LỰA CHỌN HỆ THỐNG CƠ KHÍ:

5. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ

3.1 LỰA CHỌN HỆ THỐNG CƠ KHÍ:

HÌNH 5.1 Nguyên lý hoạt động.

Phương án này là phương án cải tiến nguyên lí hoạt động từ phương án trên. Với bộ đẩy phôi được giữ nguyên đẩy phôi theo phương Oz; Bộ uốn phôi được thay đổi chỉ chuyển động tịnh tiến theo phương Oy; thêm vào đó là bộ phận xoay phơi theo phương Oz. Cả 3 chuyển động trên có sự tương đối với nhau về vận tốc di chuyển.

Máy vẫn giữ nguyên các ưu điểm của phương pháp trên như khả năng uốn ống đa dạng về bán kính uốn, góc uốn, đường kính phơi.. Ngồi ra máy vẫn giữ được khả năng là có thể uốn ống 3 trục.

23

3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ: Module xoay phôi:

24

3.3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU:

3.3.1 Chọn động cơ:

Để đảm bảo tính chính xác từng góc uốn nên ta sử dụng động cơ bước:

HÌNH 5.2 Động cơ bước

3.3.2 Các dạng điều khiển động cơ bước:

 Điều khiển cơ bước:

Là phương pháp điều khiển mà mỗi lần cấp xung, động cơ quay được một góc nhỏ nhất đúng bằng bước góc ghi trên nhãn động cơ. Điều khiển cả bước có hai dạng sơ đồ cấp xung như dưới đây. Dạng cấp xung lần lượt cho từng cuộn pha, tại mỗi thời điểm chỉ có một cuộn dây dẫn điện, kết quả moment xoắn thu được nhỏ hơn so với thông số kỹ thuật. Dạng cấp xung thứ hai là tại mỗi thời điểm ln có hai cuộn dây có dịng điện chạy qua, loại này tạo ra moment xoắn lớn, tận dụng tối đa moment xoắn của động cơ.

25  Điều khiển nửa bước:

Là kiểu điều khiển kết hợp hai dạng cấp xung của điều khiển đủ bước, cấp điện lần lượt cho một cuộn dây và hai cuộn dây xen kẽ nhau hình 3.1c. Kết quả là bước góc bằng một nửa so với điều khiển cả bước, đồng thời moment xoắn cũng giảm đi khi chỉ có một cuộn dây được cấp điện. Tuy nhiên có thể tăng cường độ dịng điện đi qua cuộn dây để bù lại sự giảm moment.

HÌNH 5.4 Điều khiển nửa bước

 Điều khiển vi bước:

Cho phép các bước quay của động cơ nhỏ hơn bằng việc dùng các dòng khác nhau qua hai đầu dây động cơ tại mỗi thời điểm.

HÌNH 5.5 Điều khiển vi bước

 Ưu điểm: Giá thành rẻ, có thể điều khiển mạch hở, duy trì moment rất tốt, chi phí bảo dưỡng thấp, khơng phải điều chỉnh các thông số điều khiển.

 Nhược điểm: Phạm vi ứng dụng là ở lĩnh vực cơng suất nhỏ và trung bình,

kích cỡ hạn chế, làm việc ồn, moment giảm theo tốc độ, hiệu suất thấp hơn các loại động cơ khác.

26

* Tính tốn moment uốn:

Chọn phơi inox có đường kính là d = 10mm. Cơ tính của inox:

Mác inox Độ bền kéo đứt Giới hạn chảy Độ dãn dài tương đối

N/mm2 N/mm2 (%)

3 1150 80 25

Bảng 3.1 Bảng cơ tính của inox

Moment uốn được xác định theo công thức: (711- sổ tay dập nguội-Nguyễn Giảng) Mu = 1,5. W.σch.n

Trong đó:

Mu: momen uốn tính tốn cụm chi tiết dẫn động tịnh tiến đẩy phôi W: momen chống uốn

Đối với tiết diện hình tròn: W = 0,1d3 . Σch: giới hạn chảy của vật liệu. σb = 48 N/m

n: hệ số đặc trưng ảnh hưởng của biến cứng (chọn n = 1,7) Vậy: Mu = 1,5. 0,1. 53.48.1,7 = 1530 N.mm

Để đảm bảo ta nhân thêm hệ số an toàn n = 1,5

Mu = 1,5. 70544,84 = 11295 N.mm. Lấy Mu = 12N.m

Từ đây ta chọn động cơ bước có momen xoắn lớn hơn 11N.m.

Sử dụng động cơ s86 có momen xoắn 12N.m

Tính tốn thiết kế bộ truyền động bánh răng: a) Xác định modun:

Công thức 4.28 trang 69 [15]: m35.3P n1/ 1 35. 0,312 / 5003 2,99

Chọn m = 3 theo bảng 4.27 trang 68 [15]

b) Xác định các thông số truyền:

Số răng z1 của bánh nhỏ (bảng 4.29 trang 70 [9]) nhằm đảm bảo tuổi thọ: z1 = 12 Số răng bánh lớn z2 u z. 1 3,5.1242

27 87 a 324 => Chọn sơ bộ a = 100 mm Số răng đai 2 2 1 2 ( 1 2) . 2. 2.100 12 42 (12 42) .9, 42 52 2 40 9, 42 2 40.100 d z z z z p a z p a           

Từ số răng đai và modun m xác định chiều dài răng lđ = 471 mm theo bảng 4.30 [15] Chọn lại khoảng cách trục theo công thức 4.6 trang 56 [15]:

2 2 2 2 8 216, 7 216, 7 8.45 117, 004 4 4 a        Với: 1 2 ( ) 9, 42(12 42) 471 216, 7 2 2 d p z z l        2 1 ( ) 3.(42 12) 45 2 2 m z z      Chọn a = 117 mm

Đường kính vịng chia các bánh răng 1 1 3.12 36 a d mz   mm 2 2 3.42 126 d mz   mm

Đường kính ngồi các bánh răng: 1 1 2. 3.12 2.0, 6 34,8 a d mz      mm 2 2 2. 3.42 2.0, 6 124,8 a d mz      mm Số răng đồng thời ăn khớp trên bánh đai nhỏ:

5,54 Trong đó: 2 1 1 ( ) 3(42 12) 180 57, 3 180 57, 3 136 117 m z z a              

c) Xác định lực ban đầu và lực tác dụng lên trục:

Vận tốc quay: 1 36.500 0, 95 60000 60000 d n v      m/s Lực vòng Ft 1000P v1/ 1000.0,312 / 0,95328(N)

28 Công thức 4.35: Fo (1,1...1, 3)q b vm. . 2 1,1.4.0, 016.0, 952 0,1(N) Công thức 4.36: Fr (1,1...1,3)Ft 1,1.328361 (N) Thơng số Kí hiệu Bánh nhỏ Bánh lớn Modun ăn khớp m 3 Số răng z 12 42 Đường kính đỉnh răng (mm) da 34.8 124,8 Đường kính đáy răng (mm) df 29,4 119,4 Chiều cao răng (mm) h 2,7

Đường kính vịng chia (mm) d 36 126 Chiều dài răng B 19

Kích thước của profin rãnh Kí hiệu modun 3 Chiều rộng nhỏ nhất của rãnh (mm) s 3,2 Chiều sâu rãnh (mm) h 3 Góc profin rãnh 40 Bán kính góc lượn (mm) R1 0,7 R2 1 d) Chọn bộ ổ lăn: Ta có Fa/Fr 3, 2

nên chọn cặp ổ đũa côn để chịu lực dọc trục lớn Ổ lăn lắp ghép theo dung sai lắp ghép H7/k6

Ta chọn ổ đũa côn 7202 cỡ nhẹ. Thông số:

d (mm) D (mm) B (mm) r (mm) C (kN) Co (kN) 15 35 11 1.0 8,78 6,14

29

3.4 THIẾT KẾ CHẾ TẠO:

Trục quay:

HÌNH 5.6 Kích thước thiết kế chế tạo chi tiết phụ

a) Nguyên công 1: Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có số vịng quay

n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; kẹp chặt bằng mâm cặp (định vị 4 bậc tự do)

Bước 1: Vạt mặt.

Số vịng quay trục chính n = 800 vg/ph Lượng chạy dao ngang b = 0,2 mm/vg Bước 2: Khoan tâm

Số vịng quay trục chính n = 1000 vg/ph Bước 3: Tiện trụ bậc để định vị

Số vịng quay trục chính n = 1000 vg/ph Lượng chạy dao dọc a = 0,1 mm/vg Chiều sâu cắt t = 1 mm

b) Nguyên công 2: Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có số vịng quay

30

Bước 1: Vạt mặt đúng kích thước chiều dài L = 96 mm Số vịng quay trục chính n = 800 vg/ph

Lượng chạy dao ngang b = 0,2 mm/vg Bước 2: Khoan tâm

Số vòng quay trục chính n = 1000 vg/ph

c) Ngun cơng 3: Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có số vịng quay

n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; định vị (4 bậc tự do), kẹp chặt bằng chống tâm 2 đầu.

Bước 1: Tiện trụ Φ15

Số vịng quay trục chính n = 1000 vg/ph Lượng chạy dao dọc a = 0,14 mm/vg Chiều sâu cắt t = 1,5 mm

Bước 2: Tiện trụ Φ8

Số vịng quay trục chính n = 1000 vg/ph Lượng chạy dao dọc a = 0,12 mm/vg Chiều sâu cắt t = 1 mm

31

d) Nguyên công 4: Tiện trụ Φ25. Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có

số vịng quay n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; định vị (4 bậc tự do), kẹp chặt bằng chống tâm 2 đầu.

Số vịng quay trục chính n = 800 vg/ph Lượng chạy dao dọc a = 0,12 mm/vg Chiều sâu cắt t = 1 mm

e) Nguyên công 5: Khoan lỗ Φ10.02. Sử dụng máy tiện Weiler D8522

Herzogenaurach có số vịng quay n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; kẹp chặt bằng mâm cặp (định vị 4 bậc tự do)

32

5.1 Kết quả đạt được

Sản phẩm nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và các kết quả của đề tài đã được thực hiện theo

nội dung đã đăng ký, gồm:

 Một máy uốn kim loại 3 trục bán tự động uốn ống 3D nhờ việc thay đổi góc nghiêng của mặt phẳng chứa phôi uốn so với mặt phẳng ban đầu . Module có thể gia cơng uốn với góc nghiêng đối nhỏ với độ thẩm mỹ tương đối cao.

 Máy chạy tương đối ổn định.

 Kích thước module nhỏ gọn, dễ dàng bảo trì, sữa chữa.

 Dựa trên máy thực tế sau gia cơng, điều chỉnh máy hợp lý và hồn chỉnh hơn.

5.2 Kết quả chưa đạt được

- Chưa bẻ được phơi có kích thước lớn từ 10 trở lên do thiết kế còn hạn chế.

- Việc lập trình thủ công

- Phôi đưa vào phải là phơi đã được nắn thẳng. - Chưa có hệ thống cắt phơi tự động.

5.3 Đề xuất phương án khắc phục của đề tài

- Thiết kế thêm bộ phận nắn thẳng và duy trì mức độ ổn định phôi trước khi đưa vào gia cơng.

- Có thể thiết kế thêm bộ dẫn phôi tự động, bán tự động giúp tăng năng suất. - Cải tiến thêm nhiều chế độ uốn ở phần điều khiển.

33

Tiếng Việt:

1. TS. Văn Hữu Thịnh – TS Nguyễn Minh Kỳ - NXB ĐHQG TPHCM – Thiết kế đồ

án chi tiết máy.

2. Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn văn Lẫm - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Thiết Kế Chi

Tiết Máy.

3. Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Chi Tiết Máy tập 1, 2.

4. ThS Nguyễn Văn Thành - ThS Nguyễn Trường Giang - Nhà Xuất Bản Lao Động Xã Hội - Giáo Trình Cơng Nghệ Uốn NC

5. Nhà Xuất Bản Xây Dựng - Giáo Trình Kỹ Thuật Cốt Thép Biết Hàn Theo Phương Pháp Mô Đun

6. PGS Hà Văn Vui - TS Nguyễn Chí Sáng - ThS Phan Đăng Phong - Sổ Tay Thiết

Kế Cơ Khí Tập 1, 3

7. Trần Dỗn Đinh - Nguyễn Ngọc Lê - Phạm Xuân Mão - Nguyễn Thế Thưởng - Đỗ Văn Thi - Hà Văn Vui - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật - Truyền Dẫn Thủy

Lực Trong Chế Tạo Máy

8. V.L. Martrenco, L.I Rudman - biên dịch Võ Trần Khúc Nhã - NXB Hải Phòng năm 2005 - Sổ Tay Thiết Kế Khuôn Dập Tấm

9. Nguyễn Ngọc Phương - Huỳnh Nguyễn Hoàng - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Hệ Thống Điều Khiển Bằng Thủy Lực

10. Đinh Bá Trụ - Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự - Cơ Sở Lý Thuyết Biến Dạng Dẻo

Kim Loại

11. Đào Minh Ngừng - Nguyễn Trọng Giáng - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Lý Thuyết

Cán

12. Nguyễn Ngọc Đào - Phan Minh Thanh - Cơ Sở Công Nghệ Chế Tạo Máy

13. Đỗ Hữu Nhơn - Đỗ Thành Dũng - Phan Văn Hạ - Nhà Xuất Bản Khoa Học và Giáo Dục - Công Nghệ Cán Kim Loại

34

14. Đỗ Hữu Nhơn - Phan Văn Hạ - Công Nghệ Cán Kim Loại Và Hợp Kim Thông

Dụng

15. Trịnh Chất - Lê Văn Uyển - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Tính Tốn Và Thiết Kế Hệ

Thống Dẫn Động Cơ Khí Tập 2

16. Đặng Việt Cương - Lê Quang Minh - Lý Thuyết Dẻo Ứng Dụng

17. Nguyễn Hữu Lộc - Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM - Cơ Sở Thiết Kế

Máy

18. Nguyễn Phước Hoàng - Phạm Đức Nhuận - Nguyễn Thạch Tân - Nhà Xuất Bản Giáo Dục, 1996 - Thủy Lực Và Máy Thủy Lực

19. Ngô Diên Tập - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2002 - Đo Lường Và

Điều Khiển Bằng Máy Tính Tiếng Anh: