiến Quốc nhà xuất bản đại học quốc gia tp.hcm)
[ơMa*J = ^ = 3T° = 43’03 <KN/cm2) - 411 MPa < [<rcAảyỊ = 470 (Mpa)
Kết luận: thỏa điều kiện bền
Đồ án tốt nghiệp khóa i 1 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
ưng dụng CAE phân tích ứng suât lớn nhât và độ chuyên vị khung ngoài
Model name:[G]KhungMayPtl9H30
Study name:Static 1(-Default-)
Plot type: static displacement Displacementl
Deformation scale: 3335,2 A URES (mm) 1.926e-001 1.766e-001 1.605e-001 1.445e-001 1.284e-001 1.12 4e-001 9.631e-002 8.026e-002 6.421e-002 4.816e-002 3.210e-002 1.605e-002 1.000e-030 «
Hình 3.5. Chuyển vị của khung ngồi khi chịu lực tác dụng
Model name:[G]KhungMayPtl9H30 Study name:Statlc lt-Default-J Plot type: static nodal stress Stressl Deformation scale: 3335.2
von Mises (N/mA2) 1.19 4e+007 1.094e+007 9.948e+006 8.953e + 006 7.959e+006 6.964e+006 5.969e+006 4.974e + 006 3.980e+006 2.985e+006 1.990e+006 9.952e+005 4.654e + 002 A
Hinh 3.6. ứng suất chảy của kết Cấu khi chịu lực tác dụng
Kết luận: Bằng cách sử dụng CAE tính tốn kiểm tra lại độ bền chảy của khung ngoài
tại
Tiết diện nguy hiểm nhất có ứng suất lớn nhất [ơ] =11,94 (Mpa) < Ịơc/iảy] — 47 (Mpa)
thỏa điều kiện bền, chuyển vị cao nha chỉ 0,1926 (mm ).
Đồ án tốt nghiệp khóa 11 Đại học cơng nghiệp Tp. Hồ Chí Minh
Kết luận: Khung ngồi sau qua trình tính tốn thiết kế đều thỏa điều kiện bền với thông sô mác thép JIS 3191 đã chon.
Bảng 3.3. So sánh tính bền khung ngồi sơ bộ vói việc ứng dụng CAE
Tính tốn bền SO’ bơ•
Tính tốn bền dưới sự trợ giúp của máy tính (CAE) bằng phần mem soildword và
inventor
[ơMaxJ = 430 <470 (Mpa)
(Khung chịu lực kéo của tang) [ơMax]=410(MPa)<
[ơcftảy]470(Mpa)
(khối lượng bộ tang)
[ơM“] =ll,94(Mpa)< [ơcMy]470 (Mpa) (Khung chịu lực kéo của tang và khối lượng
bộ tang)
chuyển vị: u= 0,1926 (mm ).
Kết luận: đối với tính tốn sơ bộ ta chỉ tính được riêng lẻ từng thanh trong khung bằng việc sử dụng CAE ta tính được vật thể tự do trong môi trường 3d ở việc đặt lực một cách chính xác ta dự đốn được độ bền kết cấu khung (Mối thanh được phần mềm liên kết